سیستم سرمایش خودرو (کولر)| بخش دوم

در قسمت اول از سیستم تهویه مطبوع خودرو (کولر) به اهداف و برخی اجزای آن پرداخته شد. در ادامه دیگر اجزای  این سیستم مورد بررسی قرار می گیرد.

شير انبساطی ترموستاتی

شير انبساطی بعد از مخزن ذخيره و در مجرای ورودی اواپراتور نصب می گردد. اين شير در واقع اوريفيس يا تنگنايی است، كه وظيفه آن كاهش فشار گاز متراكم مايع شده می باشد. با كاهش فشار، گاز متراكم مايع شده، شروع به تبخير شدن كرده و دمای محيط پيرامون خود را جذب می كند، بنابراين گاز خروجی از شير انبساطی كه به اواپراتورز می رود، دما ی شير انبساطی و اواپراتور را گرفته، از اين رو شير انبساطی و اواپراتور شروع به سرد شدن می كنند.
شكل زیر ساختمان واقعی يك شير انبساطی را نشان می دهد.

ساختمان واقعي يك شير انبساطي

ساختمان واقعی يك شير انبساطی

1- فشار گاز درون ترموستات                           2- ديافراگم ترموستات                               3- ميله ديافراگم ترموستات
4- مجرای ورود گاز متراكم مايع شده از مخزن ذخيره                                       5- فيلتر سيمی
6- تنگنا يا اوريفيس                                    7- سوپاپ ساچمه­ای                   8- فنر
9- مجرای خروج گاز تبخير شده كم فشار       10- مجرای تعادل
11- لوله مسی مارپيچ يا كپسول حرارتی كه حرارت مجرای خروجی اواپراتور را  حس مي­كند

با توجه به شكل بالا به قسمت بالای سوپاپ ساچمه ای، فشار گاز متراكم مايع شده و نيروی ميله ديافراگم و به قسمت پائين آن فشار گاز تبخير شده و نيروی فنر اعمال می شود. برآيند نيروهای اعمالی به ساچمه باعث می شود كه تنگنا يا اوريفيس در حد مشخصی باز شود، از طرفی در قسمت ورودی شير انبساطی، گاز متراكم مايع شده وجود دارد، گاز متراكم مايع شده با عبور از اوريفيس يا تنگنا دچار افت فشار ناگهانی شده، بنابراين با كاهش فشار بر روی گاز متراكم مايع شده، مايع شروع به تبخير شدن می كند. با تبخير مايع، تمايل به جذب دمای محيط پيرامون خود افزايش می يابد، گاز تبخير شده، وارد اواپراتور شده و باعث خنك كردن اواپراتور می گردد.
لازم به ذكر است كه هرچقدر نيروی اعمالی از طرف ديافراگم و گاز متراكم مايع شده به قسمت بالايی زيادتر از نيروی اعمالی به قسمت پائين ساچمه (نيروی فنر و فشار گاز تبخير شده) شود، ساچمه پائين تر آمده و مجرای تنگنا يا اوريفيس بازتر شده و قدرت خنك كنندگی زيادتر می شود. چنانچه نيروی اعمالی به پائين ساچمه بيشتر از نيروی اعمالی به بالای ساچمه شود، ساچمه بالاتر رفته و با تنگ تر شدن مجرای تنگنا يا اوريفيس، حجم گاز عبوری كمتر شده و قدرت خنك كنندگی نيز كاهش می يابد.
از آنجايی كه بيشترين قدرت خنك كنندگی گاز در قسمت اوريفيس می باشد، براي جلوگيری از يخ زدن اوريفيس، و شير انبساطی، مطابق شكل اول از بخش اول لوله خروجی اواپراتور كه دمای بيشتری دارد را در مجاورت شير انبساطی كه دمای كمی دارد قرار می دهند.
براي كنترل بهتر حجم مايع عبوری از اوريفيس و قدرت خنك كنندگی مطلوب تر از ترموستاتی درون شير انبساطی استفاده می شود. با توجه به شكل بالا اين ترموستات دارای ديافراگمی است كه ميله متصل به ديافراگم يك عامل تعيين كننده در ميزان باز يا بسته شدن اوريفيس می باشد. قسمت زيرين اين ديافراگم، تحت تأثير فشار گاز تبخير شده می باشد، در حاليكه قسمت بالای ديافراگم تحت تأثير گاز موجود در ترموستات می باشد (اين گاز معمولاً دی اكسيد كربن می باشد). گاز موجود در ترموستات از طريق يك لوله مسی كه انتهای آن به صورت مارپيچ درآمده و يا مطابق شكل بالا بوسيله يك كپسول حرارتی، به مجرای خروجی اواپراتور وصل شده و دمای مجرای خروجی اواپراتور را حس می كند. هر چقدر مجرای خروجی اواپراتور گرم تر باشد، گاز ترموستات نيز منبسط تر شده، بنابراين ديافراگم بيشتر به سمت پائين حركت كرده و مجرای اوريفيس بازتر شده و قدرت خنك كنندگی افزايش می يابد. با كاهش دمای مجرای خروجی اواپراتور، گاز ترموستات نيز منقبض شده، بنابراين ديافراگم به سمت بالا حركت كرده و مجرای اوريفيس تنگ تر شده و باعث كاهش حجم گاز عبوری از شير انبساطی شده و از اينرو قدرت خنك كنندگی كاهش می يابد.
روند فوق آنقدر تكرار می شود تا دمای مجرای خروجی اواپراتور در حدود دمای هوای محيط تنظيم گردد و با توجه به شرايط فوق ملاحظه می گردد كه دبی مايع يا گاز عبوری از شير انبساطی با تغيير دمای محيط، تغيير كرده تا بهترين شرايط خنك كنندگی با كمترين مصرف انرژی ايجاد شود.

اواپراتور سیستم تهویه مطبوع خودرو (کولر)

با توجه به شكل اول از بخش اول ملاحظه می گردد كه اواپراتور نيز در واقع لوله مارپيچی از جنس مس يا آلومينيوم می باشد. گاز متراكم مايع شده بعد از كاهش فشار و تبخير شدن توسط شير انبساطی، وارد اواپراتور شده و دمای اواپراتور را جذب می كند. با اين عمل اواپراتور سرد می شود، به جهت انتقال حرارت مناسب تر بين گاز تبخير شده، لوله های اواپراتور و هوای محفظه سرنشين، بين لوله های اواپراتور پره های انتقال حرارت زيادی نصب می كنند، كه با روشن شدن فن بخاری يا كولر، هوای محفظه سرنشين از بين پره ها و لوله های اواپراتور عبور كرده و هوای گرم محفظه سرنشين را تبديل به هوای خنك می كند.
گاز تبخير شده به اواپراتور از قسمت پائين وارد شده و به مرور كه به سطوح فوقانی اواپراتور و مجرای مكشی كمپرسور می رسد، دمای آن افزايش يافته و به دمای هوای محيط نزديك می شود.
چنانچه سيستم كولر به طور مداوم و بدون كنترل كار كند، در اثر سرد شدن تدريجی سطح اوپراتور، رطوبت موجود در هوای محيط بر روی سطح اواپراتور، توليد رطوبت، شبنم، برفك و سپس حالت يخی زدگی را ايجاد می كند، از اينرو با نصب اين سنسور كه معمولاً يك مقاومت با ضريب دمايی منفی يا NTC می باشد، دمای سطح اواپراتور به طور دائم كنترل می شود. چنانچه دمای سطح اواپراتور به نزديكی صفر برسد، واحد كنترل يا مكانيزم مورد نظر جريان برق كلاچ الكترومغناطيسی كمپرسور كولر را قطع می كند، تا از يخ زدن سطح اواپراتور جلوگيری شود.
در صورتی كه سطح اواپراتور دچار حالت برفك يا يخ زدگی شود، يخ يا برفك موجود بر روی سطح اواپراتور مانند يك عايق بر روی سطح اواپراتور عمل كرده و راندمان حرارتی آن را كاهش می دهد. از اينرو نرخ انتقال حرارت از گاز مبرد به هوای محفظه سرنشين به شدت كاهش يافته و موجب اتلاف انرژی و در صورت يخ زدن شير انبساطی باعث آسيب ديدن كمپرسور نيز می شود.

این مطلب را حتما بخوانید  یونیت ایموبلایزر

سنسور فشار گاز كولر

اين سنسور يا به صورت يك كليد چند وضعيتی اطلاعات فشار گاز كولر را به طور غيرپيوسته به واحد كنترل كولر اعلام می كند و يا در بعضی از خودروها اين سنسور از نوع پتانسيومتر، مقاومت پيزو و پيزوالكتريك می باشد كه دراين صورت اطلاعات مربوط به فشار گاز كولر به صورت پيوسته به واحد كنترل كولر ارسال می گردد. در هر حال وظيفه اصلی اين سنسور، ارسال اطلاعات مربوط به فشار گاز كولر و انجام اعمال مورد نياز با توجه به فشار گاز می باشد.
به طور مثال در خودرو سمند، سنسور فشار گاز كولر يك كليد سه مرحله ای می باشد، كه مراحل عملكرد اين كليد به شرح زير می باشد.

