Принцип работы и устройство автомобильного кондиционера

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.

Схематическое устройство

На схеме изображено устройство простейшего автомобильного кондиционера, который включает в себя:

• компрессор. Необходим для создания давления фреона в системе, благодаря которому газ нагревается, преодолевая точку кипения;
• конденсатор. Охлаждает сжатый фреон для поддержания его температурного баланса;
• осушитель. Размещенный внутри осушителя силикагель поглощает влагу, препятствуя корродированию металлических элементов системы;
• расширительный клапан либо терморегулирующий вентиль (ТРВ). Дозирует количество газа, проходящее из контура высокого давления к испарителю;
• испаритель. Расположен непосредственно после вентилятора отопителя салона. В нем газ выкипает, поглощая тепло стенок испарителя.

Во всех современных системах присутствует датчик высокого и низкого давления (очень часто совмещен в одном корпусе).

Устройство и основные элементы

Конструкция устройства считается самой сложной из всех элементов системы HVAC. Кондиционер в современном автомобиле состоит из:

• компрессора;
• конденсера (конденсатора);
• магистралей высокого и низкого давления;
• ресивера с осушителем;
• испарителя;
• расширительного клапана (дросселя);
• элементов электрооборудования (датчиков).

Система полностью герметична и закольцована магистралями. Работу кондиционера обеспечивает специальный газ – хладагент, поглощающий влагу и отдающий тепло.

Схема устройства и основных элементов системы кондиционирования

Компрессор

Давление, создаваемое компрессором, обеспечивает передвижение хладагента далее по системе кондиционирования. Разделяя всю систему на контуры высокого и низкого давления, он приводится в действие от коленчатого вала посредством ременной передачи. Дополнительно конструкция оснащается механизмом отключения, в качестве которого чаще всего применяется электромагнитная муфта.

Конденсер

Главная задача элемента – охлаждение хладагента. Конденсатор, устанавливаемый перед радиатором системы охлаждения, состоит из изогнутых трубок. Между собой их соединяют перегородки, увеличивая площадь охлаждения и обеспечивая более высокую теплоотдачу. Газ в конденсаторе охлаждается потоками воздуха во время движения автомобиля. Также охлаждение может происходить и принудительно – с помощью вентилятора.

Магистрали

Делятся на два типа: высокого и низкого давления. Первые рассчитаны на повышенное температурное воздействие: в нагретом виде температура хладагента может достигать 110 градусов. Также магистрали устойчивы к повышенным нагрузкам и способны выдерживать давление до 1500 кПа, создаваемое при нагнетании хладагента.

В магистрали низкого давления газ попадает после прохождения через испаритель. К этому моменту давление хладагента уже близко к атмосферному, поэтому в качестве магистралей низкого давления применяются обычные трубки.

Осушитель

Емкость со специальным наполнителем, способным удерживать влагу, применяется для устранения влаги, попавшей в систему. Без осушителя капли воды, образующиеся в результате перепада температур, стали бы кристаллизироваться. Маленькие кусочки льда способны повредить систему, в первую очередь – компрессор.

Расширительный клапан

Элемент обеспечивает контроль давления. Также в этом узле начинается процесс испарения хладагента.

Испаритель

Испаритель – второй радиатор системы кондиционирования, размещаемый под приборной панелью в салоне автомобиля (в модуле HVAC). Данный элемент испаряет хладагент, забирая тепло из окружающей среды. Также на нем устанавливается датчик температуры, регулирующий работу компрессора и препятствующий обледенению испарителя.

На поверхности радиатора появляется конденсат. Чтобы влага не попала на другие элементы, испаритель оснащен дренажной системой, выводящей конденсат наружу. Принудительную подачу охлажденного воздуха в салон автомобиля обеспечивает электровентилятор, установленный на испаритель.

Электрооборудование

Электрооборудование системы кондиционирования выполняет несколько функций:

• сохранение заданной температуры;
• принудительная подача воздуха;
• управление всей системой.

За поддержание работы кондиционера отвечает электронный блок управления, который принимает и анализирует сигналы со следующих сенсоров:

• датчики высокого и низкого давления;
• датчик температуры испарителя;
• датчик забортной температуры;
• датчик положения дроссельной заслонки;
• датчик температуры охлаждающей жидкости.

Полученные данные поступают в блок управления, который, в свою очередь, управляет работой муфты компрессора.

Эксплуатация и обслуживание автомобильного кондиционера

Автомобильным кондиционером надо правильно пользоваться и своевременно ухаживать. Тогда оборудование проработает долго.

Подобные устройства управляются и настраиваются либо вручную через панель, либо в автоматическом режиме, если это климат-контроль.

При мануальном управлении пользователь сам настраивает:

• угол подачи охлажденного воздуха;
• включение и выключение системы;
• уровень температуры в салоне автомобиля.

