مبدأ منفاخ تكييف الهواء للسيارات
ملخص: نظام تكييف هواء السيارة هو جهاز يُجري عمليات التبريد والتدفئة وتبادل الهواء وتنقية الهواء داخل السيارة. يوفر هذا النظام بيئة قيادة مريحة للركاب، ويُخفف من إرهاق السائقين، ويُحسّن سلامة القيادة. وقد أصبح تكييف الهواء أحد مؤشرات كفاءة السيارة. يتكون نظام تكييف هواء السيارة من ضاغط، ومنفاخ تكييف هواء، ومكثف، ومجفف تخزين السوائل، وصمام تمدد، ومبخر، ومنفاخ، وغيرها. تُقدم هذه الورقة البحثية بشكل رئيسي مبدأ منفاخ تكييف هواء السيارة.
مع الاحتباس الحراري وتحسن متطلبات الناس لبيئة القيادة، يزداد عدد السيارات المجهزة بأنظمة تكييف الهواء. ووفقًا للإحصاءات، في عام 2000، كانت 78% من السيارات المباعة في الولايات المتحدة وكندا مجهزة بتكييف الهواء، وتشير التقديرات الحالية إلى أن 90% على الأقل من السيارات مجهزة بتكييف الهواء، بالإضافة إلى توفير بيئة قيادة مريحة. ينبغي على مستخدمي السيارات فهم مبدأ هذه الأنظمة، بما يتيح حل حالات الطوارئ بفعالية وسرعة أكبر.
1. مبدأ عمل نظام التبريد في السيارات
مبدأ عمل نظام تكييف الهواء والتبريد في السيارات
1. مبدأ عمل نظام تبريد وتكييف الهواء للسيارات
تتكون دورة نظام تكييف الهواء في السيارة من أربع عمليات: الضغط، وإطلاق الحرارة، والخنق، وامتصاص الحرارة.
(1) عملية الضغط: يستنشق الضاغط غاز التبريد منخفض الحرارة والضغط عند مخرج المبخر، ويضغطه إلى غاز عالي الحرارة والضغط، ثم يرسله إلى المكثف. تتمثل الوظيفة الرئيسية لهذه العملية في ضغط الغاز وضغطه لتسهيل تسييله. أثناء عملية الضغط، لا تتغير حالة غاز التبريد، وتستمر درجة الحرارة والضغط في الارتفاع، مما يؤدي إلى تكوين غاز شديد الحرارة.
(2) عملية إطلاق الحرارة: يدخل غاز التبريد المسخن بدرجة حرارة عالية وضغط مرتفع إلى المكثف (المبرد) للتبادل الحراري مع الغلاف الجوي. بسبب انخفاض الضغط ودرجة الحرارة، يتكثف غاز التبريد إلى سائل ويطلق كمية كبيرة من الحرارة. وظيفة هذه العملية هي طرد الحرارة والتكثيف. تتميز عملية التكثيف بتغيير في حالة المبرد، أي أنه في ظل ظروف الضغط ودرجة الحرارة الثابتة، فإنه يتحول تدريجيًا من غاز إلى سائل. يكون سائل التبريد بعد التكثيف سائلًا عالي الضغط ودرجة حرارة عالية. يكون سائل التبريد فائق التبريد، وكلما زادت درجة التبريد الفائق، زادت قدرة التبخر على امتصاص الحرارة أثناء عملية التبخر، وكان تأثير التبريد أفضل، أي الزيادة المقابلة في الإنتاج البارد.
(3) عملية الاختناق: يتم خنق سائل التبريد عالي الضغط وعالي الحرارة من خلال صمام التمدد لتقليل درجة الحرارة والضغط، ويتم التخلص من جهاز التمدد في الضباب (قطرات صغيرة). دور هذه العملية هو تبريد سائل التبريد وتقليل الضغط، من سائل عالي الحرارة وعالي الضغط إلى سائل منخفض الضغط، وذلك لتسهيل امتصاص الحرارة، والتحكم في سعة التبريد، والحفاظ على التشغيل العادي لنظام التبريد.
٤) عملية امتصاص الحرارة: بعد تبريد سائل التبريد الضبابي وضغطه بواسطة صمام التمدد، يدخل إلى المبخر، وتكون درجة غليانه أقل بكثير من درجة حرارته داخله، فيتبخر في المبخر ويتحول إلى غاز. في عملية التبخير، يتم امتصاص كمية كبيرة من الحرارة المحيطة، مما يؤدي إلى خفض درجة الحرارة داخل السيارة. ثم يتدفق غاز التبريد منخفض الحرارة والضغط من المبخر وينتظر الضاغط ليستنشقه مرة أخرى. تتميز العملية الماصة للحرارة بتحول حالة سائل التبريد من سائل إلى غازي، مع ثبات الضغط في هذه اللحظة، أي أن تغيير هذه الحالة يحدث أثناء عملية الضغط الثابت.
٢. يتكون نظام تبريد تكييف السيارات عادةً من ضواغط، ومكثفات، ومجففات تخزين السوائل، وصمامات تمدد، ومبخرات، ومنفاخات. كما هو موضح في الشكل ١، تتصل هذه المكونات بأنابيب من النحاس (أو الألومنيوم) وأنابيب مطاطية عالية الضغط لتشكيل نظام مغلق. عند تشغيل النظام البارد، تدور حالات ذاكرة التبريد المختلفة في هذا النظام المغلق، ولكل دورة أربع عمليات أساسية:
(1) عملية الضغط: يستنشق الضاغط غاز التبريد عند مخرج المبخر عند درجة حرارة وضغط منخفضين، ويضغطه في ضاغط إزالة الغاز عالي الحرارة والضغط.
(2) عملية إطلاق الحرارة: يدخل غاز التبريد المسخن بدرجة حرارة عالية وضغط مرتفع إلى المكثف، ويتكثف غاز التبريد إلى سائل بسبب انخفاض الضغط ودرجة الحرارة، ويتم إطلاق الكثير من الحرارة.
(3) عملية الاختناق: بعد مرور السائل المبرد بدرجة حرارة وضغط مرتفعين عبر جهاز التمدد، يصبح الحجم أكبر، وينخفض الضغط ودرجة الحرارة بشكل حاد، ويتم التخلص من جهاز التمدد في الضباب (قطرات صغيرة).
(4) عملية امتصاص الحرارة: يدخل سائل التبريد الضبابي إلى المبخر، وتكون درجة غليانه أقل بكثير من درجة الحرارة داخل المبخر، فيتبخر سائل التبريد إلى غاز. أثناء عملية التبخر، تُمتص كمية كبيرة من الحرارة المحيطة، ثم يدخل بخار التبريد منخفض الحرارة والضغط إلى الضاغط.
2 مبدأ عمل المنفاخ
عادةً ما يكون منفاخ السيارة منفاخ طرد مركزي، ويشبه مبدأ عمله مبدأ مروحة الطرد المركزي، باستثناء أن عملية ضغط الهواء تتم عادةً بفعل قوة الطرد المركزي عبر عدة دوافع عاملة (أو عدة مراحل). يحتوي المنفاخ على دوار دوار عالي السرعة، وتدفع ريشة الدوار الهواء بسرعة عالية. تدفع قوة الطرد المركزي الهواء إلى مخرج المروحة على طول الخط اللولبي في شكل الغلاف اللولبي، ويتمتع تدفق الهواء عالي السرعة بضغط رياح معين. يُملأ الهواء الجديد من خلال مركز الغلاف.
من الناحية النظرية، يكون منحنى خصائص الضغط والتدفق لمنفاخ الطرد المركزي خطًا مستقيمًا، ولكن نظرًا لمقاومة الاحتكاك والخسائر الأخرى داخل المروحة، ينخفض منحنى خصائص الضغط والتدفق الفعلي تدريجيًا مع زيادة معدل التدفق، ويرتفع منحنى تدفق الطاقة المقابل لمروحة الطرد المركزي مع زيادة معدل التدفق. عند تشغيل المروحة بسرعة ثابتة، تتحرك نقطة عمل المروحة على طول منحنى خصائص الضغط والتدفق. لا تعتمد حالة تشغيل المروحة أثناء التشغيل على أدائها فحسب، بل تعتمد أيضًا على خصائص النظام. عندما تزداد مقاومة شبكة الأنابيب، يصبح منحنى أداء الأنابيب أكثر انحدارًا. يتمثل المبدأ الأساسي لتنظيم المروحة في الحصول على ظروف العمل المطلوبة عن طريق تغيير منحنى أداء المروحة نفسها أو منحنى خصائص شبكة الأنابيب الخارجية. لذلك، يتم تثبيت بعض الأنظمة الذكية على السيارة لمساعدتها على العمل بشكل طبيعي عند القيادة بسرعات منخفضة ومتوسطة وعالية.
مبدأ التحكم في المنفاخ
2.1 التحكم التلقائي
عند الضغط على مفتاح "التشغيل التلقائي" في لوحة التحكم في تكييف الهواء، يقوم كمبيوتر تكييف الهواء تلقائيًا بضبط سرعة المنفاخ وفقًا لدرجة حرارة الهواء الخارج المطلوبة
عندما يتم تحديد اتجاه تدفق الهواء في "الوجه" أو "اتجاه التدفق المزدوج"، وتكون المنفاخة في حالة سرعة منخفضة، ستتغير سرعة المنفاخة وفقًا لقوة الطاقة الشمسية ضمن نطاق الحد.
(1) تشغيل التحكم بالسرعة المنخفضة
أثناء التحكم في السرعة المنخفضة، يفصل حاسوب تكييف الهواء جهد قاعدة ثلاثي الطاقة، وينفصل أيضًا ثلاثي الطاقة ومرحل السرعة الفائقة. يتدفق التيار من محرك المنفاخ إلى مقاومة المنفاخ، ثم يأخذ الحديد لتشغيل المحرك بسرعة منخفضة.
يحتوي كمبيوتر تكييف الهواء على الأجزاء السبعة التالية: 1 البطارية، 2 مفتاح الإشعال، 3 مرحل السخان، محرك المنفاخ، 5 مقاومة المنفاخ، 6 ترانزستور الطاقة، 7 سلك الصمامات الحرارية، 8 كمبيوتر تكييف الهواء، 9 مرحل عالي السرعة.
(2) تشغيل التحكم بالسرعة المتوسطة
أثناء التحكم بالسرعة المتوسطة، يُجمّع الصمام الثلاثي الكهربائي فتيلًا حراريًا يحمي الصمام الثلاثي من التلف الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة. يُغيّر حاسوب تكييف الهواء تيار القاعدة للصمام الثلاثي الكهربائي عن طريق تغيير إشارة محرك المنفاخ، وذلك للتحكم اللاسلكي في سرعة محرك المنفاخ.
3) تشغيل التحكم عالي السرعة
أثناء التحكم في السرعة العالية، يقوم كمبيوتر تكييف الهواء بفصل الجهد الأساسي للثلاثي الكهربائي، وموصله رقم 40، ويتم تشغيل مرحل السرعة العالية، ويتدفق التيار من محرك المنفاخ عبر مرحل السرعة العالية، ثم إلى مرحل السرعة العالية، مما يجعل المحرك يدور بسرعة عالية.
2.2 التسخين المسبق
في وضع التحكم التلقائي، يستشعر مستشعر درجة الحرارة المُثبّت في الجزء السفلي من قلب السخان درجة حرارة سائل التبريد، ويُجري عملية التسخين المسبق. عندما تكون درجة حرارة سائل التبريد أقل من 40 درجة مئوية، ويكون المفتاح التلقائي مُفعّلاً، يُغلق حاسوب تكييف الهواء المنفاخ لمنع تفريغ الهواء البارد. على العكس، عندما تكون درجة حرارة سائل التبريد أعلى من 40 درجة مئوية، يُشغّل حاسوب تكييف الهواء المنفاخ ويُحرّكه بسرعة منخفضة. بعد ذلك، يتم التحكم في سرعة المنفاخ تلقائيًا وفقًا لتدفق الهواء المُحتسب ودرجة حرارة الهواء الخارج المطلوبة.
يتوفر التحكم في التسخين المسبق الموضح أعلاه فقط عند تحديد تدفق الهواء في اتجاه "الأسفل" أو "التدفق المزدوج".
2.3 التحكم في تدفق الهواء المتأخر (للتبريد فقط)
يعتمد التحكم في تدفق الهواء المتأخر على درجة الحرارة داخل المبرد التي يتم اكتشافها بواسطة مستشعر درجة حرارة المبخر. التأخير
يمنع نظام التحكم في تدفق الهواء تفريغ الهواء الساخن من مكيف الهواء عن طريق الخطأ. يتم إجراء عملية التحكم المتأخر هذه مرة واحدة فقط عند تشغيل المحرك واستيفاء الشروط التالية: 1. تشغيل الضاغط؛ 2. تشغيل وحدة تحكم المنفاخ على الوضع "التلقائي" (التشغيل التلقائي)؛ 3. ضبط وحدة تحكم تدفق الهواء على الوضع "الوجه"؛ 4. ضبطها على الوضع "الوجه" من خلال مفتاح الوجه، أو ضبطها على الوضع "الوجه" في وحدة التحكم التلقائي؛ 5. ارتفاع درجة الحرارة داخل المبرد عن 30 درجة مئوية.
تتم عملية التحكم في تدفق الهواء المتأخر على النحو التالي:
حتى مع استيفاء الشروط الأربعة المذكورة أعلاه وتشغيل المحرك، لا يمكن تشغيل محرك المنفاخ فورًا. يختلف محرك المنفاخ بأربع ثوانٍ، ولكن يجب تشغيل الضاغط وتشغيل المحرك، واستخدام غاز التبريد لتبريد المبخر. يبدأ محرك المنفاخ الخلفي بأربع ثوانٍ، ويعمل بسرعة منخفضة في أول خمس ثوانٍ، ثم يتسارع تدريجيًا إلى سرعة عالية في آخر ست ثوانٍ. تمنع هذه العملية التفريغ المفاجئ للهواء الساخن من فتحة التهوية، والذي قد يسبب اهتزازًا.
كلمة ختامية
نظام تكييف هواء السيارة المثالي، المُتحكم به حاسوبيًا، يضبط تلقائيًا درجة حرارة الهواء ورطوبته ونظافته وحالته وتهويته داخل السيارة، ويضبط تدفق الهواء بسرعة واتجاه معينين، مما يوفر بيئة قيادة مثالية للركاب، ويضمن تمتعهم بجو مريح في مختلف الظروف المناخية. كما يمنع تجمد زجاج النوافذ، مما يضمن للسائق رؤية واضحة، ويوفر ضمانًا أساسيًا لقيادة آمنة.
إذا كنت تريد معرفة المزيد، استمر في قراءة المقالات الأخرى على هذا الموقع!
يرجى الاتصال بنا إذا كنت بحاجة إلى مثل هذه المنتجات.
تلتزم شركة Zhuo Meng Shanghai Auto Co.، Ltd. ببيع قطع غيار السيارات MG&MAUXS، ونرحب بالشراء.
