Автомобильные кондиционеры. Установка, обслуживание, ремонт

Кашкаров Андрей Петрович

Рис. 1.8. Блок-схема системы кондиционирования воздуха в автомобиле Kia Sportage 4 WD

На рис. 1.9 приведены основные функциональные части этой системы. Разберем их по порядку.

Компрессор вращается от передачи муфты компрессора вращающегося момента шкивом коленчатого вала через приводной ремень. Если на магнитную муфту не подается напряжение, то вращается только сам шкив муфты компрессора и не вращается вал компрессора.

При подаче напряжения на магнитную муфту диск и втулка муфты перемещаются назад и соединяются со шкивом. Шкив и диск под действием сил становятся едиными и приводят во вращение вал компрессора.

Рис. 1.9. Основные функциональные части: 1 – испаритель; 2 – компрессор; 3 – ресивер; 4 – конденсатор

Компрессор в зависимости от вращающегося его вала превращает газообразное состояние хладагента низкого давления, идущего от испарителя, в газ высокой температуры и высокого давления.

Масло, перемещающееся вместе с хладагентом, играет роль смазки.

Поршень

при вращении вала компрессора приводится в движение эксцентриком, в зависимости от давления выпускает соответствующее количество газа изменением хода поршня и угла поворота и перемещающегося диска.

Конденсатор устанавливается перед радиатором и выполняет функцию превращения газообразного высокотемпературного хладагента, идущего от компрессора, в жидкое состояние выделением тепла в атмосферу. Количество выделяемого хладагентом тепла в конденсаторе определяется количеством поглощенного испарителем тепла извне и работой компрессора, необходимой для сжатия газа.

Для конденсатора результат теплоотдачи прямо влияет на эффект охлаждения холодильной установки, поэтому обычно он устанавливается на самой передней части автомобиля и принудительно охлаждается воздухом вентилятора системы охлаждения двигателя и потоком воздуха, возникающим при движении автомобиля.

Хладагент, прошедший через расширительный клапан, став легкоиспаряющимся с низким давлением, при прохождении в туманообразном состоянии через патрубок испарителя, под действием потока воздуха от вентилятора, испаряясь, превращается в газ.

При этом ребра патрубка становятся холодными от теплоты парообразования, и воздух внутри автомобиля становится прохладным. Кроме того, влага, содержащаяся в воздухе, от охлаждения превращается в воду и вместе с пылью по спусковому трубопроводу выбрасывается из автомобиля.

Так как при таком теплообмене между хладагентом и воздухом используются трубопровод и ребра, нужно, чтобы на контактной поверхности с воздухом не оседали вода и пыль. Образование льда и инея на испарителе происходит также и на частях ребер. При достижении теплого воздуха до ребер, охлаждаясь ниже температуры росы, на ребрах появляются водяные капли.

При этом в случае охлаждения ребер до температуры ниже О °С возникшие водяные капли либо замерзают, либо водяные пары воздуха оседают в виде инея, заметно ухудшая характеристики системы охлаждения. Поэтому для предотвращения замерзания испарителя предусматривается управление терморегулятором или компрессором с переменным напором.

Ресивер установлен между линией выпуска испарителя и компрессора. Получая от испарителя смешанный хладагент низкого давления в жидком и газообразном состоянии и масло, газообразный хладагент отправляется непосредственно к компрессору, а жидкий хладагент попадает в компрессор после испарения от нагрева окружающим теплом. Масло возвращается к компрессору через спускное отверстие. В нижней части аккумулятора находится запечатанный осушитель, который выполняет работу по удалению влаги и примесей в системе.

Рис. 1.10. Основные части компрессора

На рис. 1.10 представлены основные части компрессора.

На рис. 1.11 приведены основные части вентилятора и конденсатора.

На рис. 1.12 даны основные части испарителя.

На рис. 1.13 и 1.14 представлен внешний вид фильтра и накопителя.

Рис. 1.11. Внешний вид вентилятора и конденсатора

Рис. 1.12. Основные части испарителя

Рис. 1.13. Вид на фильтр и накопитель

Рис. 1.14. Внешний вид на фильтр и накопитель в реальном автомобиле

1.2.7. Воздушные системы кондиционирования

При использовании воздушной системы кондиционирования получение холода обходится дороже, чем в других системах охлаждения. В значительной мере это определяется сложностью системы охлаждения, которая, в свою очередь, связана с технологическими трудностями изготовления ее агрегатов, большим числом агрегатов, их значительной стоимостью.

Особенностью кондиционеров с воздушной системой охлаждения является также необходимость больших мощностей для привода агрегатов. На рис. 1.15 представлена блок-схема воздушной системы кондиционирования воздуха.

Атмосферный воздух засасывается в систему кондиционера компрессором (3), предварительно подвергаясь очистке от пыли в фильтре (1). Осушка воздуха производится в осушителях (2), установленных перед компрессором. Производить осушку воздуха путем конденсации или вымораживания паров воды за счет глубокого расширения в холодильнике нецелесообразно, так как это связано с увеличением габаритов последнего и мощности компрессора.

Нагретый в результате сжатия в компрессоре рабочий воздух предварительно охлаждается атмосферным воздухом в воздухо-воздушном теплообменнике (4).

Рис. 1.15. Блок-схема воздушной системы кондиционирования воздуха:

1 – фильтр; 2 – осушитель; 3 – компрессор; 4 – воздушный теплообменник;

5 – холодильник; 6 – вентилятор; 7 – клапан; 8 – кран

Более глубокое охлаждение воздуха производится в трубохолодильнике (5). Работа расширения передается вентилятору при помощи которого охлаждающий атмосферный воздух протягивается через теплообменник (4).

После холодильника воздух через кран 8 поступает в объект. Кран (8) предназначен для поддержания заданного температурного режима в объекте путем смещения холодильного воздуха с горячим воздухом, подводимым по воздухопроводу через редукционный клапан (7).

Система кондиционирования современного автомобиля необходима, особенно в странах знойного лета.

Фреоновая система кондиционирования хоть и является на сегодняшний день популярной, однако относительно экологична только при заправке специальным хладагентом, к примеру R134A. Сравнительно с другими системами охлаждения, фреоновая система кондиционирования воздуха имеет высокий КПД, небольшую металлоемкость, не требуется больших мощностей на привод агрегатов, относительно невысокую стоимость.

Абсорбционная и воздушная система кондиционирования пока в автомобилях не применяется в связи с тем, что имеет большую металлоемкость, требует больших мощностей на привод компонентов, имеет небольшой КПД. Абсорбционная и воздушная системы – экологически чистые и на окружающую среду фактически не влияют, из-за того что не применяется фреон.

На сегодняшний день фреоновые системы кондиционирования воздуха доработаны до необходимого уровня безопасности, хотя и продолжают быть опасными для окружающей среды. Внешний вид заправочной емкости с современным хладагентом R134A представлен на рис. 1.16.

Во второй главе непосредственно рассмотрим фреоновые системы кондиционирования воздуха, установленные в современных автомобилях.

Рис. 1.16. Внешний вид заправочной емкости с современным хладагентом R134A

2. Современные системы автомобильного кондиционирования

2.1. Система кондиционирования воздуха автомобилей Киа

Принцип работы систем кондиционирования подробно рассмотрен в первой главе.

Блок-схема кондиционирования воздуха для автомобиля Киа представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Блок-схема кондиционирования воздуха для автомобиля Киа:

1 – всасывающая трубка; 2 – вентилятор конденсатора; 3 – трубка;

4 – датчик двойного давления; 5 – приемник/ сушилка;

6 – более холодная труба; 7 – испаритель

Приводимый в действие двигателем автомобиля компрессор сжимает газообразный хладагент до высокого давления, при этом температура хладагента значительно повышается. Затем сжатый и нагретый хладагент подается в конденсатор, установленный на радиаторе системы охлаждения. Конденсатор охлаждает газообразный хладагент, который превращается в жидкость.

На рис. 2.2 представлен наглядный вид расположения элементов системы под капотом автомобиля Kia Sportage.

Рис. 2.2. Наглядный вид расположения элементов системы под капотом автомобиля Kia Sportage

Как функционирует система?

Жидкий хладагент поступает в приемник/сушилку, где от него отделяется вода, затем подает жидкость к испарителю, расположенному в блоке отопителя в салоне автомобиля.

В испарителе жидкий хладагент испаряется, переходя в газообразное состояние, и уменьшает температуру поступающего в салон воздуха. Далее газообразный хладагент поступает к компрессору, и цикл повторяется снова.

Реле кондиционера управляет электрическими цепями вентилятора конденсатора и компрессора кондиционера. Управление реле осуществляется блоком управления двигателем.

Если охлаждающая жидкость превышает некоторую температуру блок управления двигателем выключает реле, в результате чего выключается система кондиционирования. При пуске двигателя или ускорении автомобиля блок управления двигателем выключает реле, в результате чего выключается система кондиционирования в течение 5 с.

Вентилятор продувает воздух через сердечник испарителя, в результате чего увеличивается поток охлажденного воздуха, подаваемого в салон автомобиля. Частота вращения вентилятора определяется положением переключателя вентилятора и блоком резисторов.

Компрессор кондиционера (рис. 2.3) является первичным элементом системы кондиционирования воздуха.

Рис. 2.3. Компрессор кондиционера

Если компрессор кондиционера выходит из строя, то отсутствуют сжатие и перемещение хладагента по контуру системы кондиционирования воздуха. Компрессор кондиционера приводится в действие ремнем от шкива коленчатого вала (рис. 2.4).

Сцепление компрессора кондиционера включает компрессор. Сцепление имеет электромагнитное управление.

Рис. 2.4. Иллюстрация привода компрессора от шкива коленчатого вала

Конденсатор кондиционера установлен перед радиатором. Вентилятор конденсатора увеличивает поток воздуха через конденсатор.

Блок вентилятора/испарителя содержит двигатель вентилятора, реле кондиционера, сердечник испарителя и расширительный клапан.

Сердечник испарителя выполняет функции охлаждения и осушки воздуха. При охлаждении воздуха влага из воздуха осаждается на испарителе, и в салон автомобиля поступает охлажденный сухой воздух.

Расширительный клапан позволяет жидкому хладагенту под высоким давлением расширяться, входя в испаритель. Клапан пропускает определенное количество жидкого хладагента, чтобы исключить затопление испарителя.

Осушенный воздух может быть повторно нагрет, проходя через радиатор отопителя. Радиатор отопителя нагревается проходящей через него горячей охлаждающей жидкостью.

В приемник/сушилку поступает жидкий хладагент от конденсатора, где из него удаляется вода, и затем хладагент поступает к испарителю.

Система кондиционирования заправлена хладагентом R-134A.