Klimatyzacja

Klimatyzacja

czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Spis treści

Dodatek techniczny

Dział szkoleń technicznych Inter Cars SA

1. D. o czego służy i w jakim celu stosuje się układy klimatyzacji w pojazdach?

2. Zasada działania układu klimatyzacji 3. Z jakimi rodzajami układów klimatyzacji możemy się spotkać w współczesnych pojazdach?

4. Charakterystyka i diagnostyka poszczególnych elementów składowych układu klimatyzacji 5. Obsługa samochodowych układów klimatyzacji 6. Gazy i oleje w układach klimatyzacji 7. Podsumowanie

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

1. Do czego służą i w jakim celu stosujemy układy klimatyzacji w pojazdach?

Odpowiedź na powyższe pytanie wydaje się być oczywista. Większość z użytkowników na takie pytanie odpowiedziałaby, że układ klimatyzacji służy do chłodzenia wnętrza auta w upalne dni. Odpowiedź ta jest prawidłowa, ale jednocześnie nie wyczerpuje tematu. Układy klimatyzacji mają za zadanie utrzymywanie w pojeździe właściwego klimatu, a właściwie wytworzenie żądanego mikroklimatu we wnętrzu pojazdu niezależnie od warunków panujących na zewnątrz – wiosna, lato, jesień, zima. Tutaj pozwolę sobie przypomnieć, że często zapominanym efektem „ubocznym” działania układu klimatyzacji jest jego właściwość polegająca na osuszaniu powietrza.

Wszyscy zdajemy sobie sprawę z faktu, że ciało człowieka w jednych warunkach funkcjonuje lepiej, a w innych gorzej.

Organizm człowieka – kierowcy, pasażerów w celu prawidłowego funkcjonowania potrzebuje ściśle określonych warunków. Za optymalne warunki do funkcjonowania – pracy dla naszych organizmów przyjmujemy temperatury od 22 do 27°C oraz wartość wilgotności względnej od 30% do 60%.

Spełnienie powyższych warunków daje poczucie komfortu.

Są to zakresy określone w normie DIN 1846. Rysunek 1 obrazuje obszar komfortu – zielony obszar na tle obszaru powietrza zewnętrznego – niebieska linia przerywana.

Dodatkowo, oprócz powyższych ściśle określonych parametrów, bardzo duże znaczenie ma rozkład temperatur panujący we wnętrzu pojazdu. W celu zapewniania optymalnego rozkładu temperatury, temperatura panująca na wysokości głowy powinna być niższa o 5°C do 7°C od temperatury panującej na poziomie nóg. Na rysunku 2 przedstawiony jest przykładowy rozkład temperatury w pojeździe wyposażonym w układ klimatyzacji – 2A i nie wyposażonym w układ klimatyzacji – 2B.

23°C

A

24°C 28°C A 42°C

B

40°C 35°C B Rysunek 1. Źródło: www.rucker.pl

2

Dodatek techniczny

Rysunek 2. Źródło: www.mototechnika.republika.pl

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Biorąc pod uwagę wszystkie powyższe uwarunkowania i założenia, staje się jasne, że uzyskanie wymaganych optymalnych – komfortowych warunków we wnętrzu auta staje się niemożliwe do uzyskania przy pomocy tradycyjnych układów wentylacyjno – grzewczych. W warunkach „letnich” napotykamy na problem uzyskania odpowiedniej temperatury oraz wilgotności już przy temperaturach zewnętrznych powyżej 20°C, a w warunkach „zimowych” napotykamy na problem uzyskania odpowiedniego poziomu wilgotności względnej. Dążenie do spełniania wszystkich wyżej opisywanych wymagań stawianych układom klimatyzacji, powoduje ich ciągły rozwój i wprowadza coraz większy stopień skomplikowania tych układów.

W ramach przypomnienia pierwsze samochody z klimatyzacja pojawiały się w 1933 roku w USA. Dwadzieścia lat później klimatyzacji doczekał się pierwszy seryjnie produkowany samochód, a był nim Chrysler Imperial Airtemp. Oczywiście w dzisiejszych kategoriach należy mówić raczej o schładzaczu niż o pełnej klimatyzacji. Obecnie większość nowych pojazdów jest wyposażona w układy klimatyzacji ręcznej lub automatycznej. W związku z tym niektórzy użytkownicy już zapomnieli, a niektórzy nigdy nie byli w stanie doświadczyć dodatkowych negatywnych czynników wiążących się z użytkowaniem auta bez układu klimatyzacji. Należą do nich przede wszystkim hałas i zanieczyszczenie powietrza które wynika z jazdy pojazdem z otwartymi oknami.

Podniesione tętno organizmu powodujące rozdrażnienie, nerwowość, potliwość, zmęczenie, osłabienie koncentracji.

Ponadto kierowca podświadomie jedzie szybciej z jednej strony, aby schłodzić auto, a z drugiej aby jak najprędzej dotrzeć do celu podróży i wyjść z „piekarnika”.

Reasumując, układy klimatyzacji są nie tylko układami zwiększającymi komfort użytkowania pojazdu ale również, a może przede wszystkim układem zapewniającym bezpieczne kierowanie tymi pojazdami. Układ klimatyzacji powinien przestać być postrzegany jako luksusowe wyposażenie dodatkowe. Powinien być traktowany jako element bezpieczeństwa na równi z układami ABS, ESP czy poduszkami powietrznymi. W przypadku nowych pojazdów ciężarowych, rolniczych, budowlanych układ klimatyzacji jest wyposażeniem standardowym i nikogo to nie dziwi, bo te pojazdy są miejscem pracy ich kierowców lub operatorów. To tak jakby dziwiła kogoś klimatyzacja w biurowcu? W związku z coraz większą powszechnością układów klimatyzacji i ich bardzo dynamicznym rozwojem technologicznym zapraszam do zapoznania się z informacjami zawartymi w tym artykule. Poruszymy kwestie związane z budową i diagnostyką współczesnych układów klimatyzacji automatycznej.

2. Zasada działania układu klimatyzacji Zasada działania układów klimatyzacji jest taka sama i niezmienna od samego początku ich powstania. W miarę rozwoju i rozbudowy tych układów dokładane były kolejne „gadżety”, jednak podstawowe zasady na których opiera się funkcjonowanie każdego układu klimatyzacji czyli przewodzenie ciepła, zasada zachowanie energii, zmiana stanu skupienia są niezmienna. Układy klimatyzacji podobnie jak nasze domowe lodówki wykorzystują zjawiska fizyczne takie jak parowania, skraplanie, sprężanie oraz rozprężanie. Aby dokładnie zrozumieć zasadę działania układu klimatyzacji, przypomnę jakie procesy i zjawiska kryją się pod wymienionymi wcześniej zjawiskami fizycznymi. Wiedza ta jest niezbędna w celu zrozumienia zasady działania układu klimatyzacji zarówno w pojeździe, jak również domowej lodówki.

Parowanie jest to proces zmiany stanu skupienia, czyli przechodzenie z fazy ciekłej w fazę gazową – pary. Zjawisko to zachodzi na powierzchni cieczy w pełnym zakresie temperatur i ciśnień. Szybkość procesu zależy od ilości dostarczanej energii. Parowanie zachodzące w całej objętości cieczy – „wewnątrz” cieczy, a nie tylko na jej powierzchni nazywamy wrzeniem. Czyli wrzenie jest to parowanie całą objętością jednocześnie. Im niższe ciśnienie, tym temperatura wrzenia jest niższa i odwrotnie im wyższe ciśnienie tym temperatura wrzenia jest wyższa. To co należy zapamiętać z tej części – w celu odparowania cieczy musi być dostarczona energię.

Umownie możemy powiedzieć, że musimy ogrzać ciecz.

Skraplanie nazywanie również kondensacją jest to proces odwrotny do parowania, czyli jest to zmiana stanu skupienia polegająca na przejściu ze stanu gazowego do stanu ciekłego. Skraplanie zachodzi przy odpowiednim ciśnieniu i temperaturze. Aby skroplić parę, musimy odebrać jej energię, czyli umownie możemy powiedzieć, że musimy ją schłodzić.

Aby ułatwić zrozumienie powyższego opisu, proszę odnieść te opisy do podgrzewania wody w czajniku. Woda podgrzewana w czajniku dostaję energię i zaczyna parować, a później wrzeć. Para wydobywająca się z czajnika trafia na zimną glazurę na ścianie, gdzie ochładza się czego efektem jest skroplenie na glazurze.

Kolejnymi zjawiskami są sprężanie i rozprężanie. Sprężanie jest to proces, w którym wkładamy energię w zmniejszenie objętości powodując wzrost ciśnienia. Sprężając gaz, podnosimy jednocześnie jego temperaturę.

Rozprężanie jest to proces będący odwrotnością sprężania.

Zwiększając objętość gazu, powodujemy obniżenie jego ciśnienia. Rozprężając gaz, obniżamy jego temperaturę.

Dodatek techniczny

3

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Rysunek 3. Źródło: www.rucker.pl

Powyższe zjawiska możemy zaobserwować na przykładzie sprężarki warsztatowej. Sprężarka sprężając powietrze znajdujące się w warsztacie, podgrzewa je – można to stwierdzić dotykając przewód łączący cylinder ze zbiornikiem sprężarki.

(Tylko ostrożnie – może być gorący!)

Układ klimatyzacji do prawidłowego działania wykorzystuje opisane wcześniej procesy. Czyli układ klimatyzacji działa tak: sprężarka klimatyzacji nazywana również kompresorem spręża gaz, czyli ponosi jego ciśnienie i przy okazji temperaturę – Ciśnienia do 22 bar i temperatura do 70°C. Rysunek 4. Źródło: www.alpo.ig.pl

4

Dodatek techniczny

Następnie „ciepły” gaz trafia do chłodnicy klimatyzacji nazywanej skraplaczem. W skraplaczu gaz jest schładzany do około 50°C w wyniku czego skrapla się ponieważ odebraliśmy mu energię. Skroplony gaz, czyli ciecz pod ciśnieniem trafia do zaworu rozprężnego który obniża jej ciśnienie do około 2 bar. Ciecz rozprężając się, odbiera energię z otoczenia. W stanie wrzenia trafia do parownika gdzie odparowuje całkowicie odbierając energię (ciepło) z otoczenia – chłodzi, temperatura około 0°C. Po odparowaniu gaz trafia z powrotem do sprężarki klimatyzacji i obieg się zamyka. Powyższy opis dobrze obrazuje poniższy rysunek 3.

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Według powyższych zasad funkcjonuje większość samochodowych układów klimatyzacji. Zasadnicza różnica, która może wystąpić w budowie układów klimatyzacji w stosunku do przedstawionego schematu jest brak zaworu rozprężnego. Rolę zaworu rozprężnego przejmuje dysza rozprężna.

Taka zmiana nie ma wpływu na sposób funkcjonowania całego układu, jak również na rozkład temperatur i ciśnień.

Rysunek 4 przedstawia układ klimatyzacji z dyszą rozprężną.

Na rysunkach 3 i 4 są zaznaczone elementy, które występują w układach klimatyzacji takie jak zbiorniki osuszające, presostaty czy zbiorniki czynnika chłodzącego. Wszystkie te elementy będą omówione w dalszej części artykułu. Na tym etapie nie są dla nas istotne z punktu widzenia zasady działania układu klimatyzacji. Powyższe opisy działania układu klimatyzacji i zjawisk w nim zachodzącym w sposób oczywisty nasuwa się najprostszy manualny sposób diagnostyki układu klimatyzacji – poprzez dotyk. W trakcie prawidłowej pracy przewody i elementy zaznaczone na schematach kolorem od czerwonego do żółtego będą ciepłe lub nawet gorące do 70°C, natomiast elementy w kolorach od granatowego do błękitnego będą zimne około 0°C i bardzo często będą zroszone. W praktyce w pojeździe jest bezpośredni dostęp do przewodów układów klimatyzacji oraz skraplacza, praktycznie nie mamy bezpośredniego dostępu do parownika. W wielu miejscach przewody układów klimatyzacji będą przebiegać obok siebie można je rozróżnić ponieważ przewody „ciepłe” będą miały mniejszą średnicę, a „zimne” większą. Na podstawie powyższych rysunków możemy również podzielić układ klimatyzacji na część wysokociśnieniową oraz niskociśnieniową.

Część wysokociśnieniowa zaczyna się na wyjściu ze sprężarki, a kończy się na wejściu do zaworu rozprężnego – dyszy rozprężnej. Niskociśnieniowa część rozpoczyna się na wyjściu z zaworu lub dyszy rozprężnej, a kończy na wejściu do sprężarki. Należy pamiętać, że ciśnienie po stronie „wysokiej” w trakcie pracy układu może osiągać 25 bar, natomiast po stronie niskiej utrzymuje się na poziomie około 2 bar.

3. Z jakimi rodzajami układów klimatyzacji możemy się spotkać w współczesnych pojazdach?

Możemy wykonać kilka podziałów układów klimatyzacji.

Pierwszego podziału układów klimatyzacji możemy dokonać ze względu na element, dzięki któremu wykonywana jest redukcja ciśnienia. Tak jak pisałem w poprzednim punkcie rozróżniamy układy klimatyzacji z zaworem rozprężnym oraz układy klimatyzacji z dyszą rozprężną – nazywaną również dyszą dławiącą. Zasadnicza różnica pomiędzy tym dwoma rodzajami układów polega na roli, jaką pełni osuszacz czynnika chłodniczego oraz na jego umiejscowieniu w układzie.

W układach z zaworem rozprężnym osuszacz umieszczony jest w układzie wysokiego ciśnienia za skraplaczem i jego dodatkową rolą oprócz osuszania jest gromadzenie – akumulowanie czynnika chłodzącego przed zaworem rozprężnym.

W trakcie diagnostyki „dotykowej” taki osuszacz będzie ciepły. W układach z dyszą rozprężną – dławiącą osuszacz będzie umieszczony po stronie niskiego ciśnienia za parownikiem i jego dodatkowym zadaniem oprócz osuszania jest zbieranie i odparowywanie pozostałości ciekłego czynnika chłodzącego. Takie rozwiązanie zabezpiecza sprężarkę klimatyzacji przed zassaniem ciekłego czynnika chłodzącego, co z oczywistych względów doprowadziłoby do jej zniszczenia. W układzie z dyszą rozprężną osuszacz w trakcie diagnostyki „dotykowej” będzie zimny.

Drugim podziałem, jakiego możemy dokonać, jest podział ze względu na zastosowany czynnik chłodniczy. Rozróżniamy układy pracujące na następujących czynnikach chłodniczych R12, R134A, R1234YF, R152A, CO2. Jednym z pierwszych powszechnie stosowanych czynników chłodzących w motoryzacji był R12, nazywany również freonem. Czynnik ten obecnie został wycofany z użytku ze względu na degradujący wpływ na środowisko naturalne szczególnie na powiększanie dziury ozonowej. Na początku lat dziewięćdziesiątych został wprowadzony nowy czynnik o oznaczeniu R134A. Jest to obecnie najpopularniejszy czynnik stosowany w samochodowych układach klimatyzacji. Czynnik R134A nie jest zamiennikiem R12 i czynniki te nie są kompatybilne. Nie wolno ich mieszać, ponieważ ich mieszanina powoduje powstawanie kwasów, co spowodowałoby uszkodzenie elementów układów klimatyzacji. Kolejną zasadnicza różnica pomiędzy układami pracującymi na R12 i R134A jest budowa przewodów elastycznych układu klimatyzacji. Przewody pracujące z nowszym czynnikiem mają dodatkową powłokę uszczelniającą na zewnątrz oraz nylonową warstwę wewnętrzną, które są konieczna ze względu na większa przenikalność nowszego czynnika oraz jego dokładniejsze odizolowanie od wilgoci z zewnątrz. Następna bardzo ważną różnicą ze względów obsługowych jest olej, który znajduje się w układzie klimatyzacji i jest niezbędny do prawidłowej jej pracy.

Olej w układach pracujących na R12 nie rozpuszcza się w czynniku R134A, co oznacza brak obiegu oleju w układzie czyli brak smarowania sprężarki klimatyzacji. W przypadku braku informacji z jakim czynnikiem chłodzącym mamy do czynienia możemy próbować go zidentyfikować po oznaczeniach na obudowie sprężarki klimatyzacji. Kolejną różnicą będą inne końcówki przyłączeniowe – serwisowe do układu

Dodatek techniczny

5

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem? klimatyzacji. W układach z R12 końcówki będą gwintowane, a w układach z R134A będą to szybko złączki. Ostateczną metodą identyfikacji czynnika chłodzącego jest zastosowanie próbnika elektronicznego, który po podłączeniu do układu i pobraniu próbki wyświetla informacje o zastosowanym czynniku chłodniczym. Należy zaznaczyć w tym miejscu, że istnieje możliwość przerobienia układu z R12 na R134A jednak operacja ta wiąże się z dokładnym wypłukaniem całej instalacji ze starego czynnika oraz oleju. Należy wymienić osuszacz oraz uszczelniania. W zależności od wieku i konstrukcji należy również pamiętać o wymianie węży „gumowych” instalacji klimatyzacji. Po tych wszystkich operacjach możemy zastosować nowy czynnik i nowy olej. Na rynku pojawiły się oferty polegające na płukania układów „specjalnym” środkiem, który wiarze resztki starego oleju i gazu oraz wytwarza dodatkową warstwę uszczelniająca wewnątrz układu klimatyzacji, dzięki czemu nie ma konieczności wymiany żadnych elementów układu przy zmianie czynnika chłodniczego. Jest to rozwiązanie stosunkowo młode i nie ma jeszcze informacji na temat jego długofalowej skuteczności. Alternatywnym rozwiązaniem jest zastosowanie w starszych instalacjach przystosowanych do pracy z R12 nowszych ekologicznych czynników chłodniczych o oznaczeniach R401A lub R409A lub R413A. Najpowszechniej stosowany jest R413A. Zastosowanie tego czynnika nie wymaga żadnych dodatkowych zabiegów dostosowujących do niego układ klimatyzacji.

Nowością na rynku czynników chłodniczych stosowanych obecnie w motoryzacji jest czynnik R1234YF, który ma być następcą R134A.

jące sterowanie ręczne lub automatyczne. Układy posiadające sterowanie ręczne nazywane są również klimatyzacją manualną. W przypadku tego typu układów najbardziej prawidłową nazwą byłby schładzacz. Od strony „silnika” układy te nie różnią się od układów posiadających sterownie automatyczne. Różnice i to bardzo istotne pojawiają się po stronie kabiny pasażerskiej. W układach sterowanych ręcznie – schładzaczach, kierowca za pomocą przycisku decyduje o włączeniu lub wyłączeniu układu klimatyzacji. Przycisk włączający układ klimatyzacji będzie oznaczony AC lub znaczkiem śnieżynki. Po włączeniu układ działa w sposób ciągły, zapewniając stałe chłodzenie. Pozostałe funkcje takie jak temperatura, siła nawiewu, kierunek nawiewu, praca w trybie otwartego lub zamkniętego obiegu zależą od decyzji kierowcy.

Przy tego typu układach można się spotkać z predefiniowanymi pozycjami „pokrętła” temperatury. Przykład takiego rozwiązania są auta z grupy VW. Oznaczenia temperatury mają charakter czysto orientacyjny i służą do nakłonienia użytkownika to ustawienia pokrętła ogrzewania w pozycji pozwalającej na częściowe podgrzanie schłodzonego powietrza. Podobny efekt możemy uzyskać w pojazdach nie posiadających oznaczeń wartościowych tylko kolorystyczne.

Należy pamiętać, że przy ustawieniach „maksymalnego” chłodzenia powietrze wydostające się z nawiewów będzie miało temperaturę kilku stopni, przez co może łatwo doprowadzić do przeziębiania dróg oddechowych pasażerów wynikającego z dużej różnicy temperatur. W pełni zasługującymi na swoja nazwę są układy klimatyzacji sterowane automatycznie – tzw. klimatyzacje automatyczne. Klimatyzacje te są w stanie utrzymywać we wnętrzu pojazdu określone warunki klimatyczne, w tym celu wyposażone są w układ sterujący oraz szereg czujników. Rola kierowcy i pasażerów kończy się na określeniu oczekiwanej przez nich temperatury wnętrza.

Układ sterujący, korzystając z informacji dostępnych mu czujników takich jak czujnik temperatury wewnętrznej, czujnik temperatury zewnętrznej, czujnika wilgotności względnej wnętrza, czujnika nasłonecznienia, czujnika czystości powietrza, podejmuje decyzje o odpowiednim ustawieniu klap sterujących nawiewami, mocy nawiewu, zamknięciu lub otwarciu obiegu wewnętrznego powietrza, uruchomieniu układu klimatyzacji. Podczas pracy układ sterujący cały czas analizuje informacje z czujników i odpowiednio koryguje działania podległych mu układów w celu uzyskania parametrów temperatury oczekiwanych przez pasażerów. Na rysunku 5 przedstawiony jest schemat ideowym poszczególnych elementów układu klimatyzacji oraz przebieg powietrza.

Rozpoczęcie stosowania tego czynnika wiąże się z wymogami ekologicznymi. Czynnik ten jest wprowadzany na rynek od 2013 roku i funkcjonuje równolegle z R134A. Obecnie nowe pojazdy mogą być napełnione zarówno R134A, jak i R1234YF. Niestety nie można mieszać ze sobą tych czynników, ponieważ ich wymieszanie w proporcji 50:50 powoduje wzrost ciśnienia w układzie o około 10%. Przy czynniku R1234YF stosuje się również inny olej do układu klimatyzacji.

Obecnie nowy czynnik możemy spotkać w Chevrolet Malibu, Honda Fit w wersji elektrycznej, Hyundai i30, Hyundai Santa Fe, KIA Cee’d, KIA Sorento, KIA Sportage, KIA Picanto, KIA Venga, KIA Soul, Mazda Pick-up BT50, Mazda CX-5 wybrane egzemplarze z 2012, Subaru BRZ, Subaru XV, Suzuki Swift Sport, Toyota GT86 oraz modele z naklejką informacyjną w komorze silnika. Obecnie wielu producentów prowadzi prace badawcze nad innymi czynnikami. Grupa VW prowadzi zawansowane testy układów pracujących na CO2. Jednak układu te wymagają całkowicie innej budowy i nowych rozwiązań ponieważ ciśnienia panujące w układzie wynoszą około 160 bar. Prowadzone są również praca z czynnikiem Elementy układy klimatyzacji mamy oznaczone cyframi 1 to R152A. Szerzej na temat właściwości poszczególnych czynni- dmuchawa, 2 parownik, 3 czujnik temperatury parownika, ków chłodzących piszemy w ostatnim punkcie artykułu.

4 nagrzewnica, 5 elektrozawór, 6 czujnik temperatury wyjściowej, 7 panel klimatyzacji, 8 czujnik temperatury wnętrza, Trzeciego podziału układów klimatyzacji można dokonać 9 moduł sterujący, 10 sprężarka klimatyzacji. Literami jest ze względu na rodzaj sterowania pracą układu klimatyzacji. oznaczony przebieg powietrza i odpowiednio: a to wlot poW pojazdach możemy spotkać układu klimatyzacji posiada- wietrza z zewnątrz, b wlot powietrza z wnętrza, c nawiew na

6

Dodatek techniczny

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem? tyzacjami jednostrefowymi, co oznacza, że dla całego wnętrza są utrzymywane takie same warunki temperaturowe.

W pojazdach klasy wyższej i w pojazdach luksusowych występują klimatyzacje dwustrefowe lub kilkustrefową. Klimatyzacje posiadające więcej niż jedną strefę mają odpowiednio więcej czujników i mechanizmów sterujących. Klimatyzacja strefowa może być obsługiwana przez jeden wymiennik.

W pojazdach klasy wyższej i luksusowych coraz częściej spotykane jest rozwiązanie w którym występują dwa wymienniki jeden dla każdego rzędu siedzeń. Jeżeli mamy do czynienia z klimatyzacją kilkustrefową, układ sterujący dla każdej osoby indywidualnie dostosowuje nawiewy. Na rysunku 6 przedstawione są przykłady pojazdów z jednym i dwoma wymiennikami. Górna część rysunku przedstawia pojazd z jednym wymiennikiem, który musi obsłużyć trzy rzędy foteli z tym, że pasażerowie dwóch pierwszych rzędów znajdują się w 4 strefach. Dolna część rysunku przedstawia pojazd z dwoma wymiennikami.

Rysunek 5. Źródło: www.rucker.pl

przednią szybę, d kanał omijający nagrzewnice, e nawiewy w desce rozdzielczej, f nawiewy na nogi, g odprowadzenie skroplin. Klimatyzacje automatyczne są wyposażane w wiele dodatkowych funkcji różnie nazywanych przez producentów poszczególnych marek. Należą do nich: szybkie schładzanie wnętrza funkcja ta jest realizowana poprzez pracę z maksymalna wydajnością układu klimatyzacji przeważnie jest to praca w obiegu zamkniętym. Kolejna funkcją jest szybkie odparowywanie – oczyszczenie przedniej szyby, funkcja ta jest realizowana poprzez pracę w układzie, gdzie powietrze najpierw przechodzi przez parownik gdzie jest osuszane, a następnie przechodzi przez nagrzewnice gdzie jest nagrzewane i takie suche i ciepłe powietrze w całości kierowane jest na przednią szybę. Kolejną funkcją klimatyzacji automatycznych jest opcja wyboru pracy klimatyzacji.

Użytkownik ma możliwość wyboru pomiędzy następującymi trybami Fast (szybki), Comfort lub Medium (Komfortowy lub Średni), Slow lub Soft (Wolny lub Miękki). W trybie Fast klimatyzacja szybko uzyskuje żądane parametry, ale odbywa się to kosztem większego hałasu – wentylator pracuje szybciej. W trybie Medium klimatyzacja działa na komfortowym poziomie pod względem hałasu i optymalnym poziomie pod względem czasu uzyskiwania żądanej temperatury.

Jest to kompromis pomiędzy poziomem hałasu, a szybkości działania. W trybie Soft priorytetem jest cicha praca układu kosztem szybkości dochodzenia do żądanej temperatury.

Wentylator pracuje z niższymi prędkościami.

Czwartego podziału układów klimatyzacji można dokonać ze względu na liczbę obsługiwanych stref. W przypadku większości pojazdów klasy średniej mamy do czynienia z klima-

Rysunek 6. Źródło: www.rucker.pl

Niezależnie od liczby stref układy klimatyzacji mogą posiadać również dodatkowy układ odpowiadający za chłodzenie schowka „na rękawiczki”.

Dodatek techniczny

7

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

4. Charakterystyka i diagnostyka poszczególnych elementów składowych układu klimatyzacji W tym punkcie zajmiemy się szczegółowo poszczególnymi elementami układów klimatyzacji, jaka jest ich rola, budowa, zasady działania, najczęściej występujące usterki oraz sposoby możliwej diagnozy. Jednym z głównych elementów wprawiających w „ruch” cały układ klimatyzacji jest sprężarka klimatyzacji nazywana również kompresorem klimatyzacji.

Rola sprężarki klimatyzacji jest sprężanie czynnika chłodniczego, efektem ubocznym procesu sprężania jest podgrzanie czynnika chłodniczego. Ciśnienie czynnika na wejściu około 2 bar, temperatura kilka stopni powyżej zera. Ciśnienie czynnika na wyjściu maksymalnie 25 bar, a temperatura może dochodzić do 70 stopni. Sprężarka jest napędzana paskiem wieloklinowym poprzez koło pasowe zawierające sprzęgło elektromagnetyczne lub zrywalne. O sprzęgłach napiszę w dalszej części artykułu. Sprężarka znajduje się

Rysunek 7. Źródło: Inter Cars SA

w komorze silnika gdzieś na „drodze” paska klinowego.

W samochodowych układach klimatyzacji możemy się spotkać ze sprężarkami tłokowymi, ślimakowymi i łopatkowymi.

Sprężarki tłokowe należą do najczęściej spotykanych i występują w różnych konfiguracjach, mogą mieć jeden lub kilka tłoków pracujących w układzie rzędowym, osiowym, V lub poziomo. Tłoki w sprężarkach mogą być jednostronnego lub dwustronnego działania. Sprężanie następuje poprzez ruch

Rysunek 8. Źródło: www.laser-sinex.pl

8

Dodatek techniczny

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem? posuwisto zwrotny tłoka/tłoków. Sprężarki tłokowe mogą być o stałej lub zmiennej pojemności. W sprężarkach o stałej pojemności skok tłoków jest stały – rysunek 7.

W sprężarkach o zmiennej pojemności istnieje możliwość zmiany wielkości skoku tłoka – rysunek 8. Zmiana skoku tłoka jest wykonywana poprzez zmianę kąta nachylenia tarczy wychylnej. Zmiana kąta jest uzyskiwana za pomocą krzywki poruszanej elektromagnetycznie. Cechą charakterystyczną takich sprężarek jest złącze elektryczne do sterowania krzywką.

Kolejnym rodzajem sprężarek klimatyzacji są sprężarki śrubowe. Głównym elementem są śruby asymetryczne, co oznacza każda ze śrub ma inny kształt, ale śruby wzajemnie do siebie pasujący. Śruba napędowa ma wypukły kształt, a śruba napędzana ma wklęsły kształt. Napęd jest przekazywana poprzez wzajemne zazębienie. Kształt śrub powoduje, że pomiędzy nimi jest przestrzeń, która w miarę ruchu się zmniejsza powodując sprężenie czynnika. Rysunek 9 obrazuję zasadę działania, czynnik przepływa zgodnie ze strzałkami.

Rysunek 10. Źródło: www.elektroda.pl

Rysunek 11. Źródło: www.wikipedia.pl

Rysunek 9. Źródło: www.iwum.chlodnictwoiklimatyzacja.pl

Ten rodzaj sprężarek posiada dużą wydajność i stosowany jest przy większym zapotrzebowaniu, np.: w autobusach.

Trzecim rodzajem sprężarek klimatyzacji są sprężarki łopatkowe. W tego rodzaju sprężarek klimatyzacji elementem roboczym są łopatki, które obsadzone są w wirniku sprężarki.

Wirnik jest zamocowany mimośrodowo w cylindrze sprężarki. Podczas obrotów pomiędzy wirnikiem, a cylindrem powstaje przestrzeń, której objętość zmniejsza się wraz z obrotem wirnika. Łopatki dzielą przestrzeń pomiędzy wirnikiem a cylindrem na przestrzenie robocze. Zasada działania tego rodzaju sprężarek dobrze obrazuje rysunek 10. Przekrój sprężarki łopatkowej przedstawiony na rysunku 11, a schemat na rysunku 12.

Rysunek 12. Źródło: Inter Cars SA

Dodatek techniczny

9

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Rysunek 13. Źródło: Motointegrator.pl

Niezależnie od rodzaju sprężarki klimatyzacji zawsze mają króćce ssące często oznaczane litera S po stronie niskiego ciśnienia oraz króćce tłoczące po stronie wysokiego ciśnienia często oznaczane literą D. W kwestii diagnostyki sprężarek klimatyzacji to nie mamy wielu możliwości diagnozy przy użyciu standardowych narzędzi. Możemy obejrzeć sprężarkę pod kątem uszkodzeń mechanicznych – pęknięcia, wgniecenia itp.

Pamiętamy o złączu elektrycznym zaworu sterującego zmianą pojemności. Kolejnym sprawdzeniem, jaki możemy wykonać, to wizualne sprawdzenie szczelności. Ostatnim testem jest próba obrócenia wirnikiem w celu wyeliminowania zatarcia

które jest najczęstszą awarią sprężarek. Z czynności obsługowych możemy wymienić olej w sprężarce. Stan oleju „powie” nam co dzieje się wewnątrz. Średnia ilość oleju w sprężarce klimatyzacji to około 200 – 250 ml. Pozostałe testy i ewentualne naprawy mogą wykonać serwisy specjalizujące się w układach klimatyzacji.

Tak jak wspominałem wcześniej, sprężarki otrzymują napęd poprzez sprzęgło elektromagnetyczne lub zrywalne. Rzadziej spotykane są napędy wałem, kołami zębatymi lub łańcuchem.

Sprzęgło elektromagnetyczne jest sprzęgłem rozłącznym.

Rysunek 14. Źródło: Motointegrator.pl

10

Dodatek techniczny

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Rysunek 15. Źródło: Motofocus.pl, gazeo.pl

Załączenie sprzęgła następuje po podaniu napięcia na cewkę elektromagnesu. Rozłączenie następuje po odcięciu napięcia dla cewki. Sprzęgło składa się z kola pasowego, cewki elektromagnesu oraz tarczy sprzęgłowej – rysunek 13.

Sprzęgła elektromagnetyczne mogą współpracować ze sprężarkami o stałej lub zmiennej pojemności – wydajności. Diagnostyka sprzęgła elektromagnetycznego polega na kontroli mechanicznej oraz sprawdzeniu multimetrem cewki elektromagnetycznej. Drugim rodzajem sprzęgieł są sprzęgła zrywalne, które są sprzęgłami nierozłącznymi i mogą współpracować tylko ze sprężarkami o zmiennej wydajności ponieważ inaczej nie byłoby możliwości wyłączenia układy klimatyzacji. Sprzęgła zrywalne – rysunek 14, pełnią rolę bezpiecznika na wypadek zatarcia sprężarki, posiadają które ulegają zerwaniu. Dodatkowo posiada również elementy amortyzujące w celu złagodzenia drgań przenoszonych na pasek podczas pracy sprężarki. W przypadku zerwania sprzęgła należy je wymienić na nowe.

Nowym rozdział w dziedzinie sprężarek klimatyzacji otworzyły samochody elektryczne, które nie posiadają silnika spalinowego i co się w tym wiąże paska klinowego do jej napędu. W pojazdach z tego typu napędem sprężarka klimatyzacji jest napędzana przez silnik elektryczny, stanowiący integralną część sprężarki – rysunek 15. W związku z tym, że silnik elektryczny pracuje w oleju wymagane jest stosowanie specjalnego oleju nie przewodzącego prądu elektrycznego. Na przykład, do sprężarek Denso stosujemy olej ND-11.

Dodanie 1% oleju PAG do układu z olejem ND-11 powoduje wzrost przewodności o 90%. Stacje do obsługi klimatyzacji z tym olejem mają opcję płukania węży w celu zapewnienia czystości oleju.

Następnym elementem układu klimatyzacji jest skraplacz nazywany również chłodnicą klimatyzacji. Jak sama nazwa wskazuje służy do chłodzenia czynnika chłodzącego, dzięki czemu następuje jego skroplenie. Ciśnienie, w jakim pracuje skraplacz, to około 16 – 25 bar. Obniża temperaturę o około 20°C – 25°C z 70°C do około 45°C. Skraplacz znajduje się tam gdzie chłodnica cieczy chłodzącej silnik, przeważenie z przodu pojazdu. Skraplacz będzie przed chłodnica „wody”, a za chłodnica „turbo”. Czynnik chłodniczy w formie gazowej wchodzi do skraplacza od góry, gdzie schładza się, skraplając i w formie cieczy wychodzi dołem ze skraplacza. Skraplacze maja konstrukcje zbliżoną do chłodnic cieczy chłodzącej silnik – rysunek 16. Rozróżniamy skraplacze o przepływie równoległym lub szeregowym. Przy przepływie równoległym czynnik wpływa z jednej strony a wypływa z przeciwległej strony skraplacza. Przy przepływie szeregowym czynnik wpływa na jednym końcu, a wypływa na drugim końcu skraplacza – tak jak w domowych lodówkach.

Możliwe usterki polegają na rozszczelnieniu. W zależności od miejsca rozszczelnienia i materiału, z którego wykonany jest skraplacz możliwa jest naprawa poprzez lutowanie na gorąco lub spawanie. Przepływ powietrza przez skraplacze w przypadku zbyt małego przepływu jest wspomagany pracą wentylatorów chłodnicy.

Ze skraplacza czynnik trafia do osuszacza – rysunek 17. Osuszacz tak jak pisałem wcześniej pełni kilka ról jest zbiornikiem czynnika chłodzącego, filtrem i osuszaczem czyli elementem którego rolą jest absorbowanie wilgoci która pojawi się wewnątrz układu. Osuszacz może być również umieszczony za parownikiem, jeżeli mamy układ z dysza rozprężną pisałem o tym wcześniej.

Dodatek techniczny

11

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Rysunek 16. Źródło: Motointegrator.pl

Generalnie należy go szukać w komorze silnika. Jego budowa kształtem przypomina puszkę, która wewnątrz zawiera granulki żelu krzemionkowego jest to uwodniony dwutlenek krzemu. Jest to substancja bardzo silnie higroskopijna, po pozostawieniu otwartego osuszacza na około 10 minutach stopień jego nasycenia woda osiągnie 100% co oznacza, że należy go wymienić na nowy. Elementy ten jest nienaprawialny można go tylko wymienić na nowy. Ma on bardzo duży wpływ na stan wewnętrzny układu klimatyzacji – czynnik chłodzący oraz olej do układów klimatyzacji jest również silnie higroskopijny. Wilgoć w układzie pogarsza jego sprawność, a w dłuższej perspektywie czasowej prowadzi do zniszczenia elementów sprężarki i zaworów.

się termopara i poprzez membranę i trzpień naciska na kukle otwierając w ten sposób dysze, przez która przedostaje się czynnik chłodzący w formie cieczy i rozpoczyna się jego rozprężanie które jest kontynuowane w parowniku powodując odbiór ciepła z parownika. Temperatura parownika spada, przez co spada również temperatura termopary zaworu rozprężnego zmniejsza się nacisk na membranę która pod wpływem nacisku sprężyny cofa się, dzięki czemu kulka może zamknąć dyszę zaworu. Opisany proces zachodzi w koło, utrzymując temperaturę parownika w okolicach 0°C. Im większe różnice temperatur tym większe otwarcie zaworu kulkowego. W niektórych modelach pojazdów można zobaczyć zawór rozprężny na przegrodzie pomiędzy komora silnika, a kabiną pasażerską.

Rysunek 18. Źródło: Motointegrator.pl, Szkolenia Inter Cars SA

Rysunek 17. Źródło: Motointegrator.pl

Następny elementem jest zawór rozprężny – rysunek 18.

Rolą zaworu rozprężnego jest obniżenie ciśnienia czynnika chłodzącego umożliwiając mu odparowanie w parowniku.

Zawór rozprężny znajduje się w bezpośrednim pobliżu parownika lub jest zamontowany na wejściu do parownika. W wnętrzu zaworu rozprężnego mamy zawór kulkowy połączony trzpieniem z membraną termostatu, który ma podłączoną termoparę umieszczoną na parowniku. Kulka zaworu zamyka dysze obniżającą ciśnienie. Sposób działania zaworu rozprężnego jest bardzo prosty pneumatyczno-mechaniczny.

W momencie kiedy temperatura parownika rośnie nagrzewa

12

Dodatek techniczny

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Rysunek 19. Źródło: www.laser-sinex.pl

Do zaworów rozprężnych można kupić zestawy naprawcze, zbliżony do skraplacza. Jego rola jest dokładnie odwrotna jednak nie wszystkie rodzaje usterek z ich pomocą można niż skraplacza. Parownik ma za zadanie dostarczyć ciepło usunąć.

– ogrzać czynnik chłodzący znajdujący się w jego wnętrzu powodując jego odparowanie. Czynnik chłodzący odbiera Tak jak pisałem wcześniej zamiennie dla zaworu rozprężnego w ten sposób ciepło z otoczenia – chłodzi je. Parownik jest występuje w układach klimatyzacji dysza rozprężna nazywa- owiewany przez powietrze trafiające do kabiny. Temperatura ny również dyszą dławiącą – rysunek 19. Dysza jest umiesz- pracy parownika jest zbliżona do 0°C, a ciśnienie wewnątrz czona wewnątrz przewodu układu klimatyzacji łączącego około 2 bar. skraplacz z parownikiem. Miejsce, w którym umieszczona jest dysza można poznać po oszronieniu, które pojawia się na przewodzie. Początek oszronienia przewodu pokazuje miejsce w którym jest dysza. Przeważnie istnieje możliwość rozłączenia przewodu w celu wymiany dyszy, jednak nie jest to regułą. Zasada działa dyszy nie wymaga tłumaczenia z jednej strony mamy ciecz a z drugiej areozol. Dysza działa w sposób ciągły z wydajnością zależną od ciśnienia po stronie „wysokiej”. W zależności od oczekiwanego efektu chłodzenia producenci stosują różne rozmiary dysz. Dysza posiad filtr siatkowy z celu zabezpieczenia przez zanieczyszczeniami mechanicznymi. Dysza dławiąca jest elementem wymiennym.

Układy wyposażone w dysze rozprężne – dławiące muszą posiadać czujnik temperatury parownika w celu zabezpieczenia go przez zmrożeniem. O czujnikach w dalszej części artykułu.

Idąc dalej „tropem” czynnika chłodniczego, natrafiamy na parownik – rysunek 20. Parownik konstrukcyjnie, jest bardzo Rysunek 20. Źródło: Motointegrator.pl

Dodatek techniczny

13

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Oprócz schłodzenia powietrza parownik powoduje skroplenie się na jego powierzchni wilgoci zawartej w przepływającego przez niego powietrzu. Dzięki temu następuje osuszenie powietrza kierowanego do kabiny. Parownik jest umieszczony w układzie ogrzewania i wentylacji kabiny, najczęściej pod deską rozdzielczą kabiny. W układach z zaworem rozprężnym w parowniku następuje całkowite odparowanie czynnika chłodzącego. W układach z dyszą dławiącą na wyjściu z parownika mogę się jeszcze znajdować krople czynnika które odparowują całkowicie w osuszaczu znajdującym się za parownikiem. Pisałem o tym wcześniej.

Najczęstszymi usterkami będą rozszczelnienia parownika.

Sposób naprawy identyczny jak dla chłodnic – lutowanie itp.

Elementem który łączy wszystkie wcześniej wymieniane części składowe są przewody klimatyzacji – rysunek 21. Przewody klimatyzacji mogą być sztywne lub elastyczne. Jako sztywne przewody wykorzystywane są przeważnie rurki aluminiowe. Jako przewody elastyczne wykorzystywane są wielowarstwowe rury gumowe. Tak jak pisałem wcześniej najważniejsza jest wewnętrza warstwa nylonowa uszczelniająca przewody przed „przesiąkaniem” R134A. Wzmocnienia są konieczne ze względu na panujące wewnątrz ciśnienia.

takich jak czujniki pomocy możemy szukać u przedstawicieli producenta lud u dostawcy części zamiennych. W przypadku tych drugich to największe na rynku firmy dbające o swoich klientów tak jak Intercars na pewno udzielą nam potrzebnego wsparcia technicznego. Niezależnie od powyższych informacji poniżej zamieszczam opis poszczególnych rodzajów czujników, z jakimi możemy się spotkać w samochodowych układach klimatyzacji. Na początek przypomnę, że możemy dokonać ogólnego podziału czujników na czujniki pasywne i aktywne, które nazywamy również czynnymi i biernymi.

Czujniki pasywne – bierne to takie, w których pod wpływem działania fizycznych czynników zewnętrznych takich jak np.: temperatura, ciśnieniem, oświetlenie itp. zmienia się jakiś parametr elektryczny czujnika, np.: opór elektryczny.

Czujniki aktywne – czynne to takie czujniki, które do prawidłowego działania potrzebują zasilania zewnętrznego.

W tego rodzaju czujnikach pod wpływem działania czynników zewnętrznych otrzymujemy informację najczęściej w postaci napięcia elektrycznego. Napięcie może kształtować się w zakresie do 2, 5 lub 12 V. Drugim podziałem jakiego możemy dokonać to podział na czujniki analogowe i cyfrowe. Czujniki analogowe podają informacje w postaci określonej wartości napięcia lub oporu. Czujniki cyfrowe podają informacje w postaci ciągu cyfr 1 i 0, gdzie 1 jest sygnalizowana przez napięcie, a 0 jest uzyskiwane przez brak napięcie. Sterownik do którego podłączony jest czujnik odczytuje jego stan w określonych odstępach czasu np.: co 5 ms. W powyższy sposób powstaje ciąg cyfrowy 0111001 zawierający informację. Przechodząc do opisu konkretnych czujników, zaznaczam, że opisuję wszystkie czujniki z jakimi możemy się spotkać w układach klimatyzacji automatycznej.

Nie wszystkie one muszą występować w danym układzie oraz ich ilość będzie różna w zależności od liczby stref, które obsługuje klimatyzacja.

Pierwszą grupą są czujniki położenia klap sterowania nawiewami. W zaawansowanych układach klimatyzacji układ sterujący otrzymuje informację o położeniu wszystkich klap znajdujących się w układzie. Dla przykładu w Audi Q7 z czterostrefową klimatyzacją automatyczną – rysunek 22, mamy do czynienia z 18 czujnikami położenia klap.

Rysunek 21. Źródło: Motointegrator.pl

Ostatnim elementem układów klimatyzacji są czujniki elektryczne, a właściwie cała grupa czujników. Celowo zostawiłem ich opis na koniec tego rozdziału ponieważ ich usterki, sposób diagnozy i naprawy w wiele przypadkach będzie bardzo do siebie zbliżony. W celu odpowiedniej identyfikacji i roli danego czujnika musimy dysponować schematem elektrycznym całego układu klimatyzacji lub przynajmniej informacją z jakim rodzajem czujnika mamy do czynienia.

W przypadku braku schematów elektryczne lub innych informacji dotyczące elektrycznej części układu klimatyzacji

14

Dodatek techniczny

Najczęściej w przypadku czujników położenia klap mamy do czynienia z potencjometrami które podają modułowi sterującemu pełna informacje o położeniu – miejscu, w którym znajduje się dana klapa. Potencjometry to oporniki o zmiennym oporze, opór zależy o położenia w jakim znajduje się klapa. Możemy sprawdzić działanie potencjometru multimetrem mierząc jego opór podczas ręcznego poruszania klapą.

W nowszych konstrukcjach potencjometry są zintegrowane z silniczkami sterującymi dana klapą. W takich przypadkach musimy odczytać ze schematu elektrycznego, które piny w złączu silniczka odpowiadają za podłączenia potencjometru i na tych pinach należy wykonać pomiar.

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Rysunek 22. Źródło: Audi

Kolejnym rodzajem czujników, z jakimi mamy do czynienia przy układach klimatyzacji to czujniki temperatury. Układy klimatyzacji mierzą temperaturę na parowniku, zewnętrzną, wewnętrzną, cieczy chłodzącej, czynnika chłodzącego. Jako pierwszy omówimy czujnik temperatury parownika – rysunek 23.

Tak jak pisałem wcześniej występuje on w układach klimatyzacji z dyszami dławiącymi i jego zadaniem jest informowanie sterownika o temperaturze parownika w celu zapobiegania zamarznięciu wilgoci z powietrza skroplonej na jego powierzchni. Zmrożenie powierzchni parownika ograniczyłoby przepływ powietrza, a w skrajnym przypadku doprowadziłoby do braku dopływu powietrza do kabiny. Czujniki te zawierają element zwany termistorem. Na rysunku 23 jest to czarna kropla na końcu zielonych przewodów. Termistor jest to opornik półprzewodnikowy lub metalowy, którego opór jest zależny od temperatury. Jeżeli wraz ze wzrostem tempe-

ratury rośnie opór, mamy do czynienia z termistorem PTC o tzw. dodatnim współczynniki temperaturowym nazywanym również pozystorem. Jeżeli wraz ze wzrostem temperatury spada opór mamy do czynienia z termistorem NTC o tzw. ujemnym współczynniku temperaturowym. Aby sprawdzić działanie termistora, trzeba zbadać multimetrem opór termistora przy różnych temperaturach przynajmniej trzech, np.: w temperaturze otoczenia około 20°C, następnie schłodzić go – lodówka, śnieg, zimna woda oraz trzeci pomiar po podgrzaniu – ciepła woda, kaloryfer. Jeżeli następują zmiany oporu i obserwujemy trend spadkowy lub wzrostowy to termistor jest sprawny. Na każdy parownik przypada jeden czujnik, należy o tym pamiętać szczególnie w układach z wieloma parownikami. Kolejnym czujnikiem temperatury są czujniki temperatury zewnętrznej. Zasada działania jest identyczna, jak w przypadku czujnika temperatury parownika. Czujniki temperatury zewnętrznej najczęściej będą umieszczone w obudowie lusterka zewnętrznego – rysunek 24.

Rysunek 23. Źródło: Motointegrator.pl

Rysunek 24. Źródło: Szkolenia Inter Cars SA

Dodatek techniczny

15

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Rysunek 25. Źródło: Szkolenia Inter Cars SA

Kolejna temperaturą której wartość ma wpływ na działanie układu klimatyzacji jest temperatura płynu chłodzącego silnik. Informacja ta jest potrzebna sterownikowi klimatyzacji do właściwego ustawienia klap przepływu powietrza przez nagrzewnicę w celu uzyskania określonej temperatury powietrza nawiewanego. Zasada działania również opiera się na termistorze. Informacje z tego czujnika są bardzo ważne w przypadku ogrzewania wnętrza, ponieważ dzięki temu czujnikowi sterownik wie, kiedy nagrzewnica zaczyna „grzać”.

Czujnik ten może być umieszczony w nagrzewnicy alternatywnie sterownik klimatyzacji korzysta z tego samego czujnika, z którego komputer silnika. Przykładowy czujnik przedstawiony na rysunku 27.

Rysunek 26. Źródło: Szkolenia Inter Cars SA

Ostatnim czujnikiem z grupy czujników temperaturowych jest czujnik temperatury czynnika chłodzącego. Czujnik ten jest umieszczony na przewodzie wysokiego ciśnienia za sprężarką. Dzięki informacji z tego czujnika w połączeniu z informacją o ciśnieniu czynnika oraz temperatury zewnętrznej i silnika, sterownik klimatyzacji może rozpoznać ubytki czynnika chłodzącego z układu.

Kolejną informacją, która jest potrzebna sterownikowi układu klimatyzacji jest informacja o wilgotności względnej paKolejnym czujnikiem temperatury jest czujnik temperatury nującej we wnętrzu pojazdu – strefie klimatyzacji. wnętrza – rysunek 26. Ich działanie również opiera się na termistorach. Ich ilość zależy od ilości stref obsługiwanych przez klimatyzację. Czujniki te umieszczane są w okolicach wstecznego lusterka wewnętrznego lub w panelu klimatyzacji. W celu lepszego odwzorowania mierzonej temperatury oraz szybszej reakcji na jej zmiany stosuje się mikro wentylatory powodujące przepływ powietrza wokół czujnika. Często właśnie awaria mikro wentylatora odpowiada za problemy z klimatyzacją, ponieważ sterownik otrzymuje błędne informacje o temperaturze wnętrza i próbuje nadmiernie schłodzić wnętrze. Nie „widząc” zmian temperatury, stwierdza błąd i wyłącza układ klimatyzacji.

Ten sam czujnik jest wykorzystywany przez temperaturę wyświetlana na desce rozdzielczej. W zawansowanych układach klimatyzacji występują dodatkowy czujnik w kanale dolotowym powietrza do układy klimatyzacji. W przypadku obecności w pojeździe obu powyższych czujników sterownik układu klimatyzacji przyjmuje niższa wartość temperatury. Przykładową charakterystykę czujnika temperatury typu NTC przedstawia rysunek 25.

Rysunek 27. Źródło: Motointegrator

16

Dodatek techniczny

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Rysunek 28. Źródło: Szkolenia Inter Cars SA

Do pomiary wilgotności wykorzystujemy czujniki wilgotności pojemnościowe i rezystancyjne nazywane również higrometrami – rysunek 28.

Czujniki tę są niezbędne do automatycznego uruchomienia funkcji „dobra widoczność” (włączenie klimatyzacji, nawiew ciepłego powietrza na przednią szybę, wysokie obroty dmuchawy). Na podstawie informacji o wilgotności, temperaturze wewnętrznej, temperaturze zewnętrznej i nasłonecznieniu sterownik może określić możliwość zaparowania szyb w pojeździe. Higrometry umieszczane są podobnie jak czujniki temperatury wewnętrznej często we wspólnej obudowie.

W higrometrach rezystancyjnych impedancja czujnika zmienia się w zależności od względnej wilgotności (zależność logarytmiczna). Istnieje możliwość kontroli takiego czujnika za pomocą multimetru, mierząc jego opór. W czujnikach tego typu wykorzystuje się higroskopijne właściwości np.: polimeru, którym pokryty jest podłoże. Na rysunku 29 przedstawiam przykładowe charakterystyki higrometrów rezystancyjnych.

Rysunek 29. Źródło: Szkolenia Inter Cars SA

Rysunek 30. Źródło: Szkolenia Inter Cars SA

W higrometrach pojemnościowych w miarę zmiany wilgotności zmienia się pojemność układu mierzona w pikofaradach. W pojazdach najczęściej spotkamy higrometry pojemnościowe z układem scalonym dzięki któremu informacja o wilgotności jest przekazywana w formie napięciowej – analogowo lub cyfrowo. Na rysunku 30 przedstawiona jest przykładowa charakterystyka higrometru pojemnościowego czynnego.

Czujniki ciśnienia – rysunek 31, gwarantują pracę układów klimatyzacji w określonych przez producenta granicach ciśnienia. Sprężarka klimatyzacji nie uruchomi się przy zbyt niskim lub zbyt wysokim ciśnieniu. Stanowi to zabezpieczenie przed uruchomieniem sprężarki przy braku czynnika, który razem z olejem pełni rolę smarująca dla sprężarki. Uruchomieni sprężarki przy zbyt wysokim ciśnieniu mogłoby doprowadzić do rozerwaniu elementów układu klimatyzacji.

Rysunek 31. Źródło: Szkolenia Inter Cars SA

Dodatek techniczny

17

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Rysunek 32. Źródło: Szkolenia Inter Cars SA

Ponadto informacja o przekroczeniu określonej wartości ciśnienia np.: 17 bar świadczy o braku skutecznego chłodzenia czynnika i jest sygnałem do włączenia wentylatora chłodnicy na drugi bieg.

Czujniki ciśnienia działają wykorzystując kryształy piezoelektryczne, które pod wpływem działającej na nie siły wytwarzają napięcie elektryczne. Czujniki te mogą być czynne lub bierne. Przykładowa charakterystyka czynnika biernego przedstawiona na rysunku 32.

Coraz częściej spotykane są cyfrowe czujnik ciśnienia, które posiadają wbudowany układ elektroniczny przetwarzające napięcie z kryształy piezoelektrycznego na sygnału o zmiennym wypełnieniu. Przykładowa charakterystyka na rysunku 33.

Rysunek 33. Źródło: Szkolenia Inter Cars SA

18

Dodatek techniczny

W ramach przypomnienia czujniki analogowe możemy sprawdzić za pomocą multimetru. Do kontroli czujników cyfrowych będzie nam potrzebny oscyloskop, na którym po ustawieniu podstawy czasu będziemy w stanie odczytać przebieg sygnału. Na podstawie tak odczytanego sygnały będziemy w stanie stwierdzić czy czujnik działa prawidłowo.

Zostały nam do omówienia ostatnie dwa czujniki których praca dodatkowo podwyższa komfort użytkowania klimatyzacji, mam na myśli czujnik nasłonecznienia, i czujnik czystości powietrza. Pierwszy z nich informuje sterownik klimatyzacji o stopniu nasłonecznienia jakie oddziaływuje na pojazd.

Informacja ta jest szczególnie istotna przy coraz większych przestrzeniach przeszklonych w pojazdach. Na podstawie informacji z tego czujnika sterownik odpowiednio zwiększa wydajność chłodzenia. Czujniki umieszczane są na podszybiu. W przypadku klimatyzacji strefowej mamy do czynienia z kilkoma czujnikami nasłonecznienia. Czujniki nasłonecznienia nazywane są również czujnikami fotoelektrycznymi reagują one na zmianę oświetlenia. W zależności od elementu, na podstawie którego pracuje czujnik różna będzie informacja wyjściowa czujnika. Jeżeli czujnik pracuje na podstawie fototranzystora, w wyniku zmiany oświetlenia zmieniać się będzie napięcie wyjściowe – im więcej światła tym wyższe napięcie. Jeżeli czujnik pracuje na podstawie fotorezystora zmieniać się będzie opór na wyjściu – im więcej światła tym mniejszy opór. Jeżeli elementem roboczym jest fotodioda zmianie będzie ulegało natężenie prądu – im więcej światła tym większy prąd. Tego typu elementy możemy sprawdzić multimetrem, oświetlając je lub zasłaniając. Przykładowe czujniki nasłonecznienia na rysunku 34.

Rysunek 34. Źródło: Szkolenia Inter Cars SA

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Drugim czujnikiem podnoszącym komfort jest czujnik czystości (jakości) powietrza zasysanego przez układ klimatyzacji. Czujniki tego tupu umieszczane są w kanale doprowadzającym powietrze do kabiny przed filtrem kabinowym. Na podstawie informacji otrzymanej z tego czujnika sterownik klimatyzacji zamyka dopływ powietrza z zewnątrz – np.: jazda w tunelu, jazda za dymiącą ciężarówką. Czujniki jakości powietrza bada zawartość tlenków węgla, węglowodorów oraz tlenki azotu. Przykładowy czujnik na rysunku 35.

Rysunek 35. Źródło: www.vagczesci.pl

5. Obsługa samochodowych układów klimatyzacji Fundamentalną zasadą przy wszystkich pracach obsługowo – naprawczych wykonywanych przy samochodach jest przestrzeganie zasad BHP. W przypadku pracy przy układach klimatyzacji obowiązkowy jest odpowiedni ubiór oraz okulary i rękawice ochronne. Oprócz standardowego wyposażenia oraz narzędzi uniwersalnych chcąc obsługiwać i naprawiać układy klimatyzacji musimy doposażyć warsztat w kilka dodatkowych narzędzi. Podstawowym narzędziem jest stacja obsługi układów klimatyzacji. Stacje mogą być półautomatyczne lub automatyczne. Niezależnie od poziomu automatyzacji elementy składowe i podstawowe funkcje są niezmienne. Do tych funkcji należą odsysanie – odzyskiwanie czynnika i oleju z układu, osuszanie układu, wytwarzanie i utrzymywanie próżni, napełnianie układu wskazaną ilością czynnika i oleju. Ponadto standardem w stacjach są mano-

metry dla wysokiego ciśnienia i niskiego ciśnienia, wskaźnik wilgoci w czynniku chłodzących. W ramach dodatkowych funkcji i dodatkowego wyposażenia stacje mogą posiadać wgrane bazy danych z ilościami czynnika chłodniczego i oleju w poszczególnych modelach pojazdów. Posiadają dodatkowe funkcje polegające na płukaniu układu klimatyzacji.

W przypadku kiedy zakładamy obsługę pojazdów z czynnikiem R1234YF za pomocą tej samej stacji co R134A lub pojazdów elektrycznych stacja musi posiadać funkcje płukania węży. Z czego to wynika pisałem wcześniej. Jeżeli stacja obsługi będzie pracowała w dużym serwisie – będzie obsługiwana przez kilka osób, dobrze żeby była wyposażona w możliwość wprowadzenie indywidualnych kodów dostępów dla pracowników. Dzięki czemu łatwiejsze będzie rozliczanie pracy poszczególnych pracowników, pozwala to również wyeliminować różnego rodzaju nadużycia. Bardzo pomocna będzie również drukarka, dzięki której stacja wykona raport z przeprowadzonej obsługi – zawierający czasy poszczególnych etapów – próżnia itp. oraz ilości odzyskanego i wprowadzonego czynnika i oleju.

Dzięki takiemu raportowi mamy pełny obraz, jak wyglądała obsługa układu klimatyzacji bez potrzeby czuwania przy urządzeniu. Pozwoli to również na zróżnicowanie cen obsługi układu klimatyzacji w zależności od zużytego czynnika. Stacje obsługi posiadają dwa bardzo wrażliwe na uszkodzenia elementy. Pierwszym z nich są węże podłączeniowe i ich elementy uszczelniające. Warto posiadać komplet zapasowych uszczelek w celu wykonania szybkiej ich wymiany.

Drugim wrażliwym punktem jest waga, która ze względu na dokładność w gramach jest bardzo precyzyjnym przyrządem pomiarowym. Najczęstsze usterki pojawiają się w wyniku przemieszczenia maszyny – przejeżdżania pomiędzy stanowiskami obsługi. Podczas każdego przemieszczania waga w maszynie powinna być blokowana w pozycji transportowej. W przeciwnym razie bardzo czułe elementy wagi podawane są dużym przeciążeniom podczas transportu, co prowadzi do ich rozkalibrowania lub uszkodzenia. Idealnym rozwiązaniem jest przeznaczenie jednego ze stanowisk warsztatowych jako miejsca dedykowanego do obsługi i naprawy układów klimatyzacji. Takie rozwiązanie pozwoli uniknąć sytuacji związanych z ciągłym przemieszczani maszyny oraz „kolizji” z przewodami przyłączeniowymi urządzenia które ktoś przypadkowo poprowadził w poprzek ciągu komunikacyjnego. Przykładowe stacje do kontroli układów klimatyzacji na rysunku 36.

Kolejnym narzędziem, które jest nam niezbędne do obsługi klimatyzacji to zestaw do sprawdzania szczelności układów klimatyzacji. W tym miejscu należy zaznaczyć, że szczelność układu klimatyzacji możemy sprawdzać metodami podciśnieniowymi i nadciśnieniowymi. Metoda podciśnieniowa to tak zwana próżnia, czyli wytworzenie podciśnienia w układzie i sprawdzenie czy układ utrzyma zadane podciśnienie przez 30 minut. Ta funkcję oferuje większość stacji do obsługi klimatyzacji.

Dodatek techniczny

19

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Rysunek 36. Źródło: Inter Cars SA

Rysunek 39. Źródło: Szkolenia Inter Cars SA

Do metod nadciśnieniowych, czyli takich, w których układ jest poddawany działaniu ciśnienia zaliczamy metodę wykorzystującą znacznik UV oraz druga metodę wykorzystującą Azot. Metoda wykorzystuje znacznik UV, polega na sprawdzeniu – obejrzeniu wszystkich elementów napełnionego czynnikiem układu klimatyzacji w świetle promieniowania UV. Przykładowy zestaw na rysunku 37.

układu klimatyzacji jest napełnianie układu azotem. Metoda ta polega na wprowadzeniu do układu azotu pod ciśnieniem 10 bar i sprawdzaniu elementów układu za pomocą rozpylonego roztworu mydła. W miejscach nieszczelności mydło zacznie się pienić. Należy pamiętać, że ze względów bezpieczeństwa azot zawsze podłączamy po stronie niskiego ciśnienia. W celu kompleksowego sprawdzenia szczelności dobrze jest wykorzystywać metodę nadciśnieniową i podciśnieniową ponieważ nie wszystkie nieszczelności uda nam się wykryć poprzez próżnię. W przypadku drobnych szczelin szczególnie na elementach gumowych i uszczelnieniach próżnia może powodować „zasklepienie” się nieszczelności i układ przejdzie ten test pozytywnie. Dopiero zastosowanie metody nadciśnieniowej spowoduje „rozszerzenie” nieszczelności i ucieczkę czynnika. Niewątpliwą zaletą tej metody jest obojętność dla środowiska w stosunku do metody z barwnikiem. Przykładowy zestaw na rysunku 39 i 40.

Rysunek 37. Źródło: Inter Cars SA

Obecnie stosowane oleje i czynniki chłodnicze są standardowo mieszane z barwnikiem śledzącym, który wydostając się razem z czynnikiem przez nieszczelność „świeci” w promieniowaniu UV jasnozielonkawą barwą – rysunku 38.

Druga metoda nadciśnieniowego sprawdzania szczelności

Rysunek 38. Źródło: Inter Cars SA

20

Dodatek techniczny

Rysunek 40. Źródło: Inter Cars SA

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Rysunek 41. Źródło: Inter Cars SA

Rysunek 43. Źródło: Szkolenia Inter Cars SA

Dodatkowymi narzędziami niezbędnymi do obsługi układów klimatyzacji jest termometr z sondą umożliwiający kontrolę temperatury w kratkach nawiewu. Przydatny będzie również pirometr do pomiaru temperatury elementów układu klimatyzacji – skraplacz, przewody. Termometr z sondą do pomiary temperatury powietrza we wnętrzu oraz z nawiewów – rysunek 41.

Przy demontażu przewodów klimatyzacji przydatne będą zestawy do rozłączania szybkozłączy – rysunek 42.

Jeżeli cokolwiek wzbudzi nasze wątpliwości, należy wykonać dodatkowe sprawdzenia, aby uzyskać pewność. Tak w ramach dygresji przypomnę, że w historii bywały przypadki, że układy klimatyzacji po domorosłych garażowych naprawach w ramach oszczędności były napełniane gazem propan – butan z butli turystycznej. Układy tak napełnione będą działać, jednak stwarzają bardzo duże niebezpieczeństwo eksplozji. W pierwszej kolejności należy przeprowadzić kontrole mechaniczne. Zaczynamy od kontroli wzrokowej elementów układu klimatyzacji, zwracając szczególną uwagę na korozję występującą na elementach układu mogąca powodować nieszczelność. Naszą uwagę powinny zwrócić również różnego rodzaju ciemne oleiste plamy i zacieki na elementach układu klimatyzacji, możemy je obejrzeć w świetle UV. Jeżeli sprężarka się uruchamia, to zwróćmy uwagę, czy podczas jej pracy nie występują nadmierne wibracje lub hałasy mogące świadczyć o jej wewnętrznym uszkodzeniu. Jeżeli w żadnym z powyższych punktów nic nie wzbudzi naszego niepokoju, przechodzimy do kolejnego etapu kontroli i podłączamy stację obsługi klimatyzacji – opróżniamy układ z czynnika. Zwracamy uwagę na ilość odzyskanego czynnika chłodzącego oraz oleju. Jeżeli ilość czynnika jest zbyt mała lub nie ma go wcale, to przeprowadzamy kontrolę szczelności za pomocą próżni. Jeżeli kontrola „próżnią” nic nie wykaże lub nie uda nam się zlokalizować nieszczelności następnie przechodzimy do kontroli układu poprzez kontrolę szczelności za pomocą azotu. Jeżeli żadna z kontroli nic nie wykazuje, mamy pewność, że układ jest szczelny. Napełniamy układ wymaganą ilością czynnika i oleju. Uruchamiamy klimatyzację i sprawdzamy wydajność chłodzenia za pomocą termometru z sondą. Wydajność sprawdzamy chłodzenia sprawdzamy mierząc temperaturę w kratkach nawiewu na środku deski przez które kierujemy całe powietrze przy wyłączonej recyrkulacji powietrza na połowie mocy wentylatora nawiewu. Jeżeli po 5 minutach uzyskamy temperaturę mniejszą o 10°C od temperatury otoczenia to klimatyzacja działa prawidłowo. W tym samym czasie sprawdzamy za pomocą pirometrem lub ostatecznie „na dotyk” temperatury poszczególnych elementów układu. Które elementy układu będą „ciepłe”, a które „zimne” pisałem wcześniej. Na tym etapie bardzo pomocne jest obserwowanie ciśnień na manometrach stacji do obsługi układu klimatyzacji.

Rysunek 42. Źródło: Inter Cars SA

Niezależnie od ilości i jakości posiadanych narzędzi i urządzeń należy opracować własny tok postepowania przy diagnostyce układów klimatyzacji. Pomocne mogą się okazać samodzielnie opracowane listy kontrolne. Kontrolę układu klimatyzacji możemy podzielić na dwa etapy. Pierwszy etap to sprawdzanie mechaniczne czyli sprawdzenie wszystkich elementów układu klimatyzacji pod kątem ewentualnych uszkodzeń mechanicznych – nieszczelności. Drugi etap to sprawdzenie elektryczne czyli sprawdzenie wszystkich elementów i podzespołów elektrycznych i elektronicznych układu klimatyzacji. W pierwszej kolejności przed przystąpieniem do jakikolwiek kontroli należy wiedzieć z jakim czynnikiem mamy do czynienia. Pisałem o tym wcześniej jak w prostu sposób odróżnić od siebie układy klimatyzacji pracujące na czynniki R12 od tych pracujących na R134A lub R1234YF. Jeżeli nie mamy pewności poszukajmy pod maską, w komorze silnika naklejki informującej zastosowanym czynniki. Podczas kontroli mechanicznej musimy zwrócić uwagę, czy Przykład takiej naklejki z marki Toyota na rysunku 43. równolegle z włączeniem układu klimatyzacji następuje włączenie wentylatora chłodnicy oraz w jakim stanie jest filtr ka-

Dodatek techniczny

21

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem? binowy. Jeżeli kontrole mechaniczne nie wykazują żadnych nieprawidłowości, a klimatyzacja nie działa prawidłowo, to przechodzimy do kontroli elektrycznych układu klimatyzacji. Tak jak pisałem na tym etapie pomocne będą schematy elektryczne oraz przyrząd diagnostyczny do odczytu błędów. Kontrole elektryczne rozpoczynamy od elementu, na którym błąd sygnalizuje nam tester. Nie wierzmy ślepo we wskazania komputera diagnostycznego, pamiętajmy, że to są genialni idioci.

6. Gazy i oleje w układach klimatyzacji Gazy i oleje występujące w samochodowych układach klimatyzacji są swego rodzaju płynami eksploatacyjnymi i jako takie powinny być traktowane. W opracowaniach poświęconych polityce remontowej maszyn i urządzeń można spotkać się ze stwierdzeniem, że płyny eksploatacyjne należy traktować tak samo jak każdą inna część zamienną, np. filtr powietrza czy klocki hamulcowe. Stwierdzenie to bardzo dobrze oddaje sposób, w jaki powinniśmy podchodzić do czynnika chłodzącego – gazu oraz olej w układzie klimatyzacji. Czyli jeżeli uzupełniamy lub wymieniamy na „nowy”, należy korzystać z oryginalnych produktów przewidzianych przez producenta danego urządzenia. Jeżeli chcemy zastosować zamiennik upewnijmy się czy posiada on certyfikaty i dopuszczenia wymagane przez producenta. Jeżeli chodzi o stosowanie zamienników to w przypadku układów klimatyzacji pewne pole manewru mamy w przypadku olejów.

W przypadku gazów o zamiennikach możemy mówić tylko w przypadku freonu. W tym rozdziale rozszerzę zawarte wcześniej informacje. Tak jak już pisałem jednym z pierwszych powszechnie stosowanych czynników chłodzących w motoryzacji był R12 nazywany również freonem. Czynnik ten obecnie został wycofany z użytku ze względu na degradujący wpływ na środowisko naturalne szczególnie na powiększanie dziury ozonowej. Temat dziury ozonowej jest tematem na osobny artykuł. Faktem jest, że czynnik R12 był jednym z podstawowych czynników stosowanych w układach klimatyzacji samochodowej od samego początku czyli lat 50. XX wieku. Może trochę historii i chemii. Na przełomie lat 30 i 40 XX wieku, mając na celu wyeliminowanie toksycznych czynników chłodniczych, zespół pracowników Ethyl Gasoline Corp. z Detroit w USA, pod kierunkiem T. Midgley, opracował czynniki chłodnicze bazujące na węglowodorach czyli na etanie, metanie i butanie. W związku metanu, zastąpione zostały atomy wodoru poprzez atomy chloru, fluoru itp. Atomy fluoru (F) zapewniają czynnikowi chłodniczemu dużą stabilność oraz żywotność. Atomy chloru (Cl) odpowiadają za własności termodynamiczne.

22

Dodatek techniczny

Dzięki takiej budowie cząsteczkowej otrzymano szeroką gamę czynników chłodniczych zwanych freonami stąd wzięła się potoczna nazwa freon dla związku R12. Przełom lat 80 i 90 XX wieku był początkiem końca stosowania czynników CFC (Chloro-Fluoro-Węgle) – R12 ze względu na oddziaływanie na atmosferę powodujące powiększanie dziury ozonowej. Głównym powodem wycofania tych czynników była ich budowa chemiczna – atomy chloru i fluoru. Niestety w przypadku nieszczelności instalacji, czynnik chłodniczy jako lżejszy od powietrza trafiał do stratosfery gdzie znajduje się ochronna warstwa ozonu. Chlor zawarty w czynniku chłodniczym przereagowując z ozonem powoduje jego rozkład. W związku z powyższymi właściwościami czynnik R12 jest obecnie niedostępny. Zamiennikiem dla R12 są nowsze ekologiczne czynniki chłodniczych o oznaczeniach R401A lub R409A lub R413A. W motoryzacji najpowszechniej stosowany jest czynnik o oznaczeniu R413A. Zastosowanie tego czynnika nie wymaga żadnych dodatkowych zabiegów dostosowujących do niego układ klimatyzacji. Nie wymaga również wymiany oleju pracującego w układzie. Układy z wyżej wymienionymi czynnikami pracują z olejami mineralnymi, alkilobenzenowymi lub poliestrowymi. Obecnie praktycznie nie spotyka się już olejów mineralnych, ale o olejach za chwilę. Na początku lat dziewięćdziesiątych został wprowadzony nowy czynnik chłodniczy w motoryzacji o oznaczeniu R134A. Jest to obecnie najpopularniejszy czynnik stosowany w samochodowych układach klimatyzacji. Czynnik R134A nie jest zamiennikiem R12 i czynniki te nie są kompatybilne. Nie wolno mieszać tych czynników, ponieważ ich mieszanina powoduje powstawanie kwasów co spowodowałoby uszkodzenie elementów układów klimatyzacji. Kolejną zasadnicza różnica pomiędzy układami pracującymi na R12 i R134A jest budowa przewodów elastycznych układu klimatyzacji oraz stosowane oleje o czym pisałem wcześniej. Pełna nazwą R134A to tetrafluoroetan. Związek ten nie zawiera atomów chloru, dzięki czemu nie ma negatywnego wpływu na warstwę ozonową.

Czynnik ten nie ma zamiennika, który można by zastosować zamiast niego. Ze względu na posiadanie w składzie atomów fluoru czynnik ten powoduje powstawanie efektu cieplarnianego. Z tego względu Unia Europejska przyjęła dyrektywę w której wymaga zaprzestania stosowania w nowych samochodach osobowych i lekkich pojazdach użytkowych w układach klimatyzacji czynnikiem R134A. Dyrektywa obowiązuje od początku 2011 z okresem przejściowym do 2017 roku. Z tego powodu wielu producentów rozpoczęło prace nad nowym czynnikiem chłodniczym. Np.: Grupa VW prowadzi zawansowane testy układów pracujących na CO2. Jednak układu te wymagają całkowicie innej budowy i nowych rozwiązań ponieważ ciśnienia panujące w układzie wynoszą około 160 bar. Czynnik R134A współpracuje z olejami syntetycznymi poliglikolowymi (PAG) lub estrowymi (POE). Ze względu na unijna dyrektywę pojawił się na rynku czynnik R1234YF.

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

Czynnik ten jest wprowadzany na rynek od 2013 roku i obecnie funkcjonuje równolegle z R134A. Obecnie nowe pojazdy mogą być napełnione zarówno R134A jak i R1234YF. Niestety nie można mieszać ze sobą tych czynników, ponieważ ich wymieszanie w proporcji 50:50 powoduje wzrost ciśnienia w układzie o około 10%. Nazwa tego czynnika to Tetrafluoropropan, jest to fluorowanym węglowodór. Obecnie paten na i wyłącznośc na produkcję tego czynnika mają firmy DuPont and Honeywell. Czynnik ten posiada kilka wady. Pierwsza z nich to mniejsza w stosunku do R134A wydajność chłodnicza o około 8 do 10%.

Wada ta powoduje zwiększone zużycie paliwa o około 5%.

Druga wada tego czynnika jest jego palność. W testach przeprowadzanych przez mercedesa czynnik ten ulegał zapaleniu. Niestety produkty jego spalania w połączeniu z wodą tworzą związku toksyczne. Jest to temat na osobne opracowanie. Trzecią wada jest jego cena około 10-krotnie wyższa nią R134A. Cecha charakterystyczna tego czynnika jest to, że powoduje rozkład aluminium, magnezu i cynku.

bra rozpuszczalność w czynniku chłodniczym w dodatnich temperaturach. Oleje klasyfikujemy według ich lepkości im wyższa cyfra tym większa lepkość, czyli olej jest gęstszy.

W przypadku olei POE możemy spotkać się z oznaczeniami RL 68, RL 100 itp. Przykładowe opakowanie – rysunek 44.

Oleje PAG są obecnie najbardziej popularnymi olejami z którymi się spotkamy przy obsługę układów klimatyzacji.

Oleje tego typu mają dużo zalet do których należą miedzy innymi bardzo dobre właściwości smarne, zdolność do nawilżania uszczelnień zalecane są uszczelnienia z Neoprenu lub HNBR. Ostatnią dużą zaleta olejów PAG jest zdolność do pochłaniania wilgoci z układu. Wadą tego typu olejów są problemy z rozpuszczalności powyżej 60°C. Podstawową wadą tego oleju jest to iż w temperaturze powyżej 60° C pogarszają się jego właściwości rozpuszczalności w czynniku chłodniczym. Im większa gęstość – lepkość tym mniejsza rozpuszczalność oleju w czynniku chłodniczym. Oznaczenia lepkości oleju PAG podobnie jak POE im większa lepkość, tym większa cyfra. Np.: PAG 46, PAG 100, PAG 150. PrzykładoTeraz trochę informacji o olejach. Jak mówi pewne stare we opakowania na rysunku 45. powiedzenie, kto nie smaruje, ten nie jedzie. Parafrazując wszystko co się kręci musi być smarowane. Układ klimatyza- Za uniwersalny jest uznawany olej PAG 100. W przypadku cji nie jest tutaj żadnym wyjątkiem, do poprawnego działania olei z grupy PAG spotkamy się również z różnymi dodatkami wymaga smarowania szczególnie sprężarka klimatyzacji. Jak których rolą jest uzyskanie właściwości szczególnych oleju. już wcześniej sygnalizowałem istnieje wiele rodzajów ole- Dodatek oznaczany EP odpowiada za zwiększenia odporjów, różnią się on od siebie właściwościami. Możemy wyróż- ności oleju na wysokie ciśnienia – naciski powierzchniowe. nić oleje mineralne oraz oleje syntetyczne. Oleje syntetycz- Dodatek ten jest ważny w przypadku pracy w sprężarkach ne dzielimy na glikole polialkilenowe nazywane PAG oraz śrubowych oraz łopatkowych. Dodatkami EP są związki orpoliol estrowe nazywane POE. Obecnie olei mineralny już ganiczne siarki, chloru lub fosforu. Działanie ich polega na repraktycznie się nie stosuj. Występowały one w instalacjach agowaniu w wysokiej temperaturze, (powstaje ona w miejpracujących na R12. Teraz w układach klimatyzacji spotka- scach stykania się współpracujących powierzchni) ze stalą, z my oleje PAG lub POE. Oleje POE jest to olej który stosuje się jakiej wykonane są elementy wewnętrzne sprężarki i tworzew systemach klimatyzacji gdzie wymienniki ciepła oraz prze- niu soli żelaza (chlorki, siarki, fosforki), które topią się w niższej wody wykonane są z miedzi lub jej stopów. Tego typu układy temperaturze niż sam metal i w ten sposób nie dopuszczają spotkamy w marce Jaguar ze sprężarką typu Harrison/Del- do zatarcia zębów. Drugą grupą dodatków są „stabilizatory phi A6. Oleje POE maja wadę, polegającą na osadzaniu się lepkości”, dzięki którym olej nie rozrzedza się przy wysokich oleju na ściankach instalacji w temperaturach ujemnych co temperaturach. Kolejnym dodatkiem są przeciwutleniacze może doprowadzić do zniszczenia sprężarki w przypadku jej które zabezpieczają układ wewnętrznie przed korozją. Spouruchomienia. Zaletą tego rodzaju olejów jest bardzo do- tkane są także dodatki określanie mianem anty „pieniaczy”, które, jak sama nazwa wskazuje, zapobiegają pienieniu się oleju i przez to jego utracie własności smarujących. Znajdują zastosowanie w kompresorach ślimakowych. Ponadto do oleju dodawany jest barwnik UV pomagający w zlokalizowaniu nieszczelności.

Rysunek 44. Źródło: Motointegrator.pl

Rysunek 45. Źródło: Motointegrator.pl

Osobną grupą oleju są oleje stosowane w układach z elektrycznymi kompresorami. Oleje te są oznaczone symbolem ND – 11.

Dodatek techniczny

23

Klimatyzacja czy zawsze mamy do czynienia z tym samym układem?

W związku z tym, że silnik elektryczny pracuje w oleju wymagane jest stosowanie oleju nieprzewodzącego prądu elektrycznego. Oleje te mają taką właściwość, że dodanie 1% oleju PAG do układu z olejem ND-11 powoduje wzrost przewodności o 90%.

Bardzo ważny w przypadku wszystkich rodzajów olejów jest sposób ich przechowywania. Oleje mają właściwości higroskopijne – chłoną wilgoć z otoczenia. W związku z tym należy przechowywać oleje w szczelnie zamkniętych pojemnikach oraz ograniczać maksymalnie czas przelewania itp.

Czynności.

jaka jest w układzie. Czwarta, nie używamy ponownie starego odessanego oleju. Piąta, olej z układu klimatyzacji utylizujemy jako odpad specjalny.

7. Podsumowanie Temat układów klimatyzacji jest bardzo szeroki i rozbudowany. Niniejszy artykuł, pomimo że dość obszerny stanowi niejako jedynie wstęp do całej problematyki związanej z obsługą oraz naprawą samochodowych układów klimatyzacji.

W opracowaniu zostały wstępnie omówione zagadnienia które można zgłębić uczestnicząc w szkoleniach tematycznych zarówno teoretycznych jak i praktycznych organizowanych przez dział szkoleń technicznych Inter Cars SA. Również w przypadku problemów lub pytań związanych z samochodowymi układami klimatyzacji pojawiającymi się w codziennej pracy warsztatowej, zawsze można się zwrócić o pomoc do help desku technicznego.

Obsługując układ klimatyzacji w pojeździe, musimy wiedzieć z jakim olejem mamy do czynienia, pamiętamy jest on taka samą częścią zamienną jak wszystkie inne. Przy wymianach oleju należy bezwzględnie wymieniać również osuszacz.

W odniesieniu do oleju w układzie klimatyzacji należy przestrzegać kliku żelaznych zasad. Pierwsza, zastosowany olej musi mieszać się z czynnikiem chłodniczym obecnym w układzie, ponieważ tylko w ten sposób spełni swoje zadanie. Druga, nie mieszamy ze sobą olejów różnych ro- Zapraszamy do korzystania z naszej pomocy, a także na dzajów lub z różnymi dodatkami. Trzecia, lepkość oleju stronę szkoleń www.szkolenia.intercars.com.pl i zawarte dodatki są ściśle powiązana z rodzajem sprężarki,

:::: :::: ::::

HELP DESK techniczny Trzy formy kontaktu: • zgłaszanie pytań przez IC_Katalog • e-mail helpdesk@intercars.eu • infolinia 801 80 20 20 wew. 5

Zakres informacji obejmuje m.in.:

• diagnostykę • ustawienia rozrządu • instrukcje napraw i wymiany • dane techniczne, regulacyjne i naprawcze • kasowanie inspekcji olejowej • schematy elektryczne • kody błędów oraz wiele innych zagadnień…

Oferujemy także pomoc w diagnozowaniu usterek i rozwiązywaniu różnych problemów technicznych.

801 80 20 20 wew. 5 helpdesk@intercars.eu 24

Dodatek techniczny