Кондиционер автомобиля: технический расклад мобильной системы охлаждения

Кондиционер автомобиля: технический расклад мобильной системы охлаждения

Кондиционирование воздуха внутри салона легкового (или грузового) автомобиля теперь уже является событием стабильно устоявшимся. Практически нет среди современных конструкций автомобилей моделей, где отсутствует кондиционер. Во всяком случае, предлагаемые варианты комплектации предусматривают установку системы кондиционирования воздуха для обслуживания салона автомобиля. Что же представляет собой кондиционер автомобиля технически? Насколько сложна или проста такая техника? Попытаемся сделать своего рода технический обзор системы, чтобы иметь если не полное, то максимально возможное представление  о технике.

СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :

Кондиционер автомобиля: компоненты системы охлаждения

Также как большинство стационарных (не мобильных) аппаратов производства холода, автомобильные кондиционеры собраны из компонентов, обеспечивающих технологический цикл:

  • компрессора,
  • конденсатора,
  • испарителя и других.

Однако, учитывая мобильный вариант системы, установки для применения в составе конструкций автомобилей имеют-таки свои особенности. Соответственно компоненты кондиционера автомобиля также несколько отличаются от тех, что используются на стационарном оборудовании.

Разновидности систем кондиционирования воздуха для автомобилей

Существует несколько различных вариантов устройства автомобильных систем кондиционирования. Практически все применяются в равной степени на практике – то есть, внедряются в конструкции современных легковых (грузовых) автомобилей и успешно эксплуатируются.

Система #1: схемный вариант холодильной автомобильной установки

Это схема, где используется  расширительный клапан для регулировки производительности, а в качестве конденсатора применяется конструкция с параллельным потоком. Испаритель применяется пластинчатого типа с рёбрами.

МОБИЛЬНЫЙ

Кондиционер автомобиля - схемный вариант первый
Первая схемная вариация автомобильного кондиционера: 1 – пластинчатый испаритель; 2 – компрессор; 3 – конденсатор параллельного потока; 4 – фильтр-осушитель; 5 – решётка бампера и вентилятор; 6 – расширительный клапан (регулирующий вентиль); A, B, C, D – фазы хладагента

Система #2: схемный вариант холодильной автомобильной установки

Несколько другая схемная вариация, где применяется принцип кондиционирования воздуха внутри салона автомобиля с блоком термического расширения. Также этой схемой предусматривается использование конденсатора серпантинной конструкции в паре с таким же серпантинным испарителем.

НА ГРУЗОВИК

Кондиционер автомобиля - схемный вариант второй
Схемная вариация немного иного исполнения: 1 – серпантинный испаритель; 2 – компрессор; 3 – серпантинный конденсатор; 4 – фильтр-осушитель; 5 – решётка бампера с вентилятором; 6 – запорный расширительный клапанный блок

Система #3: схемный вариант холодильной автомобильной установки

Очередная немного изменённая схемная вариация, где применяется принцип кондиционирования воздуха внутри салона автомобиля с регулировкой подачи хладагента через жиклёр. Схема предусматривает установку конденсатора пластинчатого типа параллельного потока совместно с ребристым трубчатым испарителем. Также здесь используется новый элемент — аккумулятор.

КОНДЕНСАТОР

Кондиционер автомобиля - схемный вариант третий
Третье по счёту схемное решение автомобильного кондиционера: 1 – трубчатый ребристый испаритель; 2 – аккумулятор; 3 – компрессор; 4 – конденсатор параллельного хода; 5 – регулировочный жиклёр; 8 – решётка бампера с вентилятором

Система #4: схемный вариант холодильной автомобильной установки

Ещё одна сдвоенная схемная вариация, где применяется принцип кондиционирования воздуха внутри салона автомобиля с уравнительными расширительными клапанами.

Здесь также задействованы последовательно соединённые конденсаторы серпантинной конструкции. Однако испарители, тоже серпантинного исполнения, соединены параллельно. Применяются электрические клапаны запора потока хладагента.

ЗАПРАВОЧНОЕ

Кондиционер автомобиля - схемный вариант четвёртый
Сдвоенная схема системы кондиционирования автомобиля: 1 – серпантинные испарители; 2 – компрессор; 3 – серпантинные конденсаторы; 4 – фильтр-осушитель; 5 – электрические запорные клапана

Компрессоры автомобильного кондиционера – типичное исполнение

Наряду с разнообразными схемными решениями, применительно к построению систем автомобильного кондиционирования воздуха используются разные по типу исполнения холодильные компрессоры. Рассмотрим некоторые конструкции компрессоров, которые встречаются достаточно часто.

Типичное исполнение #1: компрессор спирального типа (фирма Sanden)

Компрессор производства японской фирмы Sanden для автомобильного кондиционера отличает уникальная конструкция на две спирали. Одна спираль неподвижная, другая подвижная. Обе спирали, между тем, обладают промежуточными свойствами. Подвижная спираль способна вращаться (колебаться) и соединена с входным валом через концентрический подшипник.

NISSAN TIIDA

Кондиционер автомобиля и компрессор фирмы Sanden
Холодильный компрессор Sanden кондиционера автомобиля: 1 – выпускной клапан; 2 – область давления нагнетания; 3 – подвижная спираль; 4 – неподвижная спираль; 5 – муфта ротора сцепления; 6 – передний нажимной диск сцепления; 7 – катушка возбуждения; 8 – область давления всасывания

Когда подвижная спираль колеблется внутри неподвижной спирали, между спиралей образуется множество карманов. По мере того, как размеры этих карманов уменьшаются в размере, хладагент сжимается, давление увеличивается и отводится через геркон выпускного отверстия задней области компрессора.

Типичное исполнение #2: компрессор переменного хода (Harrison V5)

Компрессор холодильный Delphi (Harrison) V5 представляет собой нециклический аппарат с переменным рабочим объёмом. Рабочий объём машина изменяет в зависимости от производительности, удовлетворяя потребности системы кондиционирования в любых условиях эксплуатации.

Компрессор такой конструкции имеет вихревую пластину с изменяемым углом в аксиально-поршневой конструкции с пятью (V5) цилиндрами. Смещение контролируется сильфонным управляющим клапаном, расположенным в задней головке цилиндров.

MERCEDES

Автомобильная система кондиционирования воздуха - компрессор Delphi
Конструкция холодильного компрессора Delphi (Harrison) V5: 1 – подвижная пластина, изменяющая положение под некоторым углом в процессе работы аппарата; 2 — стержень

Сильфонный регулирующий клапан определяет и реагирует на давление всасывания системы (требование системы кондиционирования). Посредством регулирования давления в картере, угол качающейся пластины и, следовательно, смещение компрессора изменяются.

Давление нагнетания компрессора намного выше давления в картере, где уровень давления чуть больше или равен давлению всасывания. При максимальном смещении, давление в картере равно давлению всасывания компрессора. При уменьшенном или минимальном смещении, значение давления в картере превышает значение давления всасывания.

Типичное исполнение #3: компрессор ротационный лопастной (Panasonic)

Ротационные лопастные компрессоры отличаются наличием в составе конструкции ротора с тремя или четырьмя лопастями. Когда вал компрессора вращается, лопасти в контакте с корпусом машины фактически образуют рабочие камеры.

Фреон R134a втягивается через всасывающее отверстие в область такой камеры. По мере вращения вала, рабочая область камеры уменьшается. Разгрузочный порт расположен в точке, где газообразный фреон сжат до максимальной степени. Герметичное пролегание лопастей по стенкам корпуса ротора обеспечивается центробежной силой и смазочным маслом.

AIRCON BMW

Ротационный лопастной компрессор Panasonic на кондиционер автомобиля
Ротационный лопастной компрессор автомобильного кондиционера (фирма Panasonic): 1 – разгрузочный порт; 2 – масляный насос; 3 – масляный поддон; 4 – тело ротора; 5 – лопасть; 6 – муфтовое сцепление; 7 – выпускной клапан

Масляный поддон и масляный насос расположены на стороне нагнетания, так что высокое давление проталкивает масло через масляный насос. Затем на масло подаётся на основание лопаток, тем самым создаётся герметично установленный контакт по отношению к корпусу ротора.

Иногда, после длительного простоя кондиционера допускается появление кратковременного шума лопастей сразу после запуска машины. Этот момент обусловлен временным недостатком смазочного масла, проходящего через систему кондиционирования.

Как выполняется подключение привода компрессора кондиционера?

Система приводной связи содержит:

  • кронштейн для крепления компрессора к двигателю,
  • шкив под ремень с регулировкой силы натяжения,
  • приводной ремень,
  • дополнительный приводной шкив для коленчатого вала (опция).

Изготовленный из пластин чугуна, стали или алюминия, кронштейн крепления демонстрирует эффективные качества поглощения шума, особенно на конструкциях поршневых компрессоров.

ФРИКЦИОНЫ

Кондиционер автомобиля и схемотехника муфтовых соединений
Схемотехника рабочих связей: А – привод с использованием нескольких ремней; B – привод на одном ремне (серпентин); Г – генератор; ВН – воздушный насос; ШКВ – шкив коленчатого вала; ШК – шкив компрессора; НГР – насос гидроусилителя руля; 1 – натяжной ролик; 2, 4 – V-образный и W-образный ремень; 3, 5 – ролик водяного насоса

Небольшой шкив обычно используется в сочетании с механизмом регулировки натяжения / ослабления передаточного ремня. Механизм регулировки часто используется для гашения колебаний ременной передачи при чрезмерно большом расстоянии между шкивами.

Встречаются модели автомобилей, не имеющие дополнительного шкива для размещения приводного ремня кондиционера. В таких случаях дополнительный шкив крепится болтами к существующему шкиву коленчатого вала двигателя автомобиля.

Исполнение муфтового (фрикционного) соединения автомобильного кондиционера

Муфта предназначена для соединения шкива ротора с входным валом компрессора при подаче питания на катушку возбуждения. Муфта используется для передачи мощности от коленчатого вала двигателя непосредственно к компрессору с помощью приводного ремня. Когда сцепление на шкивах ротора не включено, вал компрессора не вращается, соответственно, хладагент не циркулирует в системе кондиционера.

СЦЕПЛЕНИЕ

Кондиционер автомобиля и конструкция фрикциона
Конструкция фрикциона автомобильного кондиционера: 1 – передняя дисковая панель; 2 – шайба передней дисковой панели для регулировки воздушного зазора; 3 – стопорное пружинное кольцо шкива; 4 – шкив; 5 – подшипник шкива; 6 – катушка возбуждения

Для включения сцепления необходимо активировать катушку возбуждения. Катушка возбуждения фактически является электромагнитом. При подаче питания такой магнит формирует силу притяжения, фиксируя вместе шкив ротора и прижимную пластину. В результате активируется вращение внутренних частей компрессора, создаётся давление и циркуляция хладагента.

Система смазки компрессоров автомобильных кондиционеров

Хладагент R134a, по сути, является частью системы смазки кондиционеров. Поэтому недопустимо пытаться запускать автомобильную систему кондиционирования в работу без хладагента. Если пренебречь этим требованием, компрессор автомобильного кондиционера работает без смазки, что чревато внутренними повреждениями.

Рекомендуется применять смазки для автомобильных кондиционеров, подобные продукту «PAOil». Это один из достойных примеров масла для автомобильных компрессоров. Смазочный продукт «PAOil» — это полиальфа-олефин, но не полиалкиленгликоль или сложный эфир.

Продукт «PAOil» представляет полностью синтетическое масло, тщательно смешанное, пригодное для любых автомобильных компрессоров кондиционеров. Это неагрессивное, безопасное масло, которое не воздействует на уплотнения или резиновые шланги, совместимое с другими смазочными материалами. Продукт негигроскопичный.

Таблица: свойства смазочных масел компрессоров кондиционеров автомобилей

Смазка «PAOil» Смазка «PAG» Полиолестерная Минеральная
Негигроскопичная Гигроскопичная Гигроскопичная Гигроскопичная
Совместимая
Совместимость:

HCFC,

CFC,

HFC,

HFC BLENDS, HCFC BLENDS

 

Совместимая

Совместимая

 

Совместимая

Совместимая

Совместимая

Совместимая

совместимая

 

Совместимая

Совместимая

Низкая смешиваемость Смешиваемое Смешиваемое Смешиваемое
Увеличивает производительность малым временем работы на загрузку Не допускает увеличения ёмкости Не допускает увеличения ёмкости Не допускает увеличения ёмкости
Супер высокотемпературные свойства вязкости Средние свойства Средние свойства Низкие свойства
Неагрессивная Агрессивная Агрессивная Неагрессивная

Для сравнения продукта «PAOil» с маслами на основе полиалкиленгликоля, следует отметить меры предосторожности, которые необходимы в случаях использования масла на основе полиалкиленгликоля (PAG):

  • не допускается попадание масла PAG на кожу тела или лакокрасочное покрытие автомобиля;
  • не допускается вдыхать пары смеси масла PAG и фреона R134a;
  • учитывая высокую степень гигроскопичности, открывать контейнеры следует непосредственно перед использованием. Закрыть контейнеры сразу после использования.

При помощи информации: AriaZone