Как устроен кондиционер в авто
Автомобильный кондиционер. Как работает и его обслуживание.
Автомобильный кондиционер работает по тому же принципу, что и обычный бытовой холодильник, хотя и устроен немного по-другому. Он представляет собой герметичную систему, заполненную фреоном и специальным холодильным маслом, растворимым в жидком фреоне и не боящимся низких температур. Масло нужно для смазки компрессора и всей системы.
Теоретически заполнить кондиционер можно было бы и обычным пропаном, если бы не его взрывоопасность. Для холодильных систем придумали специальные хлоросодержащие соединения, которые помимо безопасности обладают еще и набором нужных характеристик. Несмотря на некоторые различия между автокондиционерами разных производителей, их принципиальная схема одинакова. Мы рассмотрим самый распространенный вариант (см. рисунок).
Итак, при нажатии на кнопку включения кондиционера срабатывает электромагнитная муфта, и стальной прижимной диск 3, издав характерный щелчок, примагничивается к шкиву 2. Шкив приводится в движение ремнем и, когда кондиционер выключен, крутится вхолостую. Теперь заработал компрессор 1. Он сжимает газообразный фреон, отчего тот сильно нагревается, и гонит его по трубопроводу в конденсор 4 (в народе его часто называют радиатором кондиционера, в чем есть доля истины, так как в конденсоре сильно нагретый и сжатый фреон охлаждается.
В этом ему помогает вентилятор 5, который включается на первую скорость одновременно с компрессором. Если автомобиль едет — еще лучше, конденсор дополнительно обдувается набегающим потоком воздуха. Охладившись, сжатый фреон начинает конденсироваться и выходит из конденсора уже жидким. После этого жидкий фреон проходит через ресивер-осушитель 6. Здесь от него отфильтровываются продукты износа компрессора и прочая грязь.
Где-то в районе ресивера-осушителя, часто на нем самом, есть смотровой глазок 9. Через него можно визуально оценить, насколько система полна. К сожалению, он есть далеко не на всех автомобилях.
Очистившись в ресивере-осушителе, фреон течет в сторону салона автомобиля, чтобы выполнить свое основную работу. Кульминация наступает, когда жидкий фреон проходит через терморегулирующий вентиль (ТРВ) 10. ТРВ устанавливают на трубопроводе, по которому жидкий фреон поступает в испаритель. Если испаритель полностью заполнен жидким фреоном, то из него выходит насыщенный пар, температура которого равна температуре кипения. Регулирующий орган ТРВ закрывается. Если из испарителя выходит пар, нагрев которого превышает установку ТРВ, то регулирующий орган ТРВ открывается настолько, чтобы площадь его проходного сечения соответствовала допустимой величине. По сути ТРВ является автоматически регулирующимся дросселем. Не вдаваясь в термодинамику, можно сравнить ТРВ с соплом аэрозольного баллончика.
Проходя через ТРВ и попадая в испаритель, фреон переходит в газообразное состояние (кипит) и при этом сильно охлаждается. Испаритель 12 — это тот же радиатор, только маленький. Ледяной фреон охлаждает испаритель, а вентилятор 13 сдувает с испарителя холод в салон автомобиля. Пройдя через испаритель, все еще достаточно холодный фреон попадает снова в компрессор. Круг замыкается.
За правильной работой системы следят несколько датчиков. Количество их варьируется. В нашем случае на ресивере-осушителе 6 стоит датчик 7 включения второй скорости вентилятора. Когда охлаждение конденсора 4 недостаточно (например, вы стоите в пробке), давление в напорной магистрали начинает стремительно расти, а фреон в конденсоре перестает конденсироваться. Датчик реагирует на скачок давления и включает вентилятор 5 на полную мощность. Датчик 8 выключает компрессор, если давление в напорной магистрали достигает запредельных величин. Датчик 11 выключает компрессор, если температура испарителя становится слишком низкой.
Вот, собственно, и все, что можно сказать об устройстве и работе автомобильного кондиционера. А теперь расскажем о его обслуживании.
В автомобильном кондиционере механическому износу больше всего подвержен компрессор. Остальные элементы (кроме вентиляторов) неподвижны. Но чаще всего первым выходит из строя не он, а конденсор — теплообменник, установленный перед радиатором двигателя. Он находится под давлением (до 20 атм.) и постоянно испытывает воздействие летящей с дороги соли, грязи и т. п. Коррозия, вибрация, механические напряжения приводят к образованию в нем микротрещин и к утечке хладагента. Продлить срок его службы, как, впрочем, и остальных деталей кондиционера, поможет поддержание подкапотного пространства в чистоте. Особенно тщательно нужно промывать конденсор от накопившихся соляных отложений весной. Кроме того, загрязнение конденсора вообще часто является единственной причиной плохой работы кондиционера.
Также при эксплуатации автомобиля с кондиционером полезно почаще проверять уровень масла в двигателе, охлаждающей жидкости в радиаторе, натяжение ремня привода агрегатов. Это связано с повышенной нагрузкой на двигатель, которую создает работающий кондиционер.
Каких-либо специальных мероприятий по подготовке кондиционера к летнему сезону обычно не требуется. Можно лишь порекомендовать проверить его работоспособность заранее, до наступления теплых дней, и при подозрении на недостаточную эффективность либо неисправность заехать в сервис на диагностику и заправку кондиционера. У нас обычно это откладывают до последнего, и с наступлением жары во всех обслуживающих кондиционеры фирмах возникают большие очереди.
Конденсор, прослуживший пять-семь лет, почти всегда имеет многочисленные очаги коррозии, особенно в местах крепления. В районе возникновения микротрещин на нем появляется характерное пятно от просачивающегося масла. Такой конденсор при очередном обслуживании автомобиля подлежит замене. Попытки заварить его чаще всего обречены на неудачу — проблема вскоре вновь проявится, возможно, на месте другого очага коррозии. Правда, некоторым фирмам, имеющим хорошее оборудование по аргонно-дуговой сварке, а также квалифицированных специалистов, это иногда удается.
* Схема в комментариях.
Устройство кондиционера автомобиля
В современных автомобилях микроклимат в салоне обеспечивается тремя системами – вентиляции, обогрева и кондиционирования. И конструктивно самой сложной из них является кондиционер, в задачу которого входит охлаждение воздуха в салоне летом. Несмотря на это система кондиционирования достаточно распространена и устанавливается на многие авто даже бюджетного сегмента.
Принцип работы кондиционера автомобиля построен на свойстве определенных веществ поглощать и отдавать тепло при смене агрегатного состояния. Этот же принцип используется в бытовых холодильниках и стационарных кондиционерах. Поэтому все перечисленные устройства конструктивно очень схожи и состоят из одних и тех же составных элементов. Но автомобильный кондиционер отличается более компактными размерами и типом привода одного из основных узлов – компрессора.
Составные элементы
В целом, устройство автокондиционера включает в себя:
Все перечисленные элементы соединены между собой магистралями, поэтому система закольцована и герметична. Основным рабочим элементом в системе кондиционирования является хладагент (фреон) – вещество, обеспечивающее поглощение и отдачу тепла.
Компрессор и его привод
Компрессор – узел, осуществляющий нагнетание хладагента. Он создает давление и обеспечивает движение фреона далее по системе. На автотранспорте применяется несколько видов компрессоров, отличающихся по конструкции. Наибольшее распространение получили компрессоры роторно-лопастного и поршневого типов, хотя встречаются и более интересные конструкции, к примеру, узел, работающий по принципу Ванкеля.
Устройство поршневого компрессора
Компрессор является своеобразным разделителем, который всю систему делит на контуры высокого и низкого давлений. Контур высокого давления включает в себя все элементы до испарителя, а к контуру низкого давления относится лишь магистраль, соединяющая испаритель с компрессором.
Компрессоры, используемые на автомобилях, обычно механические и в действие они приводятся от коленчатого вала посредством ременной передачи. Но поскольку, кондиционер используется не постоянно, то конструкция привода оснащена механизмом отключения компрессора. Обычно в качестве такого механизма используется электромагнитная муфта. Реже, но тоже используется электропривод компрессора – узел работает за счет электродвигателя. Такой привод используется на электромобилях.
Еще один тип привода – комбинированный, используется на некоторых гибридных моделях. На таких авто компрессор может работать как от электродвигателя (во время движения на аккумуляторах), так и от коленчатого вала (при задействовании ДВС).
