Электронная схема на автокондиционер – базовые компоненты
По сути, ниже сделана попытка разложить систему кондиционирования автомобиля по электронным компонентам, задействованным в технологической схеме. Возможно, потенциальному владельцу и пользователю откроется, таким образом, лучшее понимание относительно электронного (электрического) управления автокондиционером.
Схема электроники (электрики) автокондиционера включает достаточно большое число различных элементов, при помощи которых выполняется тот или иной функционал управления работой.
Более того, помимо компонентов, отслеживающих корректную работу системы кондиционирования, используется ряд устройств, которыми обеспечивается защита автокондиционера. Рассмотрим классический вариант схемы с разбором всех возможных компонентов.
Система последовательно включенных реле
Основой схемы управления автокондиционера выступает система последовательно включенных реле (Р1-Р5) с разными функциями. Так, реле давления (Р4-Р5) соединяются последовательно с цепями управления муфтой компрессора.
При условиях «недостаточного» или «избыточного» давления в системе, эти устройства «размыкают контакт», разрывая цепь питания муфты холодильного компрессора.
Автомобили с электронным впрыском топлива, как правило, оборудуются электронным модулем управления (ECM – Electronic Control Module) подключаемым к цепи проводки автокондиционера.
Когда переключатель (1) включен, модулем ECM посылается сигнал запроса проверки повреждения цепи. То есть реле давления замыкает цепь, модуль ECM активирует реле, создавая потенциал земли питания на муфте компрессора.
Схема электронного управления автокондиционером: Р1- коммутация вентилятора; Р2 – включение/выключение автокондиционера; Р3 – коммутация термостата; Р4 – реле низкого давления; Р5 – реле высокого давления; 1 – коммутация системы; 2 – термальная защита; 3 – катушка магнитного сцепления компрессора; 4 – защитный диод; 5 – контроль наличия «земли»
Следующей не менее значимой системой схемы управления значится регуляция скорости вращения крыльчаток вентиляторов автокондиционера.
Обычно конструкция предусматривает наличие не менее двух рабочих вентиляторов – испарительного и конденсаторного. Первый является внутренним (салонным), второй – внешним (уличным).
Автокондиционер и регуляция скорости вентиляторов
Принцип действия регулятора обычно строится на эффекте сопротивления индуктивности. По сути, регулятор скорости вентилятора попросту состоит из проводов, скрученных спиралью, соединённых последовательно. Эти спиралевидные проводники имеют различный диаметр.
Электрический ток протекает через одну или несколько образованных таким способом катушек. За счёт сопротивления индуктивностей изменяется скорость вращения вала двигателя вентилятора. Однако помимо индуктивного регулятора, применяется также функция электронного контроллера.
Регуляция скорости вращения вентиляторов: A – электронная схема; B – индуктивная схема; 1 – терминал управления; 2 – питание 12В; 3 – выход отрегулированного потенциала
Для варианта электронного контроллера преобразованием слаботочных сигналов ECM в более высокий потенциал тока изменяется напряжение на двигателе вентилятора.
Следует отметить, скорость вентилятора, в данном случае, регулируется бесступенчатым принципом. Такой тип регулятора скорости используется системой электронного климат-контроля (ECC — Electronic Climate Control) автомобиля.
Для чего нужен кондиционер?
В жару кондиционер позволяет снизить температуру воздуха до нужной, а зимой его можно использовать как дополнительный источник тепла, так как он имеет дополнительную функцию обогрева. Прежде чем узнать, как работает кондиционер, необходимо познакомиться с его дополнительными возможностями. Кроме создания комфортной температуры, кондиционер пересушивает воздух, то есть влияет на влажность. В каких-то моментах это плюс, а где-то это минус.
Многие современные модели кондиционеров очищают воздух от загрязнений, они оснащены специальной функцией фильтрации. В конструкциях установлены специальные фильтры, количество которых зависит от его модификации. Модели, имеющие несколько таких систем очищения, обеспечивают многоступенчатую очистку воздуха.
Как работает автомобильный кондиционер
Принцип работы всех современных автокондиционеров схематически несложен, во многом повторяя функционирование бытовых холодильников. Его сердцем является компрессор, а кровью – хладагент (в его роли в 99% случаев выступает фреон). Компрессор обеспечивает создание давления в системе, что и заставляет фреон двигаться по замкнутому циклу. Наличие зоны высокого давления, согласно законам термодинамики, приводит к повышению температуры хладагента, который переходит в газообразное состояние и поступает в конденсатор, где происходит его остывание благодаря воздействию потока воздуха, нагнетаемого вентилятором. Остывая, фреон переходит в жидкое состояние и течёт в направлении ресивера-осушителя, агрегата, отвечающего за очистку хладагента от загрязняющих микрочастиц, которые неизбежны при работе устройств с вращающимися узлами.
После расширительного клапана уже охлаждённый фреон попадает в испаритель, где и происходит его основная работа. Находясь в сильно охлаждённом газообразном состоянии, хладагент способствует интенсивному теплообмену с поступающим из салона тёплым воздухом. В результате температура воздуха понижается до заданной величины, а сам поток направляется обратно в салон на дефлекторы. Фреон нагревается и попадает в компрессор. Таким образом, цикл замывается, обеспечивая непрерывную работу климатической системы.
Отметим, что испаритель отвечает не только за охлаждение тёплого салонного воздуха, но и за его очистку от влаги, которая конденсируется и стекает наружу через дренажную трубку. Поэтому при высокой влажности внутри салона (которая увеличивается и за счёт выдыхаемого человеком воздуха) мы и наблюдаем мокрые лужицы, образующиеся под работающим кондиционером на неподвижно стоящем автомобиле.
https://www.youtube.com/watch?v=dOZcVTnnFOM
Как разобрать компрессор кондиционера
Демонтаж компрессора на разных марках машин проходит в ином порядке. Но когда деталь уже на верстаке, переборку делайте по такой схеме:
- Очистите узел от грязи.
- Отсоедините провода электромуфты.
- Открутив центральную гайку, снимите приводной шкив (нужен удерживающий спецключ).
- Снимите диск сцепления (примените универсальный съемник).
- Удалите стопорное кольцо, удерживающее подшипник шкива.
- Трехпалым съемником стяните шкив с подшипником с компрессора.
- Удалите стопорное кольцо, которым удерживается электромагнит муфты.
- Снимите электромагнит.
- Перед вами сам компрессор. Открутите болты передней крышки – она отойдет от корпуса.
- Извлеките крышку с валом, выньте опорный подшипник и его нижнюю обойму.
- Извлеките поршневую группу, опорный подшипник и седло.
- Снимите пружину и шпонку.
- Переверните деталь, открутите крепежи задней крышки компрессора.
- Обнаруженную прокладку выкиньте: ее нужно будет заменить.
- Снимите клапанный диск и уплотнитель под ним.
Как разобрать компрессор кондиционера
Теперь вам осталось разобрать крышку с валом. Вытаскивайте по порядку: пылезащитное и стопорное кольца, шпонку, вал с подшипником
Теперь важно не потерять детали
Прячем автомобиль от солнца
Первый шаг эффективности это снизить нагрузку на систему кондиционирования воздуха. Помните, чем дольше и мощней работает кондиционер, тем больше требуется энергоресурсов, которые потребляет система. Это неминуемо, приводит к существенному росту потребления топлива.
Запах бензина в салоне
Для того, чтобы хоть немного сэкономить потребление топлива и уменьшить нагрузку на систему кондиционирования, необходимо стараться не ставить Ваш автомобиль в жаркое время на прямые солнечные лучи, которые нагреют кузов и салон автомобиля до высокой температуры, которую быстро не снизит даже кондиционер. Старайтесь парковать автомобиль в тени, рядом с домами, деревьями и кустами. Паркуя автомобиль в первой половине дня не забывайте, что находясь в тени, возможно, во второй половине дня Ваш автомобиль окажется под прямыми солнечными лучами.
Даже если солнце будет попадать на автомобиль во второй половине дня, помните, что оно не так активно ближе к вечеру, чем утром и днем. Поэтому если Ваш автомобиль окажется на солнце после 16-00, то он нагреется не так как днем и кондиционеру будет намного легче остудить машину.
Если Вы паркуете автомашину на открытой местности, где нет тени и негде спрятать автомобиль от солнечных лучей, то используйте специальные пленки, чтобы закрыть стекла автомобиля от проникновения солнца в салон автомобиля. Этим Вы снизите парниковый эффект, а также защитите материалы салона от выцветания и повреждения в результате нагрева.
Немного о компрессорном масле
При работе кондиционера часть масла вытекает из компрессора и распределяется по всей системе. Это предохраняет внутренние поверхности от коррозии, а резиновые прокладки и уплотнители – от затвердевания. При снятии компрессора (для замены или ремонта) масло затем необходимо долить до нужного уровня.
Схема распределения масла из нового компрессора по системе
Особенность данного масла в том, что оно работает без замены в течение длительного времени, причем в условиях как высоких, так и низких температур, оставаясь при этом по-прежнему жидким и однородным. Но для этого необходимо соблюдение нескольких условий: герметизировать систему для удаления воздуха (эта работа делается при заправке кондиционера фреоном), подбирать масло, соответствующее типу хладагента и не смешивать масла разных типов между собой.
Основной параметр выбора масла – тип используемого фреона. Автокондиционеры заправляют двумя основными видами фреонов: хлорсодержащий R-12 (в автомобилях до 1993 года выпуска) и новые бесхлорные R134a и R-1234yf (в машинах после 1995 года). На «стыке» этих двух периодов автокондиционеры могли заправить любым из этих фреонов.
Соответственно выбирается один из трех видов масла:
- Полиалкиленгликолевое (PAG). Синтетическое масло, подходящее для фреона R134a и R-1234yf, то есть используемое в новых автомобилях. Его особенностью является высокая гигроскопичность: масло связывает влагу из окружающей среды, в результате чего теряет свои свойства и превращается в мощный окислитель. Поэтому такие масла часто выпускают в небольшой таре, достаточной только на одну заправку. Также PAG-масло негативно влияет на резиновые прокладки и уплотнители, вызывает их коробление и усыхание.
- Минеральное. Продукт переработки нефти, используемый для систем на фреоне R-12. В отличие от PAG, не вступает в реакцию с влагой из воздуха и не портит резиновые детали. Этим маслом смазывают о-ринги (уплотнительные кольца), чтобы защитить от воздействия хладагента, влаги и перепадов температур.
- Полиэстеровое (эстеровое, полиальфаолефиновое или POE). Используется для компрессоров с электроприводом, установленных в гибридных системах. Эстеровое масло обладает высокими изоляционными свойствами, благодаря чему рекомендуется к применению в современных системах кондиционирования. Также оно используется в системах, переделанных с R-12 на R134a. Одна из особенностей этого масла – низкая термическая стойкость. При перегреве оно разлагается, после чего перегревается и выходит из строя компрессор.
Помимо основы, масла различаются по вязкости, что важно для выбора. На старых автомобилях использовались минеральные масла одной стандартной вязкости, на новых системах применяются PAG и POE с различной степенью вязкости, стандартизированной по ISO
В настоящее время производятся масла с вязкостью 46, 100 и 150, и рекомендации по выбору указываются на маркировке компрессора. В случае, если рекомендуемая вязкость масла неизвестна, специалисты заливают масло ISO 100 во все компрессоры, работающие на фреоне R134a. Залив масло неподходящей вязкости (слишком жидкое или слишком густое), можно за короткое время «убить» компрессор.
Компрессорное масло вязкостью ISO 46 и ISO 150 для разных климатических условий
Специалисты категорически не рекомендуют смешивать разные типы масел: образующиеся при этом хлопья засоряют радиаторы и вызывают преждевременный износ деталей компрессора.
Правила эксплуатация автокондиционера
Продлить жизнь устройству, которое незаменимо в жаркое время года, достаточно просто. Приводим список рекомендаций, который позволит вам максимально отложить момент, когда вам придётся заниматься ремонтом этой сложной техники:
- Если на улице – жара, перед включением системы кондиционирования желательно открыть все 4 двери автомобиля, создавая благоприятные условия для полного проветривания салона. 3 – 5 минут достаточно, чтобы продолжить движение с включённым кондиционером.
- Никогда не опускайте стёкол при включенном автокондиционере (это касается и верхнего люка при его наличии, и дверей автомобиля). Дело в том, что поток встречного воздуха, попадая в салон, существенно снижает эффективность кондиционирования, заставляя кондиционер работать на полную мощность, увеличивая износ его деталей. Кроме уменьшения ресурса климатической системы, вы столкнётесь и с повышенным расходом топлива.
- Если по уважительным причинам автомобиль длительное время простаивает, или внешние условия не предполагают использования системы кондиционирования, следует еженедельно включать кондиционер, давая ему возможность поработать на протяжении 8 – 10 минут. Это необходимо для заполнения маслом всех деталей устройства – в противном случае металлические детали автокондиционера начнут корродировать, а эластичные прокладки – разрушаться.
Особенности эксплуатации автомобильного кондиционера
К основным особенностям эксплуатации автомобильного кондиционера по сравнению с бытовыми устройствами относятся:
- Мобильность.
Любая мобильность в плане перемещения на местности, особенно по российским автодорогам, связана с повышенными механическими нагрузками. Постоянная тряска приводит к повышенным механическим нагрузкам, разрушению крепежа, нарушению электрических контактов.
- Удаленность компонентов.
Бытовой кондиционер представляет стационарное громоздкое устройство, состоящее максимум из трех блоков. Холодильная установка обычно выполнена в одном корпусе. Узлы автомобильного кондиционера разбросаны по различным частям подкапотного пространства, салона. Блок управления вообще может находиться в багажном отделении. Это создает проблемы в работе электрооборудования, системы транспортировки хладагента.
- Большая производительность.
По сравнению с бытовой холодильной установкой салон автомобиля гораздо больше, чем камера холодильника. Бытовой кондиционер имеет большую зону обслуживания. Однако следует учитывать, что стационарное помещение теплоизолировано от внешней среды, его средняя температура постоянна.
- Наличие возможности попадания в системы грязи, пыли, посторонних предметов и веществ.
На компрессор кондиционера, кинематический привод, трубки, шланги, радиатор и другие устройства, которые находятся в подкапотном пространстве, могут свободно попадать пыль грязь, осаждаться влага. В рабочую область вентиляторов может попасть посторонний предмет, который приведет к его разрушению.
- Разнообразие климатических условий.
Бытовая техника обычно находится в домашних условиях эксплуатации, не подвержена суровым климатическим испытаниям, как это происходит в автомобиле.
- Плохая термоизоляция.
У автомобиля практически нулевая термозизоляция, особенно в подкапотном пространстве.
- Сложное электронное управление.
Очень часто, особенно после холодного периода эксплуатации машины, кондиционер не включается. Автолюбители, полагая, что это связано с утечкой хладагента, едут на его дозаправку. Там его «дозаправляют», но кондиционер не запускается вновь – прямая дорога к автоэлектрикам. Во многих случаях лучше сразу посетить автоэлектрика. Он продиагностирует работоспособность системы, уровень давления. Далеко не всегда неработоспособность кондиционера связана с уходом хладагента.
- Большое количество циклов включения-выключения.
Если, например, холодильник включать-выключать из сети через пять минут, он и месяца не протянет. В условиях кратковременных поездок на автомобиле по городу летом это происходит именно так.
Если на место автомобильного кондиционера поставить любое бытовое устройство подобного назначения, оно окончательно вышло бы из строя в течение года, не более.
Видео — особенности работы кондиционера в автомобиле:
Далее рассмотрим каким образом необходимо эксплуатировать автомобильный кондиционер, чтобы он прослужил дольше.
Комфортный микроклимат
Интуитивно все мы примерно понимаем, какими должны быть температура и влажность, чтобы наше самочувствие не страдало. Между тем понятие комфортного микроклимата оперирует вполне определёнными характеристиками, основанными на многочисленных исследованиях. Оптимальные для человеческого организма условия – не константа, поскольку показатели температуры/влажности внутри салона зависят от внешних условий, а также длительности предстоящей поездки. Для одних людей оптимальным будет обдув прохладным воздухом верхней части тела, другие чувствуют себя намного лучше, если в первую очередь охлаждаются ноги.
Неблагоприятная среда сказывается и на безопасности: если водителю жарко, его скорость реакции и ясность мышления заметно снижаются. Многим нашим читателям будет интересно ознакомиться с таким документом, как сервисное пособие от Audi с описанием значений неблагоприятных условий для водителя и пассажиров, требующих включения кондиционера (которое один к одному совпадает с оценками специалистов Volkswagen):
- если снаружи температура воздуха опускается до -20º C;
- если при обеспечении воздухообмена в салоне на уровне 8 кг./минуту температура остаётся высокой (28º C и выше);
- при температуре снаружи более 35º C;
- если в салоне при воздухообмене 10 кг./минуту температура составляет от 23º C;
- когда температура в салоне – 10º C или ниже;
- если в салоне при воздухообмене 4 кг./минуту температура составляет 2/15º C.
Автомобили, которые оснащены только системой вентиляции (а таковыми является многочисленное семейство ВАЗов), летом оказываются бессильными перед изнуряющим зноем. Обеспечить достаточное охлаждение воздуха в салоне и избавить его от избыточной влажности в состоянии только кондиционер. Так что этот климатический прибор становится стандартом де-факто для практически всех конфигураций новых автомобилей.
Виды автомобильных кондиционеров
В нынешнее время существуют кондиционеры 3 видов. Их устройство отличается, что объяснимо использованием разных схем функционирования. Каждый из них рассмотрен в нижеуказанной таблице.
Все данные в таблице: «Какие бывают автомобильные кондиционеры: классификация». Если таблица видна не полностью, сдвиньте её влево.
| Существующие виды | Описание |
|---|---|
| С аккумулятором и расширительной трубкой | На выходе из испарителя находится аккумулятор, где происходит удаление влаги, проникающий при сообщении с испарителем. Он выполняет функцию ресивера-осушителя и замещает основной элемент, обеспечивающий фильтрацию компонента при его проникновении в расширительную трубку. Компрессор обеспечивает работу циклами, получая соответствующую команду от блока управления, соединённого с приборными измерителями давления и температуры. |
| С ресивером-осушителем и терморегулирующим вентилем | На всасывающей стороне расположен испаритель и трубопровод, при помощи которого хладагент поступает к компрессору. На самом дне находится датчик и обслуживающий штуцер низкого давления. Нагнетающая сторона включает конденсатор, ресивер-осушитель с термодатчиком и датчиком давления. При включении электромагнитной муфты, фреон всасывается и сжимается компрессором под высокими температурами и давлением, а потом проникает в конденсатор. Тёплый хладагент поступает в ресивер, где состав очищается от пыли и влаги и проходит далее в расширительный клапан, где обеспечивается испарение. Для прохождения второго цикла, вещество всасывается компрессором. |
| Автокондиционер от прикуривателя (портативный, переносной) | Обыкновенный тепловой вентилятор 12 вольт, подключающийся к прикуривателю машины. Принцип работы универсального устройства в том, что он обеспечивает циркуляцию притока воздуха по салону, но снижает температурные показатели незначительно. Есть более совершенные модели оснащённые собственным компрессором, но их в легковом авто затруднительно, может не выдержать предохранитель. Они предназначены в первую очередь для грузовых машин. |
В грузовиках может использоваться автономный водяной автомобильный кондиционер, который устанавливают на крыше. Самая популярная марка – Webasto. Кондиционер на воде обеспечивает комфорт водителя во время его отдыха, при нахождении в пробках. Для этого не требуется запуск мотора и наличие топлива. Работает кондиционер бесшумно. Кстати, такое устройство можно установить в абсолютно любую машину. Кроме этого, может применяться такой вариант, как стационарный потолочный кондиционер-моноблок фирмы WAECO. Этот стояночный кондиционер включается в тот момент, когда выключается основное охлаждающее устройство. Для этого также не требуется запуск двигателя.
Автомобильный накрышный кондиционер Webasto Cool Top Vario 10E
При выборе подходящей охлаждающей установки надо обращать внимание и на существующие типы. Среди разнообразия выделяют:
- Приборы с ручным управлением. Регулятор находится на приборной панели, а водитель сам контролирует, включает и устанавливает необходимую мощность работы. Новые модели дополнительно оснащены датчиком температуры, потому могут передавать на панель показатели.
- Автоматические или системы климат-контроль. Обдув и обогрев салона обеспечивается при обнаружении колебаний свойственных температур покоя. Устройство запускается автоматически, не требует от водителя постоянной регулировки.
Самодельный автокондиционер
Можно сделать вариант автомобильного кондиционера своими руками (который будет тоже довольно эффективным).
Для этого необходимо взять пластиковый контейнер, компьютерный вентилятор, пластиковую трубу-воздуховод. В крышку пластикового контейнера надо встроить вентилятор и воздуховод. Вентилятор подключается в сеть (12 В). В качестве хладагента используем лёд. Вентилятор «гонит» воздух через контейнер со льдом, охлаждённый воздух подаётся в салон автомобиля. Самодельное устройство будет работать, пока не растает лёд.
Видео: мини авто-кондиционер
Интересный ролик о том, как сделать автомобильный кондиционер своими руками.
Достоинства и недостатки кондиционеров в автомобилях
На первый взгляд, кажется, что недостатков у устройства нет – одни достоинства, но всё наоборот. Главный плюс — автомобильный кондиционер просто обеспечивает прохладу в салоне в жаркое время года, водителю не придётся дополнительно открывать окна. Но, есть внушительный перечень минусов:
- кондиционер работает за счёт цепи отдельных процессов – каждый из элементов требует ухода, что приводит к дополнительным затратам на обслуживание;
- работающий кондиционер увеличивает расход топлива в среднем на 10%. Как ни странно, но если в жару вы будете ездить с открытыми окнами, то расход топлива будет таким же (это связано с аэродинамикой);
- цена на авто с автомобильным кондиционером выше, чем без него;
- если привод компрессора затрагивает коленчатый вал, при включении мощность машины может падать, увеличится расход топлива, заправка потребуется через меньшее количество км;
- работа вентилятора обеспечивает циркуляцию холодного воздуха – водитель и его пассажиры могут простудиться;
- сам фреон – едкий газ, разрушающий трубопроводную магистраль, с течением лет поломки неизбежны;
- электрический кондиционер приведёт к быстрому выводу аккумулятора машины из строя;
- осевшие на элементах автомобильного кондиционера бактерии свободно циркулируют по салону.
Хладагент
В современных автомобилях используется газ фреон r134a, так как он имеет самую лучшую зависимость температуры от давления: при увеличении давления температура повышается, при понижении — наоборот. Фреон не горюч, и относительно несложно производится, поэтому так широко распространён. Для того, чтобы кондиционер правильно и полноценно работал, система должна смазываться маслом, растворённым в фреоне. Для разных видов компрессоров (бытовых, промышленных, автомобильных) оно отличается, поэтому и фреон бывает разный, и заправлять, например, систему домашнего кондиционера газом для автомобильного и наоборот нельзя.
