Klimatyzacja samochodowa
klimatyzacji samochodowej wykorzystują klimatyzację do chłodzenia powietrza w pojeździe.
Historia
Firma z Nowego Jorku w Stanach Zjednoczonych po raz pierwszy zaoferowała montaż klimatyzacji do samochodów w 1933 roku. Większość jej klientów obsługiwała limuzyny i luksusowe samochody .
W dniu 7 października 1935 r. Ralph Peo z Houde Engineering w Buffalo w stanie Nowy Jork złożył wniosek o patent na „Air Cooling Unit for Automobiles”. Patent USA 2 099 227 został przyznany 16 listopada 1937 r.
W 1939 roku Packard jako pierwszy producent samochodów zaoferował w swoich samochodach klimatyzator. Te nieporęczne jednostki zostały wyprodukowane przez firmę Bishop and Babcock (B&B) z Cleveland w stanie Ohio i zamówiono je w około 2000 samochodach. „Bishop and Babcock Weather Conditioner” zawierał również grzejnik. Samochody zamówione z tą opcją zostały wysłane z zakładu Packard East Grand Boulevard do fabryki B&B, w której przeprowadzono konwersję. Po ukończeniu samochód został wysłany do lokalnego dealera w celu dostarczenia go klientom.
Firma Packard gwarantowała i wspierała tę konwersję. Jednak nie odniósł sukcesu komercyjnego, ponieważ:
- Główny system parownika i dmuchawy zajmował połowę przestrzeni bagażnika (choć stało się to mniejszym problemem, gdy bagażniki powiększyły się w okresie powojennym).
- W latach powojennych został wyparty przez bardziej wydajne systemy.
- Nie miał termostatu temperatury ani mechanizmu odcinającego poza wyłączeniem dmuchawy. (Zimne powietrze nadal czasami dostawało się do samochodu przy każdym ruchu, ponieważ pasek napędowy był stale podłączony do sprężarki - późniejsze systemy wykorzystywały sprzęgła sterowane elektrycznie, aby rozwiązać ten problem).
- Kilkumetrowa instalacja wodno-kanalizacyjna biegnąca tam iz powrotem między komorą silnika a bagażnikiem okazała się zawodna w eksploatacji.
- Cena, wynosząca 274 USD (5338 USD w 2021 r.), Była niedostępna dla większości ludzi w depresji / przedwojennej Ameryce.
Opcja została przerwana po 1941 roku.
temperatura powietrza Chryslera
Chrysler Imperial z 1953 roku był jednym z pierwszych samochodów produkowanych od dwunastu lat, które oferowały jako opcję nowoczesną klimatyzację samochodową, po wstępnych eksperymentach Packarda w 1940 roku i Cadillaca w 1941 roku . Walter Chrysler zadbał o wynalezienie klimatyzacji Airtemp w latach trzydziestych XX wieku dla budynku Chryslera i oferował go w samochodach w latach 1941-42 i ponownie w latach 1951-52.
Airtemp był bardziej zaawansowany niż konkurencyjne klimatyzatory samochodowe do 1953 roku. Obsługiwany był za pomocą jednego przełącznika na desce rozdzielczej oznaczonego niskimi, średnimi i wysokimi pozycjami. Jako jednostka o największej wydajności dostępna w tamtym czasie, system był w stanie szybko schłodzić kabinę pasażerską, a także zredukować wilgotność, kurz, pyłki i dym tytoniowy. System wciągał więcej powietrza z zewnątrz niż współczesne systemy; w ten sposób zmniejszając przestarzałość związaną z klimatyzacją samochodową w tamtym czasie. Zamiast plastikowych rurek montowanych na półce tylnej szyby, jak w samochodach GM, małe kanały kierowały chłodne powietrze w kierunku sufitu samochodu, gdzie filtrowało ono wokół pasażerów zamiast dmuchać bezpośrednio na nich, co jest cechą, którą utraciły nowoczesne samochody.
Cadillac, Buick i Oldsmobile dodały klimatyzację jako opcję w niektórych swoich modelach w roku modelowym 1953. Wszystkie te Frigidaire wykorzystywały oddzielne elementy montowane na silniku i bagażniku.
Zintegrowany system Nasha
W 1954 roku Nash Ambassador był pierwszym amerykańskim samochodem z przednim, w pełni zintegrowanym systemem ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji. Korporacja Nash-Kelvinator wykorzystała swoje doświadczenie w chłodnictwie, aby wprowadzić pierwszy w branży motoryzacyjnej kompaktowy i przystępny cenowo, jednoczęściowy system ogrzewania i klimatyzacji, opcjonalny dla swoich modeli Nash . Był to pierwszy system masowy z elementami sterującymi na desce rozdzielczej i sprzęgłem elektrycznym. Ten system był również kompaktowy i łatwy w obsłudze, a wszystkie jego komponenty były zainstalowane pod maską lub w obszarze maski.
Nowy system klimatyzacji samochodów Nash, łączący ogrzewanie, chłodzenie i wentylację, został nazwany „Okiem na każdą pogodę”. Nastąpiło to po nazwie marketingowej „ Weather Eye ” dla samochodowego systemu ogrzewania i wentylacji świeżym powietrzem firmy Nash, który został po raz pierwszy użyty w 1938 r. Dzięki pojedynczemu sterowaniu termostatem opcja chłodzenia powietrza w kabinie pasażerskiej Nash była „dobrym i niezwykle niedrogim” system. System miał zimne powietrze, które pasażerowie wchodzili przez otwory wentylacyjne zamontowane na desce rozdzielczej. Wyjątkowym „niezwykłym postępem” Nasha był nie tylko „wyrafinowany” zunifikowany system, ale także jego cena 345 USD, która pokonała wszystkie inne systemy.
Większość konkurencyjnych systemów wykorzystywała oddzielny system ogrzewania i sprężarkę zamontowaną na silniku, napędzaną przez wał korbowy silnika za pomocą paska, z parownikiem w bagażniku samochodu, który dostarczał zimne powietrze przez tylną półkę tylną i górne otwory wentylacyjne. General Motors zaoferował montowany z przodu system klimatyzacji wyprodukowany przez Harrison Division w Pontiacach z 1954 roku z silnikiem rzędowym ósemkowym . Był to bardzo drogi i nie w pełni zintegrowany system z oddzielnymi elementami sterującymi i kanałami dystrybucji powietrza. Rdzeń nagrzewnicy nadal stanowił oddzielny „Venti-Seat” lub system przednich siedzeń z własnymi elementami sterującymi. Ujednolicony alternatywny układ, którego pionierem był Nash, „stał się ustaloną praktyką i nadal stanowi podstawę nowoczesnych i bardziej wyrafinowanych automatycznych systemów klimatyzacji”.
Wzrost w aplikacji
Innowacja została szybko przyjęta i do 1960 roku około 20% wszystkich samochodów w USA miało klimatyzację, przy czym odsetek ten wzrósł do 80% w ciepłych obszarach południowego zachodu.
Cadillac wprowadził pierwszy w branży system Comfort Control, który był całkowicie automatycznym systemem ogrzewania i chłodzenia ustawianym za pomocą termostatu tarczowego na rok modelowy 1964.
Firma American Motors Corporation (AMC) stworzyła standardowe wyposażenie klimatyzacji we wszystkich ambasadorach AMC , począwszy od roku modelowego 1968, co było innowacją na rynku masowym, a ceny podstawowe samochodów zaczynały się od 2671 USD. W tamtym czasie klimatyzacja była standardem tylko w limuzynach Cadillac i Rolls-Royce.
Do 1969 roku 54% samochodów krajowych było wyposażonych w klimatyzację, funkcję potrzebną nie tylko do zapewnienia komfortu pasażerom, ale także do zwiększenia wartości samochodu przy odsprzedaży.
Klimatyzacja samochodowa weszła do powszechnego użytku od lat 80-tych.
Chłodzenie wyparne
Chłodnica samochodowa to samochodowa chłodnica wyparna , czasami nazywana chłodnicą bagienną. Większość z nich to z rynku wtórnego , składające się z zewnętrznego metalowego cylindra montowanego na oknie bez ruchomych części, ale dostępne są wewnętrzne jednostki pod deską rozdzielczą lub środkową podłogę z wentylatorem elektrycznym. Był to wczesny typ klimatyzatora samochodowego i nie jest stosowany w nowoczesnych samochodach polegających na układach chłodniczych do chłodzenia wnętrza.
Do chłodzenia powietrza wykorzystywał ciepło utajone (innymi słowy chłodzenie przez odparowanie wody). Woda znajdująca się wewnątrz urządzenia odparowuje i przy okazji oddaje ciepło z otaczającego powietrza. Chłodne, nasycone wilgocią powietrze jest następnie kierowane do wnętrza samochodu. Efekt „chłodzenia” parowania zmniejsza się wraz z wilgotnością , ponieważ powietrze jest już nasycone wodą. Dlatego im niższa wilgotność , na przykład w suchych regionach pustynnych, tym lepiej działa system. Chłodnice samochodowe były popularne, zwłaszcza wśród letnich turystów odwiedzających lub przejeżdżających przez południowo-zachodnie Stany Zjednoczone, takie jak Kalifornia, Arizona, Teksas, Nowy Meksyk i Nevada.
Zasady działania
W cyklu chłodzenia ciepło jest transportowane z kabiny pasażerskiej do otoczenia. Przykładem takiego systemu jest lodówka do otoczenia.
Krążące opary gazowego czynnika chłodniczego (które razem z nim przenoszą olej smarujący sprężarkę) z parownika wchodzą do sprężarki gazu w komorze silnika, zwykle jest to sprężarka z osiową pompą tłokową , i są sprężane do wyższego ciśnienia, co powoduje wyższą temperatura również. Gorąca, sprężona para czynnika chłodniczego ma teraz temperaturę i ciśnienie, w których może ulec skropleniu i jest kierowana przez skraplacz , zwykle przed chłodnicą samochodu. Tutaj czynnik chłodniczy jest chłodzony powietrzem przepływającym przez wężownice skraplacza (pochodzącym z ruchu pojazdu lub z wentylatora, często tego samego wentylatora chłodnicy, jeśli skraplacz jest na niej zamontowany, włączanego automatycznie, gdy pojazd stoi lub porusza się z prędkością niskich prędkościach) i skondensowane do postaci cieczy. W ten sposób krążący czynnik chłodniczy wyrzuca ciepło z układu, a ciepło jest odprowadzane przez powietrze.
W systemie klimatyzacji z termicznym zaworem rozprężnym , skroplony i sprężony ciekły czynnik chłodniczy jest następnie kierowany przez odbieralnik-osuszacz, czyli jednokierunkowy wkład pochłaniający wilgoć i filtr, który zarówno odwadnia mieszaninę czynnika chłodniczego, jak i oleju smarującego sprężarkę, aby usunąć wszelkie pozostałości wody zawartość (która zamieniłaby się w lód wewnątrz zaworu rozprężnego i tym samym go zatkałaby), której próżnia wytworzona przed procesem ładowania nie była w stanie usunąć z układu, i filtruje ją w celu usunięcia cząstek stałych przenoszonych przez mieszaninę, oprócz działania jako zbiornik do przechowywania nadmiaru ciekłego czynnika chłodniczego w okresach niskiego zapotrzebowania na chłodzenie, a następnie przez termiczny zawór rozprężny, gdzie następuje gwałtowna redukcja ciśnienia. To obniżenie ciśnienia powoduje gwałtowne odparowanie części ciekłego czynnika chłodniczego, obniżając jego temperaturę. Zimny czynnik chłodniczy jest następnie kierowany przez wężownicę parownika w kabinie pasażerskiej.
Gdy urządzenie rozprężające jest prostym stałym otworem dozującym, znanym jako rurka otworowa, odbiornik-osuszacz jest zamiast tego umieszczony pomiędzy wylotem parownika a sprężarką iw tym przypadku jest znany jako akumulator. W takim systemie klimatyzacji akumulator zapobiega również przedostawaniu się ciekłego czynnika chłodniczego do sprężarki w okresach niskiego zapotrzebowania na chłodzenie.
Powietrze, często po przefiltrowaniu przez filtr kabinowy , jest przedmuchiwane przez wentylator odśrodkowy o regulowanej prędkości, napędzany elektrycznie , przez parownik, powodując również odparowanie ciekłej części zimnej mieszanki chłodniczej, co jeszcze bardziej obniża temperaturę. Ciepłe powietrze jest zatem schładzane, a także pozbawione wilgoci (która skrapla się na wężownicach parownika i jest odprowadzana na zewnątrz pojazdu). Następnie przechodzi przez matrycę grzewczą , wewnątrz której krąży płyn chłodzący silnika, gdzie może zostać ponownie podgrzany do określonego stopnia lub nawet wybranej przez użytkownika temperatury, a następnie dostarczony do wnętrza kabiny pojazdu przez zestaw regulowanych nawiewów. Innym sposobem na ustawienie żądanej temperatury powietrza, tym razem poprzez pracę nad wydajnością chłodzenia układu , jest precyzyjne wyregulowanie prędkości obrotowej wentylatora odśrodkowego tak, aby parownik chłodził tylko ściśle wymagane objętościowe natężenie przepływu powietrza. Użytkownik ma również możliwość zamknięcia zewnętrznych klap powietrza pojazdu, aby uzyskać jeszcze szybsze i silniejsze chłodzenie poprzez recyrkulację już schłodzonego powietrza wewnątrz kabiny do parownika. Na koniec, zawsze, gdy sprężarce można nakazać pracę przy zmniejszonej pojemności skokowej, można również sterować temperaturą wylotu poprzez oddziaływanie na pojemność skokową sprężarki.
Zamarzaniu parownika, które uniemożliwia przepływ powietrza przez żebra parownika, można zapobiegać na różne sposoby. Przełącznik temperatury lub termistor może kontrolować temperaturę powierzchni wężownicy parownika, a przełącznik ciśnienia lub element czujnikowy może monitorować ciśnienie ssania (które jest zależne od temperatury parowania czynnika chłodniczego). Oba środki sterujące mogą oddziaływać (bezpośrednio lub za pośrednictwem jednostki sterującej zasilanej ich danymi) na stan załączenia sprzęgła sprężarki lub, w przypadku sprężarki o zmiennym wydatku, na jej pojemność skokową; dodatkowo zawór wtórny umieszczony po stronie ssącej może dławić przepływ czynnika chłodniczego tak, aby ciśnienie na wylocie z parownika nie spadło poniżej określonej wartości podczas pracy układu.
Aby zakończyć cykl chłodzenia , opary czynnika chłodniczego są kierowane z powrotem do sprężarki.
Im cieplejsze powietrze dociera do parownika, tym wyższe ciśnienie odprowadzanej z niego mieszaniny par, a tym samym większe obciążenie sprężarki, a tym samym silnika, aby utrzymać przepływ czynnika chłodniczego przez układ. Obciążenie sprężarki jest również proporcjonalne do temperatury skraplania.
Sprężarka może być napędzana silnikiem samochodu (np. paskiem, często serpentynowym i sprzęgłem uruchamianym elektromagnetycznie; elektronicznie uruchamiana sprężarka o zmiennej wydajności może być również zawsze napędzana bezpośrednio paskiem bez potrzeby stosowania sprzęgła i magnesu przy wszystkie) lub za pomocą silnika elektrycznego.
Istnieją różne metody naprawy i konserwacji połączeń rurowych zapewniających cykl chłodniczy. Konwencjonalne metody, takie jak lutowanie lub spawanie , prowadzą do problemów związanych z czasem i szkodliwym zabrudzeniem. Połączenie Lokring oparte na złączkach zaciskanych jest łatwe w użyciu, a przez to bardziej efektywne czasowo.
Pobór energii
Chociaż klimatyzatory zużywają znaczną moc, opór samochodu z zamkniętymi oknami jest mniejszy niż w przypadku, gdy okna są otwarte w celu schłodzenia pasażerów. Odbyło się wiele dyskusji na temat wpływu klimatyzacji na efektywność paliwową pojazdu. Czynniki takie jak opór powietrza, aerodynamika, moc silnika i waga muszą zostać wzięte pod uwagę, aby znaleźć rzeczywistą różnicę między używaniem a nieużywaniem układu klimatyzacji podczas szacowania rzeczywistego zużycia paliwa . Inne czynniki mogą wpływać na silnik, a ogólny wzrost temperatury silnika może wpływać na układ chłodzenia pojazdu.
W nowoczesnym samochodzie układ klimatyzacji zużywa około 4 koni mechanicznych (3 kW) mocy silnika , zwiększając w ten sposób zużycie paliwa przez pojazd.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- „Klimatyzatory do Twojego samochodu” . Popularna nauka . Tom. 194, nr. 4. kwiecień 1969. s. 117–132, zawiera rysunki szczegółowe . Źródło 16 kwietnia 2015 r .
| Kontrola władz : Biblioteki narodowe |
|---|
