В настоящее время автомобильный кондиционер далеко не роскошь, а штатное устройство современного автомобиля. В этом материале автор рассматривает устройство автомобильной системы кондиционирования и ее проблемные узлы.
Устройство и принцип работы
В состав системы кондиционирования входит несколько основных узлов, которые обеспечивают качественную работу автомобильного кондиционера. Основным узлом климатической системы является компрессор. Он представляет собой нагнетатель хладагента. Конструктивно компрессоры бывают нескольких типов: поршневые, спиральные, лопастные и аксиально-поршневые.
Сам компрессор закреплен непосредственно на двигателе, вращение его шкива обеспечивает ремень газораспределительного механизма (ГРМ). Устройство компрессора показано на рис. 1.
Рис. 1. Устройство компрессора
Вращение приводного вала преобразуется в возвратно-поступательное движение поршневой группы в цилиндрах. Конструкция компрессора может иметь в своем составе от 3 до 10 поршней, которые работают параллельно приводному валу. Диапазон частот вращения приводного вала компрессора составляет от 0 до 6000 об/мин, при этом производительность работы климатической системы в целом определяется частотой оборотов двигателя. От частоты вращения вала компрессора зависит стабильность работы всех остальных узлов автомобильного кондиционера.
Согласование работы компрессора с частотой оборотов двигателя, температурой наружного воздуха и задаваемой водителем температуры воздуха в салоне обеспечиваются автоматически за счет конструктивных решений устройства.
Некоторые конструкции компрессоров изменяют рабочий объем при работе поршневой группы, в других конструкциях данная работа выполняется с помощью включения и выключения электромагнитной муфты.
Электромагнитная муфта осуществляет механическую связь между компрессором и работающим двигателем автомобиля. Она состоит (см. рис.2) из ременного шкива с подшипником, подпружиненного диска со ступицей и электромагнитной катушки.
Рис. 2. Конструкция электромагнитной муфты
Подпружиненный диск со ступицей жестко монтируется на приводном валу компрессора, при этом ременный шкив вращается на подшипнике, закрепленном на корпусе компрессора.
В отключенном состоянии компрессора между ременным шкивом и подпружиненным диском имеется зазор (F на рис. 2), при этом шкив компрессора свободно вращается.
Во время включения электромагнитной катушки подпружиненный диск сдвигается к вращающемуся ременному шкиву (зазор F устранен). При этом возникает механическая связь и вал компрессора начинает принудительно вращаться.
После отключения электромагнитной катушки под действием пружин диск отходит от ременного шкива и компрессор выключается. Включение/выключение электромагнитной муфты и в целом компрессора выполняется по сигналу с контроллера электронного блока управления (ЭБУ) автомобиля.
Следующим элементом, который входит в состав системы кондиционирования, является конденсатор. Конструктивно конденсатор выполнен из изогнутых трубок, изготовленных из алюминиевых сплавов, которые соединены перегородками. Внешне конденсатор напоминает радиатор охлаждения двигателя автомобиля. Он размещается в двигательном отсеке совместно с радиатором охлаждения ДВС и вентилятором системы охлаждения двигателя.
Конденсатор является теплооб-менником,теплообмен обеспечивается мощным воздушным потоком при движении автомобиля и при работе вентилятора. В некоторых марках автомобилей для этих целей применяется дополнительный вентилятор, что улучшает теплообмен конденсатора.
Под определенным давлением с компрессора подается горячий газообразный хладагент, температура которого достигает 70°С. Проходя по трубкам и ламелям конденсатора горячий хладагент моментально остывает от проходящего потока воздуха.
При определенной температуре и давлении охлажденный хладагент конденсируется и переходит в жидкое состояние. Далее после кондиционера охлажденный хладагент поступает в ресивер-осушитель, предназначенный для демпфирования колебаний потока хладагента. Также данное устройство осушает влагу, которая попадает в контур конструкции кондиционера. Конструкция ресивера-осушителя показана на рис. 3.
Рис. 3. Конструкция ресивера-осушителя
Количество воды, с которым благополучно справляется осушитель, может быть от 6 до 14 г. При низких температурах количество влаги увеличивается, также во время работы в осушителе осаждаются частицы грязи и инородные примеси.
После клапана, который также обеспечивает регулирование потока хладагента по направлению в испаритель, при этом реализуется работа по принципу теплообменника. Испаритель конструктивно размещен в корпусе отопителя.
Поступивший в испаритель хладагент расширяется, сильно охлаждается и переходит в газообразное состояние. Температура в испарителе лежит ниже точки замерзания воды.
Необходимую теплоту для испарения хладагент забирает из окружающей среды, после чего охлажденный воздух поступает в салон автомобиля.
При охлаждении проходящего через испаритель воздуха содержащие в нем водяные пары конденсируются. Конденсат через дренажную трубку сливается под днище автомобиля.
Одним из немаловажных элементов в системе кондиционирования является дроссель.
Дроссель предназначен для дозирования количества проходящего хладагента, которое достигается наличием калиброванных отверстий.
Так, перед дросселем теплый хладагент находится под высоким давлением, проходя через конструкцию дросселя, происходит резкое падение давления, остывание хладагента с его частичным испарением.
Дроссель представляет собой двухсоставную пластмассовую трубку, в которой имеются сетка-фильтр, сетка-разбрызгиватель и трубка с калиброванным отверстием. Как правило дроссель устанавливается в непосредственной близости от конденсатора.
Последним элементом в цепочке системы кондиционирования является ресивер-коллектор, который установлен в моторном отсеке и служит для довыпаривания и защиты компрессора от влаги, избыточного давления и т. д.
На рис. 4 показана общая схема системы кондиционирования легкового автомобиля.
Рис. 4. Схема системы кондиционирования легкового автомобиля
Системой кондиционирования управляет ЭБУ Контроль системы обеспечивается с помощью различных датчиков: температуры салона, температуры испарителя, окружающей среды и давления в контуре системы кондиционирования.
Контроллер автоматической системы управления климатической системы в большинстве конструкций автомобилей находится в салоне и расположен в консоли панели приборов. Контроллер климатической системы автомобиля регулирует температуру воздуха в салоне и управляет распределением направления и скоростью потока воздуха.
На рис. 5 показан пример расположения и назначения органов управления контроллером климатической системы автомобилей "Лада Приора", а на рис. 6 показаны исполнительные устройства и датчики регулирования температуры воздуха в салоне, расположенные в узле отопителя.
Рис. 5. Расположение и назначение органов управления контроллером климатической системы Лада Приора, где: 1 - ручка управления скоростью воздушного потока, 2 - кнопка включения кондиционера, 3 - ручка управления направления воздушного потока, 4 - ручка управления температурой
Рис. 6. Узел отопителя с исполнительными устройствами и датчиками регулирования температуры воздуха в салоне
Температура воздуха в салоне автомобиля регулируется с помощью электронных и механических узлов. По командам с контроллера управления климатической системой управляются серводвигатели, которые с помощью тяг изменяют положение всевозможных заслонок, что приводит к циркуляции потока воздуха в салоне автомобиля.
Воздушные потоки могут быть направлены на обогрев ветрового стекла, подачу воздуха в зону ног или на сопла, расположенные на передней панели и т. д.
На рис. 7 показан пример распределения воздушного потока в смешанном режиме.
Рис. 7. Распределение воздушного потока в смешанном режиме
Для определения места расположения той или иной заслонки на каждом серводвигателе имеется потенциометрический датчик, который напрямую соединен с контроллером и выполняет задачу датчика положения заслонки.
Техническое обслуживание климатической системы
При проведении работ по техническому обслуживанию климатической системы и при обращении с хладагентом следует строго соблюдать технику безопасности.
Все работы с климатической системой автомобиля должен проводить персонал, прошедший соответствующее обучение.
Следует учесть, что все современные автомобильные климатические системы заправлены хладагентом R134a, температура кипения которого при нормальном атмосферном давлении равна 26,5°С. Масса хладагента для заправки системы автомобилей должна строго соответствовать указанной в технологической документации. Так, например, в автомобилях "Лада Приора", оснащенных системой кондиционирования фирмы HALLA, масса хладагента составляет 550 г, а системой PANASONIC - 450 г. Особенно следует отметить, что хладагент не имеет запаха и цвета, он тяжелее воздуха и поэтому вытесняет кислород.
Запрещается производить паяльно-сварочные работы мягкими или твердыми припоями заполненных хладагентом частей климатической системы, Также следует учесть, что при проведении окрасочных работ и сушки лакокрасочного покрытия температура в сушильной камере не должна превышать 80°С. Данное требование обусловлено тем, что при нагревании в климатической системе сильно повышается давление, что может привести к срабатыванию предохранительного клапана.
Предохранительный клапан установлен на компрессоре, он открывается при давлении примерно 3,8 МПа (38 бар) и закрывается после снижения давления примерно до 3,0 МПа (30 бар). В ранних конструкциях климатических систем устанавливалась предохранительная пломба. Замена предохранительной пломбы выполняется только при пустом контуре хладагента. Элементы климатической системы, герметичность которых нарушена, требуют полной замены.
При выполнении контрольносмотровых работ по выявлению всевозможных утечек из системы кондиционирования потребуется прибор для их выявления. При небольших нарушениях герметичности системы и даже малую утечку хладагента можно обнаружить только с помощью высокочувствительного галогенового течеискателя.
В особых случаях для обнаружения мест утечки применяется метод ультрафиолетовой диагностики системы кондиционирования.
Он состоит в том, что в систему в микродозах вводят специальный краситель, и места утечки хладагента становятся видны в свете ультрафиолетовых лучей.
Специализированные приборы и инструменты имеют высокую стоимость, поэтому их использование в работе специализированными ремонтными организациями говорит о серьезном профессиональном подходе к проведению ремонта и обслуживания автомобильных климатических систем.
Кроме утечки хладагента в ходе эксплуатации системы кондиционирования на ее работу может повлиять естественный износ элементов, загрязнение всей системы химическими частицами, которые могут быть растворены в хладагенте. На определенные пластмассы или некачественные элементы системы хладагент действует как растворитель, вследствие чего происходит закупорка системы. Поэтому в составе климатической системы следует использовать только оригинальные запасные части.
Как уже отмечалось, все современные климатические системы заправлены хладагентом R134a (тетрафторэтан, химическая формула CH2F-CF3), более ранние системы заправлялись хладагентом R12 (дихлорфторметан, химическая формула CCl2F2), между собой данные хладагенты несовместимы, поэтому при переходе с хладагента с R12 на R134а климатическая система подлежит переоборудованию.
Для проведения различных работ по измерению высокого и низкого давления, заправки системы в системе кондиционирования имеются штуцеры, через которые к ней присоединяются сервисные стационарные рециркуляционные станции.
На рис. 8 показано устройство штуцерного подключения к системе кондиционирования, а на рис. 9 - подключение рециркуляционной станции к автомобилю.
Рис. 8. Устройство штуцерного подключения к системе кондиционирования
Рис. 9. Подключение рециркуляционной станции к автомобилю
Для смазки всех движущихся частей в климатической системе применяется специальное синтетическое масло с высокой степенью очистки. Такое масло является нейтральным по отношению к хладагенту, поскольку оно вступает с ним в непосредственный контакт.
Использование другого масла в климатических системах недопустимо, иначе происходит коксование и образование отложений в системе с дальнейшим преждевременным износом и разрушением движущихся частей.
Важнейшей частью климатических систем является электронное оборудование. В качестве примера на рис. 10 показана электрическая схема управления климатической системой автомобилей CHERRY FORA.
Рис. 10. Электрическая схема управления климатической системой автомобилей
CHERRY FORA
Сигналы от различных переключателей, заслонок, всевозможных датчиков подаются на входные цепи ЭБУ климатической системой.
С помощью выходных сигналов ЭБУ управляет исполнительными механизмами: электромагнитной муфтой включения/выключения компрессора, вентилятором, заслонками. Кроме того, необходимая информация (температура, режим и т.д.) выводится на дисплей и индикаторные лампы.
Основой ЭБУ является микропроцессор, который в своем составе имеет АЦП и ЦАП, ОЗУ на основе Flash-памяти и другие блоки. Некоторые электронные блоки управления климатической системой имеют функцию самодиагностики всей системы. Для перевода системы в сервисный режим требуется включение этой функции с помощью кнопок и ручек на панели управления климатической системой.
На рис. 11 показан пример включения режима диагностики на автомобиле CHERRY FORA.
Рис. 11. Включение режима диагностики на автомобиле CHERRY FORA
Порядок включения режима самодиагностики следующий:
1. Поворачивают ключ зажигания в положение "ON".
2. Включают климатическую систему нажатием кнопки "Push auto" (рис. 11а).
3. Устанавливают на дисплее с помощью ручки управления температуру 29,5°С (рис. 11б).
4. Одновременно и кратковременно три раза нажимают кнопки "AUTO" и "MODE" (рис. 11в).
После выполнения вышеописанных действий включится режим самодиагностики и информация в виде следующих кодов будет выведена на дисплей (рис. 11г):
00 - неисправности отсутствуют;
01 - неисправность датчика температуры воздуха в салоне;
02 - неисправность датчика температуры наружного воздуха;
03 - неисправность датчика температуры охлаждающей жидкости;
04 - неисправность датчика измерения светового потока;
05 - неисправность управления вентилятора климатической системы или самого вентилятора;
06 - неисправность механизма регулировки температурного режима;
07 - неисправность механизмов распределения воздушного потока.
Автомобильная система кондиционирования требует от владельцев транспортных средств особого отношения по поддержанию в чистоте и работоспособности всех ее узлов.
Так, например, одной из причин проблем с конденсатором является его расположение. Вследствие этого в летний период происходит его загрязнение пылью, насекомыми и т.д., а в зимнее время - грязью и антигололедными реагентами. Скопившееся грязь оседает между ламелями, а также в пространстве между конденсатором и радиатором охлаждения двигателя, в следствие чего снижается теплоотдача, что приводит к нарушениям в работе всей системы кондиционирования. Также одним из элементов, подверженных загрязнению, является испаритель.
Часто автовладельцы жалуются на то, что в салоне автомобиля имеется неприятный болотный запах. Причиной является благоприятная среда для размножения различных микроорганизмов, в том числе и болезнетворных, которые через воздуховоды попадают в салон автомобиля и там размножаются, что приводит к заболеваниям водителя и пассажиров.
Для предотвращения раннего выхода из строя узлов системы кондиционирования, а также комфортной эксплуатации требуется производить следующие регламентные работы системы кондиционирования.
При каждой мойке автомобиля следует снаружи промывать и продувать конденсатор, это позволит избавиться от загрязнения и соли. Данную работу следует производить с особой осторожностью. Чтобы не деформировались тонкие ребра, струю сжатого воздуха или потока воды следует направлять перпендикулярно поверхности конденсатора.
С требуемой периодичностью следует производить проверку состояния фильтра испарителя, при необходимости следует его заменить.
Возможные неисправности системы кондиционирования, их причины и методы устранения
Воздух не охлаждается
1. Не работает вентилятор отопителя. Причиной его отказа может быть перегорание плавкого предохранителя, неисправность переключателя контроллера управления климатической системой, электродвигателя вентилятора и электропроводки.
