Принцип работы автомобильного кондиционера

Принцип работы

В функцию этого агрегата входит сжатие, преобразование хладагента в жидкое состояние с последующей его циркуляцией в системе. В основном в современных автомобилях нашли применение поршневые компрессоры, где несколько поршней, приводимых в движение закрепленной на валу нагнетателя «качающей шайбой», двигающихся в осевом направлении, сжимают фреон до нужного состояния и способствуют его дальнейшему прохождению по системе.

Смазку движущихся рабочих частей компрессора обеспечивает специальное масло, добавляемое в хладагент. Для разных марок фреона добавляется соответствующее масло, к марке R12 добавляется минеральное масло, в R134а доливают (PAG) полиалкиленово-гликолевое.

Машина без кондиционера: стоит ли брать

Во многих случаях имеется возможность покупать авто или с кондиционером, или без него. Насколько дороже обойдётся машина в первом случае, зависит от целого ряда факторов. Если взять сухие цифры, то стройной картины не получится, но кое-какие выводы сделать можно:

  1. Hyundai Creta в базовой комплектации стоит порядка 790 тысяч рублей. Чтобы стать владельцем этой модели, но оснащённой системой кондиционирования, придётся выложить примерно на 100 тысяч рублей больше. 
  2. SKODA Octavia без автокондиционера стоит в минимальной комплектации 940 тысяч рублей, если вы захотите такой же автомобиль, но с климатической системой – готовьте 990 тысяч. 
  3. Ford Focus имеет стоимость, начинающуюся с 760 тысяч рублей, однако, при покупке авто с охладителем воздуха в салоне нужно будет приготовить 890 тысяч. 

Этот список можно продолжать до бесконечности, но примерный порядок цен на комплектации с и без кондиционера можно получить. Отметим, что увеличение стоимости на 50 – 130 тысяч предполагает получение и других опций, которые далеко не всегда являются жизненно необходимыми. Так что целесообразность приобретения версии авто с кондиционером не всегда очевидна. Более того, в большом числе случаев увеличение стоимости на эти 10% оказываются решающим доводом в пользу отказа от системы кондиционирования.

Между тем в некоторых штатах США наличие тонировки стёкол и кондиционера – вопросы, напрямую связывающиеся с безопасностью дорожного движения

В Калифорнии, например, наличие кондиционера в машине является обязательным – там считают, что из-за жары внимание и концентрированность водителя заметно снижаются, что является фактором, повышающим риск возникновения ДТП. Если за рулём находится человек, имеющий проблемы с сердечно-сосудистой системой, то невыносимая духота в машине может спровоцировать и потерю сознания, а это в 85% случаев заканчивается аварией

На большей части территории России такие ситуации возможны только летом, да и то по-настоящему жарких дней в умеренном поясе вряд ли насчитается больше двух десятков. Другими словами, защита от солнечной радиации требуется в 5 – 10% случаев (если предполагается ежедневное использование транспортного средства), а в остальные 11 месяцев за глаза хватит и естественной вентиляции. Есть и другая статистика – если сравнить нынешнюю ситуацию с дорожной обстановкой 30 – 40-летней давности, то окажется, что сейчас аварийность намного выше. А ведь тогда абсолютное большинство машин не имели систем кондиционирования. То есть связь между жарой и количеством ДТП далеко не столь очевидна.

Требования, предъявляемые к системе вентиляции и отопления

Микроклимат салона определяют следующие факторы:

  • поступление свежего воздуха, в основном для поддержания в салоне требуемого количества кислорода;
  • скорость перемещения воздуха в салоне и его распределение;
  • температура воздуха в салоне;
  • относительная влажность воздуха;
  • загрязненность воздуха (пыль, запахи, отработавшие газы);
  • температура стенок, ограничивающих салон.

Согласно общим требованиям к системам вентиляции минимальное количество поступающего воздуха на одного человека должно составлять 0,5 м3/мин, т. е. 2—2,5 м3/мин, для четырех-, пятиместного автомобиля, в котором заняты все места, независимо от того, стоит автомобиль на месте или движется. Обеспечить прохождение достаточного количества воздуха через салон за счет динамического напора можно только при движении автомобиля с большой скоростью, поэтому необходимым элементом системы является вентилятор. В действительности, чтобы обеспечить удовлетворительную вентиляцию в солнечный летний день, поступление воздуха должно быть существенно большим, чем указано выше, а именно: 4—6 м3/мин для небольших, и 8—10 м3/мин для больших автомобилей. Во избежание неприятного ощущения сквозняка средняя скорость поступления воздуха не должна превышать 0,5 м/с. Кроме того, расположение отверстий, предназначенных для поступления воздуха, должно быть согласовано с положением отверстий выхода воздуха таким образом, чтобы в салоне автомобиля при любой скорости существовало небольшое избыточное давление, предотвращающее проникновение в салон отработавших газов, пыли и т. д. При закрытых окнах через вытяжные отверстия удаляется только 50—70% воздуха, поступающего в салон, а остальное количество его просачивается через неподдающиеся контролю дефекты уплотнений окон, дверей и других элементов. Требуемая малая «средняя скорость поступления воздуха» (в некоторых зонах она может быть больше среднего значения) должна достигаться путем соответствующего распределения общего потока воздуха.

Напомним, что забор воздуха должен осуществляться в зоне избыточного давления, а выброс воздуха — в зоне разрежения. Хорошего распределения воздуха можно добиться только путем правильного размещения многочисленных регулируемых отверстий для поступления воздуха в салон. Эти отверстия, расположенные вдоль панели приборов, предназначены для регулирования количества и направления потока воздуха, поступающего в салон, в зависимости от условий эксплуатации автомобиля. В любом случае необходимо наличие следующих потоков:

  • потока воздуха вдоль боковин, который может направляться через дверные каналы назад (боковые дефлекторы);
  • прямого потока свежего воздуха по центру салона автомобиля, с поступлением воздуха примерно на уровне пруди (центральные дефлекторы);
  • потока воздуха в зону ног и к ветровому стеклу (по обеим сторонам автомобиля), при низкой температуре окружающей среды этот поток должен хорошо прогреваться;
  • в боковые и центральные дефлекторы также должен подаваться теплый воздух.

Упоминавшаяся ранее скорость воздушного потока, поступающего в салон, оказывает влияние не только на ощущение сквозняка, но и на восприятие температуры. Вследствие охлаждения поверхности тела в результате повышенной теплоотдачи при перемещении воздуха человек способен выдерживать более высокие температуры, при этом температура окружающей среды кажется человеку более низкой

Первое используют летом для «охлаждения ветерком», последнее следует принимать во внимание при проектировании системы отопления автомобиля. Хорошее самочувствие при температуре 20°С и неподвижном воздухе соответствует примерно 26°С при скорости воздуха 1 м/с

Электрофизический и механический принципы работы кондиционера

Работу кондиционера активирует сигнал включения кнопки или с электронного блока управления кондиционером, системы климат-контроля. После этого анализируется сигнал с двухуровневого датчика давления в системе, датчиков температуры (в системе, в салоне). В случае, когда давление в герметичной системе выше необходимого уровня формируется сигнал на включение электромагнитной муфты компрессора. При этом происходит кинематическое соединение вращающегося шкива отбора мощности двигателя с валом компрессора. Последний, вращаясь, начинает нагнетать давление в системе.

Хладагент начинает рециркулировать. Сжимаясь в компрессоре, он нагревается и следует в радиатор кондиционера (конденсатор), где переходит в жидкое агрегатное состояние. При этом выделяется тепло. Для охлаждения применяется дополнительный вентилятор радиатора. Его работу также контролирует электронная система.

Далее хладагент следует через ресивер, где выполняется его очистка от примесей и воды. Для предотвращения перегрева пара предназначен терморегулирующий вентиль, который в случае избытка давления выпускает избыток давления в системе. Попав в испаритель, хладагент начинает кипеть. При этом поглощается тепло. Радиатор испарителя охлаждается. Проходящий через радиатор воздух охлаждается и поступает в салон автомобиля.

В некоторых системах функции ресивера-осушителя и терморегулирующего клапана может исполнять специальный аккумулятор с фильтрующим элементом и расширительной трубкой. Аккумулятор предназначен для предотвращения поломки компрессора от попадания в него хладагента в жидком агрегатном состоянии.

