artikel

Back to basics: Aircodiagnose door druk- en temperatuurmeting

Werkplaats & Onderhoud 4104

In AMT 12 bespraken we in Back to Basics het werkingsprincipe van de airco-installatie. Dat deden we aan de hand van de drie aggregatietoestanden van het koudemiddel (onderkoeling, verzadigde damp en oververhitte damp) en aan de hand van het kringproces dat het koudemiddel doorloopt in de airco-installatie. Nu gaan we die theoretische kennis toepassen in de praktijk.

Back to basics: Aircodiagnose door druk- en temperatuurmeting
Het aircosysteem is in rust. De HD is gelijk aan de LD.

(artikel uit AMT 12) Een auto met een airco-installatie komt in de werkplaats met de meest voor de hand liggende aircoklacht: “Het wordt niet koud in de auto, de airco koelt niet goed.” Het is belangrijk om eerst de klacht te verifiëren. Is de klacht gegrond? Om dat na te gaan, meet je de temperatuur in het voertuig bij de luchtroosters. In dit geval bleek die maar 4 °C koeler dan de omgevingstemperatuur. Dat is te weinig, de klacht van de klant is gegrond. We kunnen nu overgaan tot aircodiagnose.

Na een korte analyse constateren we dat de regeleenheid de aircocompressor wel inschakelt. Verder sluiten we uit dat de tegenvallende prestaties van de airco te maken hebben met het luchtventilatiesysteem. De luchtmengklep blijft niet hangen. De klacht is te herleiden naar het koudemiddelcircuit.

De airco-installatie is in werking. De zuigdruk zakt naar 2 bar. Dit laat zien dat we te maken hebben met een continu variabele compressor. De hogedruk is afhankelijk van de temperatuur rond de condensor. In dit geval meten we 12 bar.

De airco-installatie is in werking. De zuigdruk zakt naar 2 bar. Dit laat zien dat we te maken hebben met een continu variabele compressor. De hogedruk is afhankelijk van de temperatuur rond de condensor. In dit geval meten we 12 bar.

In de praktijk ga je snel over tot het leeghalen en vullen van de installatie, zodat je achteraf kunt bepalen of het probleem daadwerkelijk is verholpen. Nu zal bij deze klacht de oorzaak vaak liggen bij de hoeveelheid koudemiddel in de airco-installatie. Toch is het verstandig om het systeem te analyseren door middel van de oververhitting en de onderkoeling. We stellen dan geen diagnose door het systeem leeg te halen en te vullen, maar door druk- en temperatuurmeting. Die werkwijze vraagt wel wat systeemkennis.

Drie compressortypen

In de personenautotechniek komen we drie typen aircocompressoren tegen. Normaal gesproken zijn alle drie de typen reciproke zuigercompressoren. Reciprook betekent heen- en weergaande bewegingen. Deze compressoren bestaan veelal uit vijf à zes plunjers die met drijfstangen verbonden zijn aan een kantelschijf. Draait de as, dan maakt de kantelschijf een translerende beweging, dit resulteert in het heen en weer bewegen van de zuigers. Via in- en uitlaatkleppen wordt het koudemiddel aangezogen en weggeperst. Deze zuigercompressoren kennen als gezegd drie varianten.

De eerste is de zuigercompressor met variabele opbrengst, die heeft een kantelplaat met een vaste stand. De opbrengst en dus ook de zuigdruk varieert tussen 1 en 1.5 bar en is afhankelijk van het compressortoerental. De compressor wordt aangedreven door middel van een magneetkoppeling. Die wordt in- en uitgeschakeld op basis van de verdampertemperatuur. Tijdens bedrijf gaat de compressor zo steeds aan en uit. De ventilator voor de condensorkoeling schakelt tegelijk met de compressor aan en uit.

Tweede variant is de zuigercompressor met continue opbrengst. Deze heeft een variabele kantelplaat die mechanisch wordt geregeld. De opbrengst en dus de zuigdruk is constant (2 bar), ongeacht het compressortoerental. Ook deze compressor wordt aangedreven door middel van een magneetkoppeling. Maar de compressor blijft ingeschakeld zolang het aircosysteem in werking is. De ventilator voor condensorkoeling draait veelal ook continu.

Voor de meting hebben we een testformulier met vijf stappen

De derde variant is de zuigercompressor met een geregelde opbrengst. Die heeft ook een variabele kantelplaat maar is elektronisch geregeld. De zuigdruk bedraagt 5 tot 2 bar en de opbrengst is afhankelijk van de aansturing van de klimaatregeleenheid. De stand van de kantelplaat bepaalt de opbrengst. En de magneetkoppeling ontbreekt. Die is vervangen door een breekplaat.

Aircodiagnose in vijf stappen

De auto met het probleem aan de airco-installatie is uitgevoerd met een compressor met continue opbrengst met variabele kantelplaat. De tweede variant dus. De meting die we gaan uitvoeren, kunnen we loslaten op elk van de drie types, maar een continue zuigdruk van 2 bar maakt de metingen aan deze continu variabele compressor meer constant. Voor de meting hebben we een drukmeterset of aircovulstation nodig en een leidingtemperatuurmeter. Dat mag geen infraroodtemperatuurmeter zijn.
Voor de meting hebben we een testformulier ontwikkeld. Dat brengt je in vijf stappen tot een conclusie.

Temperatuur op de zuigleiding: 13,8 °C.

Temperatuur op de zuigleiding: 13,8 °C.

Stap 1: Sluit de meterset aan en lees de waarden af bij uitgeschakeld systeem. De druk die de meters weergeven, in dit geval beide ongeveer 6 bar, is altijd een overdruk op de atmosferische druk in de ruimte, ofwel de effectieve druk. De omgevingstemperatuur bepaalt de druk in het systeem. De aggregatietoestand van het koudemiddel in het systeem is damp-vloeistof.

Stap 2: nu gaan we de drukken aflezen bij ingeschakeld systeem. De zuigdruk zakt naar een constante druk van 2 bar. Dit laat zien dat we te maken hebben met een continu variabele compressor. De hogedruk is afhankelijk van de temperatuur rond de condensor. In dit geval meten we 12 bar.

Stap 3: Nog steeds bij ingeschakeld systeem meten we de zuigleidingtemperatuur: 13,8 °C.

Stap 4: Achterhaal de verdampingstemperatuur aan de hand van een tabel die overeenkomt met de zuigdruk (effectieve druk). In dit geval zegt die 1 °C.

In stap 5 berekenen we dan overver

hitting. We gebruiken daarvoor de formule:
Oververhitting = zuigleidingtemperatuur – verdampingstemperatuur.
Daarmee komt de oververhitting op 13,8 – 1 = 12,8 °C.

Oververhitting: Wat was dat ook al weer?

Conclusie

Als we kijken naar de drukken dan is dit nog niet alarmerend, maar als we naar de temperatuur kijken, zien we toch wel een afwijking in de oververhitting. In het vorige artikel hadden we al besproken dat we een oververhitting van 5-6 °C verwachten bij een goed werkend systeem.

Bij 2 bar zuigdruk (effectief) is de verdampingstemperatuur van het koudemiddel 1 °C.

Bij 2 bar zuigdruk (effectief) is de verdampingstemperatuur van het koudemiddel 1 °C.

Oververhitting: wat was dat ook al weer? De oververhitting is het verschil tussen de  verdampertemperatuur en zuigleidingtemperatuur. Midden in de verdamper heerst een zuigdruk van 2 bar, zoals we kunnen aflezen op de meter. Midden in de verdamper bestaat het koudemiddel uit damp-vloeistof (verzadigde damp), dat betekent dat de druk en temperatuur aan elkaar zijn gerelateerd. Aan het einde van de verdamper willen we graag dat al het koudemiddel is verdampt, dat betekent dus dat het van de aggregatietoestand is veranderd. Het is dan volledig gasvormig. Vanaf dat moment neemt de temperatuur toe, bij een gelijkblijvende druk.

Hoe meer koudemiddel in de verdamper, hoe langer het duurt voordat al dat koudemiddel is overgegaan van damp-vloeistof naar volledig gas. De temperatuur van de zuigleiding vlak na de verdamper zal normaal stijgen tot maximaal 7-8 °C bij warm weer. In onze meting is de temperatuur aan de zuigleiding 13,8 °C. Dit betekent dat al veel eerder in de verdamper het koudemiddel is overgegaan van damp-vloeistof naar volledig gas. De temperatuur stijgt dus al in de verdamper terwijl de druk gewoon 2 bar blijft.

Als de temperatuur van de verdamper stijgt, wordt het temperatuurverschil met de binnenstromende lucht kleiner. Er wordt minder energie uit de lucht gehaald. De klant verneemt dit als minder koel. Hoe hoger de temperatuur van de buitenlucht, hoe meer energie het koudemiddel moet opnemen en hoe sneller de temperatuur in de verdamper stijgt. Een oververhitting van maximaal 6 °C duidt op een goed werkend systeem. Is de oververhitting groter, dan kan worden geconcludeerd dat er een probleem is met de vulhoeveelheid. Na het leeghalen en vullen van de airco-installatie bleek in dit geval dat er 250 gram koudemiddel op het systeem zat, in plaats van de voorgeschreven 650 gram.

Nakoeling

Bij deze storing kunnen we volstaan met alleen het bepalen van de oververhitting. In de praktijk komen problemen door een gebrek aan koudemiddel natuurlijk ook het meeste voor. Willen we een uitspraak kunnen doen over de conditie van de rest van de componenten van de airco-installatie, zoals de compressor, de condensor, het expansieventiel en of er niet te véél koudemiddel in het systeem zit, dan moeten we ook de nakoeling bepalen.

Daartoe meten we bij ingeschakeld systeem de temperatuur aan de uitgang van de condensor en bepalen we aan de hand van een tabel de condensatietemperatuur bij de gemeten (effectieve) persdruk. Bij die 12 bar is dat 50 °C.

De nakoeling bepaal je dan met de formule:
Nakoeling = condensatietemperatuur – temperatuur uitgang condensor. Te weinig nakoeling kan wijzen op te weinig koudemiddel of een slechte compressor, te veel nakoeling duidt op te veel koudemiddel en daarmee op een te zware belasting van de compressor.

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels