Как устроена система кондиционирования в автомобиле?
Компрессор приводится ремнем от коленвала. Компрессор сжимает поступающий в него в газообразном состоянии хладагент. При сжатии хладагента выделяется много тепла.
Сжатый и нагретый приблизительно до 100° хладагент поступает в радиатор-конденсатор. Проходя через конденсатор хладагент охлаждается примерно до 45° и переходит из газообразного состояния в жидкое. Т.е. конденсируется. Находящийся на конденсаторе ресивер-осушитель накапливает жидкий хладагент. В его же колбе находится вещество-осушитель, который впитывает влагу после сборки и вакуумирования всей системы. В этой же колбе может присутствовать и фильтр, удерживающий продукты износа компрессора.
На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть видеообзор про автомобильные кондиционеры.
Выбрать и купить компрессор кондиционера для вашего автомобиля вы можете в нашем каталоге б/у запчастей.
Из конденсатора жидкий хладагент под достаточно высоким давлением порядка 17 бар направляется в испаритель. На пути в испаритель он проходит через расширительный клапан или терморегулирующий вентиль. У этого клапана 2 функции: снизить давление хладагента и регулировать его подачу в испаритель. Проходя через расширительный клапан давление хладагента снижается до 4 бар. При этом хладагент испаряется и поглощает тепло из окружающей среды, охлаждаясь до 10°. При такой температуре он поступает в испаритель.
Вместо термовентиля может использоваться расширительная дросселирующая вставка, которая непрерывно дозирует подачу фреона в испаритель. В этом случае в испарителе собирается жидкий хладагент. В таком состоянии он не должен попасть в компрессор, что вызовет его гидроудар. Поэтому по пути к компрессору фреон попадает в отдельный аккумулятор, в котором он просто доиспараятся.
Испаритель относится к системе вентиляции салона. К нему вентилятор направляет воздух, попадающий в салон. В испарителе хладагент испаряется, отбирая тепло из окружающей среды. Т.е. он охлаждает и осушает проходящий сквозь испаритель воздух. Испарившийся в испарителе хладагент вновь направляется к компрессору.
Выбрать и купить испаритель кондиционера для вашего автомобиля вы можете в нашем каталоге б/у запчастей.
Аккумулятор-осушитель используется в системе кондиционирования с дросселирующей вставкой вместо термовентиля.
Вообще во время работы всей системы кондиционирования температура испарителя поддерживается на определенном уровне, порядка 10°. Регулирование производится всё в том же расширительном клапане, но в другом его контуре с термостатом. Это происходит следующим образом. Чем сильнее хладагент нагреется в испарителе, тем выше будет его давление. Это давление давит на мембрану термостата. Таким образом, чем теплее выходящий из испарителя хладагент, тем сильнее он давит на мембрану, а та через шток сильнее открывает шаровой клапан, который выпускает больше хладагента к испарителю.
Причины возникновения неприятного запаха
Зловоние, появляющееся при включении системы кондиционирования, является результатом попадания в испаритель кондиционера автомобиля вместе с воздухом пыли, бактерий и плесени. После его выключения (как правило, при остановке автомобиля) температура находящегося внутри испарителя воздуха и фреона, находящегося в трубках, выравнивается, пыль и грязь налипают на поверхность радиатора, и в условиях повышенной влажности и комфортного температурного режима создаются идеальные условия для быстрого разложения органических остатков, содержащихся в пыли. А они, в свою очередь, являются питательной средой для микробов.
Продукты гниения органики вместе с продуктами жизнедеятельности микрофлоры и приводят к появлению неприятных запахов. При выключенном кондиционере зловоние не распространяется за пределы испарителя, но как только вы заводите мотор, застойный воздух устремляется в салон через систему воздуховодов. Появление запахов как раз и свидетельствует о том, что пришла пора заняться чисткой испарителя кондиционера автомобиля.
Виды компрессора кондиционера в автомобилях
На автомобилях используются 3 вида компрессоров кондиционера. Самый распространенный тип: поршневые. Существуют варианты с переменным и фиксированным рабочим объемом. Соответственно в конструкции компрессора может быть от 5 до 7 поршней или 10 поршней. Поршневые компрессоры могут иметь как непостоянный, так и постоянный привод.
Менее распространены компрессоры роторного типа. Ротор может иметь лопасти либо представлять собой подвижную спираль, погруженную в такую же неподвижную спираль. Роторные компрессоры обоих типов распространены на японских автомобилях.
C 2012 года всё шире применяются компрессоры кондиционера с электрическим приводом и спиральным ротором.
Недостаточная смазка деталей
Иногда автолюбители используют для смазки элементов слишком мало масла или осуществляют её нерегулярно. В подобных случаях потребуется переборка компрессора кондиционера в автомобиле. Иначе недостаточная смазка в будущем обернётся:
- Поломкой подшипника, занимающего место в шкиве постоянного вращения. Сильный нагрев подшипника в процессе работы приводит к перекосу прижимного диска либо выгоранию лака на электромагнитной муфте.
- Истиранием стенок внутри корпуса. В результате сильного трения несмазанных деталей появляется металлическая пыль, которая оседает на резиновых шлангах, алюминиевых трубках, в испарителе и других частях системы, приводя к заклиниванию.
Иногда в систему заливают некачественные смазочные продукты, содержащие большой осадок. Тогда во время работы кондиционера этим осадком неизбежно засоряется терморегулирующий вентиль и ресивер. Чтобы исправить положение, придётся менять их на новые, предварительно прочистив другие детали системы кондиционирования.
Как работает компрессор кондиционера
Единственная функция компрессора кондиционера – это принять испаренный в испарителе хладагент, сжать его до более высокого давления и направить в конденсатор для охлаждения и перехода в жидкое состояние. Вся система кондиционирования может иметь саморегулирование или управляться внешними командами. В обоих случаях используется соответствующий управляющий клапан.
Немного о масле в хладагенте
Любой ремонт компрессора чреват нарушением баланса масла, добавляемого во фреон для обеспечения смазки деталей автокондиционера. Раз уж вы оказались вынуждены заниматься восстановлением работоспособности компрессора, нелишним будет учесть несколько рекомендаций, основанных на опыте ремонта климатических систем.
Если вы занимаетесь работами, требующими полного демонтажа компрессора, учтите, что масло в системе, пусть и в небольших количествах, всё же осталось – в отличие от летучего фреона, оно не успевает стечь ни из магистралей, ни из других узлов кондиционера. Чтобы слить эти остатки, придётся промывать систему. Это накладно, но необходимо.
При заправке фреоном в него уже добавлено необходимое количество масла, так что промывка позволяет добиться идеального соотношения хладагента к смазочному материалу. Алгоритм определения требуемого количества масла в системе следующий:
- определите его количество в снятом компрессоре;
- узнайте из документации, сколько масла должно быть;
- отнимите от последней цифры первую и запомните разницу;
- когда будете сливать масло из магистралей, следите, чтобы его объём был меньше или равен сохранённому расчётному показателю. Если в системе есть излишки масла – их сливать не нужно.
Обычно после ремонта компрессора требуется доливка масла. Сколько доливать – важно, поскольку его избыток спровоцирует заклинивание компрессора и полную его замену. Если вы знаете, сколько масла слилось, заливайте столько же плюс 40 грамм, при этом рекомендуется использовать ту же самую разновидность смазывающей жидкости. Необходимо также знать, что доливку следует осуществлять исключительно через порт высокого давления – иначе существует вероятность создания недостаточного вакуумирования внутри магистрали.
Как происходит изменение рабочего объема компрессора?
Когда необходима высокая производительность компрессора, на его вход поступает газообразный хладагент под большим давлением. Как мы знаем, его давление повышается, т.к. слишком много хладагента испарилось в испарителе.
