Устройство и принцип работы автомобильного кондиционера

Устройство и принцип работы автомобильного кондиционера

Автомобильный кондиционер можно встретить практически в любой машине, в том числе и в бюджетных моделях. Многие автомобилисты даже не рассматривают варианты приобретения транспортных средств, не оборудованных климатической установкой. А в некоторых странах Европы эксплуатация автомобиля без данного оборудования и вовсе запрещена. В статье подробно рассмотрим, как он работает и из каких элементов состоит.

1. Назначение и функции
2. Устройство и основные элементы
3. Компрессор
4. Конденсер
5. Магистрали
6. Осушитель
7. Расширительный клапан
8. Испаритель
9. Электрооборудование
10. Принцип работы
11. Что такое хладагент?
12. Когда необходима заправка?
13. Масло для кондиционера
14. Можно ли включать зимой?

Используемые законы физики

Известно, что при расширении газов и падении их давления температура также уменьшается. Следовательно, если любое физическое тело в состоянии, близком к газовой фазе, сжать, то оно нагреется, после чего можно часть тепла отобрать, используя обмен энергией с окружающей средой, и снова дать теплоносителю расшириться. Результатом станет снижение температуры газа относительно исходной. Останется только организовать тепловой канал с салоном автомобиля — и кондиционер теоретически готов.

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.

Распространенные поломки автомобильного кондиционера

При отсутствии должного ухода наиболее частые поломки свойственны конденсатору. Этот теплообменник постоянно подвергается высокому давлению, кроме того в силу расположения рядом с радиатором охлаждения автомобиля он испытывает механические нагрузки. В радиатор летит грязь, пыль, соль и реагенты с дороги. Кроме того, из-за вибрации со временем появляются микротрещины и, как итог, утечка хладагента.

Периодически ломаются механические узлы. Например, подшипники. Признаки – шум кондиционера при включении, во время работы.

Хуже, когда кондиционер шумит при запуске и затихает при отключении. Это говорит о люфте у компрессора.

Автокондиционер – полезное, но сложное оборудование. Соблюдайте перечисленные в статье правила эксплуатации автомобильного кондиционера, чтобы техника годами радовала комфортом в салоне.

Положительные и отрицательные стороны

Если говорить о достоинствах системы кондиционирования, то оно всего одно – кондиционер обеспечивает прохладу в салоне летом. При этом не нужно открывать окна в авто, поскольку воздух внутрь поступает через систему вентилирования, проходя через салонный фильтр. Поэтому водителю не приходится дышать пыльным воздухом с примесями выхлопных газов (при движении в условиях города и простаивании в пробках).

А вот недостатков кондиционера – достаточно много:

• Кондиционер – дополнительная система, причем сложная по конструкции и требует обслуживания. Автовладельцу необходимо следить за состоянием трубопроводов и мест их соединений, периодически заправлять его хладагентом;
• Автомобили, оснащенные этим оборудованием, стоят дороже, а наличие климат-контроля существенно повышает цену на модель.
• Если привод компрессора осуществляется от коленчатого вала, то включение кондиционера сопровождается значительным падением мощности (до 15 л. с.), что особенно явно проявляется на авто с маломощными силовыми установками. Электропривод же создает значительную нагрузку на бортовую сеть. В любом случае включение кондиционера приводит к увеличению расхода топлива или заряда батарей электромобиля;
• Воздух, охлажденный кондиционером, подается вентилятором, поэтому в салоне создается сквозняк, который может стать причиной заболевания;
• Если влага, конденсирующаяся на испарителе, отводится, то бактерии, находящиеся в воздухе, остаются на этом радиаторе. Бактерии и грибки, накопившиеся на испарителе, не только создают неприятный запах в салоне, но и могут стать причиной появления аллергии;
• Ремонт кондиционера – дорогостоящий, поэтому при его поломке многие автовладельцы, не спешат восстанавливать систему, предпочитая эксплуатировать авто без ремонта системы кондиционирования (на работоспособность двигателя такая поломка никак не влияет);
• Фреон – химически агрессивное вещество, поэтому со временем он приведет к повреждениям составных компонентов системы, в первую очередь – магистралей и радиаторов. Поэтому поломка оборудования в любом случае произойдет.

