Emner:
- introduksjon
- Vinge/vingepumpe
- Stempelkompressor (resiprok, veivakseltype)
- Vippeplate kompressor introduksjon
- Vippeplatekompressor med fast slaglengde
- Variabel slag tilt plate kompressor (med intern og ekstern kontroll)
- Smøring av kompressoren
- Magnetisk kobling
- Lyder
Forord:
Kompressoren pumper det gassformige kjølemediet fra klimaanlegget gjennom hele systemet. Trykket og temperaturen til kjølemediet øker når det forlater kompressoren. Det finnes forskjellige typer kompressorer som kan brukes til klimaanlegg. Moderne bilklimaanlegg bruker gjensidige kompressorer. «Resiprok» betyr at delene i kompressoren beveger seg frem og tilbake. Driften av disse kompressorene kan sammenlignes med driften til en stempelmotor. Gjensidige kompressorer er også av to typer, nemlig veivakseltypen og vippeplatekompressoren. I moderne biler brukes vippeplatekompressorer, som igjen er delt inn i to typer: vippeplatekompressoren med fast slag og varianten med variabel slaglengde. Luftkondisjoneringspumpen, akkurat som dynamoen og servostyringspumpen, drives av multibeltet i forbrenningsmotorer (se bildet nedenfor). Vi finner elektriske klimaanleggkompressorer i hybrid- og helelektriske kjøretøy. En elektrisk motor drives av HV-systemet og driver kompressoren.
Klimakompressoren suger det gassformige kuldemediet fra fordamperen, noe som holder trykket i fordamperen lavt og bidrar til fordampning av kuldemediet, selv ved lave temperaturer. Kompressoren komprimerer det gassformige kjølemediet, noe som fører til overgangen fra lavt til høyt trykk. Denne økningen i trykk og temperatur fører til at kjølemediet endres fra gassformig til flytende.
Trykket som leveres av klimaanleggets kompressor påvirkes av flere faktorer, inkludert:
- Motorhastigheten (for forbrenningsmotorer);
- Type og mengde kjølemedium;
- Temperaturen på kjølemediet;
- Typen og designen til klimaanleggets kompressor, som bestemmer dens kapasitet;
- Justeringen av den magnetiske koblingen;
- Omgivelsestemperaturen.
Etter komprimering forlater kjølemediet kompressoren ved en temperatur på omtrent 70 grader Celsius. Denne temperaturen senkes så i kondensatoren.
De følgende avsnittene diskuterer ulike versjoner av klimaanleggskompressorer, som kanskje eller ikke kan brukes i bilindustrien.
Vinge/vingepumpe:
Denne pumpen brukes sjelden i bilens klimaanlegg. Den kan imidlertid brukes i spesifikke kjøleinstallasjoner for forskjellige produkter.
Betjening: Den (grå) skiven roterer til høyre, med klokken. De gule stemplene presses mot veggen av sentrifugalkraft (sentrifugalkraft), noe som gjør at de forskjellige kamrene skilles fra hverandre. Kuldemediet renner inn nederst til høyre og følger veien til det lille blå rommet. Rotasjonen øker denne plassen, noe som fører til undertrykk. Pumpen fortsetter å gå, noe som får kjølemediet til å strømme inn i det røde området. Her blir romrommet mindre og mindre, noe som fører til at kuldemediet settes under trykk (komprimeres). I enden av det røde kammeret er eksosventilen, gjennom hvilken kjølemediet presses ut.
Stempelkompressor (resiprok, veivakseltype):
Denne pumpen, i likhet med vinge/vingepumpen, brukes sjelden i bilens klimaanlegg. Den kan imidlertid også brukes i spesifikke kjøleinstallasjoner for forskjellige produkter. Bildet nedenfor viser en stempelkompressor, der 1 representerer innløpsventilen og 2 representerer eksosventilen. Bevegelsen til stempelet og veivakselen er sammenlignbar med bevegelsen til en vanlig Otto- eller dieselmotor.
Drift: Stempelet beveger seg fra TDC (Top Dead Center) til ODP (Lower Dead Center) (fra topp til bunn), noe som får inntaksventil 1 til å åpne. Kuldemediet trekkes inn i sylinderen ved undertrykk. Stempelet beveger seg deretter fra ODP til TDC og presser inntaksventilen tilbake mot setet. Den oppadgående bevegelsen løfter også eksosventilen 2 fra setet. Kuldemediet kan nå forlate sylinderen. Eksosventilen stenger igjen. Deretter starter syklusen igjen.
Vippeplate kompressor introduksjon:
Tilt plate kompressorer, også kjent som swash plate kompressorer, brukes nesten alltid i bilklimaanlegg. De faller inn i kategorien "gjensidig" på grunn av deres bevegelige deler som går opp og ned.
På illustrasjonen ser vi en strektegning og snitt av en vippeplatekompressor. Stemplet gjør et horisontalt slag, som bestemmes av vinkelen på vippeplaten. På dette bildet er platen i maksimal tilt, noe som betyr at stempelet kan gjøre maksimal horisontal bevegelse (indikert med det røde kompresjonsrommet i sylinderen). På de tre tegningene (fra topp til bunn) ser vi et fullstendig trykkslag av et stempel som et resultat av rotasjonen av vippeplaten.
I denne situasjonen gir pumpen maksimal effekt fordi vippeplaten har gjort maksimalt slag. Ønskes lavere utbytte fordi trykket blir for høyt og - på grunn av for mye kjølemiddel - kan det oppstå frysefenomener på fordamperen, kobles magnetkoblingen til en kompressor med "fast slag" ut, slik at kompressoren ikke lenger er drevet. Med en kompressor med "variabel slag" er platen mindre "tiltet". Vinkelen som platen tilter er mindre, noe som også reduserer stempelslaget. Kompressorene med fast og variabel slaglengde er beskrevet senere på siden.
Over hvert stempel er det 2 ventiler festet til en skålfjær: sugeventilen og utløpsventilen. Når stempelet beveger seg fra TDC til ODP, tvinger det kjølemediet ut forbi utløpsventilen og inn i høytrykksledningen mot kondensatoren.
Vippeplatekompressorer kan ha mellom 4 og 8 stempler/stempel og har to versjoner: nemlig kompressoren med fast slag, og den med variabel slaglengde. Disse er beskrevet nedenfor.
Fast slag tilt plate kompressor:
Denne kompressoren drives av motorens multibelte og går synkront med motorturtallet (mellom 600 og 6000 omdreininger per minutt). Den magnetiske koblingen styrer inn- og utkoblingen av kompressoren, noe som vil bli forklart nærmere senere.
Når kompressoren er slått på, beveger den roterende tiltplaten stemplene opp og ned. Suge- og utløpsventiler på hver sylinder lar stemplene suge inn gass og flytte den under trykk til høytrykksdelen av systemet.
En kompressor med fast slag beveger et fast volum per omdreining. Utbyttet avhenger derfor av kompressorhastigheten, eller motorturtallet. For å regulere ytelsen slås kompressoren kontinuerlig av og på: slås på når trykket faller og slås av når trykket er for høyt. Spesielt med små motorer kan innkobling føles som et "sjokk" på grunn av den nødvendige kraften. Den brå innkoblingen forårsaker økt mekanisk påkjenning og forstyrrer kontrollen, noe som resulterer i variasjoner i avkjølt lufttemperatur for passasjerene.
Hvis motorturtallet er for høyt og derfor utløpstrykket øker, strømmer mer kjølemiddel gjennom fordamperen. Dette bremser nedkjølingen og kan fryse fordamperen. I slike tilfeller slår den magnetiske koblingen seg av takket være termostaten eller trykkbryteren.
Variabel slag tilt plate kompressor:
Med denne typen kompressor er vinkelen på tiltplaten justerbar takket være en justeringsanordning. Ved å plassere vippeplaten så rett som mulig, begrenses stemplenes slaglengde og ytelsen minimal. På den annen side, ved å plassere vippeplaten så skrått som mulig, gjør stemplene et mye større slag og ytelsen øker betydelig. Vi ser følgende versjoner av vippeplatekompressoren med variabel slaglengde:
- med intern kontroll og magnetisk kobling;
- ekstern styring med og uten magnetkobling.
Intern kontroll og magnetisk kobling:
Figuren viser hvordan posisjonen til tiltplaten kan påvirke stempelslaget. Et høyere motorturtall gir høyere kompressoreffekt. Dette forårsaker en trykkøkning i hele systemet, som utløser justeringsanordningen til å øke trykket i tiltplatekammeret.
Det økte trykket tvinger tiltplaten til å bli mer oppreist, noe som reduserer kapasiteten. Hvis ytelsen faller, lukkes justeringsanordningen og trykket i tiltplatekammeret synker. Dette fører til at platen blir mer skråstilt igjen, slik at stemplene kan gjøre et større slag. Jo større vinkel, jo større slag og større utbytte.
Et internt (mekanisk) kontrollsystem for å justere posisjonen til tiltplaten på en klimaanleggkompressor med variabelt slag, bruker vanligvis sugetrykket til automatisk å kontrollere justeringen. Dette systemet bruker en trykkkontrollert mekanisme som reagerer på endringer i sugetrykket til kompressoren.
Styremekanismen består vanligvis av ett eller flere membran- eller belgkamre som er koblet til kompressorens sugeside og til vippeplatens drivaksel. Hvis sugetrykket endres, forårsaker dette en bevegelse i membranen eller belg. Denne bevegelsen overføres så til mekanismen som justerer vinkelen på tiltplaten.
- Ved høyere sugetrykk, som når kjølebehovet øker, vil den trykkstyrte mekanismen justere tiltplatens vinkel. Dette fører til større slaglengde på stemplene og derfor til høyere kompresjon av kjølemediet. Dette resulterer i et høyere utløpstrykk og en større kjølekapasitet.
- Ved lavere sugetrykk vil mekanismen redusere tiltplatevinkelen, noe som resulterer i kortere slaglengde på stemplene og lavere kompresjon av kjølemediet. Dette reduserer utløpstrykket og tilpasser kjølekapasiteten til redusert kjølebehov.
I en luftkondisjoneringskompressor med variabel strømning styrer en ventil forbindelsen til veivhuset (i vippeskivekammeret) og både høy- og lavtrykksidene av kompressoren. Trykket på lavtrykkssiden påvirkes av det målte sugetrykket. Det følgende forklarer hvordan reguleringsventilen fungerer når strømmen økes og reduseres.
Øk utbyttet:
Ved synkende kjølekapasitet stiger temperaturen på sugesiden og sugetrykket øker. Dette sugetrykket får den elastiske belgen til å komprimere, noe som gjør den mindre. Når belgen er komprimert, stenges kuleventil A og ventil B åpnes. Dette skaper forbindelse til veivhuset. Dette gjør at trykket i vippeskivekammeret slipper ut til lavtrykkssiden (på sugesiden), noe som fører til at vippeskiven blir mer skråstilt. Dette resulterer i en større kompressoreffekt og en økning i kjølekapasitet.
Reduser utbyttet:
Når kjølekapasiteten øker, synker sugetrykket. Sugetrykket synker og belgen øker i volum, noe som fører til at åpning B lukkes og kuleventil A åpnes. Dette fører til at høytrykksgass strømmer inn og går via kuleventil A og åpningen til vippeskivehuset. Dette sikrer at tiltskiven kommer i oppreist stilling. Som et resultat avtar pumpeeffekten og kjølekapasiteten blir mindre.
