Как устроен автомобильный кондиционер

[holodilshik.livejournal.com]

Оригинал взят у holodilshik в Как устроен автомобильный кондиционер

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 климатконтроля) обеспечить комфорт пассажиров. В основном она должна должна выполнять четыре функции.

Основные:

1. контроль температуры;

2. контроль влажности;

Дополнительные :

1. очистка воздуха;

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 на 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. Воздух, 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.
Аккумулятор 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 кондиционированияя

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 кондиционированияя

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 кондиционированияя

Ресивер- осушитель выполняет следующие основные функции:

- Удаление влаги из хладагента и масла;

- Удаление из фреона посторонних примесей (твёрдых частиц);

- Выполнение разделения жидкость – пар, таким образом, обеспечивая подачу жидкости в ТРВ.

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.

Все фото взяты из открытых источников в сети интернет.

Comments

[garten-besitzer.livejournal.com]

В это время года более актуален вопрос про печки :) Кстати, обогрев автомобиля расход бензина увеличивает?

[rutinin.livejournal.com]

вентилятор печки не святым же духом питается

[garten-besitzer.livejournal.com]

А не от двигателя тепло отбирает? В смысле, что вентилятору электричество надо - это понятно. Я про источник тепла.

[rutinin.livejournal.com]

вы спросили про расход бензина, теперь про источник тепла. Источник тепла один, летом в радиатор, зимой в салон

[garten-besitzer.livejournal.com]

Ну фиг его знает, может по каким-то причинам печка от электричества греется. Я не в курсе. Про это и спросил. Вентилятор, строго говоря, отдельное от печки устройство. Он и без печки работает.

[rutinin.livejournal.com]

затрудняюсь вам ответить, так как не понимаю, что вы хотели спросить.
Расход бензина при обогреве салона увеличивается, т.к. работает потребитель эл. энергии - вентилятор печки.
Печка от электричества не греется.
Вентилятор - отдельное устройство, в радиатором печки не связанное. Но без вентилятора не получится нагреть салон.

[garten-besitzer.livejournal.com]

Понятно. Меня интересовал источник тепла. Вы ответили. Спасибо. Без вентилятора теоретически можно использовать набегающий поток воздуха при движении.

[zootyboy.livejournal.com]

печка - обычный водовоздушный теплообменник, от антифриза охлаждения мотора. на большинстве машин он вообще постоянно работает, просто заслонка в салон закрыта при "выключенной" печке. сам по себе он никак не прибавляет и не убавляет мотору нагрузки.

[zootyboy.livejournal.com]

некоторые моторы в лютый мороз (дизели, в основном) не прогреваются нормально. это ведет к перерасходу топлива и вообще вредно для двигателя. Включенная печка в таком случае только усугубляет ситуацию.

При нормальном режиме работы мотора и отсутствии у него склонности к недогреву - печка сама по себе ни на что не влияет, наоборот полезна, мотор не перегреете. Моторчик вентилятора - тоже фигня, плюс-минус пять грамм. А вот кондиционер - очень даже влияет на расход (на маленьких дохлых моторах).

[rutinin.livejournal.com]

некоторые моторы в лютый мороз (дизели, в основном) не прогреваются нормально

Ерунда.
В мороз дизель тяжелее запускается, чем бензиновый. Но если запустится, то прогреется нормально. А при наличии калильных свечей проблема запуска дизеля в мороз упрощается на порядок.

[zootyboy.livejournal.com]

да шо вы говорите. конечно ерунда. а мужики-то не знают, и я в том числе не мерз на трассе ни разу. вот не знаете - зачем пишете?

про свечки: а при чем тут вообще запуск? речь была про печку. дизель он и в африке дизель, он холодный в принципе. в дизельных легковушках и то часто делают электрическую печку дополнительную, про грузовики молчу.

[siron-nsk.livejournal.com]

От двигателя конечно, откуда ещё. Считается, что да, расход увеличивает обогрев, но фактически это пожалуй на 90% связано низкой температурой температурой воздуха снаружи, а не дополнительным обдувом вентилятором печки.

[kogan-m.livejournal.com]

А генератор может по-разному нагружать работу двигателя в зависимоти от потребления автомобилем электричества?

[rutinin.livejournal.com]

на холостых оборотах включите все электроприборы в машине и почувствуйте разницу, если не инжектор, конечно)

[siron-nsk.livejournal.com]

Когда включаешь мощный потребитель, например дальний свет, обороты двигателя падают на долю секунды - генератор нагружает двигатель, но тут же компьютер повышает обороты чтобы они держались на определенном уровне.

[femelianov.livejournal.com]

Если вы про печку, то не увеличивает, если про кондиционер, то да - увеличивает расход.

[holodilshik.livejournal.com]

Все верно.

[siron-nsk.livejournal.com]

Так-то оно так, но почему у меня летом с кондером компьютер показывает расход 12.5 км на литре, а зимой с печкой и прогревами - падает до 10 км на литре?

[zootyboy.livejournal.com]

прям на литре 10 км? енто что за агрегат такой? а вы на заправке мотор глушите? :)

[siron-nsk.livejournal.com]

Расовый японский агрегат с их внутреннего рынка - Toyota Fielder 2010 года. Алюминиевый блок, смена фаз газораспределения, вариатор, короче полный набор свистелок и перделок, вот и расход такой. На литре 10 км, ну, 10 литров на сотню, норм чо. Летом 8. По городу.

[siron-nsk.livejournal.com]

*вырастает то есть

[femelianov.livejournal.com]

Ну все логично (за исключением постановки вопроса). Летом кондиционер работает и машина не прогревается - отсюда увеличеный расход. Зимой кондей не работает и машина прогревается - это более щадящий режим работы двигателя.
Плюс летом вы гоняетее и зимой потихоньку едете :)

[siron-nsk.livejournal.com]

> Летом кондиционер работает и машина не прогревается - отсюда увеличеный расход
Смищно.
Никогда не подозревал о таком уровне публики в инжиниринге. Второй уже, однако.

[holodilshik.livejournal.com]

Все правильно- у меня примерно также.
Компрессор кондиционера через муфту подключается к ДВС автомобиля, примерно на 10-15% растет нагрузка на ДВС и соответственно расход топлива. режим работы вентилятора сильно не меняется- его в расчет можно не брать.
В зимний период печка не потребляет мощность двигателя. двигатель, что зимой, что летом выделяет примерно одинаковое кол-во тепла, просто зимой мы его используем, а летом подаем в салон автомобиля.
Повышенный расход топлива в зимний период связан с режимом прогрева автомобиля, но этот перерасход все равно существенно меньше, чем расход от постоянной работы кондиционера.
Никакого противоречия нет. Тут правда еще есть другие факторы в виде изменения манеры езды зимой, средней температур зимой и летом и прочее.

[foboss.livejournal.com]

Так то, поди, не из-за печи, а из-за снега на дороге.