Как работает автомобильный кондиционер?

Современные автомобили – и грузовые, и легковые, и даже бюджетного класса – невозможно представить без кондиционера, обеспечивающего охлаждение воздуха в салоне или кабине в жаркие дни. Принцип его работы, аналогичный принципу действия холодильника и бытового кондиционера, основан на способности хладагентов поглощать и выделять тепло при изменении агрегатного состояния. Автомобильный кондиционер отличается от обычного бытового небольшими размерами и видом привода.

Конструктивные элементы автокондиционеров

В устройство автомобильного кондиционера входят: компрессор, конденсатор, осушитель, терморегулирующий вентиль, испаритель, электрическое оборудование. Все компоненты соединяются между собой магистралями высокого и низкого давления с созданием герметизированной кольцевой системы. Функции хладагента выполняет тетрафторэтан R-134а, который чаще всего называют фреоном. В этой системе, помимо фреона, присутствует компрессорное мало. Оно смазывает детали компрессора, отводит мелкие частицы и удаляет часть тепла.

Компрессор и привод

Основной узел кондиционера – компрессор. Он создает давление, необходимое для движения хладагента по системе и его сжатия, при котором происходит изменение агрегатного состояния фреона. Компрессор разделяет напорный и обратный контуры. К первому контуру относятся все узлы до испарителя, ко второму – магистраль, находящаяся между испарителем и компрессором. На ТС устанавливают кондиционеры с различными конструктивными вариантами компрессоров.

Схема компрессора с качающейся шайбой

Большинство компрессоров автомобильных кондиционеров приводится в действие коленвалом с использованием ременной передачи. Поскольку этот агрегат используется не всегда, в конструкции привода предусмотрен механизм отключения, функции которого обычно выполняет электромагнитная муфта. В электромобилях кондиционер работает от электрического двигателя, а в гибридных ТС предусмотрен комбинированный привод.

Конденсатор

Конденсатор – это устройство, в котором фреон из газа превращается в жидкость. Оно представляет собой систему изогнутых трубок, соединенных между собой перегородками. Для этого процесса характерно значительное выделение тепла, поэтому конденсатор монтируют в передней части автомобиля под радиатором системы охлаждения. Хладагент в конденсаторе охлаждается воздушными потоками, возникающими естественно во время поездок, и принудительно – с использованием вентилятора.

Осушитель

Из-за температурных перепадов влага, попавшая в систему, кристаллизуется. И в таком состоянии она может повредить компоненты автомобильного кондиционера, и особенно – компрессор. В системе имеется осушитель, представляющий собой емкость с веществом, способным эффективно впитывать влагу.

Терморегулирующий вентиль

ТРВ-терморегулирующий вентиль предназначен для автоматического регулирования потока фреона в испарителе. Также вместо этого вентиля может быть установлена расширительная трубка (лишена возможности регулировать поток фреона) и аккумулирующий баллон. Баллон установлен на линии всасывания от испарителя до компрессора. Аккумулирующий баллон устанавливают для того чтобы удержать не докипевший фреон. Т.К. жидкий фреон может сломать поршневую группу в компрессоре (гидроудар).

Испаритель

Как и конденсатор, испаритель представляет собой радиатор, только маленький. Он монтируется в салоне под приборной панелью. Этот узел обеспечивает испарение фреона с поглощением большого количества тепла. На поверхности испарителя конденсируется влага, поэтому для ее удаления наружу (под транспортное средство) предусмотрена дренажная система. Вентилятор эффективно распространяет прохладный воздух по внутреннему пространству ТС.

Электрическое оборудование

Электрические устройства используются для управления автокондиционером, работой вентилятора, для поддержания определенной температуры в салоне. При наличии электронного блока кондиционер функционирует в автоматическом режиме.

Магистрали

К магистралям высокого давления предъявляются высокие требования по способности выдерживать высокое давление и повышенные температуры. Такие контуры изготавливают из толстостенных трубок, выдерживающих давление до 30 атмосфер, которое может возникать в нештатных ситуациях. Магистрали низкого давления изготавливаются из трубок общего использования.

Принцип работы автомобильного кондиционера

Рабочий процесс автокондиционера имеет цикличный характер:

1. При включении электромагнитной муфты компрессор всасывает фреон-газ и сжимает его при высоком давлении. На этом этапе температура газа сильно повышается.
2. Горячий сжатый газ поступает в конденсатор, где превращается в жидкость с отдачей тепла воздушным струям, образующимся при движении автомобиля и с помощью вентилятора, который включается одновременно с компрессором.
3. Жидкий фреон высокого давления направляется в осушитель, который удаляет из хладагента влагу, мелкие механические частицы, пыль, грязь.
4. После осушителя фреон-жидкость направляется в расширительный клапан, где он приобретает переходное состояние жидкость-пар с низким давлением. Удобная опция – наличие смотрового глазка, через который можно определить уровень хладагента в системе. При недостаточном количестве хладагента в глазке будет видна белая пена.
5. В испарителе давление хладагента резко снижается, из-за чего он начинает «кипеть», меняя свое агрегатное состояние на газообразное. При этом стенки испарителя сильно охлаждаются. Вентилятор разносит холодные воздушные струи по салону автомобиля. На испарителе заканчивается часть системы, называемая напорной магистралью.
6. После испарителя по магистрали низкого давления (обратной) фреон-газ направляется в компрессор, и цикл повторяется.

Корректность работы автомобильного кондиционера контролирует несколько датчиков, их номенклатура и количество в разных устройствах разные. Датчик давления реагирует на скачки давления и регулирует мощность вентиляции. Датчик температуры выключает компрессор, если температура внутреннего пространства выходит за установленный предел.

