1
POLITECHNIKA WARSZAWSKA
Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych
LABORATORIUM TERMODYNAMIKI
Ć
WICZENIE NR 11
BADANIE UKŁADU KLIMATYZACJI
SAMOCHODOWEJ
Opracował:
Dr in
Ŝ
. Maciej Tułodziecki
Warszawa, Sierpie
ń
2000.
Wersja 2.0 studia wieczorowe i zaoczne
2
Wst
ę
p
Klimatyzacja w samochodzie staje si
ę
obecnie wyposa
Ŝ
eniem powszechnym i
wszystko wskazuje na to,
Ŝ
e niebawem podobnie jak ogrzewanie kabiny stanie si
ę
obowi
ą
zuj
ą
cym standardem. To co miało niegdy
ś
znamiona luksusu staje si
ę
, czym
ś
normalnym. Niektórzy producenci samochodów wr
ę
cz twierdz
ą
Ŝ
e klimatyzacja nie
jest w samochodzie elementem komfortu lecz elementem bezpiecze
ń
stwa, co
motywuj
ą
, stawiaj
ą
c pytanie:
"Czy kierowca, który prowadzi samochód przebywaj
ą
c kilka godzin w kabinie gdzie
temperatura wynosi ponad 30
°
C stopni zachowuje pełn
ą
sprawno
ść
psychofizyczn
ą
?"
Cel
ć
wiczenia
Jak wynika z powy
Ŝ
szego szansa spotkania si
ę
absolwentów wydziału z układami
klimatyzacji w samochodach podczas pracy zawodowej wzrasta, nale
Ŝ
y zatem
zadba
ć
o uzupełnienie wiedzy w tym zakresie.
Niniejsze
ć
wiczenie ma na celu wprowadzenie w zakres nast
ę
puj
ą
cych zagadnie
ń
:
Budowa układu klimatyzacji samochodowej
Funkcje elementów składowych
Procesy zachodz
ą
ce w poszczególnych elementach układu
Własno
ś
ci czynników chłodniczych
Teoria urz
ą
dze
ń
chłodniczych
Obiegi urz
ą
dze
ń
chłodniczych
Parametry urz
ą
dze
ń
chłodniczych
Obiekt bada
ń
Obiektem bada
ń
jest oryginalny układ klimatyzacji montowany w samochodach
TOYOTA COROLLA ( serii 100). Układ jest identyczny z tym, w jakie wyposa
Ŝ
a
samochody producent. Stanowisko laboratoryjne zawiera wszystkie elementy, jakie
zwykle montowane s
ą
w samochodzie. Zawiera te
Ŝ
wszystkie elementy automatyki
steruj
ą
ce agregatem chłodniczym.
Dla wyja
ś
nienia poj
ęć
rozwa
Ŝ
my dwa zagadnienia. Układ klimatyzacji to wła
ś
ciwie
dwa zespoły ogrzewania i chłodzenia wn
ę
trza kabiny. Zagadnienie ogrzewania ze
wzgl
ę
dów oczywistych pominiemy zajmuj
ą
c si
ę
tylko urz
ą
dzeniem słu
Ŝą
cym do
obni
Ŝ
ania temperatury w kabinie (potocznie zwanym klimatyzacj
ą
).
We współczesnych samochodach stosuje si
ę
kilka rodzajów klimatyzacji dodaj
ą
c im
przydomki "elektroniczna" lub "inteligentna". Okre
ś
lenie te dotycz
ą
sposobu, w jaki
kierowca (lub pasa
Ŝ
erowie) decyduj
ą
o temperaturze panuj
ą
cej w samochodzie,
ró
Ŝ
nej w ró
Ŝ
nych miejscach (poniewa
Ŝ
kierowca i pasa
Ŝ
erowie mog
ą
mie
ć
inne
wymagania). Realizacja tej funkcji odbywa si
ę
poprzez stosown
ą
regulacj
ę
otwarcia
przepływu schłodzonego (lub ogrzanego) powietrza poprzez poszczególne wyloty
kieruj
ą
ce nawiew do kabiny. Mo
Ŝ
na tu zaobserwowa
ć
tendencj
ę
do sterowania
otwar
ć
poszczególnych wylotów indywidualnymi silniczkami elektrycznymi, dlatego
te
Ŝ
mo
Ŝ
e by
ć
ich w układzie doprowadzenia powietrza do kabiny kilka lub kilkana
ś
cie
Ta "elektronizacja" lub "inteligencja" bardzo rzadko dotyczy samego sterowania
agregatem chłodniczym, a innymi słowy sterowanie to w układach "zwykłych" i
"elektronicznych" jest zwykle identyczne.
