Поршневой компрессор кондиционера автомобиля

Устройство и принцип работы компрессора кондиционера

Автомобильный кондиционер является довольно сложной и дорогостоящей системой. Он обеспечивает охлаждение воздуха в салоне, поэтому его поломка, особенно летом, вызывает у водителей массу неудобств. Ключевым компонентом в системе кондиционирования является компрессор кондиционера. Рассмотрим подробнее его устройство и принцип работы.

Как работает кондиционер в автомобиле

Компрессор сложно представить в отрыве от всей системы, поэтому вначале кратко рассмотрим принцип работы системы кондиционирования. Устройство автомобильного кондиционера не отличается от устройства холодильных установок или бытовых кондиционеров. Это замкнутая система с магистралями, в которых находится хладагент. Он циркулирует по системе, поглощая и отдавая тепло.

Схема работы автомобильного кондиционера

Компрессор выполняет основную работу: отвечает за циркуляцию хладагента по системе и делит ее на контуры высокого и низкого давления. Сильно разогретый хладагент в газообразном состоянии и под высоким давлением поступает от нагнетателя в конденсер. Затем он превращается в жидкость и проходит через ресивер-осушитель, где из него выходит вода и мелкие загрязнения. Далее, хладагент попадает в расширительный клапан и испаритель, который представляет собой небольшой радиатор. Там происходит дросселирование хладагента, сопровождающееся сбросом давления и понижением температуры. Жидкость вновь переходит в газообразное состояние, охлаждается и конденсируется. Вентилятор гонит охлажденный воздух в салон автомобиля. Далее, уже газообразное вещество с низкой температурой поступает обратно в компрессор. Цикл повторяется вновь. Часть системы с горячим хладагентом относится к зоне высокого давления, а с холодным – к зоне низкого давления.

Виды, устройство и принцип работы компрессора

Компрессор представляет собой нагнетатель вытеснительного типа. Он начинает свою работу после включения кнопки кондиционера в салоне автомобиля. Устройство имеет постоянное ременное соединение с двигателем (привод) через электромагнитную муфту, которая позволяет запускать установку, когда это необходимо.

Компрессор кондиционера

Нагнетатель всасывает охлажденный хладагент в газообразном состоянии из зоны низкого давления. Далее, за счет сжатия повышается давление и температура хладагента. Это главные условия для его расширения и дальнейшего охлаждения в расширительном клапане и испарителе. Для повышения срока службы составных частей компрессора используется специальное масло. Часть его остается в нагнетателе, другая часть растекается по системе. На компрессоре размещен предохранительный клапан, который защищает установку от превышения давления сверх нормы.

Различают следующие виды компрессоров в климатических установках:

• аксиально-поршневые;
• аксиально-поршневые с вращающимся наклонным диском;
• лопастные (роторные);
• спиральные.

Наиболее широкое распространение получили аксиально-поршневые и аксиально-поршневые нагнетатели с наклонным вращающимся диском. Это наиболее простой и надежный вариант устройства.

Аксиально-поршневой нагнетатель

Приводной вал компрессора приводит в движение наклонный диск, который, в свою очередь, образует возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах. Поршни двигаются параллельно валу. Количество поршней может отличаться в зависимости от модели и конструктивного решения. Их может быть от 3 до 10. Таким образом, формируется такт работы. Клапана открываются и закрываются. Происходит всасывание и нагнетания хладагента.

Аксиально-поршневой компрессор

Мощность климатической установки зависит от максимальной частоты вращения компрессора. Часто производительность зависит от скорости двигателя. Диапазон частоты вращения нагнетателя находится от 0 до 6 000 об/мин.

Чтобы убрать зависимость работы компрессора от скорости работы двигателя, используются компрессоры с изменяемым рабочим объемом. Это достигается путем применения вращающегося наклонного диска. Угол наклона диска меняется с помощью пружин, что корректирует производительность всей климатической установки. В компрессорах с постоянным аксиальным диском регулировка происходит в результате отключения и включения электромагнитной муфты.

Привод и электромагнитная муфта

Электромагнитная муфта обеспечивает связь работающего двигателя и компрессора во время включения кондиционера. Муфта состоит из следующих компонентов:

• ременной шкив на подшипнике;
• электромагнитная катушка;
• подпружиненный диск со ступицей.

Устройство электромагнитной муфты

Двигатель посредством ременного соединения приводит в движение шкив. Подпружиненный диск соединен с приводным валом, а электромагнитная катушка с корпусом нагнетателя. Между диском и шкивом имеется небольшой зазор. Когда включается кондиционер, электромагнитная катушка создает магнитное поле. Подпружиненный диск и вращающийся шкив соединяются. Компрессор начинает свою работу. Когда кондиционер выключается, пружины отводят диск от шкива.

Возможные неисправности и режимы отключения компрессора

Как уже было сказано, климатическая установка в автомобиле – это сложная и дорогая система. Ее “сердцем” является компрессор. Наиболее частые поломки кондиционера связаны именно с этим элементом. Проблемами могут стать:

• неисправность электромагнитной муфты;
• выход из строя подшипника шкива;
• утечка хладагента;
• перегорание предохранителя.

Подшипник шкива испытывает большие нагрузки и часто выходит из строя. Это обусловлено его постоянной работой. Поломку можно определить по непривычному звуку.

Именно компрессор кондиционера выполняет большую часть механической работы в климатической установке, поэтому он нередко выходит из строя. Этому также способствуют плохие дороги, неисправность других узлов, неправильная работа электрооборудования. Для ремонта потребуются специальные знания и умения. Лучше обратится в сервисный центр.

Также есть некоторые режимы, при которых происходит отключение компрессора, предусмотренное системой:

• очень высокое (выше 3 МПа) или низкое (ниже 0,1 МПа) давление внутри нагнетателя и магистралей (показывают датчики давления, пороговые значения могут отличаться в зависимости от производителя);
• низкая температура воздуха снаружи;
• чрезмерно высокая температура охлаждающей жидкости (выше 105˚C);
• температура испарителя ниже примерно 3˚C;
• открытие дроссельной заслонки более 85%.

Чтобы более точно определить причину неисправности, можно воспользоваться специальным сканером или обратиться за диагностикой в сервисный центр.

Источник статьи: http://techautoport.ru/elektrooborudovanie-i-elektronika/upravlenie-klimatom/kompressor-kondicionera.html

Как работает автомобильный кондиционер и что в нём ломается?

Как устроена система кондиционирования в автомобиле?

Компрессор приводится ремнем от коленвала. Компрессор сжимает поступающий в него в газообразном состоянии хладагент. При сжатии хладагента выделяется много тепла.

Сжатый и нагретый приблизительно до 100° хладагент поступает в радиатор-конденсатор. Проходя через конденсатор хладагент охлаждается примерно до 45° и переходит из газообразного состояния в жидкое. Т.е. конденсируется. Находящийся на конденсаторе ресивер-осушитель накапливает жидкий хладагент. В его же колбе находится вещество-осушитель, который впитывает влагу после сборки и вакуумирования всей системы. В этой же колбе может присутствовать и фильтр, удерживающий продукты износа компрессора.

На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть видеообзор про автомобильные кондиционеры.

Выбрать и купить компрессор кондиционера для вашего автомобиля вы можете в нашем каталоге б/у запчастей.

Из конденсатора жидкий хладагент под достаточно высоким давлением порядка 17 бар направляется в испаритель. На пути в испаритель он проходит через расширительный клапан или терморегулирующий вентиль. У этого клапана 2 функции: снизить давление хладагента и регулировать его подачу в испаритель. Проходя через расширительный клапан давление хладагента снижается до 4 бар. При этом хладагент испаряется и поглощает тепло из окружающей среды, охлаждаясь до 10°. При такой температуре он поступает в испаритель.

Вместо термовентиля может использоваться расширительная дросселирующая вставка, которая непрерывно дозирует подачу фреона в испаритель. В этом случае в испарителе собирается жидкий хладагент. В таком состоянии он не должен попасть в компрессор, что вызовет его гидроудар. Поэтому по пути к компрессору фреон попадает в отдельный аккумулятор, в котором он просто доиспараятся.

Испаритель относится к системе вентиляции салона. К нему вентилятор направляет воздух, попадающий в салон. В испарителе хладагент испаряется, отбирая тепло из окружающей среды. Т.е. он охлаждает и осушает проходящий сквозь испаритель воздух. Испарившийся в испарителе хладагент вновь направляется к компрессору.

Выбрать и купить испаритель кондиционера для вашего автомобиля вы можете в нашем каталоге б/у запчастей.

Аккумулятор-осушитель используется в системе кондиционирования с дросселирующей вставкой вместо термовентиля.

Вообще во время работы всей системы кондиционирования температура испарителя поддерживается на определенном уровне, порядка 10°. Регулирование производится всё в том же расширительном клапане, но в другом его контуре с термостатом. Это происходит следующим образом. Чем сильнее хладагент нагреется в испарителе, тем выше будет его давление. Это давление давит на мембрану термостата. Таким образом, чем теплее выходящий из испарителя хладагент, тем сильнее он давит на мембрану, а та через шток сильнее открывает шаровой клапан, который выпускает больше хладагента к испарителю.

Виды компрессора кондиционера в автомобилях

На автомобилях используются 3 вида компрессоров кондиционера. Самый распространенный тип: поршневые. Существуют варианты с переменным и фиксированным рабочим объемом. Соответственно в конструкции компрессора может быть от 5 до 7 поршней или 10 поршней. Поршневые компрессоры могут иметь как непостоянный, так и постоянный привод.

Менее распространены компрессоры роторного типа. Ротор может иметь лопасти либо представлять собой подвижную спираль, погруженную в такую же неподвижную спираль. Роторные компрессоры обоих типов распространены на японских автомобилях.

C 2012 года всё шире применяются компрессоры кондиционера с электрическим приводом и спиральным ротором.

Как работает компрессор кондиционера

Единственная функция компрессора кондиционера – это принять испаренный в испарителе хладагент, сжать его до более высокого давления и направить в конденсатор для охлаждения и перехода в жидкое состояние. Вся система кондиционирования может иметь саморегулирование или управляться внешними командами. В обоих случаях используется соответствующий управляющий клапан.

Управляющий клапан компрессора кондиционера

Управляющий клапан присутствует у компрессоров переменного рабочего объёма. Клапан может иметь механическое или электронное управление. Данный клапан управляет перетеканием газообразного хладагента между картером компрессора и линией всасывания. Картер в данном случае – это полость позади поршней, в которой расположен качающийся приводной диск.

Как происходит изменение рабочего объема компрессора?

Когда необходима высокая производительность компрессора, на его вход поступает газообразный хладагент под большим давлением. Как мы знаем, его давление повышается, т.к. слишком много хладагента испарилось в испарителе.

Это давление давит на поршни компрессора. При этом управляющий клапан стравливает давление газа из картера в линию всасывания. В этом случае давление всасывания над поршнями будет выше, чем давление, которое «подпирает» их из картера. Следовательно, это давление будет заставлять поршни увеличивать их ход. Таким образом, увеличивается и рабочий объем цилиндров компрессора.

Когда в испарителе испаряется меньше хладагента, то и давление на линии всасывания будет ниже. Для уменьшения рабочего объема цилиндров часть сжатого поршнями газа (хладагента) направляется в картер. Это давление давит на поршни сзади, заставляя их уменьшить рабочий ход.

Таким образом, изменение рабочего объема компрессора происходит за счет баланса сил на поршнях и под ними – в картере.

Качающийся диск

При изменении рабочего объёма компрессора происходит изменение угла качающегося диска. Тут надо понимать, что качающийся диск служит только для приведения в возвратно-поступательное движение поршней от вала компрессора. При этом диск обеспечивает гибкую связь поршней с собой. Диск не прикладывает никакой силы, которая способна заставить поршни изменить свой ход. Изменение хода поршней происходит только за счёт баланса давления газов.

Компрессорное масло

Помимо хладагента в системе кондиционирования присутствует специальное масло. Оно смазывает все пары трения. Масло циркулирует как по всему контуру, так и присутствует в картере компрессора. В зависимости от типа компрессора и применяемого хладагента используются разные типы масел, которые категорически нельзя смешивать друг с другом, т.к. может образоваться парафин, способный закупорить систему.

Компрессорное масло полностью прозрачное и почти бесцветное. Может иметь ярко зеленый цвет при наличии в нём красителя.

Неисправности и поломки компрессора и системы кондиционирования

Самая распространенная поломка системы кондиционирования – это утечка хладагента через негерметичные уплотнения или трещинки. При недостатке фреона снижается производительность системы кондиционирования. При совсем низком уровне фреона система может полностью отключить компрессор во избежание его поломки. Низкий уровень фреона определяется при его заправке по количеству и перепадам давления в системе. На крупную пробоину указывают потеки компрессорного масла. Хотя в большинстве случаев приходится добавлять в систему специальный краситель, видимый в ультрафиолете.

Врагами цилиндропоршневой группы или ротора компрессора являются повышенное трение из-за недостатка масла или повышенное давление хладагента. Также повышенное давление приводит к перегреву компрессора и масла, которое становится чересчур жидким. Эти факторы приводят к тому, что пары трения задирают друг друга, вся система засоряется алюминиевой пудрой.

Почему возникает избыточное давление хладагента? Первой причиной являются факторы, препятствующие нормальной конденсации. Это загрязнение конденсатора или неработающий вентилятор на нём. Также избыток давления может быть вызван лишним заправленным объемом хладагента.

Если в систему кондиционирования попала металлическая стружка, то ее нужно обязательно промыть и даже заменить испаритель и конденсатор. Иначе стружка очень быстро прикончит новый установленный компрессор.

Поломки других механических и электронных компонентов, таких как расширительный клапан, управляющий клапан довольно редки. Они проявляются в том, что кондиционер не холодит так, как надо, но при этом фреона в системе достаточно и утечек нет.

Муфта постоянного привода

Поршневые компрессоры кондиционера часто имеют постоянный привод. Т.е. их вал постоянно вращается при работе двигателя, никакого электромагнита в шкиве нет, провода к муфте не подведены.

Муфты постоянного привода могут быть пластиковыми или металлическими, могут иметь привод от ремня или от вала. Внутри такой муфты обязательно присутствуют простейшие резиновые демпферы. Демпферы расположены между шкивом и приводной пластиной, которая посажена непосредственно на вал компрессора. Приводная пластина также называется «срывной» или «предохранительной».

Это значит, что в случае заклинивания вала компрессора или избыточного давления в его корпусе приводная пластина буквально разрушается: происходит обрыв в специальном предохранительном элементе или участке пластины. При этом разрывается связь между валом и шкивом компрессора. Также обрыв предохранительной пластины происходит из-за биения приводного ремня, неисправности натяжного ролика, заклинивании обгонной муфты генератора.

Возможны и другие поломки приводной пластины. Муфта постоянного привода, отслужившая большой срок, может начать стучать во время работы двигателя. Стук возникает из-за разрушения резиновых демпферов и появления люфта. Т.е. соединительные штыри приводной пластины будут стучать по пазам в шкиве. Через некоторое время игнорирование стука приводит к тому, что все штыри срезает, т.е. опять же разрушается связь шкива с валом компрессора.

На некоторых автомобилях используются компрессоры постоянного привода, в муфте которых нет эластичного демпфера, а используется амортизирующий грузик. Такие муфты разрушаются из-за проблем с натяжением приводного ремня.

Муфта постоянного привода вращается на подшипнике, посаженном на шейку передней крышки кондиционера. Если появляется люфт подшипника, то в большинстве случаев его можно заменить на новый. Но при этом посадочная плоскость на шейке не должна быть изношена.

При установке новой приводной пластины на многие компрессоры для автомобилей группы VAG крайне важно не забыть установить на вал компрессора регулировочную шайбу. Без нее при завинчивании пластина просто сломается так, как это задумано производителем в случае заклинивания вала компрессора.

Электромагнитная муфта

Второй вариант привода компрессора кондиционера – с помощью электромагнитной муфты. В этом случае шкив и вал компрессора не находятся в постоянном соединении. Шкив посажен на подшипник, установленный на шейке передней крышки корпуса компрессора, и свободно вращается от ремня навесного оборудования. С валом компрессора соединена приводная пластина с резиновым или пружинным демпфером. Внутри шкива находится электромагнитная катушка. Когда на нее подается напряжение, возникает магнитное поле, которое притягивает и прижимает к шкиву приводную пластину. В этом случае шкив и вал компрессора вращаются вместе как единое целое. Когда напряжение с катушки снимается, приводная пластина выходит из зацепления со шкивом: между ними создается зазор.

Чаще всего электромагнитная муфта начинает проскальзывать. А именно проскальзывает приводная пластина относительно шкива. Далеко не во всех случаях проскальзывание начинается из-за износа привалочных поверхностей муфты. Обычно в самом компрессоре появляется излишние давление хладагента, что сильно нагружает муфту и вызывает ее проскальзывание.

Ну а дальше процесс разрушения идёт очень быстро: трущиеся приводная пластина и шкив разрушают привалочные поверхности, при этом выделяется очень много тепла, которое запекает резиновые компоненты и может сжечь электромагнитную катушку.

От перегрева в результате пробуксовки муфту защищает термопредохранитель, который размыкает цепь питания электромагнита.

В некоторых видах муфт предусмотрен резиновый демпфер приводной пластины, который разрушается в том случае, если вал компрессора вращается с повышенным усилием или заклинил.

Люфт всей муфты возникает из-за износа подшипника и шейки передней крышки корпуса компрессора. Если шейка изношена, то и после установки нового подшипника шкив будет вращаться с люфтом и биением.

Подшипник муфты

Если разваливается подшипник муфты, то муфта гремит и люфтит во время работы двигателя. Если пренебрегать этими симптомами и не торопиться в сервис, то подшипник может провернуться и задрать шейку передней крышки компрессора. В этом случае даже после установки нового подшипника или муфты люфт шкива никуда не денется. Для полноценного ремонта придется покупать или новую переднюю крышку, или б/у компрессор. Также есть варианты с восстановлением шейки.

Также люфтящая муфта быстро изнашивает приводной ремень и его натяжной ролик.

Как выбрать б/у компрессор кондиционера на авторазборке?

Если компрессор непостоянного привода, необходимо проверить вращение шкива. Шкив должен вращаться легко, без люфта, биения и постороннего шума. Другими словами, он должен вращаться легко, ровно и бесшумно.

Далее проверяем вращение вала. При этом не должно быть посторонних звуков и шорохов. При вращении вала туда-сюда не должно быть слышно стуков.

Если из портов компрессора сочится масло, можно проверить его чистоту: масло должно быть прозрачным.

Источник статьи: http://autostrong-m.by/post/kak-rabotaet-avtomobilnyj-kondicioner-i-chto-v-nyom-lomaetsya