1

© Behr Hella Service GmbH, Schwäbisch Hall

18. Januar 2006

1-4

Informacje techniczne

Dodatkowy elektryczny ogrzewacz powietrza
(PTC) w układzie wentylacji samochodów
z silnikami wysokoprężnymi

Informacje ogólne

Z powodu wysokiej sprawności nowoczesnych silników
wysokoprężnych z wtryskiem bezpośrednim (np. TDI), ciepło
odprowadzane przez układ chłodzenia jest już
niewystarczające do szybkiego ogrzania wnętrza pojazdu.
Dzięki dodatkowym podgrzewaczom PTC (ilustracja 1),
montowanym za nagrzewnicami, osiągane jest szybsze
ogrzanie wnętrza. Podgrzewacze te zbudowane są z wielu
elektrycznie sterowanych oporników grzejnych. Ogrzewacz
PTC zasilany jest z instalacji elektrycznej pojazdu i ogrzewa
powietrze przepływające do wnętrza pojazdu w wyniku pracy
dmuchawy.

Ilustracja 1

Budowa / Sposób działania

Elementy PTC zaliczają się do grupy nieliniowych oporników
ceramicznych. Skrót „PTC“ oznacza „Positive Temperature
Coefficient“, tzn. opór elektryczny wzrasta wraz ze wzrostem
temperatury elementu. Nie jest to całkiem zgodne z teorią,
bowiem najpierw opór zmniejsza się przy wzroście
temperatury. Charakterystyka oporu ma w tym zakresie
odwrotnie proporcjonalną zależność od temperatury. Dopiero
po osiągnięciu oporu minimalnego zależność zmienia się na
wprost proporcjonalną, tzn. wraz z nadal wzrastającą
temperaturą opór zwiększa się, najpierw powoli, a po
nagrzaniu do ok. 80°C szybko, i to tak długo, aż zaniknie
pobór prądu przez elementy grzejne PTC. W tym momencie
temperatura powierzchni elementów grzejnych przy braku
przepływu powietrza osiąga ok. 150°C, a temperatura ramy
mocującej te elementy ok. 110°C.

Podgrzewacz PTC składa się z wielu elementów grzejnych
(ilustracja. 2, poz. A), ramy mocującej, ramy izolacyjnej
i przekaźnika albo elektronicznego modułu mocy (ilustracja 2,

Ilustracja 2

B

A

2

© Behr Hella Service GmbH, Schwäbisch Hall

18. Januar 2006

2-4

Informacje techniczne

poz. B). Elementy grzejne z kolei zbudowane są z elementów
ceramicznych PTC, blaszek stykowych, przyłączy i żeber
aluminiowych. Żebra zwiększają powierzchnię oddającą
ciepło. W celu zwiększenia wydajności oddawania ciepła
żebra zaopatrzone są w nacięcia, zwane „skrzelami”.
Technologia „skrzeli” wywodzi się z produkcji chłodnic.
Poprawione oddawanie ciepła umożliwiło znacząco
zmniejszyć wzrost prądu włączeniowego. Dzięki temu
poszczególne elementy PTC mogą być często włączane
i wyłączane, a ogrzewacz uzyskuje większą sprawność i moc
grzejną.

Podgrzewacze umieszczane są w zespole wentylacyjnym
w strumieniu powietrza zaraz za konwencjonalną
nagrzewnicą, przez co zapotrzebowanie na przestrzeń
ograniczone zostaje do minimum. Przy niskich
temperaturach otoczenia i zimnym silniku przez podgrzewacz
przepływa najpierw powietrze zimne. Temperatura i opór ele-
mentów grzejnych są niskie, a moc cieplna jest wysoka. Po
zadziałaniu konwencjonalnego ogrzewania temperatura
powietrza i opór elektryczny rosną, odpowiednio spada moc
cieplna ogrzewacza PTC. Przy przepływie ok. 480 kg po-
wietrza o temperaturze 25°C na godzinę przez podgrzewacz
PTC, elementy grzejne uzyskują średnią temperaturę 50°C.

Moce podgrzewaczy PTC wynoszą między 1 a 2 kW. Przy
wartości 2 kW zostaje osiągnięta granica możliwości instalacji
12 V (150 A przy 13 V). Dzięki niewielkiej masie oraz
bezpośredniemu oddawaniu elektrycznie wytworzonego
ciepła, bez dodatkowych kanałów czy urządzeń
pośredniczących, ogrzewanie w systemie PTC praktycznie
natychmiast zaczyna działać. Krótki czas reakcji jest
charakterystyczną cechą podgrzewaczy PTC. Ponieważ
w wyniku użycia systemu PTC silnik szybciej osiąga
temperaturę roboczą, w wyniku dodatkowego obciążenia
(większe obciążenie alternatora) także konwencjonalne
ogrzewanie szybciej zaczyna działać.
Specyficzna charakterystyka oporu elementów PTC
zapobiega ich przegrzaniu. Temperatura powierzchni ramy
grzejnych elementów ceramicznych stale utrzymuje się
poniżej 110°C. Poza tym, przy wyższych temperaturach
powietrza moc grzejna ogrzewania PTC zmniejsza się.
Sterowanie modułami mocy pozwalają na bezstopniową
regulację wydajności ogrzewania co zdecydowanie podnosi

2

3

1

1 = podgrzewacz PTC
2 = nagrzewnica
3 = parownik

3

© Behr Hella Service GmbH, Schwäbisch Hall

18. Januar 2006

3-4

Informacje techniczne

szybkość reakcji systemu ogrzewania na zadane parametry
i komfort jazdy samochodem.

Sterowanie podgrzewacza PTC odbywa się albo zewnętrznie
przez przekaźnik, albo przez zintegrowany regulator
z elektronicznym modułem mocy. W przypadku sterowania
poprzez przekaźnik producent pojazdu określa poziomy
ogrzewania. W przypadku regulacji zintegrowanej z modułem
mocy rozróżnia się minimalną i wysoką funkcjonalność
systemu. Elektroniczny moduł mocy chroni podgrzewacz
przed przepięciem, zwarciem i zmianą biegunowości. Przy
minimalnej funkcjonalności kolejne stopnie mocy grzejnej
włączane są pojedynczo, można korzystać z ośmiu stopni
regulacji ogrzewania. Możliwość diagnostyki w tym wariancie
nie jest przewidziana. Sterowanie systemem odbywa się
w zależności od budżetu elektrycznego i zapotrzebowania na
ciepło, tzn. żądanego komfortu termicznego.
W przypadku regulacji o wysokiej funkcjonalności sterowanie
elektronicznym modułem mocy może odbywać się np.
bezstopniowo, przez szynę LIN CAN pojazdu. Przez to
można zawsze optymalnie wykorzystać do ogrzewania prąd
udostępniany przez instalacje pojazdu w każdej sytuacji.
Dodatkowo, w celu zabezpieczenia przed przepięciem,
zwarciem czy zmianą biegunowości, moduł elektroniczny wy-
sokiej funkcjonalności ma po jednym bezpieczniku przeciw-
przepięciowym na każdy element grzejny, zabezpieczenie
płytki obwodu przed przegrzaniem i kontrolę napięcia.
Regulacja o wysokiej funkcjonalności oferuje funkcje
diagnostyczne.

Objawy awarii

Uszkodzenie podgrzewacza PTC można rozpoznać po
następujących objawach:

• Zmniejszona

wydajność ogrzewania przy zimnym

silniku.

• Zapis kodu błędu w pamięci błędów.

Jako przyczyny można wziąć pod uwagę:

• awarię elektrycznego układu sterowania albo

przyłączeń podgrzewacza PTC,

• awarię samego podgrzewacza PTC (elektronicznego

modułu mocy, oporników grzejnych).

4

© Behr Hella Service GmbH, Schwäbisch Hall

18. Januar 2006

4-4

Informacje techniczne

Poszukiwanie przyczyn awarii

W celu wykrycia przyczyny awarii należy:

• Sprawdzić bezpiecznik.
• Odczytać pamięć błędów.
• Odczytać bloki wartości pomiarowych.
• Sprawdzić sterowanie elektryczne (przekaźnik).
• Sprawdzić przyłączenia elektryczne.

Urządzenie regulujące obciążenie instalacji elektrycznej
w wielu pojazdach reguluje pracę podgrzewaczy PTC
i wyłącza je w razie przeciążenia instalacji. Status tego
urządzenia można często określić przez odczytanie bloków
wartości pomiarowych. W razie obniżenia wydajności
ogrzewania można przez odczytanie pamięci błędów czy
wartości pomiarowych określić, czy nie doszło do odłączenia
podgrzewacza w wyniku przeciążenia instalacji. Częstą
przyczyną przeciążenia instalacji jest również uszkodzenie
podgrzewacza.