Автомобильный кондиционер – устройство и как работает. Неисправности

С наступлением жары многие автомобилисты начинают задумываться над тем, чтобы установить кондиционер в свою машину. У владельцев же транспортных средств, оснащенных этой системой, появляются дополнительные хлопоты по диагностике и обслуживанию элемента климатической системы.

Хотя в основном это приспособление включают в жару, некоторые используют его скрытые функции, когда уровень влажности сильно повышается. Подробней об использовании климатической системы в таких условиях рассказывается отдельно. Сейчас подробней остановимся на модификациях кондиционеров, какие бывают варианты для тех авто, которые с завода не комплектуются данными механизмами. Также посмотрим, с какими распространенными проблемами сталкиваются владельцы автомобилей, оснащенных автокондиционерами.

Что такое автомобильный кондиционер

Вначале коротко обсудим, что такое автомобильный кондиционер. Это система, которая дает возможность охладить воздух, попадающий в салон машины с улицы. В процессе работы с потока удаляется влага, благодаря чему в жару всем в автомобиле комфортно. Если климатический элемент используется в прохладное, но очень влажное время (сильный дождь или туман), то кондиционер осушает поток, облегчая нагрев салона печкой.

Современный автомобиль оснащается моделью, интегрированной в вентиляционную и отопительную систему. Чтобы выбрать нужный режим, водителю достаточно включить установку и перевести переключатель в положение охлаждения или обогрева. По этой причине многие новички не видят разницы между работой кондиционера в машине и отопительной системой.

Особенностью такой системы заключается в том, что для ее работы используется не электричество, вырабатываемое генератором, а ресурс ДВС. Помимо ремня привода ГРМ и генератора такой двигатель будет еще приводить в движение шкив компрессора.

Первая климатическая установка, работающая по принципу бытового кондиционера, заказывалась, как дополнительная опция для люксовых автомобилей типа лимузин. Возможность переоборудовать транспорт предоставляла одна компания Нью-Йорка в 1933-м году. Однако первый серийный автомобиль, получивший заводскую комплектацию, сошел с конвейера в 39-м году. Это была модель Packard, которая имела небольшой тираж, а каждый экземпляр собирался вручную.

Установка кондиционера в те годы была огромной растратой. Так, упомянутый выше автомобиль, в котором имелся климатический механизм данного типа, стоил на 274 доллара дороже базовой модели. По тем меркам это была треть стоимости полноценного автомобиля, например, Ford.

Недостатком такой разработки были габариты установки (в некоторых автомобилях радиатор, компрессор и другие элементы занимали почти половину объема багажника) и отсутствие элементарной автоматики.

Современная система автомобильного кондиционирования воздуха имеет такое устройство:

• Подсоединенный к мотору компрессор. Он приводится в движение при помощи отдельного ремня, а в некоторых моделях авто установка работает от одного приводного элемента (ремень или цепь), что и другое навесное оборудование;
• Радиатор, в который подается разогретый хладагент;
• Испарительный элемент, похожий на радиатор, от которого в салон забирается прохладный воздух;
• Вентилятор, установленный на испарителе.

Помимо этих основных узлов и элементов в системе устанавливаются датчики и регуляторы, которые обеспечивают эффективность установки независимо от того, в каких условиях оказался автомобиль.

Принцип работы автомобильного кондиционера

На сегодняшний день существует много модификаций кондиционеров. Чтобы сделать систему более эффективной, производители добавляют в ее устройство разные небольшие механизмы и датчики. Несмотря на это, охлаждающая магистраль будет работать по общему принципу. Он идентичен функционированию холодильной установки для бытовых нужд.

Так же, как и в случае с холодильником, автокондиционер представлен герметичной системой, которая заполнена хладагентом. Для смазки движущихся деталей используется специальное холодильное масло. Эта жидкость не боится низкой температуры.

Классический кондиционер будет работать по следующей схеме:

1. Когда водитель заводит мотор, вместе с агрегатом начинает вращаться шкив компрессора. Если салон не нужно охлаждать, установка остается неактивной.
2. Как только нажимается кнопка А/С, активируется электромагнитная муфта.  Она прижимает диск привода компрессора к шкиву. Установка начинает работать.
3. Внутри компрессора прохладный фреон сильно сжимается. Температура вещества резко повышается.
4. Сильно нагретый хладагент поступает в полость радиатора (еще называется конденсатором). Там под воздействием прохладных потоков воздуха (либо при езде машины, либо при срабатывании вентилятора) вещество охлаждается.
5. Одновременно с включением компрессора активируется вентилятор. По умолчанию он начинает работать на первой скорости. В зависимости от параметров, которые фиксируют сенсоры системы, крыльчатка может вращаться с разной скоростью.
6. Охлажденное вещество далее циркулирует в ресивер. Там установлен фильтрующий элемент, очищающий рабочую среду от посторонних частиц, которые могут заблокировать тонкий участок магистрали.
7. Из радиатора охлажденный фреон выходит уже в жидком состоянии (он конденсируется в конденсаторе).
8. Далее жидкость попадает в терморегулирующий клапан. Это небольшая заслонка, которая регулирует подачу фреона. Вещество подается в испаритель – небольшой радиатор, возле которого устанавливается вентилятор салона.
9. В испарителе физические свойства хладагента резко меняются – он снова переходит в газообразное состояние или происходит его испарение (закипает, но при этом сильно охлаждается). Если бы такими свойствами обладала вода, то она в этом узле превратилась бы в лёд. Так как фреон не принимает твердую структуру в таких условиях, испаритель может сильно охлаждаться. Холодный воздух сдувается вентилятором через воздушные дефлекторы, размещенные в соответствующих местах салона.
10. После испарения газообразный фреон будет попадать в полость компрессора, где среда снова сильно сжимается. На этом этапе цикл замыкается.

Всю систему кондиционера делят да две части. На промежутке, начиная компрессором, и заканчивая терморегулирующим вентилем, трубки тонкие. Они имеют положительную температуру (некоторые из них даже горячие). Этот участок называется «напорная магистраль».

Испаритель и рукав, подходящий к компрессору, называется «обратная магистраль». В толстых трубках фреон находится под низким давлением, а его температура всегда находится ниже нуля – ледяная.

В первом рукаве напор хладагента может достигать 15атм. Во втором – не превышает 2атм. Когда водитель выключает климатическую систему, во всей магистрали давление становится одинаковым – в пределах 5атм.

Конструкция оснащается разного рода датчиками, которые обеспечивают автоматическое включение/выключение компрессора. Например, один тип устройств устанавливается возле ресивера. Он активирует разные скорости вентилятора охлаждения радиатора. Второй датчик, следящий за работой охлаждения теплообменника, находится на конденсаторе. Он реагирует на повышение давления в напорной магистрали, и увеличивает мощность вентилятора. Такое часто происходит, когда машина стоит в пробке.

Бывают ситуации, когда давление в системе повышается до такой степени, что магистраль может разорваться. Чтобы предотвратить такое, кондиционер имеет датчик отключения компрессора. Также за отключение двигателя кондиционера отвечает сенсор температуры испарителя. Как только она понижается до критических значений, устройство выключается.

Типы автомобильных кондиционеров

Все кондиционеры для автомобилей отличаются друг от друга типом управления:

1. Ручной вариант предполагает настройки температурного режима самим водителем. В таких климат-системах охлаждение зависит от скорости движения машины и от оборотов коленвала. Такой тип имеет существенный недостаток – чтобы настроить нужное положение, водитель может отвлекаться от управления транспортом. Однако это самая бюджетная модель.
2. Автоматический тип управления. Другое название системы – климат-контроль. Водителю в таком исполнении устройства достаточно включить систему, и установить желаемую температуру воздуха салона. Дальше автоматика самостоятельно регулирует силу подачи холодного воздуха.
3. Комбинированная система дает возможность установить либо автоматический, либо ручной режим.

Поршневой компрессор

Помимо типа управления кондиционеры также отличаются друг от друга компрессорами:

1. Роторный привод;
2. Поршневой привод.

Чаще всего в автомобилях используется роторный компрессор. Также в системе могут использоваться разные датчики и дроссели, благодаря которым работа системы становится более эффективной и стабильной. Покупая новый автомобиль, каждый клиент может подобрать вариант, идеально эффективный для его ситуации.

Также отдельно стоит упомянуть, что существует две основные категории кондиционеров:

• Штатный – установка, которой транспорт оснащается на заводе;
• Переносный – автономный кондиционер, который можно использовать в разных машинах, а иногда даже в небольших бытовых помещениях.

Переносные кондиционеры испарительного типа

Портативный механизм данного типа – это не полноценный кондиционер. Его особенность в том, что конструкция не заполняется хладагентом. Это переносное устройство, в котором имеется вентилятор, а в качестве охладителя используется лёд или холодная вода (зависит от модели). Вещество помещается в испаритель. Подобные модели работают и как испарители, и как обычные вентиляторы.

В самом простом исполнении конструкция будет состоять из корпуса с вентилятором и емкостью для воды. В испарителе устанавливается небольшой теплообменник. Он представлен синтетическим полотном, который напоминает воздушный фильтр. Устройство работает по следующему принципу.

Ёмкость испарителя заполняется водой. Вентилятор включается в прикуриватель (некоторые модели имеют автономное питание). Вода из резервуара будет попадать на поверхность синтетического теплообменника. Под воздействием потока воздуха поверхность охлаждается.

Тепло для испарителя вентилятор будет забирать из салона. Температура воздуха понижается за счет испарения прохладной влаги с поверхности теплообменника. Среди плюсов устройства – способность немного охладить воздух в машине, а также простора конструкции (прибор можно установить в любом удобном месте салона). Еще один довод в пользу использования подобного устройства – мобильный кондиционер намного проще обслуживать и заменить на улучшенный аналог. Также он не нуждается в работе мотора, конечно, если аккумулятор в машине хорошо заряженный.

Однако такие кондиционеры имеют значительный недостаток. Так как в салоне происходит испарение воды, влажность в нем сильно повышается. Помимо дискомфорта в виде конденсата на поверхности стекол (обязательно появится на следующее утро) наличие влаги в салоне может способствовать грибковым образованиям.

Компрессорные кондиционеры от прикуривателя

Большего внимания заслуживают подобные мобильные кондиционеры. Принцип работы их идентичен штатному аналогу. В их конструкции устанавливается компрессор, подсоединенный к замкнутой магистрали, заполненной хладагентом.

Подобно штатной климатической установке такие приборы с одной части выделяют тепло, а с другой – дует холодный воздух. Конструкция очень похожа на штатный кондиционер, только это его уменьшенный вариант. В мобильной установке компрессор работает от индивидуального электромотора, что является ее главным преимуществом. Ее привод не нужно подключать к двигателю, благодаря чему силовой агрегат не будет поддаваться дополнительной нагрузке.

Единственный нюанс – часть магистрали выделяет тепло. Если его не удалять из салона, кондиционер будет работать вхолостую (сам себя и охлаждать, и нагревать). Чтобы облегчить этот эффект, модели изготавливаются плоскими, а устанавливаются они в люк. Правда, если он не предусмотрен изготовителем, крыша будет требовать некоторых переделок. Также при установке крайне важно обеспечить герметичность места установки, потому что во время дождя крыша будет протекать.

Подобные кондиционеры также могут работать от прикуривателя авто, как и испарительные модификации. Единственный недостаток – они более мощные, чем рассмотренные выше. Так, для обычных устройств достаточно силы тока в 4А, а данная модель требует от 7 до 12 ампер. Если прибор будет включаться при заглушенном двигателе, аккумулятор сядет за считанные минуты. По этой причине в основном такие кондиционеры используются на грузовиках, но и они могут разрядить батарею за несколько часов.

Эффективность работы автономного кондиционера

Теперь обсудим ключевой вопрос: какой кондиционер лучше – штатный или переносный? Идеальный вариант – автономная климатическая установка. Она может работать независимо от силового агрегата. Единственное, для них нужен более мощный аккумулятор. В случае стандартной батареи мощность устройства будет незначительной или оно вообще не будет работать.

Аналоги испарительного типа менее требовательны к электричеству, благодаря чему их можно использовать в любом легковом авто. Правда, прохлады испаренной воды может быть недостаточно для комфортной поездки. Грибок или плесень – постоянные спутники влаги, которая задерживается в воздуховодах системы вентиляции авто.

Все остальные переносные так называемые кондиционеры – просто вентиляторы, которые установлены в пластиковый корпус, и иногда могут иметь элементы, впитывающие влагу. Такие устройства не охлаждают воздух, а просто обеспечивают улучшенную циркуляцию по салону. Качество понижения температуры по сравнению со штатными охлаждающими системами намного ниже, зато и стоимость их меньше.

Самодельные варианты

Если стандартный кондиционер компрессорного типа требует приличных капиталовложений, то самодельный вариант может иметь минимальную стоимость. Самый простой тип можно изготовить почти из подручных средств. Для этого потребуется:

• Пластиковый лоток с крышкой;
• Вентилятор (его размеры зависят от материальных возможностей, а также от требуемой эффективности);
• Пластиковая труба (можно взять канализационную с коленом).

В крышке лотка делается два отверстия: одно для нагнетания воздуха (к нему будет подсоединяться вентилятор), а другое для вывода прохладного воздуха (в него вставляется пластиковая труба).

Максимальная эффективность такой самодельной установки достигается при использовании льда в качестве хладагента. Недостаток у такого изделия в том, что лёд в ёмкости быстро тает. Усовершенствованный вариант – сумка-холодильник, в которой вода в твердом состоянии не так быстро растает. В любом случае, такая установка требует много места в салоне, а когда лед растает, вода в емкости может расплескиваться в процессе движения машины.

Самыми эффективными на сегодняшний день остаются компрессорные установки. Они удаляют тепло, которые сами же вырабатывают, а также качественно охлаждают салон машины.

Как обслуживать автомобильные кондиционеры

Самое первое, что должен делать автомобилист, чтобы кондиционер продолжал работать исправно – поддерживать чистоту в подкапотном пространстве. Особенное внимание нужно уделить теплообменникам. На них не должны скапливаться отложения и посторонние предметы (например, пух или листья). Если существуют подобного рода загрязнения, климатическая система может некачественно работать.

Периодически следует самостоятельно проверять надежность фиксации крепежей магистрали и исполнительных устройств. Когда машина едет или работает мотор, в системе не должны образовываться вибрации. Если такая неполадка была обнаружена, фиксаторы нужно затянуть.

Обычно после зимней эксплуатации автомобиля кондиционер не нуждается в особенных подготовительных работах к летнему режиму. Единственное, что можно сделать весной – в теплый день завести автомобиль, и включить климатическую установку. Если во время тестового запуска обнаружена какая-либо нестабильность, нужно как можно быстрее отправиться на диагностику в автосервис.

Периодически в системе требуется замена фреона. Во время выполнения процедуры лучше не поскупиться, и попросить мастера провести диагностику. Особенно, если машина была куплена на руках. Иногда бывает так, что владелец транспорта отказывался от диагностики, но с новым хладагентом он не успевал выехать за ворота СТО. Проверка состояния системы не настолько дорогостоящая процедура, чтобы на ней экономить.

Какие бывают поломки

Что касается механических повреждений, то современные кондиционеры защищены от порыва в результате чрезмерного повышения давления. Для предотвращения подобных неисправностей существуют специальные датчики. В остальном механическим поломкам подвержен только компрессор и вентилятор.

Если обнаружена утечка фреона, то первый элемент, в котором она может образоваться, это конденсатор. Причина в том, что данный элемент устанавливается перед основным радиатором. Когда машина едет, передние детали могут подвергаться ударам камушков и жучков. В зимний период на него попадает грязь и химические реагенты, которыми посыпается дорога.

В процессе образования коррозии, а также постоянных вибраций могут образоваться микротрещины. Как только давление в магистрали поднимется, проблемный участок даст течь.

Вот еще некоторые поломки, которые могут возникнуть в процессе работы кондиционера:

• Постоянный шум из моторного отсека, независимо от того, включена климатическая система или нет. Причина такой проблемы – выход из строя подшипника шкива. Эту проблему лучше устранить на автосервисе. Там же заодно можно провести диагностику всей системы, чтобы предупредить другие поломки.
• Когда кондиционер включается, из-под капота доносится постоянный шум. Это признак поломки компрессора. Из-за частой работы и некачественных деталей в конструкции могут образоваться люфты. Если обратиться в мастерскую, как только появятся первые признаки нестабильной работы, удастся избежать дорогостоящего ремонта.

Заключение

Итак, как видим, кондиционер в современном автомобиле – неотъемлемый элемент системы комфорта. Его исправность повлияет не только на общие впечатления от длительной поездки, но и на самочувствие водителя и пассажиров. Если вовремя обслуживать климатическую установку, она будет исправно служить на протяжении длительного периода.

Дополнительно посмотрите видео о том, благодаря каким физическим законам работает автокондиционер:

Автомобильный кондиционер летом и зимой. Как это работает

Вопросы и ответы:

Как правильно использовать кондиционер в автомобиле? Летом перед включением кондиционера проветриваем салон, не устанавливать низкую температуру, для быстрого охлаждения использовать внутреннюю циркуляцию.

Как работает компрессор кондиционера в автомобиле? По тому же принципу, что и компрессор холодильника. Он сжимает хладагент, повышая его температуру, и направляет в испаритель, который охлаждается до отрицательных температур.

Что такое режим авто в кондиционере? Это автоматический режим охлаждения. Система сама подстраивает оптимальное охлаждение и интенсивность работы вентилятора. Водителю нужно только выбрать нужную температуру.