Serwisowanie samochodowych układów klimatyzacji wymaga od mechaników znajomości jego budowy oraz zasady działania. Wraz ze stopniem zaawansowania technologicznego samochodów, ich podzespoły przestały być wyłącznie mechaniczne, kontrolę nad ich działaniem przejęły sterowniki.

W klimatyzacji manualnej – ECU wtrysku, a w klimatyzacji elektronicznej – ECU klimatyzacji lub komputer pokładowy pojazdu. Niezbędna jest znajomość zasad współpracy i komunikacji pomiędzy sterownikami, wymiany informacji za pośrednictwem magistrali danych CAN/LIN. Prostym przykładem jest czujnik temperatury zewnętrznej, montowany w lusterku wstecznym prawym lub lewym (zależnie od modelu pojazdu), a podłączonym bezpośrednio albo do Komputera Pokładowego albo do ECU drzwi kierowcy (FIAT). Informacja o temperaturze zewnętrznej dociera do ECU klimatyzacji poprzez magistralę danych CAN.

Każdy układ klimatyzacji samochodowej składa się z określonych komponentów:

• Sprężarka (o stałej lub zmiennej pojemności)
• Skraplacz
• Zawór rozprężny albo dysza kalibrowana
• Parownik
• Filtr osuszający albo zbiornik akumulacyjno-odwadniający
• Wentylatory nadmuchu powietrza do kabiny
• Wentylator skraplacza
• Presostat i czujnik ciśnienia
• Czujniki temperatury i nasłonecznienia

Ze względu na budowę, możemy wyróżnić dwa typy układu klimatyzacji: system tradycyjny i system połączony.

System tradycyjny – Skoda Fabia (6Y3) 1.9 TDi – przedział silnikowy

1. Sprężarka środka chłodzącego
2. Zawór elektromagnetyczny dopasowania objętości skokowej (sprężarka) – przy sprężarce
3. Czujnik ciśnieniowy środka chłodniczego
4. Skraplacz – zawiera zbiornik płynu/osuszacz
5. Komputer sterujący silnika
6. Silnik wentylatora chłodnicy 1
7. Silnik wentylatora chłodnicy 2 – oprócz AMF
8. Komputer sterujący silnika wentylatora chłodnicy
9. Wyłącznik temperaturowy silnika wentylatora chłodnicy
10. Czujnik temperatury środka chłodniczego
11. Parownik
12. Zawór rozprężający
13. Skrzynka bezpieczników/płytka przekaźnika
14. Przyłącze serwisowe wysokiego ciśnienia
15. Przyłącze serwisowe niskiego ciśnienia
16. Czujnik temperatury zewnętrznej
17. Zbiornik płynu/osuszacz – zintegrowany w skraplaczu

System tradycyjny – Skoda Fabia (6Y3) 1.9 TDi – deska rozdzielcza

1. Komputer sterujący układu klimatyzacji – w konsoli obsługi układu klimatyzacji/ogrzewania
2. Czujnik temperatury parownika
3. Czujnik temperatury wylotów w desce rozdzielczej
4. Czujnik temperatury wylotów na nogi
5. Silnik klapy mieszanki powietrza – zawiera czujnik położenia
6. Silnik dmuchawy układu klimatyzacji/ogrzewania
7. Silnik klapy zamkniętego obiegu powietrza – zawiera czujnik położenia
8. Złącze diagnostyczne – za schowkiem w tablicy przyrządów
9. Komputer sterujący diagnozy – w wielofunkcyjnym komputerze sterującym
10. Parownik
11. Skrzynka bezpieczników/płytka przekaźnika 1
12. Skrzynka bezpieczników/płytka przekaźnika 2
13. Opornik dmuchawy ogrzewania
14. Czujnik temperatury wewnętrznej – w konsoli obsługi układu klimatyzacji/ogrzewania
15. Dmuchawa czujnika temperatury wnętrza – w konsoli obsługi układu klimatyzacji/ogrzewania
16. Komputer sterujący tablicy przyrządów – w tablicy przyrządów
17. Wielofunkcyjny komputer sterujący

System połączony – Ford Focus 2.0 TDCi – przedział silnikowy

1. Sprzęgło sprężarki układu klimatyzacji
2. Wyłącznik wysokociśnieniowy środka chłodniczego układu klimatyzacji (silnik wysokoprężny)
3. Wyłącznik niskociśnieniowy środka chłodniczego układu klimatyzacji
4. Czujnik ciśnieniowy środka chłodniczego układu klimatyzacji (silnik benzynowy)
5. Odbieralnik/osuszacz
6. Skraplacz
7. Czujnik temperatury głowicy silnika (1,8 TDCi)
8. Komputer sterujący silnika (silnik wysokoprężny) – za osłoną nadkola
9. Komputer sterujący silnika (silnik benzynowy) – w pobliżu akumulatora
10. Silnik wentylatora chłodnicy
11. Komputer sterujący silnika wentylatora chłodnicy
12. Czujnik temperatury płynu chłodzącego silnika
13. Parownik
14. Stała dławica
15. Skrzynka bezpieczników/płytka przekaźników, przedział silnikowy
16. Przyłącze serwisowe wysokiego ciśnienia
17. Przyłącze serwisowe niskiego ciśnienia

System połączony – Ford Focus 2.0 TDCi – deska rozdzielcza

1. Komputer sterujący układu klimatyzacji – w konsoli obsługi układu klimatyzacji/ogrzewania
2. Czujnik temperatury wylotów układu klimatyzacji w desce rozdzielczej 1
3. Czujnik temperatury wylotów układu klimatyzacji w desce rozdzielczej 2
4. Czujnik temperatury nawiewu na nogi układu klimatyzacji 1
5. Czujnik temperatury nawiewu na nogi układu klimatyzacji 2
6. Czujnik światła słonecznego układu klimatyzacji
7. Silnik regulacji strumieni powietrza układu klimatyzacji/ogrzewania 1
8. Silnik regulacji strumieni powietrza układu klimatyzacji/ogrzewania 2
9. Komputer sterujący dmuchawy układu klimatyzacji/ogrzewania
10. Silnik dmuchawy układu klimatyzacji/ogrzewania
11. Silnik klapy odmrażania układu klimatyzacji/ogrzewania
12. Silnik klapy odmrażania/nawiewu na nogi układu klimatyzacji/ogrzewania
13. Silnik klapy zamkniętego obiegu powietrza układu klimatyzacji/ogrzewania
14. Złącze diagnostyczne
15. Parownik
16. Skrzynka bezpieczników/płytka przekaźników, deska rozdzielcza
17. Czujnik temperatury wewnętrznej
18. Dmuchawa czujnika temperatury wnętrza

Sprężarka klimatyzacji ma za zadanie sprężać fazę gazową czynnika chłodzącego, co powoduje wzrost ciśnienia i temperatury. Czynnik chłodzący pod niskim ciśnieniem w fazie gazowej dociera z parownika a następnie poprzez sprężarkę, już pod wysokim ciśnieniem trafia do skraplacza. Sprężarka może mieć stałą pojemność, jest czasowo załączana poprzez sprzęgło elektromagnetyczne, napędzana paskiem wielorowkowym. Sprężarka o zmiennej pojemności stosowana jest w nowych typach układów, przy dużej kubaturze kabiny (np. w połączeniu z dwoma parownikami), napędzana jest stale paskiem wielorowkowym, a jej wydajnością steruje ECU klimatyzacji za pomocą elektrozaworu. Elektrozawór wbudowany jest w sprężarkę i otrzymuje sygnał PWM na podstawie którego ustalany jest wydatek tłoczenia sprężarki. Należy zwracać uwagę na typ sprężarki, dedykowany olej PAG o odpowiedniej gęstości. W samochodach hybrydowych i elektrycznych mogą być stosowane sprężarki napędzane silnikiem elektrycznym, który maspecyficzną budowę. Jego uzwojenie zanurzone jest w oleju o własnościach dielektrycznych (około 10 MΩ).

W biuletynach technicznych możemy znaleźć szereg informacji dotyczących bezpieczeństwa pracy i obsługi serwisowej układu wysokonapięciowego. Kompresor klimatyzacji, np. marki DENSO, wymaga stosowania oleju POE Dens Oil 11. Zanieczyszczenie układu klimatyzacji nawet 1% niewłaściwego oleju może 10-krotnie pogorszyć jego własności dielektryczne, co w konsekwencji prowadzi do uszkodzenia silnika elektrycznego oraz możliwego porażenia prądem osobę wykonującą czynności serwisowe. Napięcie elektryczne w układzie hybrydowym dochodzi do 500V.

Zadaniem skraplacza jest schłodzenie czynnika i spowodowanie zmiany jego stanu skupienia z gazowego w ciekły. Dzieje się tak na skutek wymuszonego przepływu powietrza przez skraplacz, co powoduje znaczny spadek temperatury czynnika chłodzącego. Różnica temperatur na wejściu i wyjściu skraplacza wynosi od 25 do 50°C w zależności od temperatury otoczenia.

Zawór rozprężny

Dysza kalibrowana (dławik) – HP od lewej, LP po prawej

Po wyjściu ze skraplacza czynnik chłodzący dociera do zaworu rozprężnego, który znajduje się w pobliżu parownika. Zadaniem zaworu rozprężnego jest rozprężenie czynnika, co powoduje spadek jego ciśnienia i temperatury. Następnie w parowniku dochodzi do przemiany czynnika ponownie w stan gazowy. W systemach połączonych zamiast zaworu rozprężnego występuje dysza kalibrowana, która zamontowana jest w przewodzie wysokiego ciśnienia. Rozprężenie dokładnej ilości czynnika uzyskiwane jest podczas przejścia przez odpowiednio dobraną kapilarę. Dysze kalibrowane są różnie i oznaczone odpowiednim kolorem, w zależności od modelu pojazdu i wymaganej zdolności chłodzenia.

Na skutek przejścia czynnika chłodzącego przez parownik następuje przemiana czynnika w stan gazowy. Reakcja ta zachodzi pod wpływem pobrania ciepła z wnętrza pojazdu. Na ściankach parownika, z zewnątrz, stale gromadzi się woda, która spływając w dół zabiera zanieczyszczenia gromadzone z przepływającego przez parownik powietrza. W taki sposób powietrze jest oczyszczane z zanieczyszczeń, a woda spływa do odstojnika i odprowadzana jest na zewnątrz samochodu. Przy długotrwałym działaniu klimatyzacji, pod samochodem można znaleźć dużą plamę wody. Jeżeli nie obserwujemy takiego zjawiska, należy poszukać przyczyny zatoru i usunąć nadmiar zanieczyszczeń.

Zadaniem filtra osuszającego jest pochłanianie wilgoci znajdującej się w czynniku chłodniczym. Filtr posiada również zdolność oczyszczania chłodziwa z zanieczyszczeń mechanicznych oraz ma zdolność chwilowego magazynowania czynnika chłodzącego bilansując chwilowe zapotrzebowanie na czynnik z wydatkiem sprężarki, pełniąc jednocześnie rolę kompensatora (tłumienie) pulsacji ciśnienia powstającego na skutek włączania i wyłączania sprężarki (sprzęgło elektromagnetyczne). Filtr osuszający należy wymieniać co 2-3 lata, ponieważ jego zdolność do pochłaniania wilgoci jest ograniczona.

Obsługa okresowa układu klimatyzacji obejmuje szereg czynności, takich jak:

• Sprawdzenie działania układu klimatyzacji przed wykonaniem serwisu – należy upewnić się w jakim stanie jest układ
• Kontrola ciśnień w układzie, poprzez podłączenie stacji obsługi klimatyzacji. Możemy też posłużyć się testerem diagnostycznym aby poprzez ECU i złącze diagnostyczne pojazdu dokonać kontroli odczytu zapamiętanych usterek systemu, weryfikacji parametrów ciśnienia i temperatur w układzie. Zwykle znacząco ułatwia to czynności serwisowe, np. niesprawny serwomotor klapy nawiewu uniemożliwia prawidłową pracę klimatyzacji i nawet po jego wymianie konieczna jest adaptacja (przyuczenie) wartości początkowych, bez tego nowy serwomotor nie będzie działać prawidłowo.
• Kontrola temperatury w kanałach nawiewu powietrza albo za pomocą termometru umieszczonego w kanale dolotowym albo za pomocą testera diagnostycznego.
• Dezynfekcja parownika. Najmniej inwazyjna, a zarazem skuteczna jest metoda ultradźwiękowa. Ozonowanie jest również skuteczne, ale należy pamiętać, aby wnętrze pojazdu nie było wilgotne, np. po myciu. Ozon bardzo łatwo wchodzi reakcję z wilgocią powodując niemożliwy do usunięcia biały nalot na elementach plastikowych a wilgoć tapicerki foteli w reakcji z ozonem skutkuje twardnieniem i kruszeniem się gąbki.
• Wymiana filtra kabinowego
• Pełny serwis układu od strony hydraulicznej: odciągnięcie czynnika i ponowne napełnienie za pomocą stacji klimatyzacji.

Do obsługi okresowej obsługi klimatyzacji samochodowej niezbędna jest stacja klimatyzacji. Stacje mogą być prostsze (półautomatyczne – ręcznie otwierane zawory LP i HP oraz brak wag zbiorników olejowych) albo automatyczne, w których sama stacja otwiera i zamyka wszystkie elektrozawory, a ilość podawanego świeżego oleju określana jest na podstawie wagi (stacja ma wagi olejowe) odzyskanego zużytego oleju. Firma TEXA S.p.A., producent stacji klimatyzacji, otrzymała szereg certyfikatów zgodności przez producentów pojazdów, a stacje są dostarczane zarówno na pierwszy montaż jak i do serwisów ASO wielu marek pojazdów. Jedną z najbardziej zaawansowanych technologicznie stacji jest model K780R Bi-Gas. Jest to stacja umożliwiająca obsługę zarówno czynnika R134a jak i R1234yf. Modele serii K700R uzyskały szereg patentów potwierdzających innowacyjność technologiczną tych stacji. Należy zwrócić uwagę na hermetyczne zbiorniki olejowe, które uniemożliwiają kontakt wilgoci zawartej w powietrzu ze świeżym olejem, wysoką wydajność odzyskiwania czynnika (ponad 95%), precyzję podawania czynnika do 5g, możliwość stosowania różnych rodzajów oleju jak PAG lub POE. Dodatkowe wyposażenie umożliwia rozszerzenie możliwości stacji o zestaw do sprawdzania wydajności klimatyzacji samochodowej, VDC – Variable Displacement Compresor – zestaw do testu wydajności sprężarek o różnej pojemności, Zestaw do przepłukiwania klimatyzacji w przypadku stwierdzenia zanieczyszczeń mechanicznych lub olejowych (nadmiar oleju lub jego niewłaściwy typ) oraz innowacyjna funkcja łącząca diagnostykę ECU klimatyzacji samochodu za pomocą zintegrowanego oprogramowania i testera diagnostycznego. W stacji klimatyzacji K780R Bi-Gas nie może zabraknąć również identyfikatora czynnika, który określa typ gazu chłodzącego oraz jego stopień czystości, aby uniknąć zmieszania czynnika chłodzącego z innym lub zabrudzonym gazem.

Warsztat samochodowy, w najbliższych latach, będzie potrzebował co najmniej dwóch różnych stacji, jednej będącej w stanie obsłużyć obecny czynnik chłodzący (R134a) oraz drugiej, do obsługi nowego czynnika (R123yf) lubwejść w posiadanie specjalnej stacji, która będzie mogła pracować jednocześnie z dwoma typami czynnika chłodzącego.

Kolejność wykonywania procesów podczas obsługi instalacji klimatyzacji samochodu

Stacja klimatyzacji odsysa czynnik z instalacji pojazdu za pomocą kompresora oraz grupy odzysku, w której zachodzi filtracja i oczyszczanie czynnika ze zużytego oleju. Czysty czynnik trafia następnie do butli wewnętrznej stacji, a odseparowany olej zostaje wypuszczony do odpowiedniego zbiornika, jednocześnie stacja informuje o ilości odzyskanego czynnika oraz zużytego oleju. Następnie wykonywana jest próżnia, która ma na celu usunięcie możliwych pozostałości czynnika, wilgoci oraz oleju. Próżnia kończy się testem utrzymania próżni, który sprawdza szczelność instalacji na podciśnieniu. Po wykonaniu próżni należy podać do układu klimatyzacji świeży olej w ilości około 2-3% pojemności czynnika układu, np. dla układu o pojemności 500g należy podać 10-15g oleju. UWAGA: jeżeli do obsługi pojazdu wybierzemy tryb automatyczny, stacja poda 10g oleju więcej niż odzyskała oleju zużytego. Podanie czynnika chłodzącego kończy proces obsługi stacji przy czym należy pamiętać o sprawdzeniu skuteczności działania klimatyzacji w samochodzie. Stacja umożliwia to poprzez weryfikację ciśnień na manometrach LP i HP oraz, jeżeli jest wyposażona w zestaw badania wydajności, w teście 5 minutowym za pośrednictwem dodatkowego termometru umieszczanego w kratce nawiewu, określa wydajność chłodzenia układu.