principio di funzionamento del ventilatore del climatizzatore automobilistico
Abstract: L'impianto di climatizzazione per autoveicoli è un dispositivo che realizza il raffreddamento, il riscaldamento, il ricambio e la purificazione dell'aria all'interno del veicolo. Può fornire un ambiente di guida confortevole per i passeggeri, ridurre l'affaticamento del conducente e migliorare la sicurezza di guida. L'impianto di climatizzazione è diventato uno degli indicatori per valutare la completezza di un'auto. L'impianto di climatizzazione per autoveicoli è composto da compressore, ventilatore, condensatore, essiccatore a liquido, valvola di espansione, evaporatore e ventilatore, ecc. Questo articolo illustra principalmente il principio di funzionamento del ventilatore dell'impianto di climatizzazione per autoveicoli.
Con il riscaldamento globale e il miglioramento delle esigenze delle persone in termini di comfort di guida, sempre più automobili sono dotate di sistemi di climatizzazione. Secondo le statistiche, nel 2000 il 78% delle auto vendute negli Stati Uniti e in Canada era dotato di aria condizionata, e si stima oggi, in modo prudente, che almeno il 90% delle auto ne sia provvisto, oltre a garantire un ambiente di guida più confortevole. Come automobilista, è importante che il lettore comprenda il principio di funzionamento dell'aria condizionata, in modo da poter affrontare le situazioni di emergenza in modo più efficace e rapido.
1. Principio di funzionamento del sistema di refrigerazione automobilistico
Il principio di funzionamento del sistema di refrigerazione per la climatizzazione delle automobili
1. Principio di funzionamento del sistema di climatizzazione per autoveicoli
Il ciclo del sistema di refrigerazione per la climatizzazione delle automobili si compone di quattro processi: compressione, rilascio di calore, laminazione e assorbimento di calore.
(1) Processo di compressione: il compressore aspira il gas refrigerante a bassa temperatura e bassa pressione all'uscita dell'evaporatore, lo comprime trasformandolo in gas ad alta temperatura e alta pressione e lo invia al condensatore. La funzione principale di questo processo è comprimere e pressurizzare il gas in modo che sia facile da liquefare. Durante il processo di compressione, lo stato del refrigerante non cambia e la temperatura e la pressione continuano ad aumentare, formando gas surriscaldato.
(2) Processo di rilascio del calore: il gas refrigerante surriscaldato ad alta temperatura e alta pressione entra nel condensatore (radiatore) per lo scambio termico con l'atmosfera. A causa della riduzione di pressione e temperatura, il gas refrigerante condensa in un liquido e rilascia una grande quantità di calore. La funzione di questo processo è quella di dissipare il calore e condensare. Il processo di condensazione è caratterizzato da un cambiamento di stato del refrigerante, ovvero, a pressione e temperatura costanti, passa gradualmente dallo stato gassoso a quello liquido. Il liquido refrigerante dopo la condensazione è un liquido ad alta pressione e alta temperatura. Il liquido refrigerante è sottoraffreddato e maggiore è il grado di sottoraffreddamento, maggiore è la capacità di evaporazione di assorbire calore durante il processo di evaporazione e migliore è l'effetto di refrigerazione, ovvero il corrispondente aumento della produzione di freddo.
(3) processo di laminazione: il liquido refrigerante ad alta pressione e alta temperatura viene laminato attraverso la valvola di espansione per ridurre la temperatura e la pressione, e il dispositivo di espansione viene eliminato sotto forma di nebbia (piccole goccioline). Il ruolo del processo è quello di raffreddare il refrigerante e ridurre la pressione, trasformandolo da liquido ad alta temperatura e alta pressione a liquido a bassa temperatura e pressione, al fine di facilitare l'assorbimento di calore, controllare la capacità di refrigerazione e mantenere il normale funzionamento del sistema di refrigerazione.
4) Processo di assorbimento del calore: il liquido refrigerante nebulizzato, dopo essere stato raffreddato e compresso dalla valvola di espansione, entra nell'evaporatore. Il punto di ebollizione del refrigerante è quindi molto inferiore alla temperatura interna dell'evaporatore, pertanto il liquido refrigerante evapora e si trasforma in gas. Durante il processo di evaporazione, assorbe molto calore dall'ambiente circostante, riducendo la temperatura all'interno dell'abitacolo. Il gas refrigerante a bassa temperatura e bassa pressione fuoriesce quindi dall'evaporatore e attende di essere aspirato nuovamente dal compressore. Il processo endotermico è caratterizzato dal passaggio di stato del refrigerante dallo stato liquido a quello gassoso, a pressione costante. In altre parole, il cambiamento di stato avviene a pressione costante.
2. Il sistema di refrigerazione per la climatizzazione automobilistica è generalmente composto da compressori, condensatori, essiccatori a liquido, valvole di espansione, evaporatori e ventilatori. Come mostrato in Figura 1, i componenti sono collegati tramite tubi in rame (o alluminio) e gomma ad alta pressione per formare un sistema chiuso. Quando il sistema di raffreddamento è in funzione, i diversi stati della memoria frigorifera circolano in questo sistema chiuso e ogni ciclo ha quattro processi fondamentali:
(1) Processo di compressione: il compressore aspira il gas refrigerante all'uscita dell'evaporatore a bassa temperatura e pressione e lo comprime in un compressore per la rimozione del gas ad alta temperatura e alta pressione.
(2) Processo di rilascio del calore: il gas refrigerante surriscaldato ad alta temperatura e alta pressione entra nel condensatore e, a causa della riduzione di pressione e temperatura, il gas refrigerante si condensa in un liquido, rilasciando una grande quantità di calore.
(3) processo di strozzamento: Dopo che il liquido refrigerante ad alta temperatura e pressione passa attraverso il dispositivo di espansione, il volume aumenta, la pressione e la temperatura diminuiscono bruscamente e il dispositivo di espansione viene eliminato in una nebbia (piccole goccioline).
(4) Processo di assorbimento del calore: il liquido refrigerante nebulizzato entra nell'evaporatore, quindi il punto di ebollizione del refrigerante è molto più basso della temperatura all'interno dell'evaporatore, quindi il liquido refrigerante evapora trasformandosi in gas. Durante il processo di evaporazione, viene assorbita una grande quantità di calore circostante, e quindi il vapore refrigerante a bassa temperatura e bassa pressione entra nel compressore.
2 Principio di funzionamento del ventilatore
Solitamente, il ventilatore dell'auto è un ventilatore centrifugo, il cui principio di funzionamento è simile a quello di una ventola centrifuga, con la differenza che la compressione dell'aria avviene per effetto della forza centrifuga attraverso diverse giranti (o più stadi). Il ventilatore è dotato di un rotore rotante ad alta velocità, le cui pale spingono l'aria ad alta velocità. La forza centrifuga fa sì che l'aria fluisca verso l'uscita della ventola seguendo un percorso a spirale all'interno dell'involucro, generando una certa pressione. L'aria fresca viene quindi immessa attraverso il centro dell'involucro.
In teoria, la curva caratteristica pressione-portata di un ventilatore centrifugo è una linea retta, ma a causa della resistenza d'attrito e di altre perdite all'interno del ventilatore, la curva caratteristica pressione-portata effettiva diminuisce gradualmente all'aumentare della portata, e la corrispondente curva potenza-portata del ventilatore centrifugo aumenta con l'aumento della portata. Quando il ventilatore funziona a velocità costante, il suo punto di lavoro si sposta lungo la curva caratteristica pressione-portata. Le condizioni operative del ventilatore durante il funzionamento dipendono non solo dalle sue prestazioni, ma anche dalle caratteristiche del sistema. Quando la resistenza della rete di tubazioni aumenta, la curva di prestazione della rete di tubazioni diventa più ripida. Il principio fondamentale della regolazione del ventilatore è quello di ottenere le condizioni operative richieste modificando la curva di prestazione del ventilatore stesso o la curva caratteristica della rete di tubazioni esterna. Pertanto, alcuni sistemi intelligenti sono installati sulle automobili per aiutarle a funzionare normalmente durante la guida a bassa, media e alta velocità.
Principio di controllo del ventilatore
2.1 Controllo automatico
Quando si preme il pulsante "automatico" del pannello di controllo del climatizzatore, il computer regola automaticamente la velocità della ventola in base alla temperatura dell'aria in uscita desiderata.
Quando la direzione del flusso d'aria è selezionata su "frontale" o "doppio flusso" e il ventilatore è impostato a bassa velocità, la velocità del ventilatore varierà in base all'intensità solare entro i limiti stabiliti.
(1) Funzionamento del controllo a bassa velocità
Durante il controllo a bassa velocità, il computer del climatizzatore disconnette la tensione di base del transistor di potenza, e vengono disconnessi anche il transistor di potenza e il relè ad altissima velocità. La corrente fluisce dal motore del ventilatore alla resistenza del ventilatore, e quindi prende il ferro per far funzionare il motore a bassa velocità.
La centralina del climatizzatore è composta dalle seguenti 7 parti: 1 batteria, 2 interruttore di accensione, 3 relè del riscaldatore, motore del ventilatore, 5 resistenza del ventilatore, 6 transistor di potenza, 7 filo fusibile termico, 8 centralina del climatizzatore, 9 relè ad alta velocità.
(2) Funzionamento del controllo della velocità media
Durante il controllo a velocità media, il triodo di potenza integra un fusibile termico che lo protegge da danni dovuti al surriscaldamento. Il computer del climatizzatore modifica la corrente di base del triodo di potenza variando il segnale di pilotaggio del ventilatore, consentendo così il controllo wireless della velocità del motore del ventilatore.
3) Funzionamento del controllo ad alta velocità
Durante il controllo ad alta velocità, il computer del climatizzatore disconnette la tensione di base del transistor di potenza, il suo terminale n. 40, e attiva il relè ad alta velocità; la corrente proveniente dal motore del ventilatore fluisce attraverso il relè ad alta velocità e quindi al terminale, facendo ruotare il motore ad alta velocità.
2.2 Preriscaldamento
In modalità di controllo automatico, un sensore di temperatura posizionato nella parte inferiore del radiatore rileva la temperatura del refrigerante ed effettua il preriscaldamento. Quando la temperatura del refrigerante è inferiore a 40 °C e l'interruttore automatico è attivo, il computer di bordo del climatizzatore chiude la ventola per impedire l'emissione di aria fredda. Al contrario, quando la temperatura del refrigerante è superiore a 40 °C, il computer di bordo avvia la ventola e la fa ruotare a bassa velocità. Da quel momento in poi, la velocità della ventola viene regolata automaticamente in base al flusso d'aria calcolato e alla temperatura dell'aria in uscita desiderata.
Il controllo del preriscaldamento descritto sopra è presente solo quando il flusso d'aria è selezionato nella direzione "dal basso" o "doppio flusso".
2.3 Controllo ritardato del flusso d'aria (solo per il raffreddamento)
Il controllo ritardato del flusso d'aria si basa sulla temperatura interna del refrigeratore rilevata dal sensore di temperatura dell'evaporatore.
Il controllo del flusso d'aria può impedire lo scarico accidentale di aria calda dal condizionatore. Questa operazione di controllo ritardato viene eseguita una sola volta all'avvio del motore e sono soddisfatte le seguenti condizioni: 1. Funzionamento del compressore; 2. Accendere il controllo della ventola in modalità "automatica" (interruttore automatico acceso); 3. Controllo del flusso d'aria in modalità "faccia"; Regolare su "faccia" tramite l'interruttore "faccia" o impostare su "faccia" nel controllo automatico; 4. La temperatura all'interno del refrigeratore è superiore a 30℃
Il funzionamento del controllo ritardato del flusso d'aria è il seguente:
Anche quando tutte e quattro le condizioni sopra indicate sono soddisfatte e il motore è stato avviato, il motore del ventilatore non può avviarsi immediatamente. Il motore del ventilatore ha un ritardo di 4 secondi, ma prima è necessario accendere il compressore, avviare il motore e utilizzare il gas refrigerante per raffreddare l'evaporatore. Il motore del ventilatore posteriore, dopo un ritardo di 4 secondi, si avvia, funziona a bassa velocità per i primi 5 secondi e accelera gradualmente fino a raggiungere la velocità massima negli ultimi 6 secondi. Questo funzionamento impedisce l'improvvisa fuoriuscita di aria calda dalla bocchetta, che potrebbe causare agitazione.
Osservazioni conclusive
Un sistema di climatizzazione per auto perfettamente funzionante e controllato elettronicamente regola automaticamente la temperatura, l'umidità, la pulizia, la qualità e la ventilazione dell'aria all'interno dell'abitacolo, facendola circolare a una determinata velocità e direzione per garantire un ambiente di guida confortevole per i passeggeri, indipendentemente dalle condizioni climatiche esterne. Previene inoltre la formazione di ghiaccio sui finestrini, consentendo al conducente di mantenere una visibilità ottimale e offrendo una garanzia fondamentale per una guida sicura.
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