princípio do ventilador do ar condicionado automotivo
Resumo: O sistema de ar condicionado automotivo é um dispositivo que realiza o resfriamento, aquecimento, troca e purificação do ar no interior do veículo. Ele proporciona um ambiente confortável para os passageiros, reduz a fadiga do motorista e aumenta a segurança ao dirigir. O sistema de ar condicionado tornou-se um dos indicadores de qualidade de um carro. O sistema de ar condicionado automotivo é composto por compressor, ventilador, condensador, filtro secador, válvula de expansão, evaporador e outros componentes. Este artigo apresenta principalmente o princípio de funcionamento do ventilador do sistema de ar condicionado automotivo.
Com o aquecimento global e o aumento das exigências das pessoas em relação ao ambiente ao dirigir, cada vez mais carros são equipados com sistemas de ar condicionado. Segundo as estatísticas, em 2000, 78% dos carros vendidos nos Estados Unidos e Canadá possuíam ar condicionado, e estima-se atualmente que pelo menos 90% dos carros sejam climatizados, proporcionando, além de um ambiente mais confortável para os ocupantes. Como usuário de veículo, o leitor deve compreender o princípio de funcionamento desse sistema para que situações de emergência possam ser resolvidas com mais eficácia e rapidez.
1. Princípio de funcionamento do sistema de refrigeração automotiva
Princípio de funcionamento do sistema de refrigeração do ar condicionado automotivo
1. Princípio de funcionamento do sistema de refrigeração de ar condicionado automotivo
O ciclo do sistema de refrigeração do ar condicionado automotivo consiste em quatro processos: compressão, liberação de calor, expansão e absorção de calor.
(1) Processo de compressão: o compressor aspira o gás refrigerante de baixa temperatura e baixa pressão na saída do evaporador, comprime-o em gás de alta temperatura e alta pressão e, em seguida, envia-o para o condensador. A principal função deste processo é comprimir e pressurizar o gás para que ele se liquefaça facilmente. Durante o processo de compressão, o estado do refrigerante não se altera, e a temperatura e a pressão continuam a aumentar, formando gás superaquecido.
(2) Processo de liberação de calor: o gás refrigerante superaquecido a alta temperatura e pressão entra no condensador (radiador) para troca de calor com a atmosfera. Devido à redução da pressão e da temperatura, o gás refrigerante condensa-se em líquido e libera uma grande quantidade de calor. A função deste processo é expelir calor e condensar. O processo de condensação é caracterizado por uma mudança no estado do refrigerante, ou seja, sob condições de pressão e temperatura constantes, ele passa gradualmente do estado gasoso para o líquido. O líquido refrigerante após a condensação é um líquido de alta pressão e alta temperatura. O líquido refrigerante é super-resfriado e, quanto maior o grau de super-resfriamento, maior a capacidade de evaporação para absorver calor durante o processo de evaporação e melhor o efeito de refrigeração, ou seja, o aumento correspondente na produção de frio.
(3) Processo de estrangulamento: o líquido refrigerante de alta pressão e alta temperatura é estrangulado através da válvula de expansão para reduzir a temperatura e a pressão, e o dispositivo de expansão elimina o líquido em forma de névoa (pequenas gotículas). A função do processo é resfriar o refrigerante e reduzir a pressão, transformando o líquido de alta temperatura e alta pressão em um líquido de baixa temperatura e pressão, a fim de facilitar a absorção de calor, controlar a capacidade de refrigeração e manter o funcionamento normal do sistema de refrigeração.
4) Processo de absorção de calor: o líquido refrigerante, após ser resfriado e comprimido pela válvula de expansão, entra no evaporador. Como o ponto de ebulição do refrigerante é muito inferior à temperatura interna do evaporador, o líquido refrigerante evapora e se transforma em gás. Durante a evaporação, ele absorve grande quantidade de calor do ambiente, reduzindo a temperatura dentro do veículo. Em seguida, o gás refrigerante, a baixa temperatura e pressão, sai do evaporador e aguarda a aspiração pelo compressor. O processo endotérmico é caracterizado pela mudança de estado do refrigerante, do estado líquido para o gasoso, enquanto a pressão permanece constante. Ou seja, essa mudança de estado ocorre durante um processo de pressão constante.
2. O sistema de refrigeração do ar condicionado automotivo é geralmente composto por compressores, condensadores, secadores de armazenamento de líquido, válvulas de expansão, evaporadores e ventiladores. Como mostrado na Figura 1, os componentes são conectados por tubos de cobre (ou alumínio) e borracha de alta pressão para formar um sistema fechado. Quando o sistema de refrigeração está em funcionamento, os diferentes estados da memória de refrigeração circulam nesse sistema fechado, e cada ciclo possui quatro processos básicos:
(1) Processo de compressão: o compressor aspira o gás refrigerante na saída do evaporador a baixa temperatura e pressão e o comprime em um compressor de remoção de gás de alta temperatura e alta pressão.
(2) Processo de liberação de calor: o gás refrigerante superaquecido a alta temperatura e alta pressão entra no condensador, e o gás refrigerante é condensado em líquido devido à redução da pressão e da temperatura, e muito calor é liberado.
(3) processo de expansão: Após o líquido refrigerante com alta temperatura e pressão passar pelo dispositivo de expansão, o volume aumenta, a pressão e a temperatura caem bruscamente e o dispositivo de expansão elimina uma névoa (pequenas gotículas).
(4) Processo de absorção de calor: o líquido refrigerante em forma de névoa entra no evaporador, como o ponto de ebulição do refrigerante é muito menor que a temperatura dentro do evaporador, o líquido refrigerante evapora, transformando-se em gás. Durante o processo de evaporação, uma grande quantidade de calor é absorvida ao redor, e então o vapor refrigerante de baixa temperatura e baixa pressão entra no compressor.
2. Princípio de funcionamento do soprador
Normalmente, o ventilador do carro é um ventilador centrífugo, cujo princípio de funcionamento é semelhante ao de um ventilador centrífugo, exceto pelo fato de que o processo de compressão do ar geralmente ocorre sob a ação da força centrífuga através de várias pás (ou vários estágios). O ventilador possui um rotor giratório de alta velocidade, e as pás do rotor impulsionam o ar em alta velocidade. A força centrífuga faz com que o fluxo de ar em direção à saída do ventilador siga a linha involuta na carcaça, e o fluxo de ar em alta velocidade possui uma certa pressão. O ar novo é então reposto através do centro da carcaça.
Teoricamente, a curva característica pressão-vazão de um soprador centrífugo é uma linha reta, mas devido à resistência ao atrito e outras perdas internas, a curva característica pressão-vazão real diminui gradualmente com o aumento da vazão, enquanto a curva característica potência-vazão do ventilador centrífugo aumenta com o aumento da vazão. Quando o ventilador opera em velocidade constante, seu ponto de operação se desloca ao longo da curva característica pressão-vazão. O desempenho do ventilador depende não apenas de seu próprio desempenho, mas também das características do sistema. Quando a resistência da rede de tubulação aumenta, a curva característica de desempenho da tubulação torna-se mais íngreme. O princípio básico da regulação de ventiladores é obter as condições de operação desejadas alterando a curva característica do próprio ventilador ou a curva característica da rede de tubulação externa. Portanto, alguns sistemas inteligentes são instalados em veículos para auxiliar no seu funcionamento normal em baixas, médias e altas velocidades.
Princípio de controle do soprador
2.1 Controle automático
Ao pressionar o botão "automático" do painel de controle do ar-condicionado, o computador do ar-condicionado ajusta automaticamente a velocidade do ventilador de acordo com a temperatura do ar de saída desejada.
Quando a direção do fluxo de ar é selecionada como "frontal" ou "fluxo duplo", e o ventilador está em baixa velocidade, a velocidade do ventilador mudará de acordo com a intensidade solar dentro da faixa limite.
(1) Operação do controle de baixa velocidade
Durante o controle de baixa velocidade, o computador do ar-condicionado desconecta a tensão de base do triodo de potência, e o triodo de potência e o relé de ultra-alta velocidade também são desconectados. A corrente flui do motor do ventilador para a resistência do ventilador e, em seguida, para o núcleo de ferro, fazendo o motor funcionar em baixa velocidade.
O computador do ar condicionado possui as seguintes 7 partes: 1 bateria, 2 interruptor de ignição, 3 relé do aquecedor, 4 motor do ventilador, 5 resistor do ventilador, 6 transistor de potência, 7 fio do fusível de temperatura, 8 computador do ar condicionado, 9 relé de alta velocidade.
(2) Operação do controle de velocidade média
Durante o controle de velocidade média, o triodo de potência possui um fusível térmico que o protege contra danos por superaquecimento. O computador do ar condicionado altera a corrente de base do triodo de potência modificando o sinal de acionamento do ventilador, permitindo o controle remoto da velocidade do motor do ventilador.
3) Operação do controle de alta velocidade
Durante o controle de alta velocidade, o computador do ar condicionado desconecta a tensão de base do triodo de potência, seu conector nº 40, e o relé de alta velocidade é acionado. A corrente do motor do ventilador flui através do relé de alta velocidade e, em seguida, para o conector, fazendo o motor girar em alta velocidade.
2.2 Pré-aquecimento
No modo de controle automático, um sensor de temperatura fixado na parte inferior do núcleo do aquecedor detecta a temperatura do fluido refrigerante e realiza o controle de pré-aquecimento. Quando a temperatura do fluido refrigerante está abaixo de 40 °C e o interruptor automático está ligado, o computador do ar-condicionado desliga o ventilador para evitar a saída de ar frio. Por outro lado, quando a temperatura do fluido refrigerante está acima de 40 °C, o computador do ar-condicionado liga o ventilador e o faz girar em baixa velocidade. A partir desse momento, a velocidade do ventilador é controlada automaticamente de acordo com o fluxo de ar calculado e a temperatura do ar de saída desejada.
O controle de pré-aquecimento descrito acima só existe quando o fluxo de ar é selecionado na direção "inferior" ou "fluxo duplo".
2.3 Controle de fluxo de ar retardado (somente para refrigeração)
O controle de fluxo de ar retardado baseia-se na temperatura interna do refrigerador, detectada pelo sensor de temperatura do evaporador.
O controle de fluxo de ar pode evitar a descarga acidental de ar quente do ar-condicionado. Essa operação de retardo é realizada apenas uma vez, quando o motor é ligado e as seguintes condições são atendidas: 1. Compressor em funcionamento; 2. Controle do ventilador no modo "automático" (ligado automaticamente); 3. Controle de fluxo de ar no modo "rosto"; Ajuste para "Rosto" através da chave de direcionamento ou configure para "Rosto" no controle automático; 4. A temperatura dentro do climatizador é superior a 30 °C.
O funcionamento do controle de fluxo de ar retardado é o seguinte:
Mesmo quando todas as quatro condições acima são atendidas e o motor já está ligado, o motor do ventilador não pode ser acionado imediatamente. O motor do ventilador tem uma diferença de 4 segundos, mas o compressor precisa estar ligado, o motor precisa estar em funcionamento e o gás refrigerante precisa ser utilizado para resfriar o evaporador. O motor do ventilador traseiro, com 4 segundos de diferença, inicia, opera em baixa velocidade nos primeiros 5 segundos e acelera gradualmente até atingir alta velocidade nos últimos 6 segundos. Essa operação evita a descarga repentina de ar quente pela saída de ar, o que pode causar agitação.
Considerações finais
O sistema de ar condicionado automotivo perfeito, controlado por computador, ajusta automaticamente a temperatura, a umidade, a limpeza, o ambiente e a ventilação do ar no carro, direcionando o fluxo de ar para proporcionar um ambiente agradável para os passageiros e garantir conforto térmico em diversas condições climáticas externas. Além disso, evita o embaçamento dos vidros, permitindo que o motorista mantenha a visibilidade e oferecendo uma garantia fundamental para uma direção segura.
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