Kompresor AC

Subyek:

Inleiding
Pompa sayap/baling-baling
Kompresor piston (timbal balik, tipe poros engkol)
Pengenalan kompresor pelat miring
Kompresor pelat miring dengan langkah tetap
Kompresor pelat kemiringan langkah variabel (dengan kontrol internal dan eksternal)
Pelumasan kompresor
Kopling magnetik
Geluden

Perkenalan:
Kompresor memompa refrigeran berbentuk gas dari AC ke seluruh sistem. Tekanan dan suhu refrigeran meningkat saat meninggalkan kompresor. Ada berbagai jenis kompresor yang dapat digunakan untuk AC. Sistem AC mobil modern menggunakan kompresor timbal balik. “Timbal Balik” artinya bagian-bagian dalam kompresor melakukan gerakan maju mundur. Pengoperasian kompresor ini dapat dibandingkan dengan mesin piston. Kompresor reciprocal juga ada dua jenis yaitu tipe poros engkol dan kompresor pelat miring. Pada mobil modern digunakan kompresor pelat miring yang terbagi menjadi dua jenis: kompresor pelat miring dengan langkah tetap dan varian dengan langkah variabel. Pompa AC, sama seperti alternator dan pompa power steering, digerakkan oleh multi-sabuk pada mesin pembakaran (lihat gambar di bawah). Kami menemukan kompresor AC listrik pada kendaraan hybrid dan sepenuhnya listrik. Motor listrik ditenagai oleh sistem HV dan menggerakkan kompresor.

Kompresor AC menyedot refrigeran berbentuk gas dari evaporator, yang menjaga tekanan di evaporator tetap rendah dan berkontribusi terhadap penguapan refrigeran, bahkan pada suhu rendah. Kompresor memampatkan zat pendingin berbentuk gas, yang menyebabkan peralihan dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Peningkatan tekanan dan suhu ini menyebabkan refrigeran berubah dari gas menjadi cair.

Tekanan yang diberikan kompresor AC dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

Kecepatan mesin (untuk mesin pembakaran);
Jenis dan jumlah zat pendingin;
Suhu zat pendingin;
Jenis dan desain kompresor AC, yang menentukan kapasitasnya;
Penyesuaian kopling magnetik;
Suhu lingkungan.

Setelah dikompresi, refrigeran keluar dari kompresor pada suhu kurang lebih 70 derajat Celcius. Suhu ini kemudian diturunkan di kondensor.

Paragraf berikut membahas berbagai versi kompresor AC, yang mungkin digunakan atau tidak digunakan dalam industri otomotif.

Pompa sayap/baling-baling:
Pompa ini jarang digunakan pada sistem AC mobil. Namun, ini dapat diterapkan pada instalasi pendingin khusus untuk produk berbeda.

Pengoperasian: Disk (abu-abu) berputar ke kanan, searah jarum jam. Plunger kuning ditekan ke dinding oleh gaya sentrifugal (gaya sentrifugal), menyebabkan ruang-ruang yang berbeda terpisah satu sama lain. Refrigeran mengalir di kanan bawah dan mengikuti jalannya menuju ruang biru kecil. Rotasi meningkatkan ruang ini, yang menyebabkan tekanan negatif. Pompa terus bekerja, menyebabkan refrigeran mengalir ke area merah. Di sini ruang ruangan menjadi semakin kecil sehingga menyebabkan zat pendingin menjadi bertekanan (terkompresi). Di ujung ruang merah terdapat katup buang, yang melaluinya zat pendingin dipaksa keluar.

Kompresor piston (timbal balik, tipe poros engkol):
Pompa ini, seperti halnya pompa sayap/baling-baling, jarang digunakan pada sistem AC mobil. Namun, ini juga dapat diterapkan pada instalasi pendingin khusus untuk produk berbeda. Gambar di bawah menunjukkan kompresor bolak-balik, dimana 1 mewakili katup masuk dan 2 mewakili katup buang. Pergerakan piston dan poros engkol sebanding dengan mesin Otto atau diesel biasa.

Pengoperasian: Piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) ke ODP (Titik Mati Bawah) (dari atas ke bawah), sehingga menyebabkan katup masuk 1 terbuka. Refrigeran ditarik ke dalam silinder dengan tekanan rendah. Piston kemudian bergerak dari ODP ke TMA dan menekan kembali katup masuk ke dudukannya. Gerakan ke atas juga mengangkat katup buang 2 dari dudukannya. Refrigeran sekarang dapat keluar dari silinder. Katup buang menutup kembali. Kemudian siklusnya dimulai lagi.

Pengenalan kompresor pelat miring:
Kompresor pelat miring, juga dikenal sebagai kompresor pelat swash, hampir selalu digunakan dalam sistem pendingin udara otomotif. Mereka termasuk dalam kategori “timbal balik” karena bagian bergeraknya yang naik dan turun.

Dalam ilustrasi kita melihat gambar garis dan bagian kompresor pelat miring. Piston melakukan pukulan horizontal, yang ditentukan oleh sudut kemiringan pelat. Pada gambar ini pelat berada pada kemiringan maksimum yang berarti piston dapat melakukan gerakan horizontal maksimum (ditunjukkan dengan ruang kompresi berwarna merah di dalam silinder). Dalam tiga gambar (dari atas ke bawah) kita melihat langkah penekanan piston secara penuh sebagai akibat dari perputaran pelat miring.

Dalam keadaan ini pompa memberikan keluaran maksimum karena pelat miring telah melakukan langkah maksimum. Jika diinginkan hasil yang lebih rendah karena tekanan menjadi terlalu tinggi dan - karena terlalu banyak zat pendingin - fenomena pembekuan evaporator dapat terjadi, kopling magnetik kompresor dengan "langkah tetap" diputuskan, sehingga kompresor tidak lagi berfungsi. didorong. Dengan kompresor dengan “langkah variabel”, pelatnya kurang “miring”. Sudut kemiringan pelat lebih kecil, yang juga mengurangi langkah piston. Kompresor langkah tetap dan variabel dijelaskan nanti pada halaman ini.

Di atas setiap piston terdapat 2 katup yang dipasang pada pegas pelat cangkir: katup hisap dan katup pelepasan. Ketika piston bergerak dari TMA ke ODP, hal ini memaksa refrigeran keluar melewati katup pelepasan dan masuk ke saluran bertekanan tinggi menuju kondensor.

Kompresor pelat miring dapat memiliki antara 4 dan 8 piston/plunger dan memiliki dua versi: yaitu kompresor dengan langkah tetap dan kompresor dengan langkah variabel. Hal ini dijelaskan di bawah ini.

Kompresor pelat kemiringan langkah tetap:
Kompresor ini digerakkan oleh multi-sabuk mesin dan bekerja secara sinkron dengan kecepatan mesin (antara 600 dan 6000 putaran per menit). Kopling magnetik mengontrol pengaktifan dan penonaktifan kompresor, yang akan dijelaskan lebih lanjut nanti.

Saat kompresor dihidupkan, pelat kemiringan yang berputar menggerakkan piston ke atas dan ke bawah. Katup hisap dan pelepasan pada setiap silinder memungkinkan piston menyedot gas dan memindahkannya di bawah tekanan ke bagian sistem bertekanan tinggi.

Kompresor langkah tetap menggerakkan volume tetap per putaran. Oleh karena itu, hasilnya tergantung pada kecepatan kompresor, atau kecepatan mesin. Untuk mengatur keluaran, kompresor dihidupkan dan dimatikan secara terus menerus: menyala ketika tekanan turun dan mati ketika tekanan terlalu tinggi. Apalagi dengan mesin kecil, penyalaan bisa terasa seperti “kejutan” karena tenaga yang dibutuhkan. Pengaktifan secara tiba-tiba menyebabkan peningkatan tekanan mekanis dan mengganggu kontrol, yang mengakibatkan variasi suhu udara dingin bagi penghuni.

Jika putaran mesin terlalu tinggi sehingga tekanan pelepasan meningkat, lebih banyak refrigeran yang mengalir melalui evaporator. Hal ini memperlambat pendinginan dan dapat membekukan evaporator. Dalam kasus seperti itu, kopling magnet mati karena termostat atau sakelar tekanan.

Kompresor pelat kemiringan langkah variabel:
Dengan kompresor jenis ini, sudut kemiringan pelat dapat diatur melalui alat pengatur. Dengan menempatkan pelat miring selurus mungkin, langkah piston dibatasi dan outputnya minimal. Di sisi lain, dengan menempatkan pelat miring semiring mungkin, piston akan menghasilkan langkah yang jauh lebih besar dan outputnya akan meningkat secara signifikan. Kita melihat versi kompresor pelat miring dengan langkah variabel berikut:

dengan kontrol internal dan kopling magnetik;
kontrol eksternal dengan dan tanpa kopling magnetik.

Kontrol internal dan kopling magnetik:
Gambar tersebut menunjukkan bagaimana posisi pelat kemiringan dapat mempengaruhi langkah piston. Kecepatan mesin yang lebih tinggi menghasilkan output kompresor yang lebih tinggi. Hal ini menyebabkan peningkatan tekanan di seluruh sistem, yang memicu perangkat penyesuaian untuk meningkatkan tekanan di ruang pelat kemiringan.

Peningkatan tekanan memaksa pelat kemiringan menjadi lebih tegak, sehingga mengurangi kapasitas. Jika output turun, perangkat penyesuaian menutup dan tekanan di ruang pelat kemiringan berkurang. Hal ini menyebabkan pelat menjadi lebih miring lagi sehingga memungkinkan piston melakukan pukulan yang lebih besar. Semakin besar sudutnya, semakin besar pula pukulannya dan semakin besar pula hasil yang dihasilkan.

Sistem kontrol internal (mekanis) untuk mengatur posisi pelat kemiringan pada kompresor AC langkah variabel biasanya menggunakan tekanan isap untuk mengontrol penyesuaian secara otomatis. Sistem ini menggunakan mekanisme pengatur tekanan yang merespons perubahan tekanan isap kompresor.

Mekanisme kendali biasanya terdiri dari satu atau lebih ruang diafragma atau bellow yang dihubungkan ke sisi hisap kompresor dan ke poros penggerak pelat miring. Jika tekanan isap berubah, hal ini menyebabkan terjadinya pergerakan pada diafragma atau bellow. Gerakan ini kemudian ditransfer ke mekanisme yang mengatur sudut kemiringan pelat.

Pada tekanan hisap yang lebih tinggi, seperti ketika kebutuhan pendinginan meningkat, mekanisme pengatur tekanan akan menyesuaikan sudut kemiringan pelat. Hal ini menyebabkan panjang langkah piston lebih besar dan oleh karena itu kompresi refrigeran lebih tinggi. Hal ini menghasilkan tekanan pelepasan yang lebih tinggi dan kapasitas pendinginan yang lebih besar.
Pada tekanan hisap yang lebih rendah, mekanisme ini akan mengurangi sudut kemiringan pelat, sehingga menghasilkan panjang langkah piston yang lebih pendek dan kompresi zat pendingin yang lebih rendah. Hal ini mengurangi tekanan pelepasan dan menyesuaikan kapasitas pendinginan dengan pengurangan kebutuhan pendinginan.

Dalam kompresor AC aliran variabel, katup mengontrol sambungan ke bak mesin (di ruang cakram miring) dan sisi tekanan tinggi dan rendah kompresor. Tekanan pada sisi tekanan rendah dipengaruhi oleh tekanan hisap yang diukur. Berikut penjelasan cara kerja control valve pada saat aliran dinaikkan dan diturunkan.

Meningkatkan hasil:
Dengan menurunnya kapasitas pendinginan, suhu pada sisi isap meningkat dan tekanan isap meningkat. Tekanan isap ini menyebabkan penghembus elastis terkompresi sehingga mengecil. Ketika bellow dikompresi, katup bola A menutup dan katup B terbuka. Hal ini menciptakan sambungan ke bak mesin. Hal ini memungkinkan tekanan dalam ruang cakram yang dapat dimiringkan keluar ke sisi bertekanan rendah (pada sisi hisap), sehingga menyebabkan cakram yang dapat dimiringkan menjadi lebih miring. Hal ini menghasilkan output kompresor yang lebih besar dan peningkatan kapasitas pendinginan.

Mengurangi hasil:
Ketika kapasitas pendinginan meningkat, tekanan isap menurun. Tekanan hisap berkurang dan volume bellow bertambah, menyebabkan lubang B menutup dan katup bola A terbuka. Hal ini menyebabkan gas bertekanan tinggi mengalir masuk dan keluar melalui katup bola A dan bukaan pada rumah cakram miring. Hal ini memastikan bahwa cakram miring berada pada posisi tegak. Akibatnya output pompa berkurang dan kapasitas pendinginan menjadi lebih kecil.

Katup kontrol mengatur tekanan di ruang cakram miring. Perbedaan tekanan yang dihasilkan dibandingkan dengan tekanan di ruang kompresi menyebabkan kemiringan piringan miring, yang mempengaruhi keluaran pompa. Ukuran langkah dikendalikan oleh tekanan di bagian bertekanan rendah pada sistem pendingin udara. Kompresor variabel stroke (output) biasanya tidak memiliki saklar termostat pada evaporator. Tekanan masuk kompresor ini dijaga pada 2 bar.

Kontrol eksternal, tanpa kopling magnetik:
Pada kompresor dengan kontrol eksternal, katup elektromagnetik digunakan untuk mengatur tekanan di dalam rumah kompresor. Katup elektromagnetik dikendalikan oleh ECU (ECU mesin atau ECU AC) melalui sinyal PWM. Namun, tekanan isap tetap berperan dalam proses pengendalian. ECU AC menerima sinyal seperti mode AC yang diinginkan (penurun kelembapan, pendinginan), suhu yang diinginkan dan aktual, serta suhu luar.

Berdasarkan hal ini, komputer menghitung pengaturan optimal untuk katup kontrol dan keluaran kompresor. Jika perlu, tekanan hisap juga bisa bervariasi. Secara praktis, tekanan isap bervariasi antara 1,0 dan 3,5 bar. Tekanan hisap rendah meningkatkan kapasitas pendinginan pada kecepatan kompresor rendah. Tekanan hisap yang lebih tinggi dari rata-rata pada beban panas rendah menghasilkan kerja yang lebih efisien sehingga konsumsi bahan bakar lebih rendah. Kopling magnetik yang berat sekarang dapat dihilangkan, sehingga menghemat sekitar 1 kg. Biasanya kopling dilengkapi dengan peredam getaran dan mekanisme slip.

Aliran kontrol yang lebih besar ke katup kontrol menutup saluran dari ruang bertekanan tinggi ke bak mesin. Pembukaan variabel memberikan ruang untuk mengeluarkan gas bocor yang meningkatkan tekanan melalui ruang tekanan hisap. Hal ini menyamakan tekanan bak mesin (Pc) dan tekanan hisap Ps, sehingga menempatkan swashplate pada posisi untuk keluaran maksimum.

Mengurangi hasil dilakukan dengan meningkatkan tekanan di dalam bak mesin. Katup kontrol terbuka, menciptakan hubungan antara bak mesin dan ruang bertekanan tinggi. Katup pengatur mempunyai bellow yang dipengaruhi oleh tekanan hisap sehingga mengubah set point. Arus kontrol ke katup kontrol bekerja bersamaan dengan pengaturan bellow. Bukaan variabel kecil memungkinkan aliran refrigeran terbatas ke ruang tekanan isap.

Pelumasan kompresor:
Bagian yang bergerak selalu menghasilkan panas, oleh karena itu harus dilumasi. Selain sifat pelumasnya, oli juga memberikan penyegelan dan insulasi suara. Awalnya, kompresor diisi dengan oli, dan pelumasan dilakukan melalui pelumasan kabut. Kabut minyak ini juga mencapai pendorong dan kemudian dibawa ke seluruh sistem bersama zat pendingin. Selama kondensasi, campuran zat pendingin dan kabut minyak cair terbentuk. Kabut minyak ini dihisap kembali oleh kompresor.

Oli sintetis PAG (Polyalkylene glikol) dirancang khusus untuk refrigeran R134a dan tidak boleh diganti dengan oli jenis lain. Namun, perbedaan viskositas yang ditentukan oleh produsen harus diperhitungkan. Konsultasikan spesifikasi untuk ini.

Oli PAG yang umum adalah:

PAG 46 (viskositas terendah)
HAL 100
PAG 150 (viskositas tertinggi)
Oli PAG dengan tambahan YF untuk digunakan dengan refrigeran R1234YF, karena sensitivitasnya terhadap kelembapan dalam sistem.

Selain oli PAG, ada juga oli mineral, PAO dan POE.

Oli mineral digunakan pada sistem R12 lama.
Oli PAO (PolyAlphaOlefin) sepenuhnya sintetis dan non-higroskopis. Hal ini berbeda dengan minyak PAG yang sangat higroskopis.
Oli POE (Poliester) digunakan pada kompresor AC listrik kendaraan HV. Jika penggunaan oli (PAG) yang salah maka lapisan pernis isolasi kawat tembaga motor listrik akan rusak.

Saat memasang kompresor baru, sudah terdapat oli (kurang lebih 200 hingga 300 ml) di dalam kompresor. Pabrikan menentukan jumlah oli ini dalam dokumentasinya.

Tanpa mengosongkan sistem, tidak mungkin menentukan berapa banyak zat pendingin dan oli yang ada di dalam sistem. Jika terjadi perbaikan, misalnya setelah mengganti kondensor, sejumlah kecil oli akan hilang. Pabrikan biasanya menunjukkan distribusinya dalam sistem. Secara umum kita dapat mempertahankan distribusi ini:

• kompresor sekitar 50%
• kondensor sekitar 10%
• saluran hisap fleksibel sekitar 10%
• evaporator sekitar 20%
• filter/pengering sekitar 10%

Saat sistem dihidupkan untuk pertama kali, oli didistribusikan ke seluruh sistem. Jika sistem kemudian dikosongkan dan kemudian diisi ulang, misalnya saat mengganti komponen lain atau selama pemeliharaan, oli dapat ditambahkan ke refrigeran melalui stasiun pengisian. Penting untuk memastikan bahwa terlalu banyak oli tidak masuk ke kompresor. Akibat terlalu banyak oli dalam sistem dapat menyebabkan kompresor mengalami palu cair. Dalam sistem pendingin udara dengan tabung kapiler, akumulator dipasang tepat sebelum kompresor, yang secara konstan menyesuaikan jumlah oli dengan jumlah zat pendingin (lihat halaman tentang akumulator).

Kopling magnetik:
Katrol pompa AC digerakkan secara terus menerus oleh multi-sabuk. Pada kompresor pelat miring dengan langkah tetap dan beberapa dengan langkah variabel, kopling magnet mengontrol menghidupkan dan mematikan kompresor AC. Ketika kompresor dihidupkan, elektromagnet (1) pada kopling diaktifkan. Hal ini menyebabkan magnet menarik cakram kopling yang dipasang pegas (4), sehingga menciptakan ikatan yang kuat antara katrol dan pompa. Ketika AC dimatikan, elektromagnet tidak lagi aktif dan fungsi magnetnya berhenti. Pegas cakram kopling mendorongnya hingga lepas dari pompa. Katrol sekarang terus berputar dengan multi-sabuk, sementara pompa (secara internal) diam.

Menghidupkan AC paling bermanfaat saat putaran mesin rendah, seperti saat kopling ditekan atau saat mesin dalam keadaan idle. Hal ini meminimalkan keausan pada kopling magnetik. Misalnya AC dihidupkan pada kecepatan 4500 rpm maka elektromagnet akan mengaktifkan kopling dan akan terjadi perbedaan kecepatan yang besar antara pompa stasioner dan puli yang berputar. Hal ini dapat menyebabkan selip, yang menyebabkan peningkatan keausan.

Kedengarannya:
Beberapa suara khas mungkin muncul:

Suara tepuk tangan saat dinyalakan: Suara celoteh yang keras saat kompresor dihidupkan mungkin mengindikasikan kemungkinan penyesuaian kopling magnet. Sesuai dengan jenis kompresornya, penyesuaian ini dapat mengurangi celah udara dan meminimalkan kebisingan.
Suara senandung dari pompa AC: Suara berdengung menunjukkan adanya kerusakan pada pompa atau mungkin kekurangan zat pendingin dan oli dalam sistem. Konsultasikan dengan spesialis AC untuk memeriksa, mengosongkan, dan mengisi ulang sistem dengan jumlah zat pendingin dan oli yang tepat.
Suara berceloteh dari pompa AC: Suara berceloteh juga dapat mengindikasikan kerusakan pompa. Periksa apakah kopling magnet terpasang erat ke pompa untuk mencegah kendornya baut tengah.
Suara mendengung terkait dengan kecepatan mesin: Suara mendengung yang terdengar di ruang penumpang dan bervariasi sesuai putaran mesin menunjukkan resonansi atau getaran. Hal ini dapat disebabkan oleh terlalu sedikit zat pendingin atau pipa AC yang beresonansi. Jika level zat pendingin baik-baik saja, pipa penyebab getaran dapat dikenali dengan menahannya sambil berakselerasi. Peredam getaran khusus, seperti yang tersedia untuk masalah tertentu seperti MINI, dapat memperbaiki jenis getaran ini.

Halaman terkait:

Halaman ikhtisar AC