หลักการทำงานของพัดลมระบบปรับอากาศในรถยนต์
บทคัดย่อ: ระบบปรับอากาศในรถยนต์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการทำความเย็น ความร้อน การระบายอากาศ และการฟอกอากาศภายในรถ ซึ่งสามารถสร้างสภาพแวดล้อมการขับขี่ที่สะดวกสบายสำหรับผู้โดยสาร ลดความเหนื่อยล้าของผู้ขับขี่ และเพิ่มความปลอดภัยในการขับขี่ อุปกรณ์ปรับอากาศได้กลายเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดความสมบูรณ์ของรถยนต์ ระบบปรับอากาศในรถยนต์ประกอบด้วยคอมเพรสเซอร์ พัดลมปรับอากาศ คอนเดนเซอร์ ตัวดูดความชื้น วาล์วขยายตัว อีวาพอเรเตอร์ และพัดลม เป็นต้น บทความนี้จะกล่าวถึงหลักการทำงานของพัดลมปรับอากาศในรถยนต์เป็นหลัก
ด้วยภาวะโลกร้อนและความต้องการด้านสภาพแวดล้อมในการขับขี่ที่พัฒนาขึ้น รถยนต์จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ จึงติดตั้งระบบปรับอากาศ จากสถิติในปี 2000 รถยนต์ที่จำหน่ายในสหรัฐอเมริกาและแคนาดา 78% ติดตั้งระบบปรับอากาศ และปัจจุบันคาดการณ์อย่างระมัดระวังว่าอย่างน้อย 90% ของรถยนต์ทั้งหมดติดตั้งระบบปรับอากาศ นอกจากจะช่วยสร้างสภาพแวดล้อมการขับขี่ที่สะดวกสบายแล้ว ในฐานะผู้ใช้รถยนต์ ผู้อ่านควรเข้าใจหลักการทำงานของระบบปรับอากาศ เพื่อให้สามารถรับมือกับสถานการณ์ฉุกเฉินได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็วยิ่งขึ้น
1. หลักการทำงานของระบบทำความเย็นในรถยนต์
หลักการทำงานของระบบทำความเย็นในเครื่องปรับอากาศรถยนต์
1. หลักการทำงานของระบบทำความเย็นในเครื่องปรับอากาศรถยนต์
วัฏจักรของระบบทำความเย็นในรถยนต์ประกอบด้วยสี่กระบวนการ ได้แก่ การอัด การปล่อยความร้อน การลดความดัน และการดูดซับความร้อน
(1) กระบวนการอัด: คอมเพรสเซอร์ดูดก๊าซสารทำความเย็นที่มีอุณหภูมิต่ำและความดันต่ำที่ทางออกของเครื่องระเหย อัดให้เป็นก๊าซที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูง แล้วส่งไปยังเครื่องควบแน่น หน้าที่หลักของกระบวนการนี้คือการอัดและเพิ่มความดันของก๊าซเพื่อให้สามารถกลายเป็นของเหลวได้ง่าย ในระหว่างกระบวนการอัด สถานะของสารทำความเย็นจะไม่เปลี่ยนแปลง และอุณหภูมิและความดันจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดก๊าซร้อนยวดยิ่ง
(2) กระบวนการระบายความร้อน: ก๊าซสารทำความเย็นที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูงจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ (หม้อน้ำ) เพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนกับบรรยากาศ เนื่องจากการลดลงของความดันและอุณหภูมิ ก๊าซสารทำความเย็นจะควบแน่นกลายเป็นของเหลวและปล่อยความร้อนออกมาจำนวนมาก หน้าที่ของกระบวนการนี้คือการระบายความร้อนและการควบแน่น กระบวนการควบแน่นมีลักษณะเฉพาะคือการเปลี่ยนแปลงสถานะของสารทำความเย็น กล่าวคือ ภายใต้เงื่อนไขของความดันและอุณหภูมิคงที่ สารทำความเย็นจะค่อยๆ เปลี่ยนจากก๊าซเป็นของเหลว ของเหลวสารทำความเย็นหลังจากการควบแน่นเป็นของเหลวที่มีความดันและอุณหภูมิสูง ของเหลวสารทำความเย็นจะอยู่ในสภาวะเย็นยิ่งยวด และยิ่งระดับการเย็นยิ่งยวดมากเท่าใด ความสามารถในการดูดซับความร้อนในระหว่างกระบวนการระเหยก็จะยิ่งมากขึ้น และผลการทำความเย็นก็จะยิ่งดีขึ้น กล่าวคือ การผลิตความเย็นจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย
(3) กระบวนการลดความดัน: ของเหลวสารทำความเย็นที่มีความดันและอุณหภูมิสูงจะถูกลดความดันผ่านวาล์วขยายตัวเพื่อลดอุณหภูมิและความดัน และอุปกรณ์ขยายตัวจะถูกกำจัดออกไปในรูปของละออง (หยดเล็กๆ) บทบาทของกระบวนการนี้คือการทำให้สารทำความเย็นเย็นลงและลดความดัน จากของเหลวที่มีอุณหภูมิและความดันสูงไปเป็นของเหลวที่มีอุณหภูมิและความดันต่ำ เพื่ออำนวยความสะดวกในการดูดซับความร้อน ควบคุมความสามารถในการทำความเย็น และรักษาการทำงานปกติของระบบทำความเย็น
4) กระบวนการดูดความร้อน: สารทำความเย็นเหลวในรูปละอองหลังจากถูกทำให้เย็นลงและลดความดันโดยวาล์วขยายตัวจะเข้าสู่คอยล์เย็น ดังนั้นจุดเดือดของสารทำความเย็นจึงต่ำกว่าอุณหภูมิภายในคอยล์เย็นมาก สารทำความเย็นเหลวจึงระเหยกลายเป็นแก๊สในคอยล์เย็น ในกระบวนการระเหยนี้จะดูดความร้อนรอบข้างจำนวนมาก ทำให้อุณหภูมิภายในรถลดลง จากนั้นแก๊สสารทำความเย็นที่มีอุณหภูมิต่ำและความดันต่ำจะไหลออกจากคอยล์เย็นและรอให้คอมเพรสเซอร์ดูดเข้าไปอีกครั้ง กระบวนการดูดความร้อนนี้มีลักษณะเฉพาะคือสถานะของสารทำความเย็นเปลี่ยนจากของเหลวเป็นแก๊ส โดยที่ความดันไม่เปลี่ยนแปลงในขณะนั้น กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงสถานะนี้เกิดขึ้นภายใต้ความดันคงที่
2. ระบบทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศในรถยนต์โดยทั่วไปประกอบด้วยคอมเพรสเซอร์ คอนเดนเซอร์ เครื่องดูดความชื้น วาล์วขยายตัว อีวาพอเรเตอร์ และพัดลม ดังแสดงในรูปที่ 1 ส่วนประกอบต่างๆ เชื่อมต่อกันด้วยท่อทองแดง (หรืออลูมิเนียม) และท่อยางแรงดันสูงเพื่อสร้างระบบปิด เมื่อระบบทำความเย็นทำงาน สถานะต่างๆ ของหน่วยความจำการทำความเย็นจะหมุนเวียนในระบบปิดนี้ และแต่ละรอบจะมีกระบวนการพื้นฐานสี่ขั้นตอน:
(1) กระบวนการอัด: คอมเพรสเซอร์ดูดก๊าซสารทำความเย็นที่ทางออกของเครื่องระเหยที่อุณหภูมิและความดันต่ำ และอัดเข้าไปในคอมเพรสเซอร์กำจัดก๊าซที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูง
(2) กระบวนการปล่อยความร้อน: ก๊าซสารทำความเย็นที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูงเกินจุดเดือดจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ และก๊าซสารทำความเย็นจะควบแน่นเป็นของเหลวเนื่องจากความดันและอุณหภูมิลดลง และความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา
(3) กระบวนการควบคุมการไหล: หลังจากที่ของเหลวสารทำความเย็นที่มีอุณหภูมิและความดันสูงไหลผ่านอุปกรณ์ขยายตัว ปริมาตรจะเพิ่มขึ้น ความดันและอุณหภูมิจะลดลงอย่างรวดเร็ว และอุปกรณ์ขยายตัวจะถูกกำจัดออกไปในรูปของหมอก (หยดเล็กๆ)
(4) กระบวนการดูดซับความร้อน: ของเหลวสารทำความเย็นในรูปละอองเข้าสู่เครื่องระเหย ดังนั้นจุดเดือดของสารทำความเย็นจึงต่ำกว่าอุณหภูมิภายในเครื่องระเหยมาก ทำให้ของเหลวสารทำความเย็นระเหยกลายเป็นก๊าซ ในระหว่างกระบวนการระเหย จะมีการดูดซับความร้อนจำนวนมากรอบๆ จากนั้นไอน้ำสารทำความเย็นที่มีอุณหภูมิต่ำและความดันต่ำจะเข้าสู่คอมเพรสเซอร์
2. หลักการทำงานของพัดลม
โดยปกติ พัดลมในรถยนต์จะเป็นพัดลมแบบแรงเหวี่ยง ซึ่งหลักการทำงานของพัดลมแบบแรงเหวี่ยงนั้นคล้ายกับพัดลมแบบแรงเหวี่ยงทั่วไป ยกเว้นว่ากระบวนการอัดอากาศมักจะเกิดขึ้นภายใต้แรงเหวี่ยงผ่านใบพัดหลายตัว (หรือหลายขั้นตอน) พัดลมมีโรเตอร์หมุนด้วยความเร็วสูง และใบพัดบนโรเตอร์จะขับเคลื่อนอากาศให้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง แรงเหวี่ยงทำให้ลมไหลไปยังช่องระบายอากาศของพัดลมตามแนวเส้นโค้งในตัวเรือน และกระแสลมความเร็วสูงจะมีแรงดันลมระดับหนึ่ง อากาศใหม่จะถูกเติมเต็มผ่านตรงกลางของตัวเรือน
ตามทฤษฎีแล้ว กราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและอัตราการไหลของพัดลมแบบแรงเหวี่ยงจะเป็นเส้นตรง แต่เนื่องจากแรงเสียดทานและการสูญเสียอื่นๆ ภายในพัดลม กราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและอัตราการไหลที่แท้จริงจะค่อยๆ ลดลงเมื่ออัตราการไหลเพิ่มขึ้น ในขณะที่กราฟความสัมพันธ์ระหว่างกำลังและอัตราการไหลของพัดลมแบบแรงเหวี่ยงจะเพิ่มขึ้นเมื่ออัตราการไหลเพิ่มขึ้น เมื่อพัดลมทำงานด้วยความเร็วคงที่ จุดทำงานของพัดลมจะเคลื่อนที่ไปตามกราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและอัตราการไหล สภาวะการทำงานของพัดลมในระหว่างการทำงานไม่ได้ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของตัวพัดลมเองเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับลักษณะของระบบด้วย เมื่อความต้านทานของเครือข่ายท่อเพิ่มขึ้น กราฟประสิทธิภาพของท่อจะชันขึ้น หลักการพื้นฐานของการควบคุมพัดลมคือการหาสภาวะการทำงานที่ต้องการโดยการเปลี่ยนกราฟประสิทธิภาพของพัดลมเองหรือกราฟลักษณะของเครือข่ายท่อภายนอก ดังนั้น ระบบอัจฉริยะบางระบบจึงถูกติดตั้งในรถยนต์เพื่อช่วยให้รถยนต์ทำงานได้อย่างปกติเมื่อขับขี่ด้วยความเร็วต่ำ ความเร็วปานกลาง และความเร็วสูง
หลักการควบคุมพัดลม
2.1 การควบคุมอัตโนมัติ
เมื่อกดสวิตช์ "อัตโนมัติ" บนแผงควบคุมเครื่องปรับอากาศ คอมพิวเตอร์ของเครื่องปรับอากาศจะปรับความเร็วของพัดลมโดยอัตโนมัติตามอุณหภูมิอากาศที่ต้องการ
เมื่อเลือกทิศทางการไหลของอากาศเป็นแบบ "พัดตรง" หรือ "พัดสองทิศทาง" และพัดลมอยู่ในโหมดความเร็วต่ำ ความเร็วของพัดลมจะเปลี่ยนแปลงตามความแรงของแสงอาทิตย์ภายในช่วงที่กำหนด
(1) การทำงานของการควบคุมความเร็วต่ำ
ในระหว่างการควบคุมความเร็วต่ำ คอมพิวเตอร์ควบคุมระบบปรับอากาศจะตัดการเชื่อมต่อแรงดันฐานของหลอดไตรโอดกำลัง และหลอดไตรโอดกำลังและรีเลย์ความเร็วสูงพิเศษก็จะถูกตัดการเชื่อมต่อเช่นกัน กระแสไฟฟ้าจะไหลจากมอเตอร์พัดลมไปยังตัวต้านทานพัดลม จากนั้นจึงส่งกระแสไฟฟ้าไปยังขดลวดเพื่อให้มอเตอร์ทำงานที่ความเร็วต่ำ
คอมพิวเตอร์ควบคุมระบบปรับอากาศประกอบด้วยชิ้นส่วน 7 ชิ้นดังต่อไปนี้: 1. แบตเตอรี่, 2. สวิตช์จุดระเบิด, 3. รีเลย์ฮีตเตอร์, 4. มอเตอร์พัดลม, 5. ตัวต้านทานพัดลม, 6. ทรานซิสเตอร์กำลัง, 7. สายฟิวส์อุณหภูมิ, 8. คอมพิวเตอร์ควบคุมระบบปรับอากาศ, 9. รีเลย์ความเร็วสูง
(2) การทำงานของการควบคุมความเร็วปานกลาง
ในระหว่างการควบคุมความเร็วปานกลาง ทรานซิสเตอร์กำลังไฟฟ้าจะประกอบเป็นฟิวส์ป้องกันความร้อนสูงเกินไป เพื่อป้องกันความเสียหายจากความร้อนสูงเกินไป คอมพิวเตอร์ควบคุมเครื่องปรับอากาศจะเปลี่ยนกระแสฐานของทรานซิสเตอร์กำลังไฟฟ้าโดยการเปลี่ยนสัญญาณขับพัดลม เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการควบคุมความเร็วของมอเตอร์พัดลมแบบไร้สาย
3) การใช้งานระบบควบคุมความเร็วสูง
ในระหว่างการควบคุมความเร็วสูง คอมพิวเตอร์ควบคุมเครื่องปรับอากาศจะตัดการเชื่อมต่อแรงดันฐานของหลอดไตรโอดกำลังไฟฟ้า ขั้วต่อหมายเลข 40 และรีเลย์ความเร็วสูงจะทำงาน กระแสไฟฟ้าจากมอเตอร์พัดลมจะไหลผ่านรีเลย์ความเร็วสูงไปยังขั้วต่อ ทำให้มอเตอร์หมุนด้วยความเร็วสูง
2.2 การอุ่นเครื่อง
ในโหมดควบคุมอัตโนมัติ เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่ติดตั้งอยู่ด้านล่างของคอยล์ทำความร้อนจะตรวจจับอุณหภูมิของสารหล่อเย็นและควบคุมการอุ่นเครื่อง เมื่ออุณหภูมิของสารหล่อเย็นต่ำกว่า 40 องศาเซลเซียส และสวิตช์อัตโนมัติทำงาน คอมพิวเตอร์ควบคุมระบบปรับอากาศจะปิดพัดลมเพื่อป้องกันไม่ให้ลมเย็นถูกปล่อยออกมา ในทางตรงกันข้าม เมื่ออุณหภูมิของสารหล่อเย็นสูงกว่า 40 องศาเซลเซียส คอมพิวเตอร์ควบคุมระบบปรับอากาศจะเริ่มทำงานของพัดลมและหมุนด้วยความเร็วต่ำ จากนั้นความเร็วของพัดลมจะถูกควบคุมโดยอัตโนมัติตามปริมาณการไหลของอากาศที่คำนวณได้และอุณหภูมิอากาศขาออกที่ต้องการ
ระบบควบคุมการอุ่นล่วงหน้าที่อธิบายไว้ข้างต้นจะมีอยู่เฉพาะเมื่อเลือกทิศทางการไหลของอากาศเป็น "ด้านล่าง" หรือ "การไหลแบบคู่" เท่านั้น
2.3 การควบคุมการไหลของอากาศแบบหน่วงเวลา (เฉพาะสำหรับการทำความเย็น)
การควบคุมการไหลของอากาศแบบหน่วงเวลาจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิภายในเครื่องทำความเย็นที่ตรวจจับได้จากเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิของคอยล์เย็น
ระบบควบคุมการไหลของอากาศสามารถป้องกันการปล่อยอากาศร้อนออกจากเครื่องปรับอากาศโดยไม่ตั้งใจ การทำงานของระบบควบคุมหน่วงเวลาจะทำงานเพียงครั้งเดียวเมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์และตรงตามเงื่อนไขต่อไปนี้: 1. คอมเพรสเซอร์ทำงาน; 2. การควบคุมพัดลมอยู่ในสถานะ "อัตโนมัติ" (เปิดสวิตช์อัตโนมัติ); 3. การควบคุมการไหลของอากาศอยู่ในสถานะ "หันหน้า"; ปรับเป็น "หันหน้า" ผ่านสวิตช์หันหน้า หรือตั้งค่าเป็น "หันหน้า" ในการควบคุมอัตโนมัติ; 4. อุณหภูมิภายในเครื่องปรับอากาศสูงกว่า 30℃
การทำงานของระบบควบคุมการไหลของอากาศแบบหน่วงเวลาเป็นดังนี้:
แม้ว่าเงื่อนไขทั้งสี่ข้างต้นจะครบถ้วนและเครื่องยนต์สตาร์ทแล้ว มอเตอร์พัดลมก็ไม่สามารถสตาร์ทได้ทันที มอเตอร์พัดลมมีเวลาหน่วง 4 วินาที แต่คอมเพรสเซอร์ต้องเปิดใช้งาน เครื่องยนต์ต้องสตาร์ท และก๊าซทำความเย็นต้องถูกใช้เพื่อระบายความร้อนให้กับคอยล์เย็น มอเตอร์พัดลมจะสตาร์ทในเวลา 4 วินาที ทำงานด้วยความเร็วต่ำในช่วง 5 วินาทีแรก และค่อยๆ เร่งความเร็วขึ้นจนถึงความเร็วสูงในช่วง 6 วินาทีสุดท้าย การทำงานแบบนี้จะช่วยป้องกันการปล่อยอากาศร้อนออกมาจากช่องระบายอากาศอย่างฉับพลัน ซึ่งอาจทำให้เกิดความปั่นป่วนได้
คำกล่าวปิดท้าย
ระบบปรับอากาศในรถยนต์ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ที่สมบูรณ์แบบ สามารถปรับอุณหภูมิ ความชื้น ความสะอาด สภาพแวดล้อม และการระบายอากาศภายในรถได้โดยอัตโนมัติ และทำให้ลมในรถไหลเวียนด้วยความเร็วและทิศทางที่กำหนด เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมการขับขี่ที่ดีสำหรับผู้โดยสาร และรับประกันว่าผู้โดยสารจะอยู่ในสภาพแวดล้อมอากาศที่สะดวกสบายภายใต้สภาพอากาศและสภาวะภายนอกต่างๆ นอกจากนี้ยังสามารถป้องกันกระจกหน้าต่างไม่ให้เป็นฝ้า เพื่อให้ผู้ขับขี่สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจน และเป็นหลักประกันขั้นพื้นฐานสำหรับการขับขี่อย่างปลอดภัย
ถ้าอยากรู้เพิ่มเติม โปรดอ่านบทความอื่นๆ ในเว็บไซต์นี้ต่อไป!
โปรดติดต่อเราหากคุณต้องการผลิตภัณฑ์ดังกล่าว
บริษัท Zhuo Meng Shanghai Auto Co., Ltd. มุ่งมั่นที่จะจำหน่ายอะไหล่รถยนต์ MG และ MAUXS ยินดีต้อนรับลูกค้าทุกท่าน
