Der Fahrzeugklimakompressor ist das Herzstück der Fahrzeugklimaanlage und dient der Komprimierung und dem Transport von Kältemitteldampf. Es gibt zwei Arten von Kompressoren: solche mit festem und solche mit variablem Hubraum. Je nach Funktionsprinzip lassen sich Klimakompressoren in Kompressoren mit festem Hubraum und Kompressoren mit variablem Hubraum unterteilen.
Je nach Arbeitsweise lassen sich Kompressoren grundsätzlich in Kolben- und Rotationskompressoren unterteilen. Zu den gängigen Kolbenkompressoren zählen Kurbelwellen-Pleuelstangen- und Axialkolbenkompressoren, zu den gängigen Rotationskompressoren zählen Drehschieber- und Spiralkompressoren.
Der Klimakompressor eines Fahrzeugs ist das Herzstück des Kühlsystems der Klimaanlage eines Fahrzeugs und hat die Aufgabe, den Kältemitteldampf zu komprimieren und zu transportieren.
Einstufung
Kompressoren werden in zwei Typen unterteilt: Kompressoren mit nicht variablem Hubraum und Kompressoren mit variablem Hubraum.
Klimakompressoren werden im Allgemeinen entsprechend ihrer internen Arbeitsweise in Kolben- und Rotationskompressoren unterteilt.
Funktionsprinzip Klassifizierung Bearbeitung Übertragung
Je nach Funktionsprinzip können Klimakompressoren in Kompressoren mit festem Hubraum und Kompressoren mit variablem Hubraum unterteilt werden.
Kompressor mit festem Hubraum
Der Hubraum eines Kompressors mit festem Hubraum steigt proportional mit der Motordrehzahl. Er kann die Leistung nicht automatisch an den Kühlbedarf anpassen und hat einen relativ großen Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch des Motors. Seine Steuerung erfasst in der Regel das Temperatursignal vom Luftauslass des Verdampfers. Erreicht die Temperatur den Sollwert, wird die elektromagnetische Kupplung des Kompressors gelöst und der Kompressor stoppt. Steigt die Temperatur, wird die elektromagnetische Kupplung eingerückt und der Kompressor beginnt zu arbeiten. Der Kompressor mit festem Hubraum wird zusätzlich durch den Druck der Klimaanlage gesteuert. Ist der Druck in der Rohrleitung zu hoch, stoppt der Kompressor.
Klimakompressor mit variabler Verdrängung
Der Kompressor mit variablem Hubraum kann seine Leistung automatisch an die eingestellte Temperatur anpassen. Die Klimaanlagensteuerung erfasst nicht das Temperatursignal vom Luftauslass des Verdampfers, sondern regelt das Kompressionsverhältnis des Kompressors anhand des Druckänderungssignals in der Klimaanlagenleitung, um die Luftauslasstemperatur automatisch anzupassen. Während des gesamten Kühlprozesses ist der Kompressor ständig in Betrieb, und die Regelung der Kühlleistung erfolgt vollständig über das im Kompressor eingebaute Druckregelventil. Bei zu hohem Druck am Hochdruckende der Klimaanlagenleitung verkürzt das Druckregelventil den Kolbenhub im Kompressor, um das Kompressionsverhältnis zu verringern und so die Kühlleistung zu reduzieren. Sinkt der Druck am Hochdruckende auf ein bestimmtes Niveau und steigt der Druck am Niederdruckende auf ein bestimmtes Niveau, erhöht das Druckregelventil den Kolbenhub, um die Kühlleistung zu verbessern.
Klassifizierung des Arbeitsstils
Je nach Arbeitsweise lassen sich Kompressoren grundsätzlich in Kolben- und Rotationskompressoren unterteilen. Zu den gängigen Kolbenkompressoren zählen Kurbelwellen-Pleuelstangen- und Axialkolbenkompressoren, zu den gängigen Rotationskompressoren zählen Drehschieber- und Spiralkompressoren.
