Пристрій і принцип роботи автомобільного кондиціонера.
Автомобільний кондиціонер, незважаючи на його сучасність, аж ніяк не новий винахід - найперші автокондиціонери з'явилися ще в 30-х роках на автомобілях Packard. Однак, були вони дуже незручні, тому що займали більшу частину багажника, та й коштували як третина автомобіля, що перетворювало їх в дорогий «гаджет» з не цілком зрозумілими для споживача вигодами. І тільки в 1954 році був розроблений новий принцип клімат-контролю (охолодження / обігрів), що відрізняється як компактністю, так і зручністю функціоналу. І до цього дня цей розроблений принцип роботи кондиціонера залишається незмінним і сьогодні вже важко уявити, щоб автомобіль випускався з конвеєра без кондиціонера.
Безумовно, автомобільний кондиціонер - це складна інженерна замкнута герметична конструкція і займатися ремонтом кондиціонерів повинні професіонали, а й звичайному користувачеві не зайве буде коротко ознайомитися з принципом роботи і пристроєм автокодіціонера, що ми і пропонуємо зробити. Ці знання допоможуть вам при спілкуванні з майстрами на сервісі, а також - самостійно вчасно зрозуміти, що пора провести ремонт або діагностику автокондиціонера.
Схема функціонування кондиціонера
Функціонування будь-якого кондиціонера засноване на законах фізики про перехід охолоджуючого речовини з газоподібного агрегатного стану в рідке і назад. Як всім відомо зі шкільного курсу, перехід речовини з одного агрегатного стану в інше супроводжується виділенням тепла, або навпаки - його поглинанням. При стисненні хладагента відбувається його перехід з газу в рідину в теплообміннику-конденсаторі з виділенням тепла. Процес супроводжується зниженням навколишньої температури, за рахунок відведення тепла через теплообмінник з подальшим виведенням його назовні з автомобіля в зовнішнє середовище.
Головне в цьому процесі те, що обсяг холодоагенту завжди постійний, тобто він не витрачається, і відбувається постійний кругообіг-циркуляція охолоджувальної речовини з одного стану в інший. Таким чином, обсяг охолоджуючого речовини в автокондиціонер не повинен зменшуватися. Так що якщо у вас кондиціонер перестав працювати на охолодження і відсутня холодоагент-фреон - це означає, що несправна система кондиціонера, наприклад, розгерметизована система подачі холодоагенту.
В якості холодоагенту на сьогоднішній день в автокондиціонер найчастіше використовують фреон R134a, який замінив використовуваний раніше R12. Заміна типу фреону сталася через боротьбу за екологію, так як фреон R134a більш екологічно чистий у порівнянні з його попередником і менше впливає на озоновий шар. Однак за це доводиться розплачуватися більш низькою ефективністю холодоагенту - фреон R134a на 10% менш ефективний ніж його попередник. Зараз все ще зустрічаються автокондиціонери працюють на фреоні R12 і при покупці автомобіля, наприклад із вторинного ринку, обов'язково потрібно уточнити тип холодоагенту в кондиціонері, оскільки різні типи фреону несумісні один з одним, а також використовуються з різними компресорними маслами.
Що ж стосується власне конструкції автомобільного кондиціонера, то він складається з декількох основних вузлів і агрегатів:
Основний механізм автокондиционера - компресор, використовує механічну енергію двигуна внутрішнього згоряння і працює від приводного ременя клонували для зміни тиску фреону (стиснення і розширення), прокачування і циркуляції холодоагенту і компресорного масла по трубках і магістралях автокондиционера. В сучасних автокондиціонер компресор за допомогою пластинчастого клапана дозволяє розділити контури високого (нагнітального) і низького (всмоктувального) тисків. Під час роботи компресор витягує пари холодоагенту-фреону з випарника і перенаправляє їх в конденсатор, сильно нагріваючи при цьому холодоагент. Компресор працює тільки з холодоагентом в газоподібному стані, тому важливо щоб в порожнину компресора не надходила рідина, в іншому випадку компресор швидко зношується і ламається. В сучасних автокондиціонер використовуються різні типи компресорів: поршневі, лопатеві, поршневі-рядні або V-подібні.
Встановлюється між шківом приводу компресора і коленвалом автомобіля в якості з'єднувального елемента. Як уже було згадано вище, кондиціонер (компресор) працює від приводного ременя клонували і робота ця проводиться за допомогою і через електромагнітну муфту. Коли ми натискаємо кнопку включення кондиціонера - на котушку муфти подається напруга, яке притягує її до валу компресора, і відбувається передача крутного моменту валу (механічної енергії) на приводний вал компресора - автокондиціонер починає працювати. Саме тому кожен автолюбитель повинен пам'ятати, що натискання кнопки включення кондиціонера відразу ж знижує потужність двигуна автомобіля на величину до 15 к.с. в залежності від включеного режиму кондиціонера.
Як видно з назви вузла, його основна функція - конденсація, накопичення холодоагенту в рідкому стані. В конденсаторі здійснюється перехід, що нагнітається з компресора холодоагенту, з газоподібного агрегатного стані в рідке. Процес супроводжується теплообміном з одночасним відведенням тепла, що виділяється під поза. В результаті чого відбувається охолодження рідини і її подальше циркулювання по системі.
Через постійні перепади температур і переходів агрегатного стану конденсатор найбільш вразлива частина кондиціонера і, хоча виготовляють його найчастіше з пасивного до корозії алюмінію, це все одно не вберігає його від корозії і механічних поломок і тому конденсатор, званий в народі радіатор або решітка радіатора найбільш часто замінна деталь автомобільного кондиціонера. При інтенсивному використанні кондиціонера решітка радіатора може вимагати заміни раз в 2-3 року.
Ця деталь автокондиционера розташована не під капотом автомобіля як всі інші деталі і вузли кондиціонера, а безпосередньо в салоні і відповідає за розсіювання виділився при зміні агрегатного стану холодоагенту тепла. У деяких кондиціонерах встановлюється навіть не один, а кілька випарників.
До речі, якщо ви коли-небудь користувалися автокондиціонерів, то напевно спостерігали як з-під дна автомобіля капає вода, а якщо машина стоїть на місці хоча б 10 хвилин, то краплі перетворюються на справжні потоки. Причина освіти води якраз випарник, який витягує всю вологу з повітря і конденсирующий її - утворюється конденсат виводиться назовні через спеціальні канали у вигляді води - ось її-то і спостерігають все автолюбителі влітку при працюючому кондиціонері.
Терморегулюючий вентиль (ТРВ) або Розширювальна трубка
Залежно від використання ТРВ або розширювального трубки для дозування холодоагенту автомобільні кондиціонери підрозділяються на два види:
Автокондиціонер з ТРВ і ресивером-осушувачем
Автокондиціонер з розширювальної трубкою і акумулятором
Автокондиціонер з ТРВ (схема)
У даних кондиціонерах безпосередньо на вході у випарник встановлюється терморегулювальний вентиль. Основною функцією ТРВ є дозування кількості холодоагенту, що потрапляє в випарник - для цього в ТРВ зроблено пропускає отвір діаметром 1 міліметр, що змінює свій розмір при впливі температури. Завдяки ТРВ і дозування фреону всередині випарника утворюється розрядження зона, де рідкий фреон «кипить» і охолоджується до мінус 30С, охолоджуючи власне випарник і подаючи холодне повітря всередину автомобіля. Саме для створення такої розрідженій зони і потрібен дозуючий ТРВ, щоб зайвий фреон не потрапляв у випарник або, навпаки, при недостачі холодоагенту у випарнику вчасно подавався потрібний обсяг фреону. Перетворився ж при «кипінні» в газ холодоагент всмоктується компресором і починається наступний цикл.
В управлінні процесом подачі фреону беруть участь різні датчики: датчик середнього тиску, датчик низького тиску, датчик аварійного тиску. Кожен з датчиків відповідає за підтримання певного рівня тиску фреону для безперебійної роботи кондиціонера і своєчасного сигналізування про виникаючі проблеми. Наприклад, при зниженні тиску до 2 бар, спрацював датчик просто не дозволить включитися компресора для запобігання його заклинювання. При збільшенні тиску понад 15 бар в кондиціонері підвищується температура, спрацьовує датчик і включається додатковий вентилятор для зниження температури на радіаторі. Аварійний датчик спрацьовує при досягненні критичного рівня тиску в 30 бар і компресор відключається, інакше може відбутися розрив напірного шланга або стихнути двигун.
У системах автомобільного кондиціонера з ТРВ перед випарником встановлюють ресивер-осушувач.
Функції ресивера-осушувача - видалення (очищення) зайвої вологи і масла з холодоагенту, а також накопичення і зберігання холодоагенту надійшов з конденсатора і поділ рідина - газ. Видалення зайвої рідини дозволяє не допустити її потрапляння безпосередньо в компресор і запобігти виникненню «гідроудару» і виходу з ладу компресора. Рідина в ресівері-осушувачі осідає на гранулах-адсорбент, тут же осідає різне сміття і домішки.
Фактично ресивер-осушувач збільшує термін служби кондиціонера, не дозволяючи воді потрапляти в систему патрубків, перетворюватися в лід і вступати в реакцію з холодоагентом, що може привести до утворення корозійно-небезпечних кислотних з'єднань.
Як адсорбенту в різних системах використовуються цеоліт, окис алюмінію або різні силикагели.
Автокондиціонер з розширювальної трубкою і акумулятором (схема)
Це більш простий тип кондиціонера, в якому після випарника встановлюється акумулятор для видалення вологи з холодоагенту, що виконує роль ресивера-осушувача. А між випарником і конденсатором замість ТРВ встановлюється расширительная трубка (дросель постійного перетину) з елементом, що фільтрує.
Розширювальна трубка виконує той же функціонал що і ТРВ - дозує потік холодоагенту у випарник, а різниця тиску створюється не за рахунок регулювання перетину клапана, а за рахунок гідросопротівленіе по всій довжині трубки постійного перетину. Перетин дроселя не більше міліметра, трубка оснащена сіткою по обох кінцях для фільтрації.
І хоча така система набагато простіше кондиціонера з ТРВ, але вона не менш ефективна. Разом з тим, присутній і недолік у вигляді можливості пропуску зайвого фреону у випарник і брак часу для видалення з випарника зайвої рідини, що в свою чергу може призвести до потрапляння рідини в компресор і «гідроудар». Саме з цієї причини акумулятор, який грає роль ресивера-осушувача, в даній системі не встановлено на вході у випарник, а на виході з нього.