Это давление давит на поршни компрессора. При этом управляющий клапан стравливает давление газа из картера в линию всасывания. В этом случае давление всасывания над поршнями будет выше, чем давление, которое «подпирает» их из картера. Следовательно, это давление будет заставлять поршни увеличивать их ход. Таким образом, увеличивается и рабочий объем цилиндров компрессора.
Когда в испарителе испаряется меньше хладагента, то и давление на линии всасывания будет ниже. Для уменьшения рабочего объема цилиндров часть сжатого поршнями газа (хладагента) направляется в картер. Это давление давит на поршни сзади, заставляя их уменьшить рабочий ход.
Таким образом, изменение рабочего объема компрессора происходит за счет баланса сил на поршнях и под ними – в картере.
Главный агрегат климатической системы
Любой кондиционер по сути – холодильник. А раз оба аппарата можно считать «близкими родственниками», то и внутреннее устройство у них относительно одинаковое и предполагает у автомобильного кондиционера наличие компрессора – сердца, которое разгоняет хладагент по магистралям системы. Сегодня в основном устанавливают два вида компрессоров: поршневые и роторно-лопастные.
Компрессор автомобильного кондиционера
У поршневого типа, как следует из названия, основной деталью агрегата будет поршень. Такие детали могут присутствовать внутри компрессора в различном количестве – от одного до нескольких. Тут уж играет роль то, как сработала инженерная мысль. Расположение поршней может тоже варьироваться. Они могут размещаться V-образно, крест-накрест и в одной плоскости. Главное – это возможность сжатия хладообразующего элемента, чтобы заставить его циркулировать по магистрали автомобильного кондиционера из зоны высокого давления (область нагнетания) в зону низкого (область всасывания).
Устройство роторно-лопастного компрессора кондиционера для автомобиля весьма похоже на электронасос к надувной кровати. Когда ротор вращается, за счет его лопастей создаются полости, которые принудительно с одной стороны втягивают хладагент, а с другой – под давлением выталкивают его в магистраль, заставляя циркулировать по трубам испарителя.
Устройство роторно-лопастного агрегата
Остальные разновидности автомобильных компрессоров насчитывают более 40 модификаций, а потому не будем пытаться давать в рамках одной статьи информацию, которая вряд ли сможет пригодиться впоследствии. Сообщим только, что имеется разновидность агрегатов поршневого типа с научным названием «аксиально-поршневые нагнетатели», в основе которых имеется вращающийся наклонный диск, принудительно прокачивающий хладообразующую консистенцию.
Компрессорное масло
Помимо хладагента в системе кондиционирования присутствует специальное масло. Оно смазывает все пары трения. Масло циркулирует как по всему контуру, так и присутствует в картере компрессора. В зависимости от типа компрессора и применяемого хладагента используются разные типы масел, которые категорически нельзя смешивать друг с другом, т.к. может образоваться парафин, способный закупорить систему.
Компрессорное масло полностью прозрачное и почти бесцветное. Может иметь ярко зеленый цвет при наличии в нём красителя.
Неисправности и поломки компрессора и системы кондиционирования
Самая распространенная поломка системы кондиционирования – это утечка хладагента через негерметичные уплотнения или трещинки. При недостатке фреона снижается производительность системы кондиционирования. При совсем низком уровне фреона система может полностью отключить компрессор во избежание его поломки. Низкий уровень фреона определяется при его заправке по количеству и перепадам давления в системе. На крупную пробоину указывают потеки компрессорного масла. Хотя в большинстве случаев приходится добавлять в систему специальный краситель, видимый в ультрафиолете.
Врагами цилиндропоршневой группы или ротора компрессора являются повышенное трение из-за недостатка масла или повышенное давление хладагента. Также повышенное давление приводит к перегреву компрессора и масла, которое становится чересчур жидким. Эти факторы приводят к тому, что пары трения задирают друг друга, вся система засоряется алюминиевой пудрой.
Почему возникает избыточное давление хладагента? Первой причиной являются факторы, препятствующие нормальной конденсации. Это загрязнение конденсатора или неработающий вентилятор на нём. Также избыток давления может быть вызван лишним заправленным объемом хладагента.
Если в систему кондиционирования попала металлическая стружка, то ее нужно обязательно промыть и даже заменить испаритель и конденсатор. Иначе стружка очень быстро прикончит новый установленный компрессор.
Поломки других механических и электронных компонентов, таких как расширительный клапан, управляющий клапан довольно редки. Они проявляются в том, что кондиционер не холодит так, как надо, но при этом фреона в системе достаточно и утечек нет.
Эффективность работы автономного кондиционера
Теперь обсудим ключевой вопрос: какой кондиционер лучше – штатный или переносный? Идеальный вариант – автономная климатическая установка. Она может работать независимо от силового агрегата. Единственное, для них нужен более мощный аккумулятор. В случае стандартной батареи мощность устройства будет незначительной или оно вообще не будет работать.
Аналоги испарительного типа менее требовательны к электричеству, благодаря чему их можно использовать в любом легковом авто. Правда, прохлады испаренной воды может быть недостаточно для комфортной поездки. Грибок или плесень – постоянные спутники влаги, которая задерживается в воздуховодах системы вентиляции авто.
Все остальные переносные так называемые кондиционеры – просто вентиляторы, которые установлены в пластиковый корпус, и иногда могут иметь элементы, впитывающие влагу. Такие устройства не охлаждают воздух, а просто обеспечивают улучшенную циркуляцию по салону. Качество понижения температуры по сравнению со штатными охлаждающими системами намного ниже, зато и стоимость их меньше.
Самодельные варианты
Если стандартный кондиционер компрессорного типа требует приличных капиталовложений, то самодельный вариант может иметь минимальную стоимость. Самый простой тип можно изготовить почти из подручных средств. Для этого потребуется:
- Пластиковый лоток с крышкой;
- Вентилятор (его размеры зависят от материальных возможностей, а также от требуемой эффективности);
- Пластиковая труба (можно взять канализационную с коленом).
В крышке лотка делается два отверстия: одно для нагнетания воздуха (к нему будет подсоединяться вентилятор), а другое для вывода прохладного воздуха (в него вставляется пластиковая труба).
Максимальная эффективность такой самодельной установки достигается при использовании льда в качестве хладагента. Недостаток у такого изделия в том, что лёд в ёмкости быстро тает. Усовершенствованный вариант – сумка-холодильник, в которой вода в твердом состоянии не так быстро растает. В любом случае, такая установка требует много места в салоне, а когда лед растает, вода в емкости может расплескиваться в процессе движения машины.
Самыми эффективными на сегодняшний день остаются компрессорные установки. Они удаляют тепло, которые сами же вырабатывают, а также качественно охлаждают салон машины.
Муфта постоянного привода
Поршневые компрессоры кондиционера часто имеют постоянный привод. Т.е. их вал постоянно вращается при работе двигателя, никакого электромагнита в шкиве нет, провода к муфте не подведены.
Муфты постоянного привода могут быть пластиковыми или металлическими, могут иметь привод от ремня или от вала. Внутри такой муфты обязательно присутствуют простейшие резиновые демпферы. Демпферы расположены между шкивом и приводной пластиной, которая посажена непосредственно на вал компрессора. Приводная пластина также называется «срывной» или «предохранительной».
Это значит, что в случае заклинивания вала компрессора или избыточного давления в его корпусе приводная пластина буквально разрушается: происходит обрыв в специальном предохранительном элементе или участке пластины. При этом разрывается связь между валом и шкивом компрессора. Также обрыв предохранительной пластины происходит из-за биения приводного ремня, неисправности натяжного ролика, заклинивании обгонной муфты генератора.
Возможны и другие поломки приводной пластины. Муфта постоянного привода, отслужившая большой срок, может начать стучать во время работы двигателя. Стук возникает из-за разрушения резиновых демпферов и появления люфта. Т.е. соединительные штыри приводной пластины будут стучать по пазам в шкиве. Через некоторое время игнорирование стука приводит к тому, что все штыри срезает, т.е. опять же разрушается связь шкива с валом компрессора.