3
Powy
Ŝ
szy wywód ma na celu wykazanie,
Ŝ
e do rozwa
Ŝ
a
ń
dotycz
ą
cych pracy
agregatu chłodniczego wystarczy układ najprostszy, czyli taki jakim dysponujemy.
Teoria - obieg chłodniczy
UWAGA:
W niniejszej instrukcji nie ma
Ŝ
adnego
wzoru, co nie oznacza,
Ŝ
e nie
nale
Ŝ
y ich umie
ć
, W celu dokładnego zapoznania si
ę
z teori
ą
nale
Ŝ
y przeczyta
ć
strony 602- 608
w podr
ę
czniku Jerzy Dowkontt "Teoria Silników Cieplnych", WKiŁ 1973. Nale
Ŝ
y
stamt
ą
d przyswoi
ć
sobie podstawowe definicje i elementarne wzory.
Dokonuj
ą
c porównania obiegu chłodniczego z silnikowym mo
Ŝ
emy stwierdzi
ć
,
Ŝ
e
jako obieg pompy cieplnej odbywa si
ę
on w odwrotnym kierunku
W obiegu silnikowym do obiegu dostarczona jest:
-pewna ilo
ść
ciepła Q,
-praca spr
ęŜ
ania Ls,
natomiast z obiegu odbieramy:
-prac
ę
(rozpr
ęŜ
ania) Lr,
-ciepło odprowadzane Qo.
Poniewa
Ŝ
rozwa
Ŝ
amy obieg teoretyczny to o stratach wymiany ładunku nie mo
Ŝ
e by
ć
mowy.
Podobnie w obiegu chłodniczym do obiegu dostarczamy:
-ciepło Q,
-prac
ę
spr
ęŜ
ania Ls,
odbieraj
ą
c od obiegu:
-ciepło odprowadzone Qo,
-prac
ę
rozpr
ęŜ
ania Lr.
Ró
Ŝ
nica polega na tym
Ŝ
e w obiegu chłodniczym wykorzystujemy mo
Ŝ
liwo
ść
odprowadzania ciepła Qo, które odprowadzane jest kosztem wykonywania pracy.
Kolejna zasadnicza ró
Ŝ
nica to fakt,
Ŝ
e obieg chłodniczy jest praktycznie realizowany
w kilku ró
Ŝ
nych urz
ą
dzeniach, podczas gdy silnikowy (w wi
ę
kszo
ś
ci rodzajów
silników) realizowana jest w jednym cylindrze.
Ponadto w praktycznej realizacji obiegu chłodniczego jest u
Ŝ
ywany cały czas ten
sam czynnik szczelnie zamkni
ę
ty w układzie podczas gdy rzeczywisty silnik
spalinowy (wi
ę
kszo
ść
z nich) w ka
Ŝ
dym obiegu zu
Ŝ
ywa now
ą
porcj
ę
czynnika.
Szukaj
ą
c czysto mechanicznej analogii mo
Ŝ
na by wyobrazi
ć
sobie agregat
chłodniczy w nast
ę
puj
ą
cy sposób:
Niech w obj
ę
to
ś
ci, w której chcemy obni
Ŝ
y
ć
temperatur
ę
znajduje si
ę
pewna ilo
ść
czynnika. Aby odebra
ć
ciepło, musi on mie
ć
ni
Ŝ
sz
ą
temperatur
ę
ni
Ŝ
panuj
ą
ca w
pomieszczeniu. Je
ś
li tak jest, to pochłonie on pewn
ą
ilo
ść
ciepła Qo.
