Сколько мощности автомобиля забирает кондиционер?

То, как влияет включенный кондиционер на мощность двигателя, – вопрос, волнующий владельцев малолитражек. Водители таких транспортных средств ощущают нехватку крутящего момента при разгоне и обгоне. Для создания комфортных условий в салоне автомобиля климатическая система потребляет энергию. А вот сколько мощности она заберет у двигателя, зависит от характера движения и её состояния.

Принцип работы кондиционера и отбор мощности

Поддержание нужной температуры в салоне автомобиля осуществляется кондиционером или климатической системой. Оборудование представляет собой герметичный контур, по которому циркулирует хладагент – фреон. Последний переносит тепло из салона в окружающее пространство. В движение фреон приводит компрессор. Вращает его и другое навесное оборудование – ременная передача.

Компоненты кондиционера:

• компрессор;
• конденсатор;
• фильтр;
• регулирующий клапан;
• испаритель;
• соединительные магистрали.

При нажатии кнопки включения срабатывает электромагнитная муфта. Она соединяет вал компрессора и ременной шкив (при выключенном кондиционере он вращается вхолостую). Начинается движение фреона в системе. Сжатый хладагент от компрессора поступает в конденсатор (радиатор), там он остывает и переходит в жидкое состояние. После этого фреон, пройдя через фильтр и регулирующий клапан, попадает в испаритель. Там он вновь приобретает газообразную форму, поглощая одновременно тепло. После испарителя фреон попадает в компрессор.

К сведению!

В систему охлаждения с нарушенной герметичностью могут попадать воздух и вода. Это увеличивает потребляемую мощность.

Из описания работы системы кондиционирования вытекает необходимость приложить усилие для перекачки хладагента, тем самым отобрать энергию у двигателя. Производители не фиксируют номинальную мощность, потребляемую компрессором. Однозначно указать, сколько потеряет силовой агрегат при включении кондиционера невозможно. Однако для малолитражных автомобилей снижение мощности составляет до 15%.

Включение кондиционера и особенности динамики разгона

Выключение климатической системы актуально только для маломощных автомобилей с объемом двигателя менее 2 л, когда при разгоне у них появляется дефицит тяги. В этом случае несколько киловатт лишними не будут. Владельцы мощных авто могут и не заметить разницу в динамических характеристиках с работающим кондиционером или без него.

Обычно в экономный режим переходят во время равномерного движения. Обороты двигателя держат около 2000 об./мин. Мощность, выдаваемая силовым агрегатом, находится в пределах 50-60 % от максимальной. Если отнять на потребление кондиционером от показателя ещё 10-15 %, у автомобиля просто не хватит ресурсов для выполнения разгона или обгона. Это вынуждает водителей выключать кондиционер и переходить на пониженную передачу.

Учитывая этот факт, некоторые производители оснащают климатические системы автоматическим отключением при разгоне. При полном нажатии педали газа бортовой компьютер разъединяет привод компрессора для восстановления расчетной динамики. Бюджетные автомобили такой функции не имеют, и выключать кондиционер приходится вручную, просто нажав на кнопку.

Работа кондиционера ощущается на маломощных автомобилях. Если под капотом установлен силовой агрегат объемом более 3 л, не стоит переживать по поводу разгонных характеристик автомобиля и отключать климатическую систему.

Принцип работы и устройство автомобильного кондиционера

Библиографическое описание:

Галка Г. А., Иванов Р. А., Думлер М. Г. Принцип работы и устройство автомобильного кондиционера // Молодой ученый. — 2017. — №20. — С. 16-20. — URL https://moluch.ru/archive/154/43546/ (дата обращения: 24.01.2020).



Процесс кондиционирования воздуха в автомобиле — это формирование и поддержание микроклимата в салоне, т. е. регуляция температуры воздуха, уменьшение его влажности, циркуляция, очищение, устранение запахов. Кондиционер является сложной замкнутой геометрической системой, где с помощью хладагента и принудительной циркуляции происходит отвод тепла из салона автомобиля. Автомобильный кондиционер функционирует исключительно при включенном двигателе. Его принцип работы: с помощью компрессора происходит непрерывное сжатие и циркуляция хладагента, во время сжатия хладагент из газообразного состояния переходит в жидкое, при этом конденсируясь в теплообменнике-конденсаторе и выделяя тепло. Потом при обратном переходе в состояние газа (испарение) в теплообменнике происходит поглощение тепла. Оптимальная температура: 18–20°С; влажность: 30–70 %. [1]

Рис. 1. Основные элементы и принцип работы автомобильного кондиционера

Испаритель, который находится в салоне автомобиля, непрерывно снижает температуру воздуха. А хладагент переносит тепло в кондиционер, который находится вне салона, и освобождается от этого тепла. Данный цикл непрерывно повторяется, следовательно, из салона постоянно отводится тепло. Хладагент представляет собой газ, находящийся в системе. Сейчас уже все чаще в устройстве автомобильного кондиционера применяется фреон R134a.

Рис. 2. Компрессор

Компрессор — сложнейший и основной агрегат системы автомобильного кондиционера. Его назначение — сжатие газообразного хладагента низкой температуры и низкого давления и превращение его в газ высокой температуры и высокого давления. Смазывается компрессор с помощью специального масла, которое циркулирует по системе вместе с хладагентом.

Рис. 3. Конденсатор

Конденсатор — радиатор кондиционера, обычно из алюминия. Внутри его происходит конденсация (переход в жидкое состояние) хладагента, который нагнетается компрессором с попутным выделением тепла в атмосферу. [2]

Конденсатор оборудован дополнительными электровентиляторами и для обеспечения ему интенсивного обдува устанавливается перед радиатором системы охлаждения.

Рис. 4. Испаритель

Испаритель — это теплообменник, обычно алюминиевый. Преобразование хладагента из жидкого в газообразное состояние (испарение) протекает с поглощением тепла. Испаритель вместе с радиатором отопителя находится в салоне автомобиля на линии входящего воздушного потока, что позволяет эффективно снижать его температуру.

Ресивер-осушитель является резервуаром для жидкого хладагента и устанавливается на выходном трубопроводе конденсатора перед испарителем. Служит для очистки хладагента от примесей и воды. Ресивер-осушитель может быть оборудован смотровым окном для проверки уровня хладагента.

Рис. 5.

Расширительный клапан или РК, или «терморегулирующий вентиль» — ТРВ, отвечает за количество хладагента, поступающего в испаритель, и представляет собой устройство, изменяющее производительность системы в зависимости от режима работы и внешних условий. Установлен на испарителе, иногда — в отсеке двигателя на входной трубке испарителя.

Система кондиционирования, разработанная нами, оснащена датчиками давления, клапанами и предохранителями.

Датчик низкого давления производит отключение компрессора, если давление в системе менее 2 кг/см2 и включение — при 2,3 кг/см2. Это делается для того, чтобы не произошло заклинивание компрессора, а также при аварийном сбросе хладагента или его утечке, нарушении циркуляции масла.

Датчик высокого давления производит отключение компрессора при давлении хладагента в системе — 30–34 кг/см2 и включение — при 26 кг/см2. Датчик включения дополнительных электро вентиляторов обдува конденсатора срабатывает при повышении давления в системе до 19–22 кг/см2 и выключается — при 14–16 кг/см2. [3]

Рис. 6. Экспериментальное определение и расчет основных экспериментальных параметров автомобильного кондиционера

Рассчитаем холодопроизводительность установки

= kT

Геометрические размеры испарителя

(0,12 * 0,35 * 0,07) м

Площадь поверхности испарителя  = (0,12 0,35)2 + (0,35 0,07) 2 + (0,12 0,07) 2 = 0,15 ()

коэффициент теплопередачи поверхности k = 8 )

T = 22+2 = 24 (K)

= 80,1524 = 28,8 (Вт)

Удельная холодопроизводительность по циклу на i-d диаграмме:

q =

Массовый расход = = 18

)

Удельная работа компрессора l = = 439 – 408 = 31

Полезная мощность компрессора

Сила электрического тока I = 14,6А

Электрическое напряжение 220В

Потребляемая мощность )

КПД компрессора

Степень повышения давления в компрессоре 5,38

Холодильный коэффициент

(Вт)

 = (440 – 260)  18

Выводы:

Произведен расчет основных термодинамических параметров автомобильного кондиционера.

Построен цикл холодильной машины автомобильного кондиционера на i-d диаграмме.

Установлено, что численное значение теплоты отведенной от испарителя полученное по диаграмме совпадает с теоретическим расчетом.

