Автомобильные кондиционеры: техническое обслуживание и поиск неисправностей

В упрощенной схеме кондиционирования воздуха в автомобиле (рис. 1) поршневой компрессор 3 при включении муфты 2 соединяется посредством клинового ремня с коленчатым валом двигателя и, вращаясь, сжимает газ (обычно фреон-12), который служит рабочим телом. В конденсаторе 12, представляющем собой специальный радиатор, который установлен перед радиатором системы охлаждения двигателя, газ интенсивно охлаждается электровентилятором и набегающим потоком. При этом фреон переходит в жидкое состояние. Через ресивер 9, монтируемый обычно недалеко от конденсатора, он поступает в испаритель 7 (расположен в салоне), который обдувается вентилятором 6. В терморасширительном вентиле 8 фреон увеличивает объем и испаряется. Воздух, проходя мимо сильно охлажденных трубок испарителя, сам охлаждается и, поступая в салон, снижает в нем температуру. Терморасширительный вентиль дозирует количество фреона, подаваемого в испаритель из ресивера, для обеспечения работоспособности кондиционера.

Система кондиционирования воздуха
Рис. 1. Система кондиционирования воздуха:
1 - электровентилятор; 2 - электромагнитная муфта; 3 - компрессор; 4 - отопитель; 5 - сервомеханизм (или рычаг) управления воздушной заслонкой; 6 - вентилятор систем отопления и кондиционирования; 7 - испаритель; 8 - терморасширительный вентиль с капиллярной трубкой; 9 - ресивер; 10 - термостат с капиллярной трубкой; 11 - датчик минимального давления; 12 - конденсатор; 13 - ЭБУ; В - линия всасывания (низкое давление); Н - линия нагнетания (высокое давление)

Ресивер служит аккумулятором жидкого фреона. В нем находятся специальный осушитель (силикагель) и фильтр. Из испарителя фреон уже в газообразном виде проходит в компрессор, и цикл работы повторяется.

Наиболее простые системы снабжены датчиком минимального давления 11, который выключает (или не позволяет включить) кондиционер при давлении фреона ниже определенного (обычно около 0,2 МПа (2 кгс/см )), а также термостатом 10 испарителя с капиллярной трубкой. Запаянный глухой конец капиллярной трубки, в которой заключен специальный наполнитель, помещен в определенном месте испарителя. При охлаждении давление в трубке понижается и термостат 10 разъединяет муфту 2, отключая компрессор от двигателя. Через некоторое время вследствие обдува температура трубок испарителя постепенно повышается, как и температура воздуха, поступающего в салон. Давление в капиллярной трубке изменяется настолько, что термостат снова включает муфту и компрессор. На многих автомобилях выпуска после 1985-1986 гг. есть ЭБУ 13, позволяющий поддерживать заданную температуру в салоне независимо от внешних условий. В этом случае включением и выключением муфты 2, скоростью вращения вентилятора б, положением воздушных заслонок управляет блок 13 в зависимости от температуры в салоне.

Если кондиционер работает нормально, то при максимальной скорости вращения вентилятора б и средней частоте вращения коленчатого вала двигателя пузыри или кипение фреона наблюдают сквозь стеклянное смотровое окно, которое обычно имеется в ресивере 9, только в течение 1-2 с после включения и выключения муфты 2. При работе компрессора в смотровом окне не должно быть видно пузырей и признаков кипения.

Рассмотрим основные нарушения в работе системы. Поскольку фреон достаточно летучий газ, то многие неисправности связаны с его утечками. Судить об этом можно по интенсивному кипению, наблюдаемому в окне ресивера. Оно сопровождается снижением эффективности кондиционирования. По мере утечки термостат 10 перестает включать и выключать компрессор. Когда это произойдет, не исключены перегрев и заклинивание компрессора из-за недостатка смазки, поскольку с уменьшением объема циркулирующего фреона уменьшается и циркуляция масла, находящегося в системе. Это чревато серьезной поломкой. Поясним, о чем идет речь.

Например, на многих американских автомобилях один и тот же ремень, наряду с кондиционером, управляемым обычно электроникой, приводит и другие агрегаты (насос рулевого гидроусилителя, генератор, водяной насос). Заклинивание компрессора кондиционера здесь ведет либо к обрыву ремня, либо чаще к перегреву и разрушению двухрядного подшипника в муфте компрессора. Но муфту можно выключить, сняв провод с соответствующей клеммы, а заменить разрушенный подшипник не просто. И чтобы поставить ремень на место, придется искать новый компрессор: это хлопотно и дорого (не менее 300 долл.).

Когда газа остается совсем мало, срабатывает датчик 11 (см. рис. 1), который не дает включить компрессор, чем предохраняет его от поломки. Однако бывает, что при неисправном датчике компрессор все-таки включается и, как следствие, достаточно быстро выходит из строя. Чтобы этого не случилось, следует периодически контролировать количество фреона.

Итак, основное правило: следует эксплуатировать кондиционер только при нормальном объеме газа в системе. Поэтому, прежде чем воспользоваться им после длительного зимнего перерыва, не поленитесь - найдите смотровое окно и проверьте режим течения фреона.

Если при проверке обнаружится кипение, но кондиционер работает (воздух в салоне охлаждается, компрессор периодически выключается), достаточно дозарядить систему фреоном. Правда, сделать это в условиях гаража трудно. Прежде всего, нужен небольшой баллон объемом 1-2л с запорным вентилем и шлангом высокого давления с накидной гайкой на конце. Резьба на гайке должна соответствовать резьбе на зарядном штуцере (как правило, она дюймовая с мелким шагом). Для простоты гайку можно изготовить из колпачка (заглушки), навернутого на штуцер. Необходимо также, чтобы при наворачивании гайки обеспечивали герметичность соединения и нажатие на клапан штуцера (рис. 2).

Вариант конструкции зарядного устройства
Рис. 2. Вариант конструкции зарядного устройства:
1 - шланг высокого давления от зарядного баллона; 2 - толкатель; 3 - резиновое кольцо; 4 - накидная гайка; 5 - зарядный штуцер в магистрали всасывания

Заполнить баллон фреоном проще там, где эксплуатируют холодильные установки. Однако при этом нужно иметь гарантию, что вам заправили именно фреон -12, а не, например, -22 (тогда компрессор выйдет из строя через несколько минут!). Кроме того, перед заправкой из баллона следует полностью удалить воздух, иначе содержащиеся водяные пары при охлаждении ниже 0°C могут нарушить работу кондиционера.

Если все элементы такого оборудования удалось подобрать и изготовить, приступайте к зарядке. Это делают при работающем двигателе, включенном кондиционере и максимальной скорости вентилятора. В начале найдите штуцер в магистрали низкого давления от испарителя к компрессору. Приоткройте вентиль баллона, чтобы вытеснить воздух из шланга, и соедините со штуцером. Далее, периодически открывая вентиль на несколько секунд при работающем компрессоре и закрывая его (чтобы исключить гидроудар в компрессоре, держите баллон вентилем вверх), наблюдайте за кипением фреона в ресивере. Когда в момент включения и выключения муфты компрессора станут видны только отдельные пузыри или очень кратковременное (1-2с) кипение, прекращайте заряжать.

Следует отметить, что переполнение системы также нежелательно, как и недозаряд. При избытке газа возрастают его давление и температура на выходе из компрессора. Это вызывает резкое увеличение нагрузки на детали, перегрев агрегата и выход его из строя.

Если фреона в системе было настолько мало, что кондиционер не работал (после включения трубки слабо охлаждаются или их температура почти не меняется либо муфта компрессора не сбрасывает из-за низкого давления в системе), попытайтесь вначале определить, где происходит утечка. Поскольку в системе вместе с фреоном циркулирует и специальное масло, соединения, потерявшие герметичность, будут замасленными. Возможных мест утечки довольно много. Во-первых, это соединения штуцеров компрессора, конденсатора и ресивера с трубопроводами. Во-вторых, в компрессоре могут нарушиться уплотнения вала и фланцев корпусных деталей. Когда место утечки установлено, оцените возможность и целесообразность ремонта в зависимости от того, сколько фреона осталось в системе. Можно просто дозарядить систему, но не надейтесь, что такой заправки хватит надолго.

Начиная ремонт, который, как правило, связан с разъединением и разгерметизацией элементов, подумайте и о том, как после ремонта полностью откачать из системы воздух. Это можно сделать только на специальной установке - зарядной станции, используемой в холодильной технике.

Хотелось бы предостеречь от попыток зарядки без обеспечения в системе вакуума. Даже если "продуть" систему фреоном, в ней все равно останется много водяных паров. Работа кондиционера с таким влажным газом приводит к нежелательным последствиям: конденсируется и замерзает вода в испарителе, из-за чего нарушается режим кондиционирования; выходит из строя осушитель (силикагель) в ресивере; развивается коррозия внутренних поверхностей ресивера, что вызывает нарушение герметичности.

Прежде чем что-либо разбирать и ремонтировать, оцените свои возможности. Так, восстановление герметичности соединений почти всегда требует замены резиновых уплотнительных колец. Не пытайтесь поправить дело подгягиванием накидных гаек штуцером - ничего, кроме повреждения элементов, это не даст.

На рис. 3 представлены типичные конструкции соединений трубопроводов. Ремонт заключается в подборе резиновых колец нужного размера. При этом следует помнить, что они, должны быть из масло- и кислотостойкой резины.

Типовые соединения трубопроводов
Рис. 3. Типовые соединения трубопроводов:
1 - накидная гайка; 2 - резиновое уплотнителъное кольцо; 3 - бандаж; 4 - эспандерная пружина

Устройство компрессора кондиционера
Рис. 4. Устройство компрессора кондиционера:
1 и 24 - соответственно стопорные и уплотнительные кольца; 2 - гайка; 3 - резиновый демпфер; 4 и 20 - соответственно двухрядный шариковый и роликовый подшипники; 1 - обмотка электромагнита; 6 - шкив ременного привода; 7 - фрикционная муфта; 8 и 9 - соответственно впускной и выпускной лепестковые клапаны; 10 и 22 - соответственно передняя и задняя крышки; 11 - корпус; 12 - гильза цилиндра; 13 - поршневое кольцо; 14 - поршень; 15 и 18 - штуцера магистрали соответственно всасывания и нагнетания; 16- шаровая опора поршня; 17- косая шайба; 19 - вал; 21 - дистанционная втулка; 23 - клапанная пластина; 25 - игольчатый подпятник; 26 - торцевое уплотнение вала; А и Б - полости соответственно всасывания и нагнетания; А1 и Б1 - сквозные каналы полостей соответственно всасывания и нагнетания; В - масляная полость (соединена с полостью всасывания); а - ход муфты при включении (воздушный зазор)

Конструкция компрессора представлена на рис. 4. Работает он следующим образом. Компрессор получает вращение от коленчатого вала двигателя посредством клинового ремня. При включении электромагнита муфта 7 прижимается к шкиву 6, который начинает вращаться вместе с валом 19 компрессора. Косая шайба 17, выполненная заодно с валом, через шаровые опоры 16 передает возвратно-поступательные движения трем поршням 14 (на схеме показан один). При ходе поршня от крайнего положения объем цилиндра увеличивается, давление газа в нем падает, вследствие чего открывается впускной клапан 8 и цилиндр наполняется газом из полости всасывания А. При последующем сжатии газа закрывается клапан 8 и открывается выпускной клапан 9 - сжатый газ вытесняется в полость нагнетания Б. Компрессор - двойного действия, т. е. по одну сторону поршня происходит всасывание, а по другую - нагнетание, и наоборот. Это позволило сократить размеры узла и достичь более равномерной подачи фреона.

Один из дефектов компрессора - утечка газа. Следы масла на корпусе рядом с муфтой свидетельствуют о дефекте торцевого уплотнения. Для ремонта компрессор демонтируют, аккуратно моют его бензином снаружи, тщательно закрыв отверстие, и отворачивают гайку на валу. Используя съемник (какой-либо универсальный вряд ли подойдет, придется делать специальный для конкретного компрессора), снимают муфту. Далее извлекают стопорные кольца и электромагнит. После этого, поставив компрессор вертикально, можно отвернуть винты (или болты), стягивающие корпусные детали, и снять переднюю крышку.

Часто для восстановления герметичности достаточно заменить резиновые кольца торцевого уплотнения на валу и в корпусе. То же самое следует сделать при утечке по фланцам корпуса, однако здесь необходимо оценить состояние поверхностей, прилегающих к уплотнительным кольцам. Не исключено, что с фланцев придется удалить следы коррозии, иначе надежного уплотнения не обеспечат даже новые кольца.

Торцевое уплотнение демонтируйте осторожно, стараясь не повредить сопрягаемые поверхности втулки и графитового кольца. Если на деталях обнаружены задиры, трещины или царапины, отремонтировать компрессор без замены поврежденных частей не удастся, поскольку требования к шероховатости и форме рабочих поверхностей исключительно высоки.

Обратите внимание на то, сколько масла в компрессоре: часто вследствие негерметичности оно уходит из системы. Объем масла обычно указан в табличке на компрессоре, но в любом случае он не должен быть менее 50 см3 . Если масла меньше, компрессор может довольно быстро выйти из строя. К сожалению, найти сорт, используемый в данном кондиционере, почти невозможно, а отечественные аналоги, в том числе широко распространенное в холодильной технике масло XM12, явно уступают по качеству иностранным. Когда другого выхода нет, можно добавить масло XM12, однако предсказать, как это отразится на ресурсе компрессора, трудно. Кстати, масло должно быть прозрачным и светлым. Если оно утратило хотя бы одно из этих качеств, лучше его заменить.

В процессе эксплуатации возникают и другие, более сложные неисправности, однако их устранение требует специальных знаний, навыков, оборудования и запасных частей.