Przetransportujmy teraz ogrzany czynnik do innego pomieszczenia (na zewn
ą
trz),
gdzie b
ę
dzie on mógł odda
ć
ciepło, a jego temperatura obni
Ŝ
y si
ę
na tyle, aby po
ponownym umieszczeniu w ochładzanej przestrzeni mógł odbiera
ć
ciepło i obni
Ŝ
a
ć
temperatur
ę
.
Zwró
ć
my uwag
ę
na dwa szczegóły opisywanego obiegu.
Po pierwsze naszym umownym "czynnikiem" mogłoby by
ć
nawet ciało stałe, a zatem
do jego transportu wystarczyłby nawet przeno
ś
nik ta
ś
mowy .
Po drugie, aby czynnik mógł odda
ć
ciepło na zewn
ą
trz, musi tam panowa
ć
ni
Ŝ
sza
temperatura, co w praktyce odbiera sens całemu wywodowi.
4
Pojawia si
ę
pytanie :
po co przemieszcza
ć
transportuj
ą
cy ciepło czynnik, podczas gdy przy takiej ró
Ŝ
nicy
temperatur ciepło i tak b
ę
dzie z ochładzanego pomieszczenia odpływa
ć
.
Aby przywróci
ć
sens powy
Ŝ
szym rozwa
Ŝ
aniom, spróbujmy zastosowa
ć
jako czynnik
substancj
ę
, która mogłaby w trakcie realizacji obiegu zmienia
ć
stan skupienia.
Paruj
ą
c w ochładzanym pomieszczeniu odbierze zdecydowanie wi
ę
cej ciepła, a
skraplaj
ą
c si
ę
na zewn
ą
trz b
ę
dzie to ciepło odda
ć
otoczeniu.
Konieczne jest, aby parowanie odbywało si
ę
w temperaturze ni
Ŝ
szej ni
Ŝ
temperatura
otoczenia (po to, aby czynnik mógł odbiera
ć
ciepło i obni
Ŝ
a
ć
temperatur
ę
w
ochładzanej przestrzeni), natomiast skraplanie powinno si
ę
odbywa
ć
w temperaturze
wy
Ŝ
szej ni
Ŝ
otoczenie (po to, aby temperatura otoczenia ni
Ŝ
sza ni
Ŝ
czynnika dawała
mo
Ŝ
liwo
ść
odbioru przez otoczenie ciepła skraplania czynnika).
Jak zatem zrealizowa
ć
to, aby czynnik parował w niskiej temperaturze a skraplał si
ę
w wysokiej. Wiedz
ą
c,
Ŝ
e temperatura parowania (i skraplania ) zale
Ŝ
y od ci
ś
nienia,
musimy tylko za skraplaczem umie
ś
ci
ć
spr
ęŜ
ark
ę
, a za parownikiem rozpr
ęŜ
ark
ę
.
Te dwa dodatkowe elementy pozwol
ą
na realizacj
ę
obiegu, jednak spr
ęŜ
arka b
ę
dzie
głównym konsumentem energii doprowadzonej do układu, a nap
ę
dzaniem jej
b
ę
dziemy płaci
ć
za transport ciepła.
Spr
ęŜ
arka w układzie klimatyzacji słu
Ŝ
y do zmiany ci
ś
nienia czynnika
roboczego, które pozwala na jego parowanie (a zatem odbiór ciepła) w niskiej
temperaturze, a nie do transportu czynnika.
Zasada obiegu chłodniczego została przedstawiona na rysunku 1
Rysunek 1. Schemat urz
ą
dzenia chłodniczego z cylindrem rozpr
ęŜ
aj
ą
cym i
odpowiadaj
ą
cy mu obieg chłodniczy.
Zasada obiegu polega na tym,
Ŝ
e niskowrz
ą
cy czynnik, w stanie przedstawionym
W punkcie 1 na obszarze par wilgotnych, zostaje - kosztem izentropowego wkładu
pracy w spr
ęŜ
arce mi
ę
dzy punktami 1->2 spr
ęŜ
ony do ci
ś
nienia P i temperatury T.
5
Nast
ę
pnie przechodzi przez skraplacz (umieszczony przed chłodnic
ą
silnika),
omywany powietrzem z otoczenia, któremu oddaje ciepło skraplania (h2-h3) przy
stałych: ci
ś
nieniu P i temperaturze T, a
Ŝ
do całkowitego skroplenia w punkcie 3. St
ą
d
podajemy czynnik izentropowemu rozpr
ęŜ
aniu, a
Ŝ
do punktu 5 w cylindrze
rozpr
ęŜ
arki, pobieraj
ą
c od czynnika prac
ę
rozpr
ęŜ
ania Lr i przez to osi
ą
gaj
ą
c
temperatur
ę
To i ci
ś
nienie Po. Obieg zamyka przemiana 5-1 w parowniku
(umieszczonym w samochodzie w kanale nagrzewnicy), gdzie czynnik odbiera ciepło
Qo od przepływaj
ą
cego powietrza (napływaj
ą
cego do wn
ę
trza samochodu), a
Ŝ
do
osi
ą
gni
ę
cia stanu odparowania okre
ś
lonego sucho
ś
ci
ą
w punkcie 1. Nast
ę
pnie
ponownie ulega spr
ęŜ
eniu w spr
ęŜ
arce itd.
Ciepło odprowadzone Qo [J] nazywa si
ę
skutkiem chłodniczym.
Z powy
Ŝ
szego opisu wynika,
Ŝ
e w układzie chłodniczym znajduje si
ę
cylinder
rozpr
ęŜ
arki pozwalaj
ą
cy na odzyskanie energii w postaci pewnej ilo
ś
ci pracy
mechanicznej. W małych urz
ą
dzeniach chłodniczych ilo
ść
pracy uzyskana w ten
sposób nie pokryłaby kosztów urz
ą
dzenia dlatego te
Ŝ
zamiast cylindra rozpr
ęŜ
arki
stosuje si
ę
zawór dławi
ą
cy zwany te
Ŝ
regulacyjnym. (rysunek 2)
W obiegu teoretycznym przemiana izentropowego rozpr
ęŜ
ania zostaje zast
ą
piona
przez rozpr
ęŜ
anie izentalpowe czyli dławienie.
Rysunek 2. Schemat urz
ą
dzenia chłodniczego z zaworem dławi
ą
cym i
odpowiadaj
ą
cy mu obieg chłodniczy.
CZYNNIKI CHŁODNICZE
Jak wynika z naszych rozwa
Ŝ
a
ń
, aby realizacja obiegu przyniosła efekty chłodnicze,
kluczowym jest zastosowanie odpowiedniego czynnika.
W instalacjach chłodniczych w samochodach (podobnie jak w domowych
chłodziarkach) u
Ŝ
ywa si
ę
w zasadzie dwu czynników z grupy o handlowej nazwie
freon.
-CFC12 o wzorze chemicznym C Cl
2
F
2
znany jako R12
-HCF134a o wzorze chemicznym CH
2
FCF
3
znany jako R134a
W nowych instalacjach wykonywanych po roku 2000 wyst
ę
puje ju
Ŝ
tylko R134a, co
zostało spowodowane wzgl
ę
dami ekologicznymi. Freon R12 nie jest stosowany w
6
nowych instalacjach, jako jeden z głównych czynników niszcz
ą
cych warstw
ę
ozonu w
górnych strefach atmosfery.
Zwłaszcza w przypadku instalacji samochodowych ma to znaczny sens techniczny,
poniewa
Ŝ
cz
ęś
ciej ni
Ŝ
inne ulegaj
ą
one roszczelnieniu na skutek kolizji drogowych
uwalniaj
ą
c w ten sposób czynnik chłodz
ą
cy. W przypadku, kontrolowanego
rozszczelnienia podczas np. czynno
ś
ci serwisowych czynnik chłodz
ą
cy pozostaje
pod kontrol
ą
, poniewa
Ŝ
obecnie wi
ę
kszo
ść
warsztatów dysponuje urz
ą
dzeniami do
odzyskiwania czynnika, co poza ekologi
ą
jest uzasadnione tak
Ŝ
e wzgl
ę
dami
ekonomicznymi. W przypadku chłodziarkek spontaniczne rozszczelnienie instalacji
jest zjawiskiem stosunkowo rzadkim.
