Auto airco of climate control: werking, onderhoud en diagnose

De auto airco vraagt om vakkennis

De auto airco is tegenwoordig in elk automerk en type te vinden en als garage moet je dan ook weten hoe het aircosysteem oftewel de climate control werkt.

Verder is het belangrijk dat je het juiste onderhoud uit kunt voeren, hoe je storingen kunt lokaliseren en ook kunt oplossen. Daar gaat dit artikel over.

1 Auto airco systemen: met welke voorschriften hebben we te maken

Persoonlijke beschermingsmiddelen bij het werken aan auto airco's

Voorgeschreven zijn:

• Een veiligheidsbril;
• Beschermende handschoenen;
• Beschermende kleding, ten minste een schort, en;
• Natuurlijk is het niet toegestaan te roken in de nabijheid van een airconditioningsysteem waaraan wordt gewerkt. Alhoewel dit voor de gehele werkplaats van toepassing is, moet er toch weer op gewezen worden.

Veiligheidsvoorschriften

Naast het gebruiken van de persoonlijke beschermingsmiddelen zoals hiervoor opgesomd, is het belangrijk dat de gebruikelijke veiligheidsvoorschriften in acht worden genomen bij het werken aan climate control systemen.

Overigens dienen monteurs die aan aircosystemen werken in het bezit te zijn van een zgn. F-gas diploma. Hiervoor zal je een cursus moeten volgen.

2 Strengere eisen aan auto aircosystemen sinds     "Kyoto"

Kyoto is een plaats die midden in Japan ligt. In 1997 is daar de conferentie gehouden die tot doel had de deelnemende landen te doen besluiten om de uitstoot van broeikasgassen te laten verminderen. Airco systemen, ook de auto airco valt daaronder, bevatten broeikas gassen.

De landen die het verdrag hebben ondertekend zijn overeengekomen dat in hun land in de periode 2008-2012 de uitstoot van broeikasgassen met gemiddeld 5,2% zal verminderen. Die verplichting geldt voor 6 verschillende broeikasgassen. 

Het Kyoto-verdrag is op 16 februari 2005 in werking getreden

3. Koudemiddelen voor climate control systemen

Samenstelling en eigenschappen koudemiddel R134a en R1234yf

Het koudemiddel R134a hoort tot de familie van fluorkoolwaterstoffen. Het is een tetrafluorethaan en dus een broeikasgas. In afwijking van het nog oudere koudemiddel R12 is R134a chloorvrij en tast de ozonlaag niet aan.

CO₂ - dat al gewoon in de natuur voorhanden is - wordt ook genoemd als veroorzaker van het broeikaseffect. Het koudemiddel R134a is echter 1430 maal schadelijker dan CO₂.

Een airconditioningsysteem van een auto is niet hermetisch gesloten. Langs pakkingen en afdichtringen kan er koudemiddel in de atmosfeer komen.

4 Smering van de aircopomp

Voor het smeren van een auto airco installatie wordt een kleine hoeveelheid olie aan het koudemiddel toegevoegd. Dit zijn zogenaamde PAG oliën.

PAG staat voor Polyalkyleen Glycol. Er zijn verschillende PAG-oliën in omloop:

• PAG 46;
• PAG 100;
• PAG 150;

Het cijfer geeft de viscositeitsklasse aan. De verschillende viscositeiten kunnen met elkaar vermengd worden. Een nadeel van PAG-oliën is dat zij sterk hygroscopisch zijn. Zij trekken dus vocht/water aan. Onder het kopje reservoir/droger staan de gevolgen beschreven.

Ook is er voor de auto airco nog een universele olie verkrijgbaar. Welke olie er bijgevuld moet worden is meestal opgenomen in de werkplaatsdocumentatie van de autofabrikant en/of de elektronische databank van de olie-leverancier/fabrikant.

Ook de universele olie is goed bruikbaar. Echter: zij gaat geen verbinding aan met de PAG-olie. 

Toelichting:

Of altijd universele olie gebruiken of een van de anderen. Probeer ze niet te mengen. Sowieso verdient het aanbeveling de richtlijnen van de autofabrikant op te volgen.

Aangezien de universele olie nog steeds niet is vrijgegeven lijkt het mij het beste (en daar zijn de specialisten het ook over eens) een PAG-olie te gebruiken die door de autofabrikant wordt vrijgegeven.

5 Koudemiddelkringloop

Fig.1 Schematische weergave opbouw van een airconditioningssysteem (bron:Hella)

Opbouw en werking van een airconditioningsysteem

Mechanische componenten:

Compressor

Bij normale buitentemperaturen is het koudemiddel gasvormig. Om het koudemiddel in vloeistof om te zetten, moet het kookpunt verhoogd worden. Dat kan door de druk te verhogen. Het verhogen van de druk gebeurt in de auto airco door de compressor.

Er zijn twee uitvoeringen, namelijk met een vaste opbrengst of met een variabele opbrengst.

De airco compressor met vaste opbrengst

De compressor met vaste opbrengst draait constant als de motor ook draait. Om de compressor in te schakelen en uit te schakelen heeft dit type compressor een koppeling. De werking van de koppeling zorgt voor een onregelmatig draaien van de compressor en een extra belasting van de aandrijving. Dit merk je bij stationair draaien aan het toerental dat fluctueert bij het in-en uitschakelen.

De opbrengst van dit type compressor varieert met het motortoerental. Daardoor is het airconditioningsysteem ook minder goed regelbaar.

De compressor met variabele opbrengst

Dit type is meestal uitgevoerd met een kantelschijf. Die heet ook wel tuimelschijf of ‘swash plate’. De hoek van de kantelschijf en de slag bepalen de opbrengst van de compressor.

De kanteling van de kantelschijf is het gevolg van het verschil tussen de druk in het compressorhuis en de afzonderlijke drukken in de compressieruimten.

De druk in het compressorhuis wordt veranderd door een ventiel dat achter in de compressor is gemonteerd. . Het drukverschil verandert en daardoor ook de opbrengst van de compressor.

Er zijn twee uitvoeringen van het ventiel:

Er is een versie die reageert op de inlaatdruk van de compressor en aan de hand daarvan de druk aanpast in het compressorhuis (interne compressorregeling).

Bij de andere uitvoering is er een elektro-magnetisch ventiel. Die uitvoering wordt door het regelapparaat met een pulsbreedtemodulatie (‘duty cycle’) aangestuurd. Dat heet een externe compressorregeling.

Op de compressor is een ontlastklep gemonteerd. Deze begrenst de maximale druk van het koudemiddel op ongeveer 35 bar. Bij deze druk wordt er koudemiddel naar buiten afgeblazen.

De ontlastklep is soms ook op het reservoir/droger gemonteerd. Let op! Dit kan per automerk/type verschillen. Zoek de juiste montageplaats en de maximale waarde op in de werkplaatsdocumentatie.

Condensor

De condensor zet het gasvormige koudemiddel dat vanaf de compressor komt om in een vloeistof. Dat is condenseren. Als het koudemiddel door de condensor is gestroomd gaat het naar het reservoir/droger.

Tijdens het omzetten van het gasvormige koudemiddel in een vloeistof, komt er warmte vrij. Bij het afvoeren van de warmte is een ventilator werkzaam. De ventilator – het kunnen er ook twee zijn – schakelt in als de drukschakelaar in het hogedrukgedeelte een hoge druk meet. Bij de meeste uitvoeringen zijn er verschillende snelheden mogelijk. Ook het regelapparaat kan de ventilator in- en uitschakelen.

Reservoir/droger

Het reservoir/droger haalt het vocht en vuil uit het vloeibare koudemiddel. Hij slaat het koudemiddel ook op. Het reservoir/droger heet ook wel filter/droger. Het tijdelijk opslaan van het koudemiddel heeft tot doel een constante stroom naar het expansieventiel tot stand te brengen.

De PAG-olie (poly-alkyleen-glycol) – het smeermiddel van het airconditioningsysteem – is hygroscopisch. Dat wil zeggen dat het water aantrekt. Dat water circuleert ook in het airconditioningsysteem.

Het filtermateriaal in het reservoir/droger is silicagel. Als dat materiaal door het opgenomen vocht en vuil is verzadigd, komt ongefilterd koudemiddel in en ook na het expansieventiel in het systeem. Het water dat wordt meegevoerd in het koudemiddel kan bevriezen. Hierdoor raakt het systeem verstopt.

Om te constateren of het systeem verstopt is, kan je de temperatuur aan de ingang en aan de uitgang van het reservoir/droger meten. Het verschil tussen de beide temperaturen mag hooguit 3 graden zijn. Is het verschil groter dan is het reservoir/droger verstopt.

Expansieventiel

Het expansieventiel zorgt voor een drukverlaging. Hierdoor wordt ook het kookpunt verlaagd. Er zijn verschillende uitvoeringen van het expansieventiel:

• Het capillair
• Het thermostatisch expansieventiel
• Het blokventiel

Het capillair heeft een vernauwing – een restrictie – en is geplaatst tussen de condensor en de verdamper. De doorlaatopening van de restrictie heeft een zodanige diameter dat – als de juiste hoeveelheid koudemiddel is gevuld – in geen geval vloeibaar koudemiddel in de verdamper komt. Bij moderne auto’s tref je het capillair niet meer aan.

Het thermostatisch expansieventiel (T.E.V.) heeft een regelbare doorlaat. De doorlaat is afhankelijk van de koudemiddeltemperatuur. Die wordt aan het einde van de verdamper gemeten. Is de temperatuur hoog, dan is de restrictie groter. En andersom, als de temperatuur lager wordt, is de restrictie kleiner.

Het blokventiel heeft praktisch dezelfde werking als het thermostatisch expansieventiel. Er is een versie waarbij het regelmembraan aan de buitenzijde is gemonteerd en een uitvoering waarbij de verdampertemperatuur ook in de regeling wordt betrokken.

Verdamper

De verdamper neemt warmte op uit de aanstrijkende buitenlucht. In die buitenlucht zitten ook allerlei deeltjes. Met het vocht dat langs de verdamper komt, zetten deze deeltjes zich op het onderdeel af. Belangrijk is dat vocht en vuil zo effectief mogelijk worden afgevoerd. Als dat niet het geval is, zullen de ramen na een koude start beslaan. Ook wordt de bacteriegroei bevorderd.

Elektrische componenten

Motorregeleenheid

Bij een auto niet voorzien van een CAN-bussysteem en een handbediend airconditioningsysteem zal de motorregeleenheid het compressorrelais aansturen. De bestuurder zal dan handmatig het airconditioningsysteem moeten inschakelen. Of de motorregeleenheid dan het systeem zal activeren is afhankelijk van bijvoorbeeld:

• Motorbelasting;
• Koelvloeistoftemperatuur;
• Koudemiddeldruk;
• Koelvloeistoftemperatuur;

Automatic Climate Control: ACC

Een volautomatisch airconditioningsysteem heeft een aantal regelapparaten. Die communiceren met elkaar met behulp van een CAN- of LIN-netwerk. Het regelapparaat zorgt voor de aansturing van meng- en uitstroomkleppen. Hij zal het ‘juiste klimaat’ samenstellen aan de hand van een aantal ingangssignalen, zoals:

• De momentele en de gewenste interieurtemperatuur;
• Temperatuur van de uitstromende lucht;
• Temperatuur, vochtigheid en kwaliteit van de buitenlucht;
• Verdampertemperatuur;

De temperaturen worden opgenomen door temperatuursensoren. Eventueel wordt de intensiteit van het zonlicht gemeten met een zonlichtsensor.

Het bedienen van de uitstroomkleppen is een taak van de servo’s . Deze worden aangestuurd door het regelapparaat.

Belangrijk zijn de drukschakelaars. Deze worden onder ‘Drukken meten’ beschreven.

6 Diagnose

Het lokaliseren van storingen in een auto airco systeem 

Bespreek met de (regelmatige) bestuurder wat de klachten zijn. Noteer in geval van een volautomatisch airconditioningsysteem eerst de instellingen zoals de klant die heeft gekozen.

Let op! : Voordat je de climate control gaat controleren, laat het systeem ten minste 10 minuten werken.

Fig. 2: Aircoserviceunit voor koudemiddel R1234yf

 

Fig.3: Bedieningspaneel aircoservice-unit. Drukken zijn heel belangrijk

Controleer:

• De zekeringen van het airconditioningsysteem;
• De elektrische aansluitingen (stekkers) onder de motorkap;
• Controleer of alle onderdelen van het airconditioningsysteem goed schoon zijn en geen vette plekken vertonen. Dit geldt vooral voor de condensor;

• De toestand van de aandrijfriem (beschadigingen, de voorgeschreven spanning);
• Controleer of de ventilator niet vast zit; oftewel draait deze vrij;
• Als de motor draait moet de compressor hoorbaar inschakelen;
• Controleer welk systeem expansieventiel er gemonteerd is (capillair met een vaste restrictie, thermostatisch expansieventiel [T.E.V.] met interne drukvereffening, blokventiel met extern regelmembraan);

• Let op de schakelaars; in het hogedrukgedeelte zit de trinary. Een trinaryschakelaar heeft een schakelmogelijkheid voor de hoge druk, de lage druk en de middendruk voor het aansturen van de fan van de condensor. Het testen van de schakelaar doe je met stikstof en een weerstandsmeting.
• Als de lagedrukschakelaar in de compressor is gemonteerd, dan zal als er een beetje koudemiddel verdwijnt de compressor vaak in- en uitschakelen;
• Controleer of de fan (aanjager) op elke snelheid draait;
• Controleer of de luchtrecirculatieklep goed is afgesteld en ook goed werkt;

• Is het interieurfilter (pollenfilter) niet vervuild?;
• Kan de verwarming geheel uitgeschakeld en vol open staan? Blijft de verwarming iets warme lucht toevoeren, dan kan het airconditioningsysteem niet goed werken;
• Als je met draaiende motor het systeem test, let dan op de motortemperatuur. Als de motortemperatuur te hoog oploopt kan de motorregeleenheid het airconditioningsysteem uitschakelen;
• Als het airconditioningsysteem werkt voel dan na ongeveer 10 minuten of de condensor aan de bovenzijde gelijkmatig warm is. En ook naar onderen toe moet de condensor gelijkmatig afkoelend zijn. Is dat niet het geval, dan zit er te veel lucht in het systeem;
• Controleer eventueel de drukken met drukmeters;
• Als je de controle van het airconditioningsysteem hebt afgerond, schakel het systeem uit en zet de verwarming aan. Na ongeveer 10 minuten moet er water onder de auto liggen. Als dat niet het geval is, controleer dan de afwatering van de verdamper. Werkt de afwatering niet goed, dan zullen de ramen van de auto beslaan.

• Voordat de auto aan de klant wordt afgegeven; zorg dat de instellingen van een volautomatisch airconditioningsysteem weer in de posities staan zoals de klant die heeft gekozen.

Drukken meten

Een belangrijk onderdeel is de drukschakelaar. Dat heet ook wel een pressostaat. De taak van de drukschakelaars is het airconditioningsysteem te beveiligen tegen te hoge en te lage druk. Een te lage druk heeft als resultaat:

• Te weinig circulatie van het koudemiddel, waardoor;
• Te weinig circulatie van het smeermiddel, en dat is;
• Schadelijk voor de compressor;

Een te hoge druk is schadelijk voor het gehele airconditioningsysteem. Daarom heeft elk systeem altijd een hogedrukschakelaar en een lagedrukschakelaar.

Fig.4: De moderne service-units werken automatisch. Wel letten op lekkages en drukverlopen.

De drukschakelaars leveren een signaal aan het regelapparaat. Ook staan ze soms in serie met de compressorkoppeling of het compressorrelais. Afhankelijk van de (te hoge of te lage) druk zal de compressor niet inschakelen of worden uitgeschakeld.

Er is ook een drievoudige schakelaar. Dat is de trinary. Die zorgt ook voor de aansturing van de condensorventilator. De hoge- en lagedrukfunctie zorgen voor het signaal om de compressor uit te schakelen of niet in te schakelen. De trinary reageert bovendien op de middendruk om de condensorventilator in- en uit te schakelen.

Om een indruk te krijgen van de drukken waarbij de trinary schakelt:

• Lager dan 2 bar; de compressor schakelt uit;
• Hoger dan 25 bar; de compressor schakelt uit;
• Boven ongeveer 17 bar; de condensorventilator schakelt in.

 

Fig.5: Bij het vermoeden van lekkage of als de servicebeurt is afgerond, verdient het aanbeveling met een lekkagetester aan de slag te gaan. Deze foto is genomen tijdens een cursus 'Onderhoud en diagnose aircosystemen'.

 

Atte Roskam