Giáo trình hệ thống điều hòa không khí trên ô tô trường đh công nghiệp quảng ninh

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HĨA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TÔ DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH NỘI BỘ) QUẢNG NINH - 2020 Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ LỜI NĨI ĐẦU Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa nên mùa hè tương đối nóng nực có độ ẩm cao Cùng với phát triển đất nước, đời sống người ngày cải thiện nâng cao, nhu cầu việc tạo điều kiện vi khí hậu thích hợp cho người cơng sở, văn phịng, xí nghiệp, nhà phương tiện trở nên cấp thiết Ngày với phát triển kinh tế, ôtô sử dụng rộng rãi phương tiện giao thông thông dụng ngày cải tiến, nâng cấp tối ưu mặt tiện nghi tính an toàn cho người sử dụng Các tiện nghi sử dụng ôtô đại ngày phát triển, hồn thiện giữ vai trị quan trọng việc đảm bảo nhu cầu khách hàng, tiện nghi phổ biến hệ thống điều hồ khơng khí ơtơ Giáo trình giới thiệu kiến thức lý thuyết, cấu tạo, nguyên lý hoạt động kỹ thuật kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa hệ thống điều hịa khơng khí xe tơ Giáo trình dùng làm tài liệu giảng dạy học tập cho sinh viên chun ngành Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ nhà trường làm tài liệu tham khảo cho người làm công tác kĩ thuật ngành ô tơ, kỹ thuật viên thiết kế Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 1- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÕA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ 1.1 Khái qt hệ thống điều hịa khơng khí tô Willis H.Carrier (1876 – 1950) người đưa định nghĩa điều hồ khơng khí kết hợp sưởi ấm, làm lạnh, gia ẩm, hút ẩm, lọc rửa khơng khí, tự động trì khống chế trạng thái khơng khí khơng đổi phục vụ cho u cầu tiện nghi công nghệ Năm 1902, Tiến Sĩ Willis Carrier phát minh máy điều hịa khơng khí kiểu ly tâm giới, có khả kiểm soát nhiệt độ độ ẩm Phát minh tạo môi trường làm việc tiện nghi lĩnh vực thương mại công nghiệp Năm 1911 Carrier lần xây dựng Ẩm đồ khơng khí ẩm cắt nghĩa tính chất nhiệt khơng khí ẩm phương pháp xử lý để đạt trạng thái khơng khí yêu cầu (Trans Amer Soc mech Engineers Bd 33 (1911)) Ông người đầu việc xây dựng sở lý thuyết phát minh, sáng chế, thiết kế chế tạo thiết bị hệ thống điều hồ khơng khí Năm 1915, Ơng thành lập Công Ty Carrier không ngừng phát triển để trở thành nhà cung cấp máy điều hịa khơng khí hàng đầu tiếng giới Ơng cống hiến trọn đời cho ngành điều hồ khơng khí trở thành ơng tổ vĩ đại ngành Năm 1939 Packard (một công ty chế tạo ô tô Mỹ) ứng dụng hệ thống điều hòa dân dụng để phát minh xe chạy máy lạnh giới, sau lắp đặt hàng loạt cho xe hãng Đến năm 1942 Packard trang bị máy lạnh cho 1.500 xe Vào năm 1954 có khoảng 36.000 xe có hệ thống điều hịa khơng khí lắp đặt nhà máy Trong năm 1966 có khoảng 3.560.000 điều hịa lắp đặt ô tô Mỹ Những xe trang bị máy lạnh lúc bán chạy Năm 1987 số lượng xe lắp điều hòa khơng khí 19.571.000 Và ước tính 80% số xe ô tô xe tải nhẹ hoạt động có điều hịa khơng khí Ngày nay, với tiến khoa học kỹ thuật, công nghiệp ôtô phát triển Những xe đời sau cải tiến tiện nghi, an toàn đại xe đời cũ Trên ôtô đại trang bị hệ thống điều hịa khơng khí, hệ thống góp phần đáng kể vào việc tạo thoải mái, dễ chịu khỏe khoắn cho hành khách xe     Chức hệ thống điều hòa khơng khí để: Điều khiển nhiệt độ xe phù hợp với thể (mát mẻ ấm áp) Điều khiển lưu thơng phân phối khơng khí Tách ẩm khơng khí Làm bụi, khử mùi Khơng khí ơtơ thích hợp trao đổi nhiệt người xe với môi trường xung quanh tiến hành điều kiện cường độ cực tiểu hệ thống tự điều chỉnh thân nhiệt người Để tạo thích hợp trên, biện pháp tự nhiên thiết bị Biện pháp đầu gắn liền với mơi trường khơng khí bên ngồi, nên khơng khí bên ơtơ bị thay đổi theo vùng xe chạy, tốc độ xe, điều kiện thời tiết chạy xe điều kiện phát nhiệt máy móc hấp thụ nhiệt vỏ xe Biện pháp sau tạo Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 2- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ vùng tiểu khí hậu xe thích hợp với người xe Do vậy, hệ thống điều hịa khơng khí sử dụng rộng rãi ngày hồn chỉnh ơtơ đại Hình 1.1 Biện pháp làm mát tự nhiên Hình 1.2 Biện pháp làm mát sử dụng thiết bị 1.1.1 Cơ sở lý thuyết điều hịa khơng khí Để biết hiểu hết nguyên lý làm việc, đặc điểm cấu tạo hệ thống điều hòa khơng khí ơtơ, ta cần phải tìm hiểu kỹ sở lý thuyết hệ thống điều hịa khơng khí Qui trình làm lạnh mô tả hoạt động tách nhiệt khỏi vật thể - mục đích hệ thống làm lạnh điều hịa khơng khí Vậy nên, hệ thống điều hịa khơng khí hoạt động dựa nguyên lý sau:     Dịng nhiệt ln truyền từ nơi nóng đến nơi lạnh Khi bị nén chất khí làm tăng nhiệt độ Để làm lạnh người hay vật thể, phải lấy nhiệt khỏi người hay vật thể Một số lượng lớn nhiệt lượng hấp thụ chất lỏng thay đổi trạng thái biến thành 1.1.2 Các khái niệm Tất hệ thống điều hịa khơng khí ơtơ thiết kế dựa Cơ sở lý thuyết ba đặc tính bản: Dịng nhiệt, hấp thụ nhiệt, áp suất điểm sơi a, Dịng nhiệt “Nhiệt” truyền từ vùng có nhiệt độ cao (các phần tử có chuyển động Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 3- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ mạnh hơn) đến vùng có nhiệt độ thấp (các phần tử có chuyển động yếu hơn) Ví dụ vật nóng 30o C đặt kề bên vật nóng 80o C, nhiệt truyền từ vật nóng 80oC sang vật nóng 30oC – chênh lệch nhiệt độ hai vật lớn dịng nhiệt lưu thơng mạnh b, Đơn vị đo nhiệt độ Gồm có đơn vị đo nhiệt độ thường hay sử dụng để đo giá trị nhiệt độ là: oK, oC, oF Thang chia oK = oC + 273,15 Mối quan hệ oC oF: oC = 5/9 x (oF – 32); oF = 9/5 xoC + 32 Hình 1.3 Các loại nhiệt kế đo nhiệt c, Sự hấp thụ nhiệt Ta có ví dụ: Khi cấp lượng nhiệt lên viên đá tan thành thể lỏng nước, nước đun nóng đến 212oF (100oC), nước sơi bốc (thể khí) Hình 1.4 Q trình biến đổi trạng thái hấp thụ nhiệt Chúng ta thấy muốn thay đổi trạng thái vật thể (rắn, lỏng, khí), cần phải truyền dẫn nhiệt lượng cho hay nói cách khác vật thể cần thêm lượng nhiệt để thay đổi trạng thái, hấp thụ từ xung quanh, gọi hấp thụ nhiệt Có trạng thái hấp thụ nhiệt tiêu biểu mà xét tới đây, là: hóa ngưng tụ Sự hóa hơi: chuyển từ thể lỏng sang thể hơi, xảy hình thức: tự bay sôi Đầu tiên ta nói sở khoa học để hình thành bay hơi, điều giải thích lý khái niệm "sự bay hơi" có chất lỏng mà khơng có vật thể rắn:  Ở chất rắn: nguyên tử di chuyển, vị trí nguyên tử Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 4- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ cố định (tức hai nguyên tử nằm kề hốn đổi vị trí cho nhau) Lưu ý ngun tử khơng thể di chuyển dao động nhỏ xung quanh vị trí cân nó, điều dẫn đến số tính chất chất rắn cứng, đặc, v.v  Ở chất lỏng: vị trí ngun tử khơng cố định, chúng di chuyển vơ định hướng hốn đổi vị trí cho nhau, làm cho chất lỏng có số tính chất mềm, lỏng, dễ xi theo trọng lực, v.v Bình thường, phân tử chất lỏng khơng có đủ động để thoát khỏi chất lỏng Nhưng phân tử va chạm với nhau, chúng chuyển hóa lượng cho nhiều mức độ đa dạng, phụ thuộc vào cách phân tử va chạm vào Đôi khi, chuyển hóa chiều phân tử gần bề mặt, cuối tích tụ đủ lượng để bay gọi tự bay Hình 1.5 Sự tự bay Ngồi bay phụ thuộc vào động mà hấp thụ, động phân tử tỷ lệ thuận với nhiệt độ nó, bay diễn nhanh nhiệt độ cao Sự bay diễn nhanh chất lỏng hấp thụ đủ động (nhiệt độ) để vượt qua lực liên kết phân tử, chất lỏng bay bên bề mặt, gọi sơi Tuy nhiên chất lỏng có lực liên kết khác nên cần động (nhiệt độ) khác để hóa người ta gọi điểm sơi chất lỏng (nước sôi 100oC) Khi phân tử chuyển động nhanh ra, phân tử cịn lại có động trung bình thấp hơn, nhiệt độ chất lỏng giảm xuống Hiện tượng gọi bay để làm mát nguyên lý làm lạnh Đây lý việc làm bay mồ hôi làm mát thể người Tương tự cảm thấy lạnh bôi cồn vào tay: Cồn lấy nhiệt tay bay Hay nước thường đọng lại ly nước đá nước đá bay lấy nhiệt bề mặt ly Chúng ta làm cho vật lạnh cách sử dụng tượng tự nhiên này: chất lỏng bay lấy nhiệt từ chất Hình 1.6 Nguyên lý làm lạnh Những yếu tố ảnh hưởng đến trình bay hơi:  Nhiệt độ (Với chất có nhiệt độ cao hơn