Устройство и принцип работы компрессора кондиционера

Работа автокондиционера

Сегодня невозможно представить современный автомобиль без кондиционера. Они проектируются как на автомобилях представительского класса, так и на микролитражках. Даже отечественные автопроизводители всерьез занялись этим вопросом!

Необходимость комфортной температуры сложно переоценить. Вы стояли когда-нибудь в многочасовой пробке под палящим солнцем, в летний зной? Если да, то необходимость данной опции подтвердите без колебаний.

Также думали и первые изобретатели автомобилей. Кроме, собственно, комфорта и микроклимата, работа кондиционера влияет и на безопасность – жара и духота отвлекает водителя от дороги.… Впрочем, всё по-порядку…

 Из истории автокондиционера

Идея повысить комфорт внутри автомобиля витала в головах автостроителей с момента изобретения автомобиля. Однако все предлагаемые на тот момент системы терпели крах.

Система трубопроводов для циркуляции воздуха, скрытые вентиляторы, принудительные воздухозаборники и даже кубики льда на специальном поддоне…

Каких только экзотических систем не проектировалось и не внедрялось, однако ничего из предлагаемого нормально не работало, или было неэффективно…

Поиски продолжались до момента изобретения компрессорных систем охлаждения. Первым автомобилем, снабженным прообразом современной системы кондиционирования считается Паккард 1939 года.

Системе было далеко до идеала – для того, чтобы «охладиться» приходилось проделывать целый ряд манипуляций.  Нужно было остановить автомобиль, заглушить двигатель, подключить «кондиционер», завести двигатель, отрегулировать воздушный поток, «охладиться», заглушить двигатель, отключить систему, завести двигатель и продолжить путь.

Впечатляет? Однако принцип стал популярен, а начало положено. Дальнейшее развитие систем кондиционирования автомобиля было лишь делом техники и времени.

Уже в 1941 году Кадиллак выпускает партию в 300 автомобилей с кондиционерами, работающими по привычной нам схеме. В 60-х годах количество «комфортных» автомобилей исчислялось тысячами, а в 80-х уже миллионами.

Влияние температуры воздуха в салоне на самочувствие водителя

Автопроизводители, как известно, уделяют большое внимание научным исследованиям. Выяснено, что наиболее комфортная для водителя и пассажиров температура воздуха в салоне — 18-20°С, а влажность – в пределах 30-70%

Отклонение от данных показателей считается небезопасным. Так, при +10-15°С следует переохлаждение тела. При +25°С утомляемость и рассеянность значительно увеличиваются, может клонить в сон.

При +30°С и выше  — нарушение координации движений, замедление реакции, логические ошибки при управлении транспортным средством и анализе дорожной обстановки.

Какие признаки указывают на то, что автомобильный кондиционер работает неправильно и требуется его обслуживание

Главный признак необходимости обслуживания системы кондиционера – отказ включения. При этом лучше в первую очередь выполнить компьютерную диагностику, а еще лучше, проверить все предохранители, обслуживающую эту систему, затем ехать к автоэлектрику, и лишь, если он определит утечку хладагента, направляться на заправку системы.

Среди других наиболее частых признаков неисправности системы кондиционера в машине, встречаются:

• отсутствие характерного щелчка электромуфты в момент включения кондиционера;
• писк ремня привода компрессора (ослабление натяжения, попадание на ремень посторонних жидкостей и масел);
• посторонние звуки компрессора (выработка фрикционного механизма, износ подшипника);
• отсутствие циркуляции воздуха, низкая производительность (износ вентилятора охладителя);
• посторонние запахи при включении обдува.

Все перечисленные неисправности (за исключением заправки) можно устранить самостоятельно при наличии опыта механических работ. Подробное описание таких работ для конкретной марки автомобиля можно найти в интернете. При этом экономятся немалые деньги.

Систему кондиционера в автомобиле требуется периодически обслуживать. Лучше регламентные работы выполнять весной, чтобы к теплым дням подойти во всеоружии.

Видео — как проверить кондиционер в машине самостоятельно:

Что такое хладагент?

Хладагент – это вещество, которое может легко переходить из одного агрегатного состояния в другое. Циркулируя по контуру системы, обеспечивает исправную работу кондиционера.

Некоторое время назад в кондиционерах применялся хлорсодержащий фреон R12. Однако данное вещество оказывало негативное влияние на озоновый атмосферный слой. Поэтому во всех автомобилях, выпущенных после 1993 года, стал применяться фторсодержащий R134a. Вещества этих двух типов являются несовместимыми.

Также существует новое поколение – R1234yf. Это наиболее экологически безопасный хладагент, который, однако, является воспламеняющимся веществом. До 2017 года автомобильные кондиционеры крайне редко адаптировались под новый хладагент. Однако сегодня многие страны начали постепенно переходить именно на R1234yf .

R134a является наиболее распространенным хладагентом в современных автомобилях

Аккумулятор кондиционера автомобиля

В системах кондиционирования воздуха с расширительной трубкой используется аккумулятор, который располагается между испарителем и компрессором. Служит для доиспарения хладагента и защиты компрессора от попадания жидкого фреона в компрессор, таким образом аккумулятор предотварщает гидроудар. Кроме того аккумулятор, как и ресивер – осушитель выполняет функции осушения и фильтрации хладагента. На корпусе аккумулятора могут устанавливаться датчики низкого давления\Схема 2\.
Зарубежные производители рекомендуют производить замену ресивера осушителя и аккумулятора не реже чем через 70 000 миль пробега или 5-6 лет эксплуатации автомобильного кондиционера. Отечественные производители, учитывая условия эксплуатации и обслуживания автомобилей в нашей стране – не реже 1 раза в 18 месяцев или через каждые 20 000 км пробега.

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.

Схематическое устройство

На схеме изображено устройство простейшего автомобильного кондиционера, который включает в себя:

• компрессор. Необходим для создания давления фреона в системе, благодаря которому газ нагревается, преодолевая точку кипения;
• конденсатор. Охлаждает сжатый фреон для поддержания его температурного баланса;
• осушитель. Размещенный внутри осушителя силикагель поглощает влагу, препятствуя корродированию металлических элементов системы;
• расширительный клапан либо терморегулирующий вентиль (ТРВ). Дозирует количество газа, проходящее из контура высокого давления к испарителю;
• испаритель. Расположен непосредственно после вентилятора отопителя салона. В нем газ выкипает, поглощая тепло стенок испарителя.

Во всех современных системах присутствует датчик высокого и низкого давления (очень часто совмещен в одном корпусе).

Компрессор – основной компонент системы кондиционирования

Принцип работы компрессора кондиционера автомобиля практически не отличается от работы компрессора бытового холодильника. По существу, это «близкие родственники» в мире техники. Не стоит удивляться, что и внутреннее устройство этих систем охлаждения идентичное. По крайней мере, компрессор является одним из главных узлов и холодильника, и автокондиционера. Его можно назвать сердцем устройства, перекачивающим по кровеносным сосудам вместо крови фреон. Все современные климатические системы комплектуются компрессорами двух типов: роторно-лопастными и поршневыми.

Принцип работы роторно-лопастного автомобильного компрессора напоминает схему функционирования электронасоса, используемого для надувания матраса. Его главной частью является вращающийся ротор, лопасти которого создают разрежение, затягивающее хладагент с одной стороны, и проталкивающее его в главную магистраль под определённым давлением, заставляя фреон циркулировать по замкнутому контуру на протяжении всего времени работы кондиционера.

Главной деталью поршневых компрессоров является поршень, заставляющий хладагент сжиматься в рабочей камере и под воздействием давления циркулировать по магистрали. Конструкция поршневых компрессоров может быть разной – с одним или несколькими поршнями, с различной их ориентацией (V-образной, как в автомобиле, с расположением в одной плоскости или крестообразно).

Существуют и другие разновидности компрессоров – при желании можно насчитать до сорока различных модификаций, но все они являются вариациями двух основных типов. Поэтому останавливаться на детальном описании каждой разновидности не имеет смысла – все они выполняют одну задачу: заставляют хладагент двигаться по замкнутому кругу, попадая в конденсатор, осушитель, ресивер, испаритель и другие узлы системы кондиционирования.

Терморегулирующий клапан (ТРВ) автомобильного кондиционера

Расширительный клапан это усройство для регулирования количества хладагента, поступающего в испаритель.

Расширительный клапан является дросселем переменного сечения. Расширительный клапан устанавливается после фильтра осушителя, на впускном патрубке испарителя.

Расширительный клапан понижает давление и температуру хладагента настолько, чтобы при прохождении его через испаритель, обеспечить его испарение и интенсивный теплообмен. Калиброванное отверстие понижает давление входящей в клапан жидкости. Хладагент, поступающий из фильтра осушителя, представляет собой жидкость, под высоким давлением. Проходя через отверстие терморегулирующего вентиля, хладагент распыляется, при этом температура и давление хладагента понижается. Все это облегчает дальнейший процесс испарения хладагента в испарителе.

Как происходит процесс регулирования количества хладагента, проходящего через терморегулирующий вентиль?

Баллон термодатчика находится в термоконтакте с выпускным патрубком испарителя. Внутри баллона капиллярной трубки и сильфона находится газ – хладагент R12. При повышении температуры выпускного патрубка испарителя, давление хладагента R12 в термодатчике увеличивается и сильфон растягивается. Дно сильфона, через тягу давит на шарик или иглу, который перемещаясь, увеличивает поток хладагента, проходящего через расширительный клапан, вызывая понижение температуры выходной трубки и испарителя. Давления хладагента R12 в термодатчике уменьшается, сильфон сжимается, шарик перекрывает дроссель, вызывая уменьшение потока хладагента.

Неисправности и обслуживание автомобильного кондиционера

Рассмотрим несколько распространенных поломок и их причины:

• запотевание окон указывает на необходимость замены воздушного фильтра в салоне или натяжения/замены приводного ремня компрессора;
• слишком медленное охлаждение чаще всего связано с загрязнением испарителя или конденсатора или разгерметизацию контура циркуляции хладагента;
• неприятный запах часто возникает во время продолжительных пауз в эксплуатации кондиционера и устраняется его промывкой при помощи специальных составов.

Поломки основных узлов кондиционера влекут за собой дорогостоящий ремонт. Особенно, если речь идет о замене компрессора. Теоретически замену можно выполнить и самостоятельно, но для этого необходима диагностика, которая подтвердит неисправность того или иного компонента.

Соблюдение правил эксплуатации и обслуживания продлит срок службы кондиционера. К примеру, следует включать его хотя бы раз в месяц даже в холодное время года. Аккуратная промывка двигательного отсека уменьшит коррозию, вызываемую дорожными реагентами. Кроме того, хладагент покидает систему в любом случае через резьбовые соединения. Раз в год-два необходимо пополнять запас хладагента, используя профессиональное измерительное оборудование и соответствующие инструменты.

Оптимальные сезоны для обслуживания – осень или весна.

Принцип действия автокондиционера

Чтобы понять принцип работы автомобильного кондиционера, рассмотрим очередность изменения агрегатного состояния хладагента.

1. Фреон из контура низкого давления в газообразном состоянии засасывается компрессором.
2. Внутри компрессора хладагент сжимается, вследствие чего повышается его температура – газ переходит в жидкую фазу.
3. Разогретый от сжатия фреон через контур высокого давления направляется к конденсатору. Конденсер предназначен для рассеивания избыточного тепла от хладагента. Охлаждение сжимаемого фреона препятствует образованию избыточного давления.
4. Охлажденный фреон в жидкой фазе направляется к осушителю. После прохождения через резервуар с влагопоглощающим наполнителем (силикагель) из фреона удаляется влага. Также в осушителе расположен фильтрующий элемент, улавливающий продукты износа компрессора (стружку, тефлон) и прочий сор, циркулирующий в магистрали.
5. Очищенный фреон под высоким давлением и с высокой температурой подводится к дросселю или расширительному клапану (зависит от типа конструкции).
6. Проходя через дроссель/расширительный клапан, газ попадает в испаритель. Из-за резкого снижения давления в системе газ возвращается в состояние термодинамического равновесия и испаряется. Иными словами, после принудительного сжатия и повышения вследствие этого температуры, мы позволили ему испариться. Поскольку точка кипения фреона R134a -26,5°С, при испарении газ активно поглощает тепло при контакте со стенками испарителя.
7. Нагнетаемый вентилятором отопителя воздух проходит через охлажденный испаритель.

Из описания принципа работы видно: все виды кондиционеров автомобилей не генерирует холод, а лишь поглощает тепло воздушного потока от вентилятора печки.

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.

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.

Самостоятельная установка

На подавляющем числе автомобилей, даже не оборудованных заводским кондиционером, предусмотрено место для монтажа. Самостоятельная установка кондиционера на автомобиль состоит из подготовки автомобиля и кондиционера к установке, непосредственно самого монтажа и проверки работоспособности устройства.

Оборудование

Перед проведением работ по установке нужно выбрать кондиционер и проверить его комплектность. Автомобильные кондиционеры бывают двух типов: автоматические и ручные. Ручные кондиционеры — самая простая разновидность охлаждающего устройства. На передней панели монтируется регулятор, с помощью которого можно управлять подачей холодного воздуха в салон автомобиля.

Автоматические кондиционеры бывают однозонные и двухзонные. У автоматического кондиционера за управление отвечает монтируемый на переднюю панель монитор. Автоматические кондиционеры наиболее удобны в использовании, но цена у них дороже. Ручные дешевле, но регулировка мощности подачи холодного воздуха падает на водителя или переднего пассажира.

Перед проведением работ по установке кондиционера следует проверить комплектность устройства. В набор должны входить:

• конденсатор;
• компрессор с приводным ремнем;
• испаритель;
• ресивер-осушитель;
• блок управления;
• датчики;
• комплект фреонопроводов;
• кронштейн;
• электропроводка;
• руководство по установке со схемой подключения электропроводки.

Также для проведения работ понадобится следующий набор инструментов:

• набор ключей;
• набор отверток;
• плоскогубцы;
• дрель;
• сверла для работы по металлу и пластику.

Подготовка

Подготовка к установке кондиционера состоит и в подборе места для проведения процедуры. Желательно выбрать место с ровным и чистым полом, так как возможно придется проводить работы под днищем. Еще лучше будет загнать машину на смотровую яму. Также понадобится хорошее освещение по той же причине, так что необходимо озаботиться наличием мощного переносного фонаря.

Перед проведением работ необходимо слить из системы охлаждающую жидкость, а также снять корпус воздушного фильтра. Для удобства работ желательно снять сам фильтр, передний бампер и вентилятор и печку, для чего придется частично разобрать переднюю панель.

Пошаговая инструкция

Установка кондиционера и замена старого охлаждающего устройства на новое могут серьезно различаться. В первом случае необходимо заменить устройство, во втором в том числе подготовить крепления для системы кондиционирования. Для удобства разберем второй случай как более сложный.

Инструкция по самостоятельной установке кондиционера выглядит следующим образом.

1. Первый шаг — установка опор компрессора, которые монтируются на двигатель автомобиля. Разные модели кондиционеров и автомобилей предусматривают различные схемы установки опор, в большинстве случаев они монтируются на крышку ремня газораспределительного механизма (ГРМ). В крышке нужно дрелью просверлить два отверстия.
2. Затем с помощью просверленных отверстий нужно прикрутить кронштейн с натяжным роликом и монтировать компрессор.
3. Далее нужно монтировать блок управления на переднюю панель. Если в панели предусмотрено место для размещения кондиционера, то блок управления размещается в нише. В обратном случае необходимо высверлить отверстия в передней панели и монтировать блок.
4. Монтируется испаритель. Он может быть установлен в салоне автомобиля, но может располагаться и вместе со всей системой в моторном отсеке рядом с перегородкой. Далее нужно соединить корпуса печки и испарителя.
5. Затем нужно монтировать ресивер-осушитель. Обычно он устанавливается возле штатного автомобильного радиатора и терморегулирующего вентиля.
6. Все элементы системы кондиционирования нужно соединить электропроводкой и фреонопроводными трубками. Схему подключения проводки и трубок нужно взять из руководства по пользованию автомобилем.

После того, как система собрана, необходимо отправится в сервисный центр и заправить ее фреоном, либо закачать хладагент самостоятельно. Одновременно следует проверить систему кондиционирования на предмет утечек.

Принцип работы салонного кондиционера

Банально, но сравнение с холодильником напрашивается само собой. Только с некоторыми отличиями. Система охлаждения холодильника работает в условиях, близких к идеальным. Холодильная камера полностью замкнута и больше похожа на термос, а работает она от электродвигателя, а не от ДВС. Сложность в работе автокондиционера заключается в том, что нет никакой возможности полностью изолировать салон от окружающей среды, поэтому энергии на охлаждение салона потребуется в несколько раз больше, да и объем холодильника поменьше будет. Отсюда и исходят расходы крутящего момента двигателя автомобиля на привод устройства. Но обо всем по порядку.

Принцип работы кондиционера.

Схематически, работа автокондиционера сводится к следующему: компрессор создает давление в магистрали, сжимая при этом хладагент и перемещая его по магистрали. Под давлением газообразный хладагент разжижается, конденсируется в теплообменнике и нагревается. При обратном процессе перехода из жидкости в газ, хладагент в теплообменнике поглощает тепло. Излишки тепла хладагент выносит за границы салона и передает его в атмосферу при помощи конденсора, расположенного в подкапотном пространстве, чаще всего перед радиатором охлаждения двигателя

Поэтому так важно следить за чистотой конденсора. От того, насколько эффективно он охлаждает хладагент, зависит эффективность работы всей системы

Видео пособие как работает автомобильный кондиционер :

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