Климат-контроль сам выполняет основные операции без участия человека.

По правилам необходимо проветрить салон автомобиля, прежде чем включать кондиционер. Это нужно, чтобы температуры в салоне и на улице уравновесились. Резкие температурные скачки вредны для здоровья.

Кроме того, холодный воздух в нагретом салоне авто способен спровоцировать образование микротрещин на стеклах. Они не будут видны сразу, но постепенно характеристики остекления ухудшатся.

Не стоит включать кондиционер на полную мощность. Это влечет резкий перепад температуры. Важно воздерживаться от такого шага, если в салоне сидит ребенок – при детях порой лучше не пользоваться кондиционером.

Каждый автокондиционер способен работать в 2 режимах:

• приток воздуха в салон с улицы – подходит для отопления остекления;
• отвод воздуха из салона на улицу – предназначен для прогрева воздуха в машине.

Постепенно фильтры засоряются. С увеличением количества пыли и грязи в них ухудшается и качество воздуха в автомобиле. Соответственно, полезно чистить радиатор кондиционера и по мере загрязнения менять фильтры, чтобы в воздухе не появилось лишней грязи, бактерий и неприятного запаха.

Засорившийся радиатор автокондиционера

Пространство под капотом лучше держать в чистоте для продления срока службы как всего автомобиля, так и кондиционера в частности. Рекомендуется уделять конденсатору, в котором по весне накапливаются соли. Это распространенная причина слабой работы оборудования.

При обслуживании подкапотного пространства также стоит осматривать крепления трубок с фреоном. Они не должны болтаться и вибрировать, иначе вещество может протечь.

Поддержание подкапотного пространства в чистоте

Перед приходом лета тщательная подготовка автомобильного кондиционера не нужна. Оправданы некоторые меры предосторожности. Рекомендуется заранее проверить работу оснащения. Если есть подозрения, выполняют указанные выше процедуры. Также для диагностики или заправки кондиционера всегда можно воспользоваться услугами автосервиса.

Возможные неприятные сюрпризы

Система кондиционирования спроектирована полностью герметичной, однако может иметь место диффузия газа, из-за чего потребуется дозаправка агрегата. Зачастую периодичность дозаправки системы составляет около 1 раза в 5 лет. При заправке оборудования требуется добавлять рефрижераторное масло.

Если вы не наблюдаете необходимый уровень охлаждения, хотя все элементы системы функционируют надлежащим образом, то, скорее всего, требуется замена ресивера-осушителя. Справиться с этой задачей можно самостоятельно, поскольку полная разборка устройства не требуется. Удалите старый компонент кондиционера и установите новый ресивер-осушитель для дальнейшей работы оборудования.

Значение кондиционера в салоне автомобиля существенно возрастает с приближением лета. Однако и в зимнюю пору устройство справляется со своими задачами. Покупка автомобиля с кондиционером или дооборудование машины охлаждающим устройством целесообразна в большинстве случаев.

Основные неисправности автомобильных кондиционеров

Из механических неисправностей самой распространенной является утечка хладагента. Вот здесь довольно интересно, поскольку при работе часть хладагента используется и количество его уменьшается. То есть, при работе имеются потери его и периодически нужна дозаправка. Производится она примерно раз в 2-3 года.

Потери хладагента сопровождаются снижением производительности системы. Поэтому, если кондиционер перестал холодить, надо дозаправлять систему. Но если производительность падает очень быстро и снова требуется дозаправка, скорее всего, имеется утечка фреона, то есть разгерметизация системы из-за механического повреждения.

Зачастую проблема с утечкой хладагента связана с повреждение трубопроводов, еще течь может образоваться в местах соединения магистралей с элементами системы.

Причем пробой трубопровода может быть как в резиновой, так и в металлической части его. И резина, и металл, в частности – алюминий, из которого сделаны трубопроводы подвергаются воздействию внешней среды. Резина может состариться и потрескаться, а алюминий – подвергается воздействию агрессивной среды, из-за чего он корродирует и появляются течи. Особенно это касается автомобилей, у которых имеется контур для кондиционирования воздуха на заднее сиденье. У этих машин трубопроводы этого контура пролегают под днищем авто и более активно подвергаются негативному воздействию.

Помимо трубопроводов течь могут дать и сами элементы – вполне возможен пробой испарителя и конденсатора, течь может дать сальник компрессора или утечка происходит из-за повреждения его корпуса.

Еще одной механической проблемой из-за которой потребуется ремонт кондиционеров автомобилей является заклинивание компрессора. Причиной этого явления может быть сильное засорение системы. К примеру, у авто произошел пробой трубопровода, владелец поврежденную часть снял, а новую не поставил, оставив штуцера не закрытыми. Через них в систему попадает грязь. После владелец поставил новый патрубок, заправил фреоном систему. Имеющаяся в системе грязь попала в компрессор и тот заклинил. Грязь может стать также причиной «подвисания» терморегуляционного вентиля, из-за чего система тоже перестает работать.

