Система кондиционирования воздуха (1997, 1998)

Применимость

Процесс охлаждения (общие сведения)

Закрытая система

Основными компонентами системы являются: испаритель
- ресивер/осушитель - компрессор - конденсатор - воздушный
клапан. Компоненты соединены друг с другом при помощи
труб и/или шлангов.Система заполнена подходящим количеством
хладагента и масла. Роль масла - смазывать и уплотнять
(поршень-цилиндр) компрессор.Так как хладагент распространяет масло по системе,
недостаток хладагента может привести к шумной работе
компрессора или его поломке из-за недостатка масла.Важно, чтобы система регулярно использовалась. Это
нужно для того, чтобы:

• компрессор был смазанным.
• хладагент циркулировал так, чтобы влага (вода) которая рассеивается в систему (= проходит через шланги и т.д.) могла быть собрана сушительным агентом в ресивере/осушителе.

Испаритель

Испаритель находится в блоке пассажирного салона
системы управления микроклиматом, и вентилятор обдува
продувает воздух сквозь испаритель.В испарителе низкое давление, благодаря воздушному
клапану и всасывающему эффекту компрессора.Когда хладагент поступает в испаритель через
воздушный клапан, он расширяется, а его давление и
температура снижаются. Затем хладагент начинает
кипеть и испаряться. Тепло (энергия),
используемая для испарения, берется из воздуха,
который охлаждается.Когда теплый воздух входит в соприкосновение с
холодным испарителем, влага конденсируется на
испарителе. Тепло (энергия), которое выделяется во время
конденсации, передается в хладагент,
который испаряется. Разница между температурами
воздуха и хладагента уменьшается. Высокая влажность
приводит к увеличению потребности охлаждения.Для получения необходимой охлаждающей
производительности, температура испарения
хладагента должна быть значительно ниже желаемой
температуры в пассажирском салоне. Однако, для
предотвращения
замерзания конденсата на испарителе, воздух не
охлаждается ниже приблизительно +30°С (на этой стадии
температура хладагента в испарителе равна
приблизительно -30°С).

Ресивер/осушитель

Ресивер/осушитель:

• содержит сушительный агент, который собирает и задерживает влагу (воду) в системе.
• хранит хладагент в системе, который временно не нужен.
• отделяет хладагент в газообразном состоянии от хладагента в жидкостном состоянии.

Ресивер/осушитель находится либо на стороне низкого
давления, либо на стороне высокого давления, в
зависимости от типа системы (= тип воздушного клапана)

Компрессор

· Компрессор:

• высасывает хладагент в газообразном состоянии из испарителя.
• сжимает газ, увеличивая таким образом его давление и температуру.
• вытесняет газ с высокой температурой и высоким давлением в конденсатор.

Компрессор является механическим устройством и
приводится в действие автомобильным двигателем. Когда
компрессор работает, он ” забирает” 0,5-8 kW (0,7-11 bhp) с
двигателя. Это
можно заметить по легким рывкам, появляющимся при
вождении, когда компрессор включается/выключается.

Конденсатор

Конденсатор находится впереди радиатора двигателя и
охладителя нагнетаемого воздуха (CAC), если таковой
установлен. Ветер торможения и вентилятор системы
охлаждения двигателя (FC) продувает
воздух через конденсатор.Когда хладагент поступает в конденсатор, он находится
в газообразном состоянии и имеет высокое давление и
высокую температуру.В конденсаторе горячий хладагент теряет часть
своего тепла, отдавая его прохладному воздуху. Затем
хладагент конденсируется и переходит в жидкостное
состояние.Количество выделяемого тепла = количество тепла,
поглащеное в испарителе + количество тепла, подаваемое
компрессором.Для получения достаточной охладительной
способности, температура конденсации хладагента
должна быть выше температуры наружного воздуха.

Воздушный клапан

До воздушного клапана хладагент находится в
жидкостном состоянии под высоким давлением.Воздушный клапан обеспечивает поступление
правильного количества хладагента в испаритель.
Количество хладагента должно быть достаточным для
того, чтобы он полностью испарился точно перед
выпускным отверстием испарителя. Слишком мало
хладагента ⇒ хладагент испаряется быстро и пар
перегревается = пониженная охладительная
способность. Слишком много хладагента ⇒ часть
хладагента не испаряется, а просто нагревается =
пониженная охладительная способность. Кроме этого,
существует опасность того, что часть хладагента
дойдет до компрессора в жидкостном состоянии. Это
может повредить компрессор, так как жидкость нельзя
сжать.Воздушный клапан состоит из расширительной трубки
или клапана TEV (Thermostatic Expansion Valve = терморегулирующий вентиль), в
зависимости от типа системы.

Давление и температура в системе кондиционирования
воздуха

• Значения могут меняться в зависимости от типа системы, условий работы и т.д.
• Значения, приведенные ниже, даны в качестве общего представления о величинах.
• После испарителя ⇒ газообразное состояние, 1,6-3,5 бар; от -2 до -12 °С.
• После компрессора, до испарителя ⇒ газообразное состояние, 10-28 бар; от +65 до +120 °С.
• После компрессора, до воздушного клапана ⇒ жидкостное состояние, 9-24 бар; от +40 до +80 °С.
• Непосредственно после воздушного клапана, ⇒ частично в жидкостном состоянии, 1,5-3,2 бар; от -4 до -10 °С.

Компоненты

Шланги, трубки

Все соединения имеют уплотнительные кольца.
Уплотнительные кольца изготовлены из специально
разработанного материала (HNBR = гидронитриловая резина).
Уплотнительные кольца имеют различные цвета
(черный - синий - желтый - зеленый), в зависимости от типа
хладагента, для которого они предназначены.Существуют три различных типа соединений, в
зависимости от соединения, модели автомобиля и года
изготовления.

• А: Соединение с колпачковой гайкой
• В: Блочное соединение
• C: Быстросъемный соединитель (требуется особый инструмент для разъединения этого соединения)Пластмассовое кольцо висящее на одной из трубок указывает на то, что соединение собрано правильно. Сначала, это кольцо находится на одной из секций соединения, но оно слетает, когда соединение сдавлено с правильной силой.

Испаритель (нагреваемый воздухом теплообменник)

Существует в различных модификациях, в зависимости
от модели автомобиля и года изготовления. Однако,
используемая модификация не имеет ничего общего с
типом системы, которой оборудован
автомобиль.В основном, он состоит из петлеобразных трубок в
которых течет хладагент. Петли имеют фланцы для
увеличения теплопоглащающей поверхности.

Конденсатор (охлаждаемый воздухом теплообменник)

Существует в различных модификациях, в зависимости
от модели автомобиля и года изготовления. Однако,
используемая модификация не имеет ничего общего с
типом системы, которой оборудован
автомобиль.В основном, он состоит из петлеобразных трубок в
которых течет хладагент. Петли имеют фланцы для
увеличения теплоотдающей поверхности.Используется два основных типа - последовательный и
параллельный. Последовательный = одна, две или три
трубки, идущие вперед и назад через конденсатор (петли
расположены последовательно).Параллельный = несколько трубок (”плоские трубки”),
которые идут параллельно друг к другу через
конденсатор. Каждая трубка имеет большое количество
каналов, и трубки соединены
вместе на лицевой поверхности конденсатора.

Ресивер/осушитель

В основном, он состоит из резервуара, в котором
содержится сушительный агент.Внутреннее устройство и система трубок зависят от
системы, для которой они предназначены. Системы с
клапаном TEV имеют фильтр в ресивере/осушителе. Фильтр
собирает различные загрязнения в
системе.В системах с расширительной трубкой
соответствующий фильтр объединен с расширительной
трубкой.

Компрессор

Существует несколько моделей и модификаций, в
зависимости от варианта двигателя, модели автомобиля и
года изготовления.Различные модификации:

• лопастный компрессор.
• поршневой компрессор с 2 - 4 - 5 - 6 или 7 цилиндрами.
• поршневой компрессор с постоянным или переменным рабочим объемом цилиндра.

Это - механическое устройство, приводящееся в
действие двигателем через ременную передачу.Имеет электромагнитную муфту, которая делает
возможным включение/отключение компрессора.

Электромагнитная муфта

Муфта состоит из:

• катушки соленоида, установленной непосредственно на корпусе компрессора.
• гибкой пластины, установленной на валу компрессора.
• шкива, расположенного на лицевой поверхности компрессора.

Когда компрессор отсоединен, шкив вращается свободно
без какого-либо влияния на компрессор.Когда на катушку соленоида подается ток, гибкая
пластина вводится в контакт со шкивом.Энергия передается от шкива через пластину на вал
компрессора.Способ управления включением/выключением (ток на
катушку соленоида) зависит от типа системы, варианта
двигателя, модели автомобиля и года изготовления.

Компрессор с переменным рабочим объемом цилиндра

Поршни приводятся в действие шкивом
распределительного вала, угол которого может
меняться.Когда компрессор выключен, угол определяется
пружинами.Когда компрессор включен, угол определяется
давлением влияющим на верхнюю поверхность поршней (=
впускное давление) и нижнюю поверхность (= давление в
картере) во время фазы впуска.Давление на нижней поверхности поршней (= в картере)
управляется клапаном, который поддерживает впускное
давление постоянным.

Высокое впускное давление = большой рабочий объем

цилиндра

Клапан открывается и понижает давление в картере.
Заднее давление на обратной стороне поршней
уменьшается и угол шкива распределительного вала
увеличивается.Увеличенный угол увеличивает ход поршня, что
приводит к увеличению объема всасываемого хладагента
и снижению выходного давления.

Низкое впускное давление = малый рабочий объем

цилиндра

Клапан закрывается и увеличивает давление в картере.
Давление нагнетается хладагентом, который выводится
через калиброванный канал из выводной стороны в
картер.Заднее давление на обратной стороне поршней
увеличивается и угол шкива распределительного вала
уменьшается.Уменьшенный угол уменьшает хода поршня, что
приводит к уменьшению объема всасываемого
хладагента и увеличению выходного давления.

Преимуществом такого типа компрессора является:

Поток хладагента постоянно регулируется согласно
требованиям.Меньше включений/выключений, что обеспечивает
высокий уровень удобства при езде.

Система с расширительной трубкой

Расширительная трубка (”насадка”)

Пассивный регулятор потока (= фиксированный воздушный
клапан).Состоит из тонкой металической трубки, установленной в
пластмассовом корпусе, с фильтрами на впускной и
выпускной сторонах. Фильтр собирает различные
загрязнения в системе. Пассивный регулятор
потока (= фиксированный воздушный клапан).Управляет объемом хладагента, выпущенного из
испарителя.На объем оказывают влияние размеры трубки (диаметр,
длина), а также давление и температура на обеих сторонах
трубки.Трубка отрегулирована согласно системе и типу
используемого хладагента.Трубка для R12 имеет больший диаметр, чем трубка для R134a. Это
потому, что смесь R12 и масла имеет большую вязкость, чем
смесь масла и R134a.

Управляет пропускной способностью системы и

функционирует в качестве антифриза

Состоит из датчика, на который действует давление
хладагента до испарителя, иными словами, на стороне
низкого давления. Датчик давления (прессостат) должен
быть установлен как можно ближе к
выводному отверстию испарителя.Если давление слишком низкое (= слишком низкая
температура), датчик давления (прессостат) разрывает
цепь тока и компрессор выключается. Это делается для
того, чтобы вода, которая конденсируется
на испарителе, не превращалась в лед и не мешала потоку
воздуха через испаритель. Сильное накопление льда
может также вызвать повреждение испарителя.Когда давление (= температура) снова увеличивается,
датчик давления (прессостат) замыкает цепь тока и
компрессор включается.Датчик давления (прессостат) открывается при примерно
1,6 бар и закрывается при примерно 3,2 бар.

Ресивер/осушитель

В системах с расширительной трубкой в некоторых
случаях трубка может пропустить немного больше
хладагента, чем нужно. В результате небольшая часть
хладагента выйдет из испарителя в виде
жидкости. Для предотвращения повреждения
компрессора ресивер/осушитель должен быть
установлен на стороне низкого давления и должен быть
способен отделить жидкость от газа.Вывод ресивера/осушителя устанавливается так, чтобы
только хладагент в газообразном состоянии мог
покидать ресивер/осушитель. Хладагент в виде жидкости
собирается в нижней части
ресивера/осушителя.Хладагент в нижней части ресивера/осушителя
содержит в себе сравнительно высокое количество
масла. Эта смесь (хладагент и масло) проводится сквозь
градуированное отверстие в выводную трубку и
вместе с газом переводится обратно в компрессор.Отверстие играет очень важную роль в возвращении
масла в компрессор.

Контроль температуры в пассажирском салоне

Система кондиционирования воздуха имеет только два
положения, выключено и включено.Если в салоне слишком холодно, температура может
регулироваться обычными регуляторами отопления и
вентилятора обдува.

Гнездо для техобслуживания

Часто в системах с расширительной трубкой имеется
только один штуцер (со стороны низкого давления), к
которому можно подключить агрегат обслуживания
кондиционера (A/C station) или манометр.

Системы с клапаном TEV (Термостатический

расширительный клапан)

Клапан TEV

Активный регулятор потока (= переменный воздушный
клапан).Состоит из:

• клапана, на который воздействуют пружина и мембрана.
• Капиллярной трубки с резистором, установленным на выводной трубке испарителя.
• Положение резистора было тщательно проверено.
• Капиллярная трубка заполнена хладагентом.
• трубка уравнивания давления подсоединена к выводной трубке испарителя.

Управляет объемом хладагента, выпущенного из
испарителя.Слишком мало хладагента = температура в выводной
трубке увеличивается ⇒ хладагент в капиллярной трубке
расширяется и давит на мембрану ⇒ клапан открывается и
выпускает добавочное
количество хладагента в испаритель.Слишком много хладагента = температура в выводной
трубке падает ⇒ хладагент в капиллярной трубке
уменьшается в объеме ⇒ пружина давит обратно на клапан
⇒ клапан закрывается и
выпускает меньше хладагента в испаритель.Температура и давление в системе соотносятся друг с
другом. Допустим, что происходит падение давления в
испарителе, в случае чего температура в выводной трубке
также падает. Это означает, что
клапан закрывается, и что будет слишком мало хладагента -
производительность уменьшается. Давление в выводной
трубке выводится через трубку уравнивания давления к
нижней стороне мембраны и
компенсирует любое падение давления.Клапан TEV тщательно настраивается согласно
конкретной системе и типу используемого хладагента.Клапан калибруется таким образом, чтобы он выпускал
ровно столько хладагента, сколько может испариться
полностью, и удерживал перегрев на минимальном уровне
(перегрев обычно составляет примерно
6-10°С). Это делается для того, чтобы получить максимальную
охлаждающую способность, и предотвратить выход
хладагента в жидкостном состоянии из испарителя и его
попадание в компрессор.

Защита от замерзания

Термостат с капиллярными трубками или температурный
датчик в зависимости от модели автомобиля и года выпуска.Устанавливается в самом холодном месте испарителя
(где раньше всего начинает образовываться иней). Место
расположения чрезвычайно важно и часто проверяется
вручную.Термостат/датчик давления разрывает цепь тока и
выключает компрессор, если температура становится
слишком низкой. Это делается для того, чтобы вода,
которая конденсируется на испарителе, не
замерзала и не мешала потоку воздуха через испаритель.
Сильное накопление льда может также вызвать
повреждение испарителя.Если температура снова увеличивается,
термостат/датчик температуры замыкает цепь тока, и
компрессор включается.Термостат/датчик температуры обычно открывается при
температуре примерно 2°С и закрывается при температуре
примерно 6°С.

Ресивер/осушитель

Функционированию клапана TEV могут помешать газовые
пузырьки в хладагенте. Поэтому ресивер/осушитель
должен быть установлен на стороне низкого давления и
должен быть способен отделить газ от
жидкости.Вывод ресивера/осушителя устанавливается так, чтобы
только хладагент в жидкостном состоянии мог покидать
ресивер/осушитель.Хладагент в газообразном состоянии собирается
вверху ресивера/осушителя. После передачи тепла этот
хладагент также сконденсируется.Ресивер/осушитель снабжен фильтром, который
собирает различные загрязнения в системе.

Управление температурой в пассажирском салоне

Некоторые автомобили снабжены регулируемым
термостатом, который можно отрегулировать согласно
температуре испарителя, при которой компрессор будет
отсоединен.Максимальное положение (отмечено красным цветом)
должно однако использоваться в течение
непродолжительного времени после запуска для того,
чтобы быстро понизить температуру в салоне, и, если
это применимо, в сухом пустынном климате. В противном
случае имеется опасность того, что конденсат
превратится в лед.На большинстве автомобилей кондиционирование
воздуха имеет только два положения, выключено и
включено.Если в салоне слишком холодно, температура может
регулироваться обычными регуляторами отопления и
вентилятора обдува.

Гнездо для техобслуживания

В системах с клапаном TEV имеется два штуцера (один на
стороне высокого давления и один на стороне низкого
давления), к которым можно подключить агрегат
обслуживания кондиционера (A/C station)
или манометр.

Контролирование функций, - компонентов

Наличие функций/компонентов, их конструкция и
местоположение определяется типом системы, моделью
автомобиля, годом выпуска и типом двигателя.

Датчики давления

Находятся на стороне высокого давления и в принципе
состоят из выключателей, которые размыкают/замыкают
цепь тока, или же из датчика давления, который посылает
сигнал на модуль управления
двигателя (ECM).

Ими могут быть:

• А: Датчик линейного давления. В этом случае все функции всегда управляются через модуль управления двигателя (ECM) и фактическое давление может быть считано при помощи сканирующего прибора Volvo (ST).
• В: Отдельные блоки.
• C: Комбинированный блок с множеством встроеных датчиков давления.

В большинстве датчиков давления 1992 года выпуска и
позже в соединении установлен корпус клапана (Schraeder valve). Это
делает возможным снятие датчиков давления без
опорожнения системы.

Примечание: Если соединение имеет внутреннюю резьбу (как в С на
иллюстрации), в нем нет корпуса клапана.

Предохранительный клапан

Находится на стороне высокого давления, на
компрессоре или на трубке.Клапан открывается и выпускает хладагент, если
давление в системе слишком высокое. Затем он опять
закрывается, когда давление возвращается в норму.Эта функция предохраняет систему от взрыва если,
например, предохранительный выключатель не
функционирует.

Термовыключатель

Находится на компрессоре и измеряет его температуру.Размыкает цепь тока компрессора при температуре
примерно 105°С. Замыкает цепь тока, когда температура
падает примерно до 90°С.Эта функция предохраняет компрессор от
перегрева/поломки, в случае, например, утечки
хладагента (= малое количество).

Другие возможные функции

Компрессор может включаться минимум через 10 секунд
после того, как запускается двигатель.Часто управляется цепью таймера в реле A/C или в модуле
управления двигателя (ECM).Эта функция предотвращает остановку двигателя сразу
после запуска. Двигатель подвергается большой
нагрузке когда включается компрессор.Выключение компрессора при:

• полностью открытой дроссельной заслонке (WOT) (часто выключение, управляемое временем).
• большом ускорении и малой скорости (обычно происходит в дизельных двигателях).
• высокой температуре охлаждающей жидкости двигателя.

Обычно управляется через модуль управления
двигателя (ECM).Эти функции должны обеспечивать оптимальное
ускорение и предотвращать перегрев двигателя.

Значения для датчиков давления/предохранительного

выключателя/предохранительного клапана

Значения могут меняться в зависимости от, среди
прочего, типа системы, хладагента и компрессора.Следующие значения даны только в качестве примера.
Они относятся к модели Volvo 900 с хладагентом R134a и компрессором
марки Sanden SD-7H15.

• Низкая скорость вентилятора системы охлаждения двигателя (FC) включается при 18 бар и выключается при 14 бар.
• Высокая скорость вентилятора системы охлаждения двигателя (FC) включается при 23 бар и выключается при 19 бар.
• Компрессор выключается при 30 бар и включается при 20 бар.
• Предохранительный клапан открывается при 38 бар.

Управление компрессора

Цепь тока компрессора (включение/выключение) имеет
различные варианты, зависящие от типа системы, типа
двигателя, модели автомобиля и года изготовления.Цепь может быть очень простой с небольшим
количеством компонентов или более сложной с большим
количеством компонентов.

Пример 1

Этот пример показывает цепь на модели Volvo 240 1977 года выпуска.Цепь содержит:

• выключатель для ручного включения/выключения компрессора.
• выключатель, управляемый термостатом.

Термостат определяет температуру в испарителе при
помощи резистора.При слишком низких температурах (= риск формирования
льда) выключатель открывается и компрессор
выключаетсяКогда температура увеличивается, выключатель опять
закрывается и компрессор включается.

1. Компрессор
2. Реле системы кондиционирования воздуха (A/C)
3. Модуль управления двигателя (ECM)
4. Датчик давления кондиционера (A/C)
5. Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя
6. Датчик положения дроссельной заслонки (TP)
7. Выключатель давления системы кондиционирования воздуха (А/С) (прессостат)
8. Модуль управления ECC
9. Датчик температуры салона
10. Датчик наружного давления
11. Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя ECC
12. Датчик солнечного излучения

Пример 2

Пример показывает цепь на модели Volvo 960 1996 года выпуска с
системами Motronic 4.4 и ECC.Компрессор управляется через реле модулем
управления двигателя (ECM) в зависимости от числа вводных
сигналов. С таким подсоединением модуль управления
двигателя (ECM) может быстро
(заблаговременно) компенсировать изменения в нагрузке
при включении и выключении компрессора (= меньше
рывков).

Функционирование

Модуль управления ECC рассчитывает, нужно ли включить
компрессор для достижения правильной температуры в
салоне. Подсчеты основываются на требованиях водителя
(= установка органов управления) и
сигналов от ряда датчиков.Если необходимо, модуль управления передает сигнал (=
требует включения компрессора).Сигнал на модуль управления двигателя (ECM) передается
через датчик давления (прессостат).Датчик давления (прессостат) размыкает сеть, если
давление, а следовательно и температура, в системе (на
стороне низкого давления) падает слышком низко.Модуль управления двигателя (ECM) активирует реле
кондиционера и компрессор включается.(минимум через 10 секунд после запуска двигателя - цепь
таймера в модуле управления).Модуль управления двигателя (ECM) выключает
компрессор:

• когда прекращается запрос включить от модуля управления ECC/датчика давления (прессостата).
• при полностью открытой дроссельной заслонке (WOT), на 15 секунд максимум (сигнал от датчика положения дроссельной заслонки (TP)).
• при высокой температуре охлаждающей жидкости двигателя (ECT), выше примерно 125°С (сигнал от датчика температуры).
• при слишком высоком давлении на стороне высокого давления, выше примерно 30 бар (сигнал от датчика давления).

Сигналы от датчика температуры охлаждающей жидкости
двигателя и датчика давления используются также
модулем управления двигателя (ECM) для управления
вентилятором системы охлаждения двигателя
(FC).