emner:
- introduktion
- Vinge/vingepumpe
- Stempelkompressor (gensidig, krumtapakseltype)
- Introduktion til vippepladekompressor
- Vippepladekompressor med fast slaglængde
- Variabel slaglængde tiltpladekompressor (med intern og ekstern styring)
- Smøring af kompressoren
- Magnetisk kobling
- Lyde
Forord:
Kompressoren pumper det gasformige kølemiddel fra klimaanlægget gennem hele systemet. Kølemidlets tryk og temperatur stiger, når det forlader kompressoren. Der findes forskellige typer kompressorer, der kan bruges til aircondition. Moderne bilklimaanlæg bruger gensidige kompressorer. "Reciprocal" betyder, at delene i kompressoren bevæger sig frem og tilbage. Driften af disse kompressorer kan sammenlignes med en stempelmotors. Reciproke kompressorer er også af to typer, nemlig krumtapakseltypen og vippepladekompressoren. I moderne biler bruges vippepladekompressorer, som igen er opdelt i to typer: Vippepladekompressoren med fast slaglængde og varianten med variabel slaglængde. Airconditionpumpen drives ligesom generatoren og servostyringspumpen af multiremmen i forbrændingsmotorer (se billedet nedenfor). Vi finder elektriske klimakompressorer i hybrid- og fuldelektriske køretøjer. En elektrisk motor drives af HV-systemet og driver kompressoren.
Klimakompressoren suger det gasformige kølemiddel fra fordamperen, hvilket holder trykket i fordamperen lavt og bidrager til fordampningen af kølemidlet, selv ved lave temperaturer. Kompressoren komprimerer det gasformige kølemiddel, hvilket fører til overgangen fra lavt til højt tryk. Denne stigning i tryk og temperatur får kølemidlet til at ændre sig fra gasformigt til flydende.
Det tryk, der leveres af aircondition-kompressoren, påvirkes af flere faktorer, herunder:
- Motorhastigheden (til forbrændingsmotorer);
- Type og mængde af kølemiddel;
- Kølemidlets temperatur;
- Airconditionkompressorens type og design, som bestemmer dens kapacitet;
- Justeringen af den magnetiske kobling;
- Den omgivende temperatur.
Efter kompression forlader kølemidlet kompressoren ved en temperatur på cirka 70 grader Celsius. Denne temperatur sænkes derefter i kondensatoren.
De følgende afsnit diskuterer forskellige versioner af aircondition-kompressorer, som kan eller ikke kan bruges i bilindustrien.
Vinge/vingepumpe:
Denne pumpe bruges sjældent i en bils klimaanlæg. Det kan dog anvendes i specifikke køleinstallationer til forskellige produkter.
Betjening: Den (grå) skive roterer til højre med uret. De gule stempler presses mod væggen af centrifugalkraft (centrifugalkraft), hvilket bevirker, at de forskellige kamre adskilles fra hinanden. Kølemidlet strømmer ind nederst til højre og følger sin vej til det lille blå rum. Rotationen øger dette rum, hvilket fører til undertryk. Pumpen fortsætter med at køre, hvilket får kølemidlet til at strømme ind i det røde område. Her bliver rumrummet mindre og mindre, hvilket medfører, at kølemidlet sættes under tryk (komprimeres). For enden af det røde kammer er udstødningsventilen, hvorigennem kølemidlet presses ud.
Stempelkompressor (reciprokke, krumtapakseltype):
Denne pumpe, ligesom vinge/vingepumpen, bruges sjældent i en bils klimaanlæg. Det kan dog også anvendes i specifikke køleinstallationer til forskellige produkter. Billedet nedenfor viser en stempelkompressor, hvor 1 repræsenterer indløbsventilen og 2 repræsenterer udstødningsventilen. Bevægelsen af stemplet og krumtapakslen er sammenlignelig med en almindelig Otto- eller dieselmotor.
Betjening: Stemplet bevæger sig fra TDC (Top Dead Center) til ODP (Lower Dead Center) (fra top til bund), hvilket får indsugningsventil 1 til at åbne. Kølemidlet trækkes ind i cylinderen ved undertryk. Stemplet bevæger sig derefter fra ODP til TDC og presser indsugningsventilen tilbage mod sit sæde. Den opadgående bevægelse løfter også udstødningsventilen 2 fra dens sæde. Kølemidlet kan nu forlade cylinderen. Udstødningsventilen lukker igen. Så starter cyklussen igen.
Introduktion til vippepladekompressor:
Vippepladekompressorer, også kendt som vippepladekompressorer, bruges næsten altid i klimaanlæg til biler. De falder i kategorien "gensidige" på grund af deres bevægelige dele, der går op og ned.
På illustrationen ser vi en stregtegning og et snit af en vippepladekompressor. Stemplet laver et vandret slag, som bestemmes af vinklen på vippepladen. På dette billede er pladen i maksimal hældning, hvilket betyder, at stemplet kan lave maksimal vandret bevægelse (indikeret ved det røde kompressionsrum i cylinderen). På de tre tegninger (fra top til bund) ser vi et komplet trykslag af et stempel som følge af vippepladens rotation.
I denne situation leverer pumpen maksimal effekt, fordi vippepladen har lavet et maksimalt slag. Ønskes et lavere udbytte, fordi trykket bliver for højt, og der - på grund af for meget kølemiddel - kan opstå frysefænomener i fordamperen, afbrydes magnetkoblingen af en kompressor med "fast slaglængde", således at kompressoren ikke længere er drevet. Med en kompressor med "variabel slaglængde" er pladen mindre "tiltet". Vinklen, hvormed pladen vipper, er mindre, hvilket også reducerer stemplets slaglængde. Kompressorerne med fast og variabel slaglængde er beskrevet senere på siden.
Over hvert stempel er 2 ventiler fastgjort til en skålfjeder: sugeventilen og afgangsventilen. Når stemplet bevæger sig fra TDC til ODP, tvinger det kølemidlet ud forbi afgangsventilen og ind i højtryksledningen mod kondensatoren.
Vippepladekompressorer kan have mellem 4 og 8 stempler/stempler og har to versioner: nemlig kompressoren med fast slaglængde, og den med variabel slaglængde. Disse er beskrevet nedenfor.
Vippepladekompressor med fast slaglængde:
Denne kompressor drives af motorens multirem og kører synkront med motorhastigheden (mellem 600 og 6000 omdrejninger i minuttet). Den magnetiske kobling styrer til- og frakobling af kompressoren, hvilket vil blive forklaret yderligere senere.
Når kompressoren er tændt, bevæger den roterende vippeplade stemplerne op og ned. Suge- og afgangsventiler på hver cylinder gør det muligt for stemplerne at suge gas ind og flytte den under tryk til højtryksdelen af systemet.
En kompressor med fast slaglængde flytter et fast volumen pr. omdrejning. Udbyttet afhænger derfor af kompressorhastigheden eller motorhastigheden. For at regulere ydelsen tændes og slukkes kompressoren kontinuerligt: tænder når trykket falder og slukker når trykket er for højt. Især med små motorer kan tænding føles som et "chok" på grund af den nødvendige kraft. Den bratte indkobling forårsager øget mekanisk belastning og forstyrrer kontrollen, hvilket resulterer i variationer i den afkølede lufttemperatur for passagererne.
Hvis motorens omdrejningstal er for højt, og udløbstrykket derfor stiger, strømmer mere kølemiddel gennem fordamperen. Dette bremser afkølingen og kan fryse fordamperen. I sådanne tilfælde slukker magnetkoblingen takket være termostaten eller trykafbryderen.
Variabel slaglængde tilt plade kompressor:
Med denne type kompressor er vippepladens vinkel justerbar takket være en justeringsanordning. Ved at placere vippepladen så lige som muligt, begrænses stemplernes slaglængde, og ydelsen er minimal. Ved at placere vippepladen så skråt som muligt laver stemplerne derimod et meget større slag og ydelsen øges betragteligt. Vi ser følgende versioner af vippepladekompressoren med variabel slaglængde:
- med intern kontrol og magnetisk kobling;
- ekstern styring med og uden magnetkobling.
Intern kontrol og magnetisk kobling:
Figuren viser, hvordan vippepladens position kan påvirke stemplets slaglængde. En højere motorhastighed resulterer i en højere kompressorydelse. Dette medfører en trykstigning i hele systemet, hvilket udløser justeringsanordningen til at øge trykket i vippepladekammeret.
Det øgede tryk tvinger vippepladen til at blive mere oprejst, hvilket reducerer kapaciteten. Hvis outputtet falder, lukker justeringsanordningen, og trykket i vippepladekammeret falder. Dette får pladen til at være mere skrånende igen, hvilket giver stemplerne mulighed for at lave et større slag. Jo større vinkel, jo større slag og jo større udbytte.
Et internt (mekanisk) kontrolsystem til justering af vippepladens position på en klimakompressor med variabel slaglængde bruger normalt sugetrykket til automatisk at styre justeringen. Dette system bruger en trykstyret mekanisme, der reagerer på ændringer i kompressorens sugetryk.
Styremekanismen består normalt af et eller flere membran- eller bælgkamre, der er forbundet med kompressorens sugeside og til vippepladens drivaksel. Hvis sugetrykket ændres, forårsager dette en bevægelse i membranen eller bælgen. Denne bevægelse overføres derefter til mekanismen, der justerer vinklen på vippepladen.
- Ved højere sugetryk, såsom når kølebehovet stiger, vil den trykkontrollerede mekanisme justere vippepladens vinkel. Dette fører til en større slaglængde af stemplerne og derfor til en højere kompression af kølemidlet. Dette resulterer i et højere afgangstryk og en større kølekapacitet.
- Ved lavere sugetryk vil mekanismen reducere vippepladevinklen, hvilket resulterer i en kortere slaglængde af stemplerne og lavere kompression af kølemidlet. Dette reducerer afgangstrykket og tilpasser kølekapaciteten til det reducerede kølebehov.
I en klimakompressor med variabel flow styrer en ventil forbindelsen til krumtaphuset (i vippeskivekammeret) og både høj- og lavtrykssiden af kompressoren. Trykket på lavtrykssiden påvirkes af det målte sugetryk. Det følgende forklarer, hvordan reguleringsventilen fungerer, når flowet øges og mindskes.
Øg udbyttet:
Ved faldende kølekapacitet stiger temperaturen på sugesiden, og sugetrykket stiger. Dette sugetryk får den elastiske bælg til at komprimere, hvilket gør den mindre. Når bælgen er komprimeret, lukker kugleventil A, og ventil B åbner, hvilket skaber en forbindelse til krumtaphuset. Dette gør det muligt for trykket i vippeskivekammeret at slippe ud til lavtrykssiden (på sugesiden), hvilket får vippeskiven til at blive mere skrå. Dette resulterer i en større kompressorydelse og en forøgelse af kølekapaciteten.
Reducer udbytte:
Når kølekapaciteten øges, falder sugetrykket. Sugetrykket falder, og bælgen øges i volumen, hvilket får åbning B til at lukke og kugleventil A til at åbne. Dette får højtryksgas til at strømme ind og gå via kugleventil A og åbningen til vippeskivehuset. Dette sikrer, at vippeskiven kommer i oprejst position. Som et resultat falder pumpeydelsen, og kølekapaciteten bliver mindre.
Styreventilen justerer trykket i vippeskivekammeret. Den resulterende trykforskel i forhold til trykket i kompressionsrummene fører til en vipning af vippeskiven, hvilket påvirker pumpens ydelse. Slagstørrelsen styres af trykket i lavtryksdelen af klimaanlægget. Kompressorer med variabel slaglængde (output) har normalt ikke en termostatkontakt på fordamperen. Indgangstrykket på disse kompressorer holdes på 2 bar.
Ekstern styring, uden magnetisk kobling:
I en kompressor med ekstern styring anvendes en elektromagnetisk ventil til at regulere trykket i kompressorhuset. Den elektromagnetiske ventil styres af en ECU (motor-ECU eller aircondition-ECU) ved hjælp af et PWM-signal. Sugetrykket spiller dog fortsat en rolle i styringsprocessen. Aircondition-ECU'en modtager signaler såsom den ønskede aircondition-tilstand (affugtning, køling), den ønskede og faktiske temperatur og udetemperaturen.
Ud fra dette beregner computeren den optimale indstilling for reguleringsventilen og dermed kompressorydelsen. Om nødvendigt kan sugetrykket også variere. Rent praktisk varierer sugetrykket mellem 1,0 og 3,5 bar. Lavt sugetryk forbedrer kølekapaciteten ved lav kompressorhastighed. Et højere sugetryk end gennemsnittet ved lav varmebelastning resulterer i mere effektivt arbejde og derfor lavere brændstofforbrug. Den tunge magnetkobling kan nu udelades, hvilket sparer cirka 1 kg. Normalt er koblingen udstyret med en vibrationsdæmper og en slipmekanisme.
Et større reguleringsflow til reguleringsventilen lukker passagen fra højtrykskammeret til krumtaphuset. Den variable åbning giver plads til at udlede den trykforøgende lækagegas via sugetrykkammeret. Dette udligner krumtaphustrykket (Pc) og sugetrykket Ps, hvilket sætter svingpladen i positionen for maksimal effekt.
Reduktion af udbyttet sker ved at øge trykket i krumtaphuset. Reguleringsventilen åbner og skaber forbindelsen mellem krumtaphuset og højtrykskammeret. Reguleringsventilen har en bælg, der påvirkes af sugetrykket, som ændrer setpunktet. Styrestrømmen til styreventilen fungerer sammen med bælgindstillingen. En lille variabel åbning tillader en begrænset strøm af kølemiddel til sugetrykkammeret.
Kompressor smøring:
Bevægelige dele genererer altid varme, hvorfor de skal smøres. Udover de smørende egenskaber giver olien også tætning og lydisolering. I første omgang fyldes kompressoren med olie, og smøring opnås via tågesmøring. Denne olietåge når også stemplerne og føres derefter gennem hele systemet med kølemidlet. Ved kondensering dannes en blanding af kølemiddel og en flydende olietåge. Denne olietåge suges ind igen af kompressoren.
Den syntetiske olie PAG (Polyalkylenglycol) er specielt designet til kølemidlet R134a og bør aldrig erstattes af en anden type olie. Der skal dog tages hensyn til de forskellige viskositeter, som fabrikanterne foreskriver. Se specifikationerne for dette.
Almindelige PAG-olier er:
- PAG 46 (laveste viskositet)
- SIDE 100
- PAG 150 (højeste viskositet)
- PAG-olie med tilsætning YF til brug med kølemidlet R1234YF på grund af dets følsomhed over for fugt i systemet.
Udover PAG-olier findes der også mineral-, PAO- og POE-olier.
- Mineralolie blev brugt i de gamle R12-systemer.
- PAO-olie (PolyAlphaOlefin) er fuldsyntetisk og ikke-hygroskopisk. Dette er i modsætning til PAG-olie, som er meget hygroskopisk.
- POE-olie (polyester) bruges i elektriske klimakompressorer til HV-køretøjer. Hvis den forkerte olie (PAG) bruges, vil det isolerede laklag i elmotorens kobbertråd blive beskadiget.
Ved installation af en ny kompressor er der allerede olie (ca. 200 til 300 ml) i kompressoren. Producenten angiver denne oliemængde i dokumentationen.
Uden at tømme anlægget er det ikke muligt at afgøre, hvor meget kølemiddel og olie der er i anlægget. I tilfælde af en reparation, for eksempel efter udskiftning af en kondensator, vil en lille mængde olie gå tabt. Producenten angiver normalt fordelingen i systemet. Generelt kan vi beholde denne fordeling:
• kompressor ca. 50 %
• kondensator ca 10 %
• fleksibel sugeledning ca 10 %
• fordamper ca 20 %
• filter/tørretumbler ca 10 %
Når systemet tændes for første gang, fordeles olien i hele systemet. Hvis anlægget senere drænes og derefter genopfyldes, for eksempel ved udskiftning af en anden del eller ved vedligeholdelse, kan olien tilføres kølemidlet via tankstationen. Det er vigtigt at sikre, at der ikke kommer for meget olie ind i kompressoren. Konsekvensen af for meget olie i systemet kan være, at kompressoren får en væskehammer. I klimaanlæg med kapillarrør er der lige før kompressoren monteret en akkumulator, som hele tiden tilpasser oliemængden til mængden af kølemiddel (se siden om akkumulatoren).
Magnetisk kobling:
Klimapumpens remskive drives kontinuerligt af multiremmen. Med vippepladekompressorer med fast slaglængde og nogle med variabel slaglængde styrer magnetkoblingen til- og frakoblingen af klimakompressoren. Når kompressoren er tændt, aktiveres en elektromagnet (1) i koblingen. Dette får magneten til at tiltrække den fjedermonterede koblingsskive (4), hvilket skaber en fast forbindelse mellem remskiven og pumpen. Når klimaanlægget er slukket, aktiveres elektromagneten ikke længere, og dens magnetiske funktion stopper. Koblingsskivefjederen skubber den løs fra pumpen. Remskiven fortsætter nu med at rotere med multiremmen, mens pumpen (indvendigt) står stille.
At tænde for klimaanlægget er mest fordelagtigt, når motoromdrejningstallet er lavt, såsom når koblingen er trykket ned, eller når motoren går i tomgang. Dette minimerer slid på den magnetiske kobling. For eksempel, hvis klimaanlægget tændes ved 4500 rpm, vil elektromagneten aktivere koblingen, og der vil være stor forskel i hastigheden mellem den stationære pumpe og den roterende remskive. Dette kan forårsage glidning, hvilket fører til øget slid.
Lyde:
Et par karakteristiske lyde kan forekomme:
Klaplyd, når du tænder: En høj klaprende lyd, når kompressoren tændes, kan indikere en mulig justering af magnetkoblingen. Afhængigt af typen af kompressor kan denne justering reducere luftgabet og minimere støjen.
Brummende lyd fra klimaanlægspumpen: En brummende lyd indikerer en defekt i pumpen eller muligvis mangel på kølemiddel og olie i systemet. Kontakt en klimaspecialist for at kontrollere, tømme og genopfylde systemet med den korrekte mængde kølemiddel og olie.
Skravrende lyd fra airconditionpumpen: En klaprende lyd kan også indikere en pumpedefekt. Kontroller, at den magnetiske kobling er forsvarligt fastgjort til pumpen for at forhindre, at den centrale bolt løsnes.
Summende støj knyttet til motorhastighed: En summende lyd, der er hørbar i kabinen og varierer med motorhastigheden, indikerer resonans eller vibration. Dette kan være forårsaget af for lidt kølemiddel eller af klimaanlægsrør, der giver genlyd. Hvis kølemiddelniveauet er OK, kan et rør, der forårsager vibrationer, identificeres ved at holde nede, mens du accelererer. Specielle vibrationsdæmpere, såsom dem, der findes til specifikke problemer såsom MINI, kan korrigere disse typer vibrationer.
Relateret side:
