Кондиционеры и климатические установки — Энциклопедия журнала «За рулем»

Кондиционирование воздуха в салоне автомобиля обеспечивает создание наиболее ком- фортного микроклимата. Для охлаждения воздуха в салоне автомобиля используются из- вестные физические принципы, в соответствие с которыми при быстром расширении жидко- сти или газа, находящегося под давлением, происходит падение температуры, поскольку снижение давления сопровождается поглощением теплоты из окружающей среды. Другим источником холода могут служить затраты тепла на испарение жидкости. Если капнуть на ру- ку какой-либо летучей жидкости (спирт, эфир), она начнет испаряться и в этом месте почув- ствуется холод. В кондиционерах используются оба этих явления.

Принципиальная схема кондиционера:
1 — компрессор с электромагнитной муфтой;
2 — конденсатор;
3 — ресивер;
4 — кран;
5 — фильтр;
6 — смотровое окно;
7 — редукционный клапан;
8 — испаритель;
9 — датчик температуры

В простейшем кондиционере имеется баллон (ресивер), в котором под давлением находится жидкий хладоагент с температурой окружающей среды. Хладоагент выходит из ресивера по трубопроводу и через редуктор давления поступает в испаритель. Испаритель ускоряет процесс испарения. Для этого он имеет большую поверхность и является теплообменником между хладоагентом и окружающим воздухом. Для ускорения прохождения воздуха через испаритель используется вентилятор, который может продувать воздух, поступающий снаружи автомобиля или циркулирующий внутри салона.

Хладоагент, пройдя через редуктор, постепенно испаряется внутри змеевика испарителя, и охлаждается, отдавая холод воздуху, проходящему через испаритель. Из испарителя хладоагент выходит в газообразном состоянии и при низком давлении. Для того чтобы цикл охлаждения происходил постоянно, необходимо сжать газ и перевести его в жидкое состояние.
С этой целью используют компрессор и конденсатор. Газообразный хладоагент по трубопроводу поступает в компрессор, который приводится в действие от вала двигателя. Компрессор сжимает газ до высокого давления. Для охлаждения сжатого газа используется еще один теплообменник — конденсатор, который устанавливается перед радиатором системы охлаждения двигателя. Сжатый хладоагент охлаждается в конденсаторе продуваемым воздухом и переходит в жидкую фазу, после чего возвращается в ресивер, и цикл может повторяться.
Долгое время в автомобильных системах кондиционирования применялся хладоагент, принадлежащий к классу хлорфторуглеродных химических соединений (CFC) и называемый фреоном (например, фреон 12). Из-за возможного разрушения озонового слоя Земли и общей токсичности во многих странах использова- ние фреона запрещается. Производители автомобилей вынуждены были перейти к хладоагенту R134а. Этот хладоагент относится к классу гидрофторуглеродов (HFC), не содержит хлора и не очень вреден. Однако для эффективной работы автомобильных кондиционеров, использующих R134а, требуется более высокое рабочее давление.
Ресивер кондиционера не только обеспечивает хранение хладоагента, но фильтрует его и удаляет влагу (иногда фильтр устанавливается отдельно от ресивера). Влага удаляется с помощью специального адсорбента, который имеет ограниченный срок службы.
Ресивер не ремонтируется и подлежит замене в случае выхода из строя. Попадание воздуха в систему приводит ресивер в негодность.
Редуктор понижает давление жидкого хладоагента и управляет его расходом в зависимости от температуры на выходе из испарителя. В редукторе имеется терморегулятор, который уменьшает подачу жидкого хладоагента, если температура выходящего из испарителя хладоагента очень низкая, что, в свою очередь, указывает на неполное его испарение. Испаритель выполнен в виде нескольких змеевиков, изготовленных из алюминиевых трубок (для R134a). При работе кондиционера на трубках испарителя конденсируется влага, содержащаяся в воздухе. Капли влаги собираются в поддоне и удаляются через трубопровод под автомобиль. Вода, собирающаяся под автомобилем с работающим кондиционером, не является следствием неисправности его агрегатов.

Схема компрессора автомобильного кондиционера:
1 — шкив;
2 — электромагнит;
3 — наклонная шайба;
4 — поршень;
5 — крышка блока цилиндров;
6 — клапаны

Наиболее распространенным типом компрессоров автомобильных кондиционеров являются поршневые. Вал компрессора приводится в действие от коленчатого вала двигателя с помощью ременной передачи и электромагнитной муфты.
С ведущим валом компрессора соединена наклонная шайба, которая при своем вращении перемещает несколько (5–7) поршней. Корпус с цилиндрами закрыт крышкой с системой клапанов. Существуют поршневые компрессоры переменной производительности.
Производительность компрессора определяется заданной температурой охлаждения. У таких компрессоров может изменяться наклон шайбы, что приводит к изменению хода поршней и, следовательно, производительности. Такие компрессоры оказывают меньшее влияние на работу двигателя при включении муфты, что очень важно для маломощных двигателей. Кроме того, они обеспечивают большую стабильность заданной температуры.

В последнее время в автомобильных кондиционерах на смену поршневым компрессорам приходят роторно-пластинчатые. В таких компрессорах на вращающемся вале установлен ротор с радиальными прорезями, в которые вставлены скользящие пластины, прижимающиеся к эллиптической поверхности статора. При вращении ротора рабочие полости, расположенные между соседними пластинами, изменяют свой объем, что дает возможность создавать высокое давление хладоагента. Компрессоры этого типа имеют меньшие габариты, отличаются плавностью в работе и низким уровнем шума.
В самых последних разработках компрессоров для автомобильных кондиционеров используются переменно-угловые пластинчатые двигатели, изменяющие рабочий ход компрессора и таким образом регулирующие расход мощности в зависимости от потребностей системы. Также появилось большое количество компрессоров с электрическим приводом (особенно в Японии). Основное преимущество электрического двигателя — энергетическая эффективность в совокупности с возможностью электронного управления.
Все больше современных автомобилей оборудуется не простыми кондиционерами, а системами климат-контроля (HVAC — Heating, Ventilation and Air Conditioning). Такие системы управляются с помощью электроники, используя датчики температуры и интенсивности солнечного излучения, чтобы автоматически поддерживать заданные параметры микроклимата независимо от наружной температуры. Во всех датчиках температуры — внутренней и наружной температуры воздуха, температуры испарителя и охлаждающей жидкости двигателя — используются термисторы. В некоторых автомобилях имеются небольшие холодильники и бары. Конструкции отдельных климатических установок допускают раздельное регулирование температуры в различных зонах салона автомобиля.

Система кондиционирования воздуха в автобусе:
1 — передний отопитель;
2 — дополнительные боковые отопители;

3 — компрессор;
4 — вентилятор с вискомуфтой;
5 — радиатор;
6 — устройство вентиляции и кондиционирования

Практически все междугородные автобусы в настоящее время также оборудуются кондиционерами. Сам кондиционер устанавливается на крыше автобуса, а охлажденный воздух подается по воздуховодам к сиденьям пассажиров. Каждый пассажир с помощью регулятора может настроить силу и направление потока холодного воздуха.

Более подробно — в главах Кондиционер и Климат-контроль

Установка универсального автокондиционера на MB Vito 2.3CDI

Предусмотрена защита от пониженного и повышенного давлений. Включение вентилятора обдува радиатора предусмотрено при 17-18 атм. Предусмотрено отключение компрессора при неработающем двигателе. Электронный терморегулятор позволяет избежать обмерзания испарителя, осуществление регулировки температуры в широком диапазоне. При использовании электронного регулятора и нашей схемы подключения можно установить защиту от включения при низких температурах.

Комплект, в принципе, содержит все необходимые компоненты, однако требует наличия специального профессионального оборудования: кремпер для обжатия фреоновых шлангов, вакууматор, как минимум, манометрический коллектор для заправки, течеискатель для проверки герметичности и пр.

Итак, с чего начинаем сборку кондиционера? С разборки автомобиля.

Рисунок 1 и 2 указаны места и количество креплений, а так же последовательность разборки. Цифра обведенная кружком — очередность работы, а сноска возле цифры указывает количество и тип крепленя.

Рисунок 3. Добираемся до корпуса печки и вскрываем его. По периметру корпуса расположены защелки.

Рисунок 4. Подготовка корпуса печки. Отверстие под дренажный шланг и вырез под ТРВ. Собственно на штампованной пластмассе корпуса уже намечены контуры под эти вырезы.

Рисунок 5.

Производитель установочного комплекта предлагает установить механический термостат и предохранители непосредственно на корпусе печки и воздуховоде. Однако предлагаемая компановка не вполне ремонтоспособна. В случае неисправности или выхода из строя предохранителя придется добираться до него с трудом. В нашей компании предохранители устанавливаются на штатные места. Применяется электронный блок терморегулировки, орган упревления выносится в удобное место. Поставляемый же в комплекте механический термостат может быть использован в качестве защиты от включения кондиционера при отрицательных температурах.

Рисунок 6. Установка испарителя. Напомним, что испаритель используется штатный, а потому он идеально вписывается в посадочные места. Не забываем уплотнители и прокладки, утеплитель на трубки. Работать конечно же будет и без них, но мы то профи…. а потому не забываем мелочей. :). Производим обратную сборку корпуса печки, все тех же 6 защелок ставим на свои места…. если они еще не потерялись у вас.

Рисунок 7. Установка дренажной трубки. При установке следует предусмотреть что бы трубка не цеплялась за ноги и вместе с тем была доступна для прочистки. В первом случае возможно попадание влаги под коврики, что приводит к коррозии и неприятному запаху цвили. Прочистка же трубки так же необходима время от времени по той же причине.

Рисунок 8. Установка кнопочки. Естественно, что перед этим следует собрать торпеду в порядке обратном указанному на рисунках 1 и 2. Подключить штатную проводку и подключить проводку устанавливаемого кондиционера. Через штатный «чулок» выводится в моторный отсек 1 провод для включения компрессора. Мы обычно прокладываем 2 проводника. Прозапас.

Рисунок 9. Установка компрессора. Производители комплекта умолчали о разборке передней облицивке. Странная забывчивость, если учесть что на 8-мом рисунке все посвящено одной кнопке. Мы собственно этим не заморачиваемся, так как разбирая-собирая по десятку Vito в неделю все уже налажено да автоматизма. А вам придется поискать порядок разборки-сборки в сети. Напоминаем о необходимости замены ремня.

Вот так это смотрится на автомобиле. Не забыть обрезать крепления компрессора, иначе он может задевать радиатор интеркуллера. Посмотрел на дату… быстро летит время.

Рисунок 10. Установка радиатора конденсора. Конденсатор применяется штатный, витовский, а потому никаких ухищрений в установке нет. Главное не спутать верх/низ… ну, это так, шутка.

Рисунок 11. Установка фильтра-осушителя-рессивера. Фильтр осушитель устанавливается на штатное для данной модели место. Крепление так же штатное. Ничего непонятного. Все доходчиво означено на рисунке.

Рисунок 12. Установка ТРВ и фреоновых шлангов. Из тонкостей установки хотим отметить прокладку магистрали низкого давления. Она должна находиться за вентилятором обдува радиатора в потоке горячего воздуха. Таким образом происходит доиспарение фреона вышедшего из испарителя в жидкой фазе и предотвращается гидроудар по клапанам компрессора.

Рисунок 13. Его нет. Эта наша боль и невосполнимая потеря. Никто на фирме, даже после допроса с пристрастием не знает где он, никто не может вспомнить, что на нем… мы скорбим… По этому поводу на фирме объявлен траур с 17-00 в пятницу по 8-00 понедельник, еженедельно. А серьезно, там было описание фитингов и шлангов, без которого вполне можно обойтись.

Рисунок 14. Электросхема. Как уже упоминалось, мы подключаем по своей схеме и схему производителя не комментируем.