Экспериментально определен холодильный коэффициент автомобильного кондиционера, .

Литература:

1. Доссат Рой Дж. Основы холодильной техники. Пер с англ. – М.: Легкая и пищевая пром-ть, 1984. – 520 с.
2. Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учеб. Пособие для вузов.-3-е изд., испр. и доп. — М.: Высш.школа, 1980. – 469 с.
3. Кругляк И. Н. Бытовые холодильники (устройство и ремонт). Учеб. пособ.М., Легкая индустрия, 1974, 205 с.

Основные термины (генерируются автоматически): автомобильный кондиционер, салон автомобиля, испаритель, поглощение тепла, повышение давления, отключение компрессора, холодильный коэффициент, газообразное состояние, высокое давление, принцип работы.

Правда ли, что кондиционер ухудшает динамику автомобиля? | Практические советы | Авто

С момента появления кондиционера водители рассуждают о его вреде. С одной стороны, он увеличивает потребление топлива и отбирает мощность у двигателя, а с другой, невероятно удобен в эксплуатации. Нужно ли чем-то жертвовать? 

Кондиционер в автомобиле имеет сложную систему сжатия и охлаждения рабочего газа, которая требует больших энергозатрат. Поэтому его компрессор подключается к выходному валу двигателя посредством ременной передачи. При запуске мотора активируется и кондиционер, электронная система управления которого посредством муфты приводит в действие компрессор. Усилие требуется немалое, поэтому момент запуска компрессора всегда чувствуется в автомобиле. На холостых оборотах видно, как стрелка тахометра немного падает и машина еле заетно вздрагивает. Затем электроника меняет настройки и мотор добавляет газу, чтобы компенсировать энергопотери на климатическую установку. 

Когда летнее солнце разогрело салон, как сауну, без кондиционера не обойтись. Лучшего способа довести температуру до комфортного уровня не придумано. Но вот далее ценители драйва будут задаваться вопросом: а как поступить с этим агрегатом, если салон охлаждается через опущенные окна? 

Сколько топлива съедает кондиционер? 

Замеры показывают, что кондиционер сжигает примерно 0,5 литра в час. А это почти 10% от потребления 1,6-литрового атмосферного двигателя на трассе при скорости в 90 км/ч. 

На фоне общего расхода цифры вроде небольшие, но многие забывают, что при работе компрессор кондиционера съедает не только бензин, но и приемистость. Согласно замерам журнала «За рулем», потери в мощности мотора составляют примерно 10%. И для динамики это очень даже существенно. 

Дело в том, что кондиционер отбирает момент у двигателя при самых критичных режимах его работы. Пик момента приходится на 3800 об., а компрессор кондиционера включается уже при 800 об. То есть максимальное энергопотребление климатической установки приходится на режим минимальной отдачи мотора, где доступно лишь 50-60% момента. Порой кажется, что мотор работает на пределе и готов в любую секунду заглохнуть. 

Кроме того, при движении на высшей передаче со скоростями 70-90 км/ч мотор также работает в экономном режиме и при этом вынужден тратить энергию на раскручивание тугого компрессора, тратя на него до 10% своего потенциала. 

В особенности это заметно на атмосферных моторах, у которых на 1000-1500 об. доступно лишь 65-75% момента, а его пик отодвинут на зону 3800-4000 об. Кроме того, в жару им еще не хватает и воздуха. 

У турбированных 4-цилиндровых агрегатов пик момента доступен уже на 1500 об., поэтому справляться с кондиционером им проще. Однако и такие моторы заметно вянут при полной нагрузке компрессора в жару. 

На каких скоростях приемистость машины падает? 

Потеря 10% мощности заметна на скоростях свыше 50 км/ч, когда водитель переходит на высшие ступени механической коробки. К примеру, автомобиль на пятой ступени способен уверенно ехать и на 60 км/ч. С включенным кондиционером он хуже реагирует на плавные разгоны. Другими словами, мотор сильно теряет в эластичности и не справляется с плавным ускорением при заявленном производителями потреблении топлива. 

Приходится передавливать педаль акселератора и пришпоривать машину, из-за чего мотор сжигает больше бензина. Причем во время таких пришпориваний водители порой переходят на третью ступень коробки, раскручивают мотор до 3-4 тысяч оборотов и сжигают лишнее топливо. И здесь речь идет уже не о десятипроцентном росте потребления. В такие моменты легко спалить бензина на 50% и даже на 100% больше. 