  1. چنانچه فشار گاز كولر كمتر از 5/2 بار باشد، اين كليد به صورت سری در مدار قرار گرفته و اجازه وصل شدن جريان برق مثبت كلاچ الكترومغناطيسی كمپرسور كولر را نمی دهد.
  2.  اگر فشار گاز كولر بين 5/2 تا 19 بار باشد، اجازه وصل شدن جريان برق مثبت كلاچ الكترومغناطيسی كمپرسور كولر را داده، ضمن آنكه فن های خنك كننده موتور و كندانسور نيز با دور كند كار می كنند.
  3. در صورتيكه فشار گاز كولر بين 19 تا 27 بار باشد، كلاچ الكترومغناطيسی كمپرسور كولر فعال مانده، ضمن آنكه فنی های خنك كننده موتور و كندانسور با دور تند فعال می شوند.
  4. چنانچه فشار گاز كولر از 27 بار زيادتر شود، كلاچ الكترومغناطيسی كمپرسور كولر قطع شده و فن های خنك كننده موتور و كندانسور همچنان با دور تند فعال می مانند.

توجه: موارد فوق با استفاده از گاز مبرد R134a در نظر گرفته شده است، چنانچه نوع گاز مبرد تغيير كند، شرايط فوق نيز تغيير خواهد كرد.

گاز يا مايع مبرد سيستم  تهویه مطبوع خودرو (كولر)

گاز مبرد بايد به راحتی تراكم پذير بوده و با كاهش دما به مايع تبديل شود، از طرفی مايع مبرد بايد با كاهش فشار به راحتی به بخار تبديل شود، بنابراين گاز يا مايع مبرد بايد ماده ای باشد كه تغيير حالت آن از گاز به مايع و از مايع به گاز با كمترين مصرف انرژی انجام شود، ضمن آنكه قدرت خنك كنندگی خوبی داشته باشد، بنابراين گاز يا مايع مبرد بايد دارای خصوصيات زير باشد:
1- تميز و بی بو باشد.
2- سمی نباشد.
3- غيرقابل اشتعال و انفجار باشد.
4- خاصيت خورندگی و فاسد كنندگی نداشته باشد
5- نقطی جوش پائينی داشته باشد
6- گرمای نهان تبخير زيادی داشته باشد (قدرت خنك كنندگی خوبی داشته باشد)
با توجه به مطالب فوق گاز فرئون 12 كه كلرو فلوئور كربن يا CFC می باشد و با نام تجاری R-12 شناخته می شود، گاز مبردی است كه در فشار اتمسفر در Cº67/6- جوشيده و از مايع به بخار تبديل می شود، ضمن آنكه گرمای نهان تبخير زيادی نيزدارد. اين گاز مدت ها در سيكل های تبريد سيستم كولر خودروها مورد استفاده قرار می گرفت، ولي به دليل آنكه به شدت برای لايه ازن مضر است، امروزه از گاز تترافلوئور اتان با نام تجاری R-134a استفاده می شود. البته گرمای نهان تبخير R-12 بيشتر از R-134a می باشد.
مقدار گاز يا مايع مبرد سيستم كولر خودرو با توجه به نوع خودرو معمولاً بين 500 تا 1500 گرم می باشد. چنانچه شارژ گاز كولر از طريق اندازه گيری جرم گاز يا مايع مبرد امكان پذير نباشد، بايد شارژ گاز كولر را تا زمانی كه فشار سيستم كولر حداقل 5/2 بار باشد ادامه داد. البته مقدار دقيق اين فشار را بايد با توجه به نوع خودرو و سيستم كولر از كاتالوگ سازنده سيستم كولر استخراج كرده و مورد استفاده قرار داد.
هنگام شارژ گاز كولر با توجه به نوع خودرو و سيستم كولر، بايد مقداری روغن مخصوص، معمولاً بين 20 تا 150 سی سی، به گاز يا مايع مبرد اضافه نموده تا عمل روانكاری قطعات متحرك سيستم كولر را انجام دهد. لازم به ذكر است كه هر چقدر گاز سيستم كولر زيادتر از مقدار مجاز باشد، قدرت خنك كنندگی گاز كولر كاهش می يابد.
در هنگام كار با گاز يا مايع مبرد، توجه به نكات زير ضروری است:

  1.  پاشيدن گاز يا مايع مبرد به چشم ها باعث آسيب جدی چشم و حتی نابينايی می شود، بنابراين در هنگام كار با گاز يا مايع مبرد، از عينك ايمنی استفاده كنيد.
  2. تماس مايع يا گاز مبرد با پوست بدن، باعث سرمازدگی شديد می شود، از اينرو از تماس گاز يا مايع مبرد با پوست جلوگيری كنيد.
  3. تخليه گاز يا مايع مبرد در محيط های بسته، باعث ايجاد مشكلات تنفسی و آلودگی محيط زيست می شود. بنابراين از تخليه گاز يا مايع مبرد به محيط به خصوص محيط های بسته جلوگيری كنيد.
  4. در صورت در معرض شعله قرار گرفتن گاز يا مايع مبرد، توليد گاز سمی فوسژن (2COCl) كرده كه در صورت اسنشاق باعث ايجاد مشكلات تنفسی می شود. بنابراين گاز يا مايع مبرد را در معرض شعله قرار ندهيد.
این مطلب را حتما بخوانید  تست و بررسی رله فن رادیاتور

عملكرد سيستم  تهویه مطبوع خودرو (كولر) و سيكل تبريد

حال با توجه به توضيحات مختصری كه در مورد وظيفه هر كدام از اجزاء سيستم كولر خودرو ذكر شد، عملكرد كلی سيستم كولر تشريح می گردد. با توجه به شكل اول از بخش اول با درگير شدن كلاچ الكترومغناطيسی كمپرسور كولر، گاز مبرد بوسيله كمپرسور كولر فشرده شده و به كندانسور ارسال می شود. گاز متراكم كه دارای دمای زيادی است، از مجرای بالايی كندانسور وارد می شود و از آنجايی كه فن هوای محيط را از لابلای لوله های كندانسور عبور می دهد، دمای گاز متراكم شده به تدريج به هوای محيط منتقل شده، از اينرو با كاهش تدريجی دمای گاز متراكم شده، اين گاز شروع به مايع شدن می كند به نحوی كه در مجرای خروجی كندانسور گاز متراكم مايع شده وجود دارد كه وارد مخزن ذخيره می گردد.
در مخزن ذخيره، رطوبت و ناخالصی های گاز متراكم مايع شده جذب شده و گاز متراكم مايع شده وارد شير انبساطی می شود. در شير انبساطی فشار روی گاز متراكم مايع شده برداشته شده و گاز به اواپراتور ارسال می شود، بنابراين مايع به سرعت شروع به تبخير كرده و حالت گاز شكل پيدا می كند. با تبخير مايع و تبديل شدن به گاز، اين گازدمای محيط پيرامون خود را جذب می كند و باعث سرد شدن شير انبساطی و لوله های اواپراتور می شود، از آنجايی كه فن بخاری يا كولر نيز در حال كار كردن می باشد، هوای محفظه سرنشين توسط فن بخاری يا كولر از بين لوله های اواپراتور عبور كرده و هوای داخل محفظه سرنشين را خنك می كند.
گاز پس از دريافت دمای لوله های اواپراتور گرم شده و از قسمت بالای اواپراتور خارج شده و به مجرای مكشی كمپرسور هدايت شده و بعد از متراكم شدن توسط كمپرسور دوباره به سيكل تبريد باز می گردد. روند فوق ماداميكه سيستم كولر فعال است، ادامه پيدا می كنند.
شكل زیر سيكل تبريد سيستم كولر خودرو را نشان می دهد.
با توجه به شكل زیر ملاحظه می گردد كه فرآيند 1 تا 2، مرحله تراكم گاز مبرد توسط كمپرسور را نشان می دهد، در اين مرحله فشار ودمای گاز مبرد افزايش می يابد، مرحله2 تا 3 فرآيند تقطير تا كندانس شدن گاز متراكم درون كندانسور را نشان می دهد در اين فرآيند، دمای گاز متراكم با استفاده از كندانسور و عبور جريان هوا از بين لوله های  آن كاهش يافته، بنابراين در نقطه 3 تمامی گاز متراكم شده به مايع تبديل می شود.

سيكل تبريد سيستم كولر خودرو

سيكل تبريد سيستم تهویه مطبوع خودرو (کولر)

فرآيند 3 تا 4 توسط شير انبساطی انجام می شود، در اين فرآيند در دمای ثابت، فشار از روی گاز متراكم مايع شده برداشته می شود و مايع به بخار تبديل می شود. از اينرو در نقطه 4 فقط حالت گازی برای گاز مبرد وجود دارد.
فرآيند 4 تا 1 بوسيله اواپراتور انجام می شود، بدين ترتيب كه در اين مرحله از سيكل تبريد، گاز خنك در نقطه 4 وارد اواپراتور شده و به مرور كه دمای لوله های اواپراتور را جذب می كند، دمای گاز مبرد افزايش يافته تا به نقطه 1 برسد كه در اين نقطه گاز از اواپراتور خارج شده و به مجرای مكشی كمپرسور وارد شده و سيكل فوق در حين كار سيستم تهویه مطبوع خودرو (كولر)، دائماً تكرار می شود.

برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.
فهرست