کمپرسور کولر خودرو و انواع آن

کمپرسور کولر خودرو چه انواعی دارد؟ تفاوت‌های بین این مدل‌ها چیست؟ کدام نوع بیشتر از انواع دیگر استفاده می‌شود؟ پاسخ این سؤالات و سؤالاتی ازاین‌قبیل را در این مقاله خواهید یافت. سطح این مقاله متوسط است؛ بنابراین افرادی که در مورد سیستم تهویه‌مطبوع در خودرو اطلاعات اولیه دارند می‌توانند از این مقاله بهر لازم را ببرند.

دوره آموزشی برق خودروهای داخلی با ارائه مدرک ترجمه شده از دانشگاه صنعتی شریف

کمپرسور کولر و وظیفه آن در تهویه‌مطبوع خودرو

همانطور که در مقاله معرفی کامل سیستم تهویه‌مطبوع خودرو بیان شد. یکی از اجزا مهم در این سیستم واحد کمپرسور است. وظیفه کمپرسور دریافت گاز مبرد از سمت کم‌فشار و فشرده‌سازی و ارسال آن به سمت پر فشار ( به سمت کندانسور) است. شکل 1 این وظیفه را به صورت ساده نشان میدهد.

1-مجموعه سوپاپ‌های ورودی خروجی 2- سوپاپ تخلیه 3- سوپاپ شارژ
4- مسیر ورود به کمپرسور 5- مسیر خروج از کمپرسور
شکل 1- عملکرد نوعی کمپرسور

همانطور که در شکل 1 مشاهده می‌شود فرایند کمپرس کردن توسط دو سوپاپ ورودی و خروجی کنترل می‌شود. از شیلنگ ورودی گاز به داخل کمپرسور کشیده می‌شود (Suckion) پس ار فرایند کمپرس و فشرده سازی از طریق سوپاپ تخلیه (Discharge) به به مدار تزریق می‌شود.

انواع کمپرسور کولر

به روش‌های مختلف می‌توان کمپرسورهای سیستم تهویه‌مطبوع را دسته‌بندی کرد شکل 2 نیز یکی از این روش‌های دسته‌بندی را معرفی می‌کند.

شکل 2- دسته‌بندی کمپرسورهای مورداستفاده در سیستم تهویه‌مطبوع

همانطور که مشاهده می‌شود، کمپرسورها به سه روش دسته‌بندی می‌شوند. یکی از نظر میزان حجم جابه‌جایی کمپرس مبرد و دیگر از نظر مکانیزم و روش فعال‌کردن دسته‌بندی می‌شوند.

دسته‌بندی از نظر حجم جابه‌جایی

حجم جابه‌جایی کمپرسورها می‌تواند از نوع ثابت یا متغیر باشد. نوع ثابت را Fixed Compressor نیز می‌شناسند. در این مدل کمپرسورها حجم جابه‌جایی در هر کورس کاری ثابت است. این نوع از کمپرسورها بسیار متداول هستند. در این نوع کمپرسورها برای کنترل فشار مدار از روش روشن و خاموش‌کردن کمپرسور استفاده می‌شود. اگر مکانیزم راه‌اندازی آن از نوع برقی باشد کافی است جریان برق کمپرسور قطع شود تا از کار بی افتد. اما در سیستم‌هایی که مکانیزم محرک آن از نوع مکانیکی است؛ یعنی با کمک تسمه تجهیزات جانبی موتور، نیروی خود را از فلایویل می‌گیرد.
معمولاً با استفاده از یک کلاچ برقی که روی پولی کمپرسور نصب می‌شود عمل قطع و وصل کردن شفت کمپرسور را انجام می‌دهند. نوع دیگر مدل جابه‌جایی متغیر است (Variable Displacement). مکانیزم داخلی این نوع کمپرسورها طوری طراحی شده است که حجم جابه‌جایی داخل کمپرسور به‌ازای هر کورس کاری متغیر است به عبارت ساده‌تر اگر فشار در مدار بالا برود می‌تواند کاری کرد که حجم جابه‌جایی در کورس کم شود در نتیجه با اینکه کمپرسور در حال کار است؛ اما فشار شارژ به‌صورت طبیعی بیش از حد خاصی افزایش نخواهد یافت.

A: کمپرسور کولر از نوع جابه‌جایی متغیر B: کمپرسور کولر جابه‌جایی ثابت
شکل 3- دو نمونه کمپرسور از نظر حجم جابه‌جایی

همانطور که ملاحظه می‌شود تفاوت ظاهری قابل‌ملاحظه‌ای دیده نمی‌شود. حتی برخی از کمپرسورهای جابه‌جایی متغیر ممکن است دارای کلاچ کمپرسور (برای شرایط اضطراری) نیز باشند اگر چه در حالت معمولی به این کلاچ نیازی ندارند.
کمپرسورهای جابه‌جایی متغیر مورداستفاده برای کولرها معمولاً از نوع wobble plate و گاهی Swash plate هستند

دسته‌بندی از نظر نوع راه‌اندازی

ازنظر نوع راه‌اندازی کمپرسورها به روش مکانیکی و یا الکتریکی فعال می‌شوند. نوعی الکتریکی معمولاً در خودرو های هیبریدی یا برقی متداول است. شکل 4 نمونه ای کمپرسور کولر خودرو الکتریکی را نشان می‌دهد.

A: کمپرسور کولر 320 ولت (نوعی خودرو برقی) B: کمپرسور کولر 144 ولت (نوعی خودرو هیبدیدی)
شکل 4- دو نمونه کمپرسور کولر خودرو برقی

باتوجه ‌به توان مصرفی کمپرسورهای کولر، معمولاً ولتاژ این کمپرسورها 12 ولت نیست. با بالا بردن ولتاز مصرفی در این کپرسور ها بر اساس قانون توان الکتریکی، شدت جریان مصرفی آنها کمتر خواهد شد. نظر به اینکه در خودرو های هیبریدی و الکتریکی این ولتاژ توسط باتری در دسترس است بنابراین استفاده از این کمپرسورها ولتاژ بالا معقول به نظر می‌رسد.

دسته‌بندی از نظر مکانیزم

معروف‌ترین و مهم‌ترین روش دسته‌بندی کمپرسور کولرها، دسته‌بندی از نظر مکانیزم است.

کمپرسورهای پیستونی

کمپرسورهای از نوع پیستونی قدیمی‌ترین نوع کمپرسورهای مورداستفاده هستند. این کمپرسورهای متواند در مدل‌های خطی و یا v شکل و یا رادیال مشاهده شوند. شکل 6 چند نمونه از این کمپرسورها را نشان می‌دهد.

A: نوع خطی               B : نوع V شکل – کرایسلر             C: نوع رادیال – جنرال‌موتور
شکل 5- انواع کمپرسورهای کولر خودرو ها از نوع پیستونی

کمپرسورهای پیستونی به دلیل وزن زیاد مدت کوتاهی مورداستفاده قرار گرفتند. نوع V شکل در دهه 1970 الی 1970 رایج بود. البته نوع رادیال تا دهه 1990نیز در خودرو های آمریکایی که از موتورهای با حجم بالا استفاده می‌کردند هنوز رایج بود.

کمپرسورهای محوری

معروف‌ترین و متداول‌ترین نوع کمپرسور کولر در خودرو ها، نوع شعاعی است. معمولاً این نوع کمپرسورها به دودسته بزرگ می‌توان دسته‌بندی کرد.

شکل 6-انواع کمپرسورهای محوری

نوع Swash plate متداول‌ترین نوع بین سایر مجموعه‌ها است این نوع با نام Opposite acial compressor نیز شناخته می‌شود. باتوجه‌به اینکه داخل آن دارای پیستون است آن را با نوع پیستونی اشتباه می‌گیرند. اساس کار این مدل، قراردادن یک صفحه مایل روی یک شفت است. هنگامی که شفت دوران می‌کند زاویه صفحه مایل تغییر می‌کند
حال اگر یک پیستون روی این صفحه مایل قرار دهیم متناسب با حرکت صفحه مایل پیستون به جلو و عقب حرکت خواهد کرد. معمولاً این مدل از پیستون‌های دوطرفه (متضاد) استفاده می‌کند
کمپرسور از نوع wobble plate تقریباً مانند Swash plate عمل می‌کند، با این تفاوت که به‌جای دو ردیف متضاد، فقط یک ردیف پیستون دارد. انیمیشن شکل 7 نمونه بسیار ساده از عملکرد این سیستم را نشان می‌دهد.

شکل 7- نحوه عملکرد کمپرسور از نوع wobble plate

از پیستون‌ها هر سیلندر دارای یک سوپاپ مکش و یک دریچه تخلیه است. کمپرسور کولر بیشتر خودرو های داخلی از این نوع است. باتوجه‌به اهمیت ساختار و عملکرد این دو سیستم در یک مقاله مجزا اجزا آن بررسی خواهد شد.

کمپرسور Scroll

کمپرسور اسکرول یک کمپرسور پایه تک‌سیلندر با تنها یک قسمت متحرک است که کمپرسور Fixed در نظر گرفته می‌شود. امروزه در بسیاری از کمپرسورهای سیستم تهویه مطبوع استفاده می‌شود؛ زیرا ثابت شده است که بسیار کارآمد است. این دو مارپیچ درهم‌تنیده استفاده می‌کند یک مارپیچ ثابت است و دیگری نوسان می‌کند. اسکرول نوسانی به محور محرک متصل است که توسط کلاچ کمپرسور می‌چرخد. در خودروها این ساختار بیشتر برای کمپرسور کولر خودروهای برقی یا هیبریدی استفاده می‌شود.

نویسنده : مهندس بهروز خطیبی