В общем, на скоростях 60-70 км/ч отбор мощности двигателя кондиционером ощущается наиболее сильно на автомобилях с механическими 5-ступенчатыми коробками. 

Поэтому сертификационные тесты на экономичность и эластичность проводятся с выключенной климатической системой. 

Включать или не включать кондиционер? 

Между тем на автомобилях с автоматической коробкой передач и с более продвинутыми климатическими установками эффект заметен слабее. Там есть режим «ЭКО», при котором кондиционер выключается во время разгонов. Кроме того, 6-ступенчатые и 7-ступенчатые автоматические коробки и роботы «нарезаны» чаще, и их передаточные отношения на низах позволяют компенсировать потери мощности в названном диапазоне скоростей. 

Несмотря на рост потребления топлива, езда с кондиционером очень удобна. Прохладный воздух помогает расслабиться и сконцентрироваться на дороге. И потеря 10% мощности — вполне допустимая жертва во имя комфорта. 

Если же ценителям максимальной экономии, любящим кататься со скоростями 70-90 км/ч, кондиционер досаждает своей работой, то его можно и отключить. При этом важно не открывать окна, так как возникшие турбулентности увеличат аэродинамическое сопротивление кузова и машина начнет замедляться. Тогда придется жать на педаль газа даже сильнее, чем при включенном кондиционере.

Принцип работы автомобильного кондиционера

Автомобильный кондиционер работает по тому же принципу, что и обычный бытовой холодильник, хотя и устроен немного по-другому. Автомобильный кондиционер 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, кроме безопасности, обладают еще и набором нужных характеристик.

Несмотря на некоторые отличия между кондиционерами на автомобилях разных производителей, принципиальная их схема одинакова. Мы рассмотрим самый распространенный вариант. Итак, вы нажали на кнопку включения кондиционера. Сработала электромагнитная муфта, стальной прижимной диск <3>, издав характерный щелчок, примагнитился к шкиву <2>. Шкив приводится в движение ремнем и, когда кондиционер выключен, крутится вхолостую. Теперь заработал компрессор <1>. Компрессор сжимает газообразный фреон, отчего тот сильно нагревается, и гонит его по трубопроводу в конденсор <4>. В народе этот самый конденсор часто называют “радиатором кондиционера”. В конденсоре сильно нагретый и сжатый фреон охлаждается.

Охладиться ему помогает вентилятор <5>, который включился 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 на жидкий фреон можно полюбоваться воочию. Вообще-то, ничего интересного, выглядит как газ в зажигалке. Впрочем, глазок сделан не для удовлетворения любопытства. Через него можно визуально оценить, насколько система полна. Если часть фреона утекла в атмосферу, то при работе компрессора в глазке будет видна молочно-белая пена. К сожалению, глазки есть далеко не на всех автомобилях.

Очистившись в ресивере-осушителе, фреон течет в сторону салона автомобиля, чтобы выполнить свое основное предназначение. Кульминация наступает, когда жидкий фреон проходит через ТРВ <10>. ТРВ, он же терморегулирующий вентиль, представляет собой специальное устройство, регулирующее перегрев пара, выходящего из испарителя. (Перегрев – разница температур на выходе из испарителя и кипения хладагента). 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, перегрев которого превышает установку ТРВ, то регулирующий орган ТРВ открывается настолько, чтобы площадь его проходного сечения соответствовала допустимой величине. По сути, ТРВ является автоматически регулируемым 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. Часть системы от компрессора до ТРВ называется напорной магистралью. Ее всегда можно определить по тонким трубкам, которые теплые или горячие. Часть же от испарителя до компрессора называется обратной магистралью, или магистралью низкого давления. Она делается из толстых трубок и на ощупь ледяная. Если в напорной магистрали во время работы компрессора давление колеблется от 7-ми до 15-ти атмосфер (в аварийных случаях и до 30-ти), то в обратной магистрали давление не превышает 3.5 атмосфер. Когда кондиционер выключен, давление в обеих магистралях уравнивается и составляет около 5-ти атмосфер.

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 (вы стоите в пробке, например), 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. Узнайте больше!

Читайте далее:

Правда ли, что кондиционер ухудшает динамику автомобиля? Почему кондиционер забирает мощность двигателя? Почему включенный кондиционер в машине снижает мощность.

