Nguyên lý hoạt động của quạt gió điều hòa không khí ô tô
Tóm tắt: Hệ thống điều hòa không khí ô tô là thiết bị thực hiện chức năng làm mát, sưởi ấm, trao đổi không khí và lọc không khí trong xe. Nó có thể cung cấp môi trường lái xe thoải mái cho hành khách, giảm cường độ mệt mỏi cho người lái và nâng cao an toàn khi lái xe. Thiết bị điều hòa không khí đã trở thành một trong những chỉ số để đánh giá xem một chiếc xe có hoàn thiện hay không. Hệ thống điều hòa không khí ô tô bao gồm máy nén, quạt gió điều hòa, dàn ngưng tụ, bộ lọc sấy, van giãn nở, dàn bay hơi và quạt gió, v.v. Bài báo này chủ yếu giới thiệu nguyên lý hoạt động của quạt gió điều hòa không khí ô tô.
Với hiện tượng nóng lên toàn cầu và nhu cầu ngày càng cao của người dân về môi trường lái xe, ngày càng nhiều ô tô được trang bị hệ thống điều hòa không khí. Theo thống kê, năm 2000, 78% số ô tô bán ra tại Hoa Kỳ và Canada được trang bị điều hòa không khí, và hiện nay ước tính một cách thận trọng rằng ít nhất 90% số ô tô đều có điều hòa, ngoài việc mang lại môi trường lái xe thoải mái cho người sử dụng, là người dùng ô tô cần hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống này để có thể giải quyết các tình huống khẩn cấp một cách hiệu quả và nhanh chóng hơn.
1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm lạnh ô tô
Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm lạnh điều hòa không khí ô tô
1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm lạnh điều hòa không khí ô tô.
Chu trình của hệ thống làm lạnh điều hòa không khí ô tô bao gồm bốn quá trình: nén, giải phóng nhiệt, tiết lưu và hấp thụ nhiệt.
(1) Quá trình nén: máy nén hút khí môi chất lạnh có nhiệt độ và áp suất thấp ở cửa ra của dàn bay hơi, nén nó thành khí có nhiệt độ và áp suất cao, sau đó đưa đến dàn ngưng tụ. Chức năng chính của quá trình này là nén và tăng áp suất khí để nó dễ hóa lỏng. Trong quá trình nén, trạng thái của môi chất lạnh không thay đổi, và nhiệt độ và áp suất tiếp tục tăng, tạo thành khí quá nhiệt.
(2) Quá trình giải phóng nhiệt: Khí chất làm lạnh siêu nóng ở nhiệt độ và áp suất cao đi vào bình ngưng (bộ tản nhiệt) để trao đổi nhiệt với khí quyển. Do áp suất và nhiệt độ giảm, khí chất làm lạnh ngưng tụ thành chất lỏng và giải phóng một lượng nhiệt lớn. Chức năng của quá trình này là thải nhiệt và ngưng tụ. Quá trình ngưng tụ được đặc trưng bởi sự thay đổi trạng thái của chất làm lạnh, tức là, dưới điều kiện áp suất và nhiệt độ không đổi, nó dần dần chuyển từ dạng khí sang dạng lỏng. Chất lỏng chất làm lạnh sau khi ngưng tụ là chất lỏng có áp suất và nhiệt độ cao. Chất lỏng chất làm lạnh được làm lạnh quá mức, và độ làm lạnh quá mức càng lớn thì khả năng bay hơi hấp thụ nhiệt trong quá trình bay hơi càng lớn, và hiệu quả làm lạnh càng tốt, tức là sản lượng lạnh tương ứng tăng lên.
(3) Quá trình tiết lưu: Chất lỏng môi chất lạnh áp suất cao và nhiệt độ cao được tiết lưu qua van giãn nở để giảm nhiệt độ và áp suất, và thiết bị giãn nở được loại bỏ dưới dạng sương mù (các giọt nhỏ). Vai trò của quá trình này là làm mát môi chất lạnh và giảm áp suất, từ chất lỏng nhiệt độ cao và áp suất cao sang chất lỏng nhiệt độ thấp và áp suất thấp, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc hấp thụ nhiệt, kiểm soát công suất làm lạnh và duy trì hoạt động bình thường của hệ thống làm lạnh.
4) Quá trình hấp thụ nhiệt: Chất làm lạnh dạng sương sau khi được làm mát và giảm áp bởi van giãn nở sẽ đi vào dàn bay hơi. Do đó, điểm sôi của chất làm lạnh thấp hơn nhiều so với nhiệt độ bên trong dàn bay hơi, nên chất làm lạnh dạng lỏng bay hơi trong dàn bay hơi và sôi thành khí. Trong quá trình bay hơi, chất làm lạnh hấp thụ một lượng nhiệt lớn xung quanh, làm giảm nhiệt độ bên trong xe. Sau đó, khí làm lạnh có nhiệt độ và áp suất thấp sẽ thoát ra khỏi dàn bay hơi và chờ máy nén hút vào lại. Quá trình thu nhiệt được đặc trưng bởi sự thay đổi trạng thái của chất làm lạnh từ lỏng sang khí, và áp suất không thay đổi tại thời điểm này, tức là sự thay đổi trạng thái này diễn ra trong quá trình áp suất không đổi.
2. Hệ thống làm lạnh điều hòa không khí ô tô thường bao gồm máy nén, dàn ngưng tụ, bình chứa chất lỏng sấy, van giãn nở, dàn bay hơi và quạt gió. Như thể hiện trong Hình 1, các bộ phận được kết nối bằng ống đồng (hoặc nhôm) và ống cao su chịu áp suất cao để tạo thành một hệ thống kín. Khi hệ thống làm lạnh hoạt động, các trạng thái khác nhau của bộ nhớ làm lạnh sẽ tuần hoàn trong hệ thống kín này, và mỗi chu kỳ có bốn quá trình cơ bản:
(1) Quá trình nén: máy nén hút khí chất làm lạnh ở đầu ra của thiết bị bay hơi ở nhiệt độ và áp suất thấp, và nén nó vào máy nén loại bỏ khí ở nhiệt độ và áp suất cao.
(2) Quá trình giải phóng nhiệt: khí chất làm lạnh siêu nhiệt ở nhiệt độ và áp suất cao đi vào bình ngưng, và khí chất làm lạnh ngưng tụ thành chất lỏng do áp suất và nhiệt độ giảm, đồng thời giải phóng một lượng nhiệt lớn.
(3) quá trình tiết lưu: Sau khi chất lỏng làm lạnh có nhiệt độ và áp suất cao đi qua thiết bị giãn nở, thể tích tăng lên, áp suất và nhiệt độ giảm mạnh và thiết bị giãn nở được loại bỏ dưới dạng sương mù (các giọt nhỏ).
(4) Quá trình hấp thụ nhiệt: chất làm lạnh dạng sương đi vào thiết bị bay hơi, do đó điểm sôi của chất làm lạnh thấp hơn nhiều so với nhiệt độ bên trong thiết bị bay hơi, vì vậy chất làm lạnh dạng lỏng bay hơi thành khí. Trong quá trình bay hơi, một lượng nhiệt lớn được hấp thụ xung quanh, sau đó hơi chất làm lạnh ở nhiệt độ và áp suất thấp đi vào máy nén.
2. Nguyên lý hoạt động của quạt gió
Thông thường, quạt gió trên ô tô là quạt ly tâm, và nguyên lý hoạt động của quạt ly tâm tương tự như quạt ly tâm thông thường, ngoại trừ quá trình nén khí thường được thực hiện dưới tác dụng của lực ly tâm thông qua một số cánh quạt (hoặc nhiều tầng). Quạt gió có rôto quay tốc độ cao, và các cánh trên rôto đẩy không khí chuyển động với tốc độ cao. Lực ly tâm làm cho luồng không khí chảy về phía cửa thoát khí của quạt theo đường xoắn ốc trong hình dạng xoắn ốc của vỏ, và luồng không khí tốc độ cao này có một áp suất gió nhất định. Không khí mới được bổ sung thông qua trung tâm của vỏ.
