Текст книги "Автомобильные кондиционеры. Установка, обслуживание, ремонт"

Хладагент является легко летучим веществом, играющим роль передатчика тепла при циркуляции внутри контура охлаждающей системы. Имеются несколько видов хладагента, а во фреоновом ряду имеются: R-ll, R-12, R-14, R-21, R-22. Из них в автомобилях применяется фреон R-12 и R134.

Внимание, важно!

Объяснимой причиной невозможности использования в автомобилях других хладагентов фреонового ряда являются следующие особенности:

• R-11: если превысить точку кипения 23,77 °C, то хорошо распространяется в смазочных маслах. Поэтому используют как очищающее средство системы А/С автомобиля;

• R-14: точка температуры превращения газа в жидкость -45,5 °C, которая очень низка;

• R-21: ядовита и высока точка кипения;

• R-22: имеет свойства растворения резины, нельзя использовать прокладки из резины.

Рис. 1.7. Иллюстрация схемы течения хладагента по коммуникациям

Особенности фреонового газа R-134A, используемого в автомобилях, следующие:

1) велика «скрытая» теплота испарения и легко превращается в жидкость;

2) не горит и не взрывается;

3) химически устойчив и не меняется;

4) не ядовит, нет свойства окисления;

5) не портит продукты питания и одежду;

6) легко приобрести.

Согласно Международному монреальскому протоколу, объектами по ограничению применения веществ, разрушающих озонные слои, было принято 5 веществ фреонового ряда: R-ll, R-12, R-113, R-114, R-115.

Хотя по срокам с января 1996 года действует полное запрещение производства и применения веществ, разрушающих озоновые слои. Именно поэтому все современные автомобили заправляют более безопасным фреоном R134A.

Исследования этого газа показали, что неразложившийся фреон при достижении слоев стратосферы в большом количестве выделяется в тропосферу Земного шара и разрушает озоновые слои, разлагаясь под влиянием сильных ультрафиолетовых лучей из космоса, применение хладагента автомобильного кондиционера стало ограниченным.

Из масел применяется полиалкиленовое – гликолевое масло (PAG) с хладагентом (R-134a) и минеральное – ранее – с R-12.

В автомобилях с современным хладагентом R-134a в качестве смазки уплотнительного кольца при работе в соединительных частях применяется компрессорное масло со спецификацией, используемой в устаревших хладагентах (R-12).

При работе главной магистрали и магистралей требуется осторожность, так как во время смазывания компрессорным маслом основного хладагента (R-134a) на уплотнительном кольце возникает явление гидрогенизации.

При работе на главной магистрали и магистралях требуется осторожность, так как при сопоставлении поглощаемости компрессорного масла хладагента (R-134a) при прочих равных условиях ее значение примерно в 180 раз выше, чем у компрессорного масла ранее применяемого хладагента. При компрессорном масле у автомобилей с новым хладагентом (R-134a) объем заправки таков же, что у автомобилей со старым хладагентом (R-12).

Из-за быстрого развития компрессоров, разработок облегченных малых компрессоров и применения новых видов хладагента еще сильнее повышаются требования к роли охлаждающего масла. Роль охлаждающего масла важна как звено способа для обеспечения длительной безопасности системы кондиционирования и стойкости к более высокой и низкой температурам.

Если посмотреть роль охлаждающей жидкости в системе, то в компрессоре участок выходного клапана является наиболее высокотемпературным местом. На этом участке образуется углерод, и нельзя допустить его наслоения.

Наибольшее количество масла, входящее в систему хладагента, вместе с жидким хладагентом должно поддерживать жидкое состояние, чтобы не препятствовать теплообмену или течению от затвердения на стенах конденсатора. Трубопровод равного давления и расширительный клапан, масло не должны содержать твердых веществ, мешающих расширению, а также создавать подобных веществ.

Во время охлаждающего цикла масла в испарителе, являющемся наиболее низкотемпературной частью, не должен создавать кристаллических осадков. Кроме того, масло не должно содержать влагу и затвердевать. При возникновении подобных явлений они прерывают течение хладагента и уменьшают эффективность охлаждения.

Охлаждающее масло должно иметь специфические особенности, которых не имеют обычные смазывающие масла. Хотя обычное смазывающее масло в основном должно отвечать только требованиям по смазывающей характеристике, а охлаждающее масло должно быть таким, чтобы при смешивании с хладагентом и низкой температуре не затвердевать, при высокой не окисляться, не вступать в химическую реакцию с хладагентом, не вызывать аварии, вступая в реакцию с используемым в оборудовании материалом.

В качестве одного из способов оценки стабильности охлаждающего масла проводят испытание в герметизированной жаростойкой стеклянной испытательной трубке, поместив в нее реально применяемый в компрессоре хладагент (R-12), металл (Fe, Си, А1) и масло. При испытании на герметизированной трубке используют масло 0,5 мл, хладагент R-12 0,5 мл. Положив в качестве катализатора медь и железо, нагревают с температуры 175 °C в течение 14 дней, измеряют количество R-12, разложенного из R-12.

Охлаждающее масло соприкасается с хладагентом при низкой температуре. Мало того, что желательно совместное сосуществование с хладагентом при низкой температуре, необходимо еще, чтобы оно не разлагало воск на воскообразные отложения.

Охлаждающее масло даже при низкой температуре не затвердевает, то есть имеет низкую температуру текучести и одновременно трудно разлагает осадки, и чем меньше разложение, тем предпочтительнее.

При чрезмерном рафинировании охлаждающего масла резко уменьшаются ароматические компоненты. Хотя среди ароматических компонентов вещества с плохой химической стабильностью, но если ароматические компоненты чистые, то возникает активное влияние этих компонентов на стабильность к окислению и предельное давление. Поэтому есть необходимость применения ручного способа рафинирования для сохранения указанных эффективных элементов. Таким образом, нужно выбирать масло с хорошим смазывающим свойством, чтобы даже при применении в реальной машине не возникало плавления.

В фреоновых охлаждающих установках при запуске компрессора давление в картере резко падает, и хладагент, растворяемый в масле, начинает резко испаряться, поверхность масла начинает бурлить, возникает пена. Если это явление будет продолжаться длительное время, то из-за нарушения смазки трущихся частей может заклинить компрессор и сгореть.

При проникновении с всасывающей стороны компрессора или различных других путей большого количества масла в цилиндр из-за сжатия несжимаемого масла возникает опасность повреждения тарелки седла клапана. Кроме того, образуется недостаточность масла в картере, так как большое количество масла перейдет в различные части установки. Недостаточность масла становится причиной заклинивания компрессора.

Явление медного покрытия – когда в охлаждающих установках, применяющих хладагент фреоновой системы, медь, растворившись в масле, вместе с хладагентом циркулирует в установке, затем вновь оседает на поверхности металла и покрывает его, при этом:

• уменьшается активная часть зазора, компрессор заклинивает и становится неработоспособным;

• в установке либо много влаги, либо чем выше температура, тем легче влага появляется в цилиндре и на тарелке клапана.

Чем больше содержится молекул водорода R-22, по сравнению с R-12 и R-30 по сравнению с R-22, и чем больше элементов МАХ, тем сильнее это явление.

На рис. 1.8 представлена блок-схема системы кондиционирования воздуха в автомобиле Kia Sportage 4 WD.

Рис. 1.8. Блок-схема системы кондиционирования воздуха в автомобиле Kia Sportage 4 WD

На рис. 1.9 приведены основные функциональные части этой системы. Разберем их по порядку.

Компрессор вращается от передачи муфты компрессора вращающегося момента шкивом коленчатого вала через приводной ремень. Если на магнитную муфту не подается напряжение, то вращается только сам шкив муфты компрессора и не вращается вал компрессора.

При подаче напряжения на магнитную муфту диск и втулка муфты перемещаются назад и соединяются со шкивом. Шкив и диск под действием сил становятся едиными и приводят во вращение вал компрессора.

Рис. 1.9. Основные функциональные части:

1 – испаритель; 2 – компрессор; 3 – ресивер; 4 – конденсатор

Компрессор в зависимости от вращающегося его вала превращает газообразное состояние хладагента низкого давления, идущего от испарителя, в газ высокой температуры и высокого давления.

Масло, перемещающееся вместе с хладагентом, играет роль смазки.

Поршень при вращении вала компрессора приводится в движение эксцентриком, в зависимости от давления выпускает соответствующее количество газа изменением хода поршня и угла поворота и перемещающегося диска.

Конденсатор устанавливается перед радиатором и выполняет функцию превращения газообразного высокотемпературного хладагента, идущего от компрессора, в жидкое состояние выделением тепла в атмосферу. Количество выделяемого хладагентом тепла в конденсаторе определяется количеством поглощенного испарителем тепла извне и работой компрессора, необходимой для сжатия газа.

Для конденсатора результат теплоотдачи прямо влияет на эффект охлаждения холодильной установки, поэтому обычно он устанавливается на самой передней части автомобиля и принудительно охлаждается воздухом вентилятора системы охлаждения двигателя и потоком воздуха, возникающим при движении автомобиля.

Хладагент, прошедший через расширительный клапан, став легкоиспаряющимся с низким давлением, при прохождении в туманообразном состоянии через патрубок испарителя, под действием потока воздуха от вентилятора, испаряясь, превращается в газ.

При этом ребра патрубка становятся холодными от теплоты парообразования, и воздух внутри автомобиля становится прохладным. Кроме того, влага, содержащаяся в воздухе, от охлаждения превращается в воду и вместе с пылью по спусковому трубопроводу выбрасывается из автомобиля.

Так как при таком теплообмене между хладагентом и воздухом используются трубопровод и ребра, нужно, чтобы на контактной поверхности с воздухом не оседали вода и пыль. Образование льда и инея на испарителе происходит также и на частях ребер. При достижении теплого воздуха до ребер, охлаждаясь ниже температуры росы, на ребрах появляются водяные капли.

При этом в случае охлаждения ребер до температуры ниже О °С возникшие водяные капли либо замерзают, либо водяные пары воздуха оседают в виде инея, заметно ухудшая характеристики системы охлаждения. Поэтому для предотвращения замерзания испарителя предусматривается управление терморегулятором или компрессором с переменным напором.

Ресивер установлен между линией выпуска испарителя и компрессора. Получая от испарителя смешанный хладагент низкого давления в жидком и газообразном состоянии и масло, газообразный хладагент отправляется непосредственно к компрессору, а жидкий хладагент попадает в компрессор после испарения от нагрева окружающим теплом. Масло возвращается к компрессору через спускное отверстие. В нижней части аккумулятора находится запечатанный осушитель, который выполняет работу по удалению влаги и примесей в системе.

Рис. 1.10. Основные части компрессора

На рис. 1.10 представлены основные части компрессора.

На рис. 1.11 приведены основные части вентилятора и конденсатора.

На рис. 1.12 даны основные части испарителя.

На рис. 1.13 и 1.14 представлен внешний вид фильтра и накопителя.

Рис. 1.11. Внешний вид вентилятора и конденсатора

Рис. 1.12. Основные части испарителя

Рис. 1.13. Вид на фильтр и накопитель

Рис. 1.14. Внешний вид на фильтр и накопитель в реальном автомобиле

При использовании воздушной системы кондиционирования получение холода обходится дороже, чем в других системах охлаждения. В значительной мере это определяется сложностью системы охлаждения, которая, в свою очередь, связана с технологическими трудностями изготовления ее агрегатов, большим числом агрегатов, их значительной стоимостью.

Особенностью кондиционеров с воздушной системой охлаждения является также необходимость больших мощностей для привода агрегатов. На рис. 1.15 представлена блок-схема воздушной системы кондиционирования воздуха.

Атмосферный воздух засасывается в систему кондиционера компрессором (3), предварительно подвергаясь очистке от пыли в фильтре (1). Осушка воздуха производится в осушителях (2), установленных перед компрессором. Производить осушку воздуха путем конденсации или вымораживания паров воды за счет глубокого расширения в холодильнике нецелесообразно, так как это связано с увеличением габаритов последнего и мощности компрессора.

Нагретый в результате сжатия в компрессоре рабочий воздух предварительно охлаждается атмосферным воздухом в воздухо-воздушном теплообменнике (4).

Рис. 1.15. Блок-схема воздушной системы кондиционирования воздуха:

1 – фильтр; 2 – осушитель; 3 – компрессор; 4 – воздушный теплообменник;

5 – холодильник; 6 – вентилятор; 7 – клапан; 8 – кран

Более глубокое охлаждение воздуха производится в трубохолодильнике (5). Работа расширения передается вентилятору при помощи которого охлаждающий атмосферный воздух протягивается через теплообменник (4).

После холодильника воздух через кран 8 поступает в объект. Кран (8) предназначен для поддержания заданного температурного режима в объекте путем смещения холодильного воздуха с горячим воздухом, подводимым по воздухопроводу через редукционный клапан (7).

Система кондиционирования современного автомобиля необходима, особенно в странах знойного лета.

Фреоновая система кондиционирования хоть и является на сегодняшний день популярной, однако относительно экологична только при заправке специальным хладагентом, к примеру R134A. Сравнительно с другими системами охлаждения, фреоновая система кондиционирования воздуха имеет высокий КПД, небольшую металлоемкость, не требуется больших мощностей на привод агрегатов, относительно невысокую стоимость.

Абсорбционная и воздушная система кондиционирования пока в автомобилях не применяется в связи с тем, что имеет большую металлоемкость, требует больших мощностей на привод компонентов, имеет небольшой КПД. Абсорбционная и воздушная системы – экологически чистые и на окружающую среду фактически не влияют, из-за того что не применяется фреон.

На сегодняшний день фреоновые системы кондиционирования воздуха доработаны до необходимого уровня безопасности, хотя и продолжают быть опасными для окружающей среды. Внешний вид заправочной емкости с современным хладагентом R134A представлен на рис. 1.16.

Во второй главе непосредственно рассмотрим фреоновые системы кондиционирования воздуха, установленные в современных автомобилях.

Рис. 1.16. Внешний вид заправочной емкости с современным хладагентом R134A

2. Современные системы автомобильного кондиционирования

2.1. Система кондиционирования воздуха автомобилей Киа

Принцип работы систем кондиционирования подробно рассмотрен в первой главе.

Блок-схема кондиционирования воздуха для автомобиля Киа представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Блок-схема кондиционирования воздуха для автомобиля Киа:

1 – всасывающая трубка; 2 – вентилятор конденсатора; 3 – трубка;

4 – датчик двойного давления; 5 – приемник/ сушилка;

6 – более холодная труба; 7 – испаритель

Приводимый в действие двигателем автомобиля компрессор сжимает газообразный хладагент до высокого давления, при этом температура хладагента значительно повышается. Затем сжатый и нагретый хладагент подается в конденсатор, установленный на радиаторе системы охлаждения. Конденсатор охлаждает газообразный хладагент, который превращается в жидкость.

На рис. 2.2 представлен наглядный вид расположения элементов системы под капотом автомобиля Kia Sportage.

Рис. 2.2. Наглядный вид расположения элементов системы под капотом автомобиля Kia Sportage

Как функционирует система?

Жидкий хладагент поступает в приемник/сушилку, где от него отделяется вода, затем подает жидкость к испарителю, расположенному в блоке отопителя в салоне автомобиля.

В испарителе жидкий хладагент испаряется, переходя в газообразное состояние, и уменьшает температуру поступающего в салон воздуха. Далее газообразный хладагент поступает к компрессору, и цикл повторяется снова.

Реле кондиционера управляет электрическими цепями вентилятора конденсатора и компрессора кондиционера. Управление реле осуществляется блоком управления двигателем.

Если охлаждающая жидкость превышает некоторую температуру блок управления двигателем выключает реле, в результате чего выключается система кондиционирования. При пуске двигателя или ускорении автомобиля блок управления двигателем выключает реле, в результате чего выключается система кондиционирования в течение 5 с.

Вентилятор продувает воздух через сердечник испарителя, в результате чего увеличивается поток охлажденного воздуха, подаваемого в салон автомобиля. Частота вращения вентилятора определяется положением переключателя вентилятора и блоком резисторов.

Компрессор кондиционера (рис. 2.3) является первичным элементом системы кондиционирования воздуха.

Рис. 2.3. Компрессор кондиционера

Если компрессор кондиционера выходит из строя, то отсутствуют сжатие и перемещение хладагента по контуру системы кондиционирования воздуха. Компрессор кондиционера приводится в действие ремнем от шкива коленчатого вала (рис. 2.4).

Сцепление компрессора кондиционера включает компрессор. Сцепление имеет электромагнитное управление.

Рис. 2.4. Иллюстрация привода компрессора от шкива коленчатого вала

Конденсатор кондиционера установлен перед радиатором. Вентилятор конденсатора увеличивает поток воздуха через конденсатор.

Блок вентилятора/испарителя содержит двигатель вентилятора, реле кондиционера, сердечник испарителя и расширительный клапан.

Сердечник испарителя выполняет функции охлаждения и осушки воздуха. При охлаждении воздуха влага из воздуха осаждается на испарителе, и в салон автомобиля поступает охлажденный сухой воздух.

Расширительный клапан позволяет жидкому хладагенту под высоким давлением расширяться, входя в испаритель. Клапан пропускает определенное количество жидкого хладагента, чтобы исключить затопление испарителя.

Осушенный воздух может быть повторно нагрет, проходя через радиатор отопителя. Радиатор отопителя нагревается проходящей через него горячей охлаждающей жидкостью.

В приемник/сушилку поступает жидкий хладагент от конденсатора, где из него удаляется вода, и затем хладагент поступает к испарителю.

Система кондиционирования заправлена хладагентом R-134A.

2.2.Технические данные кондиционера

Технические данные системы кондиционирования воздуха автомобиля Kia Sportage представлены в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Технические данные системы кондиционирования воздуха автомобиля Kia Sportage

В табл. 2.2 представлены технические данные вентилятора и отопителя.

Таблица 2.2. Технические данные вентилятора и отопителя

2.3. Контур системы кондиционирования воздуха

Расположение элементов системы кондиционирования воздуха на автомобиле представлено на рис. 2.1.

Никогда не открывайте контур и не разъединяйте элементы системы кондиционирования воздуха перед разрядкой системы.

После разъединения компонентов системы кондиционирования воздуха немедленно закройте соединения соответствующими крышками – для исключения попадания влаги из воздуха в систему.

При установке новых компонентов системы кондиционирования воздуха извлекайте их из упаковки непосредственно перед установкой.

При соединении открытых штуцеров всегда используйте новые уплотнительные кольца.

Меры предосторожности

Жидкий хладагент R-134a с высоким содержанием летучих веществ. Попадание его на кожу может закончиться обморожением, поэтому при работе с хладагентом необходимо надевать защитные перчатки.

В качестве стандартных мер защиты при работе с хладагентом необходимо использовать очки для защиты глаз. При попадании хладагента на одежду или защитные средства немедленно промойте пораженное место большим количеством воды.

Жидкий хладагент R-134a хранится в контейнерах (баллонах) – см. рис. 1.16. Храните баллон с хладагентом при температуре не более +52 °C.

Для проверки герметичности системы кондиционирования используйте электронный датчик. Имейте в виду, что хладагент R-134a после контакта с пламенем разлагается с выделением очень ядовитого газа.

Используйте только рекомендованное масло для смазки элементов системы кондиционирования воздуха, так как в противном случае система может выйти из строя.

Смазка PAG интенсивно поглощает влагу из атмосферного воздуха, поэтому необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

• при разъединении компонентов системы кондиционирования воздуха немедленно закройте соединения соответствующими крышками для исключения попадания влаги в систему;

• при установке новых компонентов системы кондиционирования воздуха снимайте с них защитные крышки непосредственно перед их установкой;

• подсоединяйте трубки и шланги системы кондиционирования воздуха как можно быстрее, чтобы уменьшить попадание в систему влаги;

• используйте смазку для системы кондиционирования воздуха только из герметичного контейнера.

Если произошла случайная разрядка системы кондиционирования воздуха, перед обслуживанием системы проветрите рабочее место.

Перед разъединением элементов системы кондиционирования воздуха необходимо подготовить инструменты и приспособления для обслуживания системы таким образом, чтобы оставлять разъединенными элементы системы на как можно меньшее время. При разъединении компонентов системы кондиционирования воздуха немедленно закройте соединения соответствующими крышками для исключения попадания влаги в систему.

Все запасные элементы и трубки системы кондиционирования воздуха должны храниться в герметичной упаковке.

Повторно не перегибайте ранее отформованные трубки.

Все инструменты, хладагент, распределяющий коллектор, измерительные приборы и трубки должны храниться в сухом и чистом месте.

Не добавляйте хладагент R-12 в систему кондиционирования, предназначенную для хладагента R-134a.

Эти хладагенты не должны смешиваться, так как это приведет к выходу из строя системы кондиционирования воздуха.

Не допускайте контакта хладагента с кожей.

При работе рядом с системой кондиционирования надевайте защитные очки.

При попадании хладагента на кожу или в глаза не растирайте пораженное место, немедленно промойте холодной водой не менее 15 мин и обратитесь к врачу. Самолечение не допускается.

Газообразный хладагент тяжелее воздуха и сравнительно быстро должен собираться внизу, например под автомобилем.

При проведении сварочных работ вблизи системы кондиционирования воздуха всегда удаляйте из нее хладагент. Электросварка вблизи трубопроводов с хладагентом может вызвать разложение хладагента под действием ультрафиолетового излучения.

Не подвергайте детали системы кондиционирования воздействию высокой температуры или открытого пламени. Перегрев может привести к повышению давления в системе и воспламенению.