Układ, który badamy w
ć
wiczeniu jest napełniony freonem R12.
Nale
Ŝ
y jednak wyra
ź
nie powiedzie
ć
,
Ŝ
e R12 z punktu widzenia obiegu chłodniczego
jest czynnikiem lepszym. Te same efekty chłodnicze przy zastosowaniu R12 zamiast
R134a uzyskuje si
ę
ni
Ŝ
szym kosztem. Jest mniej agresywny w stosunku do
uszczelnie
ń
i mniej higroskopijny, co zapewnia wolniejsze działanie korozji wewn
ą
trz
układu (innymi słowy dłu
Ŝ
ej pozostaje szczelny).
Układu wypełnionego R12 nie wolno napełnia
ć
R134a mo
Ŝ
liwa jest natomiast
przeróbka układu pracuj
ą
cego na R 12 przystosowuj
ą
ca do R134a.
Rysunek 3. Własno
ś
ci czynnika R12
Własno
ś
ci czynnika chłodniczego R12 przedstawiono na rysunku 3.
7
Klimatyzacja w samochodzie
Prze
ś
led
ź
my zatem jak zbudowana jest klimatyzacja w samochodzie,
Elementy składowe instalacji pokazuje rysunek 4.
Rysunek 4. Schemat samochodowej instalacji klimatyzacyjnej.
Oprócz omówionych wcze
ś
niej elementów wyst
ę
puje odbieralnik - osuszacz, którego
zadaniem jest zgromadzenie pewnej ilo
ś
ci czynnika oraz pozbawienie go wilgoci.
Woda zawarta w czynniku w zakresie ujemnych temperatur obiegu zamarza i układ
przestaje funkcjonowa
ć
, Poniewa
Ŝ
osuszacz zawiera substancj
ę
pochłaniaj
ą
c
ą
wilgo
ć
, mo
Ŝ
e wchłon
ąć
tylko pewn
ą
ilo
ść
wody, a nast
ę
pnie ulega nasyceniu. Je
ś
li
dojdzie do tego, z podanych powy
Ŝ
ej przyczyn, układ przestanie funkcjonowa
ć
.
Najcz
ęś
ciej dzieje si
ę
tak,
Ŝ
e po rozszczelnieniu układu pochłaniacz wchłania wilgo
ć
z otoczenia. Dlatego je
Ŝ
eli układ był rozszczelniony przez dłu
Ŝ
szy okres przed
ponownym napełnieniem czynnikiem, osuszacz nale
Ŝ
y wymieni
ć
na nowy.
Zawór dławi
ą
cy nie jest te
Ŝ
prostym elementem redukuj
ą
cym ci
ś
nienie od P do Po,
stopie
ń
redukcji ci
ś
nienia jest zmienny sterowany (na przykład) informacj
ą
o
temperaturze panuj
ą
cej na wyj
ś
ciu ze spr
ęŜ
arki. Szczegóły zostan
ą
podane dalej.
8
Skraplacz wyposa
Ŝ
ony jest we własny uruchamiany elektrycznie wentylator, co
pozwala m.in. na prac
ę
klimatyzacji podczas postoju samochodu.
Dmuchawa wymuszaj
ą
ca ruch powietrza przez parownik to standardowa dmuchawa
nagrzewnicy wyst
ę
puj
ą
ca tak
Ŝ
e w samochodzie bez klimatyzacji.
Odbywaj
ą
cy si
ę
tutaj cykl chłodniczy przebiega nast
ę
puj
ą
co:
1-Czynnik chłodniczy opuszczaj
ą
cy spr
ęŜ
ark
ę
ma wysok
ą
temperatur
ę
i ci
ś
nienie co
jest skutkiem ciepła odebranego w parowniku i pracy wykonanej w spr
ęŜ
arce.
2-W stanie gazowym czynnik przepływa do skraplacza. Oddaj
ą
c ciepło otoczeniu
czynnik ulega skropleniu.
3-Ciekły czynnik przepływa do odbieralnika, gdzie jest przechowywany, oczyszczany
i odwadniany.