Kurbelwellenpleuel Kompressor
Der Arbeitsprozess dieses Kompressors lässt sich in vier Teile unterteilen: Kompression, Ausstoß, Expansion und Ansaugen. Dreht sich die Kurbelwelle, treibt die Pleuelstange den Kolben hin und her. Das Arbeitsvolumen, bestehend aus Zylinderinnenwand, Zylinderkopf und Kolbenoberfläche, verändert sich periodisch, wodurch das Kältemittel im Kältesystem komprimiert und transportiert wird. Der Kurbelwellen-Pleuelstangenkompressor gehört zur ersten Generation. Er ist weit verbreitet, verfügt über eine ausgereifte Fertigungstechnologie, einen einfachen Aufbau, geringe Anforderungen an Verarbeitungsmaterialien und -technologie und ist relativ kostengünstig. Er ist sehr anpassungsfähig, kann an einen großen Druckbereich und unterschiedliche Kälteleistungsanforderungen angepasst werden und ist leicht zu warten.
Der Kurbelwellen-Pleuelstangenkompressor weist jedoch auch einige offensichtliche Mängel auf, z. B. die Unfähigkeit, hohe Geschwindigkeiten zu erreichen, die Maschine ist groß und schwer und es ist nicht einfach, ein geringes Gewicht zu erreichen. Der Auspuff ist diskontinuierlich, der Luftstrom ist anfällig für Schwankungen und es treten während des Betriebs starke Vibrationen auf.
Aufgrund der oben genannten Eigenschaften von Kurbelwellen-Pleuelstangen-Kompressoren wurde diese Konstruktion bisher nur bei Kompressoren mit kleinem Hubraum verwendet. Derzeit werden Kurbelwellen-Pleuelstangen-Kompressoren hauptsächlich in Klimaanlagen mit großem Hubraum für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen eingesetzt.
Axialkolbenkompressor
Axialkolbenkompressoren gehören zur zweiten Generation. Die gängigsten Kompressoren sind Kipphebel- oder Taumelscheibenkompressoren, die in Fahrzeugklimakompressoren vorherrschend sind. Die Hauptkomponenten eines Taumelscheibenkompressors sind die Hauptwelle und die Taumelscheibe. Die Zylinder sind kreisförmig angeordnet, wobei die Hauptwelle des Kompressors im Mittelpunkt steht. Die Bewegungsrichtung des Kolbens verläuft parallel zur Hauptwelle. Die Kolben der meisten Taumelscheibenkompressoren sind doppelköpfig, wie beispielsweise bei axialen Sechszylinderkompressoren. Drei Zylinder befinden sich an der Vorderseite des Kompressors, die anderen drei an der Rückseite. Die doppelköpfigen Kolben gleiten parallel in den gegenüberliegenden Zylindern. Während ein Kolbenende den Kältemitteldampf im vorderen Zylinder komprimiert, saugt das andere Kolbenende den Kältemitteldampf im hinteren Zylinder an. Jeder Zylinder ist mit Hoch- und Niederdruckventilen ausgestattet, und eine weitere Hochdruckleitung verbindet die vorderen und hinteren Hochdruckkammern. Die Schrägscheibe ist mit der Hauptwelle des Kompressors verbunden. Ihr Rand sitzt in der Kolbennut. Kolbennut und Rand der Schrägscheibe werden von Stahlkugellagern getragen. Dreht sich die Hauptwelle, dreht sich auch die Taumelscheibe. Ihr Rand versetzt den Kolben in axiale Bewegung. Dreht sich die Taumelscheibe einmal, durchlaufen die beiden vorderen und hinteren Kolben jeweils einen Zyklus aus Kompression, Ausstoß, Expansion und Ansaugen. Dies entspricht der Arbeit von zwei Zylindern. Bei einem Sechszylinder-Axialkompressor sind drei Zylinder und drei Doppelkolben gleichmäßig im Zylinderblock verteilt. Dreht sich die Hauptwelle einmal, entspricht dies der Arbeit von sechs Zylindern.
Der Taumelscheibenkompressor lässt sich relativ einfach miniaturisieren und leichtgewichtig bauen und ermöglicht einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb. Er zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise, einen hohen Wirkungsgrad und eine zuverlässige Leistung aus. Nach der Realisierung der variablen Hubraumregelung wird er häufig in Fahrzeugklimaanlagen eingesetzt.
