do klimatyzatorów samochodowych

Usługi podstawowe wykonywane dla samochodowych układów klimatyzacji zostały zaliczone do usług z zakresu tzw. szybkiej obsługi. Powszechność stosowania klimatyzatorów samochodowych powoduje konieczność potraktowania urządzeń do ich obsługiwania jako urządzeń wymaganych w każdym warsztacie. Koszt dołączenia kolejnego działu usług to wydatek rzędu 10 do 20 tys. zł.

W niniejszym artykule została podana wiedza na temat agregatów obsługowych. Dobierając sprzęt do własnych potrzeb, warto sprawdzić jakie parametry będą potrzebne. Dobrane urządzenia powinny być stosunkowo trwałe, nowoczesne i łatwe do obsługi. Przy zakupie należy mieć świadomość, że wiele usprawnień w praktyce okazuje się “kwiatkami do kożucha” – które nie będą wykorzystywane.

Budowa agregatu obsługowego
Dla potrzeb napraw i obsługi klimatyzatorów samochodowych konstruktorzy stworzyli specjalną grupę urządzeń mobilnych, zawierających w sobie szereg potrzebnych instalacji. W dziedzinie klimatyzacji pomieszczeń i urządzeń schładzających nie spotkamy podobnych konstrukcji. Tam serwisanci używają znacznie tańszego sprzętu: pompę próżniową, zestaw manometrów, wagę elektroniczną, ewentualnie detektor nieszczelności i stację do odzysku czynnika, przy czym te dwa ostatnie są spotykane sporadycznie.

Rys. 1. Schemat stacji obsługowej do klimatyzatorów samochodowych serii FR2xxx – producent WERTHER: M1-manometr niskiego ciśnienia, M2-manometr wysokiego ciśnienia, M3-manometr ciśnienia w zbiorniku, K1-złącze niskiego ciśnienia, K2-złącze wysokiego ciśnienia, Fm-filtr mechaniczny, Z-zawór lub elektrozawór, Zz-zawór zwrotny, F-filtr, Cc-czujnik ciśnienia, Zb-zawór bezpieczeństwa, Os-zbiornik ze świeżym olejem, Oz-zbiornik ze zużytym olejem.

Takie oprzyrządowanie jest niewystarczające w technice motoryzacyjnej. Ze względu na stosowanie przewodów elastycznych, a także innej konstrukcji sprężarek w klimatyzatorach samochodowych zachodzą dwa niekorzystne procesy: ulatnianie się czynnika chłodniczego – przeciętnie w ilości 40...100 g /rocznie oraz nawilgacanie się wewnętrzne instalacji najczęściej przez przenikanie pary wodnej przez uszczelniacze sprężarek. W efekcie wymagana jest okresowa obsługa klimatyzatora samochodowego polegająca na “uzdatnianiu czynnika” i osuszaniu układu.

Rys. 2. Budowa stacji WERTHER FR2002 – strona lewa; filtry – oczyszczają odzyskany czynnik; parownik i separator oleju – tu zostaje oddzielony olej z odzyskiwanego czynnika, separator powinien być wykonany ze stopów AL; zbiornik – wewnętrzny zbiornik na czynnik z zaworem bezpieczeństwa 15 barów; waga – podstawowym elementem jest czujnik belkowy z układem tensometrów pomiarowych.

Na rysunku nr 1 podano budowę typowego urządzenia obsługowego. Manometry M1 i M2 służą do badań diagnostycznych przed przyjęciem do obsługi – oraz kontroli działania układu po wykonanej usłudze. Wartości ciśnień przybierają typowe wartości w zależności od stanu technicznego. Dla ułatwienia interpretacji wyników skala w manometrze posiada również oznakowanie temperatury nasycenia w stopniach Celsjusza.

Rys. 3. Stacja WERTHER FR2002 - strona prawa.

