Как работает кондиционер в электромобиле

Обновлено: 06.05.2024

Сейчас мы все больше времени проводим в автомобиле. Оснащение транспортом в России составляет примерно 250 автомобилей на 1 тысячу человек и постоянно растет, несмотря даже на некоторое снижение продаж.
Практически в каждом вновь выпускаемом автомобиле в стандартной комплектации установлена система кондиционирования. Давайте посмотри из чего состоит система автомобильного кондиционирования и как она работает.

Система автомобильного кондиционирования работает по тому же принципу, что и всем известные бытовые кондиционеры, устанавливаемые в квартирах и офисах. Она позволяющая охлаждать воздух в салоне автомобиля, а также очищать его от влаги и посторонних запахов. В современных автомобилях является составной частью системы вентиляции и отопления салона.

Основная цель системы кондиционирования воздуха в автомобиле(системы климат контроля) обеспечить комфорт пассажиров. В основном она должна должна выполнять четыре функции.

2. контроль циркуляции воздуха.

Немного истории: Первые автомобильные кондиционеры появились в США, который тогда являлся законодателем мод в автомобилестроении. В 40-х и 50-х годах они устанавливались, как дорогая опция на автомобили премиум и высокого ценового сегмента. Рост произошел в 60-х годах 20-го века и к началу 70-х годов уже около половины автомобилей в США имели кондиционеры, в Европу массово кондиционеры пришли несколько позже.

Автомобильный кондиционер - это герметичная систему, заполненная фреоном и компрессорным маслом, которое частично растворено в жидком фреоне. Масло применяют для смазки компрессора.
На сегодняшний день основным хладагентом автомобильных систем кондиционирования является фреон R134a, но до сих пор встречаются автомобили на ранее применявшемся R12. В будущем наметилась перспектива перехода на новый хладагент R1234yf.

Рисунок 1 - Примерный вид системы кондиционирования внедорожника. Виды все основные элементы системы кондиционирования.

На данный момент в современных автомобилях используется две основные схемы кондиционирования воздуха:
- с ресивером-осушителем и терморегулирующем вентилем;
- с аккумулятором и расширительной трубкой.

Рисунок 2 - Схема кондиционера с ресивером-осушителем и терморегулирующем вентилем

В системе с ресивером и терморегулирующем вентилем н а стороне низкого давления (всасывании) находится испаритель и часть трубопровода от терморегулирующего вентиля до всасывающего порта компрессора, на котором располагается датчик низкого давления и сервисный штуцер низкого давления. На стороне высокого давления (нагнетании) расположены конденсатор, ресивер-осушитель, терморасширительный вентиль (далее трв), и трубопровод от нагнетательного порта компрессора до трв, на котором расположен датчик высокого давления и сервисный штуцер высокого давления.
Как уже понятно, система делится по давлению на высокую и низкую стороны.
При включении электромагнитной муфты - начинает работать компрессор - газообразный хладагент всасывается и сжимается до высокого давления, после чего нагнетается по трубопроводу в конденсатор, где газ с высоким давлением и температурой конденсируется: переходит из газообразного состояния в жидкость, отдавая тепло в окружающую среду. Температура хладагента на выходе из компрессора составляет около 60 град С. В оздух, проходящий через конденсатор, значительно холоднее, он соответствует температуре окружающего воздуха (как правило, не выше +35 ºС), Далее жидкий фреон поступает в ресивер-осушитель, где происходит его осушение - удаление влаги и фильтрация (удаление взвешенных частиц). Также ресивер обеспечивает компенсацию подачи хладагента в испаритель. Далее жидкий хладагент высокого давления поступает в трв, где он дросселируется. Сопротивление потоку, создаваемое ТРВ вызывает быстрое падение давления хладагента. Затем этот хладагент попадает в испаритель, где происходит его кипение. Жидкий фреон при низком давлении кипит, поглощая теплоту от относительно горячего воздуха салона автомобиля (например, +30 ºС), приводя тем самым к изменению состояния хладагента с жидкого на газообразное и снова всасывается компрессором. Затем цикл повторяется.

Т.е. проще путь фреона выглядит так: сжатие газообразного фреона в компрессоре - конденсация в конденсаторе - осушение жидкого фреона в ресивере-осушителе - дросселирование в трв, где происходит потеря давления - кипение в испарителе, где фреон переходит из жидкости в газ - всасывание в компрессор. Повторение цикла.

Рисунок 3 - Схема кондиционера с аккумулятором и расширительной трубкой

Отличие систем с аккумулятором и расширительной трубкой, в том, что на выходе из испарителя установлен аккумулятор, а вместо трв установлена дросселирующая вставка. Дросселирующая вставка заменяет ТРВ, а аккумулятор заменяет ресивер- осушитель.
А ккумулятор содержит осушающее вещество, с помощью которого осуществляется удаление влаги из фреона. Также в аккумуляторе происходит доиспарение жидкого хладагента, который может попасть из испарителя. То есть Аккумулятор предохраняет компрессор от попадания в него жидкого хладагента, который может вывести его из строя вследствие гидроудара.
Дросселирующая вставка представляет собой калиброванную вставку, которая дозирует поступление потока жидкого хладагента в испаритель. Так как дросселирующая вставка имеет фиксированный диаметр проходного отверстия, то испаритель в этой схеме, будет испарителем затопленного типа.
Компрессор в этой схеме работает циклически, получая команды на пуск-остановку от блока управления по сигналам с датчиков давления и температуры.

Визуальный показ системы автомобильного кондиционирования с акцентом на компрессор (извиняюсь, если реклама этого производителя, отношения к нему не имею - ролик удачный).

На ролике показана схема кондиционера с ресивером-осушителем и терморегулирующем вентилем в динамике.
Основной особенностью работы автомобильных кондиционеров, например, от обычных бытовых сплит-систем заключается в том, что для его работы используется не электричество, а часть мощности двигателя внутреннего сгорания, отбираемая с его коленчатого вала при помощи муфты.

Основные элементы:

Автокондиционер состоит из следующих основных элементов: компрессор, испаритель, конденсатор, терморегулирующий вентиль (или расширительная трубка), ресивер-осушитель (или аккумулятор), соединительные трубопроводы и вспомогтательные элементы (датчики, реле и т.д.).

В общем виде, компрессором называют механизм, в котором для увеличения давления фреона используется механическая энергия. В данном случае, энергия двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Компрессор обеспечивает циркуляцию фреона и масла через систему кондиционирования воздуха.
Приводной вал компрессора вращается от электромагнитной муфты. Если на муфту не подается напряжение, то вращается только ее шкид и крутящий момент не передается на вал компрессора. При включении кондиционера- напряжение подается на катушку муфты, она притягивается к валу компрессора и передает крутящий момент с двигателя автомобиля на вал компрессора. Начинает работать система кондиционирования.

Рисунок 4 - Фото типичного компрессора для системы автомобильного кондиционирования, а также его разрез

Испаритель представляет собой теплообменник, основной функцие которого является поглощение тепла содержащегося в салоне и охлаждение воздуха внутри автомобиля. Также в нем происходит осушение проходящего воздуха . В испарителе происходит фазовый переход жидкого фреона в газообразное состояние (кипение).

Рисунок 5 - Внешний вид испарителя системы автомобильного кондиционирования я

Конденсатор представляет собой теплообменник, основной функцией которого является отвод в окружающую среду тепла, поглощенного из кабины. В конденсаторе происходит фазовый переход газообразного фреона в жидкое состояние (конденсация).

Рисунок 6 - Внешний вид конденсатора системы автомобильного кондиционирования я

Терморегулирующий вентиль и дросселирующая вставка являются устройствами предназначеными для регулирования подачи хладагента в испаритель системы кондиционирования воздуха. Их основной функцией является подача определенного количества хладагента в испаритель в зависимости от перегрева хладагента на выходе из испарителя.

Рисунок 7 - Внешний вид терморегулирующих вентилей и расширительной вставки (правый верхний угол) системы автомобильного кондиционирования я

Аккумулятор, используется в системах с дросселирующей вставкой для предотвращения попадания жидкого хладагента на низкую сторону компрессора (гидроудара).

Рисунок 8 - Внешний вид ресивера-осушителя (справа) и аккумулятора (слева) . На аккумуляторе виден порт для датчика давления.

Также в системах автомобильного кондиционирования применяются множество вспомогательных элементов: вентиляторы, датчики и реле давления (высокого и низкого), термостаты, фильтры, муфты и прочее.

Помимо алюминиевых магистралей, трубопроводы систем автокондиционирования часто изготавлювают из специальных армированных шлангах. Ремонт трубопроводов почти всегда выполняют из таких шлангов.
Я убрал название производителя, чтобы никого не смущать. Шланги обживаются специальными устройствами - кримперами под необходимый фитинг соединения. На верхней картинке изображен уже обжатый шланг. На нижней шланг в разрезе, как видно это многослойное изделие.

Рисунок 9 - Шланги системы автомобильного кондиционирования

Система кондиционирования в простом виде управляется с панели управления автомобиля: как правило управление режимами работы происходит через управление тросом распределительной заслонки и ручки регулятора вентилятора. Интенсивность подачи воздуха в салон автомобиля, определяется скоростью вращения вентилятора. На автомобилях, не оборудованных системой климат-контроля, электродвигатель вентилятора может вращаться с четырьмя различными скоростями.
Раздача воздуха по салону осуществляется через систему воздуховодов.

Рисунок 10 - Простая панель системы вентиляции, кондиционирования и отопления автомобиля Ford

1 – переключатель режимов работы вентилятора воздухонагнетателя; 2 – выключатель режима рециркуляции; 3 – регулятор температуры поступающего в салон воздуха;; 4 – выключатель кондиционера; 5 – регулятор распределения потоков воздуха.
Здесь разобрана довольно простая система, но принцип действия и схема везде абсолютно одиакова.
Системы климат-контроля устроены несколько сложнее.

Вообще, если говорить о ремонте - то ремонт автокондиционеров всегда сопряжен с трудностями, обусловленным огромной линейкой элементов входящих в него. Например, на автомобилях одного производителя одного и того же года выпуска системы кондиционирования могут отличаться. Например, могут стоять разные компрессоры и прочее.
к тому же, элементы автомобильного кондиционера подвергаются сильному коррозионному износу, особенно в условиях нашей зимы. Плюс механические и вибрационные нагрузки. Поэтому за автомобильным кондиционером нужно следить.))) но это уже совсем другая тема.

Понятно, что показано несколько упрощено, зато на мой взгляд наглядно и доступно.

Как устроена система кондиционирования в автомобиле?

Компрессор приводится ремнем от коленвала. Компрессор сжимает поступающий в него в газообразном состоянии хладагент. При сжатии хладагента выделяется много тепла.

Сжатый и нагретый приблизительно до 100° хладагент поступает в радиатор-конденсатор. Проходя через конденсатор хладагент охлаждается примерно до 45° и переходит из газообразного состояния в жидкое. Т.е. конденсируется. Находящийся на конденсаторе ресивер-осушитель накапливает жидкий хладагент. В его же колбе находится вещество-осушитель, который впитывает влагу после сборки и вакуумирования всей системы. В этой же колбе может присутствовать и фильтр, удерживающий продукты износа компрессора.

На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть видеообзор про автомобильные кондиционеры.

Выбрать и купить компрессор кондиционера для вашего автомобиля вы можете в нашем каталоге б/у запчастей.

Из конденсатора жидкий хладагент под достаточно высоким давлением порядка 17 бар направляется в испаритель. На пути в испаритель он проходит через расширительный клапан или терморегулирующий вентиль. У этого клапана 2 функции: снизить давление хладагента и регулировать его подачу в испаритель. Проходя через расширительный клапан давление хладагента снижается до 4 бар. При этом хладагент испаряется и поглощает тепло из окружающей среды, охлаждаясь до 10°. При такой температуре он поступает в испаритель.

Вместо термовентиля может использоваться расширительная дросселирующая вставка, которая непрерывно дозирует подачу фреона в испаритель. В этом случае в испарителе собирается жидкий хладагент. В таком состоянии он не должен попасть в компрессор, что вызовет его гидроудар. Поэтому по пути к компрессору фреон попадает в отдельный аккумулятор, в котором он просто доиспараятся.

Испаритель относится к системе вентиляции салона. К нему вентилятор направляет воздух, попадающий в салон. В испарителе хладагент испаряется, отбирая тепло из окружающей среды. Т.е. он охлаждает и осушает проходящий сквозь испаритель воздух. Испарившийся в испарителе хладагент вновь направляется к компрессору.

Выбрать и купить испаритель кондиционера для вашего автомобиля вы можете в нашем каталоге б/у запчастей.

Аккумулятор-осушитель используется в системе кондиционирования с дросселирующей вставкой вместо термовентиля.

Вообще во время работы всей системы кондиционирования температура испарителя поддерживается на определенном уровне, порядка 10°. Регулирование производится всё в том же расширительном клапане, но в другом его контуре с термостатом. Это происходит следующим образом. Чем сильнее хладагент нагреется в испарителе, тем выше будет его давление. Это давление давит на мембрану термостата. Таким образом, чем теплее выходящий из испарителя хладагент, тем сильнее он давит на мембрану, а та через шток сильнее открывает шаровой клапан, который выпускает больше хладагента к испарителю.

Виды компрессора кондиционера в автомобилях

На автомобилях используются 3 вида компрессоров кондиционера. Самый распространенный тип: поршневые. Существуют варианты с переменным и фиксированным рабочим объемом. Соответственно в конструкции компрессора может быть от 5 до 7 поршней или 10 поршней. Поршневые компрессоры могут иметь как непостоянный, так и постоянный привод.

Менее распространены компрессоры роторного типа. Ротор может иметь лопасти либо представлять собой подвижную спираль, погруженную в такую же неподвижную спираль. Роторные компрессоры обоих типов распространены на японских автомобилях.

C 2012 года всё шире применяются компрессоры кондиционера с электрическим приводом и спиральным ротором.

Как работает компрессор кондиционера

Управляющий клапан компрессора кондиционера

Управляющий клапан присутствует у компрессоров переменного рабочего объёма. Клапан может иметь механическое или электронное управление. Данный клапан управляет перетеканием газообразного хладагента между картером компрессора и линией всасывания. Картер в данном случае – это полость позади поршней, в которой расположен качающийся приводной диск.

Как происходит изменение рабочего объема компрессора?

Когда необходима высокая производительность компрессора, на его вход поступает газообразный хладагент под большим давлением. Как мы знаем, его давление повышается, т.к. слишком много хладагента испарилось в испарителе.

Когда в испарителе испаряется меньше хладагента, то и давление на линии всасывания будет ниже. Для уменьшения рабочего объема цилиндров часть сжатого поршнями газа (хладагента) направляется в картер. Это давление давит на поршни сзади, заставляя их уменьшить рабочий ход.

Таким образом, изменение рабочего объема компрессора происходит за счет баланса сил на поршнях и под ними – в картере.

Качающийся диск

При изменении рабочего объёма компрессора происходит изменение угла качающегося диска. Тут надо понимать, что качающийся диск служит только для приведения в возвратно-поступательное движение поршней от вала компрессора. При этом диск обеспечивает гибкую связь поршней с собой. Диск не прикладывает никакой силы, которая способна заставить поршни изменить свой ход. Изменение хода поршней происходит только за счёт баланса давления газов.

Компрессорное масло

Помимо хладагента в системе кондиционирования присутствует специальное масло. Оно смазывает все пары трения. Масло циркулирует как по всему контуру, так и присутствует в картере компрессора. В зависимости от типа компрессора и применяемого хладагента используются разные типы масел, которые категорически нельзя смешивать друг с другом, т.к. может образоваться парафин, способный закупорить систему.

Компрессорное масло полностью прозрачное и почти бесцветное. Может иметь ярко зеленый цвет при наличии в нём красителя.

Неисправности и поломки компрессора и системы кондиционирования

Самая распространенная поломка системы кондиционирования – это утечка хладагента через негерметичные уплотнения или трещинки. При недостатке фреона снижается производительность системы кондиционирования. При совсем низком уровне фреона система может полностью отключить компрессор во избежание его поломки. Низкий уровень фреона определяется при его заправке по количеству и перепадам давления в системе. На крупную пробоину указывают потеки компрессорного масла. Хотя в большинстве случаев приходится добавлять в систему специальный краситель, видимый в ультрафиолете.

Врагами цилиндропоршневой группы или ротора компрессора являются повышенное трение из-за недостатка масла или повышенное давление хладагента. Также повышенное давление приводит к перегреву компрессора и масла, которое становится чересчур жидким. Эти факторы приводят к тому, что пары трения задирают друг друга, вся система засоряется алюминиевой пудрой.

Почему возникает избыточное давление хладагента? Первой причиной являются факторы, препятствующие нормальной конденсации. Это загрязнение конденсатора или неработающий вентилятор на нём. Также избыток давления может быть вызван лишним заправленным объемом хладагента.

Если в систему кондиционирования попала металлическая стружка, то ее нужно обязательно промыть и даже заменить испаритель и конденсатор. Иначе стружка очень быстро прикончит новый установленный компрессор.

Поломки других механических и электронных компонентов, таких как расширительный клапан, управляющий клапан довольно редки. Они проявляются в том, что кондиционер не холодит так, как надо, но при этом фреона в системе достаточно и утечек нет.

Муфта постоянного привода

Поршневые компрессоры кондиционера часто имеют постоянный привод. Т.е. их вал постоянно вращается при работе двигателя, никакого электромагнита в шкиве нет, провода к муфте не подведены.

Это значит, что в случае заклинивания вала компрессора или избыточного давления в его корпусе приводная пластина буквально разрушается: происходит обрыв в специальном предохранительном элементе или участке пластины. При этом разрывается связь между валом и шкивом компрессора. Также обрыв предохранительной пластины происходит из-за биения приводного ремня, неисправности натяжного ролика, заклинивании обгонной муфты генератора.

Возможны и другие поломки приводной пластины. Муфта постоянного привода, отслужившая большой срок, может начать стучать во время работы двигателя. Стук возникает из-за разрушения резиновых демпферов и появления люфта. Т.е. соединительные штыри приводной пластины будут стучать по пазам в шкиве. Через некоторое время игнорирование стука приводит к тому, что все штыри срезает, т.е. опять же разрушается связь шкива с валом компрессора.

На некоторых автомобилях используются компрессоры постоянного привода, в муфте которых нет эластичного демпфера, а используется амортизирующий грузик. Такие муфты разрушаются из-за проблем с натяжением приводного ремня.

Муфта постоянного привода вращается на подшипнике, посаженном на шейку передней крышки кондиционера. Если появляется люфт подшипника, то в большинстве случаев его можно заменить на новый. Но при этом посадочная плоскость на шейке не должна быть изношена.

При установке новой приводной пластины на многие компрессоры для автомобилей группы VAG крайне важно не забыть установить на вал компрессора регулировочную шайбу. Без нее при завинчивании пластина просто сломается так, как это задумано производителем в случае заклинивания вала компрессора.

Электромагнитная муфта

Второй вариант привода компрессора кондиционера – с помощью электромагнитной муфты. В этом случае шкив и вал компрессора не находятся в постоянном соединении. Шкив посажен на подшипник, установленный на шейке передней крышки корпуса компрессора, и свободно вращается от ремня навесного оборудования. С валом компрессора соединена приводная пластина с резиновым или пружинным демпфером. Внутри шкива находится электромагнитная катушка. Когда на нее подается напряжение, возникает магнитное поле, которое притягивает и прижимает к шкиву приводную пластину. В этом случае шкив и вал компрессора вращаются вместе как единое целое. Когда напряжение с катушки снимается, приводная пластина выходит из зацепления со шкивом: между ними создается зазор.

Чаще всего электромагнитная муфта начинает проскальзывать. А именно проскальзывает приводная пластина относительно шкива. Далеко не во всех случаях проскальзывание начинается из-за износа привалочных поверхностей муфты. Обычно в самом компрессоре появляется излишние давление хладагента, что сильно нагружает муфту и вызывает ее проскальзывание.

Ну а дальше процесс разрушения идёт очень быстро: трущиеся приводная пластина и шкив разрушают привалочные поверхности, при этом выделяется очень много тепла, которое запекает резиновые компоненты и может сжечь электромагнитную катушку.

От перегрева в результате пробуксовки муфту защищает термопредохранитель, который размыкает цепь питания электромагнита.

В некоторых видах муфт предусмотрен резиновый демпфер приводной пластины, который разрушается в том случае, если вал компрессора вращается с повышенным усилием или заклинил.

Люфт всей муфты возникает из-за износа подшипника и шейки передней крышки корпуса компрессора. Если шейка изношена, то и после установки нового подшипника шкив будет вращаться с люфтом и биением.

Подшипник муфты

Если разваливается подшипник муфты, то муфта гремит и люфтит во время работы двигателя. Если пренебрегать этими симптомами и не торопиться в сервис, то подшипник может провернуться и задрать шейку передней крышки компрессора. В этом случае даже после установки нового подшипника или муфты люфт шкива никуда не денется. Для полноценного ремонта придется покупать или новую переднюю крышку, или б/у компрессор. Также есть варианты с восстановлением шейки.

Также люфтящая муфта быстро изнашивает приводной ремень и его натяжной ролик.

Как выбрать б/у компрессор кондиционера на авторазборке?

Если компрессор непостоянного привода, необходимо проверить вращение шкива. Шкив должен вращаться легко, без люфта, биения и постороннего шума. Другими словами, он должен вращаться легко, ровно и бесшумно.

Далее проверяем вращение вала. При этом не должно быть посторонних звуков и шорохов. При вращении вала туда-сюда не должно быть слышно стуков.

Если из портов компрессора сочится масло, можно проверить его чистоту: масло должно быть прозрачным.

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.

Современная техника строится на понятиях комфорта и качества эксплуатации. Если автомобиль не предоставляет достаточно удобных возможностей использования в различных ситуациях, он вряд ли заслужит хорошие отзывы и станет популярным среди сегодняшних избирательных и требовательных покупателей. Одной из опций комфорта, которая во всем цивилизованном мире уже считается неотъемлемой частью машины, является кондиционер. Большинство нынешних успешных брендов оснащают этим устройством авто уже в базовой комплектации, а в более дорогих версиях предлагают автоматический климат-контроль.

Сегодня мы рассмотрим особенности различных систем нагрева и охлаждения в автомобиле, уделим особенное внимание стандартному кондиционеру, с которого все и началось. Любая современная климатическая установка работает на стандартной технологии, а меняются только системы управления. Потому понятия того, как работает кондиционер в автомобиле, будет вполне достаточно для полного представления о том, как функционирует полноценная система контроля климата.

Работа обычного кондиционера - описание в доступной форме

Можно найти сотни огромных трактатов со схемами и картинками, которые подробно объясняют работу каждого узла кондиционера в автомобиле. Но пользователю зачастую достаточно знать лишь основной принцип, а технические тонкости оставить инженерам, которые будут это оборудование усовершенствовать или переделывать. Потому мы опишем работу автомобильного кондиционера максимально просто.

Начинается вся работа с компрессора, который приводится в действие силами двигателя машины. Именно поэтому считается, что работа кондиционера значительно увеличивает расход топлива. Зачастую это увеличение не слишком ощущается на бюджете владельца современного авто. Как только вы запускаете устройство, компрессор нагнетает давление в системе, заполненной специальным раствором - фреоном. Дальше проходит нехитрый процесс:

газообразный фреон под давлением, нагнетенным компрессором, нагревается и под действием того самого давления попадает в конденсор (радиатор кондиционера);
в радиаторе происходит его частичное охлаждение и превращение в жидкое состояние;
далее уже жидкий фреон проходит по системе через осушитель, который удаляет из жидкости различные загрязнения и примеси;
дальнейшей точкой очищенного фреона станет терморегулирующий вентиль, работа которого зависит от настроек кондиционера;
через этот вентиль определенная часть фреона в жидком виде попадает в салонный радиатор кондиционера и превращается снова в газообразное состояние;
в процессе этой реакции фреон сильно охлаждается, что вызывает значительное охлаждение всего радиатора;
далее с помощью вентилятора холодный воздух подается в автомобиль, охлаждает воздух в салоне до нужного вам состояния;
на последней стадии круга газообразный фреон снова попадает в компрессор, круг замыкается и повторяется нужное количество раз.

Главной задачей владельца автомобиля является наблюдение за качеством фреона и наличием проблем в системе. На первых автомобильных кондиционерах с этой целью делались специальные отверстия с глазком в трубках системы, чтобы водитель мог оценить качество фреона, а также его количество. Такие особенности позволяли самостоятельно производить осмотр работы системы и находить самые простые неполадки.

Сегодня такой возможности у владельцев современных машин нет. Зачастую никаких глазков и отверстий в трубках кондиционера производитель не делает с целью почаще видеть владельца машины на сервисной станции. На самом деле, нужды в проверке количества фреона практически нет. Современные кондиционеры начинают заметно хуже работать при недостаточном количестве вещества в системе. Потому важно следить за качеством работы устройства.

Принципы работы климат-контроля в современных авто

Вся современная автомобильная индустрия основана на датчиках и автоматических технологиях. Никто уже не хочет включать кондиционер вручную и думать об его отключении, когда открывается окно на ходу или температура в автомобиле достигает приемлемых значений. Хочется, чтобы все эти рутинные процессы дорогой автомобиль выполнял самостоятельно. Это и стало причиной изобретения климат-контроля, который уже более 15 лет устанавливается на машины среднего и высшего ценового класса.

Климат-контроль позволяет полноценно автоматически контролировать температуру воздуха в салоне автомобиля, а некоторые современные технологии обеспечивают отдельные климатические зоны для каждого пассажиры. Двухзонный и трехзонный климат-контроль - уже далеко не редкость. Основные принципы работы такого устройства следующие:

в салоне расположен ряд датчиков, которые отвечают за замеры температуры и выбор режимов работы устройств; и кондиционер включаются и регулируются автоматически, на основании работы датчиков;
существует возможность такой настройки дефлекторов, что каждый пассажир создаст свою зону с индивидуальной температурой;
устройства руководствуются показателями температуры внутри и снаружи, что усовершенствует их работу;
в некоторых авто регулировка дефлекторов также происходит автоматически - воздух обдувает нужные зоны в салоне;
водитель также может вносить определенные ручные настройки, а не только задавать температуру;
можно принудительно изменять скорость вращения вентилятора и прочие факторы работы системы.

В любом случае, водитель получает в руки все управление системами автомобиля. Но если он хочет, чтобы всю работу сделал компьютер, он вполне может доверить регулирование системы нагрева или охлаждения воздуха в салоне датчикам. Здесь есть определенные минусы, особенно в том случае, если автомобиль относится к бюджетном классу, но в нем установлена такая дорогая опция, как климат контроль.

В таком случае в салоне может быть установлен только один датчик температуры и не в удачном месте. Существуют примеру установки датчика температуры в салоне под потолком. Известно, что теплый воздух всегда собирается вверху, а холодный царит в нижней части пространства. Потому такой датчик заставлял климат-контроль гнать в салон холодный воздух, не прогревая салон до нужных параметров.

Если вы считаете, что кондиционер сильно нагружает двигатель и повышает расход топлива, смотрите следующее видео с реальным тест-драйвом:

Подводим итоги

У каждой технологии есть свои плюсы и минусы. Климат-контроль - это отличная возможность автоматизировать работу кондиционера и печки, передать в управление датчикам рутинную работу, которую часто приходилось долго выполнять самому водителю. Владельцы машин с обычным кондиционером знают, насколько непросто настроить установку так, чтобы температура в салоне долгое время оставалась приемлемой, не слишком охлаждалась. То самое касается печки - всегда нужно отвлекаться и настраивать работу.

Но какими бы современными и сложными ни были технологии, автомобильный кондиционер работает все по тем самым принципам. Сегодня активно разрабатываются и уже используются на некоторых авто кондиционеры без заправки фреоном. Это испарители, которые преобразовывают простой воздух в холодный, выпаривая из него влагу. На первых стадиях использования такие кондиционеры зарекомендовали себя неплохо. Бывали ли у вас проблемы с обслуживанием или использованием кондиционера?

Кондиционер в автомобиле – не столько роскошь, сколько средство обеспечения комфортных условий вождения. Это система из нескольких основных узлов, которая регулирует температуру и влажность воздуха в салоне. Работа автомобильного кондиционера базируется на тех же принципах, что и работа бытового.

Естественно, авто различного класса и марок оснащаются системами кондиционирования в разной компоновке, но базовые элементы конструкции присутствуют всегда. Далее рассмотрим концептуальный кондиционер, без привязки к конкретному производителю. Понимание конструктивных особенностей и принципа действия поможет более качественно обслуживать эту систему и лучше понимать сотрудников сервиса в случае серьезного ремонта.

Устройство автомобильного кондиционера

Любой автомобильный кондиционер состоит из пяти основных узлов:

Компрессор. Может быть поршневым, лопастными или любым другим.
Конденсатор, чаще всего расположенный в передней части двигательного отсека за радиаторной решеткой.
Расширительный клапан, который регулирует подачу хладагента в испаритель.
Испаритель, расположенный в салоне.
Расширительная емкость с осушителем, через которую хладагент проходит на пути к испарителю.

Все элементы соединены между собой трубками и гибкими шлангами, по которым хладагент циркулирует в жидком и газообразном состоянии. Хладагент это особая смесь из веществ с подходящими физическими свойствами с добавлением устойчивого к холоду компрессорного масла.

Фактическая конструкция кондиционера может отличаться дополнительными узлами. Так, в некоторых авто конденсатор снабжается вентилятором для охлаждения, иные – снабжаются расширительным клапаном с цифровым управлением и тому подобное.

Компрессор вращается за счет двигателя, и соответствующее движение передается через ремень или электромагнитный контур (чаще всего в электромобилях и гибридных авто). Для успешного обслуживания кондиционера достаточно понимать конструктивные нюансы только своего авто.

Технически к системе автомобильного кондиционера также относятся крыльчатки в салоне, воздушные фильтры, вентиляторы, обдувающие конденсатор и множество других компонентов. Но их разнообразие очень велико, а принципиальная роль в работе кондиционера не так значительна, как основных узлов.

Принцип работы автомобильного кондиционера

Принцип работы кондиционера в автомобиле базируется на особенностях обмена тепла между хладагентом и окружающей средой.

Рассмотрим цикл циркуляции хладагента подробнее:

Из компрессора хладагент под давлением поступает в конденсатор. На выходе из компрессора вещество находится в состоянии газа. Свойства хладагента таковы, что он может находиться в газообразном состоянии только при наличии определенной температуры и давления.
Конденсатор представляет собой сеть капилляров с множеством ребер охлаждения. Проходя через него, хладагент остывает и становится жидкостью. Высокое давление предохраняет его от преждевременного испарения.
После конденсатора жидкость поступает в расширительную емкость, где из нее удаляется вода и другие, ненужные, примеси.
Из ресивера-осушителя хладагент поступает в расширительный клапан. В участке магистрали за этим клапаном давление хладагента значительно ниже, чем во всех предыдущих. Степень открытия клапана регулируется температурой хладагента, покидающего испаритель.
В испаритель хладагент попадает в состоянии жидкости низкого давления. Проходя через трубки испарителя, он становится газом. Процесс сопровождается потреблением тепла из окружающей среды.
Из испарителя газообразный хладагент при низком давлении попадает обратно в компрессор, где во время сжатие разогревается. Цикл повторяется.

Таким образом, хладагент в системе циркулирует постоянно, обеспечивая салон прохладным воздухом и конденсацией лишней влаги на стенках испарителя.

Неисправности и обслуживание автомобильного кондиционера

Герметичная система циркуляции хладагента, правильное его количество и своевременное обслуживание кондиционера – основные условия нормальной и продолжительной работы системы. Рекомендации по замене фильтров в салоне, необходимое количество хладагента и масса другой полезной информации указаны в руководстве к конкретному автомобилю.

Рассмотрим несколько распространенных поломок и их причины:

запотевание окон указывает на необходимость замены воздушного фильтра в салоне или натяжения/замены приводного ремня компрессора;
слишком медленное охлаждение чаще всего связано с загрязнением испарителя или конденсатора или разгерметизацию контура циркуляции хладагента;
неприятный запах часто возникает во время продолжительных пауз в эксплуатации кондиционера и устраняется его промывкой при помощи специальных составов.

Поломки основных узлов кондиционера влекут за собой дорогостоящий ремонт. Особенно, если речь идет о замене компрессора. Теоретически замену можно выполнить и самостоятельно, но для этого необходима диагностика, которая подтвердит неисправность того или иного компонента.

Соблюдение правил эксплуатации и обслуживания продлит срок службы кондиционера. К примеру, следует включать его хотя бы раз в месяц даже в холодное время года. Аккуратная промывка двигательного отсека уменьшит коррозию, вызываемую дорожными реагентами. Кроме того, хладагент покидает систему в любом случае через резьбовые соединения. Раз в год-два необходимо пополнять запас хладагента, используя профессиональное измерительное оборудование и соответствующие инструменты.

В целом периодическое обслуживание системы кондиционирования лучше проводить не реже, чем раз в год. Оптимальные сезоны для обслуживания – осень или весна. Работы можно проводить самостоятельно или обратиться к профессионалам. В первом случае следует тщательно изучить особенности конструкции и работы конкретного кондиционера во избежание серьезных поломок, обусловленных неквалифицированным обслуживанием. Стабильная работа кондиционера возможна только при правильной эксплуатации и соблюдении режима обслуживания. Все системы и агрегаты автомобиля, так или иначе, связаны, и неисправность одной из них влечет за собой увеличенный расход топлива, повышенный износ компонентов и множество других неприятных последствий.

Читайте также: