Klimatisierung

In dieser Funktionsbeschreibung werden folgende Heiz-Klimaanlagen beschrieben:

  • Integrierte Heiz-Klima-Regelung (IHKR)

    1-zonige Innentemperaturregelung mit 1-zoniger Gebläseautomatik und Automatik für Luftverteilung

  • Integrierte Heiz-Klima-Automatik (IHKA)

    2,5-zonige Innentemperaturregelung, mit 1-zoniger Gebläseautomatik, 2,5-zoniger Automatik für Luftverteilung sowie Ausgleich der Sonneneinstrahlung, automatischer Umluftklappensteuerung und automatischer Vermeidung von Scheibenbeschlag.

Neu: Das Steuergerät befindet sich auf dem Heiz-Klimagerät. Dadurch ist das Bedienfeld der Heiz-Klimaanlage getrennt vom Steuergerät.

In dieser Funktionsbeschreibung wird die integrierte Heiz-Klima-Automatik (IHKA) beschrieben.

Bauteil-Kurzbeschreibung

Folgende Bauteile werden beschrieben:
  • Bedienteil der Heiz-Klimaanlage
  • Steuergerät IHKA
  • Klimakompressor
  • Gebläsemotor mit Gebläseendstufe
  • Kältemitteldrucksensor
  • Klappenmotoren
  • Schichtungssteller
  • Temperatursensoren
  • AUC-Sensor
  • Regen-Licht-Solar-Beschlagsensor
  • Elektrischer Zuheizer (nur Fahrzeuge Dieselmotor)

Bedienfeld der Heiz-Klimaanlage

Neu: Das Bedienfeld der Heiz-Klimaanlage ist kein Bestandteil des Steuergeräts mehr.

Das Bedienfeld ist über LIN-Bus am IHKA-Steuergerät angeschlossen. Das Bedienfeld wird vom IHKA-Steuergerät mit Klemme 30F und Klemme 31E versorgt.

Das Bedienfeld ist ausstattungsabhängig angeschlossen:

  • Radio BMW Business:

    Das Bedienfeld der Heiz-Klimaanlage ist direkt am IHKA-Steuergerät angeschlossen.

  • Radio BMW Professional und Navigationssysteme

    Das Bedienfeld der Heiz-Klimaanlage ist über das Bedienfeld des Audiosystems am IHKA-Steuergerät angeschlossen.

Diagnoseschaltpläne beachten!

Index Erklärung Index Erklärung
A Vorderseite B Rückseite
1 Bedienfeld Audio 2 Bedienfeld für Heiz-Klimaanlage
3 Steckverbindung 4-polig 4 Steckverbindung 4-polig

Die Bedienfelder wertet die Betätigung der Bedienelemente aus und leiten diese über LIN-Bus an das IHKA-Steuergerät weiter.

Steuergerät IHKA

Das IHKA-Steuergerät ist erstmalig direkt auf dem Heiz-Klimagerät befestigt.

Bedient wird die integrierte Heiz-Klima-Automatik (IHKA) über die Bedienelemente im Bedienfeld. Die Solltemperatur wird am Bedienteil getrennt für Fahrerseite und Beifahrerseite eingestellt. Das IHKA-Steuergerät regelt die Klimatisierung auf die gewünschte Temperatur. Dabei erfasst das IHKA-Steuergerät die Sensorsignale und passt die Stellgrößen Ausblastemperatur und Gebläseleistung kontinuierlich an.

Weiterhin werden die Sitzheizung sowie die Heckscheibenheizung über Tasten im Bedienteil bedient.

Das Steuergerät für die integrierte Heiz-Klima-Automatik (IHKA-Steuergerät) ist Bus-Teilnehmer am LIN-Bus und am K-CAN. Das Front Electronic Module (FEM) versorgt das IHKA-Steuergerät mit Klemme 30F und Klemme 31L.

Index Erklärung Index Erklärung
1 IHKA-Steuergerät 2 Steckverbindung 26-polig
3 Steckverbindung 26-polig

Klimakompressor

Der Klimakompressor wird vom Motor über einen Riementrieb angetrieben. Eingeschaltet und ausgeschaltet wird der Klimakompressor über eine Magnetkupplung.

Im Klimakompressor ist eine stufenlose Leistungsregelung möglich. Die Fördermenge und damit der Druck im Kältemittelkreislauf wird im Klimakompressor durch Kolben erzeugt. Der Kolbenhub wird durch eine Taumelscheibe gelenkt.

Das elektrische Regelventil am Klimakompressor beeinflusst das Kräftegleichgewicht an der Taumelscheibe und damit die Verstellung des Hubvolumens. Das Front Electronic Module (FEM) steuert das Regelventil mit einer getakteten Spannung (pulsweitenmoduliert). Das IHKA-Steuergerät gibt die Ansteuerung vor. Zur Lastreduzierung wird immer nur die gerade benötigte Kälteleistung erzeugt.

Die Magnetkupplung des Klimakompressors (Dieselmotoren) wird auch vom Front Electronic Module (FEM) angesteuert.

Index Erklärung Index Erklärung
1 Klimakompressor 2 Steckverbindung 4-polig
3 Riemenscheibe (mit und ohne Magnetkupplung)

Hinweis! Klimakompressor ohne Magnetkupplung!

Verschiedene Motorisierungen haben einen Klimakompressor ohne Magnetkupplung.

Gebläsemotor mit Gebläseendstufe

Das Gebläse erzeugt den notwendigen Luftmassenstrom in der Heiz-Klimaanlage. Das Gebläse besteht aus dem Gebläsemotor, dem Lüfterrad, der Gebläseendstufe und dem Gehäuse.

Das Steuergerät der integrierten Heiz-Klima-Automatik (IHKA-Steuergerät) gibt über das Front Electronic Module (FEM) der Gebläseendstufe die Sollspannung für den Gebläsemotor vor. Die Sollspannung wird vom FEM-Steuergerät als Signal auf dem LIN-Bus ausgegeben. Abhängig von diesem Steuersignal erfolgt die Ansteuerung des Gebläsemotors durch die Gebläseendstufe.

Index Erklärung Index Erklärung
1 Gebläsemotor 2 Steckverbindung 2-polig
3 Steckverbindung 4-polig 4 Gehäuse mit Gebläseendstufe

Die Gebläseendstufe ist diagnosefähig. Die entsprechenden Diagnoseinformationen werden über den LIN-Bus an das IHKA-Steuergerät übertragen und dort ausgewertet. Bei drohender Überhitzung der Gebläseendstufe wird die Ausgangsspannung reduziert, was zu einer verminderten Gebläseleistung führt.

Kältemitteldrucksensor

Der Kältemitteldrucksensor ist elektrisch am Front Electronic Module (FEM) angeschlossen.

Der Kältemitteldrucksensor für die Heiz-Klimaanlage ist in der Hochdruckleitung zwischen Kondensator und Verdampfer eingebaut. Im Kühlbetrieb wird der Kältemitteldruck über den Kältemitteldrucksensor erfasst und im IHKA-Steuergerät ausgewertet.

Abhängig vom Sensorsignal wird der Klimakompressor bei zu hohem Kältemitteldruck über das IHKA-Steuergerät abgeregelt bzw. ausgeschaltet. In Abhängigkeit des Kältemitteldrucks wird über das IHKA-Steuergerät eine Lüfterstufe ermittelt und auf dem Bus an das Motorsteuergerät weitergeleitet.

Index Erklärung Index Erklärung
1 Kältemitteldrucksensor 2 Steckverbindung 3-polig

Der Kältemitteldrucksensor wird mit 5 Volt und Masse vom Front Electronic Module (FEM) versorgt.

Klappenmotoren

Die Klappenmotoren werden über den LIN-Bus vom IHKA-Steuergerät angesteuert und mit Spannung und Masse versorgt. Im Ruhezustand schaltet das Steuergerät die Versorgungsspannung ab.

Die Klappenmotoren kommunizieren über den LIN-Bus mit dem IHKA-Steuergerät. Die Klappenmotoren sind am LIN-Bus in Reihe geschaltet.

Die Klappenmotoren in der integrierten Heiz-Klima-Automatik (IHKA) sind alle gleich. Sie unterschieden sich im Betrieb nur durch ihre einprogrammierte Adresse. Jedem Klappenmotor ist eine bestimmte Adresse zugeordnet. Diese Adresse bestimmt, welche Funktion der Klappenmotor im Systemverbund übernimmt. Über diese Adresse weiß z. B. der Fondklappenmotor, dass Botschaften an ihn adressiert sind (z. B. Klappe öffnen). Über diese Adresse weiß z. B. auch das IHKA-Steuergerät, von welchem Klappenmotor es eine Fehlermeldung erhalten hat.

Voraussetzung für eine erfolgreiche Adressierung der Klappenmotoren ist eine korrekte Kodierung des IHKA-Steuergeräts.

Nach dem Starten der Autoadressierung wird dem in der Reihenschaltung topologisch letzten Klappenmotor seine Adresse einprogrammiert. Danach wird dem topologisch vorletzten Klappenmotor seine Adresse einprogrammiert usw., bis alle Adressen vergeben sind. Somit entscheidet also die Einbauposition des Klappenmotors im Kabelbaum, welche Adresse dem Klappenmotor einprogrammiert wird.

Wenn z. B. bei einer Autoadressierung der topologisch letzte Klappenmotor nicht mit dem Kabelbaum des IHKA-Steuergeräts verbunden ist oder keine Verbindung über den LIN-Bus zu diesem besteht: Der topologisch vorletzte Klappenmotor wird fälschlicherweise als topologisch letzter Klappenmotor erkannt. Somit wird dieser Klappenmotor mit der falschen Adresse beschrieben. Die restlichen Schrittmotoren erhalten ebenfalls eine falsche Adresse. Ebenso kommt es nach einem Vertauschen von Steckern zu einer falschen Adressierung.

Wenn mehrere Klappenmotoren mit dem Fehler ”antwortet nicht” im Fehlerspeicher eingetragen sind, liegt wahrscheinlich eine Unterbrechung in der Verbindung über den LIN-Bus vor. Die Unterbrechung (Leitung, Stecker, Klappenmotor) muss dann beim topologisch Ersten von den eingetragenen Klappenmotoren gesucht werden.

In der Heiz-Klimaanlage High (IHKA) sind folgende Klappenmotoren eingebaut:

  • Frischluftklappenmotor
  • Fußraumklappenmotor vorn rechts
  • Entfrostungsklappenmotor
  • Mischluftklappenmotor rechts
  • Schichtungsklappenmotor vorn rechts
  • Fußraumklappenmotor vorn links
  • Schichtungsklappenmotor vorn links
  • Mischluftklappenmotor links
  • Fondklappenmotor

Die Aufzählung ist die Reihenfolge für die Ansteuerung über LIN-Bus. Die Klappenmotoren sind über 4-polige Steckverbindungen an das IHKA-Steuergerät angeschlossen.

Index Erklärung Index Erklärung
1 Schichtungsklappenmotor vorn links 2 Fußraumklappenmotor vorn links
3 Mischluftklappenmotor vorn links 4 Frischluftklappenmotor
5 Fondklappenmotor 6 Mischluftklappenmotor rechts
7 Mischluftklappenmotor 8 Fußraumklappenmotor vorn rechts
9 Schichtungsklappenmotor vorn rechts

Bei der Heiz-Klimaanlage Basis (IHKR) sind folgende Klappenmotoren eingebaut:

  • Frischluftklappenmotor
  • Mischluftklappenmotor
  • Luftverteilungsklappenmotor

Der Luftverteilungsklappenmotor hat die Aufgabe, die Luftverteilung über eine Kurvenscheibe einzustellen. Der Luftverteilungsklappenmotor hat keine Erkennung der Istposition. Um trotzdem eine eindeutige Positionierung der Kurvenscheibe zu gewährleisten, befinden sich 2 unterschiedlich breite Nocken auf der Kurvenscheibe. Ein Mikroschalter signalisiert dem Steuergerät das Überfahren der Nocken. Durch diesen Mechanismus wird eine sichere und zügige Positionierung der Kurvenscheibe erreicht.

Schichtungssteller

Für die IHKA sind 2 Schichtungssteller eingebaut:

  • Belüftungsgrill vorn Mitte
  • Fondbelüftungsgrill

Die gewählte Potenziometereinstellung wird auf die Klappenstellung des jeweiligen Klappenmotors umgesetzt.

Die Signale von den Schichtungsstellern werden über 2 Signalleitungen an das IHKA-Steuergerät gesendet. Das IHKA-Steuergerät wertet die Informationen aus und steuert die Klappenmotoren an.

Die Schichtungssteller haben einen linear vom Drehwinkel abhängigen Widerstandswert. Die Endlagenschalter werden mechanisch über Exzenterscheiben ein- bzw. ausgeschaltet. Mithilfe der Endlagenschalter werden von den Belüftungsklappen im Belüftungsgrill folgende Positionen erfasst:

Temperatursensoren

Für die IHKA sind 5 Temperatursensoren eingebaut:

  • Belüftungstemperatursensor vorn links
  • Belüftungstemperatursensor vorn rechts
  • Fußraumtemperatursensor links
  • Fußraumtemperatursensor rechts
  • Verdampfertemperatursensor

Die Temperatursensoren messen die Ausblastemperatur direkt an den Belüftungsklappen. Das IHKA-Steuergerät wertet das Signal von den Temperatursensoren aus. Das IHKA-Steuergerät regelt anhand dieser Botschaft die entsprechenden Klappenmotoren.

Der Verdampfertemperatursensor erfasst die Austrittstemperatur der gekühlten Luft am Verdampfer, um eine Vereisung des Verdampfers zu verhindern.

Der Temperatursensoren sind Heißleiter oder NTC-Widerstand (”NTC” steht für ”Negative Temperature Coefficient”, deutsch ”negativer Temperaturkoeffizient”). Durch den Heißleiter kann die Größe ”Temperatur” in die elektrisch auswertbare Größe ”Widerstand” umgewandelt werden.

AUC-Sensor

Der Sensor für die automatische Umluft-Control (AUC-Sensor) ist am Mikrofilterkasten befestigt.

Der AUC-Sensor wertet die Konzentration von Kohlenmonoxid und Stickoxiden in der angesaugten Frischluft aus. Wenn der AUC-Sensor einen zu hohen Emissionswert misst, wird automatisch über das Steuergerät der integrierten Heiz-Klima-Automatik (IHKA-Steuergerät) in den Umluftbetrieb geschaltet (Voraussetzung: IHKA im Automatikbetrieb).

Der Umluftbetrieb ist zeitlich begrenzt, weil im Umluftbetrieb zu wenig Frischluft in den Fahrzeuginnenraum gelangt. Selbst bei ungünstigen Umgebungsbedingungen (schlechter Luft) wird deshalb der Umluftbetrieb nach einer definierten Dauer unterbrochen.

Nach einem Motorstart und eingeschalteter AUC-Funktion wird wegen der Aufheizphase des AUC-Sensors in den ersten 40 Sekunden kein automatischer Umluftbetrieb ausgeführt.

Index Erklärung Index Erklärung
1 Sensor für automatische Umluft-Control (AUC-Sensor) 2 Steckverbindung 3-polig

Regen-Licht-Solar-Beschlagsensor

Der Regen-Licht-Solar-Beschlagsensor ist im Innenspiegel. Der Sensor ist über LIN-Bus am Front Electronic Module (FEM) angeschlossen.

Solarsensor und Beschlagsensor sind Bestandteile des Regen-Licht-Solar-Beschlagsensors. Der Solarsensor dient der integrierten Heiz-Klima-Automatik (IHKA) zur Berücksichtigung der solaren Einstrahlung. Der Solarsensor misst die Sonneneinstrahlung auf das Fahrzeug. Dabei wird die Sonneneinstrahlung der Fahrerseite sowie der Beifahrerseite getrennt erfasst.

Der Beschlagsensor ermöglicht der IHKA eine frühzeitige Erkennung von Scheibenbeschlag, noch bevor der Fahrer diesen erkennen kann. Gegenmaßnahmen (Programm zur Vermeidung von Scheibenbeschlag) können frühzeitig ergriffen werden, ohne dass ein Eingreifen des Fahrers notwendig wird.

Elektrischer Zuheizer

Der elektrische Zuheizer ist ein separates Bauteil und im Heiz-Klimagerät eingebaut. Der elektrische Zuheizer besteht aus 4 Heizregistern. Die Heizregister sind die Wärmetauscherelemente des elektrischen Zuheizers. Jedes Heizregister enthält 1 Heizelement. Die Luft wird direkt an diesen Heizelementen erwärmt und dem Fahrzeuginnenraum über die Ausströmer zugeführt. Der elektrische Zuheizer funktioniert im Prinzip wie ein elektrischer Heizkörper.

Der elektrische Zuheizer beschleunigt insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen und während der Kaltstartphase die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums.

Der elektrische Zuheizer wird durch das Steuergerät der integrierten Heiz-Klima-Automatik (IHKA-Steuergerät) angesteuert. Im IHKA-Steuergerät wird in Abhängigkeit von unterschiedlichen Signalen (z. B. Temperatursignal vom Fußraumtemperatursensor, Signale vom Energiemanagement) eine prozentuale Leistungsanforderung an den elektrischen Zuheizer generiert und auf dem LIN-Bus übermittelt.

Index Erklärung Index Erklärung
1 Heizelement 2 Anschluss der Lastmasse (für Heizelemente und Elektronik)
3 Anschluss der Spannungsversorgung für die Heizelemente 4 Anschluss für den LIN-Bus

Systemfunktionen

Folgende Systemfunktionen werden beschrieben:

Funktionale Vernetzung

In der nachfolgenden Grafik ist die funktionale Vernetzung für die integrierte Heiz-Klima-Automatik (IHKA) dargestellt.

Index Erklärung Index Erklärung
1 Kältemitteldrucksensor 2 Wasserventil (nur F3x)
3 Klimakompressor 4 Stromverteiler Motorraum
5 Stromverteiler vorn 6 AUC-Sensor
7 Front Electronic Module (FEM) 8 Integrierte Heiz-Klima-Automatik (IHKA)
9 Fondbelüftungsgrill 10 Relais
11 Rear Electronic Module (REM) 12 Verdampfertemperatursensor
13 Fußraumtemperatursensor rechts 14 Fußraumtemperatursensor links
15 Mischluftklappenmotor links 16 Mischluftklappenmotor rechts
17 Umluftklappenmotor 18 Elektrischer Zuheizer
19 Schichtungsklappenmotor vorn rechts 20 Schichtungsklappenmotor vorn links
21 Fondklappenmotor 22 Fußraumklappenmotor vorn rechts
23 Fußraumklappenmotor vorn links 24 Entfrostungsklappenmotor
25 Bedienfeld der Heiz-Klimaanlage (Anschlüsse ausstattungsabhängig) 26 Bedienteil Audio (Anschlüsse ausstattungsabhängig)
27 Belüftungstemperatursensor vorn rechts 28 Belüftungsgrill vorn Mitte
29 Belüftungstemperatursensor vorn links 30 Regen-Licht-Solar-Beschlagsensor
31 Gebläseendstufe 32 Gebläsemotor

Hinweise für den Service

Allgemeine Hinweise

Hinweis! Klimakompressor läuft nach Abschalten der Klimaanlage kurzzeitig weiter.

Nach dem Abschalten der Klimaanlage bleibt der Klimakompressor und somit die Klimafunktion für einen kurzen Zeitraum weiter aktiv, um Scheibenbeschlag zu vermeiden. In diesem Zeitraum wird der Verdampfer langsam getrocknet. Die Funktionsanzeige für die Klimafunktion leuchtet nicht.

Einlaufen des Klimakompressors

Nach dem Tausch eines Klimakompressors bzw. der Neubefüllung des Kältemittelkreislaufs muss ein Einlaufen des Klimakompressors durchgeführt werden. Das Einlaufen ist zur Sicherstellung der Schmierung (Ölverteilung) erforderlich. Das Einlaufen kann nur mit dem Diagnosesystem durchgeführt werden.

Bei diesem Einlaufen muss der Klimakompressor mit Leerlaufdrehzahl betrieben werden. Dabei vermischt sich die vom Hersteller eingefüllte Ölmenge gleichmäßig mit dem flüssigen Kältemittel. Wenn die Motordrehzahl den vorgegebenen Drehzahlbereich überschreitet, wird das Einlaufen automatisch abgebrochen. Das Einlaufen muss dann vollständig wiederholt werden.

Kodierung des Regen-Licht-Solar-Beschlagsensors

Die Kodierung des Regen-Licht-Solar-Beschlagsensors ist nach Erneuerung der Frontscheibe oder Tausch eines Regen-Licht-Solar-Beschlagsensors erforderlich.

Zusätzlich die Servicefunktionen der Diagnose beachten!

 

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