Как работает автокондиционер в составе климат-контроля

Кондиционер для автомобиля может использоваться как самостоятельно, так и в составе системы климат-контроля. В последнем случае все системы, создающие комфортный микроклимат в салоне, – вентиляционная, отопления и кондиционирования – работают комплексно. Их эффективное взаимодействие обеспечивает электронный блок управления. Например, для создания комфортного микроклимата часть холодной воздушной струи, которая идет от испарителя, направляется на радиатор отопителя. Слегка подогретый поток воздуха смешивается с основным воздушным пространством. Автомобильные кондиционеры, которые работают самостоятельно и в составе климат-контроля, имеют одинаковое устройство.

Климатические системы, работающие в автоматическом режиме, самостоятельно определяют особенности функционирования компонентов климат-контроля. Пользователь только выставляет температуру, а электронный блок управления обеспечивает эффективное выполнение задачи.

Советы по эксплуатации и обслуживанию автомобильного кондиционера

Соблюдение правил эксплуатации и обслуживания автокондиционеров повысить эффективность их работы и продлит рабочий период этих агрегатов:

• Одно из основных правил – герметичность салона. При открытых окнах кондиционер частично работает вхолостую, что становится причиной лишних затрат энергии, а, следовательно, топлива. Сократить затраты энергии кондиционирование позволит парковка автомобиля в тени и использование аксессуаров, уменьшающих нагрев авто.
• Если ТС сильно нагрелось на стоянке, то перед запуском двигателя необходимо проветрить салон, открыв двери и окна. Движение необходимо начать с небольшой скоростью при открытых окнах, и только потом, закрыв окна, включить кондиционер.
• Нельзя включать агрегат сразу на полную мощность, поскольку такое действие сокращает его срок службы. Если автокондиционер работает в автоматическом режиме, то его необходимо включить на минимум. На требуемый режим он выйдет самостоятельно.
• Кондиционер надо выключить за несколько минут до остановки автомобиля, оставив вентилятор в рабочем состоянии. Такая предосторожность предотвращает конденсацию жидкости на испарителе и появление лужи под ним.
• Включать кондиционер нужно не только в летнее время, но и хотя бы раз в месяц осенью и зимой, чтобы избежать длительного простоя, негативно влияющего на работоспособность устройства и длительность его рабочего периода. Профилактическое включение проводят в теплом помещении в течение 10-15 минут. Включать кондиционер можно только после прогрева салона.

Рекомендуется периодически обслуживать агрегат с дозаправкой хладагента, заменой масла и фильтра, что позволит избежать дорогостоящих ремонтов и его преждевременной замены.

Правила заправки автомобильного кондиционера

В процессе эксплуатации автокондиционера происходит медленная утечка фреона, которая при нормальном состоянии агрегата составляет до 15% в год. Чем старше кондиционер, тем выше естественная утечка.

Для качественной заправки автокондиционера требуется профессиональное оборудование. Для заправки системы на авто малого или среднего класса требуется примерно 0,5 кг хладагента. Точная информация о типе хладагента и его необходимом количестве имеется в сервисной книжке к ТС.

Этапы заправки:

• Откачка остатков хладагента для взвешивания и удаления из системы старого масла.
• Вакуумирование. В ходе этого этапа удаляются оставшиеся воздух и влага. В зависимости от мощности оборудования этот процесс занимает до получаса.
• Проверка на герметичность. Точность результатов этого этапа зависит от качества вакуумирования. Герметичность обычно проверяют нагнетанием азота. Его давление измеряют сразу после закачки в систему и после получасовой выдержки. Если результаты измерений совпадают, значит, протечки отсутствуют.
• Заправка масла. Часто в масло добавляют трейсер (краситель), который облегчает обнаружение протечек.
• Последний этап – загрузка хладагента.

После завершения всех операций заводят двигатель и включают кондиционер с обдувом на полную мощность, доводят обороты двигателя до 2500 об/мин. Далее проверяют показатели манометров. Манометр низкого давления должен показать примерно 2 бара, высокого – 15-18 бар, трубка обратного контура – быть холодной. В салон должен поступать холодный воздух, а компрессор – периодически выключаться.

В продаже имеются наборы для ручной заправки системы кондиционирования, но для их эффективного использования требуются определенный опыт и навыки.

Наиболее распространенные неисправности автомобильного кондиционера

При использовании автомобильного кондиционера чаще всего встречаются следующие проблемы:

• Устройство перестало выполнять свою прямую функцию – охлаждать внутреннее пространство. Причиной этого может быть утечка хладагента, которая происходит из-за поврежденных фитингов, изношенных уплотнительных колец, повреждений магистрали. Вторая причина – разгерметизация конденсатора из-за его повреждения солями и грязью.
• Шум при включении и масляные потеки на компрессоре. Свидетельствуют о поломке компрессора. В этом случае требуется его немедленная диагностика.
• Неэффективная работа устройства. Причины – засорение испарителя (присутствуют неприятный запах, влага), конденсатора, поломка вентилятора или датчика, который им управляет. Еще одна причина – выход из строя ТРВ из-за его засорения.

Обмерзание шлангов, самостоятельное отключение устройства. Причина – неисправность осушителя, которая может возникнуть из-за неправильной заправки автокондиционера или непрофессионально проведенного ремонта.

Неисправности могут возникать как по причине естественного износа узлов автокондиционера, так и из-за нарушения правил его эксплуатации. При обнаружении хотя бы одного тревожного признака необходимо немедленно обратиться к помощи специалистов для проведения диагностики всех узлов системы. Заправлять хладагент также желательно в специализированном автосервисе, где есть профессиональное оборудование и квалифицированные мастера.