Giáo trình Hệ thống điều hòa ô tô

LÝ THUYẾT

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN XE Ô TÔ

1 Giới thiệu chung về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô: Điều hòa không khí là một hệ thống quan trọng trên xe Nó điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe giúp cho hành khách trên xe cảm thấy dễ chịu trong những ngày nắng nóng mà còn giúp giữ độ ẩm và lọc sạch không khí Ngày nay, điều hòa không khí trên xe còn có thể hoạt động một cách tự động nhờ các cảm biến và các ECU điều khiển Điều hoà không khí cũng giúp loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như sương mù, băng đọng trên mặt trong của kính xe Để làm ấm không khí đi qua, hệ thống điều hòa không khí sử dụng ngay két nước như một két sưởi ấm Két sưởi lấy nước làm mát động cơ đã được hâm nóng bởi động cơ và dùng nhiệt này để làm nóng không khí nhờ một quạt thổi vào xe, vì vậy nhiệt độ của két sưởi là thấp cho đến khi nước làm mát nóng lên Do đó ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi không làm việc Để làm mát không khí trong xe, hệ thống điện lạnh ô tô hoạt động theo một chu trình khép kín Máy nén đẩy môi chất ở thế khí có nhiệt độ cao áp suất cao đi vào giàn ngƣng Ở giàn ngƣng môi chất chuyển từ thể khí sang thể lỏng Môi chất ở dạng lỏng này chảy vào bình chứa (bình sấy khô) Bình này chứa và lọc môi chất Môi chất lỏng sau khi đã đƣợc lọc chảy qua van giãn nở, van giãn nở này chuyển môi chất lỏng thành hỗn hợp khí - lỏng có áp suất và nhiệt độ thấp Môi chất dạng khí - lỏng có nhiệt độ thấp này chảy tới giàn lạnh Quá trình bay hơi chất lỏng trong giàn lạnh sẽ lấy nhiệt của không khí chạy qua giàn lạnh Tất cả môi chất lỏng đƣợc chuyển thành hơi trong giàn lạnh và chỉ có môi chất ở thể hơi vừa được gia nhiệt đi vào máy nén và quá trình được lặp lại như trước

Hệ thống điều hòa không khí trong xe hoạt động bằng cách kết hợp két sưởi ấm và giàn lạnh, đồng thời điều chỉnh vị trí các cánh hòa trộn và van nước để kiểm soát nhiệt độ Để đảm bảo thông khí, hệ thống này sử dụng không khí bên ngoài, được đưa vào trong xe nhờ chênh áp do chuyển động của xe, tạo ra sự thông gió tự nhiên.

Khi xe di chuyển, áp suất không khí trên bề mặt phân bổ không đều, với một số khu vực có áp suất dương và một số khu vực khác có áp suất âm Do đó, cửa hút khí được lắp đặt ở những vị trí có áp suất dương, trong khi cửa xả khí được đặt ở những khu vực có áp suất âm.

Trong các hệ thống thông gió cưỡng bức, người ta sử dụng quạt điện hút không khí đƣa vào trong xe

Các cửa hút và cửa xả không khí đƣợc đặt ở cùng vị trí nhƣ trong hệ thống

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô

Bùi Văn Hoàng là chuyên gia trong lĩnh vực thông gió tự nhiên Hệ thống thông gió này thường được kết hợp với các hệ thống thông khí khác như điều hòa không khí và bộ sưởi ấm để tối ưu hóa hiệu suất và tạo ra môi trường sống thoải mái.

2 Chức năng của hệ thống điều hòa không khí:

Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô là thiết bị thiết yếu, tạo ra không gian vi khí hậu thoải mái cho cả người lái và hành khách.

Hệ thống điều hòa không khí là thiết bị thiết yếu giúp duy trì nhiệt độ và độ ẩm lý tưởng trong không gian sống Khi nhiệt độ phòng tăng cao, hệ thống sẽ thực hiện quá trình làm lạnh bằng cách loại bỏ nhiệt, trong khi khi nhiệt độ giảm, nó sẽ cung cấp nhiệt để tăng nhiệt độ lên mức phù hợp.

“sưởi”) Mặt khác, hơi nước được thêm vào hay lấy đi khỏi không khí để đảm bảo độ ẩm trong phòng ở mức độ phù hợp

Thiết bị điều hòa không khí cần có tối thiểu bốn thành phần chính: bộ làm lạnh, bộ sưởi, bộ điều khiển độ ẩm và bộ thông gió để đảm bảo hiệu quả hoạt động và tạo ra môi trường thoải mái.

Hệ thống điều hòa không khí trên ôtô bao gồm bốn thành phần chính: bộ lạnh để làm mát không khí, bộ sưởi để tạo nhiệt, bộ điều khiển độ ẩm để duy trì độ ẩm thích hợp, và bộ thông gió để lưu thông không khí trong xe.

Chức năng chính của hệ thống điều hòa không khí:

 Điều khiển lưu lượng không khí

Két sưởi ấm hoạt động như một bộ trao đổi nhiệt, sử dụng nước làm mát từ động cơ để làm nóng không khí trong xe Khi động cơ khởi động, nước làm mát chưa nóng nên két sưởi không thể phát huy tác dụng ngay lập tức Chỉ khi nước làm mát đạt nhiệt độ cao, quạt sẽ thổi không khí ấm vào trong xe, giúp duy trì nhiệt độ thoải mái.

Hình 1.1: Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi ấm

Giàn lạnh trong hệ thống điều hòa không khí hoạt động như một bộ trao đổi nhiệt, giúp làm mát không khí trước khi đưa vào trong xe Khi bật công tắc điều hòa, máy nén bắt đầu hoạt động, đẩy môi chất lạnh tới giàn lạnh, nơi mà không khí được làm mát nhờ chất làm lạnh Không khí mát sau đó được thổi vào trong xe qua quạt gió Quá trình làm nóng không khí phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát động cơ, trong khi việc làm mát không khí hoàn toàn độc lập với nhiệt độ này.

Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát

Khi nhiệt độ không khí cao, lượng hơi nước trong không khí tăng lên và giảm khi nhiệt độ giảm Khi không khí đi qua giàn lạnh, nó được làm mát, khiến hơi nước ngưng tụ và bám vào các cánh tản nhiệt Kết quả là độ ẩm trong xe giảm xuống, nước ngưng tụ trên các cánh tản nhiệt sẽ đọng lại thành sương và được chứa trong khay xả nước Cuối cùng, nước này được tháo ra khỏi khay của xe thông qua một vòi nhỏ.

Hệ thống điều hòa không khí không chỉ có ba chức năng chính mà còn đảm nhiệm vai trò điều khiển thông gió trong xe Quá trình lấy không khí bên ngoài vào trong xe thông qua chênh áp do chuyển động của xe được gọi là thông gió tự nhiên Khi xe di chuyển, sự phân bổ áp suất không khí trên bề mặt xe tạo ra các khu vực có áp suất dương và âm Do đó, cửa hút không khí được lắp đặt ở những khu vực có áp suất dương, trong khi cửa xả khí được đặt ở những khu vực có áp suất âm.

Trong hệ thống thông gió cưỡng bức, quạt điện được sử dụng để hút không khí vào trong xe, với các cửa hút và xả không khí được đặt ở vị trí tương tự như trong hệ thống thông gió tự nhiên Thông thường, hệ thống này hoạt động phối hợp với các hệ thống thông khí khác, chẳng hạn như hệ thống điều hòa không khí.

GV: Bùi Văn Hoàng khí, bộ sưởi ấm)

3 Phân loại điều hòa không khí trên ô tô

Hệ thống điều hòa không khí đƣợc phân loại theo vị trí lắp đặt và theo phương thức điều khiển a Phân loại theo vị trí lắp đặt

Giàn lạnh kiểu phía trước được lắp đặt sau bảng đồng hồ và kết nối với giàn sưởi, sử dụng mô tơ quạt để điều khiển quạt giàn lạnh Không khí từ bên ngoài hoặc không khí tuần hoàn trong xe được hút vào, sau đó không khí đã được làm lạnh hoặc sấy khô sẽ được đưa vào bên trong.

Kiểu kép là sự kết hợp giữa hệ thống làm lạnh phía trước và giàn lạnh phía sau được lắp đặt trong khoang hành lý, giúp không khí không bị thổi ra từ hai phía Cấu trúc này mang lại hiệu suất làm lạnh cao hơn và đảm bảo nhiệt độ đồng đều trong toàn bộ không gian xe.

+ Kiểu kép treo trần: Kiểu này được sử dụng trong xe khách Phía trước

LÝ THUYẾT CHUNG ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ TRÊN ÔTÔ

II LÝ THUYẾT CHUNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN ÔTÔ

1 Lý thuyết điều hòa Để có thể biết và hiểu đƣợc hết nguyên lý làm việ c đặc điểm cấu tạo của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô, ta cần phải tìm hiểu kỹ hơn về cơ sở lý thuyết căn bản của hệ thống điều hòa không khí

Ta cảm thấy lạnh sau khi bơi ngay cả trong một ngày nóng Điều đó do nước trên cơ thể đã lấy nhiệt khí bay hơi khỏi cơ thể

Một bình có khóa đƣợc đặt trong hộp cách nhiệt tốt Bình chứa một loại chất lỏng dễ bay hơi ở nhiệt độ thường

Khi mở khóa, chất lỏng trong bình sẽ lấy đi một lƣợng nhiệt cần thiết từ không khí trong hộp để bay hơi thành khí và thoát ra ngoài

Lúc đó, nhiệt độ không khí trong hộp sẽ giảm xuống thấp hơn lúc trước khi khóa mở

Cũng tương tự như vậy, ta cảm thấy lạnh khi bôi cồn lên cánh tay, cồn lấy nhiệt từ cánh tay khi nó bay hơi

Quy trình làm lạnh là quá trình tách nhiệt khỏi vật thể, nhằm mục đích chính của hệ thống làm lạnh và điều hòa không khí.

Vì vậy hệ thống điều hòa không khí hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản sau đây:

+ Dòng nhiệt luôn truyền từ nơi nóng đến nơi lạnh

+ Khi bị nén chất khí sẽ làm tăng nhiệt độ

+ Sự giãn nở thể tích của chất khí sẽ phân bố năng lƣợng nhiệt ra một vùng rộng lớn và nhiệt độ của chất khí sẽ bị giảm xuống

+ Để làm lạnh bất cứ một vật nào thì ta phải lấy nhiệt ra khỏi vật thể đó

+ Một số lƣợng lớn nhiệt lƣợng đƣợc hấp thụ khi chất lỏng thay đổi trạng thái biến thành hơi

Tất cả hệ thống điều hòa không khí ô tô được thiết kế dựa trên ba đặc tính cơ bản: dòng nhiệt, sự hấp thụ, và áp suất cùng với điểm sôi.

Dòng nhiệt là quá trình truyền nhiệt từ vùng có nhiệt độ cao hơn sang vùng có nhiệt độ thấp hơn, nơi các phần tử có chuyển động mạnh hơn sẽ truyền năng lượng cho các phần tử có chuyển động yếu hơn Ví dụ, khi một vật có nhiệt độ 80°F tiếp xúc với một vật có nhiệt độ 30°F, vật 80°F sẽ truyền nhiệt cho vật 30°F, làm cho nhiệt độ của vật sau tăng lên.

Sự chênh lệch nhiệt độ càng lớn thì dòng nhiệt lưu thông càng mạnh Sự truyền nhiệt có thể đƣợc truyền bằng:

Dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hay kết hợp giữa ba cách trên

Truyền nhiệt nhờ sự dẫn nhiệt Nhiệt độ của mỏ hàn đ-ợc truyền đi trong thanh đồng

Dẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt có hướng trong một vật hoặc giữa hai vật thể khi chúng tiếp xúc trực tiếp Chẳng hạn, khi một đầu thanh thép được nung nóng, đầu còn lại sẽ dần ấm lên nhờ vào hiện tượng dẫn nhiệt.

Sự đối lưu là quá trình truyền nhiệt thông qua sự di chuyển của chất lỏng hoặc khí đã được làm nóng, diễn ra khi không khí nóng bốc lên và tiếp xúc với vật thể lạnh hơn, từ đó làm nóng vật thể này Trong một không gian kín, không khí nóng sẽ di chuyển lên trên, trong khi không khí lạnh hạ xuống, tạo thành vòng luân chuyển khép kín, giúp các vật thể trong phòng được nung nóng đều.

Nhiệt được truyền dẫn do sự đối lưu Không khí trên bề mặt nung nóng, bay nên nung chín gà

Sự bức xạ là quá trình phát và truyền nhiệt dưới dạng tia hồng ngoại, diễn ra ngay cả khi không có không khí hoặc khi các vật không tiếp xúc với nhau Chúng ta cảm thấy ấm áp khi đứng dưới ánh sáng mặt trời hoặc gần đèn pha, vì nhiệt từ mặt trời và đèn pha được chuyển đổi thành tia hồng ngoại Khi các tia hồng ngoại này tiếp xúc với một vật thể, chúng làm cho các phần tử của vật đó chuyển động, tạo ra cảm giác nóng.

Tác dụng truyền nhiệt này gọi là sự bức xạ

Truyền dẫn nhiệt do bức xạ Mặt trời truyền nhiệt nung nóng Trái Đất nhờ tia hồng ngoại

Vật chất có thể tồn tại ở ba trạng thái: thể lỏng, thể rắn và thể khí Để thay đổi trạng thái của một vật thể, cần truyền một lượng nhiệt nhất định Chẳng hạn, khi hạ nhiệt độ của nước xuống 32°F, nước sẽ chuyển từ thể lỏng sang thể rắn.

Khi nhiệt độ đạt 0 độ C, nước chuyển từ thể lỏng sang thể rắn và đóng băng thành đá Ngược lại, khi nước được đun nóng tới 100 độ C (212 độ F), nó sẽ sôi và chuyển thành hơi Quá trình chuyển đổi giữa các trạng thái của nước, từ đá (thể rắn) sang nước (thể lỏng) và từ nước sang hơi (thể khí), đều cần có sự tác động nhiệt.

Khi nước đá ở nhiệt độ 32°F được nung nóng, nó sẽ tan nhưng vẫn giữ nguyên nhiệt độ này Tương tự, khi nước nóng đạt 212°F, nước sẽ sôi và nếu tiếp tục đun, nước sẽ bốc hơi mà nhiệt độ vẫn giữ ở 212°F (100°C) Lượng nhiệt hấp thụ trong quá trình nước sôi và nước đá tan để thay đổi trạng thái của nước được gọi là ẩn nhiệt.

Áp suất đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điều hòa không khí, ảnh hưởng đến điểm sôi của chất lỏng Khi áp suất tăng, điểm sôi cũng tăng, dẫn đến nhiệt độ sôi cao hơn mức bình thường; ngược lại, giảm áp suất sẽ làm giảm điểm sôi Chẳng hạn, điểm sôi của nước ở nhiệt độ bình thường là 100°C, nhưng có thể tăng khi áp suất tăng hoặc giảm khi áp suất giảm hoặc khi đặt trong chân không Tương tự, áp suất cũng ảnh hưởng đến điểm ngưng tụ của hơi nước Hệ thống điều hòa không khí và hệ thống điện lạnh ô tô ứng dụng hiện tượng này để điều chỉnh sự bốc hơi và ngưng tụ của các chất lỏng trong quá trình sinh lạnh và điều hòa.

2 Đơn vị đo nhiệt lượng, môi chất lạnh và dầu bôi trơn a Đơn vị đo nhiệt lượng: Để đo nhiệt lượng truyền từ vật này sang vật kia người ta dùng đơn vị BTU Nếu cần nung một Pound nước (0,454 kg) nóng đến 1 0 F (0,377 0 C) thì phải truyền cho nước 1 BTU nhiệt Năng suất của một hệ thống nhiệt lạnh ô tô đƣợc định rõ bằng BTU/giờ, vào khoảng 12000 đến 24000 BTU/giờ.(1BTU = 252 cal = 0,252 kcal), (1 kcal = 4,187 kJ) b Môi chất lạnh:

Môi chất lạnh còn gọi là tác nhân lạnh hay ga lạnh trong hệ thống điều hòa không khí phải đạt đƣợc những yêu cầu sau đây:

+ Môi chất lạnh phải có điểm sôi thấp dưới 32 0 F (0 0 C) để có thể bốc hơi và hấp thụ ẩn nhiệt tại những nhiệt độ thấp

Chất liệu cần có tính chất tương đối trơ và có khả năng hòa trộn với dầu bôi trơn để tạo thành một hóa chất bền vững Đồng thời, nó phải không gây ăn mòn cho kim loại hoặc các vật liệu khác như cao su và nhựa.

Chất làm lạnh cần phải đảm bảo các tiêu chí an toàn, bao gồm không độc hại, không cháy nổ và không gây ra các phản ứng có hại cho môi trường khi xả ra khí quyển.

Phân loại và kí hiệu môi chất lạnh

- Các freon: Là các cacbuahydro no hoặc chƣa no mà các nguyên tử hydro đƣợc thay thế một phần hoặc toàn bộ bằng nguyên tử clo, flo hoặc brom

+ R (refrigerant): Chất làm lạnh, môi chất lạnh

+ Các đồng phân có thêm chữ a, b để phân biệt Ví dụ nhƣ R-134a

+ Các olefin có số 1 đứng trước 3 chữ số Ví dụ như C3F6 kí hiệu là R1216

+ Các hợp chất có cấu trúc mạch vòng thêm chữ C.Ví dụ nhƣ C4H8 là RC138

- Các chất vô cơ: Kí hiệu là R7M, trong đó với M là phân tử lƣợng làm tròn của chất đó.Ví dụ NH3 kí hiệu là R717

Môi chất lạnh R-12, với công thức hóa học CCl2F2 (CFC), là hợp chất của cacbon, clo và flo Đây là một chất khí không màu, có trọng lượng nặng gấp bốn lần không khí ở nhiệt độ 30°C, với mùi thơm nhẹ R-12 có điểm sôi là 21,7°C (-29,8°C) và áp suất hơi trong bộ bốc hơi đạt 30 PSI, trong khi ở bộ ngưng tụ là từ 150 đến 300 PSI Ngoài ra, nó còn có nhiệt lượng ẩn để bốc hơi là 70 BTU trên 1 Pound.

CẤU TẠO NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG SƯỞI VÀ THÔNG GIÓ TRÊN ÔTÔ

Một thiết bị sấy không khí trong xe hay hút khí sạch bên ngoài vào bên trong khoang hành khách

Có nhiều loại bộ sưởi, bao gồm bộ sưởi sử dụng nhiệt từ nước làm mát động cơ, nhiệt từ khí cháy và nhiệt từ khí xả Trong số đó, bộ sưởi dùng nước làm mát là phổ biến nhất.

Trong hệ thống sưởi sử dụng nước làm mát, nước được tuần hoàn qua két sưởi để làm nóng đường ống Sau đó, quạt gió thổi không khí qua két nước sưởi, giúp sấy nóng không khí hiệu quả.

Nước làm mát là nguồn nhiệt chính, vì vậy khi động cơ còn nguội, két sưởi sẽ không nóng lên, dẫn đến nhiệt độ không khí thổi qua bộ sưởi không tăng.

Có hai loại bộ sưởi sử dụng nước làm mát, phụ thuộc vào hệ thống điều khiển nhiệt độ Loại đầu tiên là bộ sưởi trộn khí, trong khi loại thứ hai là bộ sưởi điều khiển lưu lượng nước.

Kiểu trộn khí này sử dụng một van để điều chỉnh tỷ lệ giữa không khí lạnh đi qua két sưởi và không khí lạnh không qua két sưởi, từ đó thay đổi nhiệt độ không khí Hiện nay, phương pháp trộn khí này đang được áp dụng rộng rãi.

Nguyên lý hoạt động cánh trộn khí

+ Loại điều khiển lưu lượng nước:

Hệ thống điều khiển nhiệt độ không khí hoạt động bằng cách điều chỉnh lưu lượng nước làm mát động cơ qua két sưởi thông qua một van nước Quá trình này giúp thay đổi nhiệt độ của két sưởi, từ đó điều chỉnh nhiệt độ không khí lạnh được thổi qua két sưởi.

Nguyên lý hoạt động bộ điều khiển lưu lượng nước

Van nước được lắp đặt trong mạch nước làm mát của động cơ, giúp điều chỉnh lưu lượng nước làm mát đi qua két sưởi Người lái có thể điều khiển van nước thông qua cần điều khiển trên bảng táp lô.

Két sưởi được làm từ các ống và cánh tản nhiệt

Quạt gió bao gồm môtơ (kiểu Ferit và kiểu Sirocco) và cánh quạt

Bộ thông gió là một thiết bị để thổi khí sạch từ bên ngoài vào trong xe và cũng có tác dụng làm thông thoáng xe

Có hai loại thiết bị thông gió: thông gió tự nhiên và thông gió cƣỡng bức a Thông gió tự nhiên:

Thông gió tự nhiên trong xe xảy ra khi không khí bên ngoài được hút vào do chuyển động của xe, với sự phân bố áp suất không khí bên ngoài thể hiện qua các vùng áp suất (+) và (-) Để tối ưu hóa thông gió, các cửa hút cần được đặt ở vùng có áp suất (+), trong khi các cửa thoát nên nằm ở vùng áp suất (-).

Hệ thống thông gió cưỡng bức sử dụng quạt điện để đẩy không khí vào trong xe, với cửa nạp và cửa thoát được bố trí tương tự như trong hệ thống thông gió tự nhiên.

Thông thường hệ thống thông gió này đƣợc dùng kèm với hệ thống khác (hệ thống lạnh hoặc hệ thống sưởi)

CẤU TẠO NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ TRÊN ÔTÔ

Thiết bị lạnh ô tô là hệ thống bao gồm nhiều bộ phận quan trọng, như máy nén, thiết bị ngưng tụ (giàn nóng), bình lọc và tách ẩm, van tiết lưu, và thiết bị bay hơi (giàn lạnh), nhằm thực hiện chu trình làm lạnh hiệu quả Hệ thống này hoạt động bằng cách lấy nhiệt từ môi trường bên trong xe và thải nhiệt ra bên ngoài, đảm bảo sự thoải mái cho người sử dụng Các bộ phận này phối hợp chặt chẽ để tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh của xe.

Sơ đồ cấu tạo hệ thống điện lạnh ô tô

A Máy nén (bốc lạnh) F Van tiết lưu

B Bộ ngưng tụ (Giàn nóng) G Bộ bốc hơi

C Bộ lọc hay bình hút ẩm H Van xả phía thấp áp

D Công tắc áp suất cao I Bộ tiêu âm

E Van xả phía cao áp

2 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điện lạnh ô tô

Hệ thống điện lạnh ô tô hoạt động theo các bước cơ bản sau đây

Môi chất lạnh được bơm từ máy nén với áp suất và nhiệt độ thấp, sau đó được chuyển đến bộ ngưng tụ (B) hay giàn nóng ở trạng thái hơi.

Tại bộ ngưng tụ (B), môi chất đạt nhiệt độ cao, quạt gió làm mát giàn nóng, giúp môi chất ở thể hơi giải nhiệt và ngưng tụ thành thể lỏng dưới áp suất cao với nhiệt độ thấp.

Môi chất lạnh dạng lỏng di chuyển đến bình lọc hoặc bộ hút ẩm (C), nơi mà nó được tinh khiết hóa bằng cách loại bỏ hoàn toàn hơi ẩm và tạp chất.

Van giãn nở, hay còn gọi là van tiết lưu (F), có chức năng điều tiết lưu lượng của môi chất lỏng chảy vào bộ bốc hơi (Giàn lạnh) (G) Việc giảm áp suất của môi chất lạnh xảy ra khi nó đi qua van, dẫn đến quá trình chuyển đổi từ thể lỏng sang thể hơi trong bộ bốc hơi.

+ Trong quá trình bốc hơi, môi chất lạnh hấp thụ nhiệt trong cabin ô tô, có nghĩa là làm mát khối không khí trong cabin

Không khí từ bên ngoài được đưa vào giàn lạnh (bộ bốc hơi), nơi nó mất đi nhiều năng lượng qua các lá ảtn nhiệt, dẫn đến việc nhiệt độ không khí giảm nhanh chóng Đồng thời, hơi ẩm trong không khí cũng bị ngưng tụ và thải ra ngoài Tại giàn lạnh, môi chất ở thể lỏng với nhiệt độ và áp suất cao sẽ chuyển đổi thành môi chất ở thể hơi với nhiệt độ và áp suất thấp.

Trong quá trình này, môi chất cần một lượng năng lượng lớn, do đó nó sẽ hấp thụ năng lượng từ không khí xung quanh giàn lạnh Khi không khí mất năng lượng, nhiệt độ giảm xuống, tạo ra không khí lạnh Môi chất lạnh ở dạng hơi, với nhiệt độ cao và áp suất thấp, được đưa trở lại máy nén.

3 Vị trí lắp đặt của hệ thống điện lạnh trên ô tô

Xe du lịch thường có diện tích không gian nhỏ, vì vậy hệ thống điều hòa thường được lắp đặt ở phía trước (táp lô) hoặc phía sau (cốp xe) để đảm bảo cung cấp khí mát khi cần thiết.

Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống điều hòa xe du lịch

Xe khách có diện tích lớn cần lắp hệ thống điều hòa trên trần xe để đảm bảo làm mát hiệu quả cho toàn bộ không gian Việc sử dụng hệ thống điều hòa giống như xe con sẽ không đủ khả năng làm mát, dẫn đến cảm giác không thoải mái cho hành khách Do đó, thiết kế này giúp tạo ra môi trường dễ chịu và thoải mái trong suốt hành trình.

Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống điều hòa trên xe khách

4 Cấu tạo và làm việc của các chi tiết:

Máy nén khí là thiết bị quan trọng trong hệ thống lạnh, nhận dòng khí ở nhiệt độ và áp suất thấp, sau đó nén khí thành trạng thái có nhiệt độ và áp suất cao để chuyển đến giàn nóng Hiệu suất, chất lượng, tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu phụ thuộc vào máy nén Tỉ số nén trong quá trình hoạt động dao động từ 5 đến 8,1, và tỉ số này chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường xung quanh cũng như loại môi chất lạnh được sử dụng.

Trong hệ thống điện lạnh ô tô, có nhiều loại máy nén với cấu tạo và nguyên lý làm việc khác nhau Tuy nhiên, tất cả các máy nén đều có chức năng chung là nhận hơi có áp suất thấp từ bộ bốc hơi và chuyển đổi thành hơi có áp suất cao để bơm vào bộ ngưng tụ.

Trước đây, máy nén thường sử dụng hai piston và một trục khuỷu với piston chuyển động tịnh tiến trong xy lanh, nhưng hiện nay loại này đã không còn phổ biến Hiện tại, máy nén piston đang được sử dụng rộng rãi nhất.

GV: Bùi Văn Hoàng dọc trục và máy nén quay dùng cánh trƣợt

Các loại máy nén trong hệ thống làm mát b Nguyên lý hoạt động của máy nén:

Khi piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, máy nén mở van hút để môi chất được hút vào xy lanh công tác, quá trình này kết thúc khi piston đạt đến điểm chết dưới.

Khi piston di chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, van hút đóng lại trong khi van xả mở ra với tiết diện nhỏ hơn, dẫn đến áp suất của môi chất ra cao hơn so với khi được hút vào Quá trình này kết thúc khi piston đạt đến điểm chết trên.

+ Bước 3: Khi piston nên đến điểm chết trên thì quá trình được lặp lại như trên d Một số loại máy nén thông dụng:

Trong máy nén, cặp piston được gắn chặt với đĩa chéo, cách nhau 70 độ cho loại 10 xylanh và 180 độ cho loại 6 xylanh Khi một phía piston thực hiện hành trình nén, phía còn lại sẽ ở trong hành trình hút.

Cấu tạo máy nén loại piston

THỰC HÀNH

- Kiểm tra hoạt động của hệ thống sưởi & điều hòa không khí

- Chuẩn đoán những sự cố trong hệ thống

- Kiểm tra hoạt động của các cảm biến hệ thống điều hòa tự động

- Hiểu đƣợc cấu tạo và hoạt động của hệ thống

- Thưc hiện theo sự hướng dẫn của giáo viên

II VẬT TƯ, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ

1 Các dụng cụ, thiết bị sử dụng khi bảo dưỡng, sửa chữa a Bộ đồng hồ đo áp suất

Bộ đồng hồ đo áp suất hệ thống điện lạnh là dụng cụ thiết yếu cho thợ điện lạnh, thường được sử dụng trong các công việc như xả ga, hút chân không, nạp ga và chẩn đoán hỏng hóc Đồng hồ bên trái là đồng hồ áp suất thấp, dùng để kiểm tra áp suất bên phía thấp áp, với mặt đồng hồ chia theo đơn vị PSI và Kg/cm², thường từ 0 đến 8 Kg/cm² và từ 0 đến 120 PSI.

Bộ đồng hồ kiểm tra áp suất hệ thống điện lạnh ô tô

Ngược chiều kim đồng hồ, vùng đo chân không màu xanh được chia từ 0 xuống 30 inches chân không Đồng hồ bên phải là đồng hồ cao áp, dùng để đo áp suất bên phía cao áp của hệ thống điều hòa không khí, với mặt đồng hồ chia từ 0 đến 35 kg/cm² và từ 0 đến 500 PSI Bên cạnh đó, bơm hút chân không cũng là một thiết bị quan trọng trong quá trình này.

Khi hệ thống lạnh gặp sự cố mất nhiều môi chất lạnh hoặc cần xả hết môi chất để thay thế bộ phận, người thợ điện lạnh cần thực hiện hút chân không đúng kỹ thuật trước khi nạp lại môi chất lạnh vào hệ thống.

Quá trình hút chân không trong hệ thống điện lạnh có hai mục đích quan trọng: loại bỏ hoàn toàn không khí để tạo không gian cho môi chất lạnh và giảm áp suất, giúp chất ẩm bốc hơi và được hút ra ngoài Chất ẩm là kẻ thù số một của hệ thống điện lạnh, vì sự xâm nhập của nó có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng.

+ Làm sút giảm đáng kể khả năng lưu thông cũng như khả năng hấp thụ nhiệt của môi chất lạnh

+ Tạo lên áp suất cao trong hệ thống

+ Cản trở môi chất lạnh thay đổi từ thể hơi ngƣng tụ thành thể lỏng

+ Đông l ạnh thành mảng băng đá làm tắc nghẽn van giãn nở ngăn cản môi chất lạnh lưu thông

Chất ẩm trong hệ thống có thể tạo ra axit clohydric khi kết hợp với môi chất lạnh, dẫn đến hiện tượng rỉ sét và mòn thủng bên trong hệ thống Điều này đặc biệt nguy hiểm cho tuổi thọ của máy nén.

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô c Thiết bị phát hiện dò ga

Kiểm tra hệ thống điện lạnh để phát hiện xì ga là bước quan trọng trong chẩn đoán và sửa chữa hỏng hóc Sau một thời gian hoạt động, hệ thống điện lạnh thường bị thất thoát môi chất lạnh Đối với hệ thống hoàn hảo, việc hao hụt 200 gam môi chất R-12 mỗi năm là bình thường Tuy nhiên, nếu hao hụt vượt quá mức này, cần phải tiến hành kiểm tra và sửa chữa các vị trí bị xì ga.

Các yếu tố sau đây giúp ta phát hiện vị trí xì ga:

+ Thường bị xì nơi đầu ống nối tại máy nén, tại các khớp nối, nối ống và tại các gioăng đệm

+ Môi chất lạnh có thể thẩm thấu xuyên qua ống dẫn

+ Axít t ạo nên do trộ n lẫn nước với môi chất lạnh, ăn thủng ống dẫn của giàn lạnh, làm xì mất môi chất

+ Nơi nào có vết dầu bôi trơn là nơi đó bị xì ga, vì ga xì ra mang theo dầu bôi trơn của máy nén

Những vị trí có nguy cơ bị xì ga trên hệ thống điện lạnh ô tô: vị trí xì ga

1 Điện trở quạt điều hoà

7 Những vị trí nối ống

8 EPR (Với bộ điều áp giàn lạnh)

Trong hệ thống lạnh, các linh kiện quan trọng bao gồm van nối già, công tắc ngắt mạch áp suất thấp, rắc co máy nén, phốt trục máy nén, van cửa áp suất cao, rắc co bình lọc hút ẩm, giàn nóng và giàn lạnh Những thiết bị này đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì hiệu suất hoạt động và độ bền của hệ thống lạnh.

Vị trí xì ga trong hệ thống điện lạnh ô tô có thể phát hiện nhờ các phương tiện sau:

+ Dùng dung dịch lỏng sủi bọt

Để phát hiện điểm xì ga ở những vị trí chật hẹp trên ô tô mà không thể sử dụng thiết bị hiện đại, dung dịch sủi bọt là phương pháp hiệu quả nhất Nếu không có bình dung dịch chuyên dụng, bạn có thể hòa tan xà phòng với nước Sử dụng cọ sơn để phết lớp nước xà phòng lên vị trí nghi ngờ, nếu thấy bọt sủi lên, đó là dấu hiệu có xì ga Lưu ý, sau khi thử nghiệm, cần rửa sạch nước xà phòng để đảm bảo vệ sinh.

GV: Bùi Văn Hoàng phòng chống sét rỉ

Để phát hiện vị trí xì hở ga trong hệ thống lạnh, người ta sử dụng môi chất lạnh đã được nhuộm màu Sau khi nạp một lượng nhỏ môi chất này vào hệ thống, cần dùng khăn trắng để lau sạch khu vực nghi ngờ Nếu khăn dính màu, điều đó chứng tỏ có xì ga nghiêm trọng Hoá chất màu dùng trong thử nghiệm này thường có màu vàng hoặc đỏ và hoàn toàn an toàn cho hệ thống điện lạnh của ô tô.

+ Cách dùng đèn cực tím để phát hiện xì ga

Phương pháp kiểm tra rò rỉ ga trong hệ thống điện lạnh sử dụng hóa chất màu cảm ứng với tia cực tím Đầu tiên, nạp hóa chất vào hệ thống và khởi động động cơ, bật công tắc A/C để hóa chất lưu thông trong 10 phút Sau đó, tắt máy và chiếu đèn tia cực tím vào các vị trí nghi ngờ để phát hiện điểm rò rỉ Hóa chất màu sẽ phản ứng với tia cực tím, phát sáng với màu vàng - xanh lá cây khi có sự rò rỉ ga.

+ Dùng ngọn lửa đèn propan để xác định xì ga

Đèn ga propan là thiết bị chuyên dụng phát hiện rò rỉ gas trong hệ thống lạnh, bao gồm hai phần chính: bộ phận phát hiện và bình chứa gas Bình chứa có dung tích khoảng 0,5kg gas propan dưới áp suất và chỉ được nạp một lần Bộ phận phát hiện rò rỉ gồm van mở cho gas propan vào buồng đốt và ống dò tìm, dẫn gas môi chất bị rò rỉ đến nơi đốt cháy Màu sắc ngọn lửa khí propan sẽ thay đổi tùy thuộc vào lượng gas môi chất bị xì ra, giúp người sử dụng dễ dàng nhận diện mức độ rò rỉ.

Thiết bị xác định dò rỉ môi chất lạnh

1 Đĩa đốt ngọn lửa 2 Chụp thuỷ tinh

3 Ông dò ga môi chất rò rỉ 4 Van

5 Bình ga propan 6,7 Màu sắc ngọn lử

+ Dùng thiết bị điện tử để phát hiện xì ga

Thiết bị điện tử chuyên dụng để phát hiện vị trí xì ga là một thiết bị cầm tay, hoạt động bằng pin và có dây dò Dây dò di chuyển chậm khoảng 1 inch (2,54 cm) quanh khu vực nghi ngờ có xì ga, vì khí ga nặng hơn không khí nên cần đặt dây dò ở dưới điểm kiểm tra Khi phát hiện xì ga, thiết bị sẽ phát tín hiệu bằng chuông reo hoặc đèn chớp Đây là loại thiết bị nhạy cảm nhất trong việc phát hiện rò rỉ gas.

Ngoài ra còn một số dụng cụ khác nhƣ là: Dụng cụ tháo ly hợp, ống nối, nhiệt kế d Dụng cụ chuyên dùng:

- Chìa khóa tháo ly hợp

- Chìa khóa tháo ốc chặn

- Thiết bị phát hiện xì ga

- Đồng hồ đo áp suất

III KIỂM TRA CHUẨN ĐOÁN SỬA CHỮA HỆ THỐNG

1 Chẩn đoán tình trạng của hệ thống a Quy trình tìm pan

Xác định hỏng hóc xảy ra trong hệ thống điện lạnh ô tô

+ Xác định hư hỏng và kiểm tra triệu chứng

Để chẩn đoán sự cố của xe, cần xác định kiểu xe, loại động cơ và hệ thống điều hòa không khí Đồng thời, ghi lại ngày giờ và tần suất xảy ra sự cố, cũng như điều kiện đường xá và tình trạng thời tiết tại thời điểm đó Cuối cùng, cần chú ý đến các biểu hiện của hư hỏng để có thể đưa ra giải pháp khắc phục hiệu quả.

Kiểm tra bảng điều khiển

Kiểm tra hoạt động của các cần gạt và công tắc trên bảng điều khiển, đảm bảo chúng hoạt động một cách nhẹ nhàng Đánh giá độ tin cậy của các cổng chức năng điều hòa không khí ô tô, đặc biệt là so sánh tốc độ không tải với các giá trị tiêu chuẩn.

Kiểm tra tình trạng dây curoa là rất quan trọng, bao gồm việc kiểm tra các vết nứt và mức độ hư hỏng Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, cần kiểm tra sức căng của dây curoa bằng cách sử dụng thiết bị đo chuyên dụng.

+ Kiểm tra lượng môi chất nhờ mắt ga

100

MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN THAM KHẢO

SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐIỀU HÒA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ

Mạch điện điều khiển hệ thống điều hòa tự động

Giải thích các ký hiệu và chức năng của các bộ phận trên hình vẽ

Các cực của ECU điều khiển điều hòa không khí tự động (Xe Toyota Hiace 2007- Nhật bản)

Mô tả dụng cụ thử Điều kiện Thông số kỹ thuật

Tín hiệu điều khiển bộ sưởi PTC

Khoá điện: ON Công tắc nhiệt độ: Max

HOT Nhiệt độ làm mát:

Dưới 76°C (169°F) Nhiệt độ bên ngoài: Dưới 10 độ C (50°F)

Bộ sưởi PTC: Không hoạt động → Hoạt động (ALT, F- DUTY lớn hơn 95 %)

Tín hiệu chấp nhận của bộ sưởi PTC

Khoá điện: ON Công tắc nhiệt độ: Max

HOT Nhiệt độ làm mát:

Dưới 73°C (163°F) Nhiệt độ bên ngoài: Dưới 10 độ C (50°F)

Bộ sưởi PTC: Không hoạt động → Hoạt động (ALT, F- DUTY lớn hơn 95 %)

Tín hiệu công tắc không tải

Khoá điện: ON Công tắc bù điều hoà: OFF

Khoá điện: ON Công tắc quạt: ON

A/C Công tắc A/C: OFF → ON 10 đến 14

Tín hiệu đèn báo công tắc A/C

Khoá điện: ON Công tắc quạt: ON Công tắc A/C: OFF → ON

Tín hiệu điều khiển môtơ quạt gió

Khoá điện: ON Công tắc quạt: OFF → ON

Nối mát cho nguồn cấp chính

Tín hiệu cảm biến áp suất A/C

Khởi động động cơ Vận hành hệ thống A/C Âùp suất ga điều hoă: Âp suất bất thường (Lớn hơn 3,030 kPa (31.0 kgf/cm, 440 PSI))

Khởi động động cơ Vận hành hệ thống A/C Áp suất ga điều hoà: Áp suất bất thường (thấp hơn 180 kPa (1.9 kgf/cm, 27 PSI))

Khởi động động cơ Vận hành hệ thống A/C áp suất ga điều hoà: Áp suất bình thường (thấp hơn 3,030 kPa (31.0 kgf/cm, 440 PSI) và lớn hơn 180 kPa (1.9 kgf/cm, 27

Cấp nguồn cho cảm biến áp suất

Khoá điện: LOCK → ON Dưới 1.0 V

Tín hiệu cảm biến nhiệt độ bên ngoài A/C

Khoá điện: LOCK → ON Chú ý khi nhiệt độ tăng lên thì điện trở giảm xuống

Nối mát cho từng cảm biến

Tín hiệu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh A/C

Khoá điện: LOCK → ON Nhiệt độ tăng lên thì điện trở giảm xuống

Tín hiệu đặt nhiệt độ

Tín hiệu công tắc Max hot

Trừ vị trí max HOT → Max

Hệ thống thông tin CAN

Khoá điện: LOCK → ON Tạo xung

Hệ thống thông tin CAN

Khoá điện: LOCK → ON Tạo xung

Tín hiệu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh A/C phía sau

Khoá điện: LOCK → ON Nhiệt độ tăng lên thì điện trở giảm xuống

Nối mát cho cảm biến nhiệt độ giàn lạnh A/C

Tín hiệu công tắc điều hoà phía sau

Khoá điện: ON Công tắc A/C: OFF → ON

Tín hiệu van từ phía sau

Khoá điện: ON Van từ phía sau: OFF → ON

L - L-B Tín hiệu cảm biến khoá máy nén Động cơ chạy không tải Công tắc A/C: ON (Công tắc từ: ON)

Tín hiệu cho phép li hợp từ ON

Khoá điện: ON Công tắc A/C: OFF → ON

Khoá điện: LOCK hay ACC

Kiểm tra bộ điều khiển điều hòa (5LE) Các cực của bộ điều khiển

Mô tả dụng cụ thử Điều kiện Thông số kỹ thuật

Tín hiệu vận hành máy nén

Khoá điện: ON Công tắc A/C:

Tín hiệu cho phép vận hành máy nén

Nối mát cho nguồn cấp chính

Tín hiệu công tắc áp suất A/C

Khởi động động cơ Vận hành hệ thống A/C Áp suất ga điều hoà:

Bình thường → Nhỏ hơn 0.19 MPa (2.0 kgf/cm,

28 PSI) hoặc lớn hơn 1.34 MPa (13.7 kgf/cm,

W - L-B Tín hiệu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh A/C

Nhiệt độ tăng lên thì điện trở giảm xuống

Tín hiệu đặt nhiệt độ khoang hành

Tín hiệu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh A/C phía sau

Nhiệt độ tăng lên thì điện trở giảm xuống

Tín hiệu công tắc điều hoà phía sau

Tín hiệu van từ phía sau

Khoá điện: ON Van từ phía sau:

Tín hiệu cho phép li hợp từ ON

R-B - Mát thân xe Nguồn (IG)

Khoa Cơ khí ô tô nghiên cứu hệ thống điều hòa ô tô, đặc biệt là việc đo dạng sóng giữa cực LOCK của giắc nối bộ điều khiển A/C và mát thân xe Nếu dạng sóng hiển thị giống như hình vẽ H20, điều này chứng tỏ bộ điều khiển điều hòa vẫn hoạt động hiệu quả.

Dạng sóng giữa các cực của giắc nối ECU

G (Green) Màu xanh lá cây

L (Blue) Màu xanh da trời

Để kiểm tra mạch điện trong hệ thống điều hòa ô tô, cần thực hiện các bước kiểm tra kết nối, dây dẫn và các cảm biến điện Quy trình bảo dưỡng các bộ phận trong hệ thống điều hòa ô tô bao gồm việc vệ sinh bộ lọc không khí, kiểm tra mức ga lạnh, và kiểm tra hoạt động của quạt gió và máy nén Việc thực hiện đúng các bước này giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống điều hòa và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Câu 3: Thực hiện quy trình nạp ga cho hệ thống điều hòa ô tô?

Tiêu đề	Giáo Trình Hệ Thống Điều Hòa Ô Tô
Tác giả	Bùi Văn Hoàng
Trường học	Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức
Chuyên ngành	Bảo Trì Và Sửa Chữa Ô Tô
Thể loại	Giáo Trình
Năm xuất bản	2017
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	111
Dung lượng	5,32 MB