Principio de funcionamiento del ventilador del aire acondicionado del automóvil
Resumen: El sistema de aire acondicionado automotriz es un dispositivo que permite la refrigeración, calefacción, intercambio y purificación del aire en el habitáculo. Proporciona un ambiente de conducción confortable para los pasajeros, reduce la fatiga del conductor y mejora la seguridad al volante. El sistema de aire acondicionado se ha convertido en un indicador clave para evaluar la calidad del vehículo. Está compuesto por compresor, ventilador, condensador, secador de líquido, válvula de expansión, evaporador y otros componentes. Este artículo se centra en el principio de funcionamiento del ventilador del sistema de aire acondicionado automotriz.
Debido al calentamiento global y a las crecientes exigencias de los usuarios en cuanto al entorno de conducción, cada vez más automóviles incorporan sistemas de aire acondicionado. Según las estadísticas, en el año 2000, el 78% de los automóviles vendidos en Estados Unidos y Canadá contaban con aire acondicionado, y actualmente se estima que al menos el 90% lo tienen, lo que además de brindar un ambiente de conducción confortable, es fundamental que el usuario comprenda su funcionamiento para poder resolver situaciones de emergencia con mayor eficacia y rapidez.
1. Principio de funcionamiento del sistema de refrigeración automotriz
Principio de funcionamiento del sistema de refrigeración del aire acondicionado del automóvil
1. Principio de funcionamiento del sistema de refrigeración del aire acondicionado del automóvil.
El ciclo del sistema de refrigeración del aire acondicionado de un automóvil consta de cuatro procesos: compresión, liberación de calor, estrangulamiento y absorción de calor.
(1) Proceso de compresión: el compresor aspira el gas refrigerante a baja temperatura y baja presión a la salida del evaporador, lo comprime hasta convertirlo en gas a alta temperatura y alta presión, y luego lo envía al condensador. La función principal de este proceso es comprimir y presurizar el gas para facilitar su licuefacción. Durante la compresión, el estado del refrigerante permanece constante, mientras que la temperatura y la presión aumentan continuamente, generando gas sobrecalentado.
(2) Proceso de liberación de calor: el gas refrigerante sobrecalentado a alta temperatura y alta presión entra en el condensador (radiador) para intercambiar calor con la atmósfera. Debido a la reducción de presión y temperatura, el gas refrigerante se condensa en líquido y libera una gran cantidad de calor. La función de este proceso es expulsar el calor y condensarse. El proceso de condensación se caracteriza por un cambio en el estado del refrigerante, es decir, bajo condiciones de presión y temperatura constantes, cambia gradualmente de gas a líquido. El refrigerante líquido después de la condensación es un líquido a alta presión y alta temperatura. El refrigerante líquido está subenfriado, y cuanto mayor sea el grado de subenfriamiento, mayor será la capacidad de evaporación para absorber calor durante el proceso de evaporación, y mejor será el efecto de refrigeración, es decir, el correspondiente aumento en la producción de frío.
(3) Proceso de estrangulamiento: el refrigerante líquido a alta presión y alta temperatura se estrangula a través de la válvula de expansión para reducir su temperatura y presión, y el dispositivo de expansión elimina el refrigerante en forma de niebla (pequeñas gotas). La función de este proceso es enfriar el refrigerante y reducir la presión, pasando de un líquido a alta temperatura y alta presión a un líquido a baja temperatura y presión, con el fin de facilitar la absorción de calor, controlar la capacidad de refrigeración y mantener el funcionamiento normal del sistema de refrigeración.
4) Proceso de absorción de calor: el refrigerante líquido en forma de niebla, tras enfriarse y expandirse mediante la válvula de expansión, entra en el evaporador. Su punto de ebullición es mucho menor que la temperatura dentro del evaporador, por lo que el refrigerante líquido se evapora y se convierte en gas. Durante la evaporación, absorbe gran cantidad de calor del entorno, reduciendo la temperatura dentro del vehículo. Posteriormente, el refrigerante gaseoso, a baja temperatura y presión, sale del evaporador y espera a ser aspirado por el compresor. Este proceso endotérmico se caracteriza por el cambio de estado del refrigerante, de líquido a gaseoso, manteniendo la presión constante. Es decir, este cambio de estado se produce durante el proceso a presión constante.
2. El sistema de refrigeración del aire acondicionado automotriz generalmente se compone de compresores, condensadores, secadores de almacenamiento de líquido, válvulas de expansión, evaporadores y ventiladores. Como se muestra en la Figura 1, los componentes están conectados por tubos de cobre (o aluminio) y caucho de alta presión para formar un sistema cerrado. Cuando el sistema de refrigeración está en funcionamiento, los diferentes estados de la memoria de refrigeración circulan en este sistema cerrado, y cada ciclo tiene cuatro procesos básicos:
(1) Proceso de compresión: el compresor inhala el gas refrigerante a la salida del evaporador a baja temperatura y presión, y lo comprime en un compresor de extracción de gas de alta temperatura y alta presión.
(2) Proceso de liberación de calor: el gas refrigerante sobrecalentado a alta temperatura y alta presión entra en el condensador, y el gas refrigerante se condensa en un líquido debido a la reducción de presión y temperatura, y se libera mucho calor.
(3) Proceso de estrangulamiento: Después de que el líquido refrigerante a alta temperatura y presión pasa a través del dispositivo de expansión, el volumen aumenta, la presión y la temperatura caen bruscamente y el dispositivo de expansión se elimina en forma de niebla (pequeñas gotas).
(4) Proceso de absorción de calor: el refrigerante líquido en forma de niebla entra en el evaporador, por lo que su punto de ebullición es mucho menor que la temperatura dentro del evaporador, lo que provoca que el refrigerante líquido se evapore y se convierta en gas. Durante el proceso de evaporación, se absorbe una gran cantidad de calor del entorno, y luego el vapor refrigerante a baja temperatura y baja presión entra en el compresor.
2. Principio de funcionamiento del soplador
Generalmente, el ventilador del automóvil es centrífugo, y su principio de funcionamiento es similar al de un ventilador centrífugo, con la diferencia de que la compresión del aire se realiza mediante la fuerza centrífuga a través de varios impulsores (o etapas). El ventilador cuenta con un rotor giratorio de alta velocidad, cuyas aspas impulsan el aire a gran velocidad. La fuerza centrífuga dirige el flujo de aire hacia la salida del ventilador siguiendo la línea de evolvente de la carcasa, y este flujo de aire a alta velocidad genera una presión determinada. El aire se renueva a través del centro de la carcasa.
En teoría, la curva característica presión-caudal del ventilador centrífugo es una línea recta, pero debido a la resistencia por fricción y otras pérdidas internas, la curva real de presión y caudal disminuye gradualmente al aumentar el caudal, mientras que la curva correspondiente de potencia-caudal del ventilador centrífugo aumenta con el incremento del caudal. Cuando el ventilador funciona a velocidad constante, su punto de operación se desplaza a lo largo de la curva característica presión-caudal. El funcionamiento del ventilador depende no solo de su propio rendimiento, sino también de las características del sistema. Al aumentar la resistencia de la red de tuberías, la curva de rendimiento de las tuberías se vuelve más pronunciada. El principio básico de la regulación del ventilador consiste en obtener las condiciones de funcionamiento requeridas modificando la curva de rendimiento del propio ventilador o la curva característica de la red de tuberías externa. Por ello, se instalan sistemas inteligentes en el vehículo para facilitar su funcionamiento normal a baja, media y alta velocidad.
Principio de control del ventilador
2.1 Control automático
Cuando se pulsa el interruptor "automático" del panel de control del aire acondicionado, el ordenador del aire acondicionado ajusta automáticamente la velocidad del ventilador según la temperatura de salida del aire requerida.
Cuando se selecciona la dirección del flujo de aire en "dirección frontal" o "dirección de flujo dual", y el ventilador está en un estado de baja velocidad, la velocidad del ventilador cambiará de acuerdo con la intensidad solar dentro del rango límite.
(1) Funcionamiento del control de baja velocidad
Durante el control de baja velocidad, la computadora del aire acondicionado desconecta el voltaje base del triodo de potencia, y el triodo de potencia y el relé de ultra alta velocidad también se desconectan. La corriente fluye desde el motor del ventilador a la resistencia del ventilador, y luego toma el hierro para hacer que el motor funcione a baja velocidad.
La computadora del aire acondicionado tiene las siguientes 7 partes: 1 batería, 2 interruptor de encendido, 3 relé del calentador, motor del ventilador, 5 resistencia del ventilador, 6 transistor de potencia, 7 cable fusible de temperatura, 8 computadora del aire acondicionado, 9 relé de alta velocidad.
(2) Funcionamiento del control de velocidad media
Durante el control de velocidad media, el triodo de potencia incorpora un fusible térmico que lo protege del sobrecalentamiento. La unidad de control del aire acondicionado modifica la corriente base del triodo de potencia mediante la señal de control del ventilador para lograr el control inalámbrico de la velocidad del motor del ventilador.
3) Funcionamiento del control de alta velocidad
Durante el control de alta velocidad, la computadora del aire acondicionado desconecta la tensión base del triodo de potencia, su conector No. 40 (el borne de conexión), y se activa el relé de alta velocidad. La corriente del motor del ventilador fluye a través del relé de alta velocidad y luego al borne de conexión, lo que hace que el motor gire a alta velocidad.
2.2 Precalentamiento
En el modo de control automático, un sensor de temperatura ubicado en la parte inferior del radiador detecta la temperatura del refrigerante y controla el precalentamiento. Cuando la temperatura del refrigerante es inferior a 40 °C y el interruptor automático está activado, la unidad de control del aire acondicionado desactiva el ventilador para evitar la salida de aire frío. Por el contrario, cuando la temperatura del refrigerante supera los 40 °C, la unidad de control del aire acondicionado activa el ventilador y lo hace girar a baja velocidad. A partir de ese momento, la velocidad del ventilador se controla automáticamente según el caudal de aire calculado y la temperatura de salida requerida.
El control de precalentamiento descrito anteriormente solo existe cuando se selecciona el flujo de aire en la dirección "inferior" o "doble flujo".
2.3 Control retardado del flujo de aire (solo para refrigeración)
El control retardado del flujo de aire se basa en la temperatura dentro del enfriador detectada por el sensor de temperatura del evaporador.
El control del flujo de aire puede evitar la descarga accidental de aire caliente del aire acondicionado. Esta operación de control de retardo se realiza solo una vez cuando se arranca el motor y se cumplen las siguientes condiciones: 1. Funcionamiento del compresor; 2. Control del ventilador en estado "automático" (encendido automático); 3. Control del flujo de aire en estado "cara"; Ajustar a "cara" mediante el interruptor de cara, o configurar a "cara" en el control automático; 4. La temperatura dentro del enfriador es superior a 30 ℃.
El funcionamiento del control de flujo de aire retardado es el siguiente:
Incluso cuando se cumplen las cuatro condiciones anteriores y el motor se ha puesto en marcha, el motor del ventilador no puede arrancar inmediatamente. El motor del ventilador tiene un tiempo de respuesta de 4 s, pero es necesario encender el compresor, arrancar el motor y utilizar el refrigerante para enfriar el evaporador. El motor del ventilador trasero arranca, funciona a baja velocidad durante los primeros 5 s y acelera gradualmente hasta alcanzar una alta velocidad en los últimos 6 s. Esta operación evita la descarga repentina de aire caliente por la rejilla de ventilación, lo que podría causar agitación.
Observaciones finales
El sistema de climatización computarizado perfecto para automóviles ajusta automáticamente la temperatura, la humedad, la limpieza, el comportamiento y la ventilación del aire en el habitáculo. Además, permite que el aire circule a una velocidad y dirección determinadas, proporcionando un entorno de conducción óptimo para los pasajeros y garantizando su confort en diversas condiciones climáticas. Evita que los cristales de las ventanas se empañen, lo que permite al conductor mantener una visión clara y ofrece una garantía básica para una conducción segura.
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