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 میگردد. اين شير در واقع اوريفيس يا تنگنايی است، كه وظيفه آن كاهش فشار گاز متراكم مايع شده میباشد. 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 میكنند.
شكل زیر ساختمان واقعی يك شير انبساطی را نشان میدهد.
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
ساختمان واقعی يك شير انبساطی
با توجه به شكل بالا به قسمت بالای سوپاپ ساچمهای، 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 میگردد.
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 میشود.
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 میيابد.
از آنجايی كه بيشترين قدرت خنك كنندگی گاز در قسمت اوريفيس میباشد، 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 میشود. 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 میگردد كه اواپراتور نيز در واقع لوله مارپيچی از جنس مس يا آلومينيوم میباشد. گاز متراكم مايع شده بعد از كاهش فشار و تبخير شدن توسط شير انبساطی، وارد اواپراتور شده و دمای اواپراتور را جذب میكند. با اين عمل اواپراتور سرد میشود، به جهت انتقال حرارت مناسب تر بين گاز تبخير شده، لوله های اواپراتور و هوای محفظه سرنشين، بين لوله های اواپراتور پرههای انتقال حرارت زيادی نصب می كنند، كه با روشن شدن فن بخاری يا كولر، هوای محفظه سرنشين از بين پرهها و لولههای اواپراتور عبور كرده و هوای گرم محفظه سرنشين را تبديل به هوای خنك میكند.
گاز تبخير شده به اواپراتور از قسمت پائين وارد شده و به مرور كه به سطوح فوقانی اواپراتور و مجرای مكشی كمپرسور میرسد، 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 میكند، از اينرو با نصب اين سنسور كه معمولاً يك مقاومت با ضريب دمايی منفی يا NTC میباشد، 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 میكند، 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 میدهد. 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 میشود.
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 میكند و يا در بعضی از خودروها اين سنسور از نوع پتانسيومتر، مقاومت پيزو و پيزوالكتريك میباشد كه دراين صورت اطلاعات مربوط به فشار گاز كولر به صورت پيوسته به واحد كنترل كولر ارسال میگردد. در هر حال وظيفه اصلی اين سنسور، ارسال اطلاعات مربوط به فشار گاز كولر و انجام اعمال مورد نياز با توجه به فشار گاز میباشد.
به طور مثال در خودرو سمند، سنسور فشار گاز كولر يك كليد سه مرحلهای میباشد، كه مراحل عملكرد اين كليد به شرح زير میباشد.
- 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 نمیدهد.
- 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 میكنند.
- 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.
- 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 میمانند.