Устройство и принцип работы кондиционера автомобильного

С целью обеспечения комфортных условий эксплуатации автомобиля водителем и пассажирами в конструкционной схеме транспортного средства предусматривается установка системы отопления, вентиляции и кондиционирования.

Система отопления отвечает за нагрев воздуха в салоне. Вентиляция необходима для охлаждения воздуха и его очистки (с этой целью устанавливается салонный фильтр). Система кондиционирования, на современных автомобилях зачастую климат-контроль, отвечает за поддержание заданных микроклиматических параметров (температуры воздуха, влажности).

Автокондиционер – это несколько основных элементов (управляющих и исполнительных устройств), которые объединены в одну замкнутую герметичную систему. По данной системе циркулирует охлаждающая жидкость, ее называют хладагент. Конструкционно система охлаждения имеет свои особенности в зависимости от марки и модели автомобиля, но существует несколько базовых элементов:

• компрессор;
• ресивер-осушитель или аккумулятор-осушитель;
• испаритель (теплообменник);
• конденсатор (дефлегматор);
• магистрали (система трубопроводов);
• вентилятор.

В остальном схема может иметь свои особенности.

Принцип работы системы кондиционирования автомобиля основан на изменении агрегатного состояния хладагента в системе. Используются базовые законы физики. А именно при переходе из жидкого в газообразное состояние любая жидкость поглощает тепло, а при обратном преобразовании, то есть когда газ переходит в состояние жидкости – отдает.

Таким образом, хладагент в газообразном состоянии забирает тепло из салона, уменьшая при этом температуру воздуха, а переходя в жидкое состояние, отдает тепловую энергию.

Эти законы работают в системе кондиционирования следующим образом.

Компрессор кондиционера всасывает газообразный холодный хладагент под небольшим давлением. Затем происходит сжатие газа (при этом повышается давление), его нагрев и передача по магистрали далее.

В таком состоянии хладагент попадает в конденсатор, где охлаждается воздухом, поступающим естественным путем, при необходимости дополнительно подаваемым через вентилятор кондиционера, и, достигая точки росы, находясь под высоким неизменным давлением, преобразуется в жидкое состояние.

Жидкость подается к узкому месту, это либо дроссель, либо расширительный клапан (другие варианты используются гораздо реже). Проходя через одно из этих устройств, хладагент распыляется (так падает давление) и попадает в испаритель.

В испарителе происходит испарение охлаждающей жидкости (преобразование ее в газ) при достижении точки кипения и снижении давления. Таким образом, забирается тепло из воздуха, который в охлажденном состоянии, зачастую через салонный фильтр, передается в салон.

Из испарителя под низким давлением хладагент в газообразном состоянии подается в компрессор и цикл повторяется.

В качестве хладагента в системах кондиционирования используется фреон, бесцветный газ. В большинстве автомобилей применяются:

• дихлорфторметан (R12);
• тетрафторэтан (R134a);
• тетрафторпропан (R-1234yf).

Применение R12, как и других фторхлоруглеводородных соединений, практически прекращено. Таким фреоном заправка кондиционера выполняется только в подержанных автомобилях 90-х годов прошлого века выпуска.

В современных новых автомобилях применяются только фторуглеводородные соединения, гидрофторолефиновые хладагенты (HFO), в том числе R134a и R-1234yf.

Несколько важных моментов.

Первый момент. В климатических системах с R12 закачивать R134a категорически нельзя. Допускается переоборудование системы, с этой целью подлежат замене:

• конденсатор;
• трубка кондиционера (соединительные шланги);
• аккумулятор-осушитель или ресивер-осушитель (адсорбент отличается);
• клапаны, включая сервисные (быстросъемные вместо резьбовых), расширительные или NHD;
• резьбовые соединения (ставятся штуцеры с метрической резьбой вместо штуцеров с дюймовой резьбой).

Смена R12 на R134a довольно затратное занятие и его нужно доверять только профессионалам технических центров, где имеется все необходимое оборудование. В любом случае при переоборудовании хладопроизводительность климатической установки снизится.

Второй момент, для смазки исполнительных устройств во фреон добавляется компрессорное (холодильное, рефрижераторное) масло. В системах с R12 это минеральные масла, с R134a и R-1234yf – синтетические, PAG (Poly-Alkylen-Glykol, полиалкиленово-гликолиевые) или POE (эстеровые, полиальфаолефиновые).

Когда выполняется заправка кондиционера добавлять во фреон не соответствующий ему тип компрессорного масла запрещено. Иначе возможны плакирование медью, образование отложений, закоксование. Как итог – преждевременный износ и деформация подвижных частей системы.

В моторном отсеке должна быть наклейка, как правило, для R12 желтого цвета, а для R134a зеленого, где указаны тип хладагента и холодильного масла, их необходимый объем.

Выбирая масло, учитывайте такие критерии как термическая стойкость и главное вязкость, степень вязкости у синтетического масла отличается (46, 100, 150), иначе можно быстро «убить» компрессор.

Компрессор кондиционера – его сердце, которое приводится в действие посредством ременной передачи с использованием определенного типа ременного привода (устанавливается ремень кондиционера). В современных автомобилях используется три решения:

• классическое, от коленчатого вала, путем забора крутящего момента от двигателя автомобиля;
• автономное, от собственного электродвигателя;
• комбинированное.

Классический тип привода – от коленвала. Минус этой системы в том, что автокондиционер будет работать только при включенном двигателе и никак иначе. Соединение выполняется при помощи ременной передачи. Ставится клиновый или поликлиновый ремень кондиционера, который надевается на шкив коленвала и приводит в действие компрессор, в большинстве случаев еще генератор, иногда другие устройства. Причем варианта подключения два. Первый постоянного вращения, включился двигатель, одновременно заработал компрессор, включили кондиционер, началась перекачка фреона. Такое решение на современных автомобилях редкость. Второй непостоянного вращения, тут используется дополнительное устройство, называется соленоид, электромагнитная муфта. Компрессор кондиционера включается только тогда, когда необходимо охлаждение воздуха в салоне.

Автономная система не зависит от работы двигателя автомобиля. Это обособленный электромотор, который приводит в действие автокондиционер даже на стоянке, при выключенном моторе.

Комбинированная система устанавливается, как правило, на автомобили, двигатель которых оборудован системой Start-Stop. Принцип простой – включился ДВС, компрессор работает от привода коленвала, выключился силовой агрегат, система работает от электромотора.

В целом компрессор кондиционера – нагнетатель вытеснительного типа, повышающий давление хладагента, находящегося в газообразном состоянии (это важно). Своего рода место разделения контуров высокого и низкого давления.

Конструкционно компрессоры существенно различаются между собой, причем помимо типов, существуют еще и разновидности, всего больше 40 разнообразных решений. Основных конструкционных схем три:

• поршневая;
• роторно-лопастная;
• спиральная.

Поршневые компрессоры – самый широкий класс и наиболее часто использующийся. Конструкция основана на применении нескольких поршней (реже одного). Поршни могут размещаться в любом порядке, например:

• в ряд (рядная компоновка);
• V-образно;
• по кругу;
• оппозитно;
• соосно.

Отдельно отметим аксиально-поршневые компрессоры с наклонным вращающимся диском. И еще один нюанс. Существуют компрессоры с постоянным и переменным (от 2-3% до 100%, за счет перемещения подвижного диска, увеличения или уменьшения хода поршня) рабочим объемом. Компрессор кондиционера с переменным объемом – саморегулирующийся. Чаще всего используется круговое расположение с количеством поршней от 2 до 10.

Роторно-лопастной компрессор кондиционера – это ротор, с лопастями (двумя и более, фиксированными или нефиксированными) и корпус прецизионной формы. Принцип работы основан на изменении объема секторов, за счет чего фреон сжимается и повышается давление.

Спиральный компрессор кондиционера большая редкость, характерная для автономного (с электромотором) типа привода. По сути это две спирали, вставленные друг в друга со сдвигом в 180°. Первая спираль неподвижная, вторая вращается, таким образом образуются плоскости, объем которых постепенно уменьшается, что позволяет сжимать фреон и повышать давление.

Электромагнитная муфта может отличаться по форме и конструкции, как правило, это ременной шкив с подшипником, электромагнитная катушка и подпружиненный диск со ступицей. Ранее это был соленоид, объединенный с ведущим шкивом компрессора, чем обеспечивалось совместное вращение. Современные электромагнитные муфты в большинстве случаев неподвижны.

Конденсатор, он же радиатор кондиционера, он же дефлегматор. В этом устройстве происходит конденсация фреона, преобразование его из газообразного в жидкое состояние путем охлаждения потоком встречного воздуха, дополнительно используется вентилятор кондиционера (может быть как один основной, так и несколько вспомогательных). Радиатор кондиционера изготавливается из меди или алюминия. По форме и конструкции устройства отличаются. В большинстве случаев используются ленточные и серпантинные (многопроточные) устройства, состоящие из изогнутых трубок, соединенных перегородками.

Испаритель (теплообменник) необходим для преобразования фреона, который достигает точки кипения, из жидкого состояния в газообразное. Это второй радиатор кондиционера, изготовленный из меди или алюминия. Испарителей бывает несколько. С целью подачи охлажденного воздуха от испарителя в салон также используется свой вентилятор кондиционера.

Автокондиционер может работать с использованием различных схем, основные устройства компрессор, конденсатор и испаритель будут присутствовать, а в остальном варианты. Основных схем две. Первая основана на ТРВ (терморегулирующий вентиль, расширительный клапан), вторая на установке дросселя (расширительная трубка кондиционера).

В схеме с ТРВ фреон через отверстие небольшого диаметра распыляется в испаритель. ТРВ это дроссель переменного сечения, его конструкция может существенно отличаться.

В схеме с дросселем хладагент проходит через трубку в пластмассовом корпусе, с резиновыми уплотнительными кольцами и сетчатым металлическим фильтром, диаметром меньше миллиметра и попадает также в испаритель. Цель в обеих схемах одна – создать зону разряжения, чтобы фреон достиг точки кипения.

Данные устройства необходимы для очистки хладагента от загрязнений и воды (она может преобразоваться в твердое состояние при отрицательных температурах и трубка кондиционеразачастую деформируется, а попадание влаги в компрессор кондиционера нередко приводит к гидроудару). Также ресивер-осушитель это буферное и демпферное устройство для хладагента, которое позволяет сглаживать его колебания.

Как правило, ресивер-осушитель ставится между конденсатором и испарителем в схеме с ТРВ, аккумулятор-осушитель после испарителя. То есть первая схема – компрессор→конденсатор→ресивер-осушитель→ТРВ→испаритель→компрессор, вторая компрессор→конденсатор→дроссель→испаритель→аккумулятор-осушитель→компрессор.

Ресивер-осушитель – бачок, в котором находятся фильтр-сетка и слой адсорбента, аккумулятор-расширитель немного отличается по конструкции, но мешочек с адсорбентом и фильтр также присутствуют, в большинстве случаев еще и U-образная трубка. Выбор адсорбента зависит от вида используемого фреона, с R12 используются силикагель, активная окись алюминия, цеолиты, с R134a – цеолит ХН-9.

Управление системой кондиционирования выполняется при помощи специальных датчиков. Их может быть несколько, все зависит от используемой схемы и особенностей конструкции. Как правило, устанавливаются датчики температуры охлаждающей жидкости, испарителя, компрессора, низкого и высокого давления, включения вентиляторов. Раньше вместо датчика высокого давления использовался зачастую манометрический выключатель.

Для защиты системы на устройствах устанавливаются предохранительные, редукционные клапаны. Также используются сервисные штуцеры высокого и низкого давления, иногда демпферы и другие устройства.

Регулировка температуры воздуха в салоне выполняется двумя способами. Первый – ручная настройка при помощи ручного управления системой кондиционирования. Второй – автоматическая регулировка, это уже полноценный климат-контроль, управление осуществляется при помощи заслонок и датчиков. Система сама принимает решение о выборе температурного режима в салоне автомобиля на основании алгоритмов и информации, получаемой с целого ряда датчиков, в том числе солнечного излучения (фотосенсор), температуры наружного воздуха, в канале всасываемого воздуха, термодатчиков на передней панели, в дефлекторе подачи воздуха для ног. И это не полный перечень, все зависит от модели и производителя. Например, при настройке микроклимата могут учитываться скорость движения, частота вращения двигателя, время на стоянке и огромное количество других параметров.

Последнее что отметим – любой автокондиционер нуждается в обслуживании, это напрямую влияет на здоровье водителя и пассажиров. Чистку системы, замену расходных материалов лучше всего проводить в крупных технических центрах и СТО.

В Казани услуги по обслуживанию климатических систем автомобиля на высоком профессиональном уровне, с использованием современного оборудования выполняют специалисты технического центра «Гвардейский».

Действующие акции

Акция

Четыре дня назад

РЕЖИМ РАБОТЫ в МАЙСКИЕ ПРАЗДНИКИ

Узнать больше

Акция

15 сентября 2023

Замена масла в ДВС Geely, Haval

Узнать больше

Акция

15 октября 2023

Спеццена на масло для китайских автомобилей

Узнать больше