УАЗБУКА, почти все об автомобилях УАЗАвтомобили УАЗ: Клуб УАЗоводов, Фотогалерея, Форум УАЗ, библиотека, каталог УАЗ
Автовентури
УАЗБУКА, почти все об автомобилях УАЗ
 
[ Салон автомобилей УАЗ ]

Автомобильный кондиционер. Принцип работы.

2018 год

Кондиционер на УАЗ. Принцип работы кондиционера.

Порядок работы.

При включении кондиционера срабатывает электромагнитная муфта и стальной прижимной диск 3 примагничивается к шкиву 2. Шкив приводится в движение ремнем.

Начинает работу компрессор 1. Компрессор сжимает газообразный хладагент( при этом он сильно нагревается) и гонит его по трубопроводу в конденсор 4. Часто этот самый конденсор называют "радиатором кондиционера".

В конденсоре сильно нагретый и сжатый хладагент охлаждается. Охладиться ему помогает вентилятор 5, который включается одновременно со включением компрессора.

Остыв, сжатый хладагент конденсируется, и выходит из конденсора уже жидким. Жжидкий хладагент проходит через ресивер-осушитель 6. Тут от него отфильтровываются продукты износа компрессора и отделяется влага.

Часто на ресивере-осушителе есть смотровой глазок 9 через который можно посмотреть на жидкий хладагент. Выглядит он как газ в зажигалке. Через глазок можно визуально оценить, насколько заполнена система. Если часть хладагента 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, хладагент попадает в терморегулирующий вентиль(ТРВ) 10. Терморегулирующий вентиль – это точный прибор, регулирующий подачу хладагента в испаритель в зависимости от интенсивности кипения хладагента в испарителе. Он препятствует попаданию жидкого хладагента в компрессор.

Проходя через ТРВ и попадая в испаритель, хладагент переходит в газообразное состояние и при этом сильно охлаждается.
Испаритель 12 - это тот же радиатор, только маленький. Хладагент охлаждает испаритель, а вентилятор гонит холодный воздух сквозь испаритель в салон автомобиля. Пройдя испаритель, все еще достаточно холодный хладагент снова попадает в компрессор. Круг замыкается.

Часть системы от компрессора до ТРВ называется напорной магистралью. Её 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 холодная. Если в напорной магистрали во время работы компрессора давление колеблется от 7-ми до 15-ти атмосфер (в аварийных случаях и до 30-ти), то в обратной магистрали давление не превышает 3.5 атмосфер. Когда кондиционер выключен, давление в обеих магистралях уравнивается и составляет около 5-ти атмосфер.

За правильной работой системы следят несколько датчиков. Количество их варьируется. В нашем примере на ресивере-осушителе 6 стоит датчик 7 включения второй скорости вентилятора. Когда охлаждение конденсора 4 недостаточно (машина стоит в пробке), давление в напорной магистрали начинает стремительно расти, хладагент в конденсоре перестает конденсироваться. Датчик реагирует на скачок давления и включает вентилятор 5 на полную мощность.
Датчик 8 выключает компрессор, если давление в напорной магистрали достигает предельных величин. Датчик 11 выключает компрессор, если температура испарителя становится слишком низкой.

Устройство

автомобильный кондиционер

Устройства
A - Компрессор с электромагнитной муфтой
B - Конденсатор
C - Ресивер с осушителем
D - Манометрический выключатель по высокому давлению
E - Сервисный штуцер высокого давления
F - Расширительный клапан
G - Испаритель
H - Сервисный штуцер низкого давления
I - Демпфер (не на всех автомобилях)

Компрессор

Компрессоры климатических установок представляют собой нагнетатели вытеснительного типа. Они работают только тогда, когда включена климатическая установка; включение компрессора происходит посредством электромагнитной муфты.

Компрессор повышает давление хладагента. При этом также повышается и его температура.

Без этого повышения давления не стало бы возможным последующее расширение и охлаждение хладагента в климатической установке.

Для смазки используется специальное холодильное масло, половина которого остается в компрессоре, а остальная часть распределяется по всему контуру хладагента. Предохранительный клапан, который в большинстве случаев размещен на компрессоре, защищает климатическую установку от слишком высокого давления.

Процесс сжатия

Компрессор всасывает через испаритель холодный газообразный хладагент с низким давлением. Газообразное состояние хладагента “жизненно необходимо” для компрессора, поскольку жидкий хладагент нельзя сжать, и это привело бы к разрушению компрессора.

Компрессор уплотняет хладагент и нагнетает его в виде горячего газа в конденсатор (сторона высокого давления контура хладагента). Таким образом, компрессор представляет собой место разделения сторон низкого и высокого давления контура хладагента.

автомобильный кондиционер

Действие компрессора

Компрессоры климатических установок бывают различного типа:
поршневые нагнетатели;
спиральные нагнетатели;
лопастные нагнетатели;
аксиально-поршневые нагнетатели с вращающимся наклонным диском.

Вращение приводного вала посредством наклонного диска преобразуется в возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах. В зависимости от конструктивного исполнения может быть от 3 до 10 поршней, которые движутся параллельно приводному валу. Каждому поршню соответствует впускной клапан. Клапана открываются и закрываются автоматически в соответствии с тактом работы компрессора.

Климатическая установка рассчитывается на максимальную частоту вращения компрессора. Производительность компрессора определяется скоростью двигателя. При этом диапазон частоты вращения компрессора составляет от 0 до 6000 об/мин.

От частоты вращения компрессора зависит наполнение испарителя и, тем самым, хладопроизводительность климатической установки.

Чтобы было возможно согласовать работу компрессора со скоростью двигателя, температурой наружного воздуха и задаваемой водителем температурой воздуха в салоне – короче говоря, с потребностью в хладопроизводительности – были разработаны компрессоры регулируемой производительности с изменяющимся рабочим объемом. Это достигается изменением наклона вращающегося диска.

В компрессорах с постоянным рабочим объемом согласование с потребностью в хладопроизводительности происходит путем периодического включения и выключения компрессора посредством электромагнитной муфты.

автомобильный кондиционер
Слева несаморегулирующийся компрессор. Справа саморегулирующийся.

Саморегулирующийся компрессор при включенной климатической установке работает постоянно.

Диапазон регулирования компрессора

автомобильный кондиционер

Все промежуточные положения регулирования между верхним упором (100 %) и нижним упором (около 5%) соответствуют через различные значения давления в камерах требуемой в данный момент хладопроизводительности. Компрессор в процессе регулирования всегда работает!

Вращательное движение приводного вала передается на приводную ступицу и посредством вращающегося наклонного диска преобразуется в возвратно-поступательное движение поршней.

Наклонный диск в своем поступательном движении направляется направляющей планкой. Посредством изменения угла наклона диска задаются ходы поршней и, тем самым, подача компрессора.

Угол наклона зависит от давления в камере и, тем самым, от соотношения давлений над и под поршнями. Угол наклона обеспечивается пружинами, расположенными перед наклонным диском и за ним.

Давление в камере определяется величинами низкого и высокого давления, которые в свою очередь зависят от положения регулировочного клапана, и диаметром калиброванного дроссельного отверстия. Когда климатическая установка выключена, величины низкого, высокого давления и давления в камере одинаковы.

Пружины перед наклонным диском и за ним устанавливают наклонный диск в положение, соответствующее примерно 40% производительности. Дополнительное достоинство такого способа регулирования: в данном случае при движении автомобиля не ощущается заметного рывка при включении компрессора.

Большая подача при высокой хладопроизводительности – низкое давление в камере!

автомобильный кондиционер

Величины высокого и низкого давления относительно большие.

    • Сильфон 2 под воздействием высокого давления сжат.
    • Сильфон 1 под воздействием относительно большого низкого давления также сжат.
    • Регулировочный клапан открыт. Давление в камере снижается через сторону низкого давления.
    • Суммарная сила давления со стороны низкого давления на переднюю часть поршней и давления пружины 1 больше, чем суммарная сила давления в камере на заднюю часть поршней и давления пружины 2.

Увеличение угла наклона наклонного диска ведет к большему ходу поршней и росту подачи.

Малая подача при малой хладопроизводительности – высокое давление в камере!

автомобильный кондиционер

Величины высокого и низкого давления относительно небольшие.

    • Сильфон 2 разжат.
    • Сильфон 1 под воздействием относительно небольшого низкого давления также разжат.
    • Регулировочный клапан закрыт. Сторона низкого давления отделена от давления в камере.
    • Давление в камере снижается через калиброванное дроссельное отверстие.
    • Суммарная сила давления со стороны низкого давления на переднюю часть поршней и давления пружины 1 меньше, чем суммарная сила давления в камере на заднюю часть поршней и давления пружины 2.

Уменьшение угла наклона наклонного диска ведет к меньшему ходу поршней и снижению подачи.


Электромагнитная муфта

Посредством электромагнитной муфты осуществляется силовая связь между компрессором и работающим двигателем.

Устройство

Муфта состоит из:

    • ременного шкива с подшипником;
    • подпружиненного диска со ступицей;
    • электромагнитной катушки.

Ступица подпружиненного диска жестко монтируется на приводной вал компрессора.  Ременный шкив может вращаться на подшипнике, закрепленном на корпусе компрессора у выхода вала.

Электромагнитная катушка жестко соединена с корпусом компрессора. Между подпружиненным диском и ременным шкивом имеется зазор “A”.

Действие

Двигатель автомобиля через поликлиновой ремень приводит в движение ременный шкив (см. стрелку). Шкив при выключенной климатической установке свободно вращается. Когда компрессор включается, к электромагнитной катушке подводится напряжение. Возникает магнитное силовое поле. Под воздействием этого поля подпружиненный диск сдвигается к вращающемуся ременному шкиву (зазор “A” выбран) и образует силовую связь между ременным шкивом и приводным валом компрессора. Компрессор начинает вращаться.

Компрессор работает до тех пор, пока не будет отключено питание электромагнитной катушки. Под действием пружин подпружиненный диск отходит от ременного шкива. Ременный шкив опять вращается свободно, без связи с приводным валом компрессора.

автомобильный кондиционер

автомобильный кондиционер


Конденсатор

Конденсатор является “холодильником” климатической установки.

Устройство конденсатора

Конденсатор состоит из изогнутых трубок, которые соединены перегородками. Он имеет большую поверхность охлаждения, чем достигается высокая теплопередача.

Конденсатор после включения климатической установки охлаждается вентилятором системы охлаждения двигателя для обеспечения холодильного цикла. Обычно конденсатор установлен перед вентилятором. Тем самым повышается эффективность действия конденсатора. Теплообмен в конденсаторе происходит вследствие воздушного охлаждения. Охлаждение достигается посредством напора воздуха при движении  автомобиля и действия вентилятора – в некоторых исполнениях и посредством действия дополнительного вентилятора. Вентилятор начинает работать главным образом при включении климатической установки. Исключение из этого правила бывает при наличии датчика давления G65, при котором обеспечивается запаздывание включения вентилятора по достижению определенного давления.

Загрязнение конденсатора уменьшает количество проходимого через него воздуха, что может отрицательно повлиять на хладопроизводительность климатической установки и охлаждение двигателя.

Действие

Сверху в конденсатор подается от компрессора горячий газообразный хладагент с температурой около 50–700C. Трубки и ламели конденсатора воспринимают тепло хладагента.

Холодный наружный воздух проходит через конденсатор, забирает тепло, благодаря чему хладагент охлаждается. При определенной температуре и определенном давлении охлажденный хладагент конденсируется и переходит в жидкое состояние. Снизу хладагент выходит из конденсатора.

автомобильный кондиционер


Ресивер и осушитель

Ресивер служит в контуре хладагента с расширительным клапаном в качестве демпферного и буферного резервуара для хладагента. В различных условиях работы, что сопровождается изменением тепловой нагрузки на испаритель и конденсатор, изменением скорости компрессора, также меняется поток хладагента в контуре. Для сглаживания колебаний потока хладагента служит ресивер.

Посредством осушителя влага, которая при монтаже проникла в контур хладагента, химически связывается. В зависимости от исполнения осушителя он может принять от 6 до 12 грамм воды. Количество принятой воды зависит от температуры. При понижении температуры количество принятой воды увеличивается.

Также в осушителе осаждаются продукты износа частей компрессора, грязь, попавшая в контур при монтаже, и прочие инородные примеси.

Действие

Из конденсатора жидкий хладагент попадает сбоку в ресивер. Он там собирается, проходит через осушитель и течет через подъемную трубу ровным непрерывным потоком без наличия пузырьков газа к расширительному клапану.

автомобильный кондиционер

Ресивер следует после каждого вскрытия контура хладагента заменять. Ресивер следует перед установкой как можно дольше держать закрытым, чтобы было минимальным поглощение осушителем влаги из окружающего воздуха.

Расширительный клапан

Расширительный клапан представляет собой такое место в контуре, где в хладагенте перед испарителем снимается внутреннее напряжение, что приводит к охлаждению испарителя. Расширительный клапан находится на границе разделения сторон низкого и высокого давления контура хладагента.

Посредством расширительного клапана происходит регулирование потока хладагента к испарителю в зависимости от температуры паров хладагента на выходе из испарителя. В испарителе испаряется столько хладагента, сколько необходимо для поддержания равномерного “холода” в испарителе.

Регулирование

Поток хладагента подвергается регулированию посредством расширительного клапана в зависимости от температуры.

    •  Если повышается температура хладагента, выходящего из испарителя, то тогда хладагент расширяется в термостате. Поток хладагента через шаровой клапан к испарителю увеличивается.
    • Если понижается температура хладагента, выходящего из испарителя, то тогда объем хладагента в термостате уменьшается.

Поток хладагента через шаровой клапан к испарителю уменьшается. Термостатический расширительный клапан функционирует под действием трех сил:

    1. Давление в сенсорной трубке зависит от температуры сильно нагретого хладагента. Это давление действует в качестве силы отпирания (PFu) на мембрану.
    2. Давление в испарителе (PSa) действует на мембрану в противоположном направлении.
    3. Давление регулировочной пружины (PFe) действует в том же направлении, как и давление в испарителе.

автомобильный кондиционер

Расширительные клапаны отрегулированы. Не следует изменять регулировку. Сенсорную трубку нельзя перегибать; она заполнена специальным газом.

Новое поколение расширительных клапанов

Расширительный клапан нового поколения размещается между сторонами высокого и низкого давления контура непосредственно перед испарителем.

автомобильный кондиционер

Управление расширительным клапаном происходит в зависимости от температуры. В нем имеется регулировочный модуль с термоголовкой и шаровым клапаном. Термоголовка с одной стороне мембраны наполнена специальным газом. С другой стороны мембраны термоголовка связана посредством отверстий для уравновешивания давления с выходом из испарителя (низкое давление). Привод шарового клапана осуществляется через толкатель. Температура на стороне низкого давления определяет давление специального газа и, тем самым, количество испаряющегося хладагента.
Расширительный клапан всегда находится в теплоизоляционной обшивке.


Испаритель

Испаритель работает по принципу теплообменника.

Он представляет собой составную часть климатической установки, которая встроена в корпус обогревателя. При включенной климатической установке воздух, который проходит через ламели холодного испарителя, отдает тепло. При этом воздух охлаждается, осушается и очищается.

автомобильный кондиционер

Возникающие под стоящим неподвижно автомобилем лужицы (конденсат) не  свидетельствует о наличии неисправности.

Действие

Поступающий из расширительного клапана хладагент в испарителе расширяется и при этом сильно охлаждается. Он переходит в газообразное состояние, при этом он кипит. При кипении температура в испарителе лежит существенно ниже точки замерзания воды.

Необходимую теплоту для испарения хладагент забирает из окружающей его среды – в данном случае из проходящего через испаритель воздуха. Этот охлажденный воздух поступает в салон автомобиля.

Влага в охлажденном воздухе осаждается на испарителе в тех местах, где температура ниже точки росы, т.е. происходит конденсация. Так возникает конденсат. Воздух таким образом “осушен”. Благодаря этому климат в салоне автомобиля существенно улучшается; воздух здесь во всех отношениях приятен.

Различного вида взвеси, которые есть в воздухе, осаждаются с водой на испарителе. Таким образом, испаритель также и “очищает” воздух.


Контур хладагента с дросселем

автомобильный кондиционер

Устройства:
A - Компрессор с электромагнитной муфтой
B - Манометрический выключатель по высокому давлению
C - Конденсатор
D - Сервисный штуцер высокого давления
E - Дроссель
F - Испаритель
G - Манометрический выключатель по низкому давлению
H - Сервисный штуцер низкого давления
I - Ресивер-коллектор

Впрыск жидкого хладагента в испаритель производится в отличие от контура с расширительным клапаном через дроссель. На климатических установках с дроссельным регулированием вместо ресивера для жидкого хладагента на стороне высокого давления имеется ресивер-коллектор на стороне низкого давления. Он служит в качестве сборника и как защита для компрессора (от гидроудара).

Все другие устройства идентичны устройствам контура с расширительным клапаном. В зависимости от конструктивного исполнения и необходимости проведения контрольных и ремонтных работ в системе могут находиться другие подсоединительные штуцера для сервисных работ или сенсорные датчики для контроля процессов в контуре.

Величины давления и температуры в контуре всегда зависят от режима работы климатической установки в данный момент. Приводимые величины настраиваются по окружающей температуре по истечению определенного времени.

Дроссель

Дроссель является самым узким местом в контуре хладагента, непосредственно перед испарителем. Это узкое место “дросселирует” поток хладагента.

Перед дросселем хладагент теплый и под высоким давлением. С проходом через дроссель происходит резкое падение давления. Хладагент при низком давлении холодный.

Дроссель представляет собой “границу” между сторонами высокого и низкого давления контура. Наличие уплотнения гарантирует, что хладагент пройдет дроссель только в узком месте.

Назначение

    • Дозирование количества проходимого хладагента. Это достигается наличием калиброванного отверстия. Через это отверстие может проходить только соответствующее давлению количество хладагента.
    • Поддержание давления при работающем компрессоре на стороне высокого давления контура и, тем самым, жидкого состояния хладагента.
    • В дросселе происходит падение давления. Перед входом в испаритель происходит охлаждение хладагента, обусловленное его частичным испарением.
    • Разбрызгивание хладагента.

В дросселе перед сужением расположена сетка-фильтр. За сужением имеется сетка для разбрызгивания хладагента перед попаданием в испаритель.

автомобильный кондиционер


Ресивер-коллектор

В зоне низкого давления климатической установки с дросселем расположен ресивер-коллектор. Он установлен на теплом месте в моторном отсеке (довыпаривание). Ресивер-коллектор служит в качестве демпфирующего резервуара и сборника для хладагента и холодильного масла и как защита для компрессора.

Выходящий из испарителя газообразный хладагент входит в ресивер. В случае если в хладагенте находятся следы влаги, вода связывается в осушителе, встроенном в ресивер. Хладагент в газообразном состоянии собирается под крышкой и через U-образную трубку отсасывается в компрессор в виде газа. Таким образом, в этой системе обеспечивается только газообразное состояние хладагента и отсутствие капель жидкости перед компрессором, что гарантирует отсутствие повреждений компрессора.

Холодильное масло собирается на дне ресивера-коллектора. Засасываемый компрессором газ захватывает через отверстие в U-образной трубке холодильное масло. Сетка-фильтр предотвращает засорение отверстия загрязненным маслом.

автомобильный кондиционер

Ресивер следует перед установкой как можно дольше держать закрытым (заглушки на штуцерах), чтобы было минимальным поглощение осушителем влаги из окружающего воздуха.

Регулирование системы

Климатическая установка работает только тогда, когда безупречно функционируют все элементы системы. При выходе из строя какого-либо элемента может измениться рабочее давление, при этом не исключена возможность повреждения как самой климатической установки, так и двигателя автомобиля. Во избежание этого в контуре хладагента предусмотрены устройства непрерывного контроля.

Блок управления перерабатывает сигналы от этих устройств и периодически отключает и подключает компрессор, меняет скорость вращения вентилятора. Благодаря этому достигается постоянное нормальное давление в контуре хладагента. В установках с нерегулируемым компрессором сигналы от устройств контроля используются для согласования работы системы с потребностью в хладопроизводительности. (Включение и выключение климатической установки в соответствии с потребностью в хладопроизводительности. Одновременно предотвращается обледенение испарителя.) Устройство установки показано на рисунке.

автомобильный кондиционер

Необязательно, чтобы в конкретной климатической установке были бы все указанные здесь устройства. Также может быть отличное от представленного здесь w местонахождение отдельных устройств. На рисунке показаны устройства регулирования простой климатической установки с ручным управлением:
 
1 - Выключатель климатической установки
2 - Предохранительный клапан на компрессоре
3 - Вентилятор для охлаждающей жидкости
4 - Манометрический выключатель климатической установки
5 - Датчик температуры охлаждающей жидкости
6 - Термовыключатель вентилятора радиатора охлаждающей жидкости
7 - Датчик температуры испарителя
8 - Вентилятор свежего воздуха
9 - Блок управления двигателя
10 - Электромагнитная муфта
К - Блок управления климатической установки (и/или блок управления для вентилятора радиатора охлаждающей жидкости в зависимости от исполнения климатической установки).

См. так же:
Кондиционер НАМИ.
Автомобильные климатические установки. Программа самообучения (формат PDF)
Руководство по эксплуатации кондиционера фирмы "Delphi" (98Кб) В формате PDF.

наверх



Дизайн © 1999-2018 Уазбука. О сайте

info@uazbuka.ru


Клуб УАЗоводов Фотогалерея УАЗБУКИ Форум УАЗБУКи Руководства, справочные материалы об УАЗ Каталог деталей УАЗ