Ответ редакции

С момента появления кондиционера водители рассуждают о его вреде. С одной стороны, он увеличивает потребление топлива и отбирает мощность у двигателя, а с другой, невероятно удобен в эксплуатации. Нужно ли чем-то жертвовать?

Кондиционер в автомобиле имеет сложную систему сжатия и охлаждения рабочего газа, которая требует больших энергозатрат. Поэтому его компрессор подключается к выходному валу двигателя посредством ременной передачи. При запуске мотора активируется и кондиционер, электронная система управления которого посредством муфты приводит в действие компрессор. Усилие требуется немалое, поэтому момент запуска компрессора всегда чувствуется в автомобиле. На холостых оборотах видно, как стрелка тахометра немного падает и машина еле заетно вздрагивает. Затем электроника меняет настройки и мотор добавляет газу, чтобы компенсировать энергопотери на климатическую установку.

Когда летнее солнце разогрело салон, как сауну, без кондиционера не обойтись. Лучшего способа довести температуру до комфортного уровня не придумано. Но вот далее ценители драйва будут задаваться вопросом: а как поступить с этим агрегатом, если салон охлаждается через опущенные окна?

Сколько топлива съедает кондиционер?

Замеры показывают, что кондиционер сжигает примерно 0,5 литра в час. А это почти 10% от потребления 1,6-литрового атмосферного двигателя на трассе при скорости в 90 км/ч.

На фоне общего расхода цифры вроде небольшие, но многие забывают, что при работе компрессор кондиционера съедает не только бензин, но и приемистость. Согласно замерам журнала «За рулем», потери в мощности мотора составляют примерно 10%. И для динамики это очень даже существенно.

Дело в том, что кондиционер отбирает момент у двигателя при самых критичных режимах его работы. Пик момента приходится на 3800 об., а компрессор кондиционера включается уже при 800 об. То есть максимальное энергопотребление климатической установки приходится на режим минимальной отдачи мотора, где доступно лишь 50-60% момента. Порой кажется, что мотор работает на пределе и готов в любую секунду заглохнуть.

Кроме того, при движении на высшей передаче со скоростями 70-90 км/ч мотор также работает в экономном режиме и при этом вынужден тратить энергию на раскручивание тугого компрессора, тратя на него до 10% своего потенциала.

В особенности это заметно на атмосферных моторах, у которых на 1000-1500 об. доступно лишь 65-75% момента, а его пик отодвинут на зону 3800-4000 об. Кроме того, в жару им еще не хватает и воздуха.

У турбированных 4-цилиндровых агрегатов пик момента доступен уже на 1500 об., поэтому справляться с кондиционером им проще. Однако и такие моторы заметно вянут при полной нагрузке компрессора в жару.

На каких скоростях приемистость машины падает?

Потеря 10% мощности заметна на скоростях свыше 50 км/ч, когда водитель переходит на высшие ступени механической коробки. К примеру, автомобиль на пятой ступени способен уверенно ехать и на 60 км/ч. С включенным кондиционером он хуже реагирует на плавные разгоны. Другими словами, мотор сильно теряет в эластичности и не справляется с плавным ускорением при заявленном производителями потреблении топлива.

Приходится передавливать педаль акселератора и пришпоривать машину, из-за чего мотор сжигает больше бензина. Причем во время таких пришпориваний водители порой переходят на третью ступень коробки, раскручивают мотор до 3-4 тысяч оборотов и сжигают лишнее топливо. И здесь речь идет уже не о десятипроцентном росте потребления. В такие моменты легко спалить бензина на 50% и даже на 100% больше.

В общем, на скоростях 60-70 км/ч отбор мощности двигателя кондиционером ощущается наиболее сильно на автомобилях с механическими 5-ступенчатыми коробками.

Поэтому сертификационные тесты на экономичность и эластичность проводятся с выключенной климатической системой.

Включать или не включать кондиционер?

Между тем на автомобилях с автоматической коробкой передач и с более продвинутыми климатическими установками эффект заметен слабее. Там есть режим «ЭКО», при котором кондиционер выключается во время разгонов. Кроме того, 6-ступенчатые и 7-ступенчатые автоматические коробки и роботы «нарезаны» чаще, и их передаточные отношения на низах позволяют компенсировать потери мощности в названном диапа