4-W zaworze rozpr
ęŜ
aj
ą
cym (dławi
ą
cym, regulacyjnym ) czynnik o wysokiej
temperaturze i wysokim ci
ś
nieniu ulega przemianie w mieszanin
ę
cieczy i par o
niskiej temperaturze i niskim ci
ś
nieniu.
5-Tak przygotowany czynnik przepływa do parownika.
Podczas odparowania płynu w parowniku cały czynnik zmienia stan skupienia na
gazowy, absorbuj
ą
c przy tym ciepło, a nast
ę
pnie przepływa do spr
ęŜ
arki, itd.
Budowa układu
1-Spr
ęŜ
arka
W układach klimatyzacji spotyka si
ę
zasadniczo trzy rodzaje spr
ęŜ
arek :
-tłokowe o klasycznym układzie korbowo-tłokowym,
-tłokowe z suwakowym układem przeniesienia nap
ę
du,
-wielotłoczkowe ze sko
ś
n
ą
tarcz
ą
nap
ę
dow
ą
,
-łopatkowe.
W badanym układzie wyst
ę
puje spr
ęŜ
arka łopatkowa
Rysunek 5. Schemat uło
Ŝ
enia łopatek wirnika.
Ma ona dwie łopatki skrzy
Ŝ
owane pod k
ą
tem prostym, umieszczone na wale
nap
ę
dowym pompy (rysunek 5)
Poszczególne fazy cyklu roboczego spr
ęŜ
arki przedstawiono na rysunku 6.
9
Rysunek 6. Zasada działania spr
ęŜ
arki wirnikowej.
2- Skraplacz
Skraplacz przypomina zwykła chłodnic
ę
samochodow
ą
i podobnie jak ona
umieszczony jest na wlocie powietrza chłodz
ą
cego. Innymi słowy chłodnica silnika i
skraplacz umocowane s
ą
równolegle, maj
ą
jednak zwykle oddzielne wiatraki
wymuszaj
ą
ce chłodzenie, co umo
Ŝ
liwia sprawn
ą
prac
ę
układu tak
Ŝ
e podczas postoju
samochodu. W skraplaczu nast
ę
puje odebranie ciepła od czynnika (do otoczenia),
który został w spr
ęŜ
ony w spr
ęŜ
arce do postaci gazu o wysokiej temperaturze i
ci
ś
nieniu.
Ciepło oddane w skraplaczu to suma ciepła zaabsorbowanego w parowniku i
dostarczonego czynnikowi podczas spr
ęŜ
ania w spr
ęŜ
arce.
Im wi
ę
ksza ilo
ść
ciepła oddana w skraplaczu, tym wi
ę
kszy efekt chłodniczy mo
Ŝ
na
b
ę
dzie uzyska
ć
w parowniku.
3- Odbieralnik osuszacz
Jego rola została ju
Ŝ
omówiona. Dodatkowe szczegóły dotycz
ą
ce budowy to
wyposa
Ŝ
enie odbieralnika we wziernik pozwalaj
ą
cy na obserwacj
ę
przepływaj
ą
cego
czynnika i bezpiecznik topliwy, który w przypadku przekroczenia ci
ś
nienia ok. 3MPa
lub temperatury 95 C stopi si
ę
powoduj
ą
c wypuszczenie czynnika na zewn
ą
trz.
4-Parownik
Parownik wraz z wentylatorem dmuchawy nagrzewnicy stanowi zespół chłodz
ą
cy
wn
ę
trze pojazdu. Parownik przypomina wygl
ą
dem nagrzewnic
ę
i umieszczony jest
zwykle tym samym co ona kanale, którym przepływa powietrze do wn
ę
trza
samochodu (rysunek 7)
10
Rysunek 7. Parownik i umieszczony na jego rdzeniu termistor.
5-Zawór rozpr
ęŜ
aj
ą
co - dławi
ą
cy. Zadaniem zaworu jest obni
Ŝ
enie ci
ś
nienia czynnika
i nadanie mu postaci wilgotnej pary. Bez wzgl
ę
du na ilo
ść
ciepła odprowadzan
ą
w
parowniku, na jego wyj
ś
ciu czynnik powinien zawsze ulec całkowitemu odparowaniu,
co umo
Ŝ
liwi osi
ą
gni
ę
cie pełnej wydajno
ś
ci urz
ą
dzenia. Dlatego zawór rozpr
ęŜ
aj
ą
co -
dławi
ą
cy powinien obni
Ŝ
a
ć
ci
ś
nienie nie o stał
ą
warto
ść
lecz w sposób zale
Ŝ
ny od
temperatury na wylocie z parownika. Sygnał o temperaturze jest przekazywany w
formie ci
ś
nienia działaj
ą
cego na przepon
ę
zaworu. Ci
ś
nienie generowane jest w
czujniku temperatury (rurze wypełnionej gazem) i doprowadzone kapilar
ą
do komory
membranowej zaworu.
Konstrukcj
ę
zaworu (typu o wewn
ę
trznym wyrównywaniu ci
ś
nie
ń
) przedstawiono na
rysunku 8.
Rysunek 8. Zawór rozpr
ęŜ
aj
ą
co - dławi
ą
cy o wewn
ę
trznym wyrównywaniu ci
ś
nie
ń
.
11
6-Elementy steruj
ą
ce
Działaniem klimatyzacji w samochodzie zarz
ą
dza moduł elektroniczny, w
Ŝ
argonie
warsztatowym zwany cz
ę
sto "wzmacniaczem", co wynika z jego angielskoj
ę
zycznej
nazwy.
W najprostszej formie moduł funkcjonuje w oparciu o nast
ę
puj
ą
ce sygnały:
-Sygnał o temperaturze panuj
ą
cej za parownikiem. Sygnał pochodzi z czujnika
termistorowego umieszczonego w sposób pokazany na rysunku 7.
Rysunek 9. Charakterystyka czujnika termistorowego.
-Sygnał regulatora temperatury (je
ś
li wyst
ę
puje). Jest to potencjometr poł
ą
czony z
czujnikiem termistorowym, który "przesuwa" jego charakterystyk
ę
w zale
Ŝ
no
ś
ci od
wymaga
ń
kierowcy.
Rysunek 10. Uproszczony schemat układu sterowania klimatyzacji.
12
-Zale
Ŝ
nie od temperatury w układzie moduł steruje prac
ą
spr
ęŜ
arki. Realizacja tego
zadania nale
Ŝ
y do sprz
ę
gła elektromagnetycznego, które ł
ą
czy lub rozł
ą
cza koło
pasowe nap
ę
du spr
ęŜ
arki z jej wałem.
7- Inne elementy wchodz
ą
ce w skład układu
- Wył
ą
cznik ci
ś
nieniowy - słu
Ŝ
y do wył
ą
czenia spr
ęŜ
arki w przypadku przekroczenia
dopuszczalnego ci
ś
nienia (2,7MPa) lub przypadku gdy na skutek rozszczelnienia
układu ci
ś
nienie spadnie poni
Ŝ
ej dopuszczalnej warto
ś
ci (0,21MPa).
Wył
ą
cznik ma budow
ę
membramow
ą
.
- Urz
ą
dzenie przeciwoblodzeniowe - reaguje na temperatur
ę
parownika lub ci
ś
nienie
w parowniku. Ma za zadanie przeciwdziała
ć
oszronieniu u
Ŝ
ebrowania parownika, co
ogranicza efekt chłodniczy.
- Urz
ą
dzenie zwi
ę
kszaj
ą
ce pr
ę
dko
ść
obrotow
ą
biegu jałowego ma za zadanie
niedopuszczenie do zga
ś
ni
ę
cia silnika w przypadku, kiedy na postoju wł
ą
czy si
ę
klimatyzacj
ę
. Wyst
ę
puje w samochodach starszego typu, gdzie nie ma układu
automatycznej regulacji pr
ę
dko
ś
ci biegu jałowego ze sprz
ęŜ
eniem zwrotnym.
Na zako
ń
czenie opisu praktycznej realizacji obiegu chłodniczego w samochodzie,
zapoznajmy si
ę
jeszcze z rozmieszczeniem elementów pod mask
ą
samochodu, co
pokazuje rysunek 11.
Rysunek 11. Rozmieszczenie elementów układu klimatyzacji w pod mask
ą
samochodu.
13
POMIARY I SPRAWOZDANIE
Cz
ęść
pomiarowa
1 - Cykl pracy układu (cykl wł
ą
czania i wył
ą
czania spr
ęŜ
arki)
Po uruchomieniu silnika nap
ę
dzaj
ą
cego spr
ęŜ
ark
ę
odczekamy do osi
ą
gni
ę
cia przez
układ regularnego cyklu wł
ą
czenia i wył
ą
czenia spr
ęŜ
arki.
Mierzymy
- ci
ś
nienie po stronie wysokoci
ś
nieniowej
- ci
ś
nienie po stronie niskoci
ś
nieniowej
trzykrotnie w
ś
rodku cyklu wł
ą
czenia i wył
ą
czenia spr
ęŜ
arki
- czas wł
ą
czenia i wył
ą
czenia
Na podstawie
ś
rednich warto
ś
ci z pomiarów szkicujemy wykres i formułujemy wnioski
o poprawno
ś
ci pracy układu.
Mierzymy
Temperatur
ę
czynnika:
- przed i za parownikiem,
- przed i za skraplaczem.
-temperatur
ę
powietrza na wlocie i wylocie z parownika
Na podstawie zmierzonych temperatur i ci
ś
nie
ń
formułujemy wnioski na temat obiegu
chłodniczego.
Próbujemy naszkicowa
ć
obieg.
LITERATURA
[1] Materiały Szkoleniowe Toyota Motor Corporation (wersja polska)
[2] J.Dowkontt. Teoria silników cieplnych. WKŁ
14
Przykładowe pytania na zaliczenie:
1. Narysowa
ć
obieg chłodniczy w układzie:
P-V, T-S, h-s
2. Na wykresie h-s narysowa
ć
obieg chłodniczy w wersji z cylindrem rozpr
ęŜ
aj
ą
cym i
zaworem dławi
ą
cym (chodzi o pokazanie ró
Ŝ
nicy mi
ę
dzy tymi obiegami).
3. Co to jest skutek chłodniczy ?
4. Co to jest sprawno
ść
indykowana chłodziarki ?
5. Co to znaczy,
Ŝ
e obieg chłodniczy jest suchy (mokry)?
6. Jakie straty wyst
ę
puj
ą
w chłodziarce ?
7. Jakie w realizacji obiegu chłodniczego jest zadanie :
parownika,
spr
ęŜ
arki,
odbieralnika,
Itd.
8. -Jaki proces termodynamiczny zachodzi w
parowniku,
skraplaczu,
itd.
9. - Narysowa
ć
schemat układu klimatyzacji
10. - Jak
ą
posta
ć
w warunkach normalnych ma czynnik R12 (R134a) ?
11. - Jaki jest mechanizm powstawania "dziury ozonowej"?
12. - Jak w klimatyzacji samochodowej jest sterowana spr
ęŜ
arka ?
13. - Dlaczego w przypadku zbyt małego ci
ś
nienia w układzie zawór ci
ś
nieniowy
wył
ą
cza spr
ęŜą
rk
ę
?.
14. - Charakterystyka termistora (narysowa
ć
).
15. - Jakie ci
ś
nienie zaobserwowali
ś
my podczas pomiarów po stronie niskiego
ci
ś
nienia i wysokiego ci
ś
nienia ?
16. - Jak
ą
temperatur
ę
w czasie pomiarów miało powietrze na wyj
ś
ciu z parownika.
17. - Jak jest smarowana spr
ęŜ
arka klimatyzacji ?
18. - Czy wydatek czynnika przepływaj
ą
cego przez zawór rozpr
ęŜ
aj
ą
co - dławi
ą
cy
jest stały ?
19. - Co stanie si
ę
, gdy odwrócimy kierunek obrotów dmuchawy pompuj
ą
cej
powietrze przez parownik ?
20 - Co najpro
ś
ciej nale
Ŝ
ałoby zmierzy
ć
w naszym układzie, aby oszacowa
ć
wpływ
klimatyzacji na zu
Ŝ
ycie paliwa przez samochód ?