Główne elementy układu klimatyzacji - sprężarka

Przyłącza czynnika chłodniczego do sprężarki są często oznaczone literami „S” (ssanie – jest to strona niskiego ciśnienia) oraz „D” (tłocznie – strona wysokiego ciśnienia). Napęd do sprężarki przekazywany jest najczęściej od silnika samochodu za pomocą paska. Do napędu sprężarki klimatyzacji potrzeba średnio od 7kW do 11kW mocy silnika (od 9KM do 15KM). Rozróżniamy trzy podstawowe rodzaje sprężarek klimatyzacji: tłokowe, łopatkowe i spiralne (typu scroll). Podstawową zasadą działania sprężarki klimatyzacji jest proces sprężania czynnika chłodniczego w postaci pary. Ciekły czynnik chłodniczy nie może się dostać do sprężarki, gdyż może ją trwale uszkodzić. Podstawową zasadą fizyki jest to, że cieczy nie można sprężyć.

Sprężarki tłokowe mają jeden lub więcej tłoków ułożonych rzędowo, osiowo, poziomo lub w układzie „V”. W cylindrach sprężarki następuje suw ssania oraz suw sprężania-tłoczenia. W tego rodzaju sprężarkach tłoki przemieszczane są za pomocą skośnej krzywki tarczowej zamocowanej na wałku sprężarki. Sprężarki tłokowe można podzielić na sprężarki o stałej wydajności chłodniczej (wydajność sprężarki regulowana jest za pomocą okresowego rozłączania sprzęgła sprężarki) oraz o zmiennej wydajności chłodniczej. Sprężarki tłokowe o zmiennej wydajności chłodniczej regulują wydajność przez zmianę pojemności skokowej sprężarki. Sprężarki o zmiennej pojemności skokowej pracują non stop nawet przy wyłączonej klimatyzacji.

Przepływ czynnika chłodniczego jest regulowany przez zmianę pojemności skokowej sprężarki i dostosowywany jest do warunków pracy układu klimatyzacji. Kąt nachylenia krzywki zamocowanej na wałku sprężarki jest regulowany przez zawór sterujący umieszczony w sprężarce. Zmiana kąta nachylenia krzywki pozwala zmieniać ilość czynnika chłodniczego wpływającego do sprężarki. Zawór sterujący, zwany też regulacyjnym, mierzy ciśnienie ssania, które zmienia się w zależności od temperatury parownika i prędkości sprężarki. Sprężarki łopatkowe składają się z wirnika z kilkoma łopatkami i odpowiednio ukształtowanej obudowy. Łopatki i obudowa tworzą komory, których pojemność zmienia się podczas obrotu wirnika sprężarki. Czynnik chłodniczy zasysany jest przez króciec ssawny. Króciec wylotowy znajduje się w miejscu, w którym komory mają najmniejszą pojemność i para jest najmocniej sprężona.

Sprężarki spiralne (typu scroll) mają dwie metalowe spirale. Jedną stałą i jedną ruchomą poruszającą się ruchem mimośrodowym. Podczas obrotu wałka sprężarki, ruchoma spirala poruszana jest przez tuleję osadzoną mimośrodowo na wałku sprężarki, a czynnik chłodniczy jest sprężany i przepychany ku środkowi przestrzeni komory utworzonej między spiralami. Czynnik chłodniczy o wysokim ciśnieniu wypływa przez otwór środku spirali. Sprężarki spiralne (typu scroll) odznaczają się łagodniejszym rozruchem i spokojniejszą pracą. Mówiąc o sprężarkach klimatyzacji, warto wspomnieć o sprzęgłach sprężarek klimatyzacji. Napęd każdej sprężarki w układzie klimatyzacji przenoszony jest paskiem z wału korbowego silnika. Sprzęgło elektromagnetyczne występujące w większości pojazdów odłącza sprężarkę od napędowego koła pasowego. Sprzęgło załączane jest przed układ sterowania klimatyzacji.

W niektórych układach klimatyzacji sprzęgło jest włączane i wyłączane, pracując cyklicznie, a w niektórych sprężarkach klimatyzacji sprzęgło jest załączane na stałe i pracuje bez przerwy, kiedy to klimatyzacja jest włączona. Sprzęgło składa się z cewki (elektromagnesu), koła pasowego oraz tarczy sprzęgłowej zwanej tarczą napędową. Cewka elekromagnetyczna, która załącza lub rozłącza sprężarkę ze sprzęgłem znajduje się wewnątrz koła pasowego (za kołem pasowym). Tarcza sprzęgłowa (tarcza napędowa) znajduję się tuż przed kołem pasowym. Z chwilą włączenia klimatyzacji przez cewkę elektromagnetyczną przepływa prąd. Wytworzone pole magnetyczne przyciąga tarczę sprzęgłową do koła pasowego, które przenosi napęd do sprężarki klimatyzacji. Coraz powszechniejsze są sprężarki ze sprzęgłami, które pracują załączone na stałe. Przyjęło się nazywać ten typ sprzęgłami „zrywnymi”. Na kole pasowym zmontowana jest na stałe tarcza sprzęgłowa, która obraca się wraz z kołem pasowym niezależnie od tego, czy klimatyzacja jest włączona czy wyłączona.

Rozpowszechniły się dwa rodzaje takich sprzęgieł. Typ pierwszy to tarcza sprzęgłowa zespolona z łącznikiem gumowym przynitowanym do koła pasowego oraz wałkiem sprężarki. W drugim typie pod tarczą sprzęgłową zespoloną z wałkiem sprężarki występują gumy amortyzujące. Gdy sprężarki ze sprzęgłami zespolonym z kołami pasowymi zaczynają napotykać „opór” w swobodnej pracy sprężarki, np. spowodowanym brakiem czynnika chłodniczego w układzie klimatyzacji, następuję „zerwanie”, czyli uszkodzenie sprzęgła. Uszkodzenie sprzęgła zapobiega dalszemu uszkodzeniu elementów wewnętrznych sprężarki lub zatrzymaniu (zablokowaniu) koła pasowego sprężarki, a w konsekwencji zerwania paska klinowego, który zazwyczaj powoduje wykluczenie pojazdu z dalszej jazdy. Sterowanie pracą tych sprężarek (ze sprzęgłami „zrywnymi”) odbywa się za pomocą wyżej opisanego zaworu sterującego (zaworu elektromagnetycznego).

Tekst pochodzi z Dodatku  technicznego do WIADOMOŚCI Inter Cars SA nr 42/marzec 2012  „Klimatyzacja samochodowa Kompendium praktycznej wiedzy”