Agregat posiada obwody: odzysku (najbardziej skomplikowany), wytwarzania podciśnienia, napełniania olejem i czynnikiem chłodniczym. Praca poszczególnych obwodów uruchamiana jest przez włączanie silników elektrycznych oraz sterowanie zaworami. U urządzeniach automatycznych ręczne przestawianie zaworów jest zamienione na sterowanie elektrozaworami za pośrednictwem układu mikroprocesorowego. Układ odzysku pracuje w następujący sposób. Czynnik chłodniczy z magistrali głównej dociera do separatora oleju. Separator to rodzaj zbiornika ciśnieniowego z wymiennikiem ciepła. Czynnik chłodniczy w separatorze odparowuje i przechodzi w postaci gazowej przez filtr i zawór jednokierunkowy do zasysającej go sprężarki. Sprężarka spręża czynnik do ciśnienia ok. 12 barów, jednocześnie z ciśnieniem zwiększa się temperatura czynnika, która dochodzi do 50 st. C. Taki czynnik jest kierowany do wężownicy umieszczonej w separatorze oleju, gdzie przekazuje ciepło, ułatwiając odparowanie napływającego czynnika. Kolejny etap to przejście przez drugi separator oleju, gdzie odkładany jest olej pochodzący ze sprężarki urządzenia. Separator pozwala zatem na wydzielenie zmieszanego z czynnikiem oleju chłodniczego. Przefiltrowany ponownie gorący czynnik trafia do skraplacza. Skraplacz to użebrowany wymiennik ciepła oddający ciepło do otoczenia. W skraplaczu zachodzą warunki do przejścia czynnika w stan ciekły i następuje wtłoczenie przez zawór jednokierunkowy do zbiornika wewnętrznego. Ilość czynnika, która została odzyskana może zostać zważona lub zmierzona metodą objętościową. W układzie znajdują się czujniki ciśnienia: wyłączające proces odzysku, gdy ciśnienie na dolocie spadnie do 0,8 bara oraz czujniki zabezpieczające przed nadmiernym wzrostem ciśnienia w układzie – ten czujnik również wyłączy sprężarkę, gdy ciśnienie wzrośnie powyżej 15 barów. Ważnym elementem jest zawór bezpieczeństwa Zb – urządzenie mechaniczne – które powinno posiadać swój “paszport” (patrz rys. 4).

Rys. 4. Deklaracja zgodności z dyrektywą 97/23/WE PED - Urządzenia Ciśnieniowe

Doświadczenie serwisantów dowodzi, że trwałość sprężarek jest bardzo długa – rzędu 10 i więcej lat – w wypadku gdy nie było większych zaniedbań w konserwacji urządzenia oraz producent od dłuższego czasu specjalizuje się w sprężarkach hermetycznych.
Pozostałe obwody są mniej skomplikowane:
- obwód usuwania odzyskanego oleju – zmieszany początkowo z czynnikiem olej pozostaje na dnie separatora oleju, zaś czynnik odparowuje, usuwanie oleju sterowane jest zaworem;
- obwód wytwarzania próżni wyposażony w pompę próżniową oraz zawór jednokierunkowy i czujnik podciśnienia;
- obwód uzupełniania oleju złożony ze zbiornika i zaworka;
- obwód ładowania czynnikiem sterowany zaworem.

Kryteria doboru stacji serwisowej
Najczęściej spotykane kryteria doboru urządzenia podane są poniżej:
Stopień automatyzacji procesów – wygodne jest stosowanie urządzenia, które wszystkie procesy wykona samodzielnie, wykrywając jednocześnie ewidentne uszkodzenia. Ponieważ proces zajmuje około 40 minut, oszczędza się czas mechanika, który może wykonywać inne czynności, mechanik wykonujący zwykłą obsługę klimatyzacji może posiadać niskie kwalifikacje. Stacje półautomatyczne są tańsze – niektóre procesy uruchamiane i kończone są ręcznie, jednakże istnieje ryzyko pomyłki w przełączaniu właściwych zaworów i przełączników. Kolejnym ryzykiem dla stacji półautomatycznych jest nieprzestrzeganie przez obsługującego technologii i wymaganych czasów operacji.

Rys. 5. Werther FR2002-8 najnowsza wersja stacji automatycznej.