Về mặt lý thuyết, đường cong đặc tính áp suất-lưu lượng của quạt ly tâm là một đường thẳng, nhưng do sức cản ma sát và các tổn thất khác bên trong quạt, đường cong đặc tính áp suất và lưu lượng thực tế giảm dần khi lưu lượng tăng, và đường cong công suất-lưu lượng tương ứng của quạt ly tâm tăng lên khi lưu lượng tăng. Khi quạt chạy ở tốc độ không đổi, điểm làm việc của quạt sẽ di chuyển dọc theo đường cong đặc tính áp suất-lưu lượng. Điều kiện hoạt động của quạt trong quá trình vận hành không chỉ phụ thuộc vào hiệu suất của chính nó mà còn phụ thuộc vào đặc tính của hệ thống. Khi điện trở của mạng đường ống tăng lên, đường cong hiệu suất của đường ống sẽ trở nên dốc hơn. Nguyên tắc cơ bản của việc điều chỉnh quạt là đạt được các điều kiện làm việc cần thiết bằng cách thay đổi đường cong hiệu suất của chính quạt hoặc đường cong đặc tính của mạng đường ống bên ngoài. Do đó, một số hệ thống thông minh được lắp đặt trên ô tô để giúp ô tô hoạt động bình thường khi lái xe ở tốc độ thấp, tốc độ trung bình và tốc độ cao.
Nguyên lý điều khiển quạt gió
2.1 Điều khiển tự động
Khi nhấn công tắc "tự động" trên bảng điều khiển điều hòa, máy tính điều hòa sẽ tự động điều chỉnh tốc độ quạt gió theo nhiệt độ không khí đầu ra yêu cầu.
Khi hướng luồng khí được chọn ở chế độ "hướng mặt" hoặc "hướng luồng kép", và quạt gió đang ở trạng thái tốc độ thấp, tốc độ quạt gió sẽ thay đổi theo cường độ bức xạ mặt trời trong phạm vi giới hạn.
(1) Vận hành điều khiển tốc độ thấp
Trong chế độ điều khiển tốc độ thấp, máy tính điều hòa không khí ngắt điện áp cơ bản của transistor công suất, đồng thời ngắt cả transistor công suất và rơle tốc độ cực cao. Dòng điện chạy từ động cơ quạt gió đến điện trở quạt gió, sau đó đưa sắt từ làm cho động cơ chạy ở tốc độ thấp.
Máy tính điều hòa không khí có 7 bộ phận sau: 1. Ắc quy, 2. Công tắc đánh lửa, 3. Rơle sưởi, 4. Mô tơ quạt gió, 5. Điện trở quạt gió, 6. Transistor công suất, 7. Dây cầu chì nhiệt độ, 8. Máy tính điều hòa không khí, 9. Rơle tốc độ cao.
(2) Vận hành điều khiển tốc độ trung bình
Trong chế độ điều khiển tốc độ trung bình, transistor công suất sẽ lắp ráp cầu chì nhiệt, bảo vệ transistor khỏi hư hỏng do quá nhiệt. Máy tính điều khiển điều hòa không khí sẽ thay đổi dòng điện cơ bản của transistor công suất bằng cách thay đổi tín hiệu điều khiển quạt gió để đạt được mục đích điều khiển tốc độ động cơ quạt gió không dây.
3) Vận hành điều khiển tốc độ cao
Trong chế độ điều khiển tốc độ cao, máy tính điều hòa không khí ngắt điện áp cơ bản của transistor công suất, thanh nối sắt số 40 của nó, và rơle tốc độ cao được bật, dòng điện từ động cơ quạt gió chạy qua rơle tốc độ cao, rồi đến thanh nối sắt, làm cho động cơ quay với tốc độ cao.