Drehschieberkompressor
Drehschieberkompressoren gibt es in zwei Zylinderformen: rund und oval. Bei einem runden Zylinder ist die Hauptwelle des Rotors exzentrisch zum Zylindermittelpunkt angeordnet, sodass der Rotor eng zwischen den Ansaug- und Auspufföffnungen an der Zylinderinnenfläche sitzt. Bei einem elliptischen Zylinder fallen die Hauptachse des Rotors und der Mittelpunkt der Ellipse zusammen. Die Rotorblätter unterteilen den Zylinder in mehrere Räume. Wenn die Hauptwelle den Rotor einmal rotieren lässt, ändert sich das Volumen dieser Räume kontinuierlich, und auch Volumen und Temperatur des Kältemitteldampfs in diesen Räumen ändern sich. Drehschieberkompressoren haben kein Saugventil, da die Flügel das Kältemittel ansaugen und verdichten. Bei zwei Rotorblättern gibt es pro Umdrehung der Hauptwelle zwei Auspuffvorgänge. Je mehr Rotorblätter, desto geringer sind die Schwankungen der Kompressorenentladung.
Als Kompressor der dritten Generation lässt sich der Drehschieberkompressor aufgrund seines geringen Volumens und Gewichts leicht in einem engen Motorraum unterbringen. Dank seiner geringen Geräusch- und Vibrationsgeräusche sowie seines hohen volumetrischen Wirkungsgrads wird er auch in Fahrzeugklimaanlagen eingesetzt. Allerdings stellt der Drehschieberkompressor hohe Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit und ist mit hohen Herstellungskosten verbunden.
Scrollkompressor
Solche Kompressoren werden als Kompressoren der vierten Generation bezeichnet. Scrollkompressoren lassen sich im Wesentlichen in zwei Typen unterteilen: dynamische und statische Kompressoren sowie Doppelumlaufkompressoren. Die dynamischen und statischen Kompressoren werden derzeit am häufigsten eingesetzt. Ihre Arbeitsteile bestehen hauptsächlich aus einer dynamischen und einer statischen Turbine. Die Strukturen der dynamischen und statischen Turbinen sind sehr ähnlich. Beide bestehen aus einer Endplatte und einem davon ausgehenden Evolventenzahn. Beide sind exzentrisch angeordnet und der Unterschied beträgt 180°. Die statische Turbine ist stationär, während die bewegliche Turbine durch die Kurbelwelle unter dem Einfluss eines speziellen Verdrehsicherungsmechanismus exzentrisch gedreht und verschoben wird. Das heißt, es findet keine Drehung, sondern nur eine Umdrehung statt. Scrollkompressoren bieten viele Vorteile. Beispielsweise sind sie klein und leicht, und die exzentrische Welle, die die Turbine antreibt, kann sich mit hoher Geschwindigkeit drehen. Da kein Saug- und Druckventil vorhanden ist, arbeitet der Scrollkompressor zuverlässig und ermöglicht die einfache Umsetzung von Drehzahl- und Hubraumregelung. Mehrere Kompressionskammern arbeiten gleichzeitig, der Gasdruckunterschied zwischen benachbarten Kompressionskammern ist gering, die Gasleckage ist gering und der volumetrische Wirkungsgrad ist hoch. Scrollkompressoren werden im Bereich der Kleinkühlung aufgrund ihrer Vorteile wie kompakte Bauweise, hohe Effizienz und Energieeinsparung, geringe Vibration und Geräuschentwicklung sowie Betriebszuverlässigkeit immer häufiger eingesetzt und sind somit zu einer der Hauptrichtungen der Entwicklung der Kompressortechnologie geworden.
Häufige Fehlfunktionen
Da der Klimakompressor ein sich schnell drehendes Arbeitsteil ist, besteht eine hohe Ausfallwahrscheinlichkeit. Häufige Fehler sind ungewöhnliche Geräusche, Leckagen und Funktionsstörungen.
(1) Ungewöhnliche Geräusche Es gibt viele Gründe für ungewöhnliche Geräusche des Kompressors. Beispielsweise ist die elektromagnetische Kupplung des Kompressors beschädigt oder das Innere des Kompressors ist stark abgenutzt usw., was zu ungewöhnlichen Geräuschen führen kann.
①Die elektromagnetische Kupplung des Kompressors ist eine häufige Ursache für ungewöhnliche Geräusche. Der Kompressor läuft unter hoher Last oft von niedriger auf hohe Drehzahl, daher sind die Anforderungen an die elektromagnetische Kupplung sehr hoch. Die Einbauposition der elektromagnetischen Kupplung befindet sich in der Regel in Bodennähe und ist häufig Regenwasser und Erde ausgesetzt. Bei einem Lagerschaden in der elektromagnetischen Kupplung treten ungewöhnliche Geräusche auf.
② Neben dem Problem der elektromagnetischen Kupplung selbst wirkt sich auch die Spannung des Kompressorantriebsriemens direkt auf deren Lebensdauer aus. Ist der Antriebsriemen zu locker, rutscht die elektromagnetische Kupplung leicht durch; ist der Antriebsriemen zu straff, erhöht sich die Belastung der elektromagnetischen Kupplung. Ist der Antriebsriemen nicht korrekt gespannt, funktioniert der Kompressor bei geringer Belastung nicht und wird bei hoher Belastung beschädigt. Liegen bei laufendem Antriebsriemen die Kompressor- und die Generatorriemenscheibe nicht in einer Ebene, verkürzt sich die Lebensdauer des Antriebsriemens bzw. des Kompressors.
3 Das wiederholte Ansaugen und Schließen der elektromagnetischen Kupplung führt ebenfalls zu ungewöhnlichen Geräuschen im Kompressor. Beispielsweise reicht die Stromerzeugung des Generators nicht aus, der Druck der Klimaanlage ist zu hoch oder die Motorlast ist zu groß, was dazu führt, dass die elektromagnetische Kupplung wiederholt einrastet.
④Zwischen der elektromagnetischen Kupplung und der Montagefläche des Kompressors sollte ein gewisser Abstand bestehen. Ist der Abstand zu groß, verstärkt sich auch der Aufprall. Ist der Abstand zu klein, kollidiert die elektromagnetische Kupplung während des Betriebs mit der Montagefläche des Kompressors. Dies ist auch eine häufige Ursache für ungewöhnliche Geräusche.
⑤ Der Kompressor benötigt während des Betriebs eine zuverlässige Schmierung. Wenn dem Kompressor Schmieröl fehlt oder das Schmieröl nicht ordnungsgemäß verwendet wird, treten im Kompressor ernsthafte, ungewöhnliche Geräusche auf und können sogar dazu führen, dass der Kompressor verschleißt und verschrottet wird.
(2) Leckage. Kältemittellecks sind das häufigste Problem in Klimaanlagen. Der undichte Teil des Kompressors befindet sich meist an der Verbindungsstelle zwischen Kompressor und Hoch- und Niederdruckleitung, wo eine Überprüfung aufgrund des Einbauorts meist schwierig ist. Der Innendruck der Klimaanlage ist sehr hoch. Bei einem Kältemittelleck geht Kompressoröl verloren, was zu einem Ausfall der Klimaanlage oder einer unzureichenden Schmierung des Kompressors führt. Die Kompressoren der Klimaanlagen sind mit Überdruckventilen ausgestattet. Diese Überdruckventile sind in der Regel nur einmalig zu verwenden. Bei zu hohem Systemdruck sollte das Überdruckventil rechtzeitig ausgetauscht werden.
(3) Funktioniert nicht. Es gibt viele Gründe, warum der Kompressor der Klimaanlage nicht funktioniert. Meistens liegt das an Problemen mit der Schaltung. Sie können vorab prüfen, ob der Kompressor beschädigt ist, indem Sie die elektromagnetische Kupplung des Kompressors direkt mit Strom versorgen.
Vorsichtsmaßnahmen bei der Wartung der Klimaanlage
Sicherheitsaspekte beim Umgang mit Kältemitteln
(1) Handhaben Sie das Kältemittel nicht in geschlossenen Räumen oder in der Nähe einer offenen Flamme.
(2) Es ist das Tragen einer Schutzbrille erforderlich.
(3) Vermeiden Sie, dass flüssiges Kältemittel in die Augen gelangt oder auf die Haut spritzt.
(4) Richten Sie den Boden des Kältemitteltanks nicht auf Personen, da einige Kältemitteltanks am Boden über Notentlüftungsvorrichtungen verfügen.
(5) Stellen Sie den Kältemitteltank nicht direkt in heißes Wasser mit einer Temperatur über 40 °C.
(6) Wenn das flüssige Kältemittel in die Augen gelangt oder die Haut berührt, reiben Sie es nicht, sondern spülen Sie es sofort mit reichlich kaltem Wasser aus und gehen Sie sofort ins Krankenhaus, um einen Arzt zur professionellen Behandlung aufzusuchen. Versuchen Sie nicht, das Problem selbst zu lösen.
