Klimaatbeheersing (7) E. Gernaat (ISBN 978-90-808907-6-3) Uitgave 2016 1 Klimaatregelsystemen 1.1 Introductie Onder klimaatregelsystemen worden systemen verstaan die automatisch en onder alle omstandigheden het microklimaat voor de inzittenden van een auto behaaglijk houden. De behaaglijkheidseisen zijn al in het eerste hoofdstuk aan de orde gekomen. Technisch zou het moeten gaan om de beheersing van de luchttemperatuur, de wandtemperatuur, de luchtvochtigheid en de luchtbeweging. De klimaatomstandigheden buiten de auto kunnen zeer snel veranderen, bijvoorbeeld: door verandering van de rijsnelheid wordt de wandtemperatuur beïnvloed; door het grote ruitoppervlak zal de straling van de zon een directe invloed uitoefenen op het microklimaat; door het nemen van bochten zullen alle lokale condities onmiddellijk kunnen veranderen. Verder willen we dat het opwarmen c.q. koelen zo snel mogelijk plaatsvindt en dat we behalve klimaateisen ook zichteisen mogen stellen t.a.v. beslagen ramen. Voeg daaraan toe, dat we alleen buitenlucht willen gebruiken wanneer deze relatief schoon is dan zal het duidelijk worden dat klimaatregelsystemen betrekkelijk gecompliceerd kunnen worden. Wanneer de bestuurder vanuit de auto een bepaalde temperatuur instelt dan bedoelt hij niet zozeer een absolute temperatuur als wel een behaaglijkheidsgevoel dat naar zijn mening bij die temperatuur hoort. Zo kan het dus zijn dat de bestuurder 20 o C heeft ingesteld maar dat het systeem de luchttemperatuur op 23 o C regelt. Dit omdat door de lage buitentemperatuur de wandtemperatuur daalt. Als compensatie wordt dan een hogere luchttemperatuur ingesteld. Zo kan bij een instelling van 20 o C het systeem ook de luchttemperatuur op 18 o C houden omdat er sprake is van direct fel zonlicht op de ramen. Dit dient allemaal automatisch geregeld te worden. 1
Hoewel het handhaven van een bepaalde luchtvochtigheid wel tot de eisen hoort die men aan een klimaatsysteem stelt zien we dat bij de auto de luchtvochtigheid (nog) niet wordt gemeten. Combinatie van afkoelen en verwarmen kan echter wel de luchtvochtigheid verminderen. Deze methode wordt het ontwasemen gebruikt. Het bevochtigen van de lucht wanneer de luchtvochtigheid te laag zou zijn, wordt zover bekend niet op de middenklasse auto s toegepast. Omdat verwarmen resp. koelen geschiedt door stroming van geconditioneerde lucht kan het binnenklimaat alleen maar goed worden geregeld door alle luchtstromen te controleren. Situaties als een warm gelaat maar koude voeten worden, hoewel de gemiddelde temperatuur correct kan zijn, toch niet als aangenaam ervaren. Om een ingestelde temperatuur snel te bereiken zal de luchtstroom groot moeten zijn. Is de ingestelde temperatuur éénmaal bereikt dan wordt voor een zo klein mogelijke luchtsnelheid gekozen. Dit om het tochteffect te voorkomen. Om de temperatuur van de luchtstroom in te stellen zal gebruik moeten worden gemaakt van ten minste drie temperatuursensoren. Actuatoren als de ventilator-, de mengklepmotor en de aansturing van de compressor moeten vervolgens worden aangestuurd (fig. 1). zonnesensor buitentemperatuur t3 temperatuur luchtinlaat klimaat computer gewenste temperatuur min gemeten temperatuur ingestelde waarde stuurwaarde terugkoppeling terugkoppeling stelmotor mengklep ventilatorsnelheid compressor temperatuur centrale luchtmond t1 temperatuur passagiersruimte t2 buitenlucht t3 recirculatie filter ( + kool) boven onder t1 mengklep t2 verdamper kachelradiator Figuur 1: Schematische voorstelling van een klimaatregelsysteem. t1 t/m t3 geven de gemeten temperaturen weer. 2
De buitentemperatuur eventueel met een zonnesensor en de door de bestuurder ingestelde temperatuur bepaalt de gewenste luchtuitstroomtemperatuur in de auto. Door de temperatuur in het interieur te meten kunnen we bij verschillen de mengklep en de ventilator aansturen. Regeltechnisch worden altijd de gewenste waarde en werkelijke waarde van elkaar afgetrokken. Wanneer het antwoord negatief is zal de compressor worden aangestuurd. Omdat verwarmen en koelen relatief langzame processen zijn meet men ook de directe temperatuur na de mengklep. Bij grote verschillen laat men daar een hogere temperatuur toe dan bij kleine verschillen en zal de ventilatorsnelheid toenemen. Voor de verdere luchtverdeling worden nog diverse klepmotoren met hun temperatuursensoren in de luchtkanalen toegepast. 2 Het Climatronic-systeem van Seat Bij een klimaatregelsysteem als het Climatronic-systeem regelt het systeem alle componenten zodat de bestuurder na de instelling van de temperatuur niets meer behoeft te doen. Het systeem kent verschillende modes nl: 1. automatisch; 2. halfautomatisch; 3. economisch. In de mode automatisch stuurt het systeem alle kleppen van de klimaatregeling aan, stelt het toerental van de ventilatormotor in en activeert resp. deactiveert de compressor van de airco. Dit alles zonder tussenkomst van de gebruiker. De gebruiker wordt op de hoogte gehouden van de actuele status van het systeem door middel van een display. Ook eventuele storingen worden via deze display weergegeven. De display is geïntegreerd met de regeleenheid (fig. 2). In de stand half-automatisch regelt het systeem ook alle functies met uitzondering van die functies waarvan de bestuurder bepaald heeft dat hij deze zelf wil regelen. In de stand economisch wordt de compressor niet aangestuurd. Het systeem bestaat uit de volgende componenten (zie ook het schema fig. 4): aircocompressor zonder koppeling met externe regeling N280; elektronische druksensor G65; regeleenheid condensorventilatoren J293; ventilatormotor V2; omgevingstemperatuursensor G17; temperatuursensor centrale luchtmond G191 in luchtverdeelkast; temperatuursensor beenruimte G192 in luchtverdeelkast; temperatuursensor luchtinlaat G89 in luchtverdeelkast; temperatuursensor interieur met ventilatormotor G56 + V42; zonnesensor G107; snelheidssensor G22; 3
Figuur 2: Het bedienings- en indicatiepaneel met daarachter de regeleenheid van het Climatronic systeem (foto: Seat). Noem de typische CFK-handelingen. dynamo; diagnose-connector T16;Noem de typische CFK-handelingen. contactslotaansluiting 15; verlichtingsregelaar E20; instrumentelpaneel E87 en J255; boordcomputer J519; computer motormanagementsysteem; luchtverdeelkast (fig. 3) met 4 stelmotoren en potmeters te verdelen in: motor en potmeter voor ontwasemingsklep V107 en G135; motor en potmeter voor luchttemperatuurregelklep V68 en G92; motor en potmeter voor centrale kleppen V70 en G112; motor en potmeter voor recirculatiekleppen V113 en G143. Op het bedieningspaneel bevinden zich twee draaiknoppen, zeven keuzeknoppen en een display. De draaiknoppen laten zich continu ronddraaien. Via de draaiknoppen kan de bestuurder de gewenste temperatuur en de ventilatorsnelheid instellen. Wanneer de ventilator knop in de stand - wordt gedraaid dan schakelt de airco en het Climatronic systeem uit. Voor het instellen van de luchtstroom en de gewenste mode dienen de 5 centrale drukkknoppen. et de buitenste drukknoppen kan voor ontwasemen resp. recirculatie worden gekozen. 4
Figuur 3: De luchtverdeelkast van het klimaatregelsysteem. T1 temperatuursensor interieur; T2 temperatuursensor bij beenruimte; T3 temperatuursensor uitgang verdamper; T4 temperatuursensor luchtinlaatzijde; T5 temperatuursensor centrale uitlaatmond. Foto: Seat 5
De regeleenheid ontvangt via de CAN-bus ook het signaal van de achteruitrijdschakelaar in de versnellingsbak. Dit signaal wordt gebruikt om de recirculatieklep te activeren. Op deze wijze wordt voorkomen dat uitlaatgassen in het interieur van de auto terechtkomen. Het snelheidssensorsignaal komt ook vanuit het instrumentenpaneel via de CAN-bus binnen en wordt gebruikt voor het aanpassen van het toerental van de ventilator alsmede het instellen van de juiste stand van de regelklep voor de toevoer van buitenlucht (V113). De boordcomputer J519 bepaalt de afgeregelde spanning van de dynamo. De belasting van de dynamo wordt bepaald m.b.v. aansluiting DF (rotorstroom). Wanneer de belasting hoger is dan toegestaan dan wordt deze informatie via de CAN-bus doorgegeven aan de regeleenheid van de klimaatregeling. Vervolgens worden de compressor en koelmiddelventilatoren uitgeschakeld. Het Climatronic systeem beschikt over een uitgebreid eigen diagnosesysteem. De belangrijkste functie hieruit zijn: 02 storingsgeheugen afvragen; 03 actuatordiagnose; 04 basisafstelling voorbereiden; 05 storingsgeheugen wissen; 08 meetwaardenblok lezen. De diagnosefunctie 02 en 05 mogen bekend worden verondersteld. et behulp van de actuatordiagnose kunnen de display, de ventilatoren en de verwarmingsventilator worden getest. De basisafstelling moet worden uitgevoerd na de vervanging van een stelmotor of de regeleenheid zelf. De functie stuurt de verschillende klepmotoren aan en registreert vervolgens de aanslagpositie. Het meest interessante is de diagnosefunctie 08. et deze functie kunnen de actuele waarden van de meeste actuatoren en sensoren worden uitgelezen (fig. 5). 6
30 15 G22 T16 G17 k F4 G C E20 V2 J519 G107 G65 CAN CAN J126 J285 A CAN Jxxx V42 G56 A3 A5 A4 C12 C15 C7 A10 A9 A8 C2 J255 E87 B2 B1 B16 B14 B4 B3 B17 B6 B7 B18 B8 B9 B19 B5 B15 B12 B11 B13 C13 C14 C4 C8 C9 F18 N280 V68 G92 V107 G135 V70 G112 V113 G143 G263 G192 G191 G89 J293 V7 V35 31 C dynamo E20 verlichtingsregelaar F18 thermostaatschakelaar ventilatoren G17 omgevingstemperatuursensor G22 snelheidssensor G56 temperatuursensor interieur G65 elektronische druksensor G92 potmeter temperatuurregelklep G143 potmeter regelklepluchtcirculatie G191 temperatuursensor centrale luchtmond G192 temperatuursensor beenruimte G263 temperatuursensor uitgangszijde verdamper J126 toerentalregeling aanjager J285 instrumentenpaneel J255 regeleenheid climatronic V70 motor voor klep centrale luchtmond V107 motor voor klep beenruimte J293 regeleenheid ventilatoren J519 boordcomputer Jxxx motorregeleenheid N280 regelelektronica compressor T16 diagnoseconnector V2 aanjaagmotor V7 koelmiddelventilator V35 koelmiddelventilator V42 minimotor temperatuursensor interieur V68 motor voor temperatuurregelklep V113 motor voor recirculatiekleppen E87 Bedienings en indicatiepaneel G89 temperatuursensor luchtinlaat G107 zonnesensor F4 achteruitrijschakelaar G112 potmeter regelklep centrale luchtmond G135 potmeter regelklep ontwaseming Figuur 4: Het schema van het Climatronic systeem (Seat Ibiza) 7
eetwaardenblok lezen van het Climatronic systeem. (functie 008) Groep nr. 1 2 3 4 001 Compressorstatus otortoerental (t/min) 002 temp. regelklep V68 (actuele waarde) 003 klep centrale luchtmond V70 (actuele waarde) temp. regelklep V68 (gewenste waarde) klep centrale luchtmond V70 (gewenste waarde) Rijsnelheid (km/h) temp. regelklep V68 stand: max.koelen klep centrale luchtmond V70 Tijd stilstand (sec) temp. regelklep V68 stand: max.verwarmen klep centrale luchtmond V70 (luchtmond benen/beenruimte) 004 beenruimte V85 (actuele waarde) beenruimte V85 (gewenste waarde) beenruimte V85 (luchtmond dicht) beenruimte V85 (luchtmond open) 005 recirculatieklep V71 (actuele waarde) recirculatieklep V71 (gewenste waarde) recirculatieklep V71 (lucht van buitenaf) recirculatieklep V71 (recirculatie) 006 Omgevingstemp. op display (Celsius) Temp.luchtinlaat G89 (Celsius) Omgevingstemp. G17 (Celsius) Zonnesensor (%) 007 Temp. bij centrale luchtmond G191 (Celsius) Temp. beenruimte G92 (Celsius) Temperatuur interieur G56 (Celsius) Temp. achter verdamper G263 (Celsius) 008 Gewenste waarde motor temp. sensor interieur V42 (V) Actuele waarde Voedingsspanning voor motor temp. (V) sensor interieur V42 (V) 009 vrij vrij Activering stand 1 ventilator Aansturing magneetklep compressor N280 (%) Activering stand 2 ventilator 010 Vrij Standverwarming Vrij Koelmiddeltemp. (C) 011 Verlichtingsregelaar E20 (%) Verhoging toerental Deactivering t.g.v. te hoge elektrische belasting 012 Vrij Vrij Compressor toerental t/min vrij Compressor belasting (Nm) Figuur 5 8
3 Vragen en opgaven Zie het boek voor de vragen. 9