2.2 Làm nóng trước
Ở chế độ điều khiển tự động, cảm biến nhiệt độ được gắn ở phần dưới của bộ phận sưởi sẽ phát hiện nhiệt độ nước làm mát và thực hiện điều khiển làm nóng sơ bộ. Khi nhiệt độ nước làm mát dưới 40°C và công tắc tự động được bật, máy tính điều hòa không khí sẽ tắt quạt gió để ngăn không cho khí lạnh thoát ra. Ngược lại, khi nhiệt độ nước làm mát trên 40°C, máy tính điều hòa không khí sẽ khởi động quạt gió và cho nó quay ở tốc độ thấp. Từ đó trở đi, tốc độ quạt gió được điều khiển tự động theo lưu lượng khí đã tính toán và nhiệt độ khí đầu ra yêu cầu.
Chức năng điều khiển làm nóng sơ bộ được mô tả ở trên chỉ hoạt động khi luồng khí được chọn theo hướng "dưới" hoặc "luồng kép".
2.3 Điều khiển lưu lượng gió trễ (chỉ dành cho chế độ làm mát)
Chức năng điều khiển lưu lượng gió bị trì hoãn dựa trên nhiệt độ bên trong bộ làm mát được phát hiện bởi cảm biến nhiệt độ dàn bay hơi.
Chức năng điều khiển lưu lượng gió có thể ngăn chặn việc vô tình thổi khí nóng ra khỏi máy điều hòa. Thao tác điều khiển trễ này chỉ được thực hiện một lần khi khởi động động cơ và đáp ứng các điều kiện sau: 1. Máy nén hoạt động; 2. Bộ điều khiển quạt gió ở chế độ "tự động" (bật tự động); 3. Bộ điều khiển lưu lượng gió ở chế độ "hướng mặt"; Điều chỉnh sang chế độ "hướng mặt" thông qua công tắc hướng mặt, hoặc đặt ở chế độ "hướng mặt" trong bộ điều khiển tự động; 4. Nhiệt độ bên trong máy làm mát cao hơn 30℃.
Nguyên lý hoạt động của điều khiển lưu lượng khí trễ như sau:
Ngay cả khi đáp ứng đủ cả bốn điều kiện trên và động cơ đã được khởi động, mô tơ quạt gió cũng không thể khởi động ngay lập tức. Mô tơ quạt gió cần có độ trễ 4 giây, nhưng máy nén phải được bật, động cơ phải được khởi động và phải sử dụng khí lạnh để làm mát dàn bay hơi. Mô tơ quạt gió phía sau khởi động sau 4 giây, hoạt động ở tốc độ thấp trong 5 giây đầu tiên và tăng dần tốc độ lên cao trong 6 giây cuối. Hoạt động này giúp ngăn chặn việc xả khí nóng đột ngột ra khỏi cửa gió, có thể gây ra hiện tượng khuấy động.
Lời bế mạc
Hệ thống điều hòa không khí ô tô điều khiển bằng máy tính hoàn hảo có thể tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, chế độ hoạt động và thông gió trong xe, đồng thời điều chỉnh tốc độ và hướng lưu thông không khí trong xe để tạo môi trường lái xe tốt cho hành khách, đảm bảo hành khách luôn được tận hưởng không gian thoáng đãng trong mọi điều kiện thời tiết bên ngoài. Hệ thống này cũng có thể ngăn kính cửa sổ bị đóng băng, giúp người lái duy trì tầm nhìn rõ ràng và đảm bảo an toàn khi lái xe.
Nếu bạn muốn biết thêm chi tiết, hãy tiếp tục đọc các bài viết khác trên trang web này!
Vui lòng gọi cho chúng tôi nếu bạn cần những sản phẩm đó.
Công ty TNHH Ô tô Thượng Hải Zhuo Meng chuyên kinh doanh phụ tùng ô tô MG & MAUXS, hân hạnh được phục vụ quý khách.
