Klimakompressor Funktion
Klimakompressor wechseln - Anleitung
Hier finden Sie nützliches Grundlagenwissen und wertvolle Tipps zum Thema Klimaanlagenkompressor in Fahrzeugen.
Der Klimakompressor ist das Herzstück der Klimaanlage und gleichzeitig auch das am höchsten belastete Bauteil. Auf dieser Seite zeigen wir Ihnen, wie der Klimakompressor funktioniert und welche Ursachen zu dessen Ausfall führen können. Ferner erfahren Sie, wie sich Störungen diagnostizieren lassen und was beim Tausch des Klimakompressors zu beachten ist, um Folgeschäden zu vermeiden.
Wichtiger Sicherheitshinweis
Die nachfolgenden technischen Informationen und Tipps für die Praxis wurden von HELLA erstellt, um Kfz-Werkstätten in ihrer Arbeit professionell zu unterstützen. Die hier auf dieser Webseite bereitgestellten Informationen sollen nur von einschlägig ausgebildetem Fachpersonal genutzt werden.
INHALTSVERZEICHNIS
KLIMAKOMPRESSOR FUNKTION: FUNKTIONSWEISE
Der Klimaanlagenkompressor wird vom Fahrzeugmotor über einen Keilrippen- oder V-Rippenriemen angetrieben. Er verdichtet bzw. fördert das Kältemittel im System. Es gibt verschiedene Kompressorbauarten.
Funktionsweise
Das Kältemittel wird im gasförmigen Zustand bei Niederdruck und niedriger Temperatur vom Verdampfer kommend angesaugt, verdichtet und anschließend mit hoher Temperatur und Hochdruck gasförmig an den Kondensator weitergeleitet.
KOMPRESSOREN OHNE MAGNETKUPPLUNG: GRUNDLAGEN
Allgemeines
Seit einigen Jahren werden sogenannte "kupplungslose", extern angesteuerte, variable Kompressoren eingesetzt. Alle namhaften Kompressor-Hersteller setzen verschiedenste Grundtypen ein. Hier werden die gebräuchlichsten Typen im Markt aufgeführt: Denso, mit den Typen 6SEU & 7SEU; Sanden, mit den Typen PXE 13 & PXE 16. Aber auch Delphi/Harrison ist durch die Baureihe CVC7 vertreten, die der Bauart des V5 Kompressors sehr ähnelt. Verwendendung findet diese Kompressorgeneration bei nahezu allen Fahrzeugherstellern (Audi, BMW, Citroen, Seat, VW, Opel....).
Extern angesteuert bedeutet, dass das Hubvolumen des Kompressors in Abhängigkeit verschiedenster Systemparameter, wie Außen-/ Wunschtemperatur, Hoch- / Niederdruck, Drehzahl, Motorlast, über ein eingebautes, vom Klimasteuergerät angesteuertes, Regelventil bestimmt wird. "Kupplungslos" bedeutet, dass der Kompressor nicht mehr über eine elektro-magnetische Kupplung verfügt. Das heißt, der Kompressor wird über die Riemenscheibe permanent angetrieben und arbeitet auch dann, wenn die Klimaanlage ausgeschaltet ist. Allerdings wird dabei die Leistung auf wenige Prozent heruntergeregelt.
Funktion
Die Riemenscheibeneinheit des Kompressors besteht z. B. aus einer Mitnehmer- und der eigentlichen Riemenscheibe (Zeichnung). Die Mitnehmerscheibe besteht aus einem Gummielement und bildet die Verbindung zwischen Riemenscheibe und Kompressorwelle. Sie wirkt zum einen als Vibrationsdämpfer und schützt zudem den Kompressor bzw. die anderen angetriebenen Aggregate vor Überlast bzw. Beschädigungen. Sollte der Kompressor z. B. blockieren, steigen im Bereich des Gummielementes die Übertragungskräfte zwischen Riemen- und Mitnehmerscheibe stark an.
Funktionsbeispiel (Zeichnung)
Je nach Kompressorhersteller bzw. -typ wird die Verbindung, durch Verformung des Gummielementes oder Auslösen der "Überlastsicherung", unterbrochen. Die Riemenscheibe läuft dann nur noch leer mit. Somit wird einer Beschädigung des Riemens bzw. anderer vom Riemen angetriebener Aggregate vorgebeugt.
Das Regelventil (Bild 1) befindet sich im Kompressor und erhält seine pulsweitenmodulierten Signale (PWM) vom Klima-Steuergerät. Der Strom, der vom Steuergerät an das Regelventil geleitet wird und letztendlich die Leistung des Kompressors bestimmt, kann mit Hilfe eines Diagnosegerätes als Messwertblock angezeigt werden.
Bild 1
Kupplungslose Kompressoren verfügen auch über ein Sicherheitsventil (Bild 2), welches den Kompressor und die übrigen Bauteile der Klimaanlage vor zu hohem Druck schützen soll. Das Ventil löst meist zwischen 35 und 45 bar (je nach Kompressorhersteller) aus. Das Ventil öffnet nur so lange, bis der Überdruck abgebaut ist. Danach schließt es wieder, um nicht die gesamte Kältemittelmenge in die Atmosphäre abzugeben. Ist die Folie des Ventils beschädigt, kann davon ausgegangen werden, dass das Ventil "ausgelöst" hat.
Bild 2
Diagnose
Die Riemenscheiben und ihre als "Überlastsicherung" ausgelegten Gummielemente sind, je nach Kompressortyp, unterschiedlich aufgebaut. Je nach Typ kann auf verschiede Art und Weise festgestellt werden, ob die "Überlastsicherung" ausgelöst wurde:
Bild 3
Auf der Innenseite der Riemenscheibe sind Gummiabriebteile sichtbar (Bild 3). Die Kompressorwelle wird nicht mehr angetrieben. Riemenscheibe bzw. Gummielement lassen sich, sofern der Kompressor sich leicht drehen lässt, auswechseln.
Bild 4
Die Überlastsicherung hat die Mitnehmerscheibe ausgelöst (Bild 4). Mitnehmerscheibe bzw. Gummielement können einzeln ausgetauscht werden. Vorraussetzung: Kompressor lässt sich leicht drehen.
Bild 5
Ein ausgelöster Drehmomentbegrenzer ist optisch nicht unbedingt wahrnehmbar. Um zu prüfen, ob der Begrenzer ausgelöst hat, muss die Kompressorwelle, mit einem geeignetem Werkzeug (Bild 5), festgehalten und die Riemenscheibe gleichzeitig nach links gedreht werden. Lässt sich die Riemenscheibe nach links drehen, hat der Begrenzer ausgelöst und der Kompressor muss erneuert werden. Bei den Kompressor-Typen Sanden PXE 13 und PXE 16 ist ein Austausch des Drehmomentbegrenzers nicht möglich.
Der maximale Strom der vom Steuergerät an das Regelventil geleitet wird, beträgt z. B. beim Audi A3 bei niedrigster Temperatureinstellung ca. 0,65 A. Hierbei erreicht der Kompressor auch seine maximale Leistung. Im Regelbetrieb fließt ein mittlerer Strom von 0,3 A. Die Problematik bei neueren Fahrzeugen besteht aber darin, dass eine Diagnose außerhalb des Motormanagement-Bereiches, mit vielen Testgeräten noch nicht möglich ist. Hier eignet sich idealerweise der Einsatz eines Oszilloskops. Mit Hilfe geeigneter Prüfspitzen, kann das PWM-Signal am Steckeranschluss des Kompressors aufgezeichnet werden.
Das Oszilloskop sollte dabei auf 5 V/Div und 0,5 ms/Div eingestellt werden. Auf dem Bildschirm des Oszilloskops lassen sich nun, bei laufendem Motor, die einzelnen Betriebsarten darstellen. Bei niedrigster Temperatureinstellung ("Lo") zeigt sich ein Rechtecksignal mit einem Tastverhältnis von ca. 75 % (Bild 7). Das Tastverhältnis ergibt sich aus dem Verhältnis Impulsbreite -Bund dem Signalabstand -C- (in diesem Fall 75 % Einschaltdauer, 25 % Ausschaltdauer).
Bild 7
Gleichzeitig lässt sich, an Hand der Volt-Divisionen (A=5V), die Höhe der Bordspannung ablesen (ca. 13,5 V). Der als Zahl angezeigte Spannungswert (9,8 V) ist lediglich ein Mittelwert. Die Impulsbreite ist abhängig von der gewünschten Kälteleistung und der Bordspannung. Über die Strecke des Bereiches -B- wird der Strom zum Regelventil vom Steuergerät "geregelt". Abhängig von der Einstellung der Bedieneinheit und den Umgebungsein - flüssen (z. B. Außentemperatur) wird die Impulsbreite des Rechtecksignals so verändert bzw. das Regelventil so angesteuert, dass die zum Erreichen der gewünschten Temperatur notwendigen Kompressorleistung erbracht wird. Bild 8 zeigt, wie der Kompressor bei der Temperatureinstellung "High" heruntergeregelt wird.
Bild 8
Bild 9 wurde im "Econ"-Betrieb (Kompressor aus) aufgenommen und zeigt kein Signal. Anhand dieser Methode kann festgestellt werden, inwiefern eine Signaländerung durch das Steuergerät erfolgt. Erfolgt eine plausible Änderung der Signale, ergibt sich aber keine Änderung der Ausblastemperatur bzw. Absenkung der Innenraumtemperatur, liegt wahrscheinlich ein Kompressordefekt vor.
Weiterhin gibt es im Markt Diagnosegeräte mit denen es möglich ist ein PWM-Signal, mit unterschiedlicher Impuls-Dauer, zu erzeugen. So kann festgestellt werden, ob eine Ansteuerung des Kompressors zur Veränderung des Kältemitteldrucks führt. Dies dient als Grundlage dafür eine Aussage treffen zu können, inwiefern der Kompressor noch einwandfrei funktioniert.
Bild 9
Eine Funktionsprüfung mittels PWM-Signal kann auch mit einem Funktionsgenerator (Bild 10) durchgeführt werden. Dazu ist es aber zwingend erforderlich, auf der Steuergeräteseite des Klimasystems eine "Last" anzuschließen, die der eines elektronischen Regelventils entspricht. Ansonsten erkennt das Steuergerät einen Fehler im System und legt diesen im Fehlerspeicher ab. Dies kann zu Funktionsstörungen bzw. zum Ausfall des Systems führen. Der Fehlerspeicher muss in diesem Fall ausgelesen und mittels eines Diagnosegerätes gelöscht werden.
Bild 10
Im Zusammenhang mit Geräuschen und anderen Problemen der Klimaanlage werden Kompressoren immer wieder voreilig reklamiert. In sehr vielen Fällen stellt sich heraus, dass der Kompressor in Ordnung ist oder die Ursache des Defektes nicht vom Kompressor selbst herrührt. Aus diesem Grund sollten immer alle Komponenten des Systems bei der Fehlerursache mit eingeschlossen werden. Geräusche können nicht nur vom Kompressor, sondern auch durch dessen Befestigung, dem Antrieb, dem Expansionsventil oder von den Leitungen verursacht werden. Eine falsche Menge an Kältemittel kann ebenfalls für diverse Geräusche verantwortlich sein.
Darüber hinaus liefert das Öl wichtige Informationen über eventuelle Schäden:
- Hat das Öl im Kompressor oder im System eine rote Farbe angenommen, kann dies auf zu viel Feuchtigkeit zurückzuführen sein.
- Schwarzgefärbtes Öl deutet auf einen defekten Kompressor hin.
- Silbergraues Öl sollte hinsichtlich Metallspäne untersucht werden. Die gräuliche Verfärbung deutet auf Metallabrieb hin.
Da die Systemölmengen immer geringer werden (teilweise nur 80 ml), ist das Überwachen und Einhalten der Ölmenge (z. B. beim Klimaservice und Komponententausch) von größter Bedeutung.
Eine Reparatur von kupplungslosen Kompressoren ist nur bedingt möglich. Sie muss auf jeden Fall unter Zuhilfenahme von geeigneten Werkzeugen und Reparaturinformationen erfolgen.
Selbstverständlich ist die Beurteilung der Systemdrücke bei der Diagnose von besonderer Bedeutung. Dabei sollten die Vorgabewerte der Fahrzeughersteller herangezogen werden. Dies gilt ebenso für die Ausblastemperatur.
Anhaltspunkte bei der Beurteilung der Systemdrücke lassen sich aus der u. g. Tabelle ableiten:
| Beurteilung der Systemdrücke | ||||
|---|---|---|---|---|
| Hochdruck | Niederdruck | Symptome | Eventuelle Ursache | Lösungsmöglichkeit |
| Normal | Normal | → Ausströmende Luft wird nicht kalt | → Zu viel Öl im Klimasystem → Luft oder Feuchtigkeit im Klimasystem |
→ Klimaanlage absaugen, spülen und mit Öl und Kältemittel neu befallen → Klimaanlage absaugen, Trockner erneuern und neu befüllen |
| Hoch | Hoch | → Niederdruckleitung kälter als Verdampfer → Hochdruck nimmt ab, wenn der Kondensator mit Wasser gekühlt wird → Hoch- und Niederdruck gleichen sich aus, sobald der Kompressor ausschaltet und pulsieren sobald er einschaltet |
→ Expansionsventil zu weit Geöffnet → Zuviel Kältemittel im System → Kondensator verschmutzt/ Blockiert → Lüfterprobleme → Problem mit dem Kompressor (Auslassventil/ Abdichtung) |
→ Expansionsventil erneuern → Klimaanlage absaugen und neu befallen → Kondensator prüfen, reinigen/erneuern → Lüfter prüfen → Kompressor überprüfen, ggf. erneuern |
| Niedrig | Niedrig | → Ausströmende Luft wird nicht kalt → Saugleitung ist kälter als der Verdampfer |
→ Zu wenig Kältemittel im System → Blockade an der Saugseite |
→ Klimaanlage absaugen und neu befallen → Leitung und Anschlüsse prüfen, ggf. erneuern |
| Hoch | Niedrig | → Eisbildung an der Flüssigkeitsleitung → Eisbildung am Trockner |
→ Leitung/Trockner blockiert | → Trockner/Leitung überprüfen, ggf. auswechseln |
KLIMAKOMPRESSOR DEFEKT: AUSFALLURSACHE
KLIMAKOMPRESSOR PRÜFEN: Fehlersuche
VIDEO ZUM THEMA
Fehlersuche an extern geregelten Kompressoren
Die schrittweise Darstellung der Diagnose eines extern geregelten Kompressors.
03:48 min
KLIMAKOMPRESSOR GERÄUSCHE: FEHLERSUCHE
Hinweise zur Fehlersuche und zum Kompressortausch
Bei der Fehlersuche nach Geräuschquellen und vor jedem Kompressortausch sollten folgende Hinweise unbedingt berücksichtigt werden:
Fehlersuche Haltebügel oder Befestigungspunkte
Bild 1: Fehlersuche Haltebügel oder Befestigungspunkte
Überprüfen Sie alle Haltebügel und Befestigungspunkte auf Brüche oder Risse und etwaige fehlende Bolzen oder Muttern.
Jede Schwingung, die hierdurch verursacht wird, kann die Ursache übermäßiger Kompressorgeräusche sein. Achten Sie darauf, ob die Geräusche sich ändern, wenn Sie z. B. mit einem Montierhebel Kraft auf die Haltebügel oder Befestigungspunkte ausüben (Bild 1). Tritt eine Änderung auf, werden die Geräusche wahrscheinlich nicht durch den Kompressor verursacht.
Fehlersuche Schläuche oder Leitungen
Bild 2: Fehlersuche Schläuche oder Leitungen
Überprüfen Sie die Schläuche und Leitungen, um festzustellen, ob Schwingungen vom Motor oder pulsierenden Kältemittel bis in den Fahrzeuginnenraum gelangen.
Halten Sie diese dazu mit der Hand fest und achten Sie auf eventuelle Geräuschänderungen (Bild 2).
Fehlersuche Keilriemen, Spannvorrichtung, Spannrollen, Generatorfreilauf und Riemenscheiben
Überprüfen Sie Keilriemen, Spannvorrichtung, Spannrollen, Generatorfreilauf und Riemenscheiben auf Leichtgängigkeit, Spiel und Flucht.
Übermäßige Toleranzen durch verschlissene Teile können Geräusche hervorrufen.
Fehlersuche übermäßiger Hochdruck
Bild 3: Fehlersuche übermäßiger Hochdruck
Übermäßiger Hochdruck (Bild 3) kann unnormale Kompressorgeräusche verursachen.
Sollte sich der Hochdruck-Serviceanschluss auch noch hinter einer Verstopfung in der Anlage befinden, kann es sein, dass der Hochdruck in Wirklichkeit höher ist als vom Manometer angegeben. Um ein derartiges Problem zu diagnostizieren, ist es hilfreich, die Temperaturen am Kondensator zu messen.
Verunreinigtes Kältemittel
Zu viel oder verunreinigtes Kältemittel verursacht übermäßigen Hochdruck, der wiederum Kompressorgeräusche verursachen kann.
Das Gleiche gilt für Kältemittel mit einem zu hohen Anteil an nicht kondensierbaren Gasen (Luft).
Fehlersuche übermäßiger Hochdruck
Bild 4: Fehlersuche Kondensator
Auch der Kondensator kann als Ursache ungewöhnlicher Geräusche in Betracht kommen.
Wenn ungenügend Luft durch den Kondensator geführt wird, kann das Kältemittel nicht ausreichend kondensieren und der Hochdruck steigt übermäßig an. Dadurch kann es zu einer unnormalen Geräuschentwicklung kommen. Überprüfen Sie also, ob der oder die Lüfter genügend Luft durch den Kondensator fördern. Kontrollieren Sie auch die Kondensator- und Kühlerlamellen auf eventuelle Verschmutzungen (Bild 4).
Fehlersuche übermäßiger Hochdruck
Bild 5: Fehlersuche verschmutzte Expansionsventile
Oftmals können Geräusche auch durch verschmutzte Expansionsventile (Bild 5) oder Drosselventile verursacht werden.
Dies kann z. B. durch Verunreinigungen in Form von Metallabrieb entstehen. Der Kältemittelfluss wird dadurch vermindert und es kommt zu einem übermäßigen Hochdruck. „Defekte“ Expansionsventile können beispielsweise diverse „Schnarr-, Pfeif- oder Dröhngeräusche“ erzeugen, die auch im Fahrzeuginnenraum sehr gut wahrnehmbar sind.
VIDEO ZUM THEMA
Geräuschentwicklung im Bereich des Klimakompressors
Woher diese Geräusche stammen, welchen Ursprung sie haben, wie ich die Fehler finde und behebe, das sind die Themen dieses Technik-Clips.
03:35 min
KLIMAKOMPRESSOR AUSTAUSCHEN: ANLEITUNG
Arbeitsablauf für Fehleranalyse und Austausch
Konsequentes Spülen
Schmutzpartikel im Klimakreislauf können nur durch gründliches Spülen des gesamten Systems entfernt werden. Zum Spülen eignet sich, je nach Verschmutzungsgrad, Kältemittel R134a oder eine spezielle Spüllösung, wie Hella Gutmann Solutions sie im Programm führt. Kompressoren, Trockner (Akkumulatoren) und Expansions- bzw. Drosselventile lassen sich nicht spülen. Da bei einem Defekt des Kompressors immer von einer Verschmutzung des Systems (Abrieb, Späne) ausgegangen werden muss bzw. diese nicht auszuschließen ist, ist das Spülen des Systems beim Austausch dieser Komponente absolut unerlässlich.
Kältemittelöle
Herstellerangaben und Beipackzettel beachten / Viskosität beachten.
1. Verteilung der Ölmenge
In jedem Bauteil der Klimaanlage befindet sich Kältemittelöl. Das Öl wird im Falle einer Reparatur mit dem ausgetauschten Bauteil entfernt. Daher ist es unbedingt erforderlich, die entsprechende Ölmenge wieder aufzufüllen. Die nebenstehende Grafik verdeutlicht die durchschnittliche Verteilung der Ölmengen innerhalb des Systems.
2. Ölmenge und Spezifikation beachten
Vor der Montage eines neuen Kompressors bzw. beim Nachfüllen von Kältemittelöl müssen grundsätzlich die Ölmenge und Viskosität entsprechend der Fahrzeugherstellerangabe beachtet werden.
3. Systemölmenge gehört in den Kompressor
Da ein und derselbe Kompressor eventuell für verschiedene Fahrzeuge bzw. Systeme verwendet werden kann, ist es zwingend notwendig, die Ölfüllmenge vor der Montage des Kompressors zu prüfen bzw. zu korrigieren. Hierzu muss das gesamte Öl abgelassen und aufgefangen werden. Im Anschluss daran ist der Kompressor mit der gesamten, vom Fahrzeughersteller vorgegebenen Ölmenge (Systemölmenge) neu zu befüllen. Damit sich das Öl gleichmäßig verteilt, muss der Kompressor vor dem Einbau 10-mal von Hand durchgedreht werden. Dies entspricht
auch den Angaben des Kompressor-Herstellers Sanden, wobei
Fahrzeugherstellervorgaben jeweils gesondert
zu beachten sind.
Kompressor-Filtersieb
Grundsätzlich muss beim Kompressortausch jedes Klimasystem gespült werden, um Verunreinigungen und Fremdbestandteile aus dem System zu entfernen. Sollten trotz Spülen Verunreinigungen im Kreislauf zurückbleiben, können Schäden durch den Einsatz von Filtersieben in der Saugleitung vermieden werden – siehe Hella Gutmann Solutions Werkzeugkatalog.
Befüllen des Klimasystems mit Kältemittel
Einlaufvorschrift für den Kompressor:
- Das Kältemittel ist grundsätzlich nur über die Klima-Servicestation über den hochdruckseitigen Serviceanschluss zu befüllen, um Kältemittelschläge im Kompressor zu vermeiden.
- Es darf nur das entsprechende Kältemittel in der vom Fahrzeughersteller vorgegebenen Menge/Spezifikation verwendet werden.
- Luftverteilung auf Position „Mitteldüsen“ stellen und alle Mitteldüsen öffnen.
- Schalter für Frischluftgebläse auf mittlere Stufe stellen.
- Temperaturwahl auf maximale Kühlleistung stellen.
- Motor starten (ohne Betrieb Klimaanlage) und ohne Unterbrechung mindestens 2 Minuten mit Leerlaufdrehzahl betreiben.
- Klimaanlage bei Leerlaufdrehzahl für ca. 10 Sekunden einschalten; Klimaanlage für ca. 10 Sekunden ausschalten. Diesen Vorgang mindestens 5-mal wiederholen.
- Überprüfung des Systems durchführen.
Lecksuchmittel
Kompressorschäden werden auch durch Kältemittelmangel hervorgerufen. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, regelmäßig eine Klimawartung durchzuführen und ggf. Kontrastmittel in das System einzubringen. Hierzu gibt es verschiedene Methoden – siehe Hella Gutmann Solutions Werkzeugkatalog. Dokumentieren Sie den Einsatz vom Kontrastmittel im Fahrzeug. Somit wird eine Überfüllung vermieden, die in extremen Fällen zu Schäden am Kompressor führen kann.
KLIMAKOMPRESSOR WECHSELN: Video
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