Достоинства и недостатки

На первый взгляд, кажется, что недостатков у устройства нет – одни достоинства, но всё наоборот. Главный плюс — автомобильный кондиционер просто обеспечивает прохладу в салоне в жаркое время года, водителю не придётся дополнительно открывать окна. Но, есть внушительный перечень минусов:

  • кондиционер работает за счёт цепи отдельных процессов – каждый из элементов требует ухода, что приводит к дополнительным затратам на обслуживание;
  • работающий кондиционер увеличивает расход топлива в среднем на 10%. Как ни странно, но если в жару вы будете ездить с открытыми окнами, то расход топлива будет таким же (это связано с аэродинамикой);
  • цена на авто с автомобильным кондиционером выше, чем без него;
  • если привод компрессора затрагивает коленчатый вал, при включении мощность машины может падать, увеличится расход топлива, заправка потребуется через меньшее количество км;
  • работа вентилятора обеспечивает циркуляцию холодного воздуха – водитель и его пассажиры могут простудиться;
  • сам фреон – едкий газ, разрушающий трубопроводную магистраль, с течением лет поломки неизбежны;
  • электрический кондиционер приведёт к быстрому выводу аккумулятора машины из строя;
  • осевшие на элементах автомобильного кондиционера бактерии свободно циркулируют по салону.

Принцип работы

Функционирование кондиционера осуществляется по замкнутому кругу. Компрессор выполняет нагнетание газообразного фреона, создавая давление, из-за чего хладагент разогревается. После этого по магистрали высокого давления вещество подается в конденсатор. В нем за счет отдачи тепла происходит конденсирование фреона, и он становиться жидкостью, все еще находящейся под давлением.

После конденсатора по магистралям хладагент движется дальше и проходит через осушитель, где из него удаляются частицы воды и других примесей, чтобы они не привели к поломке системы.

Из осушителя жидкий хладагент поступает в ТРВ, где происходит регулировка (снижение) давления. При этом падение давления приводит к началу процесса перехода в газообразное состояние. То же самое происходит и в системах, оснащенных дросселем с аккумулятором.

После ТРВ фреон попадает в испаритель, в котором происходит сильное падение давления из-за чего хладагент начинает испаряться, поглощая тепло из окружающей среды. Вода же, сконденсировавшаяся на поверхности радиатора, по дренажному каналу выходит из салона.

Пройдя испаритель хладагент, уже в газообразном состоянии, по магистрали низкого давления поступает к компрессору, и весь процесс повторяется вновь.

Устройство и основные элементы

Конструкция устройства считается самой сложной из всех элементов . Кондиционер в современном автомобиле состоит из:

  • компрессора;
  • конденсера (конденсатора);
  • магистралей высокого и низкого давления;
  • ресивера с осушителем;
  • испарителя;
  • расширительного клапана (дросселя);
  • элементов электрооборудования (датчиков).

Система полностью герметична и закольцована магистралями. Работу кондиционера обеспечивает специальный газ – хладагент, поглощающий влагу и отдающий тепло.

Схема устройства и основных элементов системы кондиционирования

Компрессор

Давление, создаваемое компрессором, обеспечивает передвижение хладагента далее по системе кондиционирования. Разделяя всю систему на контуры высокого и низкого давления, он приводится в действие от коленчатого вала посредством ременной передачи. Дополнительно конструкция оснащается механизмом отключения, в качестве которого чаще всего применяется электромагнитная муфта.

Конденсер

Главная задача элемента – охлаждение хладагента. Конденсатор, устанавливаемый перед радиатором , состоит из изогнутых трубок. Между собой их соединяют перегородки, увеличивая площадь охлаждения и обеспечивая более высокую теплоотдачу. Газ в конденсаторе охлаждается потоками воздуха во время движения автомобиля. Также охлаждение может происходить и принудительно – с помощью вентилятора.

Магистрали

Делятся на два типа: высокого и низкого давления. Первые рассчитаны на повышенное температурное воздействие: в нагретом виде температура хладагента может достигать 110 градусов. Также магистрали устойчивы к повышенным нагрузкам и способны выдерживать давление до 1500 кПа, создаваемое при нагнетании хладагента.

В магистрали низкого давления газ попадает после прохождения через испаритель. К этому моменту давление хладагента уже близко к атмосферному, поэтому в качестве магистралей низкого давления применяются обычные трубки.

Осушитель

Емкость со специальным наполнителем, способным удерживать влагу, применяется для устранения влаги, попавшей в систему. Без осушителя капли воды, образующиеся в результате перепада температур, стали бы кристаллизироваться. Маленькие кусочки льда способны повредить систему, в первую очередь – компрессор.

Испаритель

Испаритель – второй радиатор системы кондиционирования, размещаемый под приборной панелью в салоне автомобиля (в модуле HVAC). Данный элемент испаряет хладагент, забирая тепло из окружающей среды. Также на нем устанавливается датчик температуры, регулирующий работу компрессора и препятствующий обледенению испарителя.

На поверхности радиатора появляется конденсат. Чтобы влага не попала на другие элементы, испаритель оснащен дренажной системой, выводящей конденсат наружу. Принудительную подачу охлажденного воздуха в салон автомобиля обеспечивает электровентилятор, установленный на испаритель.

Электрооборудование

Электрооборудование системы кондиционирования выполняет несколько функций:

  • сохранение заданной температуры;
  • принудительная подача воздуха;
  • управление всей системой.

За поддержание работы кондиционера отвечает электронный блок управления, который принимает и анализирует сигналы со следующих сенсоров:

  • датчики высокого и низкого давления;
  • датчик температуры испарителя;
  • датчик забортной температуры;
  • датчик положения дроссельной заслонки;
  • датчик температуры охлаждающей жидкости.

Полученные данные поступают в блок управления, который, в свою очередь, управляет работой муфты компрессора.

Возможные неприятные сюрпризы

Система кондиционирования спроектирована полностью герметичной, однако может иметь место диффузия газа, из-за чего потребуется дозаправка агрегата. Зачастую периодичность дозаправки системы составляет около 1 раза в 5 лет. При заправке оборудования требуется добавлять рефрижераторное масло.

Если вы не наблюдаете необходимый уровень охлаждения, хотя все элементы системы функционируют надлежащим образом, то, скорее всего, требуется замена ресивера-осушителя. Справиться с этой задачей можно самостоятельно, поскольку полная разборка устройства не требуется. Удалите старый компонент кондиционера и установите новый ресивер-осушитель для дальнейшей работы оборудования.

Значение кондиционера в салоне автомобиля существенно возрастает с приближением лета. Однако и в зимнюю пору устройство справляется со своими задачами. Покупка автомобиля с кондиционером или дооборудование машины охлаждающим устройством целесообразна в большинстве случаев.

https://youtube.com/watch?v=dOZcVTnnFOM

Замена подшипника шкива компрессора

Чаще всего наличие шума свидетельствует о том, что износился подшипник шкива компрессора, или есть потёртости или другие дефекты на ременной передаче. И в том, и в другом случаях монотонное гудение может иметь место даже при выключенном кондиционере, но работающем двигателе.

Если не заменить подшипник или ремень, как только вы заметили подозрительные звуки из-под капота, последствия могут быть весьма печальными. Обычно из-за перегрева подшипника происходит выход из строя электромагнитной катушки, приводящей в движение муфту. Подшипник рано или поздно заклинивает, что становится причиной поломки крышки компрессора и появления множества мелких трещин на торце устройства. Но даже если передняя крышка устояла, нарушение герметичности приведёт к утечке хладагента, который одновременно является и смазкой для компрессорного вала (в состав фреона добавляется специальное масло). В результате вал перегревается, что может стать причиной возгорания компрессора.

Не исключён и вариант перекоса шкива, при котором происходит его неравномерный износ и заклинивание компрессора. Возможен и разрыв ремня, который может нанести непоправимый вред электрическим проводам, находящимся в пределах досягаемости. Для предупреждения подобных ситуаций следует как можно быстрее заменить посыпавшийся подшипник.

https://youtube.com/watch?v=W8ayD-eEGuo

Подобная операция может быть произведена и самостоятельно, при наличии обычного набора инструментов. Последовательность замены следующая:

  • после установки машины на яму снимаем колесо со стороны компрессора;
  • откручиваем четыре (реже – три) болта, которыми компрессор крепится к раме, если этому будет мешать генератор, придётся снять и его; 
  • откручиваем гайку, которая удерживает прижимной диск муфты, демонтируем её;
  • под прижимным диском находится стопорное кольцо, с помощью которого удерживается шкив с установленным на него подшипником. Снять кольцо несложно, после чего можно извлечь и шкив; 
  • поскольку моторный отсек современного автомобиля заполнен очень плотно, встречаются ситуации, когда снять шкив без отсоединения компрессора от системы кондиционирования технически невозможно. В этом случае необходимо сначала удалить фреон из системы, для чего медленно ослабить хомуты, удерживающие резиновую трубку на компрессоре. Быстрое ослабление нежелательно, поскольку в этом случае фреон, находящийся под давлением, вырвется из системы, что может представлять опасность и для автомобиля, и для водителя, проводящего ремонт;
  • подшипник обычно крепится посредством стопорного кольца, снять которое достаточно просто. Если же он развальцован, придётся использовать старый проверенный способ – молоток с зубилом. Вытянуть подшипник можно либо съёмником, либо используя обойму от другого подшипника такого же или немного меньшего диаметра;
  • остаётся установить новый подшипник и осуществить сборку всех узлов в обратном порядке.

Почему он может плохо работать?

Среди российских автомобилистов бытует мнение, что компрессор автокондиционера чуть ли не прототип вечного двигателя, и потому совершенно не нуждается в обслуживании. Инструкции у нас читать не любят и спохватываются только в тот момент, когда уже надо менять чуть ли не всю систему охлаждения салона. Конкретно компрессор с течением времени ни с того ни с сего начинает гудеть, а конструкция автомобильного кондиционера такова, что не сразу понятно, откуда гул. Причины могут быть разными, но прежде всего приходит мысль о неисправности подшипника шкива или изношенности ременной передачи. Такие проблемы можно решить и самому автолюбителю, замена тут не вызовет сложностей, если есть навыки общения с «железками».

Изношенность ременной передачи

Гораздо серьезнее может обстоять дело, если заклинил поршень внутри самого агрегата. Тут уж вряд ли что можно поделать, так как наверняка сломанная деталь повредила клапаны и стенки. Если не лень, то замена подождет, попытаться сделать ремонт компрессора автокондиционера не возбраняется. Но, как показывает практика, подобные меры приводят только к временным улучшениям и через какой-то период поломка повторится. Оптимальный вариант для кондиционера автомобиля в таком случае – полная замена компрессора.

Ремонт компрессора автокондиционера

Чаще других поломок случается нарушение герметичности. Происходит это либо из-за повреждения сальника, либо из-за разбалтывания мест крепления магистральных трубопроводов к самому устройству. В случае с сальником дело сложное, потому что нужна его замена. Если вам никогда не приходилось проводить его выпрессовку, лучше и не пробовать. Здесь нужны специалист и наличие соответствующего оборудования. Разбалтывание устранить нетрудно и своими руками.

Устройство кондиционера автомобиля – основные элементы системы

Но, прежде всего, стоит разобраться, что же это за устройство, которое обеспечивает не только кондиционирование, но и очищение воздуха в салоне авто. Чаще всего, кондиционер связан в одно целое вместе с системами отопления и вентиляции

Естественно, самой важной его функцией является создание благоприятного климата, причем, не имеет значение, идет речь об охлаждении или же нагреве воздуха. Кроме того, немаловажной является и фильтрация воздуха, с этой целью на него устанавливается ряд фильтров (катехиновый, электростатический, фотокаталитический и угольный)

Они обладают антибактериальными действиями и способствуют устранению неприятных запахов.

Основным узлом автокондиционера является компрессор. Именно от него зависит, насколько работа системы будет эффективна. В некоторых дорогих автомобилях также устанавливают и ресивер-коллектор. Основная его функция – защита компрессора, он способствует полному выпариванию хладагента, так последний не попадает на компрессор и не наносит разрушительного действия. Менее дорогие модели авто не снабжены ресивером-коллектором. В этом случае вполне достаточно горячего подкапотного пространства, которое отлично обеспечивает испарение хладагента как в трубках обратного контура, так и в испарителе.

Насколько необходим климат-контроль

Основное отличие этой разновидности систем кондиционирования от обычных автокондиционеров заключается в наличии автоматики, которая без вмешательства человека контролирует такие показатели, как направление потока охлаждённого воздуха и его температура. В классических кондиционерах это нужно делать вручную. Впрочем, и климат-контроль может иметь самый разный функционал: на некоторые модели, выпускаемые АвтоВАЗом, одно время ставились половинчатые климатические системы, которые умели контролировать выходную температуру, но регулировать направление потока воздуха приходилось водителю.

В настоящее время однозонный климат-контроль – это уже архаика, всё большее распространение получают трёхзонные устройства, создающие свой микроклимат для водителя, переднего пассажира и на зону всего заднего дивана. Безусловно, удобства обладания климатическим контролем очевидны, но его работа зависит от капризной электроники. Самые простые климатические системы не обеспечивают тонкой регулировки температурного параметра, работая только в режиме «холодно-жарко», и чтобы добиться комфортной среды в салоне, с ними нужно повозиться не меньше, чем с обычными автокондиционерами.

Но навороченные модели имеют удобные и полезные режимы работы: моментальное охлаждение, мягкая работа (если планируется поездка с ребёнком или пассажиром, склонным к простуде), нормальный режим охлаждения.

Портативные автокондиционеры испарительного типа

Устройства, основанные на теплообмене с участием обыкновенной воды, гораздо менее требовательны к потребляемой мощности. Да и схематически это намного более примитивные приборы, не требующие использования газообразного хладагента.

Схема водяного автомобильного кондиционера проста: он состоит из теплообменника, внешне напоминающего автомобильный воздухофильтр, который заполняется материалом синтетического происхождения, характеризующимся хорошей смачиваемостью и большой площадью испарения. С точки зрения физики, такой теплообменник является обычным испарителем. Вода из внешней ёмкости небольшими порциями подаётся в него посредством слабомощной электропомпы, растекаясь по всей площади влаговпитывающего материала. Одновременно в испаритель подаётся тёплый воздух из салона (для чего используется потребляющий минимум электричества вентилятор). Охлаждение воздуха достигается за счёт испарения воды, при этом его температура понижается на 4 – 10 градусов, в зависимости от объёма испарителя и мощности устройства – в большинстве случаев этого достаточно для создания комфортного микроклимата. Пар же конденсируется и через систему трубопроводов опять направляется в бак, образуя замкнутый цикл.

Современные автокондиционеры водяного типа имеют переключатель режимов работы, а их эффективность во многом зависит от влажности воздуха в салоне: чем он суше, тем большего охлаждения можно добиться при прочих равных параметрах. Главное преимущество автомобильных систем кондиционирования испарительного типа – низкая потребляемая мощность: для перекачки воды и нагнетания воздуха требуется использование помпы и вентилятора, потребляющих вместе мощность порядка 30 – 40 Вт (или тока в 4 ампера). Это обстоятельство позволяет использовать их и во время длительных стоянок, и при движении транспортного средства.

Возможные неисправности и режимы отключения компрессора

Как уже было сказано, климатическая установка в автомобиле – это сложная и дорогая система. Ее “сердцем” является компрессор. Наиболее частые поломки кондиционера связаны именно с этим элементом. Проблемами могут стать:

  • неисправность электромагнитной муфты;
  • выход из строя подшипника шкива;
  • утечка хладагента;
  • перегорание предохранителя.

Подшипник шкива испытывает большие нагрузки и часто выходит из строя. Это обусловлено его постоянной работой. Поломку можно определить по непривычному звуку.

Именно компрессор кондиционера выполняет большую часть механической работы в климатической установке, поэтому он нередко выходит из строя. Этому также способствуют плохие дороги, неисправность других узлов, неправильная работа электрооборудования. Для ремонта потребуются специальные знания и умения. Лучше обратится в сервисный центр.

Также есть некоторые режимы, при которых происходит отключение компрессора, предусмотренное системой:

  • очень высокое (выше 3 МПа) или низкое (ниже 0,1 МПа) давление внутри нагнетателя и магистралей (показывают датчики давления, пороговые значения могут отличаться в зависимости от производителя);
  • низкая температура воздуха снаружи;
  • чрезмерно высокая температура охлаждающей жидкости (выше 105˚C);
  • температура испарителя ниже примерно 3˚C;
  • открытие дроссельной заслонки более 85%.

Чтобы более точно определить причину неисправности, можно воспользоваться специальным сканером или обратиться за диагностикой в сервисный центр.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector