Описание принципа 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).
Автомобильный кондиционер представляет собой герметичную систему, заполненную фреоном и специальным холодильным маслом, растворимым в жидком фреоне и не боящимся низких температур. Масло нужно для смазки компрессора и всей системы. Теоретически, заполнить кондиционер можно было бы и обычным пропаном, если бы не его взрывоопасность. Для холодильных систем придумали специальные хлоросодержащие соединения, которые, кроме безопасности, обладают еще и набором нужных характеристик.
Несмотря на некоторые отличия между кондиционерами на автомобилях разных производителей, принципиальная их схема одинакова. Мы рассмотрим самый распространенный вариант. Итак, вы нажали на кнопку включения кондиционера. Сработала электромагнитная муфта, стальной прижимной диск , издав характерный щелчок, примагнитился к шкиву . Шкив приводится в движение ремнем и, когда кондиционер выключен, крутится вхолостую. Теперь заработал компрессор .
Компрессор сжимает газообразный фреон, отчего тот сильно нагревается, и гонит его по трубопроводу в конденсор . В народе этот самый конденсор часто называют радиатором кондиционера. В конденсоре сильно нагретый и сжатый фреон охлаждается. Охладиться ему помогает вентилятор , который включился на первую скорость одновременно с компрессором. Если автомобиль едет — еще лучше, конденсор дополнительно обдувается набегающим потоком воздуха. Охладившись, сжатый фреон начинает конденсироваться, и выходит из конденсора уже жидким.
После этого жидкий фреон проходит через ресивер-осушитель . Здесь от него отфильтровываются продукты износа компрессора и прочая грязь. Где-то в районе ресивера-осушителя, часто на нем самом, есть смотровой глазок . Через него на жидкий фреон можно полюбоваться воочию. Вообще-то, ничего интересного, выглядит как газ в зажигалке.
Впрочем, глазок сделан не для удовлетворения любопытства. Через него можно визуально оценить, насколько система полна.
Если часть фреона утекла в атмосферу, то при работе компрессора в глазке будет видна молочно-белая пена. К сожалению, глазки есть далеко не на всех автомобилях.
Очистившись в ресивере-осушителе, фреон течет в сторону салона автомобиля, чтобы выполнить свое основное предназначение. Кульминация наступает, когда жидкий фреон проходит через ТРВ . ТРВ, он же терморегулирующий вентиль, представляет собой специальное устройство, регулирующее перегрев пара, выходящего из испарителя. (Перегрев – разница температур на выходе из испарителя и кипения хладагента).
ТРВ устанавливают на трубопроводе, по которому жидкий фреон поступает в испаритель.
Если испаритель полностью заполнен жидким фреоном, то из него выходит насыщенный пар, температура которого равна температуре кипения. Регулирующий орган ТРВ закрывается. Если из испарителя выходит пар, перегрев которого превышает установку ТРВ, то регулирующий орган ТРВ открывается настолько, чтобы площадь его проходного сечения соответствовала допустимой величине. По сути, ТРВ является автоматически регулируемым дросселем. Проходя через ТРВ и попадая в испаритель, фреон переходит в газообразное состояние и сильно охлаждается.
Испаритель — это тот же радиатор, только маленький. Ледяной фреон охлаждает испаритель, а вентилятор сдувает с испарителя холод в салон автомобиля. Пройдя через испаритель, все еще достаточно холодный фреон попадает снова в компрессор. Круг замыкается. Часть системы от компрессора до ТРВ называется напорной магистралью. Ее всегда можно определить по тонким трубкам, которые теплые или горячие. Часть же от испарителя до компрессора называется обратной магистралью, или магистралью низкого давления. Она делается из толстых трубок и на ощупь ледяная.
Если в напорной магистрали во время работы компрессора давление колеблется от 7 до 15 атмосфер (в аварийных случаях и до 30), то в обратной магистрали давление не превышает одной двух атмосфер. Когда кондиционер выключен, давление в обеих магистралях уравнивается и составляет около 5 атмосфер.
За правильной работой системы следят несколько датчиков. Количество их варьируется. В нашем случае на ресивере-осушителе стоит датчик включения второй скорости вентилятора.
Когда охлаждение конденсора недостаточно (вы стоите в пробке, например), давление в напорной магистрали начинает стремительно расти, а фреон в конденсоре перестает конденсироваться. Датчик реагирует на скачок давления и включает вентилятор на полную мощность. Датчик выключает компрессор, если давление в напорной магистрали достигает запредельных величин. Датчик выключает компрессор, если температура испарителя становится слишком низкой.
Как работает кондиционер и что делать, если он не работает
Будучи когда-то прерогативой только шикарных автомобилей, кондиционер ныне становится неотъемлемой частью все большего и большего числа ”обычных” семейных машин.
Как работает кондиционер?
Пять основных принципов, на которых основана работа кондиционера: Охлаждение — это удаление тепла. Назначение кондиционера: удалять тепло из салона автомобиля быстрее, чем оно поступает в салон извне (прямые солнечные лучи, теплый ветер, жар от нагретого солнцем асфальта) и образуется внутри. Тепло всегда перетекает от горячего к холодному и никогда обратно. Поскольку стопроцентной изоляции не бывает, тепло в принципе не может быть сохранено. Возможно лишь изменение скорости его оттока, на что влияет качество изоляции. Теплообмен происходит до тех пор, пока сохраняется разность температур.
Жидкости поглощают тепло при переходе в газообразное состояние (образование пара, в частности, при кипении). Пар при конденсации и переходе в жидкое состояние отдает тепло, причем количество выделяемого тепла в точности равно тому, которое было затрачено на испарение жидкости. Температура, при которой происходит кипение жидкости, зависит от давления. При снижении давления жидкость кипит при меньшей температуре, повышение давления приводит к смещению точки кипения вверх по шкале термометра.
Стандартная система кондиционирования состоит из нескольких рабочих узлов (испаритель, компрессор, конденсатор, ресивер-осушитель, расширительный клапан), соединенных между собой герметичной системой трубок. Система заполнена хладагентом, который переходит из жидкой формы в газообразную и обратно, перенося тепло из салона. Самой важной деталью, от которой зависит эффективность работы кондиционера, является расширительный клапан иначе называемый терморегулирующим клапаном (ТРК). Он установлен на испарителе, размещенном в салоне автомобиля.
Хладагент в виде жидкости под высоким давлением поступает через ТРК в испаритель, где разбрызгивается в виде газо-капельной смеси (тумана). ТРК может быть игольчатым или типа диафрагмы. Внутри игольчатого клапана есть маленькое отверстие, а расположенная в отверстии иголка способна больше или меньше перекрывать его, изменяя, таким образом, эффективное сечение. Игла приводится в действие от термодатчика, расположенного внутри испарителя.
Функция ТРК — резко понизить давление хладагента без изменения его состояния: на входе и внутри клапана — жидкость высокого давления, на выходе — жидкость низкого давления. Такой перепад давления в дальнейшем, в испарителе, заставит хладагент кипеть (он бы уже давно кипел, да точка кипения до этого была ”повышена” высоким давлением; см. принцип №5 в начале статьи), т.е. превращаться в пар, а значит, поглощать тепло (принцип №3). Чем меньше отверстие, тем холоднее становится хладагент, то есть температуру в испарителе можно регулировать, вводя или выводя иглу из отверстия.
Температура поверхности испарителя должна быть близка к точке замерзания воды, но не ниже ее, иначе на испарителе будет образовываться лед, что затруднит движение воздуха и передачу тепла хладагенту. Если ТРК выдает слишком много хладагента, происходит затопление испарителя и выкипание жидкости затрудняется, что снижает эффективность отбора тепла. Кроме того, невыкипевший жидкий хладагент, пройдя ”без толку” через испаритель, попадает в следующий агрегат — компрессор и может вывести его из строя. Другая крайность: если на выходе ТРК хладагента слишком мало, то испаритель работает в режиме ”истощения” и тоже не обеспечивает охлаждения, поскольку хладагент выкипает, не успевая дойти до испарителя.
Как уже говорилось, вместо игольчатого клапана иногда устанавливается диафрагма. В ней нет движущихся частей, поэтому расход хладагента в испаритель не регулируется, но подача его контролируется при помощи термореле или реле давления. На выходе из ТРК при низком давлении хладагент представляет собой жидкость.
Дальше, сразу после входа в испаритель, начинается кипение, и по мере продвижения по трубкам испарителя хладагент превращается в пар. Процесс идет с поглощением тепла, ребра испарителя охлаждаются, холод ”снимается” с ребер и вентиляторами гонится в салон. Воздух, пройдя через теплообменник, возвращается в салон более холодным и сухим, так как содержащаяся в нем влага конденсируется на внешней поверхности теплообменника и сливается вне салона. Накопленное хладагентом тепло необходимо отдать в атмосферу, для чего хладагент, забравший тепло в испарителе, в виде пара с помощью компрессора (устройства, разделяющего части системы с низким и высоким давлением) сжимается и перекачивается в трубопровод, ведущий к конденсатору (это еще один теплообменник, расположенный обычно в передней части автомобиля).
Компрессор приводится в действие от автомобильного двигателя обычно посредством ременной передачи. Крутящий момент передается через электромагнитную муфту сцепления, которая включает-выключает привод компрессора по команде термостата — этим поддерживается нужный режим работы кондиционера, в частности строго определенный период размораживания испарителя.
Внутри компрессора давление хладагента повышается, и он поступает в конденсатор, но уже в виде перегретого пара под высоким давлением. В конденсаторе газ превращается снова в жидкость, при этом содержащееся в ней тепло рассеивается с поверхности конденсатора в атмосферу. Из конденсатора хладагент — уже в виде жидкости под давлением — снова подается на ТРК, и цикл повторяется. распределяется между испарителем и нагревателем так, чтобы придать ему желаемую температуру.
Мифы и легенды
Включенный кондиционер с холодным воздухом провоцирует ангину, ОРЗ и другие подобные заболевания. Реальность: заболеть можно и от сквозняка — дома, в офисе, в том же автомобиле при параллельно открытых окнах. Все зависит от индивидуальных особенностей человека. Если вы замечали за собой склонность к частым простудам, просто направьте поток воздуха не на себя, а на стекло, вниз и т. д.
В кондиционере всегда размножаются болезнетворные микробы.
Реальность: микробы размножаются повсюду — в пыльном непроветриваемом помещении, на книжных полках и т. п. В кондиционере они тоже есть. Испаритель — холодный, в нем конденсируется влага и оседает пыль, грязь. Когда кондиционер выключают, влага там остается и, конечно, микробы тоже присутствуют. Такая проблема есть. Но возникает она не сразу и далеко не всегда. Если у машины есть входной воздушный фильтр, то и грязи будет меньше.
Просто надо эти фильтры иметь и чаще их менять (по аналогии с питьевой водопроводной водой и фильтрами топлива).
Большой расход топлива.
Включать или не включать кондиционер?
Никто не будет спорить с тем, что работа кондиционера приводит к увеличению расхода топлива. Но современные кондишены куда более экономны, чем раньше. Езда по городу с включенным кондиционером приводит в среднем к увеличению расхода топлива в 1 милю на галлон (420 метров на литр).
А вот езда без кондиционера по скоростному шоссе с опущенными стеклами увеличивает аэродинамическое сопротивление. Чем выше скорость, тем выше сопротивление, а следовательно и расход топлива. На скоростной трассе езда с включенным кондиционером оказывается более оправданной экономически.
Кондиционеру нужна регулярная «заправка».
Это не так. Конечно, фреон способен диффузировать через резину, но утечка его мала порядка 50-100 грамм в год, что не является основанием для беспокойства. Большая утечка хладагента свидетельствует о износе уплотнений компрессора или утечке через поврежденные корозией места. Важно помнить, что длительный зимний «отпуск» неблагоприятно сказывается на уплотнениях компрессора — они попросту «высыхают». Поэтому в оттепель необходимо хотя бы на пару минут в день включать кондиционер — это продлит его жизнь.
Машины с кондиционером больше подвержены коррозии кузова.
Это не так. Напротив, так как воздух в салоне суше, причин для появления ржавчины меньше. Излишняя влага, которая конденсируется на радиаторе темплообменника, отводится через трубку под машину. Ее появление в салоне — признак неисправности системы.
Кондиционер основательно ухудшает динамику автомобиля. Это справедливо лишь для микролитражек. Незначительный выигрыш в динамике без включенного кондиционера выявится только при замерах эластичности. Впрочем, во многих автомобилях, в режиме «газ в пол» компрессор автоматически отключается.
Кондиционер сокращает ресурс двигателя.
Достоверно следующее: наличие кондиционера повышает требование к системе охлаждения. Дополнительная нагрузка на холостом ходу создает напряженный тепловой режим, при котором малейшая «оплошность» системы охлаждения вызывает перегрев двигателя. К тому же современные моторы в угоду экологии и экономии топлива работают при высоких температурах охлаждающей жидкости, а кондиционер наиболее востребован как раз в жару и в пробках. Нехитрый совет для таких условий: если возникли опасения, лучше на время выключить кондиционер и слегка «перегреться» самому, чем вскипятить мотор — это действительно сильно сократит его жизнь, а то и приведет к неплановому ремонту.
Не плохо перед началом летнего сезона заказать на мойке помывку радиатора.
Миф, который бы хотелось развеять, относится к аргонно-дуговой сварке. Многие считают, что если конденсор или трубочка прогнили, то они подлежат замене. Прежде чем покупать новую деталь проконсультируйтесь с нашими мастерами на предмет возможности ремонта детали с помощью сварки. Ремонт, возможно,обойдётся на порядок дешевле.Некоторые клиенты говорят, что умные люди посоветовали им не глушить двигатель, пока включен кондиционер. Что он от этого испортится. Слух этот бродит по России уже много лет. Для тех, кто не в курсе, сообщаем — это полная чепуха. Не надо путать кондиционер с турбиной. Кондиционер можно включать и выключать когда угодно и где угодно.
Самое массовое заблуждение -кондиционер надо «только заправить».
Повторяем: заправка — дело десятое. Кондиционер нуждается в периодической проверке, или, на конец, осмотре хотя бы раз в год. Надо сперва выявить причины плохой работы, и уже потом что-то предпринимать. Кроме того, своевременная диагностика кондиционера может уберечь от больших финансовых потерь в будущем. Любую болезнь лучше лечить на ранней стадии.
Миф о дешивизне.
Господа, кондиционер это дополнительная опция. Он является средством повышенного комфорта, и поэтому все запасные части и сервис кондиционерного оборудования стоят дорого и дешеветь не будут. К тому же, обслуживать холодильные машины должен специально обученный дипломированный персонал, а «Народные умельцы» не должны подходить к кондиционерам на пушечный выстрел. Как обычно скупой платит дважды!