На некоторых автомобилях используются компрессоры постоянного привода, в муфте которых нет эластичного демпфера, а используется амортизирующий грузик. Такие муфты разрушаются из-за проблем с натяжением приводного ремня.
Муфта постоянного привода вращается на подшипнике, посаженном на шейку передней крышки кондиционера. Если появляется люфт подшипника, то в большинстве случаев его можно заменить на новый. Но при этом посадочная плоскость на шейке не должна быть изношена.
При установке новой приводной пластины на многие компрессоры для автомобилей группы VAG крайне важно не забыть установить на вал компрессора регулировочную шайбу. Без нее при завинчивании пластина просто сломается так, как это задумано производителем в случае заклинивания вала компрессора.
Основные неисправности кондиционера и их признаки
- Утечка хладагента. Фреон характеризуется высокой летучестью, а поэтому постепенно выветривается из системы при малейшей утечке. Даже на герметичной системе кондиционер нуждается в перезаправке каждые 3-5 лет. Чаще всего утечка возникает при повреждении сот конденсатора, от естественной потери эластичности резиновых уплотнений (колечки на трубках, обжимка шлангов, сальник вала компрессора).
- Обрыв муфты включения конденсатора. Нормальное сопротивление исправной обмотки – 4-6 Ом.
- Неисправность проводки, реле кондиционера. Чаще всего встречается банальное перегорание предохранителя и образование окислов на контактах.
- Засорение конденсатора. Главный признак неисправности – низкая производительность компрессора, повышенное давление в контуре высокого давления.
- Неисправность выключателя по высокому/низкому давлению в системе. Во всех современных системах применяется комбинированный датчик давления. Благодаря ШИМ-сигналу блок управления постоянно отслеживает фактическое давление в системе.
- Засорение испарителя. Через забитый испаритель в салон попадает меньший объем воздуха. Естественно, холодом из дефлекторов дуть кондиционер не будет.
- Залипание терморегулирующего вентиля.
- Выход из строя комперссора. Случается по причине естественного износа либо работы без масла.
Часто компрессор не включается после долгого простоя. Поэтом, если вы задаетесь вопросом, можно ли включать кондиционер в машине зимой, ответ однозначно утвердительный. Периодическое включение позволяет разогнать масло по системе, смазать элементы компрессора. Общеизвестен факт, что кондиционер сушит воздух, а поэтому зимой помогает избежать запотевания стекол.
Электромагнитная муфта
Второй вариант привода компрессора кондиционера – с помощью электромагнитной муфты. В этом случае шкив и вал компрессора не находятся в постоянном соединении. Шкив посажен на подшипник, установленный на шейке передней крышки корпуса компрессора, и свободно вращается от ремня навесного оборудования. С валом компрессора соединена приводная пластина с резиновым или пружинным демпфером. Внутри шкива находится электромагнитная катушка. Когда на нее подается напряжение, возникает магнитное поле, которое притягивает и прижимает к шкиву приводную пластину. В этом случае шкив и вал компрессора вращаются вместе как единое целое. Когда напряжение с катушки снимается, приводная пластина выходит из зацепления со шкивом: между ними создается зазор.
Чаще всего электромагнитная муфта начинает проскальзывать. А именно проскальзывает приводная пластина относительно шкива. Далеко не во всех случаях проскальзывание начинается из-за износа привалочных поверхностей муфты. Обычно в самом компрессоре появляется излишние давление хладагента, что сильно нагружает муфту и вызывает ее проскальзывание.
Ну а дальше процесс разрушения идёт очень быстро: трущиеся приводная пластина и шкив разрушают привалочные поверхности, при этом выделяется очень много тепла, которое запекает резиновые компоненты и может сжечь электромагнитную катушку.
От перегрева в результате пробуксовки муфту защищает термопредохранитель, который размыкает цепь питания электромагнита.