Магистрали
Магистрали высокого давления рассчитаны на значительные нагрузки и температурное воздействие. При нагнетании фреона компрессором, давление хладагента существенно возрастает – до 250-270 кПа. При этом сжатие сопровождается сильным нагревом вещества (до 150 град). Поэтому к магистралям высокого давления выдвигаются серьезные эксплуатационные требования.
Магистрали низкого давления – обычные трубки, поскольку после испарителя давление хладагента сильно падает и по трубке проходит фреон практически с атмосферным давлением.
Конденсатор
В конденсаторе происходит переход хладагента из газообразного в жидкое состояние, сопровождающееся активным выделением тепла. Этот составной элемент представляет собой обычный радиатор (обычно из алюминиевых сплавов), на который установлены вентиляторы.
Расположение конденсатора в автомобиле
Чтобы произошла смена агрегатного состояния хладагента, необходимо обеспечить отвод тепла. Поэтому конденсатор располагается в передней части авто под радиатором системы охлаждения. Это обеспечивает при движении авто поток воздуха, который и забирает тепло от конденсатора, тем самым обеспечивая конденсирование фреона. А если воздушного потока недостаточно, он создается принудительно – вентиляторами.
Осушитель
Постоянные перепады температуры приводят к тому, что влага, попавшая внутрь системы, кристаллизируется (становиться кусочками льда), которые могут повредить составные элементы кондиционера, в первую очередь – компрессора. Чтобы этого не произошло, в конструкцию добавлен осушитель. Представляет он собой емкость со специальным наполнителем, улавливающим влагу.
ТРВ, дроссель
Терморегулирующий вентиль (ТРВ) – клапан, обеспечивающий контроль давления в системе, также в этом узле начинается процесс испарения хладагента.
Виды и исполнение ТРВ
ТРВ используется не на всех автомобилях. Ряд автопроизводителей вместо него применяет дроссель и аккумулятор (в основном в системах с климат-контролем). Дроссель выступает в качестве клапана регулировки давления, а аккумулятор – компенсационный резервуар, в котором удерживается лишний фреон.
Испаритель
Испаритель – еще один радиатор, используемый в конструкции системы кондиционирования, но размещен он в салоне (под приборной панелью). В этом элементе происходит испарение хладагента, которое сопровождается сильным поглощением тепла из окружающей среды. При этом влага, находящаяся в воздухе, конденсируется на поверхности радиатора. Чтобы конденсат не попал в салон, испаритель оснащен системой дренажа, по которой вода выводится наружу (под авто).
Для активной отдачи тепла и распространения охлажденного воздуха по салону, на испаритель установлен электровентилятор, обеспечивающий принудительное создание воздушного потока.
Электрооборудование
Поддержание заданной температуры, управление кондиционером, принудительная подача воздуха обеспечивается электрооборудованием.
Поддержание нужной температуры происходит благодаря ряду температурных датчиков:
Вариант электрической схемы кондиционера
В зависимости от модели автомобиля могут использоваться другие датчики и иная схема управления.
Управление оборудованием происходит на блоке, установленном на передней панели. За счет органов управления кондиционер включается в работу, выполняется регулировка температурного режима.
Кондиционер в составе климат-контроля
Кондиционер может быть, как отдельной системой, так и входить в состав климат-контроля. Во втором случае все системы салона – вентиляции, обогрева и кондиционирования взаимодействуют между собой и управляются электронным блоком (ЭБУ). К примеру, поддержание нужной температуры в салоне обеспечивается подогревом воздуха после охлаждения. То есть, часть воздушного потока, прошедшего испаритель, подается на радиатор печки, а после смешивается с основным, тем самым регулируя температуру. При этом устройство кондиционера автомобиля, используемого в климат-контроле, не отличается от оборудования, выполненного в виде отдельной системы.
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.
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:
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.
Как обслужить автомобильный кондиционер
Чтобы не сломался и не подвел в жару
В июне и июле даже в средней полосе России может стоять жаркая погода, а датчик температуры автомобиля — показывать до +38 °С.
Возможно, он врет, но не сильно: видимо, дело в нагретом капоте, под которым действительно немного теплее. От жары в машине может спасти только кондиционер. В этой статье мы разберемся, как он работает и что делать, чтобы не ломался.
Как работает автомобильный кондиционер
Кондиционер автомобиля — это одна большая герметичная трубка, которая начинается и заканчивается в компрессоре. По замкнутой системе перемещается смесь хладагента и компрессорного масла. Фреон периодически превращается то в пар, то в жидкость в зависимости от того, в какой части системы он находится, а в процессе отдает и поглощает тепло.
Вот что происходит, когда кто-то нажимает на кнопку A/C или запускает климат-контроль.
Вентилятор салона пропускает воздух через салонный фильтр, потом через холодный испаритель, воздух в салоне становится прохладным и сухим.
Холодная поверхность испарителя задерживает влагу, поэтому если стекла запотели, при исправном кондиционере они очень быстро станут прозрачными.
Классические неисправности автомобильного кондиционера и что с ними делать
Кондиционер вроде бы работает, но в салоне все равно жарко. Так бывает, когда кондиционер долго не обслуживали. Система состоит из компонентов, о которых мы написали выше, и алюминиевых трубок: все соединено в единую замкнутую систему, а в местах соединения — резиновые прокладки. Пока все это относительно новое, фреон почти не уходит, в систему почти не попадает воздух. Существенные для температуры в салоне утечки происходят на шестой-седьмой год эксплуатации автомобиля. Примерно в это время стоит впервые заехать к специалисту и обслужить кондиционер. Дальше эту процедуру важно повторять раз в два года.
Кондиционер выключается спустя несколько секунд после включения: лампочка около кнопки A/C загорается и быстро гаснет, в салоне жарко. Так бывает, когда по каким-то причинам компрессор не запускается.
Первым делом стоит заехать к специалисту и обслужить кондиционер. В системе могут найти утечки хладагента через поврежденный конденсор или ненадежное соединение трубки и какого-нибудь из компонентов системы. Конденсор меняют, соединение восстанавливают и делают герметичным, систему кондиционирования обязательно промывают и заправляют заново.
Если утечек нет, но проблема осталась, нужно ехать к автодиагносту, который специализируется на автомобилях конкретной марки или концерна — у него точно есть специальное программное обеспечение и оборудование. Вполне возможно, дело в датчике давления хладагента, который прикручивают к радиатору. И чтобы все заработало, достаточно откачать все из системы, заменить датчик и заправить кондиционер заново.
Универсальный сканер ошибок редко находит ошибки по датчикам системы охлаждения. Потом слесари разбирают полмашины, ничего не находят, а платить за это все равно придется.
Как победить выгорание
Работа кондиционера сопровождается странным шумом из-под капота. К сожалению, компрессор может износиться. Можно отремонтировать старый, поставить новый или купить б/у. В любом случае перед установкой отремонтированного или нового компрессора систему очень важно хорошо промыть. Без этого новый компрессор может сломаться.
Когда кондиционер работает, в салоне пахнет гнилыми тряпками. Скорее всего, дело в испарителе — небольшом радиаторе, который расположен сразу за торпедо. Во время работы он почти всегда покрыт конденсатом — влагой из салона. Если в машине слишком старый и грязный салонный фильтр, грязь оседает на испарителе — буквально прилипает к его поверхности. Через какое-то время все это начинает гнить и неприятно пахнуть.
Чтобы этого не произошло, важно менять салонный фильтр раз в год или раз в 20 000 км — в зависимости от того, что наступит раньше. Если запах уже есть, придется обратиться к специалисту, который почистит испаритель специальной химией и уже после этого заменит салонный фильтр.
Также система может перестать быть герметичной — тогда весь хладагент очень быстро уйдет из контура кондиционера. Так бывает, когда в конденсор попадает камень и пробивает в нем дыру. Особенно сильно страдают дешевые тайваньские или китайские радиаторы.
Также это нормально для возрастных машин старше 12 лет: уплотнительные резинки дубеют и начинают пропускать хладагент наружу. Внутрь системы в этот момент попадает воздух и водяной пар.
Промывка системы — очень важная, но дорогая процедура. В 2021 году за такую работу просят 13 000—17 000 Р в зависимости от модели автомобиля. Если этого не сделать, грязное компрессорное масло, металлическая стружка и продукты разрушения старых компонентов кондиционера могут засорить конденсор, фильтр-осушитель или стать причиной поломки компрессора. Систему промывают при замене трубок, конденсора и даже уплотнительных резинок.
