Лабораторная работа 7 Принцип действия и устройство автомобильного кондиционера
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение конструкции автомобильногокондиционера, принцип работы.
В результате изучения данной работы должны быть закреплены знания по процессам обработки воздуха в автомобильном салоне, рассмотрены основные узлы системы кондиционирования их назначение.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Автомобильный кондиционер - сложная замкнутая герметичная система (рис.29), обеспечивающая отвод тепла из салона автомобиля и позволяющая водителю и пассажирам чувствовать себя в автомобилях комфортно в жаркое время года.
СКВ автомобиля это создание и поддержание микроклимата внутри его салона, то есть повышение и понижение температуры воздуха, снижение его влажности, циркуляция, фильтрация, устранение запахов.
Рис. 29. СКВ автомобиля.
Наиболее благоприятная температура 18-20°С; влажность воздуха- от 30 до 70%, при +10°С начинается переохлаждение тела; при +25°С наступает физическое утомление; при +30°С замедляется реакция, появляются ошибки в управлении автомобилем. Немаловажное значение для терморегуляции организма человека имеет движение воздуха в салоне, однако сквозняки способны вызвать простудные заболевания.
Автомобильный кондиционер представляет собой герметичную систему, заполненную фреоном и специальным холодильным маслом, растворимым в жидком фреоне и не боящимся низких температур. Масло нужно для смазки компрессора и всей системы.
Компрессор - агрегат, заставляющий хладагент циркулировать в системе.
Рис. 30. Компрессор.
Компрессор - основной и самый сложный агрегат системы (рис.30). Его задача - сжать газообразный хладагент низкой температуры и низкого давления, преобразовав его в газ высокой температуры и давления. 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 доливе 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, по народному - "радиатор кондиционера", расположен перед основным радиатором.
Конденсатор - в обиходе - радиатор кондиционера, как правило, алюминиевый. В нем происходит конденсация (переход в жидкое состояние) нагнетаемого компрессором хладагента с выделением тепла в атмосферу. Конденсатор имеет дополнительные электровентиляторы и для лучшего обдува устанавливается перед радиатором системы охлаждения.
Испаритель - теплосборник, в котором хладагент испаряется и поглощает тепло. Находится в корпусе отопителя.
Испаритель - теплообменник, как правило, алюминиевый. Испаритель расположен в салоне автомобиля вместе с радиатором отопителя на пути входящего воздушного потока, что обеспечивает снижение его температуры.
а б
в г д
Рис. 31. Оборудование СКВ:
а – конденсатор, б – испаритель, в – ресивер – осушитель,
г – расширительный клапан, д – расширительная трубка.
Забивание испарителя грязью (тополиным пухом, листьями, насекомыми и т.д.) приводит к снижению эффективности охлаждения, возрастанию нагрузки на компрессор и конденсатор, следовательно, к возрастанию нагрузки на двигатель авто и перерасходу топлива.
Ресивер-осушитель - резервуар для выравнивания давления, осушения и очистки хладагента.
Расширительный клапан (РК) (может иметь название "терморегулирующий вентиль" - ТРВ) регулирует количество хладагента, поступающего в испаритель. Является устройством, обеспечивающим изменение производительности системы в зависимости от условий и режима работы. Устанавливается на испарителе, реже - в моторном отсеке на входной трубке испарителя.
Расширительная трубка (РТ) - расширительный клапан, но другой конструкции, и выполняет те же функции, расположена на входе в испаритель. В зависимости от конструкции системы кондиционирования перед испарителем устанавливается PК или РТ.
Трубки - довольно уязвимое место, поэтому соответственно надо следить за сохранностью и плотностью соединений. Кстати на сервисные ниппеля надо обязательно надевать резиновые колпачки.
Аккумулятор-осушитель устанавливается на системах с расширительной трубкой для доиспарения жидкого хладагента. Располагается на трубопроводе после испарителя, перед компрессором. Аккумулятор-осушитель выполняет еще и дополнительные функции - осушения и фильтрации хладагента. При его наличии в системе ресивер-осушитель, как правило, не используется.
Система кондиционирования имеет так же дополнительные предохранительные устройства: различные датчики, клапана, заслонки, муфты, предохранители и прочее
ПРИНЦИП РАБОТЫ:
Привод компрессора осуществляется от двигателя ремнем, поэтому работа кондиционера возможна только при работающем двигателе автомобиля. Компрессором постоянно обеспечивается сжатие и циркуляция хладагента.
Если повредится уплотнитель вала (сальник), то будет происходить утечка хладогента вместе компрессорным маслом.
Схема автомобильного кондиционера представлена на рис. 32.
Рис. 32. Схема кондиционера:
1 – компрессор, 2 – шкив, 3 - стальной прижимной диск, 4 – конденсор,
5 – вентилятор, 6 - ресивер-осушитель, 7 – датчик, 8 – датчик,
9 - смотровой глазок, 10 - ТРВ терморегулирующий вентиль,
12 – испаритель, 13 – вентилятор.
Нажав на кнопку включения кондиционера сработала электромагнитная муфта, стальной прижимной диск 3, издав характерный щелчок, примагнитился к шкиву 2. Шкив приводится в движение ремнем и, когда кондиционер выключен, крутится вхолостую. Теперь заработал компрессор 1. Компрессор сжимает газообразный фреон, отчего тот сильно нагревается, и гонит его по трубопроводу в конденсаторе. 4. В конденсаторе сильно нагретый и сжатый фреон охлаждается.
Охладиться ему помогает вентилятор 5, который включается на первую скорость одновременно с компрессором. Когда автомобиль едет конденсор дополнительно обдувается набегающим потоком воздуха. Охладившись, сжатый фреон начинает конденсироваться, и выходит из конденсора уже жидким. После этого жидкий фреон проходит через ресивер-осушитель 6. Здесь от него отфильтровываются продукты износа компрессора и прочая грязь.
В районе ресивера-осушителя, часто на нем самом, есть смотровой глазок 9. Через него можно визуально оценить, насколько система полна. Если часть фреона утекла в атмосферу, то при работе компрессора в глазке будет видна молочно-белая пена. Глазки есть далеко не на всех автомобилях.
Очистившись в ресивере-осушителе, фреон течет в сторону салона автомобиля, Дальше жидкий фреон проходит через ТРВ 10. Он же терморегулирующий вентиль, представляет собой специальное устройство, регулирующее перегрев пара, выходящего из испарителя. (Перегрев - разница температур на выходе из испарителя и кипения хладагента). ТРВ устанавливают на трубопроводе, по которому жидкий фреон поступает в испаритель. Если испаритель полностью заполнен жидким фреоном, то из него выходит насыщенный пар, температура которого равна температуре кипения. Регулирующий орган ТРВ закрывается. Если из испарителя выходит пар, перегрев которого превышает установку ТРВ, то регулирующий орган ТРВ открывается настолько, чтобы площадь его проходного сечения соответствовала допустимой величине. ТРВ является автоматически регулируемым дросселем.
Проходя через ТРВ и попадая в испаритель, фреон переходит в газообразное состояние (кипит) и при этом сильно охлаждается. Испаритель 12 - это тот же радиатор, только маленький. Ледяной фреон охлаждает испаритель, а вентилятор 13 сдувает с испарителя холод в салон автомобиля. Пройдя через испаритель, все еще достаточно холодный фреон попадает снова в компрессор.
Круг замыкается. Часть системы от компрессора до ТРВ называется напорной магистралью. Ее 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 ледяная. Если в напорной магистрали во время работы компрессора давление колеблется от 7 до 15 атмосфер (в аварийных случаях и до 30), то в обратной магистрали давление не превышает одной двух атмосфер. Когда кондиционер выключен, давление в обеих магистралях уравнивается и составляет около 5 атмосфер.
За правильной работой системы следят несколько датчиков. Количество их варьируется. В нашем случае на ресивере-осушителе 6 стоит датчик 7 включения второй скорости вентилятора. Когда охлаждение конденсора 4 недостаточно, давление в напорной магистрали начинает стремительно расти, а фреон 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 запредельных величин. Датчик 11 выключает компрессор, если температура испарителя становится слишком низкой.
Кондиционеры для автобусов на рисунке 33.
Вот уже более четверти века фирма "Вебасто" - один из ведущих мировых производителей кондиционеров для тяжёлой автотехники.
Кондиционеры "Вебасто", даже при высоких температурах снаружи, гарантируют достойные условия и безопасность для водителей и пассажиров микроавтобусов, улучшают реакцию и повышают производительность работы водителей грузовиков и автобусов, операторов спецтехники.
Рис. 33. Кондиционеры для автобусов.
Кондиционеры "Вебасто" отличаются своей компактностью.
Они представляют собой:
- единый блок, устанавливаемый на крыше, включающий испаритель, конденсатор, фильтр-осушитель и блок управления;
- компрессор, работающий от двигателя автомобиля, устанавливается в моторном отсеке;
- переключатели скорости нагнетателей воздуха установлены на воздухораспределительной пластине, встроенной в накрышный блок снизу.
Такая конструкция ускоряет и упрощает установку (нужно только подключить шланги и электрические разъёмы), при этом кондиционером удобно управлять из кабины.
Кондиционеры нового поколения Compact Cooler можно использовать при любой влажности воздуха: конструкция отделителя конденсатного аэрозоля препятствует попаданию конденсата в кабину.
Их конденсатор имеет значительный запас производительности - поэтому они могут работать и при экстремально высоких температурах, при которых давление хладагента относительно низкое.
Благодаря оптимальной форме ванночки для конденсата угол наклона кондиционера по продольной оси может составлять до 30°, что позволяет использовать Compact Cooler и на бездорожье.
Наклонно установленный конденсатор позволил оптимизировать прокачку хладагента и, наряду с оптимальным потоком воздуха через теплообменник, обеспечить небольшую высоту накрышного блока при его высокой производительности. Благодаря этому Compact Cooler незначительно увеличивает высоту автомобиля, а его аэродинамическая форма органично вписывается в современный автодизайн и минимизирует шум и сопротивление воздуха.
В таблице 14 приведены некоторые технические характеристики накрышных кондиционеров
Таблица 14. Характеристики накрышных кондиционеров
|
Характеристики |
Compact Cooler 5 |
Compact Cooler 8 |
|
Хладопроизводительность, кВт |
5,0 |
8,5 |
|
Номинальное напряжение, В |
12/24 | |
|
Потребляемая мощность, Вт |
360 |
840 |
|
Объём подаваемого воздуха, м2/ч (без противодавления) |
600 |
1300 |
|
Габариты отопителя, мм |
750х760х165 |
1025х910х200 |
|
Вес с топливным насосом, кг |
26,5 |
37 |
Кондиционеры имеют стойкие к механическим и погодным воздействиям корпус из стеклопластика и днище из стали, бесшумные, высокопроизводительные вентиляторы с большим ресурсом, клапан, предохраняющий от перепадов давления в охлаждающем контуре. Имеется широкий выбор компрессоров (заказываются, как и установочный комплект, отдельно от накрышного блока).
Переменная высота крепления и стальная плата основания позволяют устанавливать Compact Cooler на крышах любой формы.
Новые, низкопроницаемые шланги для хладагента минимизируют его потерю и попадание в него воды, что увеличивает срок службы хладагента и фильтра-осушителя, а также экологическую безопасность. Кроме того, эти шланги могут прокладываться как внутри, так и снаружи кузова автомобиля, что значительно упрощает и удешевляет установку.
Кондиционеры Compact Cooler могут быть дополнительно оборудованы кабинным термостатом и антиобледенительным датчиком.
Во всех кондиционерах "Вебасто" используется хладагент R134а, безвредный для озонового слоя.
Применявшиеся до сих пор кондиционеры для тяжёлой техники, в т.ч. производства "Вебасто", имели один общий недостаток: они могли работать только одновременно с двигателем автомобиля. Впервые в мире "Вебасто" создала систему Accusphere, аккумулирующую холод, вырабатываемый кондиционером при работе от двигателя, и отдающую его (охлаждая кабину) на стоянках без запуска двигателя на холостом ходу, что существенно уменьшает расход топлива, износ двигателя, шум и объём вредных выхлопов.
Постоянное техническое совершенствование кондиционеров "Вебасто" направлено не только на повышение их производительности и надёжности, но и на последовательное снижение, как их продажной цены, так и расходов на установку и обслуживание.
Холдинг "Элинж" освоил выпуск автокондиционера, предназначенного для установки на малые и средние автобусы. Апробирована установка кондиционера на автобусы, выпускаемые заводами "ПАЗ" и "Нефаз".
Кондиционер представляет собой мультисплит-систему, состоящую из оригинального крышного конденсорного блока увеличенного размера и повышенной производительности, двух испарителей большой мощности, устанавливаемых по бортам автобуса, ресивера большого объема, компрессора SANDEN 7Н15. Разводка охлажденного воздуха по салону выполняется согласованным с конструкцией автобуса способом, в том числе с установкой воздуховодов с индивидуальными дефлекторами для каждого пассажира.