Работаю инженером климатических систем тридцать лет, поэтому сталкивался с любыми вариантами компоновки салонного охлаждения. При покупке подержанного автомобиля или конструирование кита важен правильный выбор компрессора.
Механический привод
Классический вариант основан на ремённом приводе от коленвала. Шкив обгонной муфтой соединяет шестерёночный компрессор с валом двигателя при активации электромагнитной катушки. Потенциальная потеря тяги достигает четырёх киловатт, что ощутимо при обгонах на малолитражке. Зато система не зависит от высоковольтного контура, работает с привычной проводкой, имеет распространённые комплектующие.
Ремённый компрессор переносит высокие температуры подкапотного пространства и грязевой абразив, однако регулярная протяжка креплений и контроль натяжения обязательны. При утечке хладагента нередко отправляется под замену весь блок, поскольку фрикцион теряет смазку и прихватывает вал. Средний ресурс — 150–180 тысяч километров.
Электрический модуль
Высоковольтный компрессор питается постоянным током 200–400 вольт, что привычно гибридным платформам. Вал вращается бесщёточным мотором, отделённым от хладагента термобарьером, благодаря чему смазка не вспенивается. При работе на стоянке двигатель внутреннего сгорания остаётся заглушенным, салон продолжает охлаждаться. Энергия берётся из тяговой батареи, поэтому дальность хэтчбека слегка снижается.
Сложность заключается в изоляции: электромотор размещён внутри герметичного статора, где уместен диэлектрический хладагент R1234yf или R134a с усиленным осушителем. Диэлектрические тестеры OWON-IVT измеряют ток утечки в реальном времени, предотвращая коронный разряд. Механики нередко зовут такой прибор «вонючим гейгером» за характерные писки.
Любая система оценивается по эксергии — количеству полезной работы, полученной из подведённой энергии. У ремённого варианта коэффициент полезной эксергии 0,38, электрический достигает 0,55 при достаточном охлаждении инвертора. Отличие связано с отсутствием трансмиссионных потерь и возможностью плавного изменения частоты вращения ротора.
Нагрузку двигателя внутреннего сгорания определяют через индикаторную диаграмму IMAP. При включённом ремённом компрессоре IMEP вырастает на 6–12 %, что негативно влияет на турбонаддув при резком акселераторе. Электрический вариант отдаёт тепло через радиатор низкотемпературного контура, не вмешиваясь в цикл Отто.
Финансовая часть выглядит иначе для каждой платформы. Простая замена ремённого агрегата обходится в 300–450 $. Переход на электрический модуль вместе с инвертором и кабелем HV-AC тянет на 1100–1600 $, плюс сертификация высоковольтного узла. Затраты возвращаются при интенсивной городской езде с длительными светофорами, поскольку двигатель не тратит топливо на вращение компрессора в холостом режиме.
Моя методика расчёта окупаемости использует отношение Qcool/Gfuel, где Qcool — суммарная холодопроизводительность за год, Gfuel — расход горючего на компрессор. При пробегах свыше десяти тысяч километров в жарком климате электрический контур опережает ремённый по затратам уже через третий сезон.
Резюме эксперта
Для мощных гибридов и электромобилей логика подсказывает выбор электрического компрессора: энергопотери минимальны, климат поддерживается даже во время подзарядки. Владельцу простого атмосферного седана удобнее оставить ремённый вариант: меньше электроники, быстрый сервис на любом углу. При постройке экспедиционного внедорожника, где мотор работает на пониженных оборотах, электрический блок снова выходит вперёд благодаря независимости от коленвала и возможности охлаждать кабину без запуска двигателя.
Зональный климат-контроль нового поколения допускает гибридную схему: электрический компрессор обслуживает задний контур, ремённый — передний. Подобный микс пока встречается редко, однако уже обкатывается на прототипах OEM-производителей. В запасе остаётся экзотический вариант криостатной установки с фазовым переходом твёрдый-жидкий, способной удерживать минус двадцать градусов без компрессора вовсе, для полноценного разбора подобной технологии понадобится отдельная публикация.
