Принцип работы автомобильного 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

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.

Устройство системы обогрева и вентиляции салона автомобиля

Система обогрева и вентиляции салона состоит из:

• подогревно-вентиляционного устройства
• воздуховодов
• сопел, т.е. выходных отверстий

Подогревно-вентиляцтонное устройство расположено под задней частью передней панели. Оно может подавать свежий воздух из окружающей среды, или из салона автомобиля (рециркуляция). Воздух, посредством регулирующего устройства, воздуховодов и каналов подается к выбранным водителем соплам. Сопла А и В, подающие воздух вдоль автомобиля, оснащены рычажками, дающими возможность регулировки количества подаваемого воздуха и его направления в вертикальной плоскости.

Лицевая панель регулирующего устройства схематически показана на рисунке. Рычажок 1 служит для регулировки количества подаваемого воздуха. В левом положении (напротив символа неподвижного вентилятора) количество подаваемого воздуха зависит только от естественного напора, т.е. от скорости автомобиля (система не работает). Передвижение рычажка вправо вызывает включение наддува, причем в первом положении количество подаваемого воздуха наименьшее, а в третьем положении наибольшее. Рычажок 2 направляет воздух к выбранному соплу. При установке рычажка напротив оного из находящихся под ним символом, происходит подача воздуха к выбранным соплам.

Рис. Система вентиляции и обогрева салона: 1 — подогревно-вентиляционное устройство, 2 — центральное сопло, 3 — магистраль бокового сопла, 4 — боковое сопло, 5 — прокладка бокового сопла, 6 — магистраль сопла бокового стекла,

7 — сопло ветрового стекла.

Рис. Схема устройства вентиляции и обогрева салона автомобиля: А — средние сопла, В — боковые сопла, С — нижние сопла, D — сопла ветрового стекла; Е — сопла боковых стекол, S — приток свежего воздуха, R — рециркуляция

2 — вентилятор, 4 — электродвигатель, 7 — подогреватель, 8 — заслонка, 9 — заслонка регулировки температуры.

Рис. Сопла, размещенные на передней панели: А — средние сопла, В — боковые сопла, С — нижние сопла, D — сопла ветрового стекла, Е — сопла боковых стекол.

Рис. Лицевая панель регулирующего устройства: 1 — переключатель наддува, 2 — рычажок выбора направления воздушного потока, 3 — рычажок выбора способа вентиляции (свежий воздух/рецикуляция), 4 — регулятор температуры воздуха,

5 — выключатель климатической установки.

Рычажок 3 служит для выбора способа вентиляции. В крайнем левом положении в салон автомобиля поступает только свежий воздух. Перемещение рычажка вправо постепенно прекращает подачу окружающего воздуха во внутренний объем автомобиля. При крайне левом положении рычажка 3 воздух, находящийся в автомобиле, подвергается полной рециркуляции. Этим режимом рекомендуется пользоваться при преодолении сильно загазованных участков дорог или туннелей, а также для быстрого обогрева салона автомобиля. Если автомобиль оснащен системой кондиционирования воздуха, система рециркуляции позволяет быстро достичь существенного снижения температуры в салоне.

Рычажок 4 регулирует температуру воздуха, поступающего из обогревателя. В левом положении обогреватель не действует. Перемещение рычажка вправо ведет к росту температуры воздуха, поступающего в салон.

Обогревно-вентиляционное устройство состоит из следующих основных узлов: нагревателя, вентилятора, приводимого в действие Электродвигателем, кожухов, заслонок и устройства управления. Нагреватель устройства подключен к системе охлаждения двигателя, т.е. эффективность подогрева воздуха, поступающего внутрь автомобиля, зависит от температуры охлаждающей жидкости.

Метки: ВентиляцияСалонСистема кондиционирования автомобиля

Что такое диагностика кондиционера

Для того чтобы быть точно уверенным, что охладительная система находится в полном порядке, необходимо проверить уровень хладогена.
В том случае если его уровень будет находиться ниже положенной нормы, процесс охлаждения будет менее эффективным. В самых критических случаях это может сигнализировать и о выходе из строя и некоторых узлов охладительной системы, а именно радиатора кондиционера (конденсора), напорной магистрали или даже компрессора. В системе, возможно, произошла частичная разгерметизация виде мелких трещин. О наличии данной проблемы будут свидетельствовать и масляные потёки на трубках кондиционера.
Другой причиной недостаточности охлаждающего газа может быть несвоевременная дозаправка. Учитывая, что фреон и его аналоги относятся к газообразным веществам, то вполне естественно, что в процессе эксплуатации кондиционера они могут просто испаряться. В этом случае всё решается обычной дополнительной доливкой охлаждающего вещества

Здесь важно внимательно ознакомиться с рекомендациями производителей о периодичности доливки и постараться их соблюдать. В новых автомобилях периодичность доливки один раз в два-три года

С течением времени это придётся делать гораздо чаще.
При диагностике также важно проверить, не образовались ли на испарителе грибки. Конечно же, их наличие не приведёт к механической поломке охлаждающего оборудования, но пользоваться кондиционером станет не просто неприятно, но и крайне небезопасно для здоровья. При включении охлаждения весь салон буквально наполнится запахом плесени или «мокрой собаки». Эту проблему можно будет решить простой дезинфекцией испарителя и замены всех фильтров. Данную услугу предоставляют практически все сервисные автомобильные центры. Хотя некоторые умельцы предпочитают всё делать самостоятельно.

Симптомы и причины неисправности осушителя автокондиционера

Если наблюдается снижение эффективности работы автокондиционера, происходят частые отключения компрессора, обмерзание исходящих шлангов, фильтра, значит, пора менять осушитель. Причиной выхода его из строя может являться не соблюдение технологии заправки автокондиционера, неграмотное обслуживание, ремонт системы

Чтобы избежать дорогостоящего ремонта системы кондиционирования, следует не экономить на услугах профессионалов (заправка, обслуживание, ремонт), на оригинальных комплектующих, а также очень важно своевременно выполнять замену фильтра-осушителя. Специалисты рекомендуют менять осушитель автокондиционера один раз в год, либо при каждом открывании контура циркуляции хладагента. Если не производить замену осушителя длительное время, это обязательно приведет к существенным дефектам в системе кондиционирования

Для наших условий оптимальное время замены фильтра-осушителя — 18 месяцев или 20 тысяч километров пробега. Своевременная замена осушителя — правильное, бесперебойное функционирование автокондиционера, продление срока его работоспособности

Если не производить замену осушителя длительное время, это обязательно приведет к существенным дефектам в системе кондиционирования. Для наших условий оптимальное время замены фильтра-осушителя — 18 месяцев или 20 тысяч километров пробега. Своевременная замена осушителя — правильное, бесперебойное функционирование автокондиционера, продление срока его работоспособности.

Ресивер — осушитель это элемент, который обеспечивает очистку, удаление влаги и накопление хладагента. Кроме того служит резервуаром для сбора хладагента, поступившего из конденсатора.Устанавливается на линии выского давления, между выпускным патрубком конденсатора и впускным патрубком терморасширительного вентиля. Применяется в системах кондиционирования воздуха с расширительным клапаном. Вода, которая может попасть в систему автокондиционера может замерзнуть и затруднить движение хладагента в магистрали, что, кроме отсутствия охлаждающего действия испарителя, может послужить причиной выхода из строя и поломки компрессора. Кроме того, вода и хладагент, вступив в рекцию, могут образовать коррозионно опасные кислотные соединения, что отрицательно скажется на работе элементов автокондиционера и заметно уменьшит срок службы системы кондиционирования.

Ресивер — осушитель состоит из бачка, фильтрующего элемента (адсорбента), устройства для удаления влаги, заборной трубки, а также на некоторых моделях имеется смотровое окошко для контроля за уровнем и состоянием хладагента в системе\Схема 1\. На корпусе ресивера-осушителя могут устанавливаться датчики давления. Адсорбент имеет пористую кристаллическую структуру, мельчайшие поры соединены узкими каналами, поэтому в полость пор проникают лишь те молекулы, размер которых меньше диаметра канала. Поэтому вся активная поверхность и объем пор используются для удержания молекул воды и не засоряются прочими веществами с более крупными молекулами (в частности фреоном и маслом).

В качестве адсорбентов используются: силикагель, активная окись аллюмининя, цеолиты NaA, NaAm. В системе с хладагентом R-134a в качестве осушителя используют цеолит ХН-9.

На некоторых моделях ресиверов-осушителей может находиться предохранительный клапан с плавкой вставкой. При повышении температуры ресивера до 90-100 градусов вствка плавится и весь хладагент выпускается в атмосферу.

Аккумулятор.

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.

Основные отличия

Разные автомобили имеют совершенно разные системы охлаждения и обогрева. В чём же отличия между кондиционером и климат-контролем?

Кондиционер – это ручное управление температурой воздуха, закачиваемого в кабину, а также скоростью вращения вентилятора. Это то, что есть в большинстве автомобилей. Вы вручную включаете кондиционер, выбираете нужную температуру и регулируете скорость вращения вентилятора. В зависимости от марки и модели вашего авто, пассажиры могут иметь собственные средства управления для достижения этой цели (работа в двух зонах).

Климат-контроль – это современный технологичный компьютеризированный механизм, который самостоятельно автоматизирует все процессы в автомобиле. Изменить автоматические настройки можно через бортовой компьютер. Раньше такое оборудование встречалось только на дорогих авто, но в последнее время и машины среднего класса начали поддерживать эту функцию.

По сути, всё, что от вас требуется, – это указать необходимую температуру. Затем система с помощью ряда внутренних и наружных датчиков отрегулирует подаваемый в салон воздух и скорость вращения вентилятора. На рынке существует множество таких систем, и все они работают по-разному в зависимости от рассматриваемого автопроизводителя, а также от марки и модели.

Основное отличие между кондиционером и климат-контролем заключается в том, что последний позволяет пассажирам установить желаемую температуру, и система будет автоматически поддерживать её при изменении условий за пределами автомобиля.

Вместо одной настройки система климат-контроля позволит вам установить конкретную температуру. Иногда они будут с шагом в полградуса, в пределах примерно от 16 до 30 градусов по Цельсию. У большинства автомобилей также есть настройка Макс., которая автоматически включит обогреватель на полную мощность. Обычно это необходимо для того, чтобы как можно скорее очистить ветровое стекло и окна автомобиля с помощью тёплого воздуха.

Другое ключевое различие кондиционера и климат-контроля состоит в том, что последний, скорее всего, будет иметь автоматическую настройку. Помимо обычных элементов управления, направляющих воздух к вашим ногам, телу или голове, а также кнопки, позволяющей выбирать между свежим или рециркуляционным воздухом в салоне, предусмотрена кнопка «Авто», которая для поддержания разницы желаемой температуры автоматически регулирует воздушный поток.

Как работает кондиционер

Поскольку в последнее время наблюдается рост цен на топливо и экономический кризис, многие автолюбители выступают за отмену использования автомобильных кондиционеров. По общей экономии энергии существует множество рекомендаций, и использование встроенного заводского охлаждения – один из основных факторов низкой экономии топлива.

Противники кондиционеров рекомендуют использовать традиционную вентиляцию, представляющую собой входящий в окно воздух. Конечно, эта версия очень непрактична, особенно зимой, когда открытое окно может вызвать грипп и воспаление. Тем не менее чтобы выбрать наиболее подходящее для вас решение, сначала стоит рассмотреть самые распространённые преимущества и недостатки использования кондиционера в автомобиле.

Активное охлаждение салона с помощью кондиционера может увеличить общее потребление бензина на 10%! Исследования показали, что открытые на проветривание окна при движении со средней скоростью 70 км/ч (или ниже) обеспечат вашему авто максимальную эффективность с точки зрения расхода и комфорта.

В большинстве стандартных ситуаций (проезд по городу, выезд в торговый центр, встреча с друзьями или родственниками) проще всего всегда проветривать автомобиль естественным воздухом, если окружающая среда и температура не будут вызывать у вас дискомфорта или не повлияют на правильное функционирование транспортного средства. Таким образом, с весны до осени вы можете держать окна автомобиля открытыми, когда позволяет тепло, при этом сохраняя расход топлива на максимально низком уровне.

Начнём с хладагента (r134a) внутри системы. Этот хладагент был специально создан для автомобильной промышленности в конце 1980-х годов, и он несколько отличается от бытовых или промышленных хладагентов. Некоторые называют его «Фреон».

Часть газа удерживается под давлением внутри системы. Когда система не работает, хладагент остаётся газом под низким давлением. Оптимальным свойством газа является его способность выходить из горячего состояния, когда он сжимается, а при охлаждении в конденсаторе, расположенном перед радиатором, он превращается в жидкость под давлением, которая затем выпускается через расширительный клапан или диафрагму (небольшое отверстие). Жидкость под высоким давлением мгновенно превращается в пар низкого давления, который создаёт холод внутри испарителя, и в этом случае электродвигатель вентилятора пропускает воздух через него в систему вентиляции и во внутреннюю часть машины.

Сердечник испарителя выглядит как маленький радиатор, который расположен внутри автомобиля. Как только хладагент израсходовал холодный заряд, он собирается в шланг низкого давления и на компрессор, где снова обрабатывается. Хладагент передаётся от одного компонента к другому с помощью шлангов или труб. Шланг со стороны высокого давления соединяет компрессор с конденсатором, от конденсатора до расширительного клапана или трубки с отверстиями, которые расположены перед испарителем. Низкая сторона соединяет испаритель с компрессором. Расширительный клапан или диафрагма выполняют в основном ту же самую работу, система может иметь тот или иной вариант. Расширительный клапан может иметь различный размер в зависимости от температуры, тогда как диафрагма имеет фиксированный размер.

Автокондиционер

Когда пользоваться кондиционером полезно

Если вы превышаете скорость 70-80 километров в час, как это обычно бывает при длительных поездках в другой город, лучше держать окна закрытыми и использовать систему кондиционирования. Открытые окна увеличат расход топлива на целых 20%! Сильный поток воздуха замедляет автомобиль и делает его ещё более нестабильным, не говоря уже о неуклюжем управлении. Но быстро ездить с закрытыми окнами некомфортно, поэтому при движении на более высокой скорости рекомендуется использовать кондиционер.

Помимо кондиционирования воздуха, есть и другие решения, которые позволяют вентилировать автомобиль и поддерживать комфорт внутри него. Во-первых, главный вентилятор автомобиля, если он выведен в салон, может достаточно хорошо проветривать автомобиль и снизить его температуру. Также он может изменить запах в авто, а именно избавить от топливного или уличного «аромата». Лучше всего использовать этот параметр по максимуму, но при желании вы можете выбрать менее интенсивные настройки.

Ещё один очень простой способ – припарковать машину на стоянке или в прохладном месте в тени. В жаркий день вы выиграете с точки зрения комфорта, а расход топлива будет снижен.

Компрессор

Для создания необходимого давления газа используют многопоршневой компрессор. На валу с определенным углом отклонения установлена толстая стальная пластина, благодаря которой двигаются поршни. Герметичность цилиндров обеспечивают резиновые уплотнители. Чтобы компрессор не работал постоянно, на валу установлена электромагнитная муфта, которая соединяет это устройство и шкив. Благодаря этому шкив, подключенный к приводному ремню двигателя, крутится постоянно, однако, само устройство включается лишь после подачи напряжения на соленоид электромуфты.

Компрессор любой модификации использует этот принцип коммутации. Благодаря многоцилиндровой схеме компрессор обеспечивает постоянный поток хладагента без скачков давления. Специальное масло, не теряющее своих свойств при любых температурах, защищает компрессор от повреждений. Это масло добавляют вместе с фреоном. Когда хладагент испарился больше чем наполовину, то вместе с фреоном заливают полную порцию масла.

Конденсатор

Конденсатор от радиатора системы охлаждения отличают лишь экстремальные температуры и особый наполнитель, а общий принцип работы тот же. Компрессор наполняет конденсатор раскаленным газом, из-за чего последний отдает тепловую энергию, превращаясь в жидкость и теряя давление. Когда двигатель вращается медленно, компрессор снижает напор хладагента, из-за чего уменьшается и выделяемая тепловая энергия. Это позволяет снизить скорость вращения вентилятора и создаваемый им воздушный поток. Во время движения машины, входящий через решетку радиатора воздушный поток также помогает охлаждать конденсатор. Когда мотор долгое время работает на холостых, эффективность охлаждения падает и вентилятор увеличивает скорость вращения лопастей. Штатный вентилятор системы охлаждения не всегда может обеспечить правильную работу кондиционера, поэтому снаружи устанавливают еще один электрический вентилятор, увеличивающий воздушный поток.

Испаритель и вентилятор

Сжатый до жидкого состояния хладагент поступает в это устройство и снова переходит в газообразное состояние. Из-за этого температура хладагента снижается до отрицательной, что приводит к сильному охлаждению испарителя. Забортный воздух поступает из подкапотного пространства благодаря разряжению, создаваемому вентилятором. Салонный фильтр очищает поступающий воздух от пыли и загрязнений, после чего он обдувает испаритель. Вентилятор, в зависимости от режима работы кондиционера, меняет скорость вращения, что позволяет увеличивать или снижать обдув испарителя. Этот принцип охлаждения входящего воздуха одинаков для любых моделей кондиционеров и систем климат-контроля.

Ресивер

В некоторых случаях газ не полностью выкипает, и по трубкам продолжает движение жидкость. Если она попадет в компрессор, он разрушится из-за гидроудара, ведь жидкость невозможно сжать. Чтобы избежать повреждения этого устройства, между испарителем и компрессором устанавливают ресивер (аккумулятор). Это устройство использует тот же принцип, что и испаритель — попадая в ресивер, газ получает возможность расшириться, благодаря чему выкипают даже небольшие капельки жидкости.

Заслонки

На первый взгляд важность заслонок в климат контроле не просматривается, но это только на первый взгляд. Если углубится в эту тему, то начинаешь понимать, что без заслонок и правильной их работы эффективность функционирования всего климат контроля сводится к нулю

Если углубится в эту тему, то начинаешь понимать, что без заслонок и правильной их работы эффективность функционирования всего климат контроля сводится к нулю.

И вот почему.

Заслонок может быть несколько типов и все они делятся по назначению:

1. Центральная заслонка;
2. Заслонка рециркуляции;
3. Приточного воздуха;
4. Для оттаивания стекол;
5. В системах от 2 – х и более зон – температурного регулирования.

Даже из их названия видно, что работа заслонок играет важную роль в правильном функционировании климат контроля.

Основные неисправности кондиционера и их признаки

1. 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).
2. Обрыв муфты включения конденсатора. Нормальное сопротивление исправной обмотки – 4-6 Ом.
3. Неисправность проводки, реле кондиционера. Чаще всего встречается банальное перегорание предохранителя и образование окислов на контактах.
4. Засорение конденсатора. Главный признак неисправности – низкая производительность компрессора, повышенное давление в контуре высокого давления.
5. 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.
6. Засорение испарителя. Через забитый испаритель в салон попадает меньший объем воздуха. Естественно, холодом из дефлекторов дуть кондиционер не будет.
7. Залипание терморегулирующего вентиля.
8. 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.