Кондиционер автомобильный: описание главных деталей схемы холодильной установки

Кондиционер автомобильный: описание главных деталей схемы холодильной установки

Практикуемые схемные решения, а также используемые типы компрессоров – основных компонентов системы кондиционирования воздуха автомобиля, представлены ранее опубликованным материалом сайта Zetsila. Этой статьёй рассматривается ещё ряд технологических деталей автомобильного кондиционера, входящих в состав классической схемы установки. Какие применяются конденсаторы для автомобильного кондиционера? Какие виды испарителей поддерживает кондиционер автомобильный с целью получения высокой производительности по холоду? Что такое TVX или TEV (Thermal Expansion Valve) или TEBV кондиционера автомобиля? Рассмотрим эти и другие моменты.

Конденсатор кондиционера автомобильного – функция и конструкции

Главная функция конденсатора кондиционера автомобильного заключается в обеспечении действия теплообменника, отбирающего тепло от горячего хладагента за счёт охлаждения наружным воздухом. Например, фреон R134a, традиционно заправляемый в кондиционер автомобильный, нагнетаемый компрессором в конденсатор, имеет состояние высокотемпературного пара высокого давления.

Когда парообразный фреон (R134a) высокой температуры проходит через трубки конденсатора, стенки трубок нагреваются, но тепло передаётся от стенок трубок более холодному окружающему воздуху. Благодаря такому теплообмену, пары хладагента конденсируются (переходят из газообразного состояния в жидкое состояние). Фактически образуется жидкий фреон R134a высокого давления и температуры.

Какой применяется тип конденсаторов кондиционера автомобиля?

Одним из вариантов исполнения выступает конструкция конденсатора змеевикового типа. Конструкция фактически содержит одну длинную металлическую трубку (как правило, медную), из которой сформирован «змеевик», дополненный рёбрами охлаждения на каждом участке трубы между сгибами.

КОНДЕНСАТОР

Кондиционер автомобильный - конструкция конденсатора холодильной системы
Исполнение конденсатора кондиционера автомобиля: А – змеевиковый тип; B – тип параллельного включения трубок; 1 – входной патрубок под парообразный хладагент; 2 – выходной патрубок для жидкого хладагента; 3 – область дефлектора

Другой, не менее распространённый вариант, — сборка параллельно размещёнными участками труб. Эта конструкция конденсатора кондиционера автомобильного представляет своего рода радиатор поперечного потока. Вместо прохождения хладагентом однотрубной системы (змеевиковый тип), здесь прохождение хладагента осуществляется через несколько труб. Этот инженерный подход даёт увеличение площади поверхностного контакта с наружным воздухом.

Поскольку автомобильные установки кондиционирования, работающие на фреоне R134a, функционируют при более высоких давлениях хладагента, требуются конденсаторы с меньшим внутренним потоком. Поэтому большинство производителей автомобильных кондиционеров выбирают конденсатор параллельного потока для версии под R134a. Такие конструкции примерно на 25% эффективнее змеевиковых конденсаторов.

Фактор уплотнения для конденсаторов кондиционера автомобиля

Предусматривается организация надёжного уплотнения между конденсатором и радиатором автомобиля для предотвращения возврата нагретого воздуха через неизолированные пространства (обычно 25 мм). Когда наружный воздух пропускается через конденсатор (продувается вентилятором радиатора), температура воздуха увеличивается.

Если между конденсатором и радиатором имеются зазоры, нагретый воздух может циркулировать обратно через конденсатор. Этот момент приводит к повышению температуры конденсатора, соответственно, вызывает снижение производительности автомобильной системы кондиционирования воздуха.

Электрический вентилятор конденсатора кондиционера автомобиля

Большинству автомобилей, оборудованных кондиционером, требуется электрический вентилятор — устройство содействия потоку воздуха. Благодаря вентилятору, воздух проталкивается (или протягивается, в зависимости от того, на какой стороне конденсатора установлен вентилятор),  через межтрубное пространство.

ВЕНТИЛЯТОР

Кондиционер автомобильный - типичное исполнение вентилятора конденсатора
Типичное исполнение вентиляторов конденсатора кондиционера автомобильного: 1 – стандартная конвенциональная конструкция; 2 – конструкция с ассиметричными лопастями крыльчатки. Второй вариант путём перестановки лопастей позволяет менять направление воздуха

Большинство кондиционеров автомобильных, где используется фреон R134a, требуют дополнительного охлаждения конденсатора по причине более высокого рабочего давления R134a. Также львиная доля современных автомобилей, как правило, имеют уменьшенные решётки бамперов, чем ухудшаются условия прохождения воздушного потока.

Вентиляторы конденсатора кондиционера автомобильного, включаются в работу различными способами:

  • реле среднего давления,
  • косвенным подключением к муфте компрессора,
  • через электронный модуль управления (ECM),
  • сигналом активации переключателя кондиционера.

КОМПРЕССОР

Кондиционер автомобильный и схема включения вентилятора обдува конденсатора
Схема включения вентилятора кондиционера автомобильного: 1 – вентилятор; 2 – реле пусковое; 3 – компрессор холодильный; 4 – предохранитель в цепи питания; 5 – аккумуляторная батарея

Увеличенное использование (время работы) вентиляторов охлаждения характерно для систем кондиционирования на фреоне R134a по причине образования более высокой температуры сжатия хладагента в компрессоре.

Испаритель кондиционера автомобильного – функция и конструкции

Хладагент R134a поступает в змеевик испарителя в виде жидкости низкого давления и низкой температуры. Когда такая низкотемпературная жидкость проходит через змеевик испарителя, поверхность трубки змеевика охлаждается фактически до температуры проходящей жидкости.

В свою очередь тёплый салонный воздух, продуваемый вентилятором через трубную систему испарителя, охлаждается за счёт эффекта теплообмена. Этим эффектом отмечена главная функция испарителя кондиционера автомобильного.

На практике используются испарители кондиционеров автомобильных:

  • пластинчатого типа,
  • ребристого типа,
  • змеевикового типа.

Работа испарителей первых двух типов аналогична работе конденсатора автомобильного кондиционера с параллельным потоком, когда имеет место многопоточный ход хладагента и создаётся увеличенное поверхностное охлаждение.

ИСПАРИТЕЛЬ

Кондиционер автомобильный - испаритель пластинчатой конструкции
Распространённая конструкция испарителя пластинчатого типа, применяемого на кондиционерах автомобильных под фреон R134a: 1 – вход жидкого фреона низкого давления; 2 – выход парообразного фреона низкого давления; 3 – разделяющие дефлекторы (перегородки)

Соответственно, большинство производителей кондиционеров автомобильных предпочитают дизайн пластинчатых и ребристых испарителей для фреона R134a. Так достигается увеличение производительности на 20% по сравнению с конструкциями змеевикового типа.

Клапан теплового расширения кондиционера автомобильного

Поток хладагента, поступающего в трубки испарителя, необходимо контролировать для достижения максимального эффекта охлаждения и обеспечения полного испарения жидкого хладагента. Такой эффект достигается при помощи теплового расширительного клапана (TXV — Thermal Expansion Valve). Также встречается иностранная аббревиатура TEV, но общей сути устройства не меняет.

КЛАПАН

Кондиционер автомобильный: устройство клапана теплового расширения
Устройство клапана теплового расширения, применяемого в схемах кондиционеров автомобильных: 1 – пружина; 2 – трубка-дозатор; 3 – диафрагма; 4 – хладагент; 5 – капиллярная трубка; 6 – шариковый клапан; 7 – трубка компенсирующего давления: А – нажимной шток

Клапаном теплового расширения контролируется поток хладагента посредством системы компенсации давлений, работу которой сопровождают:

  • трубчатый капиллярный датчик температуры (F1),
  • трубка компенсации давления (F2),
  • пружина нажимная (F3).

Когда температура фреона на выходе испарителя увеличивается, хладагент (4) внутри капиллярной трубки клапана расширяется. Сила расширения двигает диафрагму (3) по направлению вниз. Под действием диафрагмы двигается также штифт (A), оказывая воздействие на шариковый клапан (6). В результате шарик открывает дозирующее отверстие (2), позволяя большему количеству R134a проходить в сторону впускного патрубка испарителя. Так работает функция «открывания».

Обратная функция – «закрывания», действует следующим образом: по мере охлаждения выпускной трубы испарителя, хладагент внутри капиллярной трубки (5) сжимается. Силы F2 и F3 приводят диафрагму (3) в движение. При этом штифт (A) передвигается вверх, двигая шариковый клапан в направлении дозирующего отверстия (2), ограничивая поток фреона R134a. По мере повышения температуры на выходе испарителя (в результате открывания), процесс закрытия повторяется.

Кондиционер автомобильный — блок клапанов теплового расширения

Наряду с описанной выше конструкцией клапана теплового расширения, в схемах кондиционеров автомобильных применяется также блок клапанов теплового расширения (TEBV — Thermal Expansion Block Valve). Этот вид запорной арматуры отличается наличием четырёх проходов, но функционально действует аналогично выше упомянутой арматуре.

КЛАПАН ОЕМ

Кондиционер автомобильный: блочная версия клапана теплового расширения
Блочная версия клапана теплового расширения, также применяемого на авто-кондиционере: 1 – пружина; 2 – шариковый клапан; 3 – дозирующее отверстие; 4 – область компенсационного давления; 5 – металлическая диафрагма; 6 – хладагент; 7 – чувствительный элемент; 8 – активирующий шток

Работа блока клапанов теплового расширения по-прежнему основана на принципе расширения / сжатия хладагента внутри диафрагмы (5), но в этой конструкции исключена отдельная капиллярная трубка. Вместо капиллярной трубки определение изменения температуры и давления хладагента осуществляется через выход испарителя и запорный клапан.

Когда хладагент со стороны выхода испарителя проходит через чувствительный элемент (7), происходит расширение или сжатие хладагента. Как результат — активирующий штифт (8) отодвигает шариковый клапан (2) или придвигает к дозирующему отверстию. Этой операцией регулируется количество хладагента на входе змеевика испарителя в зависимости от заданной температуры.

Что обозначает термин «перегрев» для автомобильного кондиционера?

Определённой области испарителя кондиционера автомобиля присущ характерный эффект — полное испарение хладагента R134a. После такого эффекта любое дополнительное тепло, поглощаемое парами R134a, описывается как «перегрев». Значение «перегрева» можно представить как разность температур выше точки, в которой жидкий фреон R134a превращается в пар.

Как правило, значения для компенсации перегрева тепловым расширительным клапаном устанавливаются на заводе-изготовителе этой запорной арматуры. Поэтому следует убедиться в случае замены, что клапан относится к типу, подходящему для системы кондиционирования. Температура насыщения равна температуре, при которой хладагент в жидкой форме превращается в пар при данном давлении. Фактическая температура равна температуре хладагента на выходе испарителя.

Отсюда температура «перегрева» вычисляется, как:

Тфакт. – Т насыщ. = Т перегр.

Уплотнения, гибкие шланги и сервисные порты

Резиновая смесь, применяемая для изготовления уплотнительных колец:

  • соединений,
  • фитингов,
  • компонентов системы кондиционирования,

используемых с фреоном R134a, представляет собой гидрированный бутадиен-нитрильный каучук (HNBR — Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber). Резина на основе этой смеси, имеет зелёный оттенок. Смазка уплотнительных колец выполняется посредством минерального масла.

Шланги специальные резиновые под системные соединения

Все шланги и трубки, входящие в комплект кондиционера автомобильного, предварительно смазываются. Также подлежат смазыванию уплотнительные кольца, поставляемые в качестве запасных. Другие производители могут использовать уплотнительные кольца другого цвета и размера.

Следует убедиться, что для типа обслуживаемой или ремонтируемой системы используются подходящие уплотнительные кольца. Нельзя использовать уплотнительные кольца под фреон R12 в системе, где заправлен фреон R134a.

Подмена непременно приведёт к повреждению уплотнительных колец по причине отсутствия хлора в составе фреона R134a. Между тем допустимо применять уплотнительные кольца для фреона R134a в системе с фреоном R12.

ШЛАНГИ

Гибкие шланги кондиционера автомобильного под разный фреон
Гибкие резиновые шланги автомобильного кондиционера: A – под хладагент R12; B – под хладагент R134a; 1(A) – каучуковый нитрил; 1(B) – нейлон; 2(A) – армирование; 2(B) – каучуковый нитрил; 3(A) – резина; 3(B) – армирование; 4 — резина

Гибкие резиновые шланги под фреон R134a и R12 также имеют некоторые отличия. Шланги для хладагента R134a отличаются наличием нейлоновой внутренней облицовкой. Благодаря такой облицовке, практически полностью исключена утечка хладагента, которая естественным образом происходит по причине пористой структуры резиновых шлангов.

Шланги под фреон R134a имеют меньший наружный диаметр и более тонкие стенки, обеспечивая лучшую гибкость и снижение уровня шума в системе кондиционирования. Нельзя использовать шланги под хладагент R12 в системе кондиционирования на фреоне R134a.

Масло типа PAG и водород, присутствующие в составе хладагента R134a, приводят к быстрому износу обычных нитриловых шлангов для фреона R12. Плюс к этому шланги под хладагент R12 обычно имеют больший наружный диаметр, что способствует увеличению уровня шума.

Сервисные порты под зарядку фреона и обслуживание системы

Сервисные порты для зарядки фреоном устанавливаются:

Эти порты зарядки позволяют обслуживать и тестировать систему кондиционирования непосредственно под давлением. Порты разных размеров определяют верхнюю и нижнюю стороны системы кондиционирования.

Пластиковая крышка с резиновым уплотнением используется для закрытия отверстия зарядного порта и предотвращения утечки. Специальная конструкция зарядного клапана разработана для соответствия зарядным портам R134a.

Клапаны Шредера допускают некоторую утечку, поэтому должны закрываться пластиковыми защитными колпачками. Клапаны Шредера, предназначенные для R134a, должны использоваться только в системах на R134a.


При помощи информации: AriaZone