Как работает автомобильный кондиционер и что в нём ломается?

Замена муфты

Муфта является обязательным элементом автомобильного кондиционера, обеспечивающим соединение вала компрессора с приводным шкивом, который вращается постоянно, независимо от того, включена климатическая система или бездействует. В настоящее время используется несколько типов электромагнитных муфт, причём для каждой разновидности требуется использовать своё масло. При несоблюдении этого требования муфта гарантированно выйдет из строя гораздо раньше среднего времени наработки на отказ. Поскольку муфта связана со шкивом, она постоянно вращается вместе с ним. При включении автокондиционера слышен щелчок, который и свидетельствует о том, что она вошла в зацепление с компрессорным валом, тем самым проводя его в действие.

Если щелчок не раздаётся, и при этом имеются различимые шумы в районе муфты, – это явный признак того, что данный элемент компрессора неисправен. Нередки и ситуации, когда по всем внешним симптомам муфта должна быть рабочей, но передача вращения с двигателя на вал компрессора не происходит. В таких случаях диагностика с использованием специального оборудования помогает локализовать причину неисправности. Отметим, что такие приборы стоят достаточно дорого, поэтому встречаются они далеко не на каждой СТО.

Отметим, что благодаря простоте конструкции приводная муфта считается достаточно долговечным узлом, который ломается относительно редко. В любом случае, ремонт муфты компрессора кондиционера автомобиля менее выгоден, чем её замена, поскольку стоит она недорого. А сама операция замены выполняется достаточно просто (особенно если вы уже занимались демонтажем компрессора).

Зачем нужно включать кондиционер на машине зимой?

Включаете ли вы кондиционер в машине зимой? Зачем он нужен, если в салоне и так холодно? Включение кондиционера необходимо для увеличения его срока службы.

Кондиционер в автомобиле создает комфортную атмосферу в жаркое время года. Но от авторемонтников можно часто услышать вопрос «включаете ли вы кондиционер зимой?». Наверно, нет. Зачем он нужен, если в салоне и так холодно? Данное убеждение спасает водителей от нескольких минут дискомфорта под потоком прохладного воздуха, но приводит к большим затратам в летнее время, когда приходит время использовать кондиционер, а он отказывается работать.

Зачем нужен кондиционер зимой?

Одним из важных преимуществ эксплуатации кондиционера в холодное время года — его способность подсушивать воздух, предупреждая запотевание стекол изнутри

Наверняка вы обращали внимание, что после разогрева салона автомобиля на стеклах образуется конденсат, ухудшающий видимость дороги. Управлять автомобилем с запотевшими окнами не только неудобно, но и опасно

Включив кондиционер на пару минут, вы избавитесь от конденсата и сможете наслаждаться чистыми и сухими стеклами.

Но включение кондиционера зимой необходимо и для увеличения его срока службы. Так, при отключенном приборе образовавшаяся на стенках пленка масла стекает вниз и задерживается только в определенных местах. Это приводит к тому, что при длительном бездействии и последующем запуске компрессор кондиционера долгое время работает насухую. А это причина не только поломки компрессора (кстати, очень дорогостоящего агрегата), но и загрязнения всей системы.

Если периодически не включать кондиционер зимой, но с наступлением лета можно обнаружить неприятную вещь — поломку или засорение системы. Чтобы возобновить ее работу, придется потратить немало денег на очистку и замену деталей. Но даже это не гарантирует, что кондиционер будет работать на полную мощность.

Включение кондиционера на 15 минут один раз в полторы недели создаст условия для образования пленки на всей поверхности компрессора, и летом система не пострадает от сухого трения.

Как включать кондиционер зимой?

Мнение о том, что кондиционер нельзя запускать зимой, распространено среди водителей и по другой причине. Дело в том, что при минусовых температурах система может попросту не запуститься. Но эта проблема легко решается несколькими способами:

• Осуществить запуск кондиционера после езды — двигатель разогреется, и система охлаждения запустится без проблем.
• Включить кондиционер на закрытой парковке или стоянке.
• Включить кондиционер в закрытых утепленных помещениях (гараж, боксы для СТО.

Советы по обслуживанию кондиционера

Кондиционер нуждается в регулярной чистке и проведении профилактического осмотра. Для диагностики лучше обращаться к специалисту. Стоит услуга порядка 2000-3000 рублей, но точная цифра зависит от причины поломки. Достаточно раз в год, желательно весной, посетить мастера, чтобы оценить «здоровье» системы.

А вот обслуживать кондиционер нужно чаще — желательно каждый сезон и обязательно зимой. Дело в том, что в снежное время года дороги посыпают реагентами и солью для лучшего сцепления колес с поверхностью. Эти материалы оседают на узлах кондиционера, вызывая их коррозию и поломку.

Вторым врагом кондиционера является пыль, грязь и сигаретный дым. Все это сильно загрязняет систему и без чистки приводит к неисправностям.

Какие действия нужно предпринять водителю:

1. Промыть узлы кондиционера водой под давлением. После удаления грязи проверить трубки фреона на наличие повреждений. Их быть не должно. Если будут выявлены даже незначительные повреждения, трубки придется заменить, чтобы исключить утечку фреона. При наличии коррозии обработать эти места специальным средством против ржавчины.
2. Проверить фильтр — если он сильно загрязнен, то его придется заменить новым. К сожалению, чистить его бесполезно.
3. Снять, промыть и просушить испаритель.

Если все узлы исправны и очищены, но вы замечаете, что кондиционер слабо холодит, необходимо заправить фреон. Это делает с помощью специального оборудования в сервисных центрах.

Итак, включать кондиционер зимой нужно для увеличения срока его службы и снижения влажности воздуха в салоне

Не забывайте запускать охлаждающуюу ситему каждые 10 дней (минимум раз в месяц), чтобы летом не остаться без такого важного оборудования

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Что такое фреон в кондиционере?

Эффективность автономных автокондиционеров

Большинство портативных автомобильных кондиционеров поставляется из Китая. В этой стране, как известно, очень трепетно относятся к тем сферам и нишам, которые ещё не сформированы полностью и не заполнены. Системы кондиционирования, работающие от прикуривателя, как раз и относятся к таковым: крупные автопроизводители не заинтересованы в производстве данной категории автомобильных аксессуаров, отдавая предпочтение штатно устанавливаемым климатическим системам.

А поскольку даже не очень мощный автокондиционер потребляет минимум 5 – 7 лошадиных сил (в перерасчёте на мощность силового агрегата), для бюджетных малолитражных городских автомобилей такая потеря мощности может оказаться весьма существенной. Их двигатели не отличаются выдающимися показателями силы тяги (100 л. с. – это уже отличный уровень), так что установка на них автокондиционера в заводских условиях производится крайне редко. Если учесть, что при длительной стоянке в жару в районе лобового стекла (и заднего тоже) температура поднимается до 55 – 75 градусов, можно представить себе, сколько энергии нужно будет потратить на то, чтобы охладить воздух в салоне в первое время после начала движения.

Автономный кондиционер для автомобиля запитывается от 12 вольт. По этой причине для обеспечения столь же эффективной работы, как и старшего собрата, потребуется увеличение энергопотребления до непозволительного уровня. А если не сильно нагружать бортовую электросеть во время движения или аккумулятор во время стоянки, производительность такого устройства оказывается в десятки раз меньше. В противном случае, чтобы обеспечить мощность, сравнимую со штатными автокондиционерами, необходимо пропускать токи порядка 100 ампер. Обычная автомобильная проводка на такой подвиг не способна, в результате через несколько минут работы вам придётся менять сгоревший предохранитель и искать более пригодные провода (диаметром не менее сантиметра).

Есть и другие особенности, которые конструкционно ограничивают сферу применения автономных автокондиционеров. Главная из них – это проблема отвода тепла, образующегося в процессе теплопередачи в рабочей камере. В штатных климатических системах отвод осуществляется посредством вывода горячего воздуха извне через моторный отсек. У портативных аналогов такой возможности нет, если не рассматривать упомянутые выше модели, устанавливаемые на крышу. Если не производить отвод генерируемого тепла, коэффициент полезного действия будет стремиться к нулю, поскольку охлаждение выходного потока воздуха будет компенсироваться нагревом самого прибора.

Именно поэтому любые портативные системы кондиционирования, не решающие проблему теплоотвода, будут совершенно бесполезными. Именно таковыми являются устройства, напоминающие обычный бытовой тепловентилятор, устанавливаемый для осушки воздуха в ванных комнатах. Их охлаждающей способности обычно достаточно только для одного человека, да и то при условии, что выходной поток воздуха расположен у самого лица. Лёгкий ветерок, не приносящий удовлетворения в жару, трудно назвать полноценной заменой тому микроклимату, который в состоянии обеспечить обычный автокондиционер.

С законами термодинамики не поспоришь, но это не означает, что решить проблему никак нельзя. В последнее время популярными становятся устройства, использующие в качестве хладагента «батареи холода аккумуляторного типа», попросту говоря – картриджи с сухим льдом, которые часто используются в пищевой промышленности. Они имеются в продаже и стоят относительно немного, обеспечивая вполне приемлемые показатели кондиционирования, будучи установлены в контейнер с вентилятором. Но опять же, от вас потребуется иметь значительный запас такого хладагента, что при дальних поездках не всегда возможно. Но для коротких перемещений в черте города такое решение можно назвать вполне приемлемым.

Основные типы кондиционеров

Разнообразие конструкций устройств кондиционирования воздуха позволяет применять их в самых разных местах. Например, модели мобильных кондиционеров не требуют монтажных работ. Из помещения на улицу выводится специальный блок или шланг для отвода теплого воздуха.

Очень простой монтаж и дальнейшее обслуживание у моноблочных устройств. В магистралях фреона нет никаких разъемов, поэтому его утечка полностью исключается. Такие кондиционеры отличаются низким шумом, обладают высоким КПД, однако, имеют довольно высокую стоимость.

Монтаж оконных кондиционеров осуществляется в проемах стен или окнах. При работе они производят много шума, но, благодаря низкой цене, удобству монтажа и обслуживания, пользуются широкой популярностью у потребителей.

Одной из разновидностей кондиционеров являются сплит-системы. Их конструкция включает в себя наружный и внутренний блок. Соединение обеих частей производится с помощью медных труб. По этим трубам происходит циркуляция хладона. Наружный блок состоит из компрессора, конденсатора, вентилятора и дросселя. Во внутреннем блоке установлен испаритель и вентилятор. Выпускается множество модификаций сплит-систем, что позволяет их устанавливать во многих местах.

Электронная схема на автокондиционер – базовые компоненты

По сути, ниже сделана попытка разложить систему кондиционирования автомобиля по электронным компонентам, задействованным в технологической схеме. Возможно, потенциальному владельцу и пользователю откроется, таким образом, лучшее понимание относительно электронного (электрического) управления автокондиционером.

Схема электроники (электрики) автокондиционера включает достаточно большое число различных элементов, при помощи которых выполняется тот или иной функционал управления работой.

Более того, помимо компонентов, отслеживающих корректную работу системы кондиционирования, используется ряд устройств, которыми обеспечивается защита автокондиционера. Рассмотрим классический вариант схемы с разбором всех возможных компонентов.

Система последовательно включенных реле

Основой схемы управления автокондиционера выступает система последовательно включенных реле (Р1-Р5) с разными функциями. Так, реле давления (Р4-Р5) соединяются последовательно с цепями управления муфтой компрессора.

При условиях «недостаточного» или «избыточного» давления в системе, эти устройства «размыкают контакт», разрывая цепь питания муфты холодильного компрессора.

Автомобили с электронным впрыском топлива, как правило, оборудуются электронным модулем управления (ECM – Electronic Control Module) подключаемым к цепи проводки автокондиционера.

Когда переключатель (1) включен, модулем ECM посылается сигнал запроса проверки повреждения цепи. То есть реле давления замыкает цепь, модуль ECM активирует реле, создавая потенциал земли питания на муфте компрессора.

Схема электронного управления автокондиционером: Р1- коммутация вентилятора; Р2 – включение/выключение автокондиционера; Р3 – коммутация термостата; Р4 – реле низкого давления; Р5 – реле высокого давления; 1 – коммутация системы; 2 – термальная защита; 3 – катушка магнитного сцепления компрессора; 4 – защитный диод; 5 – контроль наличия «земли»

Следующей не менее значимой системой схемы управления значится регуляция скорости вращения крыльчаток вентиляторов автокондиционера. Обычно конструкция предусматривает наличие не менее двух рабочих вентиляторов – испарительного и конденсаторного. Первый является внутренним (салонным), второй – внешним (уличным).

Автокондиционер и регуляция скорости вентиляторов

Принцип действия регулятора обычно строится на эффекте сопротивления индуктивности. По сути, регулятор скорости вентилятора попросту состоит из проводов, скрученных спиралью, соединённых последовательно. Эти спиралевидные проводники имеют различный диаметр.

Электрический ток протекает через одну или несколько образованных таким способом катушек. За счёт сопротивления индуктивностей изменяется скорость вращения вала двигателя вентилятора. Однако помимо индуктивного регулятора, применяется также функция электронного контроллера.