Несмотря на большое количество недостатков, кондиционер – популярное оборудование и многие автовладельцы даже не рассматривают авто, не оснащенное таким устройством. А в некоторых европейских странах установка автокондиционера обязательное условие для автопроизводителей, эксплуатация авто без кондиционера в таких странах запрещена.

Правильная эксплуатация автомобильного кондиционера

Казало бы элементарные вещи, захотелось прохладного воздуха в салоне автомобиля в жаркую погоду, нажал кнопку пуска кондиционера, выставил температуру и наслаждаешься. Но увы, не всегда так бывает. В этом и начинается разница климат-контроля и кондиционера.

Кондиционер только способен подавать количество прохладного воздуха относительно выставленной температуры. Необходимо помнить, что стоит закрыть заслонку подачи воздуха снаружи, знать, какая температура безопасна для вашего здоровья, если в машине дети, то не стоит злоупотреблять, иначе выйдя на улицу при жаркой погоде, можно легко простыть.

Чаще всего забывают закрыть заслонку подачи воздуха снаружи, иначе охлаждение не будет ожидаемым. В обязательном порядке все окна должны быть закрыты, это тоже будет влиять не только на температуру, но и на работу компрессора кондиционера и расход топлива. Нагнав нужную температуру, компрессор автоматически выключается, если же окна или заслонка открыты, то компрессор будет постоянно в работе, а значит и расход топлива увеличится. Как результат долгой работы кондиционера без отключения может привести к сгоранию компрессора.

В климат-контроле все параметры контролируются и управляются с помощью бортового компьютера, он автоматически закроет заслонку или подаст сигнал, что она не закрыта. Так же предложит закрыть все окна во избежание перегрузки компрессора. Подобрав оптимальную температуру, система будет автоматически поддерживать её, отключая и включая компрессор, добавляя теплого или холодного воздуха. Зачастую в климат-контроле намного больше функций для направления воздуха, температурных режимов (так как это одновременно и система обогрева салона зимой).

Основные устройства системы кондиционера, их особенности

Принцип работы кондиционера напоминает обычные холодильные установки за исключением некоторых особенностей. В систему кондиционера входят следующие устройства:

• компрессор;
• электромуфта компрессора;
• ременная передача отбора мощности от двигателя (либо электропривод компрессора);
• радиатор кондиционера;
• вентилятор радиатора;
• ресивер-осушитель (либо аккумулятор с расширительной трубкой в зависимости от системы);
• клапан расширительный;
• радиатор испарителя;
• вентилятор обдува радиатора испарителя;
• дренажная система для слива конденсата;
• салонный фильтр;
• датчики температуры, давления в системе;
• хладагент со специальным маслом, сохраняющим свои свойства при отрицательных температурах;
• электронный блок управления системы кондиционирования;
• герметичная система трубок, шлангов.

Учитывая большое количество взаимодействующих узлов системы, кондиционер является одним из технически сложных устройств автомобиля. В отличие от стандартной холодильной установки, в нем имеется система вентиляции салона с дополнительным фильтром, большее количество датчиков, систем регулировок, расширенный функционал.

По сравнению с бытовым холодильником производительность кондиционера намного больше. Действительно, холодильник предназначен для охлаждения сравнительно небольшой камеры, которая имеет хорошую теплоизоляцию с окружающей средой. Если считать, что в качестве камеры охлаждения в автомобиле является его салон, то он по объему в несколько раз превышает объем бытового холодильника. Кроме этого, в салоне крайне низкая тепловая изоляция. В жаркий солнечный день он нагревается до высоких температур. Критические условия эксплуатации возникают, если открыта одна из дверей или выполняется проветривание.

Физический принцип работы компрессора

В основе физических принципов лежит процесс испарения хладагента. При процессе испарения хладагент поглощает тепло. Этот процесс протекает в испарителе, который совмещен с радиатором. Таким образом, радиатор охлаждается, передавая тепло на процесс испарения. Охлажденный радиатор испарителя обдувается при помощи вентилятора потоками воздуха из окружающей среды. Для того чтобы в салон не поступал загрязненный мелкими частицами и пылью воздух, предусмотрен салонный фильтр.

Устройство автомобильного кондиционера

Охлаждающее устройство представляет большое значение для автовладельца и всех его пассажиров, поскольку способно не только радовать вас прохладой в жаркие дни лета, но также согревать зимой, отапливая салон автомобиля перед поездкой. Более того, дополнительная функция кондиционера в автомобиле – очистка воздуха. Оборудование чаще всего взаимодействует с системами отопления и вентиляцией. Основной задачей автокондиционера остаётся создание микроклимата, оптимального для комфортного пребывания в салоне водителя и пассажиров.

За функции очистки воздуха отвечают фильтры:

• электростатический;
• катехиновый;
• фотокаталитический;
• угольный.

Благодаря фильтрующим способностям оборудования воздух в салоне не имеет вредных для здоровья человека примесей, пыли. Антибактериальный эффект наряду с возможностью устранения неприятных запахов – дополнительные аргументы в пользу установки автомобильного кондиционера.

Основную функцию кондиционера выполняет компрессор, от которого зависит эффективность работы системы охлаждения или обогрева. В некоторых случаях агрегат дополняется ресивером-коллектором, призванным защищать компрессор за счёт выпаривания хладагента. Если вспомогательный компонент системы кондиционирования отсутствует, требуется горячее пространство под капотом авто. Так удаётся обеспечивать подходящий уровень испарения охлаждающего вещества в трубках обратного контура, а также в испарителе.

В зимнее время года температура подкапотного пространства существенно снижается, а потому требуется дополнительная установка температурного датчика. Благодаря небольшой детали система узнаёт температуру окружающей среды, вследствие чего кондиционер не включается (при температуре ниже -5 °С).

Автомобильный кондиционер представляет собой полностью герметичную систему, которая заполнена газом-хладагентом, компрессорным маслом. С помощью масла осуществляется эффективная смазка трущихся между собой деталей оборудования. Так удается снизить износ подвижных деталей компрессора, а также достигается уплотнение зазоров. Помимо всего, маслу отводится ещё одна полезная функция – отведение части тепла, выделяемого в процессе трения, а также удаление мелких частиц из оборудования. На протяжении циркуляции в системе кондиционирования происходит смешивание масла с холодильным газом. Оборудование представлено комплексом следующих составляющих:

• компрессором;
• конденсором;
• испарителем;
• вентилятором;
• предохранительный клапаном;
• ресивером-осушителем;
• расширительным клапаном;
• испаряющим вентилятором.

Благодаря техническому взаимодействию всех компонентов системы охлаждения достигается высокий уровень комфорта в салоне автомобиля.

Основы обслуживания

Как показывает практика, чаще всего из строя выходит теплообменник, который расположен рядом с радиатором мотора. Обычно он находится под давлением, составляющим 20 атмосфер, от чего регулярно подвержен воздействию пыли и грязи, которая попадает на устройство при движении авто. В результате воздействия вибраций и коррозии, а также различных внешних повреждений, на теплообменнике возникают микротрещины, со временем приводящие к утечке расходного материала.

Кроме того, нередко из строя выходит и компрессор. Для того, чтобы увеличить ресурс эксплуатации системы в целом и всех отдельных ее комплектующих в частности, необходимо поддерживать чистоту моторного отсека. Конденсор следует регулярно очищать от скопившейся грязи и особенно соляных отложений, которые обычно собираются там весной. Как показывает практика, именно по причине загрязнения этого устройства в работе системы возникают проблемы.

Во время очистки моторного отсека следует проверять, насколько герметично и надежно установлены трубки, по которым проходит фреон. Если один из патрубков начинает вибрировать, а это будет видно, то его следует закрепить. В плане подготовки системы к лету — также нет ничего сложного или специфического. Желательно проверить работу устройства за несколько дней до начала сезона и при выявлении каких-либо неисправностей обратиться за помощью к профессионалам.