Comment fonctionne la climatisation automobile

Vous êtes arrêté dans la circulation un après-midi d'août. La sueur coule de votre cou tout le long de votre dos jusqu'à ce que votre chemise l'absorbe, créant une tache humide entre vous et le siège. Vos jambes sont collées au revêtement en vinyle ou piquées par son velours bon marché. Vos mains ont l'impression qu'elles sont sur le point de glisser du volant et vous êtes reconnaissant que vos sourcils empêchent la sueur de couler dans vos yeux. Eh bien, surtout.

Qu'est-ce qui manque sur cette image? Climatisation automobile. Il est devenu presque universel, avec 99% de toutes les voitures neuves à l'été 2010 en seront équipées. Quand il manque, on remarque.

Cela fait aussi plus longtemps que vous ne le pensez. Packard a inventé la climatisation automobile en 1939 et, en 1940, a été le premier constructeur automobile à proposer la climatisation installée en usine. Bien sûr, ce premier système n'avait pas de thermostat, mais c'était mieux que de ne rien avoir du tout. L'idée a cependant fait son chemin et en 1969, plus de la moitié de toutes les voitures neuves étaient vendues avec la climatisation intégrée. Cela n'inclut pas les climatiseurs de rechange qui pourraient être installés pendant la première vague de chaleur de l'année, lorsque le nouveau propriétaire a regretté son centime chez le concessionnaire en janvier.

Finalement, il a été déterminé que le réfrigérant utilisé pendant des décennies dans la climatisation automobile, connu sous le nom de R-12, CFC-12, ou son nom de marque Fréon, endommageait la couche d'ozone (c'est un chlorofluorocarbone). Il a été interdit d'être fabriqué aux États-Unis et une alternative, appelée R-134a ou HFC-134a, était obligatoire pour toutes les voitures fabriquées après 1996. Désormais, toute voiture plus ancienne doit être équipée d'un nouveau système pouvant utiliser le fluide frigorigène plus récent et plus sûr..

La climatisation a fonctionné à peu près de la même manière pendant toute son existence: elle refroidit et élimine l'humidité de l'air. Le système se compose de trois éléments principaux: le compresseur, condenseur, et évaporateur -- qui permettent d'atteindre cet objectif, ainsi que quelques autres pièces pour assurer le bon fonctionnement du système. Jetons un coup d'œil à chacun.

1. Le côté haute pression
2. Le côté basse pression
3. Recharger le courant alternatif d'une voiture

Tous les systèmes de climatisation automobile sont (presque) des boucles fermées avec un côté haute pression et un côté basse pression. Nous allons commencer par le côté haute pression qui mène du moteur à l'habitacle:

Compresseur: Le compresseur est une pompe entraînée par une courroie attachée au vilebrequin du moteur. Lorsque le fluide frigorigène est aspiré dans le compresseur, il se présente sous forme gazeuse basse pression. Une fois que le gaz est à l'intérieur de la pompe, le compresseur porte bien son nom. La courroie entraîne la pompe, qui met le gaz sous pression et le force vers le condenseur. Les compresseurs ne peuvent pas compresser les liquides, uniquement les gaz. Vous verrez en parcourant le système qu'il y a d'autres pièces dont le travail est de capturer l'eau qui pénètre accidentellement dans la boucle AC..

Condenseur: Le condenseur est essentiellement un radiateur, et il sert le même objectif que celui de votre voiture: rayonner de la chaleur hors du système. Le réfrigérant entre dans le condenseur sous forme de gaz sous pression provenant du compresseur. Le processus de mise sous pression du gaz et de son déplacement vers le condenseur crée de la chaleur, mais l'air circulant autour des tubes de torsion du condenseur refroidit le réfrigérant jusqu'à ce qu'il forme à nouveau un liquide. Imaginez la vapeur se refroidissant et se condensant dans l'eau, et vous avez l'idée. Le réfrigérant liquide est maintenant un liquide à haute pression et presque prêt à refroidir la voiture.

Récepteur-sécheur: Mais d'abord, le réfrigérant doit être préparé pour l'évaporateur. En sortant du condenseur, le liquide passe par un petit réservoir installé dans la conduite. Ce récepteur-sécheur contient desséchants, petits granules qui attirent l'eau. Vous avez vu des paquets de dessiccants dans des boîtes à chaussures, où ils font la même chose: attirer l'eau de l'air pour garder les nouvelles chaussures fraîches et prêtes pour vos pieds. (Ils sont généralement étiquetés «Ne pas manger».) Dans le récepteur-sécheur, ils éliminent l'eau qui est entrée dans le système. Si l'eau reste et peut éventuellement former des cristaux de glace, cela peut endommager le système de climatisation.

C'est assez de haute pression pour tout le monde, alors passons au côté basse pression du système.

Détendeur thermique (TXV): Ici, le système passe du côté haute pression au côté basse pression. Si vous deviez toucher cette partie du système, vous la sentiriez passer du chaud au froid.

Le réfrigérant liquide haute pression s'écoule du récepteur-sécheur à travers le détendeur, où il est autorisé à se dilater. Cette détente réduit la pression sur le réfrigérant, de sorte qu'il peut se déplacer dans l'évaporateur. La vanne détecte la pression et régule le débit de réfrigérant, ce qui permet au système de fonctionner régulièrement, mais les pièces mobiles de la vanne peuvent s'user et doivent parfois être remplacées.

Certains véhicules ont un tube à orifice plutôt qu'un détendeur, mais il sert le même but en permettant au réfrigérant de se dilater et de réduire la pression avant que le liquide entre dans l'évaporateur. Le tube à orifice permet au réfrigérant de s'écouler à un débit constant et n'a pas de pièces mobiles, mais il peut se boucher avec des débris avec le temps. Les systèmes avec un tube à orifice activent et désactivent automatiquement le système AC pour réguler le débit de réfrigérant vers l'évaporateur.

Évaporateur: C'est là que la magie opère. Alors que toutes les autres parties du système sont situées dans le compartiment moteur, celui-ci est dans la cabine, généralement au-dessus du plancher du côté passager. Il ressemble aussi à un radiateur, avec sa bobine de tubes et d'ailettes, mais son travail est d'absorber la chaleur plutôt que de la dissiper.

Le réfrigérant entre dans le serpentin de l'évaporateur sous la forme d'un liquide froid à basse pression, idéalement à 32 degrés Fahrenheit (0 degrés Celsius), c'est pourquoi vous ne voulez pas d'eau dans le système. Le réfrigérant ne gèle pas à cette température, mais il a un point d'ébullition très bas. La chaleur dans l'habitacle de la voiture suffit à faire bouillir le R-134a de l'évaporateur et à redevenir un gaz, tout comme l'eau redevient vapeur. Sous sa forme gazeuse, le réfrigérant peut absorber beaucoup de chaleur.

Le gaz sort de l'évaporateur et sort de l'habitacle de la voiture, emportant la chaleur avec lui. Un ventilateur soufflant sur l'extérieur du serpentin de l'évaporateur souffle de l'air frais dans l'habitacle. Le réfrigérant sous forme de gaz entre ensuite dans le compresseur, où il est mis sous pression et tout le processus recommence.

Si le système utilise un tube à orifice, il y aura un accumulateur entre l'évaporateur et le compresseur. Un tube à orifice laisse parfois trop de réfrigérant entrer dans l'évaporateur et tout ne bout pas. Étant donné que le compresseur ne peut pas compresser le liquide, uniquement le gaz, l'accumulateur piège tout excès de liquide avant qu'il ne puisse entrer dans le compresseur.

L'évaporateur élimine également l'humidité de l'air de la voiture, ce qui vous aide à vous sentir au frais. L'eau dans l'air se condense sur le serpentin de l'évaporateur, avec la saleté et le pollen et tout ce qui flotte dans la cabine. Lorsque vous arrêtez la voiture et voyez de l'eau couler en dessous, c'est probablement l'eau de l'évaporateur AC et rien à craindre.

Nous avons tous entendu parler de "recharger le courant alternatif", nous allons donc y jeter un coup d'œil..

La plupart d'entre nous commencent à voir des annonces au printemps pour les ateliers de réparation automobile proposant des offres sur la recharge de la climatisation de votre voiture à temps pour l'été prochain. Ce qui nous amène à nous demander, qu'est-ce que la recharge du courant alternatif? Est-ce nécessaire, comme un changement d'huile? La climatisation de ma voiture doit-elle être rechargée? Est-ce une autre arnaque que les ateliers de réparation peuvent attirer des clients sans méfiance??

La réponse à cette dernière est définitivement non; recharger le courant alternatif n'est pas une arnaque. Cela signifie simplement que du réfrigérant frais est ajouté au système. Si le réfrigérant est un peu bas, il peut être complété, comme si vous aviez un peu d'huile dans le moteur. S'il est vraiment bas, cependant, le réfrigérant qui se trouve encore dans le système doit être vidangé et remplacé. Ce processus de vidange du système et d'ajout de nouveau fluide est appelé recharger.

Dans les deux cas, vous avez perdu un peu de réfrigérant, ce qui n'est pas si génial. Même si le R-134a est meilleur pour l'environnement que le fréon, l'Agence de protection de l'environnement préfère ne pas laisser de réfrigérant de climatisation s'infiltrer dans le sol et les rivières. Si vous voulez vidanger et recharger le système, l'EPA recommande que le technicien examine le système pour trouver la source de la fuite et la réparer. Ils ne nécessitent pas de réparation, mais ils aimeraient vraiment, vraiment que vous le fassiez.

Cet article a beaucoup parlé du R-134a en remplacement du gros, mauvais fréon, mais il y en a d'autres qui ont également été approuvés par l'EPA. Le R-134a a la particularité d'être le réfrigérant le plus testé et recommandé par les fabricants, mais il y en a d'autres avec des noms comme Free Zone, Freeze 12 et Kar Kool que l'EPA autorisera dans les systèmes de climatisation automobile [source: EPA].

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Sources

• Magazine automobile. «Histoire de la climatisation automobile». Juillet 2010. (1er février 2012) http://www.automobilemag.com/features/news/1007_automotive_air_conditoning_history/index.html
• Pièces de voitures familiales. «Systèmes de climatisation automobile». (25 janvier 2012) http://www.familycar.com/ac1.htm
• AirconCars.com. "Comment fonctionne la climatisation." (25 janvier 2012) http://www.airconcars.com/html/how_it_works.html
• AirCondition.com. "Comment le réfrigérant circule dans le système." (1er février 2012) http://www.aircondition.com/tech/questions/13/
• Tout sur les systèmes de climatisation automatiques. «Tubes à Orifice et Soupapes d'Expansion». (1er février 2012) http://www.autoacsystems.com/fasttrack/otubes.html
• Agence de Protection de l'Environnement. "Recharger le climatiseur de votre voiture avec du réfrigérant." 19 août 2010. (1er février 2012) http://epa.gov/Ozone/title6/609/recharge.html
• Agence de Protection de l'Environnement. «Substituts in Motor Vehicle Air Conditioners». 7 octobre 2011. (2 février 2012) http://www.epa.gov/ozone/snap/refrigerants/lists/mvacs.html