SumiRiko Italy S.p.A.

1. 1. КОНДИЦИОНЕР – A/C

faq-ac

Основные принципы работы автомобильного кондиционера

Попробуем простыми словами объяснить, как работает кондиционер в машине и что происходит при нажатии кнопки «A/C» на приборной панели.

В основе работы всех систем охлаждения — будь то домашний холодильник, кондиционер у вас в офисе или в машине — лежит один и тот же принцип. Здесь задействовано четыре элементарных физических процесса, с которыми мы все, вероятно, сталкиваемся ежедневно: сжатие, расширение, испарение и конденсация.

Сжатие

Когда вы накачиваете велосипедную шину, воздух в насосе сжимается до давления выше, чем в шине, вследствие чего воздух переходит в шину, а корпус насоса нагревается. По мере надувания шины и возрастания усилий, необходимых для сжатия воздуха до все большего давления, насос нагревается еще сильнее. Шина тоже нагревается входящим через ниппель разогретым воздухом.

Расширение

Когда вы выпускаете аэрозоль из баллона, его корпус охлаждается из-за снижения давления внутри по мере выхода жидкого содержимого с его превращением в газ.

Испарение

Старый морской прием для определения направления ветра — намочить палец и почувствовать, с какой стороны станет холодно от проходящего потока воздуха.

Конденсация

При контакте теплого влажного воздуха с холодной поверхностью, например, стенкой стакана с ледяным пивом, тепло от воздуха передается холодной поверхности, в результате его температура падает, а водяной пар превращается в капельки воды.

В автомобильном кондиционере есть определенные элементы, использующие описанные выше физические процессы для понижения температуры воздуха, циркулирующего в салоне машины. Помимо охлаждения, кондиционер также полезен тем, что удаляет избыток влаги из попадающего в салон воздуха, уменьшая количество конденсата, образующегося на окнах внутри машины, и тем самым улучшая видимость для водителя.

Рабочие элементы автомобильного кондиционера

Перейдем к работе автомобильного кондиционера и тому, как используются описанные выше процессы. Разберем элементы по порядку.

Компрессор: это — сердце кондиционера. Компрессор, который примерно одного размера с автомобильным генератором переменного тока, обычно можно узнать как расположенный глубоко внизу двигательного отсека агрегат, приводимый в действие ремнями двигателя через шкив и соединенный с остальной системой кондиционирования двумя армированными шлангами. При включении кондиционера в машине электрическая схема приводит в зацепление муфту в шкиве компрессора, вследствие чего он начинает закачивать газообразный хладагент в остальную систему под крайне высоким давлением. С повышением давления выходящий из компрессора газообразный хладагент нагревается.

Конденсатор: конденсатор можно определить как второй радиатор, делящий воздушный поток с главным радиатором охлаждающей жидкости двигателя. У конденсатора обычно есть собственный электрический охлаждающий(ие) вентилятор(ы), включающийся(еся) при включении кондиционера. Конденсатор забирает нагретый газообразный хладагент под высоким давлением из компрессора и охлаждает его. В процессе конденсации газообразного хладагента в жидкость выделяется тепло. Это тепло уносится в атмосферу проходящим через конденсатор воздухом.

Приемник или сушилка: предмет можно узнать как небольшой бак или канистру, расположенную на одной линии с выходным шлангом конденсатора.  Здесь захватывается вся влага, загрязнившая хладагент. Если допустить циркуляцию влаги или других загрязнителей, они могут повредить кондиционер, а образующиеся кристаллы льда — вызвать закупорку.

Расширительный клапан: далее хладагент движется в расширительный клапан, где вследствие понижения давления жидкость снова превращается в газ, что приводит к быстрому охлаждению пара хладагента. При высокой влажности воздуха часто можно наблюдать образование льда на трубопроводе сразу после расширительного клапана.

Испаритель: этот элемент видят в основном только сервисные инженеры, поскольку он располагается глубоко под приборной панелью в одном пространстве с системой обогрева салона. Здесь сильно охлажденный пар хладагента поглощает тепло от воздуха внутри машины при проталкивании либо воздуха снаружи, либо оборотного воздуха изнутри салона мимо теперь сверхохлажденного испарителя, от которого холодный воздух циркулирует внутри салона.

Трубки кондиционера: эти элементы соединяют все элементы с разными температурами и давлениями. Резиновый материал должен подходить используемым хладагентам и соответствующим маслам. Есть несколько решений для снижения интенсивности шума и вибраций в соответствии с общей интенсивностью вибрации систем.

ХЛАДАГЕНТЫ R12, R134A, R1234YF

На рынке по-прежнему представлено много автомобилей с кондиционерами, изначально спроектированными под хладагент R12. Использование R12 в автомобильных кондиционерах официально прекращено в 2001 г. С этого момента систему R12 необходимо модифицировать в ходе технического обслуживания или ремонта. Помимо некоторых «левых» хладагентов (смесей хладагентов), в качестве заменяющего хладагента использовался и используется R134a.

У R134a высокий потенциал глобального потепления (ПГП) — 1430. По ныне действующей Директиве ЕС 2006/40/EC решено в будущем использовать только хладагенты с ПГП ниже 150. Таким образом, системы кондиционирования воздуха автомобилей класса M1 (пассажирские автомобили не более чем на 8 мест) и класса N1 (коммерческие автомобили массой брутто не более 3,5 тонн), для которых типовой образец одобряется внутри ЕС, с 01.01.2011 запрещено заправлять R134a. С 01.01.2017 машины, заправленные R134a, больше не смогут получить начальное одобрение типового образца. Однако использование R134a в дальнейшем допускается для сервиса и технического обслуживания уже существующих систем R134a. В качестве нового хладагента используется R1234yf с ПГП 4. Однако возможно использование и других хладагентов, если их ПГП ниже 150. Еще предстоит узнать, в какой мере все автопроизводители перейдут на этот или другие хладагенты.

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ РУЛЯ - P/S

Рулевое управление с усилением позволяет вам поворачивать свой автомобиль в нужном направлении. Это настоящее рулевое управление с усилителем. Руль с усилителем позволяет рулить машиной вручную, когда не работает двигатель или в системе усилителя есть неисправность, препятствующая его работе.

Усилитель руля использует гидравлический насос, приводимый в действие от двигателя через ремень; этот насос позволяет держать под давлением небольшой объем жидкости. Это давление, в свою очередь, помогает механизму руления направлять колеса при повороте рулевого колеса. Усилитель руля обычно состоит из насоса, рабочей жидкости усилителя, напорного шланга с соединениями, управляющего клапана и обратной линии.

faq-ps

В автомобилях используются усилители руля двух основных типов: реечная система и традиционный рулевой механизм интегрального типа, также известный как механизм с шариковой гайкой. В современных автомобилях чаще всего используется реечное управление. Рулевой вал поворачивает шестерню, которая двигает рейку из стороны в сторону с помощью силового агрегата, смонтированного непосредственно на узле рейки. Рулевой механизм чаще всего применяется в грузовых автомобилях, в нем есть ряд стальных шариков, выполняющих роль подвижной резьбы между рулевым валом и шестерней рейки. Вал рулевого колеса соединен с узлом шестерни и рядом штанг и (или) рычагов, поворачивающих колеса влево и вправо.

Управление с усилением позволяет водителю машины рулить, направляя часть ее энергии на усиление поворота колес вокруг оси поворота. С утяжелением машин и переходом на передний привод, в частности, с использованием геометрии отрицательного вылета, наряду с увеличением ширины и диаметра шины возрастают усилия, необходимые для поворота колеса вокруг оси поворота, часто до такой степени, что в отсутствие усилителя требовалось бы большое физическое усилие. Для его уменьшения автопроизводители разработали системы усиленного управления, или, точнее, системы с усилителем руля — в автомобилях для шоссейных дорог нужна механическая связь на случай отказа. Системы управления бывают двух типов: гидравлические и электрические/электронные. Также возможна гибридная гидроэлектрическая система.

Гидравлический усилитель руля (ГУР) использует гидравлическое давление, создаваемое работающим от двигателя насосом для усиления движения поворота руля. В новейших пассажирских и малых грузовых автомобилях теперь используется электрический усилитель руля (ЭУР), тогда как ГУР по-прежнему широко применяется на рынке средних и крупных грузовиков.

3. ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА

faq-fuel

Топливная система автомобиля предназначена для хранения и подачи топлива в двигатель.  В системе впуска двигателя топливо смешивается с воздухом, распыляется и испаряется.  Затем оно может быть сжато в цилиндре двигателя и воспламенено для получения энергии или мощности.  Хотя топливные системы разнятся от двигателя к двигателю, всех их объединяет то, что они должны подавать топливо в камеру сгорания и регулировать количество подаваемого топлива в соответствии с количеством воздуха.

Топливо хранится в топливном баке, откуда его отбирает топливный насос.  Затем по топливопроводам оно поступает через топливный фильтр в инжекторы (в старых машинах использовались карбюраторы и моновпрыск).  Когда топливо подано, окончательные условия обеспечения полного сгорания — это распыление и форма распыла топлива.  Распыление происходит под действием давления впрыска, отчасти за счет диаметра отверстий в инжекторе.  Форма распыла определяется расстоянием между отверстиями в наконечнике инжектора, их углами наклона и количеством.

Давление топлива регулируется по-разному в зависимости от того, является топливная система вашего автомобиля возвратной или безвозвратной.  Система возвратного типа имеет регулятор давления топлива, изменяющий давление, исходя из величины вакуума из системы впуска.  Таким образом величина давления и расход топлива по достижении им инжекторов остаются неизменны.  В безвозвратной же системе для регулирования подачи топлива используется блок управления силовым агрегатом (БУСА).  На рампе инжекторов смонтирован датчик давления топлива, позволяющий БУСА контролировать его.  Когда давление и расход топлива начинают падать из-за повышения скорости или нагрузки на двигатель, БУСА компенсирует это увеличением продолжительности впрыска и (или) скорости работы топливного насоса.

Ниже указаны возможные типы моторных топлив, альтернативные стандартному бензину (с другим содержанием этанола) и дизтопливу:

  • RME: метиловый эфир рапсового масла;
  • SME: метиловый эфир соевого масла;
  • PME: метиловый эфир пальмового масла;
  • CME: метиловый эфир кокосового масла;
  • CNG: сжатый природный газ;
  • LPG: сжиженный нефтяной газ;
  • CTL: жидкое топливо из угля;
  • GTL: синтетическое жидкое топливо (из газа);
  • BTL: жидкое топливо из биомассы.

4. ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСМИССИОННЫМ МАСЛОМ - TOC

faq-top

Масляное охлаждение — это использование моторного масла в качестве хладагента, как правило, для отвода избытка тепла от двигателя внутреннего сгорания. Горячий двигатель отдает тепло маслу, которое затем обычно проходит через теплообменник, — как правило, это тип радиатора, известный как масляный. Охлажденное масло возвращается к горячему объекту, чтобы его охлаждение было непрерывно.

Если воздушного охлаждения оказывается достаточно в течение продолжительного времени работы (как, например, для авиадвигателя в полете или движущегося мотоцикла), масляное охлаждение — идеальный способ для тех моментов, когда требуется дополнительное охлаждение.

Охладители масла коробки передач — простое решение, помогающее продлить срок ее службы. Нагрев КП — основная причина ее поломки. В случаях высокой нагрузки (буксировка и двигатели с большим крутящим моментом) тепло может накапливаться в трансмиссии и вызывать разложение жидкостей. Трансмиссионная жидкость эффективнее всего при низких температурах.

Поскольку при буксировке нагрузка на АКП выше, она может нагреваться сильнее, а тепло — один из главных врагов трансмиссии. Дополнительно приобретенный охладитель масла КП может предохранять трансмиссию от слишком сильного нагрева, способствуя достижению максимальной производительности и срока службы.
Через охладитель проходит жидкость, нагретая от трансмиссии, двигателя или насоса усилителя руля. Воздух, проходящий мимо ребер радиатора, охлаждает жидкость, которая затем возвращается к трансмиссии, двигателю или насосу усилителя руля по обратной линии непрерывного контура.

5. СЕЛЕКТИВНОЕ КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ - SCR

faq-scr

Селективное каталитическое восстановление (SCR) — это продвинутая технология активной системы снижения токсичности выхлопа, которая впрыскивает жидкий окислитель через специальный катализатор в поток выхлопных газов дизельного двигателя. Восстановитель обычно получают из мочевины автомобильного сорта, также известной как жидкость для дизельного выхлопа (DEF). DEF запускает химическую реакцию превращения оксидов азота в азот, воду и мизерные количества углекислого газа (CO2), естественного компонента вдыхаемого нами воздуха, которые затем выбрасываются через выхлопную трубу.

Технология SCR рассчитана на то, чтобы делать возможными реакции восстановления NOx (оксидов азота) в окислительной среде. Она называется «селективной», потому что содержание NOx снижается с использованием аммиака в качестве восстановителя внутри системы катализатора. Эта химическая реакция известна как «восстановление», в котором DEF — восстановитель, реагирующий с NOx с превращением загрязняющих веществ в азот, воду и мизерные количества CO2. DEF может быстро разлагаться с образованием окисляющего аммиака в потоке выхлопных газов. За счет одной только технологии SCR сокращение выбросов NOx на дизельном двигателе может составить до 90 процентов.

Система SCR состоит из следующих элементов:

  • бака AdBlue с наливной горловиной;
  • насоса – блока подачи;
  • системы подогрева;
  • вентиляционного клапана и трубы;
  • датчика аммиака;
  • питающей труби (с подогревом или без);
  • дозирующего насоса;
  • смесителя;
  • дозирующего инжектора;
  • электронного блока управления (ЭБУ);
  • ЭБУ подогрева и датчика;
  • катализатора SCR.

6. СИСТЕМА ВОДЯНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

faq-water

Водяное охлаждение — это способ отвода тепла от узлов и промышленного оборудования. В отличие от воздушного охлаждения в качестве теплоносителя используется вода. Водяное охлаждение широко применяется для охлаждения автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Тепловые двигатели вырабатывают механическую энергию, отбирая энергию тепловых потоков, во многом так же, как водяная мельница отбирает механическую энергию потока падающей с высоты массы воды. КПД у двигателей невысокий, поэтому подводимая к двигателю энергия больше вырабатываемой механической энергии; разницу составляет отходящее тепло, которое необходимо отводить. Двигатели внутреннего сгорания удаляют отходящее тепло через холодный забираемый воздух, горячие выхлопные газы и прямое охлаждение двигателя.

Двигатели с большим КПД отдают больше энергии на механическое движение и меньше — на отходящее тепло. Некоторое количество отходящего тепла необходимо: оно направляет тепло через двигатель; во многом так же работает и водяная мельница только при наличии у отходящей воды некоторой скорости (энергии), которая уносит ее, оставляя место для вновь поступающей воды. Таким образом, всем тепловым двигателям для работы нужно охлаждение.

Охлаждение также необходимо, поскольку высокие температуры вредны для конструкционных и смазочных материалов двигателя. Важность охлаждения возрастает в условиях жаркого климата. Топливо сгорает в ДВС при температурах, превышающих температуру плавления его конструкционных материалов и достаточно высоких для возгорания смазочных материалов. Охлаждение двигателя отводит энергию достаточно быстро, чтобы температуры оставались низкими и двигатель не ломался.

Некоторые двигатели с высоким КПД работают без прямого охлаждения и лишь с нерегулярными теплопотерями — такое устройство называется адиабатным. Такие двигатели могут достигать высоких КПД, но за счет выходной мощности, рабочего цикла, веса, долговечности и выбросов двигателя.

Основные принципы

Большинство двигателей внутреннего сгорания охлаждаются флюидом либо воздухом (газообразный флюид), либо жидким хладагентом, проходящим через охлаждаемый воздухом теплообменник (радиатор). Таким образом, хладагент двигателя может проходить через теплообменник, охлаждаемый массой воды.

В большинстве двигателей с жидкостным охлаждением используется смесь воды с химикатами, такими как антифриз и ингибиторы коррозии. Отраслевой термин для смеси антифриза — охлаждающая жидкость двигателя. В некоторых антифризах вода не используется совсем, вместо нее используется жидкость с другими свойствами, такая как пропиленгликоль или сочетание пропиленгликоля с этиленгликолем. В большинстве двигателей с воздушным охлаждением применяется некоторое масляное охлаждение для поддержания приемлемых температур как критических частей двигателя, так и самого масла. В большинстве двигателей с жидкостным охлаждением применяется некоторое охлаждение камеры сгорания всасываемым воздухом.

К системе охлаждения предъявляется множество требований. Одно из ключевых требований — достаточный охват всего двигателя, так как при перегреве всего одной части отказывает весь двигатель. Поэтому жизненно важно, чтобы система охлаждения поддерживала достаточно низкие температуры всех частей. У двигателей с жидкостным охлаждением возможно изменение размера проходных каналов в блоке цилиндров для адаптации расхода хладагента к потребностям каждой области. Места высоких пиковых температур (узкие участки вокруг камеры сгорания) или мощного теплового потока (вокруг выпускных отверстий) могут требовать интенсивного охлаждения. Оно уменьшает появление участков перегрева, которых сложнее избежать при воздушном охлаждении. У двигателей с воздушным охлаждением также может быть переменная охлаждающая способность за счет уменьшения расстояния между охлаждающими ребрами в данной области, но это может усложнить и удорожить их изготовление.

Главная система охлаждения непосредственно охлаждает только фиксированные части двигателя, такие как блок и головка. В случае подвижных частей, таких как поршни и, в меньшей степени, кривошип и штоки, приходится полагаться на смазочное масло как хладагент или сильно ограниченную теплопроводность к блоку и, соответственно, основной хладагент.

Двигатели с жидкостным охлаждением обычно имеют циркуляционный насос. Первые двигатели полагались на одно только термосифонное охлаждение, при котором хладагент выходил через вершину блока цилиндров и шел к радиатору, где охлаждался, прежде чем вернуться к низу двигателя. Циркуляция обеспечивалась одной только конвекцией.

Кондуктивная теплопередача пропорциональна разности температур материалов. Если температура металла двигателя — 250 °C, а воздуха — 20 °C, разность температур для охлаждения составляет 230 °C. Двигатель с воздушным охлаждением использует всю эту разность. Двигатель с жидкостным охлаждением, напротив, может отдавать свое тепло жидкости, нагревая ее до 135 °C (превышение температуры кипения воды при нормальных условиях, 100 °C, возможно при условии создания избыточного давления и использования смеси с антифризом в системе охлаждения), с последующим охлаждением 20-градусным воздухом. На каждом этапе двигатель с жидкостным охлаждением имеет половину разности температур, поэтому на первый взгляд кажется, что нужна вдвое бóльшая поверхность охлаждения.

Однако на охлаждении также сказываются свойства хладагента (воды, масла или воздуха). Если, например, сравнить воду и масло как хладагенты, один грамм масла может поглотить около 55 % тепла при том же повышении температуры (это называют удельной теплоемкостью). Плотность масла равна примерно 90 % плотности воды, поэтому данный объем масла может поглотить всего 50 % энергии, которую поглощает тот же объем воды. Теплопроводность воды примерно в 4 раза больше, чем у масла, что может способствовать теплопередаче. Вязкость масла может быть в десять раз больше, чем у воды, что увеличивает энергию, необходимую для прокачки масла для охлаждения, и снижает полезную выходную мощность двигателя.

Если сравнивать воздух с водой, у воздуха намного меньшая теплоемкость – массовая и объемная (4000) – и больше чем вдесятеро меньшая теплопроводность, а также намного ниже вязкость (почти в 200 раз: 17,4 × 10−6 Па·с у воздуха и 8,94 × 10−4 Па·с у воды). В продолжение расчета, начатого двумя абзацами выше, воздушное охлаждение требует вдесятеро большей площади поверхности и, соответственно, оребрение, а скорость потока воздуха должна быть больше в 2000 раз и, следовательно, мощность вентилятора рециркуляции воздуха должна быть вдесятеро больше мощности насоса рециркуляции воды. Перенос тепла от цилиндра к поверхности большой площади для воздушного охлаждения может представлять такие проблемы, как сложности изготовления форм, необходимых для хорошей теплопередачи, и пространство, необходимое для свободного движения большого объема воздуха. Вода кипит примерно при той же температуре, которая необходима для охлаждения двигателя. Преимущество этого состоит в том, что она поглощает огромную энергию при очень малом повышении температуры (называемом теплотой парообразования), что хорошо для охлаждения, особенно при прохождении одним потоком хладагента нескольких горячих объектов и необходимости достижения равномерной температуры. При последовательном прохождении воздуха через несколько горячих объектов воздух, напротив, нагревается на каждом этапе, поэтому первый объект может быть переохлажден, а последний — недостаточно охлажден. Однако вода, закипая, становится изолятором, из-за чего охлаждение резко прекращается там, где образуются пузырьки пара (см. подробнее о теплопередаче). Пар может возвращаться в воду при смешении с другим хладагентом, поэтому термометр двигателя может показывать приемлемую температуру, даже когда местные температуры достаточно высоки, чтобы нанести ущерб.