Всё про компрессор кондиционера автомобиля

Автокондиционер – удобнейшая опция, которая сегодня доступна каждому владельцу иномарки. Но каждое дополнительное устройство становится не только удобством, но и «слабым местом», подверженным, как и любой механизм, поломкам и износу. Это относится и к сложному и дорогостоящему узлу системы кондиционирования – компрессору.

Немного истории

Необходимость охлаждать салон автомобиля первыми осознали американцы: на длинных дорогах жарких штатов поездка превращалась в настоящее испытание. Поскольку первые кондиционеры появились в начале ХХ века (уже в 1903 году они были установлены в здании Нью-Йоркской фондовой биржи), а спустя 30 лет стали привычной деталью интерьера, установка системы кондиционирования в автомобиле стала только вопросом времени.

Охлаждение салона автомобиля холодным воздухом,
г. Хьюстон, 1957 год

С 1933 года кондиционеры начали монтировать в автомобили по заказу владельцев, а 1939 год ознаменовал начало нового этапа: установки систем кондиционирования в заводской комплектации. Как и все новинки, это стоило немалых денег и было целесообразно только для самых дорогих автомобилей. Но, как и всё новое, эти первые системы, несмотря на высокую стоимость, были малоэффективными и неудобными. Только в 1954 году кондиционирование объединили с обогревом салона, повысив эффективность и сделав пользование на порядок удобней. В таком варианте система и развивалась вплоть до сегодняшнего дня, постепенно улучшаясь в деталях, но не меняясь принципиально.

Функция компрессора

В замкнутой системе кондиционирования охлаждение фреона в испарителе происходит за счет резкой смены давления: жидкий фреон под большим давлением проходит через узкое отверстие, распыляясь и моментально охлаждаясь. Задача компрессора – перекачка хладагента (фреона) из контура низкого давления (от радиатора конденсатора) в контур высокого давления (к радиатору испарителя) с одновременным его сжатием, а значит, с повышением температуры. В конденсаторе фреон охлаждается и переходит в жидкое состояние, после чего снова поступает в конденсатор.Компрессор кондиционера иногда называют «сердцем» системы, настолько важна его бесперебойная работа для нормального функционирования кондиционера. В то же время на компрессор ложится и самая большая нагрузка.

Виды компрессоров

Большинство компрессоров имеют механический привод от коленвала двигателя.

• Компрессоры постоянного вращения соединены с коленвалом напрямую через шкив и начинают работать одновременно с ним. Пока кондиционер не нужен,компрессор кондиционера работает вхолостую и только при включении кондиционера он начинает перекачивать хладагент.
• Компрессоры непостоянного вращения соединяются с коленвалом через шкив посредством соленоида (электромагнитной муфты), который срабатывает при включении кондиционера и только тогда запускает компрессор.

Второй вариант – компрессоры с собственным приводом (электро), которые могут работать и в то время, когда двигатель отключен. А для автомобилей с системой «старт-стоп» используются модели с комбинированным приводом.

Привод от коленвала забирает у двигателя примерно от 1,5 до 15 л.с. в зависимости от модели компрессора и мощности самого двигателя.

Компрессоры различаются по типу конструкции: поршневые, роторно-пластинчатые и спиральные.

Поршневой компрессор

В основе конструкции несколько поршней (реже один) с разным вариантом расположения: по кругу, V-образно, оппозитно или в ряд. Чаще всего можно встретить круговое расположение, при котором устанавливается от 2 до 10 поршней, поочередно приводимых в движение наклонным вращающимся диском.

В поршневых компрессорах есть возможность регулировки рабочего объема, от 2-3 до 100%. Управление осуществляется за счет перемещения подвижного диска (и соответственно поршней двигателя) вдоль оси, в результате чего уменьшается или увеличивается длина хода поршня.

Схема поршневого компрессора

Роторно-лопастный компрессор

Состоят из ротора с выдвигающимися лопастями (двумя или больше), вращающегося в корпусе прецизионной формы. Через впускное отверстие в корпус попадает фреон, проходит через серповидную полость и входит в выпускное отверстие на участке сужения. Сжатие фреона происходит за счет изменения объема секторов в процессе вращения ротора.

Схема работы роторного компрессора

Спиральный компрессор

Такая конструкция достаточно редко встречается, в основном в компрессорах с электроприводом. Состоит из двух спиралей, вставленных друг в друга со сдвигом 180о. Одна из спиралей неподвижна, вторая вращается, в результате чего от краев к центру образуются полости с постепенно уменьшающимся объемом. Разреженный фреон входит с краев спиралей, сжатый выходит из центра.

Принцип работы спирального компрессора.
1. Расположение спиралей относительно друг друга.
2. Захват разреженного фреона.
3. Перемещение к центру с одновременным сжатием.
4. Схема непрерывного процесса.

Основным достоинством спиральных компрессоров является небольшой вес и габариты, что важно для компоновки подкапотного пространства. А недостаток конструкции – сравнительно высокая цена.

Технические характеристики

Все компрессоры классифицируются не только по конструкции и приводу, но и по техническим параметрам.

Одна из самых важных характеристик – производительность (см³/мин). Производители указывают, есть ли функция изменения рабочего объема (постоянный или переменный объем) и в каких пределах.

В поршневых моделях указывается диаметр и ход поршня, в роторных – тип лопастей (фиксированные или нефиксированные).

В описании компрессора также указывается диаметр и расположение патрубков (горизонтальное или вертикальное), а также тип хладагента, для которого он предназначен, и вязкость компрессорного масла.

Маркировка компрессора:
тип хладагента 134а, масло класса SP-10 (ISO 100)

Большинство производителей комплектуют компрессор необходимым количеством рефрижераторного масла, необходимого для смазки.

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.

Чинить или менять?

При должном техобслуживании компрессор может проработать достаточно долгое время, не требуя полной замены. Но есть детали, которые изнашиваются в первую очередь, и именно их можно заменить отдельно от всей остальной конструкции. В первую очередь это подшипник муфты, который изнашивается и в результате может заклинить. Также замене подлежит шкив и сальник, при износе которого появляется утечка фреона. Своевременный ремонт – лучший способ продлить эксплуатацию недешевого компрессора.

Однако в случаях поломок самого механизма, специалисты рекомендуют менять компрессор целиком: как и в двигателе, появляются задиры на поршнях, износ зеркала цилиндров и других частей. При появлении неисправностей усиливается трение деталей, а значит – повышается температура компрессора во время работы. Масло перегревается, перестает выполнять свои функции и в результате компрессор выходит из строя, попутно «убивая» смежные детали системы кондиционирования.

Перегретое вязкое масло, вызвавшее отказ компрессора

Есть несколько причин поломки компрессора:

• Естественный износ деталей;
• Масляное голодание;
• Перегрев;
• Влага (которая попадает в систему при разгерметизации);
• Недостаток или избыток хладагента (при недостаточном давлении система автоматически отключается, а вот избыток фреона может вызвать перегрузку компрессора);
• Недостаточное охлаждение фреона в конденсаторе (неисправный вентилятор, засорены трубки радиатора).

Как видно, в большинстве случаев поломки компрессора можно избежать, если вовремя проводить ТО системы кондиционирования, обращаясь к квалифицированным мастерам.

Работа автомобильного кондиционера зависит не только от компрессора, но и от четкого и слаженного функционирования всех элементов системы, в том числе многочисленных датчиков, установленных на различных участках. И, конечно, одним из факторов комфорта будет качественный фильтр салона, благодаря которому даже на самой загруженной трассе в летнюю жару пассажиры автомобиля будут наслаждаться свежим и прохладным воздухом.

О том, как выбирать компрессор кондиционера и на что обращать внимание, читайте наш "Гид покупателя".