В некоторых видах муфт предусмотрен резиновый демпфер приводной пластины, который разрушается в том случае, если вал компрессора вращается с повышенным усилием или заклинил.
Люфт всей муфты возникает из-за износа подшипника и шейки передней крышки корпуса компрессора. Если шейка изношена, то и после установки нового подшипника шкив будет вращаться с люфтом и биением.
История появления автомобильных кондиционеров
Повышение комфортности при езде на автомобиле – задача, которая стояла уже перед первыми их конструкторами. Многие направления, считавшиеся приоритетными, развивались достаточно активно, а вот с обеспечением нормального микроклимата у конструкторов долго не ладилось. Хотя идей хватало, но все они оказывались либо недостаточно эффективными, либо технически нереализуемыми. Можно вспомнить попытки охлаждения температуры в салоне с помощью льда, кубики которого хранились на специальном поддоне, установку дополнительных принудительных воздухозаборников или скрытых вентиляторов, монтаж сложных систем воздуховодов и другие технические решения, которые в итоге по тем или иным причинам не прижились.
Одной из первых более-менее удачных систем оказалось решение, которое использовалось на машинах Паккард в 1939 году. Именно в то время были изобретены системы охлаждения компрессорного типа, которые и легли в основу новой системы охлаждения. Конструктивно она оказалась очень сложной, а потому – ненадёжной. Чтобы привести её в действие, нужно было сначала остановиться, при выключенном двигателе подключить прообраз кондиционера, завести мотор, произвести манипуляции с настройкой силы и направления воздушного потока, подождать, пока автомобиль охладится, выключить систему охлаждения и только после этого продолжать движение.
Идея была заимствована, и по мере совершенствования технологий кондиционер становился всё более похожим на современный. В 1941 голу американская компания Кадиллак выпустила первую небольшую партию автомобилей, оснащённых системой кондиционирования, работавшей по той же схеме, что и сейчас. В 60-х годах количество установленных на легковые автомобили кондиционеров исчислялось уже тысячами, а в 80-х счёт пошёл на миллионы.
Подшипник муфты
Если разваливается подшипник муфты, то муфта гремит и люфтит во время работы двигателя. Если пренебрегать этими симптомами и не торопиться в сервис, то подшипник может провернуться и задрать шейку передней крышки компрессора. В этом случае даже после установки нового подшипника или муфты люфт шкива никуда не денется. Для полноценного ремонта придется покупать или новую переднюю крышку, или б/у компрессор. Также есть варианты с восстановлением шейки.
Также люфтящая муфта быстро изнашивает приводной ремень и его натяжной ролик.
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.
Самостоятельное устранение поломок
После того, как причина неисправной работы будет определена, можно произвести ремонт компрессоров автомобильного кондиционера своими руками. Для этого потребуется обязательно удалить хладагент из системы охлаждения и вскрыть компрессор. Дальнейший алгоритм действий будет зависеть от того, какая деталь нуждается в ремонте или замене:
- Сальник. Демонтировать ступицу муфты, убрать стопорный элемент, фиксирующий прокладку. На место старого сальника поставить новый с применением особой оправки, произвести сборку в обратном порядке.
- Подшипник вала. Демонтировать электромуфту, достать изношенный подшипник, заменить на новый.
- Электромуфта. Разобрать нагнетатель. Достать вышедшую из строя деталь — катушку, вал или прижимную пластинку. Вставить новый элемент, собрать нагнетатель.
- Насос. В большинстве случаев неполадки решаются простым доливом масла в систему. Если насос перестаёт работать из-за большого количества осадка или алюминиевой пыли, следует провести тщательную промывку механизма.
Когда на корпусе компрессора имеются незначительные повреждения в виде трещин, отверстий или сколов, их легко устранить, не прибегая к демонтажу компрессора. Нужно только отключить его и заделать отверстия и трещины при помощи аргонно-дуговой сварки.
Это интересно: Масло для автокондиционеров – выбор по всем правилам
