Системы кондиционирования автомобиля

     Для получения низкой температуры достаточно отнять «скрытое» тепло испаряющегося  вещества, которое осуществляется двумя  способами.

     Первый  способ - это использование спирта или воды и отнятие «скрытого» тепла испарения из окружающих веществ.

     Второй  способ - это замораживание с использованием хладагента, а также химических и  механических установок.

     Хладагент - это газ, которым заполняется система. До недавнего времени хладагентом автомобильных кондиционеров был фреон R12. После опубликования теории разрушения озонового слоя земной атмосферы хладфторуглеродами, содержащимися в хладагенте R12, его применение сократилось.

     В современных системах кондиционирования используется фреон R134а, который считается «экологически чистым», но эффективность его на 10-15% ниже, чем у R12, и он более текуч. Применение хладагента R134а привело к усложнению систем кондиционирования. Необходимо отметить, что новый и старый хладагенты несовместимы, так как несовместимы компрессорные масла, заправляемые вместе с ними.

     Если  представить, что сейчас двор поливается вместо воды веществом, обладающим большим  «скрытым» теплом, то можно почувствовать  не только прохладу, а холод. Хотя подобным способом можно получить низкую температуру, но с целью безопасности и экономичности эксплуатации создан специальный аппарат, называемый холодильной установкой.

     Хладагент циркулирует по линии закрытого  контура и его составляющих частей. Подобные циклы хладагент вынужден непрерывно повторять, и это называется циклом хладагента. Явление, возникающее в зависимости от циркулирования хладагента в пределах цикла, связаны с изменением каждого значения давления и температуры при превращении хладагента в газ и конденсации вновь в жидкость. Система охлаждения опирается на нескольких неизменных физических законах. Подобные законы вытекают из обсуждения о том, какие явления вызывает хладагент при работе системы охлаждения. Цикл охлаждения представлен на рис.5.

     Газ-хладагент всасывается и сжимается компрессором до высоких температуры и давления (80 °С, 15 кг/см²) и затем выпускается.

     Хладагент, выпущенный из компрессора, поступает на конденсатор и принудительно охлаждается вентилятором системы охлаждения, при этом отдавая «скрытое» тепло конденсации воздуху, проходящему через конденсатор, превращается в жидкость. Температура при этом составляет около 50 С. Превращенный в жидкость хладагент после удаления влаги и пыли в приемнике-осушителе поступает на расширительный клапан.

     Жидкий  хладагент высокого давления в расширительном клапане, резко расширяясь, превращается в хладагент туманообразного  состояния с низкими температурой и давлением (-2 °С, 2,0 кг/см²), такой хладагент далее течет на испаритель.

     Хладагент в туманообразном состоянии, войдя  в испаритель и проходя через  вентилятор. Отнимая «скрытое» тепло  испарения у сжатого воздуха, охлаждает воздух в окрестности. Одновременно с охлаждением из туманообразного превращается в газообразное состояние и всасывается компрессором для повторного цикла.

     Подобным  образом хладагент, повторяя кругооборот  по циклу, осуществляет охлаждение. В  общем, для превращения газа в  жидкость, достаточно нагнетать давление, но для облегчения превращения в жидкость одновременно с нагнетанием давления и охлаждают. Для этого в современных холодильных установках необходимы компрессор и конденсатор.

       

     Рис.5 Цикл охлаждения 
 

3. Составные части системы кондиционирования.

 

     Автомобильный кондиционер представляет собой  замкнутую герметичную систему, в которой принудительная циркуляция хладагента обеспечивает отвод тепла из салона автомобиля (рис.6).

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис.6 Основные элементы автомобильной климатической системы 

     Основным и самым сложным агрегатом системы является компрессор (рис.7). Его задача - сжать газообразный хладагент низкой температуры и низкого давления, преобразовав его в газ высоких температуры и давления.

     

     Рис.7 Компрессор 

     В настоящее время в автомобильных кондиционерах применяются следующие типы компрессоров:

     • аксиально-поршневые;

     • ротационно-лопастные;

     • поршневые (рядные и V-образные).

     Вал компрессора - единственное место в  системе, где имеет место подвижное  торцевое уплотнение, обеспечивающее требуемую герметичность системы.

     При включении кондиционера компрессор отбирает у двигателя мощность 6-10 л.с., при этом расход топлива увеличивается на 5-10%, вследствие чего возрастает нагрузка на систему охлаждения двигателя. Поэтому автомобиль, оборудованный кондиционером, должен иметь более эффективную систему охлаждения (увеличенный радиатор, дополнительные или умощненные электровентиляторы и т. д.). При этом на всех современных автомобилях при включении кондиционера автоматически повышаются обороты холостого хода двигателя.

     Конденсатор автомобильного кондиционера, как правило, выполнен из алюминиевого сплава. В нем происходит конденсация нагнетаемого компрессором хладагента с выделением тепла в окружающий его воздух (рис 8).  

       

     Рис.8 Конденсатор                                Рис.9 Испаритель 

     Для лучшего обдува встречным потоком воздуха конденсатор устанавливается перед радиатором системы охлаждения двигателя и оборудуется дополнительными электровентиляторами для эффективного охлаждения конденсатора при  неподвижном состоянии автомобиля. Это самая уязвимая часть автомобильного кондиционера, подверженная не только механическим повреждениям, но и чрезвычайно сильной электрохимической коррозии.

     Испаритель  автомобильного кондиционера располагается в салоне автомобиля вместе с радиатором отопителя на пути восходящего воздушного потока (рис.9). Переход хладагента из жидкого состояния в газообразное происходит в нем с интенсивным поглощением тепла из проходящего через него воздушного потока, что и обеспечивает охлаждение воздуха в салоне.

     Ресивер-осушитель  устанавливается на выходном трубопроводе конденсатора перед испарителем и служит резервуаром для жидкого хладагента, очищая его от посторонних примесей и влаги (рис.10). Ресивер-осушитель может снабжаться смотровым окном для контроля за количеством хладагента в системе. 
 

       

     Рис.10 Ресивер                                         Рис.11 Распределительный клапан, трубка 

     Распределительный клапан (терморегулирующий вентиль) регулирует количество хладагента, поступающего в испаритель (рис.11). Он является исполнительным устройством, обеспечивающим изменение производительности системы в зависимости от условий и режима работы. Устанавливается клапан на испарителе, реже - в моторном отсеке на входной трубке испарителя.

     Система кондиционирования автомобиля снабжена датчиками, клапанами и предохранителями.

     Датчик  низкого давления отключает компрессор при давлении в системе ниже 2 кг/см² и включает при давлении выше 2,3 кг/см². Это необходимо для предотвращения заклинивания компрессора, так как при снижении давления во время аварийного сброса хладагента или его несанкционированной утечке нарушается циркуляция масла.

     Датчик  высокого давления отключает компрессор при давлении хладагента в системе выше 30-34 кг/см² и включает при давлении ниже  
26 кг/см². Повышенное давление может возникнуть из-за неисправности распредилительного клапана, засорения расширительной трубки, нарушения теплообмена в конденсаторе при снижении интенсивности проходящего через него воздушного потока.

     Датчик  включения дополнительных электровентиляторов  обдува конденсатора включает их при повышении давления в системе до  
19-22 кг/см² и выключает при давлении 14-16 кг/см².

     Датчик  температуры компрессора устанавливается  на его корпусе, на стороне нагнетания и отключает электромагнитную муфту при температуре компрессора выше 90-100 °С.

     На  некоторых ресиверах-осушителях имеется предохранительный клапан с легкоплавкой вставкой. При повышении температуры свыше 100°С вставка плавится, и весь хладагент выпускается в атмосферу.

     Редукционный  клапан устанавливается на трубопроводе нагнетания компрессора. Он стравливает  хладагент из системы при повышении  давления свыше 34 кг/см². В отличие от предохранительного клапана с плавкой вставкой он выпускает в атмосферу лишь часть хладагента.

     Смазка  компрессора производится специальным компрессорным маслом, циркулирующим по всей системе вместе с хладагентом. В системах, работающих с фреоном R12, применяются минеральные масла, с фреоном R134a - полиалкиленово-гликолевое масло. При смешивании этих масел образуется мутная густая масса, приводящая к выходу из строя системы кондиционирования. Поэтому при дозаправке кондиционера хладагентом и доливке масла нужно использовать только те компоненты, которые предназначены для данной системы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Основные  неисправности автомобильных кондиционеров.

 

     Чаще  всего получает повреждение конденсатор климатической системы. Он расположен перед автомобильным радиатором и защищен только радиаторной решеткой. Второй проблемой является отказ игольчатого вентиля, который постоянно забивается грязью. Прочищая вентиль, необходимо удалять из него грязь, а не проталкивать ее внутрь.

     Низкой  надежностью обладают компрессоры автомобильных кондиционеров, работа которых осуществляется в жестких климатических условиях. Компрессор приводится во вращение длинным «многофункциональным» ремнем, который приводит в движение сразу несколько устройств (электрогенератор, помпу жидкостного охлаждения и т. д.). Поэтому весьма важно состояние приводного ремня и его натяжение.

     В случае утечки хладагента через сочленения трубопроводов возникает проблема надежной и герметичной фиксации резиновых шлангов на алюминиевых фитингах узлов кондиционера.

     К нарушениям в работе кондиционера приводят также избыток или недостаток масла и хладагента, попадание в систему воздуха или влаги, сильное загрязнение ребер конденсатора и испарителя, неисправность системы охлаждения двигателя автомобиля, вызывающий перегрев двигателя и всего моторного отсека, а также проскальзывание электромагнитной муфты и ремня привода компрессора.

     Если  автомобиль летом начал перегреваться  в «пробках», стал больше потреблять топлива, то следует обратить внимание на состояние кондиционера, а точнее, на состояние его конденсатора. Так как он стоит перед радиатором охлаждения двигателя, то интенсивно забивается грязью, пылью и пухом. Ухудшающийся обдув может привести к перегреву конденсатора и самого двигателя, срабатыванию датчиков, отключению муфты привода компрессора и аварийному сбросу хладагента.

     Во  время мойки автомобиля рекомендуется тщательно промывать и продувать конденсатор кондиционера, радиатор системы охлаждения двигателя и пространство между ними струей воды или воздуха.

     Автомобили, оборудованные кондиционером, имеют ограничения по температуре нагрева кузова. При ремонтной окраске с последующей сушкой в термокамере она не должна превышать 80 °С, более высокая температура вызывает повышение давления в системе на участках трубопроводов, не рассчитанных на это.