Как обслуживают автомобильные кондиционеры
Мы не рекомендуем выполнять какие-то работы самостоятельно. В лучшем случае вы потратите время и деньги, в худшем — серьезно навредите кондиционеру.
Пока работает компрессор, по замкнутому контуру циркулирует смесь хладагента и компрессорного масла, но не все так просто.
В системе не должно быть воздуха. Он попадает в контур, когда резиновые уплотнительные кольца в местах соединения компонентов системы начинают пропускать хладагент наружу. В воздухе есть какое-то количество воды, которая обязательно свяжется компрессорным маслом, — и компрессор и уплотнительные резинки будут хуже смазываться.
Нужен правильный хладагент. Обычно это фреон R 134A. В автомобилях не старше пяти лет может быть фреон R 1234yf.
Необходимо правильное компрессорное масло. Для большинства автомобилей это PAG 46, но еще есть PAG 100 и PAG 150. Число в маркировке — это вязкость. Важно смотреть рекомендации производителя автомобиля и заливать то, что требуется по инструкции. В кондиционерах гибридных автомобилей вроде Тойоты Приус или Шевроле Вольт применяют принципиально другое масло — POE. Если заправить такую систему маслом PAG, компрессор очень быстро выйдет из строя: эти масла ни в коем случае нельзя смешивать.
Испаритель и конденсор должны быть чистыми и хорошо продуваться.
Обслуживание проходит в несколько этапов:
Запомним требования и этапы и поговорим про инструмент.
Какое оборудование для заправки кондиционера лучше
Автоматическая станция — лучший и самый выгодный вариант. Такая способна забрать из системы фреон и часть масла. Фреон очищается и попадает в специальный резервуар, для того чтобы потом при заправке попасть обратно в систему. Отсюда первый плюс: вам не придется платить за полный объем заправки — только за часть, которой не хватало.
Часть компрессорного масла попадает в отстойник, но потом никуда не идет: вместо него при заправке система автоматически добавит ровно столько свежего масла, сколько убрала из системы старого. Частичная замена масла — очень важный этап: оно гигроскопично, то есть хорошо впитывает влагу, а еще в нем скапливается грязь. И влаги, и грязи в системе должно быть как можно меньше.
Станция работает исключительно с контуром кондиционера: не нужно запускать двигатель и включать кондиционер. Можно диагностировать систему на неисправной машине.
Я стараюсь обслуживать кондиционер у официального дилера: здесь я уверен, что в систему зальют оригинальный фреон и оригинальное масло. Для моей машины это PAG 46. Более того, заправка может обойтись дешевле: некоторые дилеры дают скидку. Например, если машина старше пяти лет.
Очевидный минус для многих: с такими станциями никто не выезжает, они всегда стоят на стационарных СТО.
«Комплект для заправки кондиционеров»: манометрический коллектор, компрессор для вакуумизации, масляный инжектор, весы и шланги с быстросъемными муфтами и вентилями. Так тоже можно, но такой набор сильно проигрывает автоматической станции:
Хорошо, что систему по-прежнему вакуумируют. Судя по количеству предложений на «Авито», в «2ГИС» и выдаче Яндекса, так заправляют кондиционер большинство владельцев автомобилей Санкт-Петербурга. Ребята на той стороне готовы выехать в течение часа, какого-то адреса и мастерской у большинства из них никогда не было.
Такая технология оправданна для спецтехники: не нужно бросать объект, человек приезжает и делает все на месте за 40 минут. Легковую машину все-таки лучше так не заправлять. Если это уже случилось, поищите мастерскую с автоматической станцией. Это поможет отодвинуть срок серьезной поломки кондиционера.
Набор для самостоятельной заправки кондиционера — самый опасный и ненадежный вариант. В интернете продают наборы из баллона и специального шланга с манометром. Необходимо подключить все это к системе, включить кондиционер и подождать, пока стрелка манометра покажет нужное давление: обычно это 280—290 кПа.
В систему при такой заправке нельзя добавить компрессорное масло. Если его будет недостаточно, компрессор очень быстро выйдет из строя. Всем, кто недавно пользовался таким набором, рекомендуем обратиться к специалисту и перезаправить кондиционер с соблюдением технологии.