Wie die Fahrzeugklimaanlage funktioniert

Was fehlt auf diesem Bild? Autoklimaanlage. Stockbyte / Getty Images

Sie sind an einem Augustnachmittag im Verkehr gestoppt. Schweiß tropft von Ihrem Nacken bis zum Rücken, bis Ihr Hemd ihn aufnimmt und einen feuchten Fleck zwischen Ihnen und dem Sitz bildet. Ihre Beine kleben entweder an der Vinylpolsterung oder werden von ihrem billigen Samt gestochen. Ihre Hände fühlen sich an, als würden sie gleich vom Lenkrad rutschen, und Sie sind dankbar, dass Ihre Augenbrauen verhindern, dass der Schweiß in Ihre Augen läuft. Meistens.

Was fehlt auf diesem Bild? Autoklimaanlage. Es ist nahezu universell geworden und 99 Prozent aller Neuwagen ab Sommer 2010 sind damit ausgestattet. Wenn es fehlt, bemerken wir.

Es ist auch länger bei uns als Sie vielleicht denken. Packard erfand bereits 1939 die Automobil-Klimaanlage und war 1940 die erste Autofirma, die eine werkseitig installierte Klimaanlage anbot. Natürlich hatte dieses frühe System keinen Thermostat, aber es war besser, als überhaupt nichts zu haben. Die Idee setzte sich jedoch durch, und bis 1969 wurde mehr als die Hälfte aller Neuwagen mit eingebauter Klimaanlage verkauft. Davon ausgenommen sind die Aftermarket-Wechselstromgeräte, die während der ersten Hitzewelle des Jahres installiert werden konnten, als der neue Eigentümer bedauerte, dass er im Januar im Autohaus gekniffen hatte.

Schließlich wurde festgestellt, dass das Kältemittel seit Jahrzehnten in der Automobil-AC verwendet wird, bekannt als R-12, CFC-12, oder sein Markenname Freon, beschädigte die Ozonschicht (es ist ein Fluorchlorkohlenwasserstoff). Es wurde verboten, in den Vereinigten Staaten hergestellt zu werden, und eine Alternative, genannt R-134a oder HFC-134a, wurde für alle nach 1996 hergestellten Autos benötigt. Jetzt muss jedes ältere Auto mit einem neuen System nachgerüstet werden, das das neuere, sicherere Kältemittel verwenden kann.

Die Klimaanlage hat während ihrer gesamten Existenz auf die gleiche Weise funktioniert: Sie kühlt und entzieht der Luft Feuchtigkeit. Das System besteht aus drei Hauptteilen: dem Kompressor, Kondensator, und Verdampfer -- Damit wird dies erreicht, sowie einige andere Teile, damit das System reibungslos funktioniert. Werfen wir einen Blick auf jeden.

Inhalt

1. Die Hochdruckseite
2. Die Niederdruckseite
3. Aufladen der Klimaanlage eines Autos

Alle Fahrzeugklimaanlagen sind (fast) geschlossene Kreisläufe mit Hochdruck- und Niederdruckseite. Wir beginnen mit der Hochdruckseite, die vom Motor zum Fahrgastraum führt:

Kompressor: Der Kompressor ist eine Pumpe, die von einem Riemen angetrieben wird, der an der Kurbelwelle des Motors angebracht ist. Wenn das Kältemittel in den Kompressor gesaugt wird, liegt es in gasförmiger Niederdruckform vor. Sobald sich das Gas in der Pumpe befindet, macht der Kompressor seinem Namen alle Ehre. Der Riemen treibt die Pumpe an, die das Gas unter Druck setzt und zum Kondensator drückt. Kompressoren können keine Flüssigkeiten komprimieren, nur Gase. Sie werden sehen, wenn wir das System durchlaufen, dass es andere Teile gibt, deren Aufgabe es ist, Wasser aufzufangen, das versehentlich in den Wechselstromkreislauf gelangt.

Kondensator: Der Kondensator ist im Grunde ein Kühler und dient demselben Zweck wie der in Ihrem Auto: Wärme aus dem System abzustrahlen. Das Kältemittel tritt als Druckgas vom Kompressor in den Kondensator ein. Der Prozess des Druckbeaufschlagens des Gases und des Transports zum Kondensator erzeugt Wärme, aber Luft, die um die Verdrillungsrohre des Kondensators strömt, kühlt das Kältemittel ab, bis es wieder eine Flüssigkeit bildet. Stellen Sie sich vor, der Dampf kühlt ab und kondensiert wieder zu Wasser, und Sie haben die Idee. Das flüssige Kältemittel ist jetzt eine Hochdruckflüssigkeit und fast bereit, das Auto zu kühlen.

Empfänger-Trockner: Aber zuerst muss das Kältemittel für den Verdampfer vorbereitet werden. Beim Verlassen des Kondensators gelangt die Flüssigkeit durch ein kleines Reservoir in der Leitung. Dieser Empfänger-Trockner enthält Trockenmittel, kleine Körnchen, die Wasser anziehen. Sie haben Päckchen mit Trockenmitteln in Schuhkartons gesehen, in denen sie dasselbe tun: Wasser aus der Luft anziehen, um neue Schuhe frisch und bereit für Ihre Füße zu halten. (Sie sind normalerweise mit "Nicht essen" gekennzeichnet.) Im Empfängertrockner entfernen sie das in das System eingedrungene Wasser. Wenn das Wasser zurückbleiben und möglicherweise Eiskristalle bilden darf, kann es die Klimaanlage beschädigen.

Das ist genug Hochdruck für jeden, also gehen wir zur Niederdruckseite des Systems.

Wärmeausdehnungsventil (TXV): Hier wechselt das System von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite. Wenn Sie diesen Teil des Systems berühren, spüren Sie, dass er sich von heiß zu kalt ändert.

Das flüssige Hochdruckkältemittel fließt vom Auffangtrockner durch das Expansionsventil, wo es sich ausdehnen kann. Diese Expansion reduziert den Druck auf das Kältemittel, so dass es in den Verdampfer gelangen kann. Das Ventil erfasst den Druck und reguliert den Kältemittelfluss, wodurch das System gleichmäßig arbeitet. Die beweglichen Teile des Ventils können sich jedoch abnutzen und müssen manchmal ausgetauscht werden.

Einige Fahrzeuge haben eine Blendenrohr anstatt eines Expansionsventils, aber es dient dem gleichen Zweck, das Kältemittel expandieren zu lassen und den Druck zu senken, bevor die Flüssigkeit in den Verdampfer eintritt. Das Öffnungsrohr lässt das Kältemittel mit einer konstanten Geschwindigkeit fließen und hat keine beweglichen Teile, kann jedoch mit der Zeit mit Schmutz verstopft werden. Systeme mit einem Öffnungsrohr schalten das AC-System automatisch ein und aus, um den Kältemittelfluss zum Verdampfer zu regulieren.

Verdampfer: Hier geschieht die Magie. Während sich alle anderen Teile des Systems im Motorraum befinden, befindet sich dieser in der Kabine, normalerweise über dem Fußraum auf der Beifahrerseite. Es sieht auch aus wie ein Heizkörper mit einer Spule aus Rohren und Rippen, aber seine Aufgabe ist es, Wärme zu absorbieren, anstatt sie abzuleiten.

Kältemittel tritt als kalte Niederdruckflüssigkeit in die Verdampferwendel ein, idealerweise bei 0 Grad Celsius (32 Grad Fahrenheit), weshalb Sie kein Wasser im System haben möchten. Das Kältemittel gefriert bei dieser Temperatur nicht, hat aber einen sehr niedrigen Siedepunkt. Die Hitze in der Kabine des Autos reicht aus, um den R-134a im Verdampfer zum Kochen zu bringen und wieder zu einem Gas zu werden, genau wie Wasser, das wieder zu Dampf wird. Kältemittel kann in seiner gasförmigen Form viel Wärme aufnehmen.

Das Gas strömt aus dem Verdampfer - und aus dem Fahrgastraum des Autos und nimmt die Wärme mit. Ein Ventilator, der über die Außenseite der Verdampferwendel bläst, bläst kühle Luft in den Fahrgastraum. Das Kältemittel in Gasform tritt dann in den Kompressor ein, wo es unter Druck gesetzt wird und der gesamte Prozess von vorne beginnt.

Wenn das System ein Blendenrohr verwendet, gibt es eine Akkumulator zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor. Ein Öffnungsrohr lässt manchmal zu viel Kältemittel in den Verdampfer und es kocht nicht alles. Da der Kompressor keine Flüssigkeit, sondern nur Gas komprimieren kann, fängt der Akkumulator überschüssige Flüssigkeit ein, bevor sie in den Kompressor gelangen kann.

Der Verdampfer entzieht der Luft im Auto auch Feuchtigkeit, wodurch Sie sich kühl fühlen. Wasser in der Luft kondensiert auf der Verdampferwendel, zusammen mit Schmutz und Pollen und allem anderen, was in der Kabine herumschwimmt. Wenn Sie das Auto anhalten und sehen, dass Wasser darunter tropft, ist es wahrscheinlich das Wasser aus dem AC-Verdampfer und kein Grund zur Sorge.

Wir haben alle von "Aufladen der Klimaanlage" gehört, also werden wir uns das als nächstes kurz ansehen.

Eine Auswahl an Kfz-Klimaanlagenanzeigen Thinkstock / Comstock Images / Getty Images

Die meisten von uns sehen im Frühjahr Anzeigen für Autowerkstätten, die Angebote für das Aufladen der Klimaanlage Ihres Autos rechtzeitig für den kommenden Sommer anbieten. Was lässt uns fragen, was die Klimaanlage auflädt? Ist es erforderlich, wie ein Ölwechsel? Muss die Klimaanlage meines Autos aufgeladen werden? Ist dies ein weiterer Betrug, den Reparaturwerkstätten ahnungslose Kunden anziehen können??

Die Antwort auf diese letzte Frage ist definitiv nein; Das Aufladen der Klimaanlage ist kein Betrug. Es bedeutet einfach, dass dem System frisches Kältemittel hinzugefügt wird. Wenn das Kältemittel etwas zu niedrig ist, kann es nachgefüllt werden, so als ob Sie etwas wenig Öl im Motor hätten. Wenn es jedoch sehr niedrig ist, muss das noch im System befindliche Kältemittel abgelassen und ersetzt werden. Dieser Vorgang des Löschens des Systems und des Hinzufügens neuer Flüssigkeit wird aufgerufen aufladen.

In beiden Fällen haben Sie etwas Kältemittel verloren, was nicht so toll ist. Obwohl R-134a besser für die Umwelt ist als Freon, möchte die Environmental Protection Agency lieber kein Kältemittel für die Klimaanlage in den Boden und in die Flüsse gelangen lassen. Wenn das System entleert und wieder aufgeladen werden soll, empfiehlt die EPA, dass der Techniker das System überprüft, um die Ursache des Lecks zu finden und es zu beheben. Sie benötigen keine Reparatur, aber sie möchten wirklich, dass Sie sie durchführen lassen.

In diesem Artikel wurde viel über R-134a als Ersatz für großen, schlechten Freon gesprochen, aber es gibt auch andere, die von der EPA genehmigt wurden. R-134a ist das von den Herstellern am meisten getestete und empfohlene Kältemittel. Es gibt jedoch auch andere mit Namen wie Free Zone, Freeze 12 und Kar Kool, die die EPA in Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge zulässt [Quelle: EPA]..

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Quellen

• Automobile Magazine. "Geschichte der Fahrzeugklimaanlage." Juli 2010. (1. Februar 2012) http://www.automobilemag.com/features/news/1007_automotive_air_conditoning_history/index.html
• Familienautoteile. "Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge." (25. Januar 2012) http://www.familycar.com/ac1.htm
• AirconCars.com. "Wie die Klimaanlage funktioniert." (25. Januar 2012) http://www.airconcars.com/html/how_it_works.html
• AirCondition.com. "Wie Kältemittel durch das System fließt." (1. Februar 2012) http://www.aircondition.com/tech/questions/13/
• Alles über Auto-AC-Systeme. "Öffnungsrohre und Expansionsventile." (1. Februar 2012) http://www.autoacsystems.com/fasttrack/otubes.html
• Umweltschutzbehörde. "Laden Sie die Klimaanlage Ihres Autos mit Kältemittel auf." 19. August 2010. (1. Februar 2012) http://epa.gov/Ozone/title6/609/recharge.html
• Umweltschutzbehörde. "Ersatzstoffe in Kraftfahrzeugklimaanlagen." 7. Oktober 2011. (2. Februar 2012) http://www.epa.gov/ozone/snap/refrigerants/lists/mvacs.html