يُعدّ ضاغط مكيف الهواء في السيارة قلب نظام التبريد، حيث يقوم بضغط ونقل بخار المُبرّد. يوجد نوعان من الضواغط: ضواغط ثابتة الإزاحة وضواغط متغيرة الإزاحة. وبناءً على مبادئ عملها المختلفة، يمكن تقسيم ضواغط مكيف الهواء إلى ضواغط ثابتة الإزاحة وضواغط متغيرة الإزاحة.
بحسب طرق التشغيل المختلفة، يمكن تقسيم الضواغط عموماً إلى نوعين: ترددية ودوارة. تشمل الضواغط الترددية الشائعة نوع ذراع التوصيل ذي عمود المرفق ونوع المكبس المحوري، بينما تشمل الضواغط الدوارة الشائعة نوع الريش الدوار ونوع اللولب.
يُعد ضاغط تكييف الهواء في السيارات بمثابة قلب نظام التبريد الخاص بتكييف الهواء في السيارات، ويلعب دور ضغط ونقل بخار المبرد.
تصنيف
تنقسم الضواغط إلى نوعين: ضواغط ذات إزاحة ثابتة وضواغط ذات إزاحة متغيرة.
تنقسم ضواغط تكييف الهواء عمومًا إلى أنواع ترددية ودوارة وفقًا لطرق عملها الداخلية.
مبدأ العمل: التصنيف، التحرير، البث
وفقًا لمبادئ العمل المختلفة، يمكن تقسيم ضواغط تكييف الهواء إلى ضواغط ذات إزاحة ثابتة وضواغط ذات إزاحة متغيرة.
ضاغط إزاحة ثابتة
تزداد إزاحة الضاغط ذي الإزاحة الثابتة تناسبياً مع زيادة سرعة المحرك. ولا يمكنه تغيير خرج الطاقة تلقائياً وفقاً لمتطلبات التبريد، مما يؤثر بشكل كبير على استهلاك وقود المحرك. وتعتمد آلية التحكم فيه عادةً على إشارة درجة حرارة مخرج الهواء من المبخر. فعندما تصل درجة الحرارة إلى القيمة المضبوطة، يتم فصل القابض الكهرومغناطيسي للضاغط ويتوقف عن العمل. وعند ارتفاع درجة الحرارة، يتم تشغيل القابض الكهرومغناطيسي ويبدأ الضاغط بالعمل. كما يُتحكم في الضاغط ذي الإزاحة الثابتة أيضاً بضغط نظام التكييف. فعندما يرتفع الضغط في الأنابيب بشكل مفرط، يتوقف الضاغط عن العمل.
ضاغط مكيف هواء ذو إزاحة متغيرة
يستطيع ضاغط الإزاحة المتغيرة ضبط خرج الطاقة تلقائيًا وفقًا لدرجة الحرارة المضبوطة. لا يقوم نظام التحكم في التكييف بجمع إشارة درجة حرارة مخرج الهواء من المبخر، بل يتحكم في نسبة ضغط الضاغط بناءً على إشارة تغير الضغط في خط أنابيب التكييف لضبط درجة حرارة مخرج الهواء تلقائيًا. يعمل الضاغط باستمرار طوال عملية التبريد، ويتم التحكم في ضبط شدة التبريد بالكامل بواسطة صمام تنظيم الضغط المُثبَّت داخله. عندما يكون الضغط عند الطرف ذي الضغط العالي لخط أنابيب التكييف مرتفعًا جدًا، يُقصِّر صمام تنظيم الضغط شوط المكبس في الضاغط لتقليل نسبة الضغط، مما يُقلِّل من شدة التبريد. وعندما ينخفض الضغط عند الطرف ذي الضغط العالي إلى مستوى معين، ويرتفع الضغط عند الطرف ذي الضغط المنخفض إلى مستوى معين، يزيد صمام تنظيم الضغط شوط المكبس لزيادة شدة التبريد.
تصنيف أسلوب العمل
بحسب طرق التشغيل المختلفة، يمكن تقسيم الضواغط عموماً إلى نوعين: ترددية ودوارة. تشمل الضواغط الترددية الشائعة نوع ذراع التوصيل ذي عمود المرفق ونوع المكبس المحوري، بينما تشمل الضواغط الدوارة الشائعة نوع الريش الدوار ونوع اللولب.
