Klimatyzacja

Czynnik chłodzący R134a jest używany na całym świecie, począwszy od lat 90., w samochodowych systemach klimatyzacji pojazdów silnikowych. Warto wspomnieć, że gaz ten zastąpił Freon R-12, zakazany przez Protokół Montrealski, wraz z innymi gazami CFC ze względu na ich duży wpływ na redukcję warstwy ozonowej.

Poprzez dyrektywę 2006/40/WE, przyjętą przez wszystkie państwa członkowskie, Komisja Europejska postanowiła również stopniowo wprowadzać zakaz korzystania z obecnego czynnika R134a w pojazdach silnikowych o masie poniżej 3,5 tony. Okazało się bowiem, że co prawda nie ma on negatywnego wpływu na warstwę ozonową, ale przyczynia się do globalnego ocieplenia klimatu, tzw. efektu cieplarnianego. Czynnik chłodzący R134a, stosowany w pojazdach samochodowych o masie poniżej 3,5 tony, musi zostać zastąpiony przez gaz o współczynniku GWP (Greenhouse Warming Potential = współczynnik efektu cieplarnianego) niższym niż 150. Od 1 stycznia 2011 r. niniejsza dyrektywa ma zastosowanie w stosunku do każdego nowego pojazdu wymagającego homologacji, a od 1 stycznia 2017 r. podlegać jej będą wszystkie produkowane pojazdy. Nowym czynnikiem chłodzącym, który znalazł zastosowanie w samochodowych systemach klimatyzacji w nowo homologowanych samochodach, jest R1234yf.

W rzeczywistości warsztat samochodowy będzie potrzebował w najbliższych latach co najmniej dwóch różnych stacji – jednej będącej w stanie obsłużyć obecny czynnik chłodzący (R134a) oraz drugiej do obsługi nowego czynnika (R1234yf) lub wejść w posiadanie specjalnej stacji, która będzie mogła pracować jednocześnie z dwoma typami czynnika chłodzącego.
Serwisowanie samochodowych układów klimatyzacji wymaga od mechaników znajomości ich budowy oraz zasady działania. Wraz ze stopniem zaawansowania technologicznego samochodów ich podzespoły przestały być wyłącznie mechaniczne, kontrolę nad ich działaniem przejęły sterowniki. W obecnie produkowanych pojazdach działaniem nawet najprostszego układu klimatyzacji zarządza sterownik. W klimatyzacji manualnej – ECU wtrysku, a w klimatyzacji elektronicznej – ECU klimatyzacji lub komputer pokładowy pojazdu. Niezbędna jest znajomość zasad współpracy i komunikacji pomiędzy sterownikami, wymiany informacji za pośrednictwem magistrali danych CAN/LIN. Prostym przykładem jest czujnik temperatury zewnętrznej, montowany w lusterku wstecznym prawym lub lewym (zależnie od modelu pojazdu), a podłączonym bezpośrednio albo do komputera pokładowego, albo do ECU drzwi kierowcy (Fiat). Informacja o temperaturze zewnętrznej dociera do ECU klimatyzacji poprzez magistralę danych CAN.

Każdy układ klimatyzacji samochodowej składa się z określonych komponentów:
- sprężarki (o stałej lub zmiennej pojemności),
- skraplacza,
- zaworu rozprężnego albo dyszy kalibrowanej,
- parownika,
- filtru osuszającego albo zbiornika akumulacyjno-odwadniającego,
- wentylatorów nadmuchu powietrza do kabiny,
- wentylatora skraplacza,
- presostatu i czujnika ciśnienia,
- czujników temperatury i nasłonecznienia.
Ze względu na budowę możemy wyróżnić dwa typy układu klimatyzacji: system tradycyjny i system połączony.

System tradycyjny – Škoda Fabia (6Y3) 1.9 TDi – przedział silnikowy (rys. 3)
1. Sprężarka środka chłodzącego.
2. Zawór elektromagnetyczny dopasowania objętości skokowej (sprężarka) – przy sprężarce.
3. Czujnik ciśnieniowy środka chłodniczego.
4. Skraplacz – zawiera zbiornik płynu/osuszacz.
5. Komputer sterujący silnika.
6. Silnik wentylatora chłodnicy 1.
7. Silnik wentylatora chłodnicy 2 – oprócz AMF.
8. Komputer sterujący silnika wentylatora chłodnicy.
9. Wyłącznik temperaturowy silnika wentylatora chłodnicy.
10. Czujnik temperatury środka chłodniczego.
11. Parownik.
12. Zawór rozprężający.
13. Skrzynka bezpieczników/płytka przekaźnika.
14. Przyłącze serwisowe wysokiego ciśnienia.
15. Przyłącze serwisowe niskiego ciśnienia.
16. Czujnik temperatury zewnętrznej.
17. Zbiornik płynu/osuszacz – zintegrowany w skraplaczu.

System tradycyjny – Škoda Fabia (6Y3) 1.9 TDi – deska rozdzielcza (rys. 2)
1. Komputer sterujący układu klimatyzacji – w konsoli obsługi układu klimatyzacji/ogrzewania.
2. Czujnik temperatury parownika.
3. Czujnik temperatury wylotów w desce rozdzielczej.
4. Czujnik temperatury wylotów na nogi.
5. Silnik klapy mieszanki powietrza – zawiera czujnik położenia.
6. Silnik dmuchawy układu klimatyzacji/ogrzewania.
7. Silnik klapy zamkniętego obiegu powietrza – zawiera czujnik położenia.
8. Złącze diagnostyczne – za schowkiem w tablicy przyrządów.
9. Komputer sterujący diagnozy – w wielofunkcyjnym komputerze sterującym.
10. Parownik.
11. Skrzynka bezpieczników/płytka przekaźnika 1.
12. Skrzynka bezpieczników/płytka przekaźnika 2.
13. Opornik dmuchawy ogrzewania.
14. Czujnik temperatury wewnętrznej – w konsoli obsługi układu klimatyzacji/ogrzewania.
15. Dmuchawa czujnika temperatury wnętrza – w konsoli obsługi układu klimatyzacji/ogrzewania.
16. Komputer sterujący tablicy przyrządów – w tablicy przyrządów.
17. Wielofunkcyjny komputer sterujący.

System połączony – Ford Focus 2.0 TDCi – przedział silnikowy (rys. 4)
1. Sprzęgło sprężarki układu klimatyzacji.
2. Wyłącznik wysokociśnieniowy środka chłodniczego układu klimatyzacji (silnik wysokoprężny).
3. Wyłącznik niskociśnieniowy środka chłodniczego układu klimatyzacji.
4. Czujnik ciśnieniowy środka chłodniczego układu klimatyzacji (silnik benzynowy).
5. Odbieralnik/osuszacz.
6. Skraplacz.
7. Czujnik temperatury głowicy silnika (1,8 TDCi).
8. Komputer sterujący silnika (silnik wysokoprężny) – za osłoną nadkola.
9. Komputer sterujący silnika (silnik benzynowy) – w pobliżu akumulatora.
10. Silnik wentylatora chłodnicy.
11. Komputer sterujący silnika wentylatora chłodnicy.
12. Czujnik temperatury płynu chłodzącego silnika.
13. Parownik.
14. Stała dławica.
15. Skrzynka bezpieczników/płytka przekaźników, przedział silnikowy.
16. Przyłącze serwisowe wysokiego ciśnienia.
17. Przyłącze serwisowe niskiego ciśnienia.

System połączony – Ford Focus 2.0 TDCi – deska rozdzielcza (rys. 5)
1. Komputer sterujący układu klimatyzacji – w konsoli obsługi układu klimatyzacji/ogrzewania.
2. Czujnik temperatury wylotów układu klimatyzacji w desce rozdzielczej 1.
3. Czujnik temperatury wylotów układu klimatyzacji w desce rozdzielczej 2.
4. Czujnik temperatury nawiewu na nogi układu klimatyzacji 1.
5. Czujnik temperatury nawiewu na nogi układu klimatyzacji 2.
6. Czujnik światła słonecznego układu klimatyzacji.
7. Silnik regulacji strumieni powietrza układu klimatyzacji/ogrzewania 1.
8. Silnik regulacji strumieni powietrza układu klimatyzacji/ogrzewania 2.
9. Komputer sterujący dmuchawy układu klimatyzacji/ogrzewania.
10. Silnik dmuchawy układu klimatyzacji/ogrzewania.
11. Silnik klapy odmrażania układu klimatyzacji/ogrzewania.
12. Silnik klapy odmrażania/nawiewu na nogi układu klimatyzacji/ogrzewania.
13. Silnik klapy zamkniętego obiegu powietrza układu klimatyzacji/ogrzewania.
14. Złącze diagnostyczne.
15. Parownik.
16. Skrzynka bezpieczników/płytka przekaźników, deska rozdzielcza.
17. Czujnik temperatury wewnętrznej.
18. Dmuchawa czujnika temperatury wnętrza.

Sprężarka klimatyzacji (rys. 6 i 7)
Ma ona za zadanie sprężać fazę gazową czynnika chłodzącego, co powoduje wzrost ciśnienia i temperatury. Czynnik chłodzący pod niskim ciśnieniem w fazie gazowej dociera z parownika, a następnie poprzez sprężarkę już pod wysokim ciśnieniem trafia do skraplacza. Sprężarka może mieć stałą pojemność, jest czasowo załączana poprzez sprzęgło elektromagnetyczne, napędzana paskiem wielorowkowym.
Sprężarka o zmiennej pojemności stosowana jest w nowych typach układów przy dużej kubaturze kabiny (np. w połączeniu z dwoma parownikami), napędzana jest stale paskiem wielorowkowym, a jej wydajnością steruje ECU klimatyzacji za pomocą elektrozaworu. Elektrozawór wbudowany jest w sprężarkę i otrzymuje sygnał PWM, na podstawie którego ustalany jest wydatek tłoczenia sprężarki.
Należy zwracać uwagę na typ sprężarki i dedykowany olej PAG o odpowiedniej gęstości. W samochodach hybrydowych i elektrycznych mogą być stosowane sprężarki napędzane silnikiem elektrycznym, który ma specyficzną budowę. Jego uzwojenie zanurzone jest w oleju o własnościach dielektrycznych (około 10 MΩ). W biuletynach technicznych możemy znaleźć szereg informacji dotyczących bezpieczeństwa pracy i obsługi serwisowej układu wysokonapięciowego. Kompresor klimatyzacji, np. marki Denso, wymaga stosowania oleju POE Dens Oil 11.
Zanieczyszczenie układu klimatyzacji nawet 1% niewłaściwego oleju może 10-krotnie pogorszyć jego własności dielektryczne, co w konsekwencji prowadzi do uszkodzenia silnika elektrycznego oraz stwarza zagrożenie porażenia prądem osoby wykonującej czynności serwisowe. Napięcie elektryczne w układzie hybrydowym dochodzi do 500 V.

Skraplacz
Jego zadaniem jest schłodzenie czynnika i spowodowanie zmiany jego stanu skupienia z gazowego w ciekły. Dzieje się tak na skutek wymuszonego przepływu powietrza przez skraplacz, co powoduje znaczny spadek temperatury czynnika chłodzącego. Różnica temperatur na wejściu i wyjściu skraplacza wynosi 25-50°C w zależności od temperatury otoczenia.

Zawór rozprężny lub dysza kalibrowana (rys. 8 i 9)
Po wyjściu ze skraplacza czynnik chłodzący dociera do zaworu rozprężnego, który znajduje się w pobliżu parownika. Zadaniem zaworu rozprężnego jest rozprężenie czynnika, co powoduje spadek jego ciśnienia i temperatury. Następnie w parowniku dochodzi do przemiany czynnika ponownie w stan gazowy. W systemach połączonych zamiast zaworu rozprężnego występuje dysza kalibrowana, która zamontowana jest w przewodzie wysokiego ciśnienia. Rozprężenie odpowiedniej ilości czynnika uzyskiwane jest podczas przejścia przez właściwie dobraną kapilarę. Dysze kalibrowane są różne, oznaczone odpowiednim kolorem, w zależności od modelu pojazdu i wymaganej zdolności chłodzenia.

Parownik
Na skutek przejścia czynnika chłodzącego przez parownik następuje przejście czynnika w stan gazowy. Reakcja ta zachodzi pod wpływem ciepła z wnętrza pojazdu. Na ściankach parownika, z zewnątrz, stale gromadzi się woda, która spływając w dół, zabiera zanieczyszczenia z przepływającego przez parownik powietrza. W taki sposób powietrze jest oczyszczane z zanieczyszczeń, a woda spływa do odstojnika i jest odprowadzana na zewnątrz samochodu. Przy długotrwałym działaniu klimatyzacji pod samochodem można znaleźć dużą plamę wody. Jeżeli nie obserwujemy takiego zjawiska, należy poszukać przyczyny zatoru i usunąć nadmiar zanieczyszczeń.

Filtr osuszający
Jego zadaniem jest pochłanianie wilgoci znajdującej się w czynniku chłodniczym. Filtr ma również zdolność oczyszczania chłodziwa z zanieczyszczeń mechanicznych oraz chwilowego magazynowania czynnika chłodzącego, bilansując chwilowe zapotrzebowanie na czynnik z wydatkiem sprężarki, pełniąc jednocześnie rolę kompensatora (tłumienie) pulsacji ciśnienia powstającego na skutek włączania i wyłączania sprężarki (sprzęgło elektromagnetyczne). Filtr osuszający należy wymieniać co 2-3 lata, ponieważ jego zdolność do pochłaniania wilgoci jest ograniczona.

Obsługa okresowa układu klimatyzacji
Obejmuje ona szereg czynności, takich jak:
- Sprawdzenie działania układu klimatyzacji przed wykonaniem serwisu – należy upewnić się, w jakim stanie jest układ.
- Kontrola ciśnień w układzie poprzez podłączenie stacji obsługi klimatyzacji. Możemy też posłużyć się testerem diagnostycznym, aby poprzez ECU i złącze diagnostyczne pojazdu dokonać kontroli odczytu zapamiętanych usterek systemu, weryfikacji parametrów ciśnienia i temperatur w układzie. Zwykle znacząco ułatwia to czynności serwisowe, np. niesprawny serwomotor klapy nawiewu uniemożliwia prawidłową pracę klimatyzacji i nawet po jego wymianie konieczna jest adaptacja (przyuczenie) wartości początkowych, bez tego nowy serwomotor nie będzie działać prawidłowo.
- Kontrola temperatury w kanałach nawiewu powietrza za pomocą termometru umieszczonego w kanale dolotowym albo za pomocą testera diagnostycznego.
- Dezynfekcja parownika. Najmniej inwazyjna, a zarazem skuteczna jest metoda ultradźwiękowa. Ozonowanie jest również skuteczne, ale należy pamiętać, aby wnętrze pojazdu nie było wilgotne, np. po myciu. Ozon bardzo łatwo wchodzi w reakcję z wilgocią, powodując niemożliwy do usunięcia biały nalot na elementach plastikowych, a wilgoć tapicerki foteli w reakcji z ozonem skutkuje twardnieniem i kruszeniem się gąbki.
- Wymiana filtra kabinowego.
- Pełny serwis układu od strony hydraulicznej: odciągnięcie czynnika i ponowne napełnienie za pomocą stacji klimatyzacji.

Kolejność procesów podczas obsługi
Stacja klimatyzacji odsysa czynnik z instalacji pojazdu za pomocą kompresora oraz grupy odzysku, w której zachodzą filtracja i oczyszczanie czynnika ze zużytego oleju. Czysty czynnik trafia do butli wewnętrznej stacji, a odseparowany olej zostaje wypuszczony do odpowiedniego zbiornika, jednocześnie stacja informuje o ilości odzyskanego czynnika oraz zużytego oleju. Następnie wykonywana jest próżnia, która ma pozwolić na usunięcie możliwych pozostałości czynnika, wilgoci oraz oleju. Próżnia kończy się testem utrzymania próżni, który sprawdza szczelność instalacji na podciśnieniu. Po wykonaniu próżni należy podać do układu klimatyzacji świeży olej w ilości około 2-3% pojemności czynnika układu, np. dla układu o pojemności 500 g należy podać 10-15 g oleju. UWAGA: jeżeli do obsługi pojazdu wybierzemy tryb automatyczny, stacja poda 10 g oleju więcej, niż odzyskała oleju zużytego.
Podanie czynnika chłodzącego kończy proces obsługi stacji, należy jeszcze pamiętać o sprawdzeniu skuteczności działania klimatyzacji w samochodzie. Stacja umożliwia to poprzez weryfikację ciśnień na manometrach LP i HP oraz, jeżeli jest wyposażona w zestaw badania wydajności, w teście 5-minutowym za pośrednictwem dodatkowego termometru umieszczanego w kratce nawiewu, który określa wydajność chłodzenia układu.

Jaka stacja do serwisowania?
Do okresowej obsługi klimatyzacji samochodowej niezbędna jest stacja klimatyzacji. Stacje mogą być prostsze – półautomatyczne (ręcznie otwierane zawory LP i HP oraz brak wag zbiorników olejowych) albo automatyczne, w których sama stacja otwiera i zamyka wszystkie elektrozawory, a ilość podawanego świeżego oleju określana jest na podstawie wagi (stacja ma wagi olejowe) odzyskanego zużytego oleju.
Firma TEXA S.p.A., producent stacji klimatyzacji, otrzymała szereg certyfikatów zgodności wydanych przez producentów pojazdów, jej stacje są dostarczane zarówno na pierwszy montaż, jak i do serwisów ASO wielu marek. Jedną z najbardziej zaawansowanych technologicznie stacji jest model K780R Bi-Gas. Umożliwia on obsługę zarówno czynnika R134a, jak i R1234yf.
Modele serii K700R uzyskały szereg patentów potwierdzających ich innowacyjność technologiczną. Należy zwrócić uwagę na hermetyczne zbiorniki olejowe, które uniemożliwiają kontakt wilgoci zawartej w powietrzu ze świeżym olejem, wysoką wydajność odzyskiwania czynnika (ponad 95%), precyzję podawania czynnika (do 5 g), możliwość stosowania różnych rodzajów oleju, jak PAG lub POE.
Dodatkowe wyposażenie pozwala na rozszerzenie możliwości stacji o zestaw do sprawdzania wydajności klimatyzacji samochodowej, VDC – Variable Displacement Compresor – zestaw do testu wydajności sprężarek o różnej pojemności, zestaw do przepłukiwania klimatyzacji w przypadku stwierdzenia zanieczyszczeń mechanicznych lub olejowych (nadmiar oleju lub jego niewłaściwy typ) oraz innowacyjną funkcję łączącą diagnostykę ECU klimatyzacji samochodu za pomocą zintegrowanego oprogramowania i testera diagnostycznego.
W stacji klimatyzacji K780R Bi-Gas nie mogło zabraknąć również identyfikatora czynnika, który określa typ gazu chłodzącego oraz jego stopień czystości, aby uniknąć zmieszania czynnika chłodzącego z innym lub zabrudzonym gazem.

TEXA