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:

• Компрессор;
• Магистрали высокого и низкого давления;
• Конденсатор;
• Осушитель;
• Терморегулирующий вентиль или дроссель;
• Испаритель;
• Электрооборудование (датчики температуры, электровентиляторы, электромагнитная муфта и т.д.).

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:

• температуры охлаждающей жидкости;
• термовыключатель вентилятора радиатора;
• температуры испарителя.

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:

• 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.

Ремонт компрессора кондиционера автомобиля своими руками

Устройство и принцип работы

Кондиционер – это довольно сложная система замкнутого типа.

Для того чтобы понять то, как она устроена, стоит для начала рассмотреть в отдельности каждый элемент:

• Компрессор наиболее сложный элемент системы. В первую очередь он предназначен для того, чтобы произвести сжатие хладагента и превращение его в газ высокой температуры. Работа компрессора автомобильного кондиционера обеспечивается при помощи ремня через электромагнитную муфту.
• Конденсатор – или если говорить проще – алюминиевый радиатор кондиционера, именно внутри его происходит превращение газа в жидкое вещество. Как правило, радиатор оснащается электрическими вентиляторами, которые обеспечивают регулирование температуры посредством обдува. Дополнительно стоит отметить, что радиатор является одной из самых уязвимых частей всей системы. Он не только плохо переносит разного рода механические воздействия, но и может выйти из строя просто в результате интенсивной эксплуатации.
• Испаритель. Представляет собой алюминиевый теплообменник, в котором происходит преобразование хладагента из жидкого состояния в газообразное. Располагается испаритель непосредственно в салоне транспортного средства там же, где расположен радиатор печки.
• Расширительный клапан. Небольшой, но весьма важный элемент, от которого напрямую зависит-то, сколько хладагента поступит в испаритель а, следовательно, именно от этого клапана будет зависеть производительность системы в целом. Если говорить проще, то этот маленький клапан отвечает за температуру в салоне.
• В отдельных случаях вместо расширительного клапана может использоваться расширительная трубка, которая фактически выполняет ту же задачу, но при этом имеет немного другую конструкцию. Применение расширительного клапана или расширительной трубки зависит исключительно от конструкции конкретной системы.
• В случае если в системе автомобильного кондиционера используется расширительная трубка, то в конструкции также будет присутствовать так называемый аккумулятор-осушитель, который выполняет функцию осушения и фильтрации хладагента.

Система автомобильного кондиционирования предусматривает два способа управления температурой воздуха в салоне:

1. Ручное управление, при котором водитель вручную с помощью специальных органов управления меняет температуру воздуха в салоне. При этом на процесс работы кондиционера будет влиять достаточно много факторов, таких как скорость автомобиля, температура окружающей среды, обороты на которых работает мотор и т. д.
2. Более совершенной считается автоматическая система управления. В блоке управления необходимо задать нужную температуру, а дальше электроника сама подстроится под требования водителя. Для этого автоматическая система оснащается несколькими датчиками температуры, электронным блоком управления, а также рядом достаточно сложны заслонок, клапанов и т. д.

Как правильно проверить работу компрессора

Осуществить проверку работы автомобильного кондиционера, лучше всего доверить профессионалам, при самостоятельной диагностике стоит обратить внимание на наличие посторонних звуков и запахов.

Что же касается более глубокой диагностики, то она осуществляется в следующем порядке:

• В первую очередь производится проверка системы при работе в штатном режиме обязательно нужно проверить то, как изменяется температура в салоне при изменении настроек, таким образом, иногда можно выявить явные неисправности органов управления.
• Ещё один довольно действенный способ – это банальный визуальный осмотр, при этом внимание следует уделить не только компрессору, но и всем остальным частям системы, а в частности, патрубкам, шлангам, радиаторам и т. д.
• Весьма важным моментом является измерение давление внутри системы кондиционирования, при этом проверять её нужно как в отключенном, так и в работающем состоянии.

Признаки неисправностей

Наиболее часто о неисправностях в системе автомобильного кондиционера говорят следующие признаки:

• Постоянный монотонный шум, при этом он слышен даже в том случае, если кондиционер не работает, но двигатель заведён. В случае включения кондиционера меняется характер гула в ту или иную сторону. Такой признак говорит о том, что пришло время заменить подшипник на шкиве компрессора.
• Ещё одна достаточно распространённая неисправность – это ситуация, когда по какой-либо причине не включается электромагнитная муфта.
• Утечка хладагента из системы, что значительно снижает эффективность работы системы.
• Посторонние шумы при работающем кондиционере, в частности, речь идёт о гудении, стуке, характерном «урчании» и т. д. При этом в системе можно зафиксировать достаточно значительные перепады давления.

Возможные причины поломки компрессора кондиционера

1. Выход из строя подшипника шкива компрессора чаще всего происходит из-за банального износа. Стоит отметить, что данная неисправность очень опасна, в том случае, если подшипник перестаёт правильно функционировать, велика вероятность, что вследствие повышенной нагрузки из строя также выйдет электромагнитная катушка. Также это приводит к перекосу шкива и возможной утечки хладагента.
2. В том случае если не работает электромагнитная муфта, то, скорее всего, она просто вышла из строя из-за перегрева компрессора. Также на бюджетных моделях может встречаться заводской брак элемента. Ну и, конечно же, нельзя исключать обычный износ, связанный со временем и активной эксплуатацией. Радует то, что произвести ремонт данной неисправности не вызывает больших проблем и производится при наличии достаточно простых инструментов. К тому же комплектующие в данном случае будут стоить достаточно дёшево.
3. Нарушение герметичности системы автомобильного кондиционера может быть вызвано повреждение корпусных деталей или патрубков. В первом случае крайне не рекомендуется производить ремонт самостоятельно более разумным будет обратиться к профессионалам, которые смогут осуществить ремонт компрессора. Ну а заменить соединительные трубки кондиционера гораздо проще.
4. Причиной появления посторонних шумов в процессе работы кондиционера, как правило, является выработка и износ рабочих поверхностей, перепады давления в системе также объясняются выходом из строя одного или нескольких клапанов, отвечающих за подачу хладагента. Причиной выхода из строя является постепенный износ системы или же недостаток или избыточное наличие хладагента. Отдельно стоит проверить радиатор на предмет засорения, однако, осуществить это в домашних условиях практически невозможно.

Ремонт основных неисправностей

В том случае, если выявлены какие-либо неисправности в работе системы, то, естественно, потребуется их устранить как можно быстрее.

Сделать это в некоторых ситуациях можно своими руками:

• В случае обнаружения, каких-либо механических повреждений корпуса компрессора, ликвидировать их будет возможно при помощи сварочного аппарата.
• При замене сальника или уплотнительных прокладок в первую очередь потребуется удалить из системы хладагент и демонтировать с транспортного средства компрессор.
• Для того чтобы заменить подшипник шкива, потребуется также снять компрессор. Далее подшипник снимается подшипник, а на его место впрессовывается новый.
• Ремонт электромагнитной муфты кроется взамене вышедших из строя элементов, в частности, прижимной пластины, сгоревшей катушки или шкива, всё зависит от того, какая именно деталь была подвержена выработки.
• Неисправности поршневой группы устранить своими руками достаточно сложно, т. к. для этого потребуется полностью разобрать компрессор. Следовательно, разумным решением будет прибегнуть к помощи профессионалов.

Кондиционер в автомобиле – это весьма удобная и практичная вещь. Для того чтобы обеспечить бесперебойную работу системы следует тщательно следить за его работоспособностью и состоянием ведь произвести ремонт иногда обходится достаточно дорого.