И наконец — своя схема. Схема позволяет обойтись одним реле. Предусмотрена защита по давлению. Включение вентилятора обдува происходит по давлению фреона — вкл. при 17-18 атм., выкл. при 9-10 атм. Схема предотвращает пуск кондиционера при температуре ниже 5 градусов. Обеспечивается включение 1 скорости вентилятора печки. Диод выполняет развязку между цепями включения компрессора и вентилятора печки. Регулировка температуры испарителя контролируется электронным термостатом.

 

Читать книгу Автомобильные кондиционеры. Установка, обслуживание, ремонт Андрея Кашкарова : онлайн чтение

Андрей Петрович Кашкаров
Обслуживание и ремонт автомобильных кондиционеров

1. Особенности автомобильных систем кондиционирования воздуха

1.1. Принцип работы автомобильного кондиционера

Автомобильный кондиционер работает по тому же принципу, что и обычный бытовой холодильник, хотя и устроен по-другому В основу работы этих устройств положен эффект Джоуля-Томсона – понижение температуры рабочего тела при дросселировании. Дросселированием называется понижение давления рабочего вещества при протекании его через сужение в канале или какое-либо местное сопротивление (шайба, капиллярная трубка, терморегулирующий вентиль).

Основная функция кондиционеров – обработка внутреннего воздуха в салоне, поскольку кондиционеры лишь обеспечивают комфортную для человека температуру, а именно охлаждение или обогрев воздуха. Кондиционеры обладают дополнительными функциями:

• режим осушения – неконтролируемое осушение воздуха;

• режим сна;

• режим автоматического размораживания;

• защита от попадания влаги;

• регулирование направления воздушного потока;

• фильтр грубой очистки воздуха – у всех кондиционеров;

• различные фильтры тонкой очистки воздуха – у бытовых настенных моделей;

• ионизация, устранение запахов, микробов и прочие функции, влияющие на качество воздуха.

Дополнительные функции отличаются у разных моделей и разных фирм.

В отличие от сплит-систем, состоящих из одного внутреннего и одного наружного блоков, что, впрочем, почти идеально подходит для обеспечения комфортных условий в отдельных помещениях, или получивших широкое распространение инвертерных систем кондиционирования с переменной производительностью и свободной комплектацией внутренними блоками различной мощности, система кондиционирования воздуха в автомобиле наиболее близка к мультизональным системам с изменяемым расходом хладагента (VRF).

В помещениях объектов недвижимости такие системы позволяют присоединять к одному наружному блоку от двух до нескольких десятков внутренних блоков различных моделей, притом расстояние между наружным и внутренним блоками может достигать 100 м, а перепад по высоте – до 50 м.

С другой стороны, автомобильный кондиционер представляет собой герметичную систему, заполненную фреоном и специальным компрессорным маслом, растворенным в жидком фреоне. Масло необходимо для смазки компрессора и некоторых компонентов системы.

Существуют несколько типов расположения узлов систем автомобильных кондиционеров, но, несмотря на некоторые отличия, их принципиальная схема одинакова. Далее рассмотрим самый распространенный вариант; он представлен на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема работы автомобильного кондиционера

При включении кондиционера срабатывает электромагнитная муфта компрессора и прижимной диск примагничивается к шкиву компрессора (шкив приводится в движение ремнем от коленчатого вала двигателя и, даже когда кондиционер выключен, постоянно вращается). Теперь начал работать компрессор. Компрессор сжимает газообразный фреон, отчего тот сильно нагревается, и гонит его по трубопроводу в конденсатор. Конденсатор часто называют конденсором, радиатором кондиционера. В конденсоре сильно нагретый и сжатый фреон охлаждается. Охладиться фреону помогает вентилятор. При движении автомобиля конденсатор дополнительно охлаждается набегающим потоком воздуха.

Охладившись, сжатый фреон начинает конденсироваться и выходит из конденсора уже жидким. После этого жидкий фреон проходит через ресивер-осушитель. Здесь от него отфильтровываются шлаки (продукты износа компрессора, пыль, грязь и прочее).

Часто на ресивере-осушителе есть смотровое окно, которое позволяет визуально оценить заполненность системы фреоном. Если система неполная, то при работе компрессора в глазке будет видна молочно-белая пена.

Очистившись в ресивере-осушителе, жидкий фреон подходит к терморегулирующему вентилю (ТРВ). ТРВ представляет собой специальное устройство, регулирующее разницу температур на выходе из испарителя и кипения хладагента – перегрев пара (перегрев), выходящего из испарителя.

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, и 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.

Проходя через ТРВ и попадая в испаритель, фреон переходит в газообразное состояние (кипит) и при этом сильно охлаждается, охлаждая и испаритель, а вентилятор сдувает с испарителя холод в салон автомобиля. Пройдя через испаритель, все еще достаточно холодный фреон попадает снова в компрессор. И далее процесс повторяется.

За правильной работой системы следят различные датчики. Их количество зависит от типа и модели кондиционера. В нашей схеме на ресивере-осушителе стоит датчик включения второй скорости вентилятора. Когда охлаждение конденсора недостаточно, давление в напорной магистрали стремительно растет, а фреон в конденсоре перестает конденсироваться. Датчик реагирует на скачок давления и включает вентилятор на полную мощность.

Датчик выключает компрессор при значительном повышении давления в напорной магистрали. Датчик выключает компрессор при слишком низкой температуре испарителя.

Часть системы от компрессора до ТРВ называется напорной магистралью. Ее всегда можно определить по тонким трубкам, которые теплые или горячие.

Часть системы от испарителя до компрессора называется обратной магистралью, или магистралью низкого давления. Она делается из толстых трубок и на ощупь холодная.

Если в напорной магистрали во время работы компрессора давление колеблется от 7 до 15 атмосфер (в аварийных случаях и до 30), то в обратной магистрали давление не превышает 1–2 атм.

Когда кондиционер выключен, давление в обеих магистралях уравнивается и составляет около 5 атмосфер.

Точные данные по величинам давления и другие характеристики систем кондиционирования автомобилей приведены в специальных справочниках.

В дополнение к описанию принципа работы автомобильного кондиционера на рис. 1.2 представлена наглядная технологическая схема взаимодействия его основных устройств с указанием направлений циркуляции воздушных потоков.

Рис. 1.2. Схема взаимодействия основных устройств кондиционера с указанием направлений циркуляции воздушных потоков

1.2. Основные устройства автомобильного кондиционера и организация циркуляции воздушных потоков

Под термином кондиционирование воздуха подразумевается создание и автоматическое поддерживание необходимых кондиций воздушной среды в помещении или сооружении. В общем случае понятие «кондиция воздуха» включает в себя следующие его параметры: температуру влажность, скорость движения, чистоту, содержание запахов, давление, газовый состав и ионный состав.

В зависимости от назначения обслуживаемого объекта выбирают требуемые кондиции воздушной среды, наиболее важные для конкретных условий применения.

Как правило, для обычных объектов промышленного и гражданского строительства требуемые кондиции воздушной среды ограничиваются только частью перечисленных параметров.

Кондиционирование воздуха обеспечивается применением специальных систем. Под термином системы кондиционирования воздуха (СКВ) подразумевается комплекс устройств, предназначенных для создания и автоматического поддержания в обслуживаемых помещениях заданных величин параметров воздушной среды.

Указанный комплекс может включать в себя следующие шесть составных частей:

1) установку кондиционирования воздуха (УКВ), обеспечивающую необходимые

2) кондиции воздушной среды по тепловлажностным качествам, чистоте, газовому составу и наличию запахов;

3) средства автоматического регулирования и контроля за приготовлением воздуха нужных кондиций в УКВ, а также поддержания в обслуживаемом помещении или сооружении постоянства заданных величин параметров воздуха;

4) устройств для транспортирования и распределения кондиционированного воздуха;

5) устройств для транспортирования и удаления избытков внутреннего воздуха;

6) устройств для глушения шума, вызываемого работой элементов СКВ;

7) устройства для приготовления и транспортирования источников энергии (электрического тока, холодной и теплой сред), необходимых для работы аппаратов в СКВ. В зависимости от конкретных условий некоторые составные части СКВ могут отсутствовать.

Классификацию СКВ можно провести по следующим пяти признакам: назначению, характеру связи с обслуживаемым помещением, способу снабжения холодом, схеме обработки воздуха в УКВ и величине давления, развиваемого вентиляторами.

По назначению СКВ можно подразделить на три вида: технологические, технологически комфортные и комфортные.

Автомобильные СКВ являются комфортными, они должны обеспечить наиболее благоприятные условия для водителя.

Работоспособность и самочувствие человека в значительной мере определяются тепловым балансом его организма и наиболее оптимальны в условиях окружающей воздушной среды на уровне теплового комфорта.

Автомобиль – это дом на колесах. Многие из нас проводят здесь немалую часть жизни. Свежий чистый воздух, тепло или прохлада – необходимые элементы комфорта, без которых любая поездка превратится в мучение.

Отапливать салон долгое время считалось роскошью. Лучшим решением оказался водяной отопитель (радиатор с вентилятором), подключенный параллельно системе жидкостного охлаждения двигателя.

Интенсивность обогрева регулировалась краном подачи горячей воды и воздухозаборным лючком перед ветровым стеклом. Постепенно водяные отопители вошли в широкий обиход. Эти печки не только обогревали ноги водителя и сидевшего рядом пассажира, но и служили «дефростером» (размораживателем) ветрового стекла.

Это интересно!

Иногда отопители использовались с прямо противоположной целью. В свое время – в 50-60-е годы – в России были очень популярны шоссейные гонки на легковых автомобилях. Трассой, как правило, служили прямые участки дорог длиной 100–200 километров. Повышенный тепловой режим форсированных моторов заставлял гонщиков искать дополнительные способы охлаждения. И когда в середине дистанции температура воды начинала «ползти за сотню», приходилось включать печку – работающий «на полную катушку» отопитель помогал спасти радиатор от закипания. Сегодня некоторые автовладельцы при «закипании» воды в гидроконтуре охлаждения используют тот же «дедовский» метод.

Блок-связка «водяной отопитель – вентилятор» многие десятилетия выступала в роли основной климатической установки в автомобиле. Постепенно совершенствовались системы регулирования температуры, смешивания и распределения горячего и холодного воздуха. Появились автомобили, где тепло подавалось в зону под задними сиденьями, приятно согревая ноги пассажиров.

Дальнейшие технические усовершенствования позволили горячий воздух направлять по низу салона (к ногам), теплый – примерно посередине (на уровень пояса и груди), а холодный – наверх (к лицу).

Трехслойное – по высоте – распределение теплого воздуха привело к значительному усложнению приборов управления отопителя. Запросы потребителей с каждым годом становились все разнообразнее и изощреннее. Поэтому сейчас во многих новых моделях водитель и пассажиры могут независимо, каждый по своему вкусу, регулировать температуру потока воздуха и некоторые другие характеристики.

С приходом минивэнов, у которых в салоне трехрядные сиденья, пришлось создать еще более сложные системы отопления и вентиляции. На некоторых моделях минивэнов теплый (или холодный) воздух поступает к заднему ряду кресел. На отдельных моделях среднего и высшего классов предусмотрена подача подогретого воздуха на стекла передних дверей через воздуховоды с резиновыми гармошками – такой обогрев стал необходимостью: в холодное время через запотевшие окна передних дверей не видны наружные зеркала заднего вида.

Да и сами отопители стали мощней – их вентиляторы уже стали оснащать трех-, пяти– и многоступенчатыми регуляторами скорости. А сам вентилятор год от года делался все более производительным. В жаркое время, особенно если в машине, кроме водителя, есть и пассажиры, необходим интенсивный обмен воздуха. Если в 50-е годы вентилятор в лучшем случае (и только на таких дорогих автомобилях, как «Роллс-Ройс» или «Ягуар») «прогонял» через салон 150–180 кубометров воздуха в час, то сейчас этот показатель вырос в 2,5–3 раза!

Тем не менее в зоне магистралей, поскольку транспортный поток стал намного интенсивней, резко возросла загазованность вредными выбросами, копотью, резиновой пылью, и в результате потребовалась фильтрация поступающего в салон воздуха. Такой фильтр, улавливающий почти 100 % взвешенных в воздухе частиц размером не менее пяти микрон и задерживающий даже некоторые газообразные примеси, размещается после воздухоприемной решетки у основания ветрового стекла. Фильтрующий вкладыш надо менять примерно раз в год или после пробега в 15 000 км.

Иногда есть смысл полностью изолировать салон автомобиля от наружной атмосферы (в дорожных пробках, туннелях, при движении за дизельным автопоездом и в иных случаях).

Поскольку поворотных форточек в дверях уже давно нет, дверные уплотнители очень надежны, а щелей и сквозных отверстий в кузове практически нет, то добиться герметичности салона вполне реально. Вентилятор будет «гонять» в закрытом внутреннем пространстве машины один и тот же объем воздуха – рециркулировать его.

Конечно, долгое время сохранять такой режим не удастся – кислород из воздуха постепенно «выдышат». Но как временный выход из положения рециркуляция нужна и полезна.

Хорошую климатическую установку, то есть эффективный отопитель и вентилятор, все чаще оснащают управляющей автоматикой: компьютер, ориентируясь на заданную водителем температуру в салоне, будет считывать показания датчиков вне кузова и внутри и отдавать команды кранам, электромоторам, заслонкам и другим устройствам, тем самым постоянно поддерживая необходимый температурный режим.

На сегодняшний день автоматическим климат-контролем оборудованы многие модели, включая и малолитражные.

Но климат-контроль должен уметь не только повышать, но, если нужно, и понижать температуру в автомобиле. Установить же в салоне более прохладную и менее влажную «погоду», чем за окном, можно только с помощью кондиционера.

Этим сложным агрегатом машины, как правило, комплектуются на заводе-изготовителе по заказу покупателя, причем за дополнительную плату. Монтаж непосредственно у дилера обойдется в 1,5–2 раза дороже, чем на конвейере.

В системе кондиционирования воздуха по замкнутому контуру трубопроводов компрессор (рис. 1.3) «гоняет» хладоноситель (хладагент) – газообразное вещество («фреон» или R134-a), которое циклически переходит в жидкую фазу и наоборот, – при этом оно периодически охлаждается и «отнимает» тепло у воздуха, поступающего в салон.

На рис. 1.4 представлен пульт управления климатической установкой (БМВ 3-й серии). На дисплее – температура за бортом автомобиля и в салоне. Кнопки слева – три уровня подачи воздуха. Левая нижняя – автоматический режим климатизации. Вторая снизу кнопка в правом ряду включает рециркуляцию воздуха.

Рис. 1.3. Внешний вид компрессора вблизи

Рис. 1.4. Пульт управления климатической установкой (БМВ 3-й серии)

На рис. 1.5 представлен аналогичный по функционалу пульт управления климат-контролем автомобиля Kia Sportage 4 WD.

Компрессор, конденсатор с вентилятором, осушитель, климатический блок с теплообменником и управляющими приборами занимают довольно значительный объем. Узлы климатической установки уже не могут размещаться под панелью приборов, как бывало прежде. Элементы конденсатора стали располагать в моторном отсеке, как и блок отопитель-вентилятор с фильтром. Только функции управления сосредоточены по-прежнему на панели приборов.

Рис. 1.5. Пульт управления климат-контролем автомобиля Kia Sportage 4 WD

В целом же вся климатическая установка, в которой системы вентиляции, отопления, фильтрации воздуха, кондиционер и управляющая автоматика являются составляющими элементами, может применяться на легковых автомобилях любого класса.

Кондиционирование воздуха – это регулирование температуры, влажности, очищение и циркулирование воздуха. Аналогично кондиционирование автомобиля – это не просто искусственное охлаждение воздуха, но и создание комфортности для водителя и пассажиров путем поддержания микроклимата внутри салона, удаления влаги, пыли и загрязненного воздуха.

Это интересно!

При смазывании спиртом кожи можно почувствовать прохладу, это связано с тем, что спирт, испаряясь с поверхности кожи, отнимает тепло. Аналогичным образом прохлада, возникающая при разбрызгивании воды во дворе летом, объясняется испарением скрытого тепла, отнимаемого у воздуха над поверхностью земли.

Говорят, что в старину в Индии воду в глиняном чане для охлаждения на ночь ставили наружу. Это можно объяснить тем, что наружный воздух, соприкасаясь с поверхностью чана, отнимает скрытое тепло у воды, понемногу испаряющейся в результате прохождения через многочисленные отверстия поверхности чана, и делает воду чана холодной. Если привести в порядок изложенное, то действие системы кондиционирования опирается на три следующих физических закона:

1) тепло всегда перемещается из физического тела с высокой температурой в физическое тело с низкой температурой. Тепло является одним из видов энергии, а температура – одной из единиц измерения величины энергии;

2) для превращения жидкости в газообразное состояние необходимо тепло. Например, при испарении воды кипячением горелкой происходит большое поглощение количества тепла, и температура воды не изменяется, наоборот, если у газообразного вещества забирать тепло, то оно превращается в жидкость. Температура, при которой кипит вода и получается водяной пар, связана с давлением. Точка кипения повышается с повышением давления;

3) если сжать газ, то температура и давление газа возрастают. Например, если в дизельном двигателе поршень движется вверх-вниз, температура воздуха поднимается из-за сжатия. При этом если в цилиндр впрыскивается топливо, то немедленно произойдет взрыв смеси.

Если вышеуказанные законы применять относительно к основному циклу охлаждения, то это выглядит следующим образом.

Хладагент в жидком состоянии, превращаясь в газообразное, поглощает из атмосферы тепло (законы 1 и 2). Высокотемпературный газ, сжимаясь, достигает высокой температуры, немного большей, чем температура окружающего воздуха (закон 3). Окружающий воздух (температура ниже, чем температура газа в системе), поглощая тепло, превращает газ в жидкость (законы 1 и 2).

Таким образом, жидкость, возвращаясь к начальной точке цикла, используется вновь.

1.2.1. Способы замораживания воздуха в системе кондиционирования

Для получения низкой температуры достаточно отнять «скрытое» тепло испаряющегося вещества, которое осуществляется двумя способами.

Первый способ – это использование спирта или воды и отнятие «скрытого» тепла испарения из окружающих веществ.

Второй способ – это замораживание с использованием хладагента, а также химических и механических установок.

Если представить, что сейчас двор поливается вместо воды веществом, обладающим большим «скрытым» теплом, то можно почувствовать не только прохладу, но и холод. Хотя подобным способом можно получить низкую температуру, однако с целью безопасности и экономичности эксплуатации создан специальный аппарат, называемый холодильной установкой.

К слову, с помощью автомобильного кондиционера удалось заморозить воду в банке до формы самой банки (см. рис. 1.6).

Рис. 1.6. Наглядная иллюстрация возможностей автомобильного кондиционера

1.2.2. Как работает кондиционер

Хладагент циркулирует линии закрытого контура и его составляющих частей. Подобные циклы хладагент вынужден непрерывно повторять, и это называется циклом хладагента. Явление, возникающее в зависимости от циркулирования хладагента в пределах цикла, связано с изменением каждого значения давления и температуры при превращении хладагента в газ и конденсации вновь в жидкость.

Система охлаждения опирается на несколько неизменных физических законов. Подобные законы вытекают из обсуждения о том, какие явления вызывает хладагент при работе системы охлаждения.

Газ хладагент всасывается и сжимается компрессором до высоких температуры и давления (80 °C, 15 кг/см²) и затем выпускается. Хладагент, выпущенный из компрессора, поступает на конденсатор и принудительно охлаждается вентилятором системы охлаждения, при этом отдавая «скрытое» тепло конденсации воздуху, проходящему через конденсатор, превращается в жидкость. Температура при этом составляет около +50 °C.

Превращенный в жидкость хладагент после удаления влаги и пыли в приемнике-осушителе поступает на расширительный клапан.

Жидкий хладагент высокого давления в расширительном клапане, резко расширяясь, превращается в хладагент туманообразного состояния с низкими температурой и давлением (-2 °C, 2,0 кг/см²), такой хладагент далее течет на испаритель (см. рис. 1.7).

Хладагент в туманообразном состоянии, войдя в испаритель и проходя через вентилятор, отнимая «скрытое» тепло испарения у сжатого воздуха, охлаждает воздух в окрестности. Одновременно с охлаждением из туманообразного превращается в газообразное состояние и всасывается компрессором для повторного цикла.

Подобным образом хладагент, повторяя кругооборот по циклу, осуществляет охлаждение. В общем, для превращения газа в жидкость достаточно нагнетать давление, но для облегчения превращения в жидкость одновременно с нагнетанием давления и охлаждают. Для этого в современных холодильных установках необходимы компрессор и конденсатор.

Электрическая принципиальная схема системы управления кондиционером автомобиля Kia Rio (с 2011 года).

Электрическая принципиальная схема системы управления кондиционером автомобиля Kia Rio (с 2011 года).

Схема Kia Rio.

Электрическая принципиальная схема системы управления кондиционером (с климат-контролем).

Электрическая принципиальная схема системы управления кондиционером (без климат-контроля).

Система управления кондиционером (с климат-контролем).

Описание схемы.

Автоматический кондиционер является системой, автоматически регулирующей температуру воздуха в салоне автомобиля. Блок управления кондиционером управляет расходом и температурой воздуха в соответствии с заданными настройками, используя сигналы датчиков температуры воздуха в салоне и снаружи автомобиля. Блок управления кондиционером управляет компрессором и смесительным актуатором температуры автоматически, используя сигналы датчиков температуры охлаждающей жидкости и давления хладагента. Включить кондиционер можно при положении ключа IG2, однако в этом случае будет работать только вентилятор, а отрегулировать температуру воздуха в салоне будет невозможно. К тому же это приводит к разряду аккумуляторной батареи, поэтому рекомендуется включатель кондиционер только после запуска двигателя. Перед заменой или ремонтом деталей кондиционера следует сначала проверить количество заправленного в системы хладагента, расход воздуха и компрессор.

Актуатор впуска.

Актуатор впуска состоит из электродвигателя и потенциометра обратной связи. Если водитель нажимает переключатель режима забора воздуха, сигнал переключателя поступает в блок управления кондиционером, который включает электродвигатель впускной заслонки и поворачивает заслонку в требуемое положение.

Ошибки:

• В1209 Короткое замыкание потенциометра актуатора впуска (Высокое напряжение): Если напряжение полученного сигнала обратной связи актуатора впуска выше 4,9 В в течение 0,1 секунды.
• В1208 Обрыв цепи потенциометра актуатора впуска (Низкое напряжение): Если напряжение полученного сигнала обратной связи актуатора впуска меньше 0,1 В в течение 0,1 секунды.
• В2408 Неисправность электродвигателя актуатора впуска: Если актуатор впуска не перемещается в положение, заданное блоком управления кондиционером, в течение 10 секунд.

Датчик температуры наружного воздуха.

Датчик температуры наружного воздуха представляет собой термистор с отрицательным температурным коэффициентом, установленный на центральной стойке конденсатора. Сигнал датчика температуры наружного воздуха используется блоком управления кондиционером для регулировки скорости вентилятора, температуры и положения заслонки режимов.

Ошибки:

• В1237 Короткое замыкание датчика температуры наружного воздуха (Низкое напряжение): Если напряжение полученного от датчика температуры наружного воздуха сигнала ниже 0,1 В в течение 0,3 секунды.
• В1238 Обрыв цепи датчика температуры наружного воздуха (Высокое напряжение): Если напряжение полученного от датчика температуры наружного воздуха сигнала выше 4,9 В в течение 4 секунд.

Актуатор режима.

Актуатор режима состоит из электродвигателя и потенциометра обратной связи. Нажатие переключателя режимов приводит к включению актуатора режима в следующей последовательности:

ВЕНТИЛЯЦИЯ —> ДВУХУРОВНЕВЫЙ —> ПОДАЧА ВОЗДУХА К ПОЛУ —> СМЕШАННЫЙ

 Ошибки:

• В1250 Короткое замыкание потенциометра актуатора режима (Высокое напряжение): Если напряжение полученного сигнала обратной связи актуатора режима выше 4,9 В в течение 100 мс.
• В1249 Обрыв цепи потенциометра актуатора впуска (Низкое напряжение): Если напряжение полученного сигнала обратной связи актуатора режима меньше 0,1 В в течение 100 мс.
• В2409 Неисправность электродвигателя актуатора режима: Если актуатор режима не перемещается в положение, заданное блоком управления кондиционером, в течение 10 секунд.

Датчик испарителя.

Датчик испарителя определяет температуру радиатора испарителя. Он представляет собой термистор с отрицательным температурным коэффициентом, сопротивление которого обратно пропорционально температуре.

Датчик испарителя преобразует измеренную температуру в напряжение и передает сигнал в блок управления кондиционером. Если температура испарителя опускается ниже порогового значения, блок управления кондиционером отключает реле компрессора, чтобы предотвратить обмерзание испарителя в результате чрезмерном охлаждении.

Ошибки:

• В1241 Короткое замыкание датчика испарителя (Низкое напряжение): Если напряжение полученного от датчика испарителя сигнала меньше 0,1 В в течение 4 секунд.
• В1242 Обрыв цепи датчика испарителя (Высокое напряжение): Если напряжение полученного от датчика температуры наружного воздуха сигнала выше 4,9 В в течение 4 секунд.

Актуатор температуры.

Актуатор температуры состоит из электродвигателя, изменяющего положение температурной заслонки, и потенциометра, отслеживающего положение заслонки. Актуатор смешивания воздуха (температурный актуатор) регулирует температуру следующим образом. Сигнал от блока управления кондиционером изменяет положение температурной заслонки с помощью электродвигателя актуатора, регулируя температуру путем изменения соотношения теплого и холодного воздуха, определяемого положением температурной заслонки.

Во время работы актуатора потенциометр преобразует положение температурной заслонки в электрический сигнал и посылает его в блок управления кондиционером.

Ошибки:

• В1246 Короткое замыкание потенциометра актуатора температуры (Высокое напряжение): Если напряжение полученного сигнала обратной связи актуатора температуры выше 4,9 В в течение 100 мс.
• В1245 Обрыв цепи потенциометра актуатора температуры (Низкое напряжение): Если напряжение полученного сигнала обратной связи актуатора температуры меньше 0,1 В в течение 100 мс.
• В2406 Неисправность электродвигателя актуатора температуры: Если актуатор температуры не перемещается в заданное блоком управления кондиционером положение в течение 10 секунд.

Датчик температуры воздуха в салоне.

Датчик температуры воздуха в салоне содержит термистор, измеряющий температуру внутри автомобиля. Сигнал датчика, величина которого изменяется в зависимости от температуры воздуха в салоне, подается в блок управления кондиционером. В соответствии с этим сигналом и установленными настройками блок управления кондиционером регулирует температуру воздуха в салоне.

Ошибки:

• В1233 Короткое замыкание датчика температуры воздуха в салоне
• (Низкое напряжение): Если напряжение сигнала, полученного отдатчика температуры воздуха в салоне, меньше 0,1 В в течение 4 секунд.
• В1234 Обрыв цепи датчика температуры воздуха в салоне (Высокое напряжение): Если напряжение сигнала, полученного от датчика температуры воздуха в салоне, выше 4,9 В в течение 0,3 секунды.

Фотодатчик.

Фотодатчик содержит фотоэлектрический диод, чувствительный к солнечному свету. Попадающее на чувствительный элемент датчика солнечное излучение преобразуется в электродвижущую силу, пропорциональную полученному количеству света, которая передается в блок управления кондиционером для компенсации температурных изменений, вызванных интенсивностью солнечного излучения.

FET (Полевой транзистор).

Контролируя клемму затвора полевого транзистора (FET), блок управления кондиционером управляет оборотами электродвигателя вентилятора.

Сигналы управления кондиционером воздуха.

Сигнал датчика давления хладагента (APT):

Для определения давления в контуре кондиционера блок управления кондиционером получает от ЕСМ сигнал датчика давления хладагента посредством шины CAN.

Если давление отличается от нормы, блок управления кондиционером посылает управляющий сигнал для выключения компрессора.

Ошибки:

• В1672 Неисправность датчика APT: Если сигнал датчика APT не получен по шине CAN.

Сигнал оборотов двигателя:

Блок управления кондиционером использует сигнал оборотов двигателя от ЕСМ для управления компрессором в зависимости от нагрузки двигателя.

Ошибки:

• В1685 Сбой передачи сигнала оборотов двигателя: Если сигнал оборотов двигателя не получен по шине CAN.

Сигнал скорости автомобиля:

Температура наружного воздуха определяется блоком управления кондиционером только во время движения. Для определения состояния автомобиля (движение или остановка) блок управления кондиционером использует сигнал скорости от ТСМ(А/Т) или датчика скорости автомобиля (М/Т), передаваемый по шине CAN.

Ошибки:

• В1686 Неисправность датчика скорости автомобиля: Если сигнал скорости автомобиля не получен по шине CAN.

Сигнал температуры охлаждающей жидкости:

В случае холодного запуска двигателя блок управления кондиционером получает по шине CAN сигнал от датчика температуры охлаждающей жидкости, переключая актуатор режима в режим DEF (Обогрев ветрового стекла).

Ошибки:

• В1687 Неисправность датчика температуры охлаждающей жидкости: Если сигнал датчика температуры охлаждающей жидкости не получен по шине CAN.

Система управления кондиционером (без климат-контроля).

Описание схемы.

Ручной кондиционер является системой, которая позволяет регулировать температуру в салоне автомобиля вручную Водитель может вручную изменять температуру воздуха в салоне, его расход и направление воздушного потока. Включить кондиционер можно при положении ключа IG2, однако в этом случае будет работать только вентилятор, а отрегулировать температуру воздуха в салоне будет невозможно. К тому же это приводит к разряду аккумуляторной батареи, поэтому рекомендуется включатель кондиционер только после запуска двигателя. Перед заменой или ремонтом деталей кондиционера следует сначала проверить количество заправленного в системы хладагента, расход воздуха и компрессор.

Резистор вентилятора.

Резистор вентилятора является устройством, которое управляет скорость вентилятора в зависимости от положения переключателя, изменяя величину подаваемого к электродвигателю вентилятора тока, проходящего через регистры сопротивлений.

Актуатор впуска.

Актуатор впуска состоит из электродвигателя и потенциометра обратной связи. Если водитель нажимает переключатель режима забора воздуха, сигнал переключателя поступает в блок управления кондиционером, который включает электродвигатель впускной заслонки и поворачивает заслонку в требуемое положение.

Ошибки:

• В1209 Кроткое замыкание потенциометра актуатора впуска (Высокое напряжение): Если напряжение полученного сигнала обратной связи актуатора впуска выше 4,9 В в течение 0,1 секунды.
• В1208 Обрыв цепи потенциометра актуатора впуска (Низкое напряжение): Если напряжение полученного сигнала обратной связи актуатора впуска меньше 0,1 В в течение 0,1 секунды.
• В2408 Неисправность электродвигателя актуатора впуска: Если актуатор впуска не перемещается в положение, заданное блоком управления кондиционером, в течение 10 секунд.

Актуатор режима.

Актуатор режима состоит из электродвигателя и потенциометра обратной связи. Нажатие переключателя режимов приводит к включению актуатора режима в следующей последовательности:

ВЕНТИЛЯЦИЯ —> ДВУХУРОВНЕВЫЙ —> ПОДАЧА ВОЗДУХА К ПОЛУ —> СМЕШАННЫЙ

Ошибки:

• В1250 Короткое замыкание потенциометра актуатора режима (Высокое напряжение): Если напряжение полученного сигнала обратной связи актуатора режима выше 4,9 В в течение 100 мс.
• В1249 Обрыв цепи потенциометра актуатора впуска (Низкое напряжение): Если напряжение полученного сигнала обратной связи актуатора режима меньше 0,1 В в течение 100 мс.
• В 2409 Неисправность электродвигателя актуатора режима: Если актуатор режима не перемещается в положение, заданное блоком управления кондиционером, в течение 10 секунд.

Датчик испарителя.

Датчик испарителя определяет температуру радиатора испарителя. Он представляет собой термистор с отрицательным температурным коэффициентом, сопротивление которого обратно пропорционально температуре. Датчик испарителя преобразует измеренную температуру в напряжение и передает сигнал в блок управления кондиционером. Если температура испарителя опускается ниже порогового значения, блок управления кондиционером отключает реле компрессора, чтобы предотвратить обмерзание испарителя в результате чрезмерном охлаждении.

 Ошибки:

• В1241 Короткое замыкание датчика испарителя (Низкое напряжение): Если напряжение полученного от датчика испарителя сигнала меньше 0,1 В в течение 4 секунд.
• В1242 Обрыв цепи датчика испарителя (Высокое напряжение): Если напряжение полученного от датчика испарителя сигнала выше 4,9 В в течение 4 секунд.

Датчик температуры наружного воздуха.

Датчик температуры наружного воздуха представляет собой термистор с отрицательным температурным коэффициентом, установленный на центральной стойке конденсатора. Сигнал датчика температуры наружного воздуха используется блоком управления кондиционером для регулировки скорости вентилятора, температуры и положения заслонки режимов.

Ошибки:

• В1237 Короткое замыкание датчика температуры наружного воздуха (Низкое напряжение): Если напряжение полученного от датчика температуры наружного воздуха сигнала ниже 0,1 В в течение 0,3 секунды.
• В1238 Обрыв цепи датчика температуры наружного воздуха (Высокое напряжение): Если напряжение полученного от датчика температуры наружного воздуха сигнала выше 4,9 В в течение 4 секунд.

Сигналы управления кондиционером воздуха.

Сигнал датчика давления хладагента (APT):

Для определения давления в контуре кондиционера блок управления кондиционером получает от ЕСМ сигнал датчика давления хладагента посредством шины CAN. Если давление отличается от нормы, блок управления кондиционером посылает управляющий сигнал для выключения компрессора.

Ошибки:

• В1672 Неисправность датчика APT: Если сигнал датчика APT не получен по шине CAN.

Сигнал оборотов двигателя:

Блок управления кондиционером использует сигнал оборотов двигателя от ЕСМ для управления компрессором в зависимости от нагрузки двигателя.

Ошибки:

• В1685 Сбой передачи сигнала оборотов двигателя: Если сигнал оборотов двигателя не получен по шине CAN.

Сигнал скорости автомобиля:

Температура наружного воздуха определяется блоком управления кондиционером только во время движения. Для определения состояния автомобиля (движение или остановка) блок управления кондиционером использует сигнал скорости от ТСМ(А/Т) или датчика скорости автомобиля (М/Т), передаваемый по шине CAN.

Ошибки:

• В1686 Неисправность датчика скорости автомобиля: Если сигнал скорости автомобиля не получен по шине CAN.

Сигнал температуры охлаждающей жидкости:

В случае холодного запуска двигателя блок управления кондиционером получает по шине CAN сигнал от датчика температуры охлаждающей жидкости, переключая актуатор режима в режим DEF (Обогрев ветрового стекла).

Ошибки:

• В1687 Неисправность датчика температуры охлаждающей жидкости: Если сигнал датчика температуры охлаждающей жидкости не получен по шине CAN.

Поделиться ссылкой:

Похожие статьи