На базе учебного центра компании Phaeton DC в конце марта в Алматы состоялся технический теоретический семинар по устройству и обслуживанию автомобильной системы кондиционирования, который провел представитель российского офиса компании Nissens Артур Нигматуллин.
Прежде всего ведущий сказал несколько слов об истории компании Nissens, которая была основана Юлиусом Ниссеном в 1921 году и занималась в ту пору ремонтом автомобильных радиаторов. Когда производство автомобилей стало массовым, глава компании решил, что производить радиаторы выгоднее, чем их ремонтировать. Налаженное дело он передал сыну, тот в свою очередь – своему сыну и в настоящее время у руля стоит представитель четвертого поколения этого семейного бизнеса Алан Ниссен вместе со своим отцом Кнудом.
Компания имеет два отдела – промышленный и автомобильный. Первый занимается выпуском теплообменников для ветрогенераторов и турбин. В Скандинавских странах компания обеспечивает этой продукцией около 70% рынка. Автомобильный отдел производит запчасти на рынок автомаркета для двух систем – охлаждения двигателя и кондиционирования. Конвейерных поставок практически нет. Почему был выбран такой путь? Дело вовсе не в том, что продукция Nissens не удовлетворяет запросы по качеству. Просто компании, работающие с поставками на конвейер, неизбежно сталкиваются с проблемой контроля и регулирования собственных запасов, ведь там существует прямая зависимость от потребностей автопроизводителя. В том же случае, когда производство работает на автомаркет, точно известно, в какой месяц года и сколько артикулов должно быть на складе. Таким образом Nissens в срок выполняет годовые заказы по России и Казахстану на 95–97%.
В части систем охлаждения компания производит радиаторы, интеркулеры, турбокомпрессоры, масляные радиаторы. Причем по интеркулерам и масляным радиаторам в компании наблюдают нарастающий спрос, который в год увеличивается на 30–40%. Для систем кондиционирования производятся конденсоры, испарители, осушители и с 2013 года – компрессоры, компания довела число позиций артикула до 500. Этот продукт выпускается как для легкового, так и для грузового транспорта. Компрессоры заправлены маслом и в упаковке имеют адаптеры.
Конденсоры выборочно проверяются на герметичность с помощью гелия, радиаторы также выборочно тестируются в закрытом состоянии подачей давления при погружении в воду. Также компания выпускает салонные вентиляторы и вентиляторы отопительной системы.
Интересно, что краска, которой в Nissens покрывают конденсоры для защиты их от коррозии, изначально была черной, но теперь – серебристая. А все дело в том, что клиенты возвращали конденсоры, сетуя на то, что в оригинале у них якобы стояли алюминиевые, а Nissens предлагает стальной.
К новому конденсору в комплекте прилагается арматура для установки – фитинги и уплотнительные кольца. Почему это важно? Потому что мастер, не нашедший этих деталей, может подвергнуться соблазну поставить детали, уже бывшие в употреблении.
Целостность системы зависит от составляющих
Как известно, система кондиционирования в автомобиле необходима для понижения температуры в салоне, а также очистки и осушения воздуха. Ее вполне можно рассматривать и как элемент обеспечения безопасного вождения, так как в некомфортной обстановке водитель быстрее утомляется, происходит снижение внимания, наступает сонливость.
От чего же зависит исправное функционирование системы кондиционирования? От штатной работы электросети автомобиля, передачи крутящего момента от двигателя к компрессору, от качественной смазки и качественного хладагента, от исправной работы модуля управления кондиционером и различных датчиков, а также вентиляторов и штатно работающих элементов контура – конденсора, компрессора, испарителя, фильтра-осушителя. Нужно помнить, что неправильное функционирование какого-либо из этих элементов неизбежно приведет к выходу из строя всей системы.
Существует два типа контуров системы кондиционирования – с расширительным клапаном и расширительной трубкой, который еще называют контуром с аккумулятором-осушителем. Такой контур устанавливался на теперь уже устаревших моделях Volvo, Saab и Volkswagen 90-х годов выпуска. Сейчас более распространено применение контура с расширительным клапаном, поэтому в ходе семинара большее внимание было уделено именно этой конструкции, тем более что существенных различий в этих двух системах нет. Оба типа контуров работают при одинаковых давлениях и температурах.
Для каждого из двух контуров есть двойные системы, которые устанавливаются там, где мы видим большой объем салона, в таких автомобилях, как, например, Ford Explorer, лимузины или автобусы. В двойных контурах присутствуют два испарителя, два салонных вентилятора и возможность отключать один из контуров, когда не требуется охлаждение дальней от водителя зоны.
Сейчас широко применяются два хладагента – R-134a и R-1234YF, причем второй из названных хладагентов пришел на смену первому и на 99% вытеснил его.
Как работает система
Компрессор, имеющий привод от двигателя внутреннего сгорания (ДВС), сжимает хладагент. При сжатии нарастает давление, и температура на выходе из компрессора достигает 60–90 градусов Цельсия. Набор температуры выше этих значений выведет компрессор из строя, так как масло, также работающее в нем, потеряет рабочие характеристики.
Далее хладагент нагнетается в конденсор, где происходит его конденсация и снижение температуры на 15–40 градусов. Если конденсор понижает температуру на 50 градусов, это должно навести мастера на подозрение, что в системе из-за закупорки затруднена циркуляция хладагента. Если же перепад температуры, наоборот, меньше 15 градусов, скорее всего, поверхность конденсора загрязнена листьями, насекомыми и прочим мусором. Таким образом, наблюдение за разностью температур является одним из основных инструментов диагноста.
Вентилятор системы кондиционирования, как мы знаем, работает на нескольких скоростях. Он управляется резистором либо блоком управления по показателям давления или температуры. Во французских автомобилях управление вентиляторами базируется на резисторах, которые выгорают на крайних скоростях, и тогда не хватает обдува для конденсора, система выключается.
При жалобах клиента на неработающий кондиционер стоит проверить вентилятор на всех скоростях.
Фильтр-осушитель помимо тех функций, о которых говорит само его название, выполняет еще и роль хранилища хладагента. И чем выше температура на улице, тем меньше хладагента будет в фильтре-осушителе работающей системы кондиционирования.
Есть определенная зависимость температуры от давления, и хладагент в газообразном состоянии будет стремиться к 0 градусов Цельсия при давлении 1,93 бара. Инженеры рассчитали систему таким образом, чтобы температура в испарителе была не ниже 0 градусов и проходящий через него окружающий воздух отдавал тепло трубкам и пластинам. Конденсирующаяся влага выводится через дренажную трубку, а в салон поступает очищенный, охлажденный и осушенный воздух.
Как правило, компрессор сжимает хладагент, который поступает в газообразном состоянии. Но существует и такой компрессор, который может сжимать хладагент как в газообразном, так и в жидком состоянии.
С помощью манометра легко установить, что если наблюдается давление выше нормы в области нагнетания, существует закупорка в конденсоре. Если же давление ниже нормы, необходимо искать утечку.
Для системы кондиционирования критичными факторами являются герметичность системы, чистота, хорошая смазка и целостность электропроводки. Необходимо заметить, что чем дороже автомобиль, тем больше в электрической схеме системы кондиционирования будет предохранителей, и наоборот. Например, в Hyundai I-30 вообще нет никаких выключателей.
По прошествии продолжительного времени после выключения системы кондиционирования давление в ней выравнивается – как в области высокого, так и низкого давления наблюдается 4–6 бар.
Конденсор устанавливается в автомобиле перед радиатором, в связи с чем он первым страдает от фронтальных ударов. Поэтому производители автомобилей премиум-класса наделяют свои конденсоры большим количеством трубок, так сказать, обеспечивая определенный запас прочности: в том случае, если часть трубок перестанет функционировать, система все равно будет работать с достаточной производительностью. Утилитарные же марки и модели наделяются конденсорами с минимально необходимым количеством трубок. Поэтому отсутствие или замятие нескольких пластин, скорее всего, не будет критично для системы кондиционирования Mercedes, но для Opel окажется губительным.
Датчик температуры, как правило, устанавливается под передним бампером автомобиля, он включает систему.
При неполадках в работе кондиционера необходимо помнить о проверке данного датчика по сопротивлению – оно должно составлять 220–240 Ом при температуре 20–27 градусов Цельсия.
Компрессор – сердце системы кондиционирования. Он сжимает хладагент и запускает циркуляцию. Первый компрессор был установлен в 1946 году в США на «Бьюике». Для того чтобы запустить систему кондиционирования, водителю приходилось выходить из автомобиля и надевать ремень на шкив компрессора. Затем были придуманы электромагнитные муфты, с помощью которых крутящий момент от двигателя передавался на шкив с наклонным диском и поршнями, сжимавшими хладагент. С тех пор прошло уже много лет, но поршневой тип компрессора остался самым распространенным. Наряду с ним существуют также роторно-лопастные и спиральные компрессоры. Первый из названных типов компрессоров применялся на небольших автомобилях, он весьма распространен на малолитражках Nissan начала 2000-х годов. Спиральные компрессоры более производительны, чем роторно-лопастные, но очень чувствительны к загрязнению.
Самые продуктивные – поршневые компрессоры. Чем выше обороты двигателя, тем больше сжатого хладагента и тем эффективнее работает поршневая система. Получается, что поршневой компрессор – устройство продуктивное, но крайне энергозатратное, на его работу уходит около 3–5 л. с. мощности двигателя. Поэтому инженеры придумали такой инструмент, как изменяемый рабочий объем компрессора, а также ввели изменяемый наклон диска с поршнями. Угол меняется от 2 до 45 градусов, соответственно регулируется и производительность компрессора. Но беда в том, что клапан, регулирующий давление в системе, а следовательно, и наклон диска, иногда заклинивает в открытом либо закрытом положении. Постоянно открытый клапан дает перемерзание хладагента и закупорку испарителя конденсатом. Если клапан заклинивает в закрытом положении, наклон диска ограничивается минимальным углом и система работает с наименьшей производительностью, не обеспечивая остывание салона.
Компьютеризация, все больше распространяющаяся в автомобилестроении, затронула и систему кондиционирования. Появились электронные и электромагнитные клапаны управления компрессором. Современный блок управления системы кондиционирования получает сигналы от различных датчиков – давления, температуры, скорости вращения вентиляторов и даже уровня радиационной активности Солнца. В зависимости от их показаний блок выстраивает соответствующий режим работы.
Последние модели автомобилей все чаще оснащаются электромагнитной муфтой, которая позволяет отключать компрессор в зимнее время. Нюанс этого решения заключается в том, что, запустив систему весной или летом, можно увидеть на приборной панели сообщение об ошибке. Мастер меняет компрессор, промывает контур, заправляет ее и так далее, но ошибка не исчезает, а система кондиционирования не запускается. В этом случае необходимо очистить электромагнитный клапан, удалить ошибку и перезапустить систему. Описанный здесь прецедент характерен для автомобилей немецких марок.
Работоспособность электромагнитной муфты компрессора тестируется подачей рабочего напряжения. При этом прижимная пластина должна сомкнуться. Расстояние между шкивом и прижимной пластиной в норме должно быть от 0,4 до 1 мм. Сопротивление на разъеме в норме должно быть от 3,5–4,5 Ом для 12-вольтовой системы и 13,5–15 Ом – для 24-вольтовой.
В компрессорах с электромагнитным клапаном применяется шкив с демпфером-ограничителем. Это два элемента, вставляемых один в другой и служащих для гашения скачков крутящего момента от двигателя. Необходимо иметь в виду, что конструкций данного узла может быть множество, в некоторых применяется разрушающийся элемент, который самоликвидируется при нагрузке от 80 до 120 Н/м и сберегает тем самым остальное навесное оборудование и двигатель.
Обгонную муфту рекомендуется менять каждые 80–120 тыс. км. У многих производителей обгонная муфта и компрессор продаются по отдельности, но некоторые продают их в комплекте, чтобы в сервисе не экономили, устанавливая новое оборудование со старыми деталями.
Есть нюансы…
В гибридном автомобиле двигатель внутреннего сгорания часто пребывает в отключенном состоянии, а в электромобилях, в отличие от машин с ДВС, получить тепло от двигателя и вовсе невозможно. Как же быть в этом случае системе кондиционирования, которая привязана к оборотам двигателя?
Для гибридов и электромобилей придумали компрессоры закрытого типа – без контактов с внешней средой. Они лишены шкивов, электромагнитной муфты, сальников и уплотнений. В них работает компрессор с электромотором на 380 В, питающийся от высоковольтной батареи. Это позволило конструкторам размещать компрессор в любой части автомобиля. Он достаточно надежен, в системе присутствует то же давление, что и в механическом компрессоре, но электрические компрессоры еще достаточно дороги. Проверяется такой компрессор нагрузочным тестером, осциллографом или сканером. И кстати, система кондиционирования в электромобилях производит еще и тепло, работая как отопитель.
Несколько практических шагов
Проверка системы кондиционирования начинается с осмотра компонентов на предмет обнаружения очевидных механических повреждений, прослушивания работающего кондиционера, отслеживания показателей температуры и давления через сервисные порты.
С помощью так называемого сервисного цилиндра можно визуально оценить чистоту смеси хладагента и масла. Важно понять, заправлялся ли в систему автомобиля, приехавшего на обслуживание, ультрафиолетовый краситель. Обнаружить это можно, осветив ультрафиолетовой лампой колпачки компрессора. Утечки также обнаруживаются при помощи этой лампы.
Красители бывают двух видов – на основе спирта и на основе масла. Стоит, конечно, предпочесть второй, так как он не вредит системе, полностью растворяясь в масле. Заливать краситель нужно только тогда, когда его в системе нет, и строго в соответствии с рекомендациями автопроизводителя. При этом нужно иметь в виду, что на рынке сейчас есть красители в концентрированном виде.
Перед заменой компрессора рекомендуется промыть систему, предварительно слив хладагент и масло. Ни в коем случае нельзя промывать компрессор. Вместе с заменяемым компрессором ставятся новый расширительный клапан и фильтр. Конденсор и испаритель промыть нужно, если это возможно, но иногда засорение вымыть из них никак не получается, тогда тоже требуется замена.
Эффективный способ очистки системы – промывка хладагентом, который позволяет проводить эту процедуру даже без заправочной станции. Однако в идеале, чтобы смыть закоксованные загрязнения, стоит промыть систему специальным составом с помощью соответствующего оборудования.
Для промывки хладагентом потребуются один пустой баллон и один с хладагентом, а также диагностический цилиндр, нагревательный пояс, шланги и адаптеры.
Нужно снять компрессор и расширительный клапан, установить вместо них адаптеры, снять гидроосушитель и подключить нагревательный пояс, затем вакуумировать контур и пустой баллон. Хладагент под нагревом будет набирать давление и в течение 4–5 минут проходить по контуру системы, оставаясь вместе с грязью в пустом баллоне.
Зона риска
При демонтаже и установке оборудования системы кондиционирования мастер, не использующий динамометрический ключ, может раздавить некоторые детали. Стоит помнить, что засорение конденсора приводит к повышению давления и температуры в системе, масло начинает перегорать, возникает закупорка в расширительном клапане и отсутствует вакуумирование.
После обслуживания система обязательно должна промываться, устанавливаются новый фильтр-осушитель и расширительная трубка. Расширительный клапан, если он исправен, можно после промывки установить прежний.
Необходимо помнить: достаточно 10 минут подержать фильтр-осушитель со снятыми защитными колпачками, чтобы он напитался атмосферной влагой и стал практически бесполезным.
Поэтому снимать колпачки нужно непосредственно перед установкой в очищенную систему. Затем можно провести вакуумирование и закачку хладагента.
Ни один герметик для системы кондиционирования не был одобрен автопроизводителем. Поэтому, если поставщик оборудования видит герметик в заказе-наряде, он вправе отказать в гарантии.
Следует соблюдать дозирование хладагента, потому что к неисправностям может привести как недолив его, так и перелив.
Система кондиционирования может не работать по причине нарушения целостности электропроводки и размыкания контактов.
Механические компрессоры с электронным клапаном имеют алюминиевые поршни с тефлоновым покрытием, которое без качественной смазки крошится и попадает в систему, забивая все ее элементы.
Расширительная трубка или расширительный клапан имеют, как правило, определенное сечение, хотя недавно стали применять расширительные трубки с изменяемым сечением. Расширители служат для преобразования жидкого хладагента в газ.
Фильтр-осушитель выполняет в системе защитную функцию, удаляя влагу и загрязнения. Его желательно менять раз в два года, а приобретая, следить за целостностью его упаковки и наличием колпачков. В фильтре работает фильтрующий слой и шарики силикагеля. Восстановлению отработавший фильтр не подлежит, так как удалить из него накопленную влагу невозможно. Иногда фильтр-осушитель можно заменить отдельно, иногда – только вместе с конденсором, такой вариант практикует, в частности, Toyota.
Ни у одного автопроизводителя, кроме Tesla, нет регламента по замене фильтра-осушителя. Связано такое исключительное положение с тем, что в электромобиле система работает как на охлаждение, так и на обогрев. В автомобилях Tesla менять фильтр-осушитель рекомендуется через 40 тыс. км пробега, иначе машина снимается с гарантии.
Испаритель служит для передачи тепла от проходящего через него воздуха хладагенту. От расширительного клапана хладагент поступает в испаритель как в газообразном состоянии, так и в жидком, на выходе же он пребывает только в виде газа. Испарители бывают спиральные и параллельно-поточные, но вне зависимости от конструкции это всегда благоприятная среда для размножения вирусов, грибков и бактерий. Именно этот фактор является критичным для частой заболеваемости от включенного кондиционера, поэтому очень важно содержать испаритель в чистоте.
Дезинфекция системы кондиционирования с заменой салонных фильтров должна производиться как минимум дважды в год – весной и осенью. Летом, когда испаритель может плотно забиться тополиным пухом, также может быть произведена очистка с заменой фильтров.
Существуют разные типы хладагентов. На смену самым распространенным из них сейчас приходит углекислый газ, который удобен тем, что его можно производить где угодно, он экологичен, не воспламеняется, но требует гораздо большего давления в системе, а значит, иного масла, другого компрессора и так далее. Экологи подсчитали коэффициент влияния хладагентов на окружающую среду, в том числе и на озоновый слой. У «фреонового» хладагента этот коэффициент равен 10 890, а у одного из новейших – 1430, то есть разница семикратная!
Масло в системе кондиционирования служит для смазывания контактирующих подвижных частей, переноса загрязнений к фильтру и охлаждения. Расположение масла в системе выглядит примерно так: половина находится в компрессоре, пятая часть – в испарителе, остальное количество – в конденсоре, фильтре-осушителе и в других элементах системы. Масло растворяется в хладагенте и протекает по всему контуру.
Нужно иметь в виду, что масла для системы кондиционирования различаются по вязкости, гигроскопичности, токопроводности и рабочим свойствам. Поэтому подбирать их нужно, сверяясь с каталогами, тем более что ряд масел не терпит смешивания с другими образцами, расслаивается и приводит к закупоркам конденсора, испарителя и фильтра-осушителя.
Для гибридных и электрических автомобилей предназначено диэлектрическое масло, которое ни в коем случае нельзя смешивать с маслами для автомобилей с ДВС во избежание короткого замыкания.
В год исправная герметичная система кондиционирования неизбежно теряет около 20 граммов хладагента и 2–3 грамма масла, поэтому раз в два года нужно пополнять эти потери.
Текст: Андрей Сафонов
Фотоматериал редакции и компании Nissens