Funktionsweise

Der Grundfunktion liegen vier Hauptprinzipien zugrunde:

• Wärmeübertragung
• latente Verdampfungswärme
• relative Luftfeuchtigkeit
• Auswirkungen des Drucks

Wärmeübertragung

Befinden sich zwei Stoffe mit unterschiedlicher Temperatur nahe beieinander, geht die Wärme des wärmeren Stoffes auf den kälteren Stoff über.

Latente Verdampfungswärme

Wenn eine Flüssigkeit siedet (in Gas übergeht), nimmt sie Wärme auf, ohne die Temperatur des entstehenden Gases zu erhöhen. Wenn das Gas kondensiert (wieder in Flüssigkeit übergeht), gibt es Wärme ab, ohne die Temperatur der entstehenden Flüssigkeit zu senken.

Relative Luftfeuchtigkeit

Die Feuchtigkeitsmenge (Wasserdampfgehalt), die Luft aufnehmen kann, hängt direkt von der Lufttemperatur ab. Je wärmer die Luft, desto mehr Feuchtigkeit kann sie aufnehmen. Je geringer der Feuchtigkeitsgehalt der Luft, desto angenehmer empfindet man sie. Das Entziehen von Feuchtigkeit aus der Luft senkt deren relative Luftfeuchtigkeit und verbessert den Komfort.

Auswirkungen des Drucks auf Sieden oder Kondensation

Wird der Druck auf eine Flüssigkeit erhöht, steigt auch die Temperatur, bei der die Flüssigkeit siedet (in Gas übergeht). Umgekehrt sinkt der Siedepunkt, wenn der Druck auf eine Flüssigkeit verringert wird.

Im gasförmigen Zustand bewirkt eine Druckerhöhung eine Temperaturerhöhung, während eine Druckabsenkung die Temperatur des Gases senkt.

Kompressor-Anti-Slugging-Strategie

Unter bestimmten Bedingungen kann sich flüssiges Kältemittel im A/C-Kompressor ansammeln. Um Schäden am A/C-Kompressor zu vermeiden, wird die Kompressor-Anti-Slugging-Strategie (CASS) angewendet.

CASS wird nur unter bestimmten Bedingungen aktiviert:

• die Zündung ist länger als 8 Stunden ausgeschaltet
• die Umgebungstemperatur liegt über -4 °C (25 °F)
• die Batteriespannung liegt beim Motorstart über 8,5 Volt

Liegen diese Bedingungen vor, aktiviert das Motorsteuergerät (PCM) das A/C-Steuerrelais vor dem Anlassen des Motors. Das A/C-Steuerrelais schaltet den A/C-Kompressor für etwa 4–15 Kompressorumdrehungen bzw. höchstens 2 Sekunden ein (je nach Fahrzeugausführung), sodass das flüssige Kältemittel aus dem A/C-Kompressor gedrückt wird. CASS wird vom PCM unabhängig von der Stellung des Funktionswählschalters oder den EATC-Systemeinstellungen aktiviert.

Der Kältemittelkreislauf

Im stabilen Zustand (Klimaanlage ausgeschaltet) befindet sich das Kältemittel im dampfförmigen Zustand, und der Druck ist im gesamten System gleich. Ist der A/C-Kompressor (19703) in Betrieb, erhöht er den Druck des Kältemitteldampfs und damit dessen Temperatur. Der Dampf mit Hochdruck und hoher Temperatur wird dann in den oberen Bereich des A/C-Kondensators (19712) abgegeben.

Der A/C-Kondensator, dessen Temperatur nahe der Umgebungstemperatur liegt, lässt den Kältemitteldampf zu einer Flüssigkeit kondensieren, indem der Umgebungsluft, die über die Lamellen und Rohre strömt, Wärme entzogen wird. Das nun flüssige Kältemittel, immer noch unter Hochdruck, verlässt den A/C-Kondensator unten und gelangt in die Zulaufseite der Drosselöffnung des A/C-Verdampfers (19D990).

Die Drosselöffnung des A/C-Verdampfers ist die Engstelle im Kältemittelkreislauf, die den Druckaufbau vor dem A/C-Verdampfer (19860) erzeugt und die Hoch- und Niederdruckseite der Klimaanlage voneinander trennt. Beim Austritt des flüssigen Kältemittels aus dieser Engstelle werden Druck und Siedepunkt gesenkt.

Das flüssige Kältemittel befindet sich jetzt auf seinem niedrigsten Druck und seiner niedrigsten Temperatur. Beim Durchströmen des A/C-Verdampferkerns nimmt es Wärme aus dem Luftstrom des Fahrgastraums auf, der über die Lamellen- und Rippenpakete des A/C-Verdampferkerns strömt. Diese Wärmeaufnahme lässt das Kältemittel verdampfen (in den gasförmigen Zustand übergehen). Die nun kühlere Fahrgastraumluft kann nicht mehr die gleiche Feuchtigkeit halten wie die wärmere Luft, und die überschüssige Feuchtigkeit kondensiert an der Außenseite der Verdampferrohre und -rippen und wird außerhalb des Fahrzeugs abgeleitet.

Der Sammler/Trockner an der Saugseite (19C836) ist dafür ausgelegt, Feuchtigkeit aus dem Kältemittel zu entfernen und zu verhindern, dass flüssiges Kältemittel, das im A/C-Verdampferkern nicht verdampft ist, in den A/C-Verdichter gelangt. Der A/C-Verdichter ist nur für die Förderung von Kältemitteldampf ausgelegt, da sich flüssiges Kältemittel nicht verdichten lässt und den A/C-Verdichter beschädigen kann.

Der Kältemittelkreislauf wiederholt sich nun, wobei der A/C-Verdichter den Druck und die Temperatur des Kältemittels erneut erhöht.

Der A/C-Zyklusschalter (19E561) unterbricht den Verdichterbetrieb, bevor die Außentemperatur des A/C-Verdampferkerns so weit absinkt, dass der kondensierte Wasserdampf (überschüssige Feuchtigkeit) zu Eis wird. Dazu überwacht er den Druck in der Niederdruckleitung. Bekanntlich ergibt ein Kältemitteldruck von etwa 210 kPa (30 psi) eine Betriebstemperatur von 0 °C (32 °F). Der A/C-Zyklusschalter steuert den Systembetrieb, um diese Temperatur zu halten.

Auch der Druck in der Hochdruckleitung wird überwacht, damit der Betrieb des A/C-Verdichters unterbrochen werden kann, wenn der Systemdruck zu hoch wird.

Das Überdruckventil des A/C-Verdichters (19D644) öffnet und lässt Kältemittel ab, um ungewöhnlich hohen Systemdruck abzubauen.

Kältemittelsystem mit Drosselrohr und Kupplungszyklus