Второй причиной заклинивания может являться забитый внешне конденсатор. Вся грязь, которая налипает поверх конденсатора, снижает охлаждение хладагента, из-за чего давление в системе повышается. Повышенное давление заставляет работать компрессор с увеличенной нагрузкой, что и приводит к заклиниванию. Повышенное давление может образоваться из-за излишнего количества фреона в системе, что иногда бывает при заправке хладагента.

Электрические неисправности в основном сводятся к неработоспособности электрооборудования системы из-за разрыва проводов, повреждению или сильному окислению контактов проводки, а также из-за выхода из строя электродвигателей.

Признаки неисправности

Это все основные неисправности, каждая из них сопровождается определенными признаками:

• Очень быстрая потеря производительности после заправки указывает на разгерметизацию системы и утечку хладагента;
• Сильный шум при включении кондиционера в работу, появление следов масла на корпусе компрессора указывает на проблемы с ним, возможно заклинивание;
• Повышенное давление можно распознать по работе самой системы – при стоянии авто на месте с работающим кондиционером, он холодный воздух не подает, а во при начале движения – работает как положено. Это указывает на недостаточное охлаждение фреона в конденсаторе из-за его загрязненности, а это сразу будет сопровождаться повышением давления;
• Появление в салоне неприятного запаха, а также воды на коврике пассажира сигнализирует о сильном загрязнении испарителя, а также закупоривании дренажного отверстия;
• Самопроизвольное отключение системы, перебои в работе указывают на проблемы с ресивером-осушителем или терморегуляционным вентилем. Более точно на неисправность элемента укажут трубопроводы подходящие к ним. Если один из этих элементов работает неправильно – трубопроводы подходящие к нему будут обмерзать.
• Проблемы с электрикой будут сопровождаться прекращением работы того или иного элемента, а в случае с вентилятором испарителя, возможно и повышение шума при работе из-за изношенных подшипников.

Одна из наших работ: ремонт компрессора автокондиционера на Хендай Солярис.
Больше работ можно посмотреть по ссылке тут.

Самым важным в работе кондиционера является компрессор. Он необходим, чтобы помогать хладагенту двигаться по всей системе конденсирования. После того, как компрессор создаст необходимое давление, фреон, находящийся в газообразном состоянии разжижается, конденсируется и нагревается.

Потом в конденсоре происходит обратный процесс, при котором жидкий фреон опять превращается в газ. При этом хладагент поглощает тепло, излишек которого выводится из автомобиля.

По сути принцип работы автомобильного кондиционера сводится к тому, что он поглощает тепло, при этом охлаждённый воздух попадает в салон и создает комфортные климатические условия. Это очень важно для водителя, ведь в противном случае его реакция может снижаться, а это может привести к аварии.

А если кондиционер в авто выполняет такую важную роль, то необходимо следить, чтобы он всегда был исправен.

Нужно понять причины, почему система автомобильного кондиционера может выйти из строя. Одной из основных причин поломки, является загрязнение конденсора (теплообменника). Так как он находится под капотом, он не защищен от попадания на него пыли, грязи, а зимой еще и антигололедных реагентов.

Наши мастера смогут помочь вам провести диагностику вашего автомобиля и устранить любую поломку и неисправность. Помните, что если вовремя не обратиться к специалистам, то сильное загрязнение создаст большую нагрузку на конденсор. Он начнет вибрировать и это может привести к появлению трещин, а в последствии к утечке фреона.

Неисправности автомобильных кондиционеров

Как правило, поломки в автомобильном кондиционере часто связаны со следующими проблемами:

• износ компрессора;
• повреждение конденсора;
• повреждение магистралей;
• проблемы с приводом компрессора;
• неисправности датчиков и электрики;

Чаще всего первым повреждается конденсор, так как конденсор — теплообменник стоит перед основным радиатором системы охлаждения двигателя. Внутри конденсора высокое давление, также снаружи через решетку радиатора по конденсору ударяют камни, на нем оседает пыль, соли и дорожные реагенты. Не следует забывать и о высоком уровне вибраций. Все указанные факторы приводят к коррозии и повреждениям, в результате чего радиатор кондиционера повреждается и происходит утечка фреона.

Бывает и так, что кондиционер нормально холодит, однако при его включении или постоянно идет сильный шум. В этом случае проблемным может оказаться подшипник шкива. Неисправность часто устраняют путем замены изношенных элементов, при этом не всегда сам компрессор нуждается в замене.

Что касается электрики и датчиков, в этом случае кондиционер в машине может не включаться, компрессор может отключаться сразу после включения и т.д. В подобной ситуации необходима проверка электрических цепей и датчиков.

Устройство автомобильного кондиционера

Любой автомобильный кондиционер состоит из пяти основных узлов:

1. Компрессор. Может быть поршневым, лопастными или любым другим.
2. Конденсатор, чаще всего расположенный в передней части двигательного отсека за радиаторной решеткой.
3. Расширительный клапан, который регулирует подачу хладагента в испаритель.
4. Испаритель, расположенный в салоне.
5. Расширительная емкость с осушителем, через которую хладагент проходит на пути к испарителю.

Все элементы соединены между собой трубками и гибкими шлангами, по которым хладагент циркулирует в жидком и газообразном состоянии. Хладагент это особая смесь из веществ с подходящими физическими свойствами с добавлением устойчивого к холоду компрессорного масла.

Фактическая конструкция кондиционера может отличаться дополнительными узлами. Так, в некоторых авто конденсатор снабжается вентилятором для охлаждения, иные – снабжаются расширительным клапаном с цифровым управлением и тому подобное.

Компрессор вращается за счет двигателя, и соответствующее движение передается через ремень или электромагнитный контур (чаще всего в электромобилях и гибридных авто). Для успешного обслуживания кондиционера достаточно понимать конструктивные нюансы только своего авто.

Технически к системе автомобильного кондиционера также относятся крыльчатки в салоне, воздушные фильтры, вентиляторы, обдувающие конденсатор и множество других компонентов. Но их разнообразие очень велико, а принципиальная роль в работе кондиционера не так значительна, как основных узлов.

Принцип работы кондиционера в автомобиле – как мы получаем холод?

По сути, устройство кондиционера автомобиля такое же, как и у обычного бытового. При нажатии на кнопку включения срабатывает электромагнитная муфта, и прижимной диск примагничивается к шкиву, который приводится в движение с помощью ремня. В этот момент система охлаждения работает вхолостую. Компрессор, сжимая фреон, гонит его в конденсор, где он и охлаждается с помощью вентилятора. Охладившись, фреон конденсируется и в жидком состоянии проходит через осушитель, в котором происходит фильтрация. Далее, уже очищенный, он проходит через терморегулирующий вентиль (ТРВ), в чью функцию входит регулирование перегрева пара.

Установлена данная система на трубопроводе, через который фреон течет в испаритель. Если испаритель уже заполнен фреоном, тогда из него выходит пар, причем температура этого пара достигает температуры кипения. Таким образом, хладагент попадает в испаритель в газообразном состоянии, но при этом его температура очень сильно понижается. Получается, что испаритель охлаждается ледяным фреоном, а вентилятор подает холод в салон авто. Далее после испарителя жидкость снова течет в компрессор, и все повторяется заново.

Если же обнаружены неисправности, которые не позволяют провести соответствующий ремонт компрессора, то необходимо произвести его замену. Стоит отметить, что эта мера крайняя, так как цена на новый компрессор достаточно высока. Поэтому, перед заменой попытайтесь отремонтировать неисправный узел, и только если это не удалось – можно смело идти за новым насосом в магазин.

Перед проведением работ обязательно снимите минусовую клемму с аккумулятора, чтобы избежать случайных коротких замыканий и последующих повреждений остальных электрических приемников. Дальнейшие действия могут заметно отличаться, так как на разных автомобилях применяются различные типы компрессоров. Почти во всех современных автомобилях применяются компрессоры с наклонным диском вращения. Поэтому мы рассмотрим процесс замены на их примере.

В первую очередь снимите выпускной коллектор с двигателя. Делать это нужно осторожно, так как болты могли сильно «прикипеть» в процессе их эксплуатации. Чтобы не сорвать их, места креплений тщательно смажьте и обработайте места креплений с помощью тормозной жидкости, керосина или WD-40. После этого, ослабьте ремень генератора и освободите шкив компрессора. Далее производится внешний осмотр компрессора и снятие трубок циркуляции фреона. Делайте это предельно осторожно, чтобы не повредить тонкие трубки, так как при их повреждении герметичность системы серьезно нарушится, и тогда кондиционер будет работать неправильно.

Откручивать трубки фреона не нужно. Специально для их крепления предусмотрено специальное фиксирующее устройство, которое также легко поможет снять трубки. Не беспокойтесь о падении давления в системе. Ее конструкция выполнена таким образом, чтобы при проведении ремонта не пришлось выполнять дополнительные регулировки. После этого, вытащите штекер с проводами из разъема компрессора и открутите гайки его крепления.

Снимите старый компрессор, а на его место монтируйте новый. Дальнейшая сборка выполняется в обратной последовательности. На этом замена компрессора кондиционера завершена.

Как видите, ремонт компрессора кондиционера своими руками – это совсем не сложное занятие. Оно требует от вас лишь наличие специального инструмента и первоначального навыка работы с ним. В остальном вам поможет данная инструкция.