ضاغط ذراع توصيل عمود المرفق
يمكن تقسيم عملية عمل هذا الضاغط إلى أربع مراحل رئيسية: الضغط، والعادم، والتمدد، والسحب. عند دوران عمود المرفق، يدفع ذراع التوصيل المكبس في حركة ترددية، ويتغير حجم التشغيل المكون من الجدار الداخلي للأسطوانة ورأس الأسطوانة والسطح العلوي للمكبس بشكل دوري، مما يؤدي إلى ضغط ونقل غاز التبريد في نظام التبريد. يُعد ضاغط عمود المرفق ذو ذراع التوصيل من الجيل الأول من الضواغط، وهو واسع الانتشار، ويتمتع بتقنية تصنيع متطورة، وبنية بسيطة، ومتطلبات منخفضة من حيث المواد وتقنيات التصنيع، وتكلفة منخفضة نسبيًا. يتميز بقدرة عالية على التكيف، حيث يمكنه العمل ضمن نطاق واسع من الضغط ومتطلبات سعة التبريد، كما يتميز بسهولة الصيانة.
مع ذلك، يعاني ضاغط عمود المرفق ذو ذراع التوصيل من بعض العيوب الواضحة، مثل عدم القدرة على تحقيق سرعات عالية، وكبر حجمه ووزنه، وصعوبة تخفيف وزنه. كما أن العادم غير منتظم، وتدفق الهواء عرضة للتقلبات، ويحدث اهتزاز كبير أثناء التشغيل.
نظراً للخصائص المذكورة أعلاه لضواغط عمود المرفق وذراع التوصيل، فإن عدداً قليلاً من الضواغط ذات الإزاحة الصغيرة قد اعتمد هذا التصميم. في الوقت الحالي، تُستخدم ضواغط عمود المرفق وذراع التوصيل في الغالب في أنظمة تكييف الهواء ذات الإزاحة الكبيرة للسيارات والشاحنات.
ضاغط مكبس محوري
يمكن تسمية ضواغط المكابس المحورية بضواغط الجيل الثاني، وأكثرها شيوعًا ضواغط لوحة التأرجح أو لوحة التذبذب، وهي المنتجات الرئيسية في ضواغط تكييف الهواء للسيارات. المكونات الرئيسية لضاغط لوحة التذبذب هي العمود الرئيسي ولوحة التذبذب. تُرتّب الأسطوانات بشكل دائري حول العمود الرئيسي للضاغط، ويكون اتجاه حركة المكبس موازيًا للعمود الرئيسي. تُصنع مكابس معظم ضواغط لوحة التذبذب برأسين، كما هو الحال في ضواغط المكابس المحورية سداسية الأسطوانات، حيث تقع ثلاث أسطوانات في مقدمة الضاغط والثلاث الأخرى في مؤخرته. ينزلق المكابس ذات الرأسين بشكل متزامن في الأسطوانات المتقابلة. عندما يضغط أحد طرفي المكبس بخار المُبرّد في الأسطوانة الأمامية، يسحب الطرف الآخر بخار المُبرّد في الأسطوانة الخلفية. كل أسطوانة مزودة بصمامات هواء للضغط العالي والمنخفض، ويُستخدم أنبوب ضغط عالٍ آخر لربط حجرتي الضغط العالي الأمامية والخلفية. تُثبّت الصفيحة المائلة على العمود الرئيسي للضاغط، وتُركّب حافتها في أخدود منتصف المكبس، ويدعم كل من أخدود المكبس وحافة الصفيحة المائلة محامل كروية فولاذية. عند دوران العمود الرئيسي، تدور الصفيحة المائلة أيضًا، وتدفع حافتها المكبس ليتحرك حركة ترددية محورية. عند دوران الصفيحة المائلة دورة واحدة، يُكمل كل من المكبسين الأمامي والخلفي دورة كاملة من الضغط والعادم والتمدد والشفط، وهو ما يُعادل عمل أسطوانتين. في حالة الضاغط المحوري سداسي الأسطوانات، تتوزع ثلاث أسطوانات وثلاثة مكابس مزدوجة الرأس بالتساوي على مقطع كتلة الأسطوانات. عند دوران العمود الرئيسي دورة واحدة، يُعادل ذلك عمل ست أسطوانات.
يتميز ضاغط لوحة التذبذب بسهولة تصغير حجمه وخفة وزنه، وقدرته على العمل بسرعات عالية. كما يتميز ببنية مدمجة وكفاءة عالية وأداء موثوق. وبعد تطبيق التحكم في الإزاحة المتغيرة، أصبح يُستخدم على نطاق واسع في مكيفات هواء السيارات.