Регуляция скорости вращения вентиляторов: A – электронная схема; B – индуктивная схема; 1 – терминал управления; 2 – питание 12В; 3 – выход отрегулированного потенциала

Для варианта электронного контроллера преобразованием слаботочных сигналов ECM в более высокий потенциал тока изменяется напряжение на двигателе вентилятора. Следует отметить, скорость вентилятора, в данном случае, регулируется бесступенчатым принципом. Такой тип регулятора скорости используется системой электронного климат-контроля (ECC — Electronic Climate Control) автомобиля.

Принцип работы

Работа системы кондиционирования происходит по замкнутому кругу. Рассмотрим работу поэтапно.

1. Сжатие. Газообразный хладагент нагнетается компрессором в контур высокого давления. При этом он находится в газообразном состоянии. Температура хладагента составляет около 65°C, а давление доходит до 1,4 МПа. Далее вещество проходит по магистрали высокого давления и попадает в конденсатор.
2. Конденсация. Здесь хладагент превращается в жидкость, которая все еще находится под давлением около 1,4 МПа и при температуре примерно 55°C. Следующий на пути хладагента – осушитель, удаляющий воду и мелкие примеси.
3. Расширение. Далее хладагент попадает в расширительный клапан, представляющий собой дроссель (узкое место). Происходит распыление вещества, сопровождающееся снижением давления от 1,4 МПа до 0,12 МПа, что приводит к началу перехода в газообразное состояние. Процесс сопровождается понижением температуры приблизительно до -2°C.
4. Испарение. Хладагент поступает в испаритель и начинает испаряться, забирая тепло из окружающей среды. В это же время вода, образовавшаяся при испарении, выводится по дроссельному каналу за пределы автомобиля. В салон поступает охлажденный воздух. Далее газообразный хладагент проходит по магистрали низкого давления и вновь попадает в компрессор. Давление при этом примерно 0,12 МПа, а температура – 5°C. С этого момента весь описанный цикл повторяется снова.

Схема работы кондиционера

Основные элементы системы кондиционера

Из каких элементов состоит автомобильный кондиционер в машине, какие расходные материалы нужно использовать для обслуживания системы кондиционирования, которая принципиальная схема агрегата? Для начала давайте разберем, как устроен кондер.

В зависимости от модели агрегата и машины, устройство автомобильного кондиционера может отличаться:

• Компрессорное устройство. Тут этот узел используется для сжатия расходного вещества — газа, а также его дальнейшего распространения по магистралям системы.
• Терморегулирующий вентиль или ТРВ. ТРВ кондиционера автомобиля представляет собой устройство, используемое для регулирования перегрева пара. Если данный элемент по каким-то причинам сломается, это может привести к более серьезных неисправностей в работе системы кондиционирования воздуха.
• Конденсатор или радиаторный узел. Представляет собой теплообменник, который используется для преобразования газа в жидкое состояние. Конденсатор позволяет выделять тепло воздушного потока, который остается, в окружающую среду. Когда конденсатор обрабатывает воздуха, его пары выходят через верхнюю часть устройства. Конденсатор передает их по магистралям системы. Если уровень давления жидкости будет слишком низким, то после того, как она попадает в конденсатор, она будет перемещаться в испаритель. Как правило, по своей конструкции эти устройства относятся к многопроточному или ленточного типа.
• Золотник. Используется для направления потока расходного вещества при смещении подвижных компонентов системы. При поломке данного элемента герметичность системы в целом будет нарушена, соответственно, это приведет к менее эффективной работе. Золотник, он же ниппель, следует проверять в первую очередь, если выявляются проблемы в работе кондера.
• Муфта. Еще один важный элемент, который включает в себя электросхема. Монтируется она перед компрессорным устройством. Конструкция этого компонента включает в себя катушку, прижимную пластину, а также вал. Принцип действия катушки заключается в образовании магнитного поля, когда устройство начинает поступать напряжение.
• Набор уплотнительных колец. Комплектующие уплотнители, как можно понять из названия, используются для уплотнения и обеспечения герметичности системы в целом. Как правило, данные комплектующие элементы чаще всего выходят из строя, то есть теряют свою эластичность, после зимних холодов. Вследствие их износа в системе также может произойти утечка. Если это так, то автовладельцу нужно будет купить комплект уплотнительных колец для автокондиционеров и провести их замену.
• Ресивер осушитель. Может находиться в зависимости от конструкции, устройства агрегата. Ресивер используется для обеспечения защиты работы компрессорного устройства, он способствует более полному испарению газа. Ресивер позволяет предотвратить попадание расходного вещества на компрессор, но нужно учитывать, что авто может быть и не оборудовано устройством.

Кондиционер автомобиля — типичное исполнение компрессоров

Наряду с разнообразными схемными решениями, применительно к построению систем автомобильного кондиционирования воздуха используются разные по типу исполнения холодильные компрессоры. Рассмотрим некоторые конструкции компрессоров, которые встречаются достаточно часто.

Типичное исполнение #1: компрессор спирального типа (фирма Sanden)

Компрессор производства японской фирмы Sanden для автомобильного кондиционера отличает уникальная конструкция на две спирали. Одна спираль неподвижная, другая подвижная.

Обе спирали, между тем, обладают промежуточными свойствами. Подвижная спираль способна вращаться (колебаться) и соединена с входным валом через концентрический подшипник.

Холодильный компрессор Sanden кондиционера автомобиля: 1 – выпускной клапан; 2 – область давления нагнетания; 3 – подвижная спираль; 4 – неподвижная спираль; 5 – муфта ротора сцепления; 6 – передний нажимной диск сцепления; 7 – катушка возбуждения; 8 – область давления всасывания

Когда подвижная спираль колеблется внутри неподвижной спирали, между спиралей образуется множество карманов. По мере того, как размеры этих карманов уменьшаются в размере, хладагент сжимается, давление увеличивается и отводится через геркон выпускного отверстия задней области компрессора.

Типичное исполнение #2: компрессор переменного хода (Harrison V5)

Компрессор холодильный Delphi (Harrison) V5 представляет собой нециклический аппарат с переменным рабочим объёмом. Рабочий объём машина изменяет в зависимости от производительности, удовлетворяя потребности системы кондиционирования в любых условиях эксплуатации.

Компрессор такой конструкции имеет вихревую пластину с изменяемым углом в аксиально-поршневой конструкции с пятью (V5) цилиндрами. Смещение контролируется сильфонным управляющим клапаном, расположенным в задней головке цилиндров.

Конструкция холодильного компрессора Delphi (Harrison) V5: 1 – подвижная пластина, изменяющая положение под некоторым углом в процессе работы аппарата; 2 — стержень

Сильфонный регулирующий клапан определяет и реагирует на давление всасывания системы (требование системы кондиционирования). Посредством регулирования давления в картере, угол качающейся пластины и, следовательно, смещение компрессора изменяются.

Давление нагнетания компрессора намного выше давления в картере, где уровень давления чуть больше или равен давлению всасывания. При максимальном смещении, давление в картере равно давлению всасывания компрессора. При уменьшенном или минимальном смещении, значение давления в картере превышает значение давления всасывания.

Типичное исполнение #3: компрессор ротационный лопастной (Panasonic)

Ротационные лопастные компрессоры отличаются наличием в составе конструкции ротора с тремя или четырьмя лопастями. Когда вал компрессора вращается, лопасти в контакте с корпусом машины фактически образуют рабочие камеры.

Фреон R134a втягивается через всасывающее отверстие в область такой камеры. По мере вращения вала, рабочая область камеры уменьшается. Разгрузочный порт расположен в точке, где газообразный фреон сжат до максимальной степени. Герметичное пролегание лопастей по стенкам корпуса ротора обеспечивается центробежной силой и смазочным маслом.

Ротационный лопастной компрессор автомобильного кондиционера (фирма Panasonic): 1 – разгрузочный порт; 2 – масляный насос; 3 – масляный поддон; 4 – тело ротора; 5 – лопасть; 6 – муфтовое сцепление; 7 – выпускной клапан

Масляный поддон и масляный насос расположены на стороне нагнетания, так что высокое давление проталкивает масло через масляный насос. Затем на масло подаётся на основание лопаток, тем самым создаётся герметично установленный контакт по отношению к корпусу ротора.

Иногда, после длительного простоя кондиционера допускается появление кратковременного шума лопастей сразу после запуска машины. Этот момент обусловлен временным недостатком смазочного масла, проходящего через систему кондиционирования.

Свойства и виды рабочего тела

В качестве теплоагента используется вещество под названием фреон, обладающее относительно низкой точкой кипения и значительной теплоёмкостью. Эти газы имеют различные условные наименования. Раньше применялся хладоагент типа R12, затем отвергнутый по экологическим соображениям. В настоящее время используется фреон типа R134A. Вещества невзаимозаменямые и смешиваться не должны.

В последнее время наметился переход на новое вещество марки R1234YF

У него ещё более высокая экологическая безопасность, однако он может воспламеняться, что в замкнутой системе не так важно. Однако утечки теперь ещё более недопустимы