Styreventilen justerer trykket i vippeskivekammeret. Den resulterende trykkforskjellen sammenlignet med trykket i kompresjonsrommene fører til en vipping av vippeskiven, noe som påvirker pumpens ytelse. Slagstørrelsen styres av trykket i lavtrykksdelen av klimaanlegget. Kompressorer med variabel slaglengde (effekt) har vanligvis ikke termostatbryter på fordamperen. Innløpstrykket til disse kompressorene holdes på 2 bar.
Ekstern styring, uten magnetisk kobling:
I en kompressor med ekstern styring brukes en elektromagnetisk ventil for å regulere trykket i kompressorhuset. Den elektromagnetiske ventilen styres av en ECU (motorens ECU eller klimaanleggets ECU) ved hjelp av et PWM-signal. Sugetrykket fortsetter imidlertid å spille en rolle i kontrollprosessen. Klimaanleggets ECU mottar signaler som ønsket klimaanleggmodus (avfukting, kjøling), ønsket og faktisk temperatur og utetemperaturen.
Basert på dette, beregner datamaskinen den optimale innstillingen for reguleringsventilen og dermed kompressoreffekten. Ved behov kan også sugetrykket variere. Rent praktisk varierer sugetrykket mellom 1,0 og 3,5 bar. Lavt sugetrykk forbedrer kjølekapasiteten ved lav kompressorhastighet. Et høyere sugetrykk enn gjennomsnittet ved lav varmebelastning gir mer effektivt arbeid og dermed lavere drivstofforbruk. Den tunge magnetiske koblingen kan nå utelates, noe som sparer ca. 1 kg. Vanligvis er clutchen utstyrt med en vibrasjonsdemper og en glidemekanisme.
En større reguleringsstrøm til reguleringsventilen stenger passasjen fra høytrykkskammeret til veivhuset. Den variable åpningen gir plass til å slippe ut den trykkøkende lekkasjegassen via sugetrykkkammeret. Dette utjevner veivhustrykket (Pc) og sugetrykket Ps, og setter svingplaten i posisjon for maksimal effekt.
Redusering av utbyttet gjøres ved å øke trykket i veivhuset. Reguleringsventilen åpnes, og skaper forbindelsen mellom veivhuset og høytrykkskammeret. Reguleringsventilen har en belg som påvirkes av sugetrykket, som endrer settpunktet. Styrestrømmen til reguleringsventilen fungerer sammen med belginnstillingen. En liten variabel åpning tillater en begrenset strøm av kjølemiddel til sugetrykkkammeret.
Kompressorsmøring:
Bevegelige deler genererer alltid varme, og derfor må de smøres. I tillegg til smøreegenskapene gir oljen også tetting og lydisolering. Til å begynne med fylles kompressoren med olje, og smøring oppnås via tåkesmøring. Denne oljetåken når også stemplene og føres deretter gjennom hele systemet med kjølemediet. Under kondensering dannes en blanding av kjølemiddel og en flytende oljetåke. Denne oljetåken blir sugd inn igjen av kompressoren.
Den syntetiske oljen PAG (Polyalkylene glycol) er spesialdesignet for kjølemediet R134a og bør aldri erstattes med en annen type olje. Imidlertid må de forskjellige viskositetene som er foreskrevet av produsentene tas i betraktning. Se spesifikasjonene for dette.
Vanlige PAG-oljer er:
- PAG 46 (laveste viskositet)
- SIDE 100
- PAG 150 (høyeste viskositet)
- PAG-olje med tillegg YF for bruk med kjølemediet R1234YF, på grunn av dets følsomhet for fuktighet i systemet.
I tillegg til PAG-oljer finnes det også mineral-, PAO- og POE-oljer.
- Mineralolje ble brukt i de gamle R12-systemene.
- PAO-olje (PolyAlphaOlefin) er helsyntetisk og ikke-hygroskopisk. Dette i motsetning til PAG-olje, som er svært hygroskopisk.
- POE-olje (polyester) brukes i elektriske klimaanleggkompressorer til HV-kjøretøyer. Hvis feil olje (PAG) brukes, vil det isolerte lakklaget på kobbertråden til den elektriske motoren bli skadet.
Ved installasjon av ny kompressor er det allerede olje (ca. 200 til 300 ml) i kompressoren. Produsenten spesifiserer denne oljemengden i dokumentasjonen.
Uten å tømme systemet er det ikke mulig å fastslå hvor mye kuldemedium og olje som finnes i systemet. Ved en reparasjon, for eksempel etter utskifting av en kondensator, vil en liten mengde olje gå tapt. Produsenten angir vanligvis distribusjonen i systemet. Generelt kan vi beholde denne fordelingen:
• kompressor ca. 50 %
• kondensator ca. 10 %
• fleksibel sugeledning ca 10 %
• fordamper ca 20 %
• filter/tørketrommel ca 10 %
Når systemet slås på for første gang, fordeles oljen i hele systemet. Dersom systemet senere tømmes og deretter etterfylles, for eksempel ved utskifting av en annen del eller under vedlikehold, kan oljen tilføres kjølemediet via fyllestasjonen. Det er viktig å sikre at for mye olje ikke kommer inn i kompressoren. Konsekvensen av for mye olje i systemet kan være at kompressoren får en flytende hammer. I klimaanlegg med kapillarrør er det montert en akkumulator like før kompressoren som hele tiden justerer oljemengden til mengden kjølemiddel (se siden om akkumulatoren).
Magnetisk kobling:
Remskiven til klimaanleggspumpen drives kontinuerlig av multibeltet. Med vippeplatekompressorer med fast slaglengde og noen med variabel slaglengde styrer den magnetiske clutchen inn- og utkoblingen av klimaanleggets kompressor. Når kompressoren er slått på, aktiveres en elektromagnet (1) i koblingen. Dette får magneten til å tiltrekke seg den fjærmonterte clutchskiven (4), og skaper en fast forbindelse mellom remskiven og pumpen. Når klimaanlegget er slått av, aktiveres ikke elektromagneten lenger og dens magnetiske funksjon stopper. Clutchskivefjæren skyver den løs fra pumpen. Remskiven fortsetter nå å rotere med multibeltet, mens pumpen (innvendig) står stille.
Å slå på klimaanlegget er mest fordelaktig når motorturtallet er lavt, for eksempel når clutchen er trykket inn eller når motoren går på tomgang. Dette minimerer slitasje på magnetkoblingen. For eksempel, hvis klimaanlegget slås på ved 4500 rpm, vil elektromagneten aktivere clutchen og det vil være stor forskjell i hastighet mellom den stasjonære pumpen og den roterende remskiven. Dette kan forårsake utglidning, noe som fører til økt slitasje.
Lyder:
Noen få karakteristiske lyder kan forekomme:
Klappelyd når du slår på: En høy skravlinglyd når du slår på kompressoren kan indikere en mulig justering av magnetkoblingen. I henhold til type kompressor kan denne justeringen redusere luftgapet og minimere støyen.
Brummende lyd fra klimaanleggspumpen: En summende lyd indikerer en defekt i pumpen eller muligens mangel på kjølemedium og olje i systemet. Rådfør deg med en klimaanleggspesialist for å sjekke, tømme og fylle systemet med riktig mengde kjølemiddel og olje.
Skravlelyd fra luftkondisjoneringspumpen: En skravlelyd kan også indikere en pumpefeil. Kontroller at den magnetiske koblingen er godt festet til pumpen for å forhindre at den sentrale bolten løsner.
Summende støy knyttet til motorhastighet: En summelyd som er hørbar i kupeen og varierer med motorturtallet indikerer resonans eller vibrasjon. Dette kan være forårsaket av for lite kjølemiddel eller av luftkondisjoneringsrør som gir resonans. Hvis kjølemiddelnivået er OK, kan et rør som forårsaker vibrasjoner identifiseres ved å holde mens det akselereres. Spesielle vibrasjonsdempere, som de som er tilgjengelige for spesifikke problemer som MINI, kan korrigere denne typen vibrasjoner.
Relatert side:
