Система кондиционирования воздуха в автомобиле

Система кондиционирования воздуха в автомобиле

Система обогрева воздуха в салоне автомобиля не способна обеспечивать необходимый температурный режим. При температуре окружающего воздуха превышающей 20°С необходимо его охлаждения для создания комфортных условий водителю и пассажиров. Для решения этой задачи применяются системы кондиционирования. Схема системы кондиционирования показана на рисунке:

Рис. Система кондиционирования воздуха в автомобиле:
1 – компрессор; 2 – электрическая муфта; 3 – конденсатор; 4 – вспомогательный вентилятор; 5,7 – датчик давления; 6 – рессивер-осушитель; 8 – температурный выключатель; 9 – термодатчик; 10 – поддон для конденсата; 11 – испаритель; 12 – вентилятор испарителя; 13 – выключатель вентилятора; 14 – редукционный клапан

Хладагент

Система заполняется хладагентом, который в зависимости от температуры и давления может переходить из газообразного в жидкое состояние и наоборот. Хладагент — это газ, которым заполняется система. До недавнего времени хладагентом автомобильных кондиционеров был фреон R12 . После опубликования теории разрушения озонового слоя земной атмосферы хладфторуглеродами, содержащимися в хладагенте R12, его применение сократилось.

В современных системах кондиционирования используется фреон R134а (тетрафторэтан), который считается «экологически чистым». Этот хладагент относится к классу гидрофторуглеродов (HFC), не содержит хлора и не очень вреден, но эффективность его на 10-15% ниже, чем у R12, и он более текуч. Однако для эффективной работы автомобильных кондиционеров, использующих R134a, требуется более высокое рабочее давление. Применение хладагента R134а привело к усложнению систем кондиционирования. Необходимо отметить, что новый и старый хладагенты несовместимы, так как несовместимы компрессорные масла, заправляемые вместе с ними.

Ресивер

При определенной температуре и определенном давлении охлажденный хладагент конденсируется и переходит в жидкое состояние. Снизу хладагент выходит из конденсатора и в жидком состоянии поступает в ресивер-осушитель, состоящий из ресивера и осушителя, устанавливаемый на выходном трубопроводе конденсатора перед испарителем. Ресивер-осушитель не только обеспечивает хранение хладагента, но фильтрует его и удаляет влагу (иногда фильтр устанавливается отдельно от ресивера). Влага удаляется с помощью специального адсорбента, который имеет ограниченный срок службы.

Ресивер 5 служит для сглаживания колебаний потока хладагента.

Рис. Ресивер-осушитель:
1 — подача хладагента от конденсатора; 2 — подача хладагента к редукционному клапану; 3 – осушитель; 4 – фильтр-сетка; 5 — ресивер

В осушителе 3 происходит удаление влаги, которая проникла в контур хладагента при монтаже или из окружающей среды, а также осаждаются продукты износа частей компрессора, грязь, попавшая в контур при монтаже и прочие инородные примеси. Ресивер-осушитель может снабжаться смотровым окном для контроля за количеством хладагента. В случае выхода из строя ресивер-осушитель не ремонтируется и подлежит замене.

Редукционный клапан

После осушителя хладагент поступает к редукционному клапану. В редукционном клапане перед испарителем понижается давление жидкого хладагента, что приводит к охлаждению испарителя. Редукционный клапан находится на границе разделения сторон низкого и высокого давления контура хладагента. В клапане происходит регулирование потока хладагента к испарителю в зависимости от температуры паров хладагента на выходе из испарителя, поэтому в испарителе испаряется столько хладагента, сколько необходимо для поддержания равномерного «холода» в испарителе.

Если повышается температура хладагента, выходящего из испарителя, то хладагент расширяется в термостате 4, установленном на редукционном клапане. Мембрана 3 при этом прогибается и поток хладагента через шариковый клапан 2 к испарителю увеличивается.

Рис. Редукционный клапан:
1 – регулировочная пружина; 2 – шариковый клапан; 3 – мембрана; 4 – термостат с сенсорной трубкой и хладагентом

Если понижается температура хладагента, выходящего из испарителя, то тогда объем хладагента в термостате уменьшается и мембрана 3 возвращается в верхнее положение. Поток хладагента через шариковый клапан к испарителю уменьшается.

Термостатический расширительный клапан функционирует под действием трех сил:

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

Редукционный клапан разбрызгивает охлажденную жидкость, подавая ее в испаритель.

Испаритель

Испаритель ускоряет процесс испарения. Для этого он имеет большую поверхность и является теплообменником между хладагентом и окружающим воздухом.

Хладагент, прошедший через редукционный клапан, став легкоиспаряющимся с низким давлением, при прохождении в туманообразном состоянии через трубопровод алюминиевого испарителя, под действием потока воздуха от вентилятора, испаряясь превращается в газ при температуре -2°С и давлении 2,0 кг/см2.

При этом рёбра трубопровода испарителя 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 стекают в поддон для конденсата и затем на землю.

Компрессор

Газообразный хладагент по трубопро­воду поступает в компрессор, который приводится в действие от вала двигателя. Компрес­сор сжимает газ до высокого давления. Компрессор работает от муфты, которая приводится в действие шкивом коленчатого вала через приводной ремень. Если на электромагнит муфты 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.

Компрессоры климатических установок бывают различного типа:

• поршневые нагнетатели
• спиральные нагнетатели
• лопастные нагнетатели
• аксиально-поршневые нагнетатели с вращающимся наклонным диском
• с приводом от электродвигателя

Наибольшее распространение для систем кондиционирования нашли компрессоры с переменной производительностью аксиально-поршневого типа.

Рис. Схема аксиально-поршневого компрессора переменной производительности с вращающимся наклонным диском:
1 – шкив; 2 – электромагнит; 3 – наклонная шайба; 4 – поршень; 5 – крышка блока цилиндров насоса; 6 – клапаны

С ведущим валом компрессора соединена наклонная шайба, которая при своем вра­щении перемещает несколько (5…7) поршней. Корпус с цилиндрами закрыт крышкой с си­стемой клапанов. Производительность компрессора определяется заданной температурой охлаждения. У таких компрессоров может изменяться наклон шайбы, что приводит к изменению хода поршней и, следовательно, производительности. Компрессоры этих типов оказывают меньшее влияние на работу двигателя при включении муфты, что очень важно для маломощных двигателей. Кроме того, они обеспечивают большую стабильность заданной температуры.

Смазка компрессора производится специальным компрессорным маслом, циркулирующим по всей системе вместе с хладагентом. В системах, работающих с фреоном R12, применяются минеральные масла, с R134а – полиалкиленово-гликолевое (PAG).

При смешивании этих масел образуется мутная густая масса, приводящая к выходу из строя системы кондиционирования, и в первую очередь компрессора. При дозаправке кондиционера хладагентом и доливке масла используются только те компоненты, которые предназначены для данной системы.

Как правило, в моторном отсеке автомобиля есть наклейки, указывающие тип хладагента, его количество и соответствующий ему тип и количество масла (наклейки для R134а – зеленого цвета, для R12 – желтого).

Конденсатор

От компрессора горячий газообразный хладагент с температурой около 50…70° C подается в конденсатор, который служит для превращения газообразного высокотемпературного хладагента, идущего от компрессора в жидкое состояние выделением тепла в атмосферу. Конденсатор состоит из изогнутых трубок, которые соединены перегородками и имеет большую поверхность охлаждения, чем достигается высокая теплопередача. Трубки и ламели конденсатора воспринимают тепло хладагента.

Количество выделяемого хладагентом тепла в конденсаторе определяется количеством поглощенного испарителем тепла из окружающей среды 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 или дополнительным вентилятором и потоком воздуха, возникающим при движении автомобиля.

Холодный наружный воздух проходит через конденсатор, забирает тепло, благодаря чему хладагент охлаждается.

Датчики давления

Система кондиционирования снабжается датчиками давления 5 и 7, которые не позволяют включать работу системе при давлении хладагента в системе ниже определенной величины. Для контроля температурного режима работы системы предусмотрены температурные датчики 8 и 13.

: Общие сведения о системе кондиционирования воздуха

Источник: https://ustroistvo-avtomobilya.ru/sistemy-bezopasnosti-i-komforta/konditsionirovanie/sistema-konditsionirovaniya-vozduha/

Введение

Введение 3

1.Техническое описание системы кондиционирования воздуха автомобиля (назначение, функции, устройство и работа) 4

1.1 Принцип работы автомобильного кондиционера 4

1.2 Основные устройства автомобильного кондиционера и организация циркуляции воздушных потоков 7

1.3 Особенности хладагентов, компрессорное масло в системе смазки кондиционирования воздуха 12

1.4 Воздушные системы кондиционирования 14

2.Основные технические данные и характеристики конкретного примера 16

2.1 Система кондиционирования воздуха автомобилей Киа 16

2.2 Технические данные кондиционера 19

3.Обоснование необходимости диагностирования системы кондиционирования воздуха автомобиля 20

4.Оборудование, методы и средства диагностирования системы кондиционирования воздуха автомобиля 21

4.1 Диагностические средства 21

4.2 Диагностирование, техническое обслуживание и ремонт системы кондиционирования воздуха автомобиля 24

5.Обоснование экономической эффективности диагностирования системы кондиционирования воздуха автомобиля 36

6.Предложения по совершенствованию диагностики системы кондиционирования воздуха автомобиля 37

Заключение 38

Список использованных информационных источников 39

Долгое время“кондиционер”, или кондиционированиевоздуха в салоне автомобиля, считалсяпредметом роскоши. Теперь же этовоспринимается как один из факторов,обеспечивающих уверенное управлениеавтомобилем, и относится к элементамконструкции автомобиля, определяющихстепень его безопасности. Еще 10 летназад только 10 процентов новых автомобилейимели климатические установки, а уже в1996 году уже четверть новых автомобилейбыла оснащена этим оборудованиемсерийно.

Среди покупателей постояннорастет стремление оборудовать свойавтомобиль климатической установкой.Принципиально устройство климатическойустановки во всех автомобилях практическиодинаково. Отличие состоит в основномтолько в их конструктивном исполнении.В данном курсовом проекте описаныосновные принципы действия и особенностиконструкции климатической установки.

Приведено устройство основныхконструктивных элементов климатическихустановок, особенности различныххладагентов и основные требования кобслуживанию и ремонту климатическихустановок. Рассмотренные элементыконструкции имеются во всех климатическихустановках.

Целью даннойкурсовой работы является обобщение,систематизация вопросов конструкции,диагностирования и обслуживаниясовременных.систем кондиционированиявоздуха автомобиля.

1.1 Принцип работы автомобильного кондиционера

Автомобильный кондиционер работает потому же принципу, что и обычный бытовойхолодильник, хотя и устроен по-другомуВ основу работы этих устройств положенэффект Джоуля-Томсона – понижениетемпературы рабочего тела придросселировании. Дросселированиемназывается понижение давления рабочеговещества при протекании его черезсужение в канале или какое либо местноесопротивление (шайба, капиллярнаятрубка, терморегулирующий вентиль).

Основная функция кондиционеров –обработка внутреннего воздуха в салоне,поскольку кондиционеры лишь обеспечиваюткомфортную для человека температуру,а именно охлаждение или обогрев воздуха.Кондиционеры обладают дополнительнымифункциями:

— режим осушения – неконтролируемоеосушение воздуха;

— режим сна;

— режим автоматического размораживания;

— защита от попадания влаги;

— регулирование направления воздушногопотока;

— фильтр грубой очистки воздуха – увсех кондиционеров;

— различные фильтры тонкой очисткивоздуха – у бытовых настенных моделей;

— ионизация, устранение запахов,микробов и прочие функции, влияющие накачество воздуха.

Дополнительные функции отличаются уразных моделей и разных фирм.

В отличие от сплит-систем, состоящих изодного внутреннего и одного наружногоблоков, что, впрочем, почти идеальноподходит для обеспечения комфортныхусловий в отдельных помещениях, илиполучивших широкое распространениеинвертерных систем кондиционированияс переменной производительностью исвободной комплектацией внутреннимиблоками различной мощности, системакондиционирования воздуха в автомобиленаиболее близка к мульти-зональнымсистемам с изменяемым расходом хладагента(VRF).

Существуют несколько типов расположенияузлов систем автомобильных кондиционеров,но, несмотря на некоторые отличия, ихпринципиальная схема одинакова. Далеерассмотрим самый распространенныйвариант; он представлен на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1- Схемаработы автомобильного кондиционера

При включении кондиционера срабатываетэлектромагнитная муфта компрессора иприжимной диск примагничивается к шкивукомпрессора (шкив приводится в движениеремнем от коленчатого вала двигателяи, даже когда кондиционер выключен,постоянно вращается). Теперь началработать компрессор. Компрессор сжимаетгазообразный фреон, отчего тот сильнонагревается, и гонит его по трубопроводув конденсатор.

Конденсатор часто называютконденсором, радиатором кондиционера.В конденсоре сильно нагретый и сжатыйфреон охлаждается. Охладиться фреонупомогает вентилятор. При движенииавтомобиля конденсатор дополнительноохлаждается набегающим потоком воздуха.Охладившись, сжатый фреон начинаетконденсироваться и выходит из конденсорауже жидким. После этого жидкий фреонпроходит через ресивер-осушитель.

Часто на ресивере-осушителе естьсмотровое окно, которое позволяетвизуально оценить заполненность системыфреоном. Если система неполная, то приработе компрессора в глазке будет виднамолочно-белая пена.

Очистившись в ресивере-осушителе, жидкийфреон подходит к терморегулирующемувентилю (ТРВ). ТРВ представляет собойспециальное устройство, регулирующееразницу температур на выходе из испарителяи кипения хладагента – перегрев пара(перегрев), выходящего из испарителя.

ТРВ устанавливают на трубопроводе, покоторому жидкий фреон поступает виспаритель. Если испаритель полностьюзаполнен жидким фреоном, то из неговыходит насыщенный пар, температуракоторого равна температуре кипения, ирегулирующий орган ТРВ закрывается.

Если из испарителя выходит пар, перегревкоторого превышает установку ТРВ, торегулирующий орган ТРВ открываетсянастолько, чтобы площадь его проходногосечения соответствовала допустимойвеличине. По сути, ТРВ являетсяавтоматически регулируемым дросселем.

Проходя через ТРВ и попадая в испаритель,фреон переходит в газообразное состояние(кипит) и при этом сильно охлаждается,охлаждая и испаритель, а вентиляторсдувает с испарителя холод в салонавтомобиля. Пройдя через испаритель,все еще достаточно холодный фреонпопадает снова в компрессор. И далеепроцесс повторяется.

Датчик выключает компрессор призначительном повышении давления внапорной магистрали. Датчик выключаеткомпрессор при слишком низкой температуреиспарителя.

Часть системы от компрессора до ТРВназывается напорной магистралью. Еевсегда можно определить по тонкимтрубкам, которые теплые или горячие.

Часть системы от испарителя до компрессораназывается обратной магистралью, илимагистралью низкого давления. Онаделается из толстых трубок и на ощупьхолодная.

Если в напорной магистрали во времяработы компрессора давление колеблетсяот 7 до 15 атмосфер (в аварийных случаяхи до 30), то в обратной магистрали давлениене превышает 1–2 атм.

Когда кондиционер выключен, давлениев обеих магистралях уравнивается исоставляет около 5 атмосфер.

Точные данные по величинам давления идругие характеристики системкондиционирования автомобилей приведеныв специальных справочниках.

В дополнение к описанию принципа работыавтомобильного кондиционера на рисунке1.2 представлена наглядная технологическаясхема взаимодействия его основныхустройств с указанием направленийциркуляции воздушных потоков.

Источник: https://studfile.net/preview/5357110/