Кипение забирает тепло. Жидкость, которая кипит, отнимает тепло у всего вокруг — как испаряющийся пот. Хладагент кипит в испарителе при +3 °C.
Компрессор возвращает газ в жидкость. Сжатый до 15 бар газ становится горячим. В конденсаторе он отдаёт тепло улице и снова становится жидкостью. Компрессор крутится от ремня двигателя, а включает и выключает его электромагнитная муфта: она притягивает диск вала к вращающемуся шкиву.
Клапан замыкает круг. Расширительный клапан снижает давление жидкости, и цикл повторяется. Тепло из салона перекачивается наружу.
Отопитель — тепло двигателя. Радиатор отопителя греет воздух горячей жидкостью двигателя. Заслонка смешивания делает нужную температуру из холодного и горячего потоков.
Детали в модели «Климат: кондиционер и отопитель»
Испаритель. Алюминиевый радиатор в корпусе отопителя. Хладагент кипит в нём при +1…+5 °C и забирает тепло у воздуха; влага из воздуха конденсируется и стекает наружу через дренаж.
Радиатор отопителя. Через него идёт горячая охлаждающая жидкость двигателя, около 85 °C. Заслонка смешивания решает, какая часть воздуха пройдёт через радиатор.
Вентилятор отопителя. Центробежное колесо Ø150 мм с электромотором. Четыре скорости дают от 120 до 430 м³/ч воздуха.
Фильтр салона. Гофрированная бумага или угольный слой задерживают пыль, пыльцу и запахи перед вентилятором. Меняют раз в год или 15 тыс. км.
Компрессор кондиционера. Сжимает пары хладагента с 2–3 до 12–18 бар и берёт у двигателя 2–5 кВт. Поликлиновой ремень от шкива коленчатого вала крутит шкив компрессора на подшипнике всё время, пока работает двигатель. Перед шкивом на валу стоит прижимной диск с зазором 0,3–0,8 мм, за шкивом — неподвижная катушка. Блок управления подаёт на катушку 12 В, она притягивает диск к шкиву, и вал начинает вращаться; без тока пластинчатые пружины отводят диск, и вал останавливается.
Конденсатор. Радиатор перед радиатором двигателя. Горячий газ под высоким давлением отдаёт тепло встречному воздуху и превращается в жидкость. На стоянке и в пробке воздух через него протягивает вентилятор радиатора.
Расширительный клапан. Дросселирует жидкость с высокого давления до низкого перед испарителем и сам дозирует поток по температуре на выходе испарителя.
Заслонка смешивания. Поворачивается электроприводом и смешивает холодный воздух после испарителя с нагретым — так получается заданная температура.
Показ по шагам
Два контура в одной системе. Под капотом контур кондиционера: компрессор, конденсатор, клапан. За панелью корпус отопителя, где воздух сначала охлаждается испарителем, а потом при необходимости подогревается.
Компрессор сжимает газ. Пары хладагента сжимаются до 15 бар и нагреваются до 70–80 °C. В конденсаторе встречный воздух их охлаждает, и газ становится жидкостью. Трубки высокого давления в модели красно-коричневые, низкого — синие.
Муфта включает компрессор. Ремень крутит шкив компрессора всегда, пока работает двигатель. Когда нужен холод, катушка за шкивом притягивает диск на валу к шкиву — зазор закрывается, и вал вращается вместе со шкивом. Когда датчик давления или блок управления отключают компрессор, пружины отводят диск, и вал останавливается.
В пробке дует вентилятор. Встречного воздуха нет, и через соты конденсатора воздух протягивает вентилятор радиатора за ним. Белые точки — уличный воздух, оранжевые — он же, нагретый конденсатором.
Испаритель забирает тепло. После клапана давление падает до 2–3 бар, и жидкость кипит при +3 °C. Воздух, проходя через испаритель, остывает до 6–8 °C и осушается.
Заслонка смешивает. Чтобы получить 21 °C, часть холодного воздуха идёт через радиатор отопителя. Поверните заданную температуру — заслонка повернётся.
Зимой. На морозе компрессор не включается, даже если нажать A/C. В прохладную сырую погоду выше нуля включённый A/C осушает воздух, и стёкла не потеют. Почти весь воздух идёт через радиатор отопителя.
Что ломается и как это проявляется
Мало хладагента. Признаки: кондиционер работает, но воздух из дефлекторов 15–20 °C вместо 6–8. Муфта компрессора часто щёлкает: включается и через несколько секунд отключается. Что проверить: давление в контуре манометрами на заправочной станции, поиск утечки ультрафиолетом или течеискателем, следы масла на трубках и конденсаторе. Не просто доливать — сначала найти утечку.
Забит фильтр салона. Признаки: даже на максимальной скорости из дефлекторов дует слабо, стёкла запотевают дольше обычного, иногда пахнет пылью или плесенью. Что проверить: достать фильтр (обычно за перчаточным ящиком): если на просвет тёмный и с мусором — менять. Заодно почистить нишу воздухозаборника.
Не включается муфта компрессора. Признаки: кнопка A/C горит, но воздух не холодный, обороты холостого хода не меняются, щелчка муфты под капотом нет. Что проверить: напряжение на разъёме муфты при включённом A/C, сопротивление обмотки (3–5 Ом), зазор муфты щупом, предохранитель и реле.
Не работает вентилятор радиатора. Признаки: на ходу кондиционер охлаждает, а в пробке воздух становится тёплым, двигатель может греться, иногда компрессор отключается. Что проверить: включается ли вентилятор радиатора вместе с A/C, его предохранитель и реле, чистота сот конденсатора от пуха и насекомых.
Заклинила заслонка смешивания. Признаки: какую бы температуру ни ставили, из дефлекторов дует горячим (или всегда холодным). За панелью может щёлкать привод. Что проверить: самодиагностика климата, слушать работу привода, проверить его разъём. Привод меняют, иногда с калибровкой.
Упрощения модели
Давления посчитаны по упрощённой кривой насыщения R1234yf без учёта перегрева и переохлаждения.
Температура в салоне не моделируется: показывается только воздух на выходе из дефлекторов.
Двигатель считается прогретым (жидкость около 85 °C).
Режимы распределения (стекло, лицо, ноги) показаны упрощённо одной заслонкой.
Радиатор двигателя между конденсатором и вентилятором не показан: вентилятор с кожухом стоит прямо за конденсатором. Вентилятор включается вместе с A/C или на стоянке, без ступеней скорости.
Зазор муфты нарисован около 11 мм, чтобы его было видно; на машине он 0,3–0,8 мм. Двигатель не показан: ремень идёт к одному шкиву коленчатого вала, без натяжителя и других навесных агрегатов; движение ремня видно по светлым меткам. Жёлтые секторы на шкиве — учебные метки, чтобы было видно, что шкив вращается; на настоящем шкиве их нет.
Цвета трубок учебные: красно-коричневые — высокое давление, синие — низкое. На машине трубки алюминиевые, а стороны различают по толщине и колпачкам заправочных штуцеров H и L.
Связанные узлы и детали
Модель показывает принцип работы. Геометрия и режимы упрощены для обучения.