Principe du ventilateur de climatisation automobile
Résumé : Le système de climatisation automobile est un dispositif permettant de refroidir, de chauffer, de renouveler et de purifier l'air ambiant. Il offre un environnement de conduite confortable aux passagers, réduit la fatigue du conducteur et améliore la sécurité routière. L'équipement de climatisation est devenu un indicateur de performance d'une voiture. Il comprend un compresseur, un ventilateur, un condenseur, un sécheur à accumulation de liquide, un détendeur, un évaporateur et un ventilateur. Cet article présente principalement le principe du ventilateur de climatisation automobile.
Avec le réchauffement climatique et l'amélioration des conditions de conduite, de plus en plus de véhicules sont équipés de systèmes de climatisation. Selon les statistiques, en 2000, 78 % des voitures vendues aux États-Unis et au Canada étaient équipées de la climatisation. On estime aujourd'hui qu'au moins 90 % des véhicules sont climatisés, offrant ainsi un confort de conduite optimal. En tant qu'automobiliste, il est important de comprendre son principe afin de gérer les situations d'urgence plus efficacement et plus rapidement.
1. Principe de fonctionnement du système de réfrigération automobile
Le principe de fonctionnement du système de réfrigération de climatisation automobile
1, le principe de fonctionnement du système de réfrigération de climatisation automobile
Le cycle du système de réfrigération de climatisation automobile comprend quatre processus : la compression, la libération de chaleur, l'étranglement et l'absorption de chaleur.
(1) Procédé de compression : le compresseur aspire le gaz réfrigérant basse température et basse pression à la sortie de l'évaporateur, le comprime en gaz haute température et haute pression, puis l'envoie au condenseur. La fonction principale de ce procédé est de comprimer et de pressuriser le gaz afin de faciliter sa liquéfaction. Pendant la compression, l'état du réfrigérant reste inchangé, la température et la pression augmentant continuellement, formant ainsi un gaz surchauffé.
(2) Processus de dégagement de chaleur : le gaz réfrigérant surchauffé, à haute température et haute pression, pénètre dans le condenseur (radiateur) pour échanger de la chaleur avec l'atmosphère. Sous l'effet de la baisse de pression et de température, le gaz réfrigérant se condense et libère une grande quantité de chaleur. Ce processus a pour fonction d'évacuer la chaleur et de condenser. La condensation se caractérise par un changement d'état du réfrigérant : à pression et température constantes, il passe progressivement de l'état gazeux à l'état liquide. Après condensation, le réfrigérant liquide est liquide à haute pression et haute température. Plus ce degré est élevé, plus l'évaporation permet d'absorber la chaleur et, par conséquent, l'effet de réfrigération, c'est-à-dire l'augmentation correspondante de la production de froid, est optimal.
(3) Processus d'étranglement : le fluide frigorigène haute pression et haute température est étranglé par le détendeur afin de réduire la température et la pression, et le détendeur est éliminé sous forme de brouillard (petites gouttelettes). Ce processus a pour but de refroidir le fluide frigorigène et de réduire sa pression, du liquide haute température et haute pression au liquide basse température, afin de faciliter l'absorption de chaleur, de contrôler la puissance frigorifique et de maintenir le fonctionnement normal du système de réfrigération.
4) Processus d'absorption de chaleur : le liquide réfrigérant, après refroidissement et détente par le détendeur, pénètre dans l'évaporateur. Son point d'ébullition est alors bien inférieur à la température à l'intérieur de l'évaporateur. Le liquide s'évapore alors et se transforme en gaz. L'évaporation absorbe une grande quantité de chaleur environnante et réduit la température à l'intérieur du véhicule. Le gaz réfrigérant, à basse température et basse pression, s'échappe ensuite de l'évaporateur et attend la reprise de l'aspiration par le compresseur. Le processus endothermique se caractérise par le passage du fluide frigorigène de l'état liquide à l'état gazeux, à pression constante.
2. Le système de réfrigération de climatisation automobile est généralement composé de compresseurs, de condenseurs, de sécheurs à accumulation de liquide, de détendeurs, d'évaporateurs et de soufflantes. Comme illustré à la figure 1, ces composants sont reliés par des tubes en cuivre (ou en aluminium) et en caoutchouc haute pression pour former un système fermé. Lorsque le système de réfrigération fonctionne, les différents états de la mémoire frigorifique circulent dans ce système fermé, et chaque cycle comprend quatre processus fondamentaux :
(1) Processus de compression : le compresseur aspire le gaz réfrigérant à la sortie de l'évaporateur à basse température et pression, et le comprime dans un compresseur d'élimination de gaz à haute température et haute pression.
(2) Processus de libération de chaleur : le gaz réfrigérant surchauffé à haute température et haute pression pénètre dans le condenseur, et le gaz réfrigérant est condensé en liquide en raison de la réduction de la pression et de la température, et une grande quantité de chaleur est libérée.
(3) processus d'étranglement : après que le liquide réfrigérant à haute température et pression traverse le dispositif d'expansion, le volume devient plus grand, la pression et la température chutent fortement et le dispositif d'expansion est éliminé dans un brouillard (petites gouttelettes).
(4) Processus d'absorption de chaleur : le liquide réfrigérant sous forme de brouillard pénètre dans l'évaporateur. Son point d'ébullition est donc bien inférieur à sa température interne, ce qui entraîne son évaporation. Lors de l'évaporation, une grande quantité de chaleur est absorbée, puis la vapeur de réfrigérant à basse température et basse pression pénètre dans le compresseur.
2 Principe de fonctionnement du ventilateur
Habituellement, le ventilateur d'une voiture est un ventilateur centrifuge. Son principe de fonctionnement est similaire à celui d'un ventilateur centrifuge, à la différence que la compression de l'air s'effectue généralement sous l'action de la force centrifuge, via plusieurs turbines (ou plusieurs étages). Le ventilateur possède un rotor à grande vitesse, dont les pales propulsent l'air à grande vitesse. La force centrifuge dirige l'air vers la sortie du ventilateur le long de la développante du carter, ce flux d'air à grande vitesse exerçant une certaine pression. L'air neuf est renouvelé par le centre du carter.
Théoriquement, la courbe caractéristique pression-débit du ventilateur centrifuge est une droite. Cependant, en raison de la résistance au frottement et des autres pertes internes, la courbe caractéristique pression-débit diminue progressivement avec l'augmentation du débit, tandis que la courbe puissance-débit correspondante du ventilateur centrifuge augmente avec l'augmentation du débit. Lorsque le ventilateur fonctionne à vitesse constante, son point de fonctionnement se déplace le long de la courbe caractéristique pression-débit. Le fonctionnement du ventilateur dépend non seulement de ses performances, mais aussi des caractéristiques du système. Lorsque la résistance du réseau de tuyauterie augmente, la courbe de performance de la tuyauterie devient plus raide. Le principe de base de la régulation du ventilateur est d'obtenir les conditions de fonctionnement requises en modifiant sa courbe de performance ou la courbe caractéristique du réseau de tuyauterie externe. C'est pourquoi des systèmes intelligents sont installés sur les véhicules pour les aider à fonctionner normalement à basse, moyenne et grande vitesse.
Principe de contrôle du ventilateur
2.1 Contrôle automatique
Lorsque l'interrupteur « automatique » du panneau de commande de climatisation est enfoncé, l'ordinateur de climatisation ajuste automatiquement la vitesse du ventilateur en fonction de la température de sortie d'air requise
Lorsque la direction du flux d'air est sélectionnée dans le « face » ou le « double sens de flux » et que le ventilateur est à basse vitesse, la vitesse du ventilateur change en fonction de la force solaire dans la plage limite.
(1) Fonctionnement du contrôle à basse vitesse
Lors de la régulation à basse vitesse, le calculateur de climatisation déconnecte la tension de base de la triode de puissance, et la triode de puissance et le relais ultra-rapide sont également déconnectés. Le courant circule du moteur du ventilateur vers la résistance du ventilateur, puis emprunte le fer pour faire tourner le moteur à basse vitesse.
L'ordinateur de climatisation comprend les 7 pièces suivantes : 1 batterie, 2 interrupteur d'allumage, 3 relais de chauffage, moteur de soufflante, 5 résistance de soufflante, 6 transistor de puissance, 7 fil de fusible de température, 8 ordinateur de climatisation, 9 relais haute vitesse.
(2) Fonctionnement du contrôle de vitesse moyenne
Lors de la régulation à vitesse moyenne, la triode de puissance est équipée d'un fusible thermique qui la protège des dommages dus à la surchauffe. Le calculateur de climatisation modifie le courant de base de la triode de puissance en modifiant le signal de commande du ventilateur afin de contrôler sans fil la vitesse du moteur du ventilateur.
3) Fonctionnement du contrôle à grande vitesse
Lors du contrôle à grande vitesse, l'ordinateur de climatisation déconnecte la tension de base de la triode de puissance, son connecteur n° 40, le fer de liaison, et le relais à grande vitesse est activé, et le courant du moteur du ventilateur circule à travers le relais à grande vitesse, puis vers le fer de liaison, faisant tourner le moteur à grande vitesse.
2.2 Préchauffage
En mode de régulation automatique, un capteur de température fixé dans la partie inférieure du radiateur de chauffage détecte la température du liquide de refroidissement et assure le préchauffage. Lorsque la température du liquide de refroidissement est inférieure à 40 °C et que le commutateur automatique est activé, le calculateur de climatisation ferme le ventilateur pour empêcher l'évacuation d'air froid. À l'inverse, lorsque la température du liquide de refroidissement est supérieure à 40 °C, le calculateur de climatisation active le ventilateur et le fait tourner à basse vitesse. Dès lors, la vitesse du ventilateur est automatiquement régulée en fonction du débit d'air calculé et de la température de sortie requise.
La commande de préchauffage décrite ci-dessus n'existe que lorsque le flux d'air est sélectionné dans le sens « bas » ou « double flux ».
2.3 Contrôle du débit d'air retardé (uniquement pour le refroidissement)
Le contrôle du flux d'air retardé est basé sur la température à l'intérieur du refroidisseur détectée par le capteur de température de l'évaporateur.
Le contrôle du débit d'air permet d'éviter toute sortie accidentelle d'air chaud du climatiseur. Ce contrôle temporisé n'est effectué qu'une seule fois, au démarrage du moteur, et sous les conditions suivantes : 1. fonctionnement du compresseur ; 2. mise en marche automatique du ventilateur ; 3. réglage du débit d'air en mode « face » ; réglage sur « face » via le commutateur « face » ou réglage automatique ; 4. température à l'intérieur du refroidisseur supérieure à 30 °C.
Le fonctionnement du contrôle du débit d'air retardé est le suivant :
Même lorsque les quatre conditions ci-dessus sont remplies et que le moteur est démarré, le moteur du ventilateur ne peut pas démarrer immédiatement. Le moteur du ventilateur présente un décalage de 4 secondes, mais le compresseur et le moteur doivent être mis en marche, et le gaz réfrigérant doit être utilisé pour refroidir l'évaporateur. Le moteur du ventilateur arrière démarre en 4 secondes, fonctionne à basse vitesse pendant les 5 premières secondes, puis accélère progressivement jusqu'à une vitesse élevée pendant les 6 dernières secondes. Ce fonctionnement empêche l'évacuation soudaine d'air chaud par la bouche d'aération, ce qui peut provoquer une agitation.
Remarques de clôture
Un système de climatisation automobile parfaitement contrôlé par ordinateur ajuste automatiquement la température, l'humidité, la propreté, le comportement et la ventilation de l'air. Il régule la vitesse et la direction de l'air pour offrir aux passagers un environnement de conduite agréable et confortable, quelles que soient les conditions climatiques. Il empêche le givrage des vitres, préservant ainsi la visibilité et garantissant une conduite sûre.
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