ضاغط دوار ذو ريش
يوجد نوعان من أشكال الأسطوانات لضواغط الريش الدوارة: الدائرية والبيضاوية. في الأسطوانة الدائرية، يكون العمود الرئيسي للدوار منحرفًا عن مركز الأسطوانة، مما يجعل الدوار ملتصقًا بإحكام بين فتحتي السحب والعادم على السطح الداخلي للأسطوانة. أما في الأسطوانة البيضاوية، فيتطابق المحور الرئيسي للدوار مع مركز القطع الناقص. تقسم ريش الدوار الأسطوانة إلى عدة فراغات. عند دوران العمود الرئيسي للدوار دورة واحدة، يتغير حجم هذه الفراغات باستمرار، ويتغير حجم ودرجة حرارة بخار المبرد فيها. لا تحتوي ضواغط الريش الدوارة على صمام سحب لأن الريش تقوم بوظيفة سحب وضغط المبرد. في حالة وجود ريشتين، تحدث عمليتا عادم في دورة واحدة للعمود الرئيسي. كلما زاد عدد الريش، قلّت تقلبات تصريف الضاغط.
باعتباره ضاغطًا من الجيل الثالث، يتميز ضاغط الريش الدوار بصغر حجمه وخفة وزنه، مما يسهل تركيبه في حجرة المحرك الضيقة. إلى جانب مزاياه المتمثلة في انخفاض مستوى الضوضاء والاهتزاز، وكفاءته الحجمية العالية، يُستخدم أيضًا في أنظمة تكييف الهواء في السيارات. ومع ذلك، يتطلب ضاغط الريش الدوار دقة تصنيع عالية وتكلفة إنتاج مرتفعة.
ضاغط حلزوني
يمكن الإشارة إلى هذه الضواغط باسم ضواغط الجيل الرابع. ينقسم هيكل ضواغط اللولب بشكل أساسي إلى نوعين: النوع الديناميكي والثابت، ونوع الدوران المزدوج. يُعد النوع الديناميكي والثابت الأكثر شيوعًا في الوقت الحالي. تتكون أجزاؤه العاملة بشكل رئيسي من توربين ديناميكي وتوربين ثابت. يتشابه هيكل التوربينين الديناميكي والثابت إلى حد كبير، حيث يتكون كلاهما من صفيحة طرفية وسن حلزوني متداخل يمتد من الصفيحة الطرفية، وهما مرتبان بشكل لا مركزي بزاوية 180 درجة. التوربين الثابت هو التوربين المتحرك، بينما يدور التوربين المتحرك بشكل لا مركزي وينتقل بواسطة عمود المرفق تحت تأثير آلية خاصة مضادة للدوران، أي أنه لا يوجد دوران، بل دوران كامل فقط. تتميز ضواغط اللولب بالعديد من المزايا، منها صغر حجمها وخفة وزنها، وقدرة العمود اللامركزي الذي يُحرك التوربين على الدوران بسرعة عالية. نظرًا لعدم وجود صمام سحب وصمام تصريف، يعمل الضاغط الحلزوني بكفاءة عالية، كما يسهل تطبيق تقنيات الحركة والإزاحة المتغيرة السرعة فيه. تعمل غرف الضغط المتعددة في آن واحد، مما يقلل من فرق ضغط الغاز بين الغرف المتجاورة، وبالتالي يقلل من تسرب الغاز، ويرفع الكفاءة الحجمية. وقد ازداد استخدام الضواغط الحلزونية في مجال التبريد الصغير نظرًا لمزاياها من حيث البنية المدمجة، والكفاءة العالية، وتوفير الطاقة، وانخفاض الاهتزاز والضوضاء، والموثوقية في التشغيل، مما جعلها أحد الاتجاهات الرئيسية لتطوير تكنولوجيا الضواغط.
الأعطال الشائعة
نظراً لكونه جزءاً دواراً عالي السرعة، فإن ضاغط مكيف الهواء معرضٌ بشدة للعطل. ومن الأعطال الشائعة الضوضاء غير الطبيعية والتسريب وعدم العمل.
(1) الضوضاء غير الطبيعية: هناك العديد من الأسباب التي قد تؤدي إلى صدور ضوضاء غير طبيعية من الضاغط. على سبيل المثال، قد يكون القابض الكهرومغناطيسي للضاغط تالفًا، أو قد يكون الجزء الداخلي للضاغط متآكلًا بشدة، وما إلى ذلك، مما قد يتسبب في صدور ضوضاء غير طبيعية.
① يُعدّ القابض الكهرومغناطيسي للضاغط من أكثر الأماكن عرضةً لظهور الضوضاء غير الطبيعية. يعمل الضاغط غالبًا بسرعات منخفضة وعالية تحت أحمال ثقيلة، لذا فإنّ متطلبات القابض الكهرومغناطيسي عالية جدًا، وعادةً ما يكون موضع تركيبه قريبًا من الأرض، مما يجعله عرضةً لمياه الأمطار والتربة. عند تلف المحمل في القابض الكهرومغناطيسي، تظهر أصوات غير طبيعية.
٢- بالإضافة إلى مشكلة القابض الكهرومغناطيسي نفسه، يؤثر شد سير محرك الضاغط بشكل مباشر على عمره. فإذا كان السير مرتخيًا جدًا، يكون القابض الكهرومغناطيسي عرضة للانزلاق؛ أما إذا كان مشدودًا جدًا، فسيزداد الحمل عليه. وعندما يكون شد السير غير مناسب، لن يعمل الضاغط بكفاءة عند الأحمال الخفيفة، وسيتعرض للتلف عند الأحمال الثقيلة. وأثناء تشغيل السير، إذا لم تكن بكرة الضاغط وبكرة المولد على نفس المستوى، فسيؤدي ذلك إلى تقليل عمر السير أو الضاغط.
③ سيؤدي تكرار سحب وإغلاق القابض الكهرومغناطيسي إلى حدوث ضوضاء غير طبيعية في الضاغط. على سبيل المثال، قد يكون توليد الطاقة من المولد غير كافٍ، أو يكون ضغط نظام تكييف الهواء مرتفعًا جدًا، أو يكون حمل المحرك كبيرًا جدًا، مما سيؤدي إلى سحب القابض الكهرومغناطيسي بشكل متكرر.
④ يجب أن تكون هناك مسافة معينة بين القابض الكهرومغناطيسي وسطح تثبيت الضاغط. إذا كانت المسافة كبيرة جدًا، سيزداد تأثير الصدمة. أما إذا كانت المسافة صغيرة جدًا، فسيتداخل القابض الكهرومغناطيسي مع سطح تثبيت الضاغط أثناء التشغيل، وهذا سبب شائع للضوضاء غير الطبيعية.
⑤ يحتاج الضاغط إلى تزييت موثوق به أثناء التشغيل. عندما يفتقر الضاغط إلى زيت التزييت، أو عندما لا يُستخدم زيت التزييت بشكل صحيح، سيحدث ضجيج غير طبيعي خطير داخل الضاغط، وقد يؤدي ذلك إلى تلفه وإخراجه من الخدمة.
(2) تسرب غاز التبريد: يُعد تسرب غاز التبريد المشكلة الأكثر شيوعًا في أنظمة تكييف الهواء. عادةً ما يكون الجزء المتسرب من الضاغط عند نقطة اتصاله بأنابيب الضغط العالي والمنخفض، وهو موقع يصعب الوصول إليه نظرًا لموقع التركيب. يكون الضغط الداخلي لنظام التكييف مرتفعًا جدًا، وعند تسرب غاز التبريد، يُفقد زيت الضاغط، مما يؤدي إلى توقف نظام التكييف عن العمل أو ضعف تزييت الضاغط. تحتوي ضواغط مكيفات الهواء على صمامات تخفيف الضغط. تُستخدم هذه الصمامات عادةً لمرة واحدة. بعد أن يرتفع ضغط النظام بشكل كبير، يجب استبدال صمام تخفيف الضغط فورًا.
(3) لا يعمل: هناك العديد من الأسباب التي قد تؤدي إلى عدم عمل ضاغط مكيف الهواء، وعادةً ما يكون ذلك بسبب مشاكل في الدائرة الكهربائية. يمكنك التحقق مبدئيًا من وجود تلف في الضاغط عن طريق توصيل الطاقة مباشرةً إلى القابض الكهرومغناطيسي الخاص به.
احتياطات صيانة مكيفات الهواء
مسائل السلامة التي يجب الانتباه إليها عند التعامل مع مواد التبريد
(1) لا تتعامل مع مادة التبريد في مكان مغلق أو بالقرب من لهب مكشوف؛
(2) يجب ارتداء النظارات الواقية؛
(3) تجنب دخول سائل التبريد إلى العينين أو تناثره على الجلد؛
(4) لا توجه الجزء السفلي من خزان التبريد نحو الأشخاص، فبعض خزانات التبريد تحتوي على أجهزة تهوية للطوارئ في الأسفل؛
(5) لا تضع خزان التبريد مباشرة في الماء الساخن بدرجة حرارة أعلى من 40 درجة مئوية؛
(6) إذا دخل سائل التبريد في العينين أو لامس الجلد، فلا تفركه، واشطفه على الفور بكمية كبيرة من الماء البارد، وتوجه فوراً إلى المستشفى للعثور على طبيب لتلقي العلاج المتخصص، ولا تحاول التعامل معه بنفسك.