Baza danych – w sposób wygodny pozwala na zaprogramowanie pracy urządzenia obsługowego. Najwłaściwszym źródłem informacji o parametrach obsługowych klimatyzatora jest tabliczka znamionowa pod maską silnika, jeżeli jej nie ma – można zajrzeć na stronę internetową: www.werther.pl, gdzie w dziale InfoData dane te są udostępnione bezpłatnie

Rys. 6. Okno kontrolne oleju w pompie próżniowej, użytkownik w każdym momencie może ocenić ilość i jakość oleju.

System doradczy – na podstawie parametrów: wartości ciśnień, temperatury, wilgotności, rodzaju klimatyzatora urządzenie podaje komunikat o stanie technicznym. Jeżeli występuje uszkodzenie – powinno ono zostać nazwane i zlokalizowane. Na podstawie informacji znanych autorowi wynika, że urządzenie bezbłędnie wykryje brak czynnika i zanieczyszczenie zewnętrzne skraplacza. W pozostałych przypadkach występują często błędne diagnozy. Ponadto podawane komunikaty zawierają terminy termodynamiki – które nie są zrozumiałe dla mechaników samochodowych. Podobnie jak w innych dziedzinach diagnostyki samochodowej, tak i w badaniu klimatyzacji właściwą decyzję podejmie jedynie doświadczony mechanik

Rys. 7. Dane obsługowe do klimatyzacji: http://www.werther.pl/download/Klima-dane060201.htm.

Wydatek pompy próżniowej – im większy wydatek pompy próżniowej, tym krótszy proces i większa ilość obsługiwanych samochodów, jednakże zaleca się, aby czas wytwarzania próżni nie był krótszy niż 30 minut. Dla klimatyzatorów samochodów osobowych, dostawczych i ciężarowych, w których ilość czynnika nie jest większa niż 1200 g, wystarczy pompa o wydajności 40 l/min (lub 3,1 m3/h). Czas wytwarzania próżni związany jest z koniecznością doprowadzenia ciepła z otoczenia w celu całkowitego odparowania wody i innych frakcji trudno parujących, które należy wydostać z instalacji. Zalecenia odnośnie poszczególnych procesów znajdują się m.in. na internetowej stronie amerykańskiego stowarzyszenia MACS (Mobile Air Conditioning Society): www.macsw.org

Rys. 8. Starsza konstrukcja urządzeń obsługowych oparta na miedzianych przewodach i zbiornikach.

Możliwość częstego transportu – ten parametr ma znaczenie w przypadku tworzenia serwisu dojazdowego – jak np. maszyn rolniczych, maszyn leśnych, maszyn drogowych itp. Nowoczesna stacja obsługowa posiada zazwyczaj wagę elektroniczną. Wymogiem koniecznym do transportu jest nałożenie blokady wagi. Zablokowanie może być czasochłonne i niecałkowicie chronić przed rozkalibrowaniem a nawet uszkodzeniem. Zaleca się zakup urządzenia z cylindrem pomiarowym i jak najmniejszą ilością elementów zawieszonych na przewodach wewnętrznych.

Konserwacja stacji obsługowych
Każdy producent przewiduje określone czynności obsługowe przywracające sprawność techniczną. Są to:
- wymiana filtrów,
- wymiana oleju w pompie próżniowej – olej podlega starzeniu i niszczy mechaniczne elementy pompy próżniowej,
- kalibracja wag,
- sprawdzenie manometrów,
- sprawdzenie szczelności.

Częstość prowadzenia obsług podawana jest na co 150...500 godzin pracy. W praktyce należy wykonać przynajmniej wymianę filtrów i oleju raz w roku przed sezonem wiosennym.

Jest dobrym zwyczajem zabezpieczenie urządzenia przed kurzem, gdy nie jest ono używane. Należy je okresowo czyścić suchą ścierką i zmywać części stalowe. Powierzchnie malowane są odporne na detergenty. Nie należy pozostawiać urządzenia w pomieszczeniach z oparami korozyjnymi, np. w pomieszczeniach ładowania akumulatorów lub lakierniach. Aby pompa próżniowa pracowała w optymalnych warunkach, olej należy wymieniać przynajmniej dwa razy do roku.

dr inż. Marek Jankowski