Klimatyzacja

Układy klimatyzacji stosowane są w pojazdach samochodowych od wielu lat. Na początku zarezerwowane były dla samochodów luksusowych, obecnie stanowią podstawowe wyposażenie nawet pojazdów klasy budżetowej.

Większość z nas nie wyobraża sobie podróżowania samochodem bez tego układu w upalne czy nawet ciepłe dni. Klimatyzacja podnosi nie tylko komfort jazdy, ale również bezpieczeństwo. Wysoka temperatura w kabinie niekorzystnie wpływa na samopoczucie kierowcy, co przekłada się na jego koncentrację i przyspiesza uczucie zmęczenia.
Jednym z kluczowych podzespołów układu klimatyzacji jest kompresor. Podnosi on ciśnienie czynnika chłodniczego (gazu R134 lub R1234yf). W samochodach wyposażonych w silnik spalinowy napędzany jest paskiem wieloklinowym. Co jednak, gdy mamy do czynienia z pojazdem elektrycznym lub hybrydowym? Pomimo występowania w hybrydach silnika spalinowego nie służy on już do napędzania kompresora klimatyzacji. Wynika to z tego, że często, zwłaszcza podczas jazdy miejskiej, taki pojazd porusza się za pomocą silnika elektrycznego, a nie spalinowego. Brak napędu sprężarki powodowałby mało wydajne działanie układu klimatyzacji. Dlatego zarówno w pojazdach hybrydowych, jak i elektrycznych stosuje się kompresory z napędem elektrycznym.
Stosowane w tego typu pojazdach sprężarki najczęściej są typu ślimakowego, składają się z dwóch spiral – nieruchomej i orbitalnej, silnika bezszczotkowego oraz separatora oleju. Spowodowane jest to po pierwsze łatwym regulowaniem wydatku, a po drugie taki typ ma niższe zapotrzebowanie na energię. Ma to szczególne znaczenie w pojazdach elektrycznych, gdzie każda oszczędność energii zwiększa – tak pożądany – zasięg. Układ klimatyzacji pełni też dodatkową bardzo ważną funkcję. Służy do chłodzenia zestawu akumulatorów, szczególnie w pojazdach elektrycznych. Ładowanie (poprzez rekuperację) i rozładowywanie akumulatorów powoduje wydzielanie się ciepła, ponadto są one bardzo wrażliwe na temperaturę, w jakiej pracują. W ciepłe dni układ chłodzi więc nie tylko wnętrze, dba również o odpowiednią temperaturę systemu magazynowania energii.
Przykładowo, w samochodzie Toyota Prius zamontowana jest sprężarka napędzana przez synchroniczny silnik elektryczny z trwałymi magnesami. Napięcie do sprężarki o wartości 201 V zapewnia falownik klimatyzacji. Poprzez modulację częstotliwościową możliwa jest płynna regulacja obrotów sprężarki. Ponieważ kompresor zasilany jest elektrycznie, to olej krążący w układzie klimatyzacji tego typu pojazdów musi charakteryzować bardzo dobra dielektryczność (około 10 MΩ). Jest to szczególnie ważne dla osób wykonujących obsługę układów klimatyzacji. Dlatego firma Texa, mająca w swojej ofercie stacje do obsługi klimatyzacji serii Konfort, wyposażyła je w oprogramowanie, które przypomina o konieczności zastosowania innego oleju. Właściwości dielektryczne oleju pogarszają zanieczyszczenia i wilgoć. Jeden procent zanieczyszczeń pogarsza je aż dziesięciokrotnie.
System klimatyzacji samochodowej – szczególnie w wersji z automatycznym sterowaniem – to jednak nie tylko kompresor. To również szereg czujników i siłowników sterowania klapami mieszalników powietrza. Jeżeli układ umożliwia nadmuch zimnego powietrza, ale są problemy z utrzymywaniem pożądanej temperatury wnętrza pojazdu lub zmiana kierunku nawiewu na panelu sterującym niczego nie zmienia, to stwierdzenie usterki bez testera diagnostycznego jest bardzo trudne lub niemożliwe. Nowoczesne zautomatyzowane układy wykorzystują informacje z czujników nasłonecznienia, wilgotności, temperatury zewnętrznej, temperatury silnika, prędkości jazdy czy ciśnienia czynnika. Wszystkie te parametry mają wpływ na intensywność chłodzenia wnętrza i są niezbędne do prawidłowego działania systemu. Co więcej, jeżeli występują w nim jakieś usterki, to najczęściej nie przewiduje się żadnej kontrolki awarii dla tego systemu. Dopiero podpięcie komputera pozwala na ujawnienie błędów oraz przeprowadzenie diagnostyki systemu.
Przykładowe aktywacje i parametry przedstawimy na przykładzie samochodu Toyota Prius, kod modelowy ZVW z 2016 roku, wykorzystując oprogramowanie diagnostyczne firmy Texa IDC5 oraz interface diagnostyczny TXT Multihub. Dla tego pojazdu w diagnostyce dostępne są 43 parametry, dzięki którym jesteśmy w stanie sprawdzić, czy jakiś czujnik nie pokazuje wartości w sposób niewiarygodny. Prawidłowa interpretacja jest bardzo ważna, ponieważ wielokrotnie czujnik pokazujący wartość błędnie, ale w zakresie pomiarowym, przewidzianym w oprogramowaniu sterownika, nie wygeneruje kodu usterki, a spowoduje nieprawidłowe działanie układu. Na przykład przy uszkodzonym czujniku temperatury zewnętrznej, zaniżającym wartość pomiaru, klimatyzacja będzie działała mało wydajnie. Ilustracja 1 przedstawia przykładowe parametry dostępne w oprogramowaniu.
Tak jak pisaliśmy wcześniej, w przypadku sprężarek napędzanych silnikiem elektrycznym można regulować ich prędkość obrotową, a tym samym wydajność. Podgląd parametrów pozwala ocenić, czy wartość, jakiej wymaga sterownik, pokrywa się z tą rzeczywistą (ilustracja 2).
Na stronie parametrów możemy też sprawdzić położenie poszczególnych serwomotorów sterowania mieszalnikami klap powietrza. Bardzo wiele usterek związanych z nieprawidłowym ukierunkowaniem nadmuchu powietrza wynika właśnie z ich uszkodzenia. Uszkodzenie serwomotoru klapy zamykającej i otwierającej obieg powietrza zewnętrznego powoduje najczęściej bardzo intensywne parowanie szyb w samochodzie. Niestety, jak już wspominaliśmy, nie poinformuje o tym żadna kontrolka. Pomóc może diagnostyka komputerowa i regulacja „uruchomienie serwomotorów” (ilustracja 3). Funkcja ta sprawia, że każdy z serwomotorów jest aktywowany, a w przypadku usterek pojawią się błędy od tych niesprawnych. Podgląd parametrów pozwoli nam sprawdzić, czy położenie poszczególnego serwomotoru uległo zmianie. Regulacja wymagana jest również wtedy, gdy wymieniony został wzmacniacz A/C, jeden z serwomotorów i po odłączeniu akumulatora 12 V.
Tester diagnostyczny pozwala również na wysterowanie określonej prędkości obrotowej kompresora klimatyzacji (czyli regulację jego wydajności) oraz konkretnych serwomotorów (ilustracja 4).
Jak widać, diagnozowanie klimatyzacji bez testera diagnostycznego jest bardzo trudne. Również podczas przeprowadzania rutynowej obsługi serwisowej układu trzeba pamiętać o zachowaniu szczególnej ostrożności z racji stosunkowo wysokiego napięcia (niespotykanego wcześniej w pojazdach samochodowych) do zasilania sprężarki elektrycznej, ale również z powodu stosowania innego rodzaju oleju. Ponadto pamiętajmy, że układ klimatyzacji nie chłodzi tylko wnętrza pojazdu, ale również pakiet akumulatorów. Pojazd spalinowy z niesprawną klimatyzacją będzie zdatny do jazdy, co najwyżej warunki będą mniej komfortowe – w przypadku pojazdów elektrycznych i hybrydowych jest to niedopuszczalne.

Texa