2. При включении компрессора электромагнитная муфта не включается. Частой причиной бывает выход из строя катушки электромагнита. Также повреждение может быть вызвано увеличенным зазором между шкивом и прижимной пластиной. Следует проверить состояние муфты, работу подшипника шкива и прижимной пластины.
3. Не работает компрессор. Проверяют цепи питания и поступление напряжения в момент включения электромагнитной муфты. В случае отсутствия напряжения проверяют электрические цепи его подачи. При наличии напряжения проверяют исправность компрессора. Отказы компрессора могут быть вызваны износом его механической части и нарушением герметизации.
Недостаточная эффективность охлаждения воздуха
Вначале визуально проверяют все узлы системы кондиционирования, состояние испарителя. Если он покрыт льдом, то вероятнее всего неисправен вентилятор отопителя.
Проверяют целостность плавких предохранителей, работу электронного блока управления, состояние клемм и проводов, а также работу самого электродвигателя вентилятора отопителя.
Проверяют состояние воздушного фильтра вентилятора салона, если он сильно загрязнен, то следует его заменить. При замене фильтрующего элемента следует учитывать его тип, так, например, в автомобилях "Лада Приора", оснащенных системами кондиционирования фирм HALLA или PANASONIC фильтры невзаимозаменяемые.
Причиной недостаточного охлаждения может быть загрязнение конденсатора, осушителя, недостаток хладагента, неисправность вентилятора отопителя.
Частой причиной недостаточного охлаждения может послужить банальное проскальзывание на шкиве ремня привода компрессора.
Не обеспечивается заданная температура воздуха в заданном диапазоне
Производится проверка элементов электронной системы климатической системы: датчика температуры воздуха в салоне, вентилятора отопителя, микроредуктора заслонок и его электрические цепи.
Компрессор работает циклично (относится только к системам с климат-контролем)
Проверяют работу датчика давления как на низком, так и на высоком давлении. Проверяют натяжение ремня привода компрессора, состояние конденсатора, датчик температуры воздуха в салоне.
Срабатывание датчика на низком давлении может быть вызвано недостатком хладагента в системе, неисправностью клапана на компрессоре и самого компрессора.
Срабатывание датчика на высоком давлении может быть связано с избытком хладагента, наличием воздуха в системе, а также высокой температурой наружного воздуха (до +45°С).
Также данные неисправности могут быть вызваны из-за нестабильной работы электрооборудования, низкого напряжения питания муфты компрессора.
Завышено время работы и повышенный шум компрессора (относится только к системам с климат-контролем)
Завышенное время работы компрессора может быть вызвано недостатком хладагента в системе, неисправностью датчика температуры в салоне, а также неисправностью или нестабильной работой вентилятора отопителя, загрязнением конденсатора, неисправностью компрессора.
Повышенный шум компрессора может быть вызван недостатком или избытком масла в системе, изношенностью или поломкой деталей компрессора, неисправностью электромуфты.
Работы по устранению неисправностей системы кондиционирования следует начинать с общей проверки всей системы, электрооборудования, внешнего состояния узлов и агрегатов. При выявлении неисправленных элементов их следует заменить.
Заправка автомобильных кондиционеров
Заправка системы кондиционирования на первый взгляд самая простая процедура, но при этом имеет несколько нюансов.
Так, если неверно выполнить заправку, то кондиционер может преждевременно выйти из строя, а в худшем случае - сломаться после первого включения.
При помощи рециркуляционной станции заправка состоит из двух этапов:
- удаление воздуха и воды из системы;
- закачка необходимого количества хладагента, масла.
Все этапы по заправке системы кондиционирования выводятся на электронное табло и манометры рециркуляционной станции.
Рис. 12. Индикация на электронном табло рециркуляционной станции
На рис. 12 показаны примеры индикации на электронном табло рециркуляционной станции при заправке автомобильной системы кондиционирования.
Автор: Николай Пчелинцев (г. Тамбов)
Источник: Ремонт и сервис