1
Informacje techniczne
© Behr Hella Service GmbH, Schwäbisch Hall 18. Januar 2006 1-4
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, osiÄ…gane 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 proporcjonalnÄ…, tzn. wraz z nadal wzrastajÄ…cÄ…
B
temperaturą opór zwiększa się, najpierw powoli, a po
nagrzaniu do ok. 80°C szybko, i to tak dÅ‚ugo, aż zaniknie
pobór prądu przez elementy grzejne PTC. W tym momencie
temperatura powierzchni elementów grzejnych przy braku
przepÅ‚ywu powietrza osiÄ…ga ok. 150°C, a temperatura ramy
mocujÄ…cej te elementy ok. 110°C.
A
Podgrzewacz PTC składa się z wielu elementów grzejnych
(ilustracja. 2, poz. A), ramy mocujÄ…cej, ramy izolacyjnej Ilustracja 2
i przekaz
nika albo elektronicznego modułu mocy (ilustracja 2,
2
Informacje techniczne
© Behr Hella Service GmbH, Schwäbisch Hall 18. Januar 2006 2-4
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
grzejnÄ….
Podgrzewacze umieszczane sÄ… w zespole wentylacyjnym
w strumieniu powietrza zaraz za konwencjonalnÄ…
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 3
powietrza i opór elektryczny rosną, odpowiednio spada moc
1
cieplna ogrzewacza PTC. Przy przepływie ok. 480 kg po- 2
wietrza o temperaturze 25°C na godzinÄ™ przez podgrzewacz
PTC, elementy grzejne uzyskujÄ… Å›redniÄ… temperaturÄ™ 50°C.
1 = podgrzewacz PTC
2 = nagrzewnica
Moce podgrzewaczy PTC wynoszą między 1 a 2 kW. Przy
3 = parownik
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 siÄ™.
Sterowanie modułami mocy pozwalają na bezstopniową
regulację wydajności ogrzewania co zdecydowanie podnosi
3
Informacje techniczne
© Behr Hella Service GmbH, Schwäbisch Hall 18. Januar 2006 3-4
szybkość reakcji systemu ogrzewania na zadane parametry
i komfort jazdy samochodem.
Sterowanie podgrzewacza PTC odbywa się albo zewnętrznie
przez przekaz
nik, albo przez zintegrowany regulator
z elektronicznym modułem mocy. W przypadku sterowania
poprzez przekaz
nik 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 siÄ™
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 szynÄ™ 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,
" awariÄ™ samego podgrzewacza PTC (elektronicznego
modułu mocy, oporników grzejnych).
4
Informacje techniczne
© Behr Hella Service GmbH, Schwäbisch Hall 18. Januar 2006 4-4
Poszukiwanie przyczyn awarii
W celu wykrycia przyczyny awarii należy:
" Sprawdzić bezpiecznik.
" Odczytać pamięć błędów.
" Odczytać bloki wartości pomiarowych.
" Sprawdzić sterowanie elektryczne (przekaz
nik).
" Sprawdzić przyłączenia elektryczne.
Urządzenie regulujące obciążenie instalacji elektrycznej
w wielu pojazdach reguluje pracÄ™ 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.