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Funktion und Bauteile einer Klimaanlage (Fachartikel) |
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| Funktion und Bauteile einer Klimaanlage | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Michael II  10-03-2007, 17:58 |
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Grundlagen der Klimatechnik Kältemittelkreislauf Drücke prüfen (R134a) Diagnose mit VCDS Grundlagen der Klimatechnik Physikalische Grundlagen: Die vier bekannten Aggregatzustände des Wassers gibt es auch bei den Kältemitteln der Klimaanlage. 
1 gasförmig (nicht Sichtbar) 2 dampfförmig 3 flüssig 4 fest Wird in einem Behälter Wasser erhitzt (Wärmeaufnahme), so ist aufsteigender Wasserdampf sichtbar. Erhitzt sich der Dampf durch Wärmeaufnahme noch mehr, wird aus sichtbaren Dampf unsichtbares Gas. Der Vorgang ist umkehrbar. Entzieht man dem gasförmigen Wasser den Wärmeinhalt, dann entsteht erst Dampf, daraus Wasser und dann Eis.  A-Wärmeaufnahme B- Wärmeabgabe Wärme fließt immer vom wärmeren zum kälteren Stoff Jeder Stoff besteht aus einer Masse sich bewegender Moleküle. Die sich rasch bewegenden Moleküle eines wärmeren Stoffes geben einen Teil ihrer Energie an die mit weniger Wärme versehenen und langsameren Moleküle ab. Dadurch verlangsamt sich die Molekularbewegung des wärmeren Stoffes und die des kälteren wird beschleunigt. Dieses geschieht so lange, bis sich die Moleküle beider Stoffe mit der selben Geschwindigkeit bewegen. Sie haben dann die gleiche Temperatur und es findet kein weiterer Wärmeaustausch statt. Druck und Siedepunkt Der in Tabellen angegebene Siedepunkt einer Flüssigkeit bezieht sich immer auf den atmosphärischen Druck 1 bar. Wird der Druck über einer Flüssigkeit verändert, so ändert sich auch dessen Siedepunkt. Es ist bekannt, daß z.B. Wasser bei um so tieferen Temperaturen siedet, je niedriger der Druck ist. Anhand der Dampfdruckkurven für Wasser und Kältemittel R134a ist zu erkennen, daß z.B. bei gleichbleibendem Druck durch Temperatursenkung der Dampf zu Flüssigkeit wird (im Kondensator), oder daß z.B. durch Druckminderung das Kältemittel vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand übergeht (Verdampfer).  Dampfdruckkurve Wasser A- flüssig B- gasförmig C- Dampfdruckkurve Wasser 1- Druck über der Flüssigkeit in bar (absolut) 2- Temperatur in °C Dampfdruckkurve Kältemittel R134a A- flüssig B- gasförmig D- Dampfdruckkurve Kältemittel R134a 1- Druck über der Flüssigkeit in bar (absolut) 2- Temperatur in °C Dampfdrucktabelle für Kältemittel R134a: Für jedes Kältemittel wird in der Literatur für Kältetechniker die Dampfdrucktabelle bekannt gemacht. Aus dieser Tabelle ist ablesbar, welcher Dampfdruck über der Flüssigkeitssäule im Behälter drückt, wenn die Temperatur des Behälters bekannt ist. Da für jedes Kältemittel eine eigene charakteristische Dampfdrucktabelle bekannt ist, kann man durch Druck- und Temperaturmessung erfahren um welches Kältemittel es sich handelt. Hinweis! Bei Absolutdruck entsprechen 0 bar einem absoluten Vakuum. Der normale Umgebungsdruck (Überdruck) entspricht 1 bar Absolutdruck. Auf den Skalen der meisten Druckmanometer entspricht 0 bar einem Absolutdruck von einem bar (erkennbar an der Angabe -1 bar unterhalb von 0)
Kältemittel R134a: Der Verdampfung- und Kondensierungssprozeß ist das bei Klimaanlagen in Fahrzeugen verwendete Verfahren. Man arbeitet dabei mit einem leicht siedenden Stoff, den wir als Kältemittel bezeichnen. Das angewendete Kältemittel ist Tetrafluorethan R134a, das bei -26,5°C unter einem Dampfdruck von 1 bar siedet. Physikalische Daten des Kältemittels R134a Chemische Formel CH2F-CF3 oder CF3-CH2F Chemische Bezeichnung Tetrafluorethan Siedepunkt bei 1 bar - 26,5 °C Erstarrungspunkt -101,6 °C Kritische Temperatur 100,6 °C Kritischer Druck 40,56 bar (absolut) Kritischer Punkt: Der kritische Punkt (kritische Temperatur und kritischer Druck) bedeutet, daß es oberhalb desselben keine trennende Oberfläche mehr zwischen Flüssigkeit und Gas gibt. Ein Stoff ist oberhalb seines kritischen Punktes stets gasförmig. Bei Temperaturen unterhalb des kritischen Punktes weisen alle Kältemittel-Typen in Druckbehältern eine Flüssigkeits- und eine Gasphase auf, d.h. über der Flüssigkeit ist ein Gaspolster vorhanden. Solange neben der Flüssigkeit noch Gas im Behälter vorhanden ist, hängt der Druck von der Umgebungstemperatur ab. þ Seite * Dampfdrucktabelle Hinweis Kältemittel dürfen nicht untereinander gemischt werden. Es darf nur das für die jeweilige Klimaanlage vorgeschriebene Kältemittel verwendet werden. Umweltaspekte für das Kältemittel R134a R134a ist ein Fluor-Kohlenwasserstoff (FKW) und enthält kein Chlor. R134a hat eine geringere atmosphärische Lebensdauer als das Kältemittel R12 R134a greift die Ozonschicht nicht an. Der Beitrag von R134a zum Treibhauseffekt ist um den Faktor 10 kleiner als der vom Kältemittel R12. Neuere Fahrzeuge verwenden anstatt T134a das Kältemittel R1234yf, welches aufgrund der Bildung sehr giftiger Stoffe bei Brand höchst umstritten ist. An Klimaanlagen die das ungefährliche CO2 als Kühlmittel benutzen wird zum jetzigen Zeitpunkt (2016) noch gearbeitet. Eigenschaften des Kältemittels R134a Handelsnamen und Bezeichnungen Das Kältemittel R134a ist zur Zeit unter folgenden Handelsbezeichnungen erhältlich. H-FKW 134a SUVA 134a KLEA 134a Hinweis! Unter der großen Auswahl verschiedener Kältemittel darf für Kraftfahrzeuge nur das für das jeweilige Fahrzeug vorgesehene Kältemittel verwendet werden. Die Bezeichnung Frigen oder Freon sind Handelsnamen. Sie gelten auch für Kältemittel, die nicht für Kraftfahrzeuge verwendet werden dürfen. Farbe Kältemittel ist als Dampf und Flüssigkeit farblos wie Wasser. Gas ist unsichtbar. Lediglich die Grenzschicht zwischen Gas und Flüssigkeit ist sichtbar. (Flüssigkeitsstand im Steigrohr des Füllzylinders oder Blasen in einem Schauglas). In einem Schauglas kann die Flüssigkeit des Kältemittels R134a gefärbt (milchig) erscheinen. Diese Trübung kommt vom teilweise gelösten Kältemittelöl und deutet nicht auf einen Fehler hin. Dampfdruck In einem nicht vollständig gefüllten, geschlossenen Behälter, verflüchtigt dampfförmiges Kältemittel an der Oberfläche in der Menge, die unter Zusammenschluß von Dampfteilchen wieder zu Flüssigkeit wird. Dieser Gleichgewichtszustand entsteht unter Druck und wird häufig Dampfdruck genannt. Der Dampfdruck ist temperaturabhängig. Physikalische Eigenschaften von R134a Die Dampfdruckkurven von R134a und anderen Kältemitteln sind teilweise sehr ähnlich, deshalb ist eine eindeutige Unterscheidung alleine über den Druck nicht möglich. Die Schmierung des Kompressors erfolgt bei R 134a durch spezielle synthetische Kältemaschinenöle, z.B. PAG-Öle (Polyalkylenglykol-Öle). Verhalten gegen Metalle Im reinen Zustand ist Kältemittel R134a chemisch stabil und greift Eisen und Aluminium nicht an. Verunreinigungen des Kältemittels z.B. mit Chlorverbindungen führen aber dazu, das bestimmte Metalle und Kunststoffe angegriffen werden. Dies kann zu Verstopfungen, Undichtigkeiten oder zu Ablagerungen am Kolben des Kompressors führen. Kritische Temperatur / kritischer Druck Bis zu einem Gasdruck von 39,5 bar Überdruck dies entspricht einer Temperatur von 101 °C) bleibt das Kältemittel R134a chemisch stabil, oberhalb dieser Temperatur zersetzt sich das Kältemittel (siehe Brennbarkeit). Wassergehalt Wasser ist im flüssigem Kältemittel nur in ganz geringen Mengen löslich. Demgegenüber vermischen sich Kältemitteldampf und Wasserdampf in jedem Verhältnis. Im Kältemittelkreislauf wird evtl. vorhandenes Wasser als Tröpfchen mit geführt, wenn der Trockner im Flüssigkeits- bzw. Auffangbehälter schon ca. 8 Gramm Wasser aufgenommen hat. Dieses Wasser strömt bis zur Düse des Expansionsventils oder der Drossel und wird zu Eis. Die Klimaanlage hört auf zu kühlen. Wasser zerstört die Klimaanlage, weil unter hohen Drücken und Temperaturen in Verbindung mit anderen Verunreinigungen Säuren entstehen. Brennbarkeit Kältemittel ist unbrennbar. Es hat im Gegenteil feuerhemmende bzw. feuerlöschende Wirkung. Kältemittel wird durch Flammen und glühende Flächen zersetzt. Auch durch UV-Licht wird Kältemittel gespalten (entsteht bei elektrischer Schweißarbeit). Dabei entstehen giftige Spaltprodukte, diese dürfen nicht eingeatmet werden. Durch Reizen der Schleimhäute wird man jedoch genügend und rechtzeitig gewarnt. Füllfaktor In einem Behälter muß zum Flüssigkeitsraum ein Dampfraum vorhanden sein. Bei steigender Temperatur dehnt sich die Flüssigkeit aus. Der mit Dampf gefüllte Raum wird kleiner. Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird nur noch Flüssigkeit in dem Behälter sein. Danach genügt eine nur geringe Temperatursteigerung und im Behälter entstehen sehr große Drücke, weil sich die Flüssigkeit weiter ausdehnen will, wozu jedoch kein Raum mehr vorhanden ist. Die dabei auftretenden Kräfte sind groß genug, um den Behälter zu sprengen. Damit ein Behälter nicht überfüllt wird, ist in der Druckgasverordnung festgelegt, wieviel Kilogramm Kältemittel je Liter Innenvolumen des Behälters eingefüllt werden dürfen. Dieser "Füllfaktor" ergibt multipliziert mit dem Innenvolumen die zulässige Füllmenge. Er beträgt bei den in Kfz verwendeten Kältemittel 1,15 kg/l. Nachweis von Undichtigkeiten Der Kältemittelkreislauf kann zum Beispiel durch äußere Beschädigung undicht werden. Der Nachweis von kleinen Undichtigkeiten kann wegen der geringen Menge von ausströmendem Kältemittel z.B. durch einen elektronisch arbeitenden Lecksucher nachgewiesen werden. Mit diesem Gerät können Undichtigkeiten mit weniger als 5 Gramm Kältemittelverlust pro Jahr erkannt werden. (Für die unterschiedlichen Kältemittel sind dabei Lecksuchgeräte zu verwenden die auf die Zusammensetzung des jeweiligen Kältemittels ausgelegt sind. So sind z.B. Lecksuchgeräte für Kältemittel R12 für R134a nicht geeignet, da das Kältemittel R134a keine Chloratome besitzt, so daß diese Lecksuchgeräte nicht ansprechen). Kältemaschinenöl Kältemaschinenöl mischt sich (ca. 20-40%, je nach Kompressortyp und Kältemittelmenge) mit dem Kältemittel, zirkuliert ständig im Kreislauf und schmiert die beweglichen Teile. In Verbindung mit R134a- Klimaanlagen werden spezielle synthetische Kältemaschinenöle, z.B. Poly-Alkylen-Glykol (PAG) -Öl, verwendet. Das ist notwendig, weil sich z.B. Mineralöl nicht mit R134a mischt. Darüber hinaus könnten die Materialien der R134a-Klimaanlage angegriffen werden, wenn das Gemisch unter Druck und hohen Temperaturen durch den Kältemittelkreislauf fließt oder der Schmierfilm im Kompressor abreißt. Der Einsatz von nicht zugelassenen Ölen kann zum Ausfall der Klimaanlage führen, deshalb dürfen nur freigegebene Öle eingefüllt werden. Eigenschaften des Kältemittelöles Die wichtigsten Eigenschaften sind hohes Lösungsvermögen mit Kältemittel, gute Schmiereigenschaften, Säurefreiheit und sehr geringem Wasseranteil. Aus diesem Grunde dürfen nur ganz bestimmte Öle verwendet werden, eine Aufstellung freigegebener Kältemittelöle und Füllmengen siehe fahrzeugspezifischen Reparaturleitfaden. Die für das Kältemittel R134a geeigneten PAG-Öle sind stark Hygroskopisch und mit anderen Ölen nicht mischbar. Deshalb zum Schutz vor eindringender Feuchtigkeit angebrochene Gebinde sofort wieder verschließen. Kältemittelöl altert durch Feuchtigkeit und Säuren, wird dunkel, zähflüssig und aggressiv gegen Metalle. Hinweis! Für Kältemittelkreisläufe mit Kältemittel R134a darf nur das für den Kompressor freigegebene Öl verwendet werden. Füllmengen siehe fahrzeugspezifischen Reparaturleitfaden. Aufgrund seiner chemischen Eigenschaften darf das Kältemittelöl nicht mit Motoröl oder Getriebeöl zusammen entsorgt werden. Behaglichkeit Eine der Grundvoraussetzungen für konzentriertes und sicheres Fahren ist das Gefühl von Behaglichkeit im Fahrzeuginnenraum. Diese Behaglichkeit wird erst durch den Einsatz einer Klimaanlage vor allen Dingen bei warmen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit möglich. Natürlich können auch geöffnete Fenster, ein geöffnetes Schiebedach oder ein höherer Luftdurchsatz zur Behaglichkeit beitragen, allerdings ergeben sich Nachteile im Fahrzeuginnenraum, z.B.: Zusätzlicher Lärm, Zugluft, Abgase, ungefiltertes Eindringen von Pollen und Blütenstaub (unangenehm für Allergiker) Durch eine geregelte Klimaanlage in Verbindung mit einem gut durchdachten Heizungs- und Lüftungssystem kann das Gefühl des Wohlbefindens und der Behaglichkeit durch Regelung der Innenraum- Temperatur, der Luftfeuchtigkeit und der Luftbewegung, entsprechend den äußeren Bedingungen, erzeugt werden, diese sowohl bei stehendem als auch fahrendem Fahrzeug. Umweltaspekte Seit ca. 1992 wurden sukzessive die Klimaanlagen neu produzierter Automobile auf das Kältemittel R134a umgestellt. Dieses Kältemittel enthält kein Chlor und ist deshalb Ozonunschädlich. Bis ca. 1992 waren die Klimaanlagen mit dem Kältemittel R12 ausgerüstet. Dieser FCKW hat wegen seiner Chloratome ein hohes Ozonabbaupotential und zusätzlich auch ein Potential zur Verstärkung des Treibhauseffektes. Für die bestehenden, mit dem Ozonschädlichen Stoff R12 gefüllten Altanlagen werden Umrüstprogramme angeboten. Aus Gründen des Umweltschutzes dürfen keine Kältemittel in die Atmosphäre abgelassen werden. Wirkungsweise der Klimaanlage Die Temperatur im Fahrgastraum wird von Strahlungswärme durch die Fenster und von Übergangswärme durch Metallteile bestimmt. Um aber an sehr warmen Tagen für das Wohlbefinden der Insassen behagliche Temperaturen zu schaffen, muß ein Teil der vorhandenen Wärme abgepumpt werden. Da sich Wärme in Richtung kälterer Temperaturen ausbreitet, wird im Fahrgastraum ein Aggregat eingebaut, daß tiefe Temperaturen erzeugt. In ihm wird ununterbrochen Kältemittel verdampft. Die dafür benötigte Wärme wird der durch den Verdampfer strömenden Luft entzogen. Das Kältemittel mit der aufgenommenen Wärme wird durch den Kompressor abgepumpt. Durch die Verdichtungsarbeit des Kompressors erhöht sich der Wärmegehalt und die Temperatur des Kältemittels. Sie ist jetzt erheblich höher als die Temperatur der Umgebungsluft. Das hochtemperierte Kältemittel strömt mit seinem Wärmegehalt zum Kondensator. Dort gibt das Kältemittel wegen des Temperaturgefälles zwischen Kältemittel und Umgebungsluft die Wärme über den Kondensator an die Umgebungsluft ab. Das Kältemittel ist also ein Transportmittel für Wärme. Da es wieder benötigt wird, fließt es erneut zum Verdampfer. Aus diesem Grund ist das Grundprinzip aller Klimaanlagen ein Kreislauf für Kältemittel. Unterschiede ergeben sich in der Zusammenstellung der Aggregate. Produkteigenschaften: Kältemittel, das bei Kfz-Klimaanlagen eingesetzt wird, gehört der neuen Generation von Kältemitteln auf Basis chlorfreier, teilfluorierter Kohlenwasserstoffe (H-FKW, R134a) an. Hinsichtlich ihres physikalischen Verhaltens handelt es sich hierbei um unter Druck verflüssigte Kältemittel. Sie unterliegen der Druckbehälterverordnung und dürfen nur in zugelassene und gekennzeichnete Druckgasbehälter eingefüllt werden. Für die sichere und sachgemäße Anwendung gelten bestimmte Bedingungen, die eingehalten werden müssen. Umgang mit Kältemittel! Werden Kältemittel-Behälter geöffnet, so kann der Inhalt flüssig oder dampfförmig austreten. Dieser Vorgang verläuft um so heftiger, je höher der Druck im Behälter ist. Wie hoch der Druck ist, hängt von zwei Bedingungen ab: Welcher Kältemittel-Typ im Behälter ist. Es gilt: Je niedriger der Siedepunkt, um so höher der Druck. Wie hoch die Temperatur ist. Es gilt: Je höher die Temperatur, um so höher der Druck. Behälter in denen sich Kältemittel befindet nicht öffnen. Schutzbrille tragen! Schutzbrille aufsetzen. Sie verhindert, daß Kältemittel in die Augen gelangt und unter Umständen schwere Schäden durch Erfrierung verursacht. Schutzhandschuhe und Schürze tragen! Kältemittel lösen Fette und Öle recht gut. Im Kontakt mit der Haut entfernen sie daher den schützenden Fettfilm. Entfettete Haut ist aber empfindlich gegen Kälte und Krankheitskeime. Flüssiges Kältemittel nicht auf die Haut bringen! Die Wärme zum Verdampfen entzieht das Kältemittel der Umgebung. Auch wenn dies die Haut ist. Dabei können sehr tiefe Temperaturen erreicht werden. Das Ergebnis sind örtliche Erfrierungen (Siedepunkt von R134a -26,5°C bei Umgebungsdruck). Kältemittel-Dämpfe nicht in höheren Konzentrationen einatmen! Austretende Kältemittel-Dämpfe vermischen sich mit der Umgebungsluft und verdrängen dabei den zum Atmen notwendigen Luftsauerstoff. Absolutes Rauchverbot ! Kältemittel können sich in Zigarettenglut zersetzen. Die dabei entstehenden Substanzen sind giftig und dürfen nicht eingeatmet werden. Schweißen und Löten an Kälteanlagen! Vor dem Schweißen und Löten an Fahrzeugen, (in der Nähe von Bauteilen der Klimaanlage) ist das Kältemittel abzusaugen und Reste durch Ausblasen mit Stickstoff zu entfernen. Die durch Hitzeeinwirkung aus dem Kältemittel entstehenden Zersetzungsprodukte sind nicht nur giftig, sondern wirken auch stark korrosiv, so daß Rohrleitungen und Anlagenteile angegriffen werden können. Es handelt sich im wesentlichen um Fluorwasserstoff. Stechender Geruch! Bei stechendem Geruch sind bereits die erwähnten Zersetzungsprodukte entstanden. Es muß unter allen Umständen vermieden werden, diese Substanzen einzuatmen, da sonst eine Schädigung der Atemwege, der Lunge und anderer Organe die Folge sein könnte. Hinweis! Beschädigte oder undichte Teile der Klimaanlage dürfen nicht durch Schweißen oder Löten instand gesetzt werden, sie sind grundsätzlich zu erneuern. Beim Durchblasen von Bauteilen mit Druckluft und Stickstoff grundsätzlich das aus den Bauteilen austretende Gasgemisch über geeignete Absauganlagen (Werkstatt-Absauganlage) absaugen. Nach dem Beendigen von Instandsetzungsarbeiten auf alle Anschlüsse mit Ventil und die Serviceanschlüsse Verschlußkappen (mit Dichtungen) aufschrauben. Inbetriebnahme der Klimaanlage. Füllmengen beachten Kein Kältemittel nachfüllen, vorhandenes Kältemittel absaugen und Anlage neu befüllen. Vor der Inbetriebnahme der Klimaanlage nach einer Neubefüllung: - Kompressor über die Kupplungs- oder Riemenscheibe der Magnetkupplung ca. 10 Umdrehungen von Hand durchdrehen. - Motor mit abgeschaltetem Kompressor/ Regelventil -N280- starten. - Nachdem sich die Leerlaufdrehzahl des Motors stabilisiert hat, Kompressor einschalten und mindestens 10 Minuten mit Leerlaufdrehzahl und maximaler Kälteleistung betreiben. Allgemeines zum Kältemittelkreislauf Bauteile des Kältemittelkreislaufes Verteilung der Bauteile des Kältemittelkreislaufes und deren Einfluß auf die Hochund Niederdruckseite Auf der Hochdruckseite sind es der Kondensator der Flüssigkeitsbehälter und als Trennung von der HD- flüssigseite und der ND-flüssigseite die Drossel oder das Expansionsventil. Hochdruck entsteht dadurch das die Drossel oder das Expansionsventil eine Engstelle bildet und sich das Kältemittel staut, dies führt zu einer Druck- und Temperaturerhöhung. Zu hoher Druck entsteht, wenn zuviel Kältemittel, Kondensator verschmutzt, Lüfter für Kühler defekt, eine Verstopfung im System oder Feuchtigkeit im Kältemittelkreislauf (Vereisung der Drossel) gegeben ist. Auf der Niederdruckseite befinden sich der Verdampfer, Temperaturfühler-Verdampfer und als Trennung von der HD- gasseite und der ND-gasseite der Kompressor. Druckabfall im System kann durch Kältemittelverlust, Drossel oder Expansionsventil (Engstelle nicht gegeben), Kompressor defekt oder Verdampfer vereist entstehen. Kompressor: Der Kompressor wird über einen Keilrippenriemen vom Fahrzeugmotor angetrieben. Kompressor mit Magnetkupplung: Eine am Kompressor angebrachte elektromagnetische Kupplung stellt bei eingeschalteter Klimaanlage den Kraftschluß zwischen Riemenscheibe und Kompressor-Kurbelwelle her. Kompressor ohne Magnetkupplung: Eine an der Riemenscheibe des Kompressors angebrachte Überlastsicherung löst bei schwergängigen Kompressor aus und schützt den Riementrieb vor Überlastung. Der Kompressor saugt Kältemittelgas aus dem Verdampfer an, verdichtet es und gibt es weiter an den Kondensator.  Der Kompressor enthält Kältemittelöl, das unter allen Temperaturen mit R134a Kältemittel mischbar ist. Auf dem Fabrikschild steht der Hinweis, für welches Kältemittel der Kompressor ausgelegt ist. Ein Regelventil regelt den Druck auf der Niederdruckseite innerhalb des vorgegebenen Sollbereiches (Regelkennlinie). Bei Kompressoren ohne Magnetkupplung wird ein Regelventil von außen angesteuert. Bei Kompressoren ohne Magnetkupplung darf der Motor nur gestartet werden, wenn der Kältemittelkreislauf vollständig zusammengebaut ist. Damit der Kompressor bei leerem Kältemittelkreislauf keinen Schaden erleidet, wird die Magnetkupplung abgeschaltet, das Regelventil N280 nicht mehr angesteuert und der Kompressor läuft im Leerlauf mit dem Motor Kompressor ohne Magnetkupplung wird bei leerem Kältemittelkreislauf über ein Ventil auf innere Schmierung umgeschaltet Überlastsicherung löst bei schwergängigen Kompressor aus und schützt den Riementrieb vor Überlastung. Der Kompressor saugt Kältemittelgas aus dem Verdampfer an, verdichtet es und gibt es weiter an den Kondensator. Kondensator: Der Kondensator führt Wärme aus dem komprimierten Kältemittelgas an die Umgebungsluft ab. Dabei kondensiert Kältemittelgas zu Flüssigkeit.  Verdampfer: Das flüssige Kältemittel verdampft in den Rohrschlangen des Verdampfers. Die dafür benötigte Wärme wird der an den Verdampferrippen vorbeistreichenden Luft entzogen. Die Luft kühlt ab. Das Kältemittel verdampft und wird mit der aufgenommenen Wärme vom Kompressor angesaugt. Dem Verdampfer wird durch eine Drossel bzw. Expansionsventil, eine definierte Menge Kältemittel zugeführt. Bei Anlagen mit Expansionsventil wird der Durchsatz so geregelt, das am Ausgang des Verdampfers nur gasförmiges Kältemittel austritt.  Schauglas: In R134a Anlagen nicht verbaut, da nicht für R134a geeignet. Ist bei Anlagen die von R12 auf R134a umgerüstet wurden (Retrofit) ein Schauglas vorhanden, kann das Gemisch aus Kältemittel R134a und Kältemittelöl im Schauglas milchig erscheinen, obgleich das Kältemittel durchsichtig ist.  Auffangbehälter: Damit der Kompressor nur gasförmiges Kältemittel ansaugt, fängt der Auffangbehälter das aus dem Verdampfer kommende Gemisch aus Dampf und Gas auf. Aus dem Dampf wird gasförmiges Kältemittel. Im Kreislauf mitströmendes Kältemittelöl bleibt nicht im Auffangbehälter, da eine Ölabsaugbohrung vorhanden ist. Feuchtigkeit, die während der Montage in den Kältemittelkreislauf eingedrungen ist, wird von einem Filter (Trockenbeutel oder Kartusche) im Behälter abgefangen. Gasförmiges Kältemittel mit Öl wird vom Kompressor angesaugt.  Drossel: Die Drossel bildet eine Engstelle. Diese Engstelle drosselt den Durchfluß und trennt dadurch den Kältemittelkreislauf in Hochdruckseite und Niederdruckseite. Vor der Drossel ist das Kältemittel unter hohem Druck warm. Hinter der Drossel ist das Kältemittel unter niedrigem Druck kalt. Vor der Engstelle ist ein Sieb gegen Schmutz, hinter der Engstelle ist ein Sieb zum Zerstäuben des Kältemittels, ehe es in den Verdampfer gelangt. Pfeil A auf der Drossel zeigt zum Verdampfer. Nach jedem Öffnen des Kreislaufes ist diese zu ersetzen.  Flüssigkeitsbehälter: Der Flüssigkeitsbehälter sammelt die Flüssigkeitstropfen und führt sie dann im ununterbrochenen Strom zum Expansionsventil. Feuchtigkeit, die während der Montage in den Kältemittelkreislauf eingedrungen ist, wird im Flüssigkeitsbehälter durch einen Trockner aufgefangen. Flüssigkeitsbehälter ersetzen, falls der Kältemittelkreislauf längere Zeit offen war und Feuchtigkeit eingedrungen ist. Bei jedem Wechsel des Kältemittels immer auch den Flüssigkeitsbehälter oder Auffangbehälter mitwechseln. Der Trockenbeutel oder die Trockenkartusche ist in einem nicht verschlossenem Flüssigkeitsbehälter nach kurzer Zeit mit Feuchtigkeit gesättigt und unbrauchbar.  Expansionsventil: Das Expansionsventil zerstäubt zuströmendes Kältemittel und regelt die Durchflußmenge so, daß der Dampf je nach Wärmetransport erst am Ausgang des Verdampfers gasförmig wird.  O-Ring Dichtungen: Diese Ringe dichten die Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Bauteilen des Kältemittelkreislaufes ab. Es dürfen nur O-Ringe verwendet werden, die beständig gegen Kältemittel R134a und zugehörige Kältemittelöle sind. Grundsätzlich nur einmal verwenden. Vor den Einbauen mit Kältemittelöl benetzen. Rohre und Schläuche des Kältemittelkreislaufes: Das Gemisch aus Kältemittelöl und Kältemittel R134a greift bestimmte Metalle (z.B. Kupfer) und Legierungen an und löst bestimmte Schlauchmaterialien auf. Die Rohre und Schläuche werden zusammengehalten durch Verschrauben oder über besondere Steckverbindungen. Bei Verschraubungen vorgegebene Drehmomente beachten, bei Steckverbindungen vorgesehene Entriegelungswerkzeuge verwenden. Überdruckablaßventil: Das Überdruckablaßventil ist am Kompressor oder Flüssigkeitsbehälter angebaut. Bei einem Druck von ca. 38 bar Überdruck öffnet das Ventil und schließt wieder, wenn der Druck nachgelassen hat (ca. 30 bar). Das Kältemittel läuft nicht vollständig aus. Abhängig von der Ausführung kann eine transparente Plastikscheibe angebracht sein, welche ausbricht, sobald das Ventil anspricht.  Kältemittelkreislauf mit Expansionsventil und einem Verdampfer.  1- Verdampfer 2- Expansionsventil 3- Ventil zum Absaugen, Füllen und Messen 4- Schauglas bei R134a Kreisläufen nicht eingebaut, außer Retrofit Kreisläufe 5- Flüssigkeitsbehälter mit Trockner 6- Kondensator 7- Kompressor Hinweis! Pfeile zeigen Fließrichtung des Kältemittels. Kältemittelkreislauf mit Expansionsventil und zwei Verdampfern.  1- Verdampfer 2- Expansionsventil 3- Ventil zum Absaugen, Füllen und Messen 4- Schauglas bei R134a Kreisläufen nicht eingebaut, außer Retrofit Kreisläufe 5- Flüssigkeitsbehälter mit Trockner 6- Kondensator 7- Kompressor 8- Magnetventil für Kältemittelkreislauf 9- Expansionsventil 10- Zweiter Verdampfer Kältemittelkreislauf mit Drossel und Auffangbehälter.  1- Kompressor 2- Kondensator 3- Drossel 4- Verdampfer 5- Auffangbehälter Drücke im Kältemittelkreislauf (R134a, mit Service-Station) und Funktion prüfen Hinweis Die Klimaanlage arbeitet richtig, wenn an den Schalttafelausströmern eine Temperatur von 7°C oder niedriger Austritt. Prüfvoraussetzungen Kühler und Kondensator sind sauber (gegebenenfalls reinigen). Die Wärmeschutzisolierung am Expansionsventil ist i.O. und richtig montiert. Der Keilrippenriemen ist i.O. und richtig gespannt. / Die Riemen für Kompressor und Drehstromgenerator sind i.O. und richtig gespannt. Alle Luftführungen, Abdeckungen und Abdichtungen sind i.O. und richtig montiert. Die Fehlersuche an der elektrischen Anlage und am Unterdrucksystem hat keinen Fehler erkennen lassen. Die Eigendiagnose der Klimaanlage läßt keinen Fehler erkennen, im Meßwerteblock wird keine Kompressorabschaltbedingung angezeigt (nur bei Fahrzeugen mit Eigendiagnose "Klimaanlage"). Der Luftdurchsatz durch den Staub- und Pollenfilter ist nicht durch Verschmutzung beeinträchtigt. Das Klimagerät zieht bei größter Frischluftgebläsedrehzahl keine Nebenluft. Der Verdampfer und die Heizung ziehen bei größter Frischluftgebläsedrehzahl keine Nebenluft. Die Luftführungsklappen im Klimagerät, in der Heizung und im Verdampfer erreichen ihre Endstellung. * Die Frischluftansaugkanäle unter der Frontklappe und im Fahrgastraum und die zugehörigen Wasserablaufventile, sind i.O. Der Motor ist betriebswarm. Das Fahrzeug ist nicht den Sonnenstrahlen ausgesetzt. Die Umgebungstemperatur ist größer 15° C. Alle Schalttafelausströmer sind geöffnet. Bei laufendem Motor und auf maximale Kühlleistung eingestellter Klimaanlage: Läuft der Lüfter (laufen die Lüfter) für Kühlmittel -V7- (mindestens in Stufe 1). Läuft das Frischluftgebläse V2- mit maximaler Drehzahl. Geht die Umluft-/Frischluftklappe in Stellung "Umluftbetrieb" / schließt die Staudruckklappe und öffnet die Umluftklappe (innerhalb 1 min. nach dem Starten des Fahrzeuges). Hinweis Bei bestimmten Ausführungen wird der Lüfter erst eingeschaltet, nachdem der Druck im Kältemittelkreislauf einen vorgegebenen Wert überschritten hat.
Hinweis Die Temperatur der Bauteile des Kältemittelkreislaufes muß gleich der Umgebungstemperatur sein Sind einzelne Bauteile des Kältemittelkreislaufes wärmer oder kälter weicht der Druck von den Werten in der Tabelle ab Bei Absolutdruck entsprechen 0 bar einem absoluten Vakuum. Der normale Umgebungsdruck (Überdruck) entspricht 1 bar Absolutdruck. Auf den Skalen der meisten Druckmanometer entspricht 0 bar einem Absolutdruck von einem bar (erkennbar an der Angabe -1 bar unterhalb von 0) Bei Fahrzeugen mit Hochdruckgeber G65 bei denen der gemessene Druck im Meßwerteblock angezeigt wird, stimmt der gemessene Druck überein. Der Druck im Kältemittelkreislauf ist niedriger als in der Tabelle angegeben. Zu wenig Kältemittel im Kreislauf. - Undichtigkeiten am Kältemittelkreislauf mit Lecksuchgerät suchen. - Überdruckablaßventil prüfen. Hinweis! Hat das Überdruckablaßventil abgeblasen: - Ansteuerung der Lüfter für Kühlmittel prüfen. - Kältemittelleitungen und Kältemittelschläuche auf Querschnittverengungen durch zu kleine Biegeradien prüfen - Kältemittelleitungen und Kältemittelschläuche auf äußerer Beschädigung prüfen. - Wird kein Fehler festgestellt, Kältemittelkreislauf mit Druckluft und Stickstoff durchblasen, Filtertrockner ersetzen. Der Druck im Kältemittelkreislauf entspricht der Tabelle oder liegt höher. - Motor starten. - Klimaanlage auf maximale Kälteleistung einstellen. Hinweis! Wurde zum Anschließen der Service-Station, der Niederdruckschalter ausgebaut, die elektrischen Anschlüsse im zugehörigen Stecker zur Druckmessung überbrücken. Der Kompressor wird über die Magnetkupplung vom Motor angetrieben. Das Regelventil N280 für den Kompressor wird vom Steuergerät für Klimaanlage angesteuert Wird der Kompressor bei laufendem Motor nicht angetrieben oder das Regelventil nicht angesteuert: - Die Ursache z.B. durch Abfragen des Fehlerspeichers der Klimaanlage ermitteln und beseitigen - Prüfvoraussetzungen beachten - Spannungsversorgung für die Magnetkupplung N25 prüfen, ist diese i.O., Magnetkupplung instand setzen. - Ansteuerung des Regelventils N280 prüfen Drücke bei Fahrzeugen mit Drossel und Auffangbehälter prüfen (mit innen geregeltem Kompressor) Hinweis Prüfvoraussetzungen beachten - Motordrehzahl auf 2000/min bringen. - Manometer beobachten Hinweis Schaltdrücke für die Schalter am Kältemittelkreislauf sind fahrzeugspezifisch. Der Anschluß mit Ventil für den Niederdruckschalter oder am Verdampfer ist nur bei Fahrzeugen ohne Serviceanschluß auf der Niederdruckseite und mit nicht zugänglichem Anschluß am Kompressor oder Auffangbehälter zu verwenden (Meßgenauigkeit). Gilt nur für bestimmte Fahrzeuge. Sollwerte: Hochdruckseite: Vom Ausgangsdruck (beim Anschließen der Manometer) bis auf maximal 20 bar Überdruck ansteigend. Niederdruckseite: Vom Ausgangsdruck (beim Anschließen der Manometer) auf Diagrammwert abfallend.  A- Hochdruck (gemessen am Serviceanschluß) in bar Überdruck. B- Niederdruck (gemessen am Anschluß mit Ventil am Kompressor oder am Auffangbehälter) in bar Überdruck. C- Zulässiger Toleranzbereich. D- Niederdruck (gemessen am Anschluß mit Ventil für den Niederdruckschalter oder am Serviceanschluß) in bar Überdruck. E- Zulässiger Toleranzbereich.
<Hinweis: Beim Fehler "Hochdruck normal, Niederdruck zu niedrig" ist folgendes zu beachten: Bei diesem Fehler kann es Vorkommen, daß der Verdampfer vereist oder der Niederdruckschalter F73 den Kompressor abschaltet, obwohl die Kältemittelmenge im Kreislauf i.O. ist. Beim Audi 100, Audi A6 (bis einschließlich Modelljahr 1997) und Audi V8 kann bei diesem Fehler der Kompressor von der Bedienungs- und Anzeigeeinheit abgeschaltet werden (falls die Temperatur am Frischluftgebläse -3 °C unterschreitet). Drücke bei Fahrzeugen mit Expansionsventil und Flüssigkeitsbehälter prüfen (mit innen geregeltem Kompressor).  A- Hochdruck in bar Überdruck.B- Niederdruck in bar Überdruck. C- Zulässiger Toleranzbereich.
Drücke bei Fahrzeugen mit Expansionsventil und Flüssigkeitsbehälter prüfen (ohne regelndem Kompressor). Prüfvoraussetzungen: Kühler und Kondensator sind sauber, ggf. sauberspritzen. Der Keilrippenriemen für Kompressor und Drehstromgenerator ist richtig gespannt. Alle Luftführungen, Abdeckungen und Abdichtungen sind in Ordnung und richtig montiert. Die Klappen erreichen ihre Endstellung. Der Motor ist betriebswarm. Der Verdampfer und die Heizung zieht (bei höchster Frischluftgebläsedrehzahl) keine Nebenluft. Bei laufendem Motor und auf maximale Kühlleistung eingestellte Klimaanlage - läuft das Frischluftgebläse. - läuft der Lüfter für Kühlmittel oder wird Zugeschaltet. - steht die Umluft- Frischluftklappe in Stellung "Umluft ". Umgebungstemperatur größer 15 °C. Der Temperaturschalter für Verdampfer E33 ist richtig montiert und seine Schalttemperaturen sind in Ordnung.
Der Druck im Kältemittelkreislauf ist niedriger als in der Tabelle angegeben, (zu wenig Kältemittel im Kreislauf). - Undichtigkeit mit Lecksuchgerät suchen. - Überdruckablasventil geöffnet, Ansteuerung für Lüfter für Kühlmittel nach Stromlaufplan prüfen. Kältemittelleitungen und Kältemittelschläuche auf zu kleine Biegeradien (Querschnittsverengung) oder äußere Beschädigung prüfen. Wird kein Fehler festgestellt, Kältemittelkreislauf spülen und Filtertrockner ersetzen. Der Druck im Kältemittelkreislauf entspricht der Tabelle oder liegt höher: - Motor starten. - Klimaanlage auf maximale Kühlleistung einstellen. - Türen öffnen. - Ausströmer in der Schalttafel öffnen. - Der Kompressor wird mittels Keilrippenriemen über die Magnetkupplung vom Motor angetrieben. Hinweis: Wird der Kompressor nicht angetrieben, Spannungsversorgung für die Magnetkupplung N25 nach Stromlaufplan prüfen, ist die Spannungsversorgung in Ordnung, Magnetkupplung instand setzen. Wird der Kompressor angetrieben, Kältemittelkreislauf prüfen: - Motordrehzahl auf 2000 U/min bringen. - Manometerbatterie beobachten: Sollwerte: Hochdruckseite: vom Druck bei stehendem Motor bis auf maximal 20 bar Überdruck ansteigend. Niederdruckseite: vom Druck bei stehendem Motor bis auf 1,3 bar Überdruck abfallen. Drücke bei Fahrzeugen mit Drossel, Auffangbehälter und Regelventil N280 prüfen (mit außem geregeltem Kompressor). Sollwerte: Hochdruckseite: Vom Ausgangsdruck (beim Anschließen der Manometer) bis auf 20 bar Überdruck ansteigend. Niederdruckseite: Vom Ausgangsdruck (beim Anschließen der Manometer) auf Diagrammwert abfallend.  A-Niederdruck (gemessen am Serviceanschluß) in bar AbsolutdruckB-Steuerstrom für das Regelventil N280 Hinweis: Der Druck auf der HD-Seite kann unter ungünstigen Bedingungen (sehr hohe Umgebungstemperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit) bis auf maximal 29 bar ansteigen. Der Steuerstrom -B- wird im Meßwerteblock angezeigt Der Hochdruck wird im Meßwerteblock angezeigt Der Niederdruck stellt sich in Abhängigkeit vom Steuerstrom für das Regelventil N280 innerhalb des Leistungsbereiches des Kompressors im Toleranzbereich ein. Bei ungünstigen Bedingungen (sehr hohe Umgebungstemperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit) reicht die Leistung eventuell nicht immer aus um den vorgegebenen Wert zu erreichen. Der Sollarbeitsstrom für das Regelventil muß größer 0,3 A sein damit das Regelventil sicher angesteuert wird. Bei der Einstellung "maximale Kälteleistung" wird der Steuerstrom auf ca. 0,8 A geregelt (wird im Meßwerteblock angezeigt)
Diagnose mit VCDS Da aktuelle Klimaanlagen diagnosefähig sind, ist ein VCDS von Dieselschrauber ein unentbehrliches Hilfsmittel zur Fehlersuche. Im Fehlerspeicher der Klimaanlage und den Messwerteblöcken lassen sich viele hilfreiche Informationen zur Fehlersuche und Problembehebung gewinnen. Folgende einfache Tests können zur Fehleridetifikation gemacht werden: 1) Grundlagenprüfung im Steuergerät der Klimaanlage [08-Klima] mit VCDS. - Grundeinstellung durch vorangegangene Arbeiten komplett? - Codierung des Steuergeräts ist richtig? - Es sind die richtigen Teile/Steuergeräte verbaut? - Fehler im Fehlerspeicher verstehen und nach den entsprechenden Fehlercodes auf unseren Seiten / im Web suchen. 2) Die Messwertblöcke des Klimasteuergeräts durchgehen: - Abschaltcode des Kompressors - Kühlmitteldruck (G65) - Außentemperatur gefiltert/ungefiltert - Verdampfer-Temperatur - Ausblas-Temperaturen 3) Aktuellen Kühlmitteldruck prüfen - Mit einem geeigneten Manometer den tatsächlichen Kühlmitteldruck feststellen, da der G65 defekt sein könnte. Vorsicht, Kühlmittel kann schwere Verletzungen verursachen. Nur geeignetes Werkzeug nutzen und die Sicherheitsbestimmungen des Herstellers beachten! 4) Funktion der Kühlventilatoren prüfen - Bei vielen Fahrzeugen können die Ventilatoren am Kühler über einen Stellgliedtest im Motorsteuergerät [01 - Motor] angesteuert werden. - Fehlerspeicher von [01 - Motor] auch ansehen! 5) Nach Schäden suchen: - Kompressorantrieb dreht sich? Auch die Welle? - Verkabelung und Verbindungen prüfen! - Rohre / Kühler der KLimaanlage auf Undichtigkeiten prüfen. Zusätzliche Hinweise und Tipps: Bei einigen Fahrzeugen der Modelljahre 2006-2009 kann es notwendig sein, den/die Temperatursensor(en) zurück zu setzen, nachdem sie ersetzt wurden: Fahrzeug 20min im Stand laufen lassen. Wenn der Abschaltcode vom Kompressor [0] ist, das N280 Ventil prüfen, dieses regelt die Menge des Kühlmittels welches der Kompressor durch das System pumpt. Das Ansteuersignal für das N280 kann z.B. mit einer Prüflampe (als N280-Ersatz) getestet werden. Kompressor-Abschaltcodes: (Check your repair manual or Measuring Value Block pop-up) - 0 = Kompressor AN - 1 = Kompressor AUS: Kühlmittel Druck zu hoch (> 32 bar) - 2 = Kompressor AUS: Grundeinstellung nicht durchgeführt - 3 = Kompressor AUS: Kühlmittel Druck zu niedrig (< 2.0 bar) - 5 = Kompressor AUS: Motorstart erkannt - 6 = Kompressor AUS: ECON Modus aktiv - 7 = Kompressor AUS: A/C System / Lüfter AUS - 8 = Kompressor AUS: Außentemperatur zu niedrig (< 3.0 °C) - 10 = Kompressor AUS: Bordspannung zu niedrig (<10> 118 °C) - 12 = Kompressor AUS: Motorsteuergerät hat Abschaltung angefordert (z.B. bei Stop) - 13 = Kompressor AUS: Bordspannung zu hoch (> 17 V) - 14 = Kompressor AUS: Verdampfertemperatur zu niedrig - 16 = Kompressor AUS: Kompressoransteuerung fehlerhaft - 17 = Kompressor AUS: Kein oder fehlerhaftes Signal vom Druck Sensor - 18 = Kompressor AUS: Abschaltung aufgrund Fahrzeuggeschwindigkeit - 19 = Kompressor AUS: Abschaltung durch Zentralelektrik angefordert (Lastmanagement) Neuere Klimaanlagen nutzen einen Drucksensor (G65) anstatt dem Druckschalter (F129). Dieser sendet den Druck per PWM-Signal (Pin 1: Masse, Pin 2: Signal) an das Klimasteuergerät. Zuletzt bearbeitet am 15-04-2024, 19:30, insgesamt 6-mal bearbeitet. |
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| Bewertungen - Funktion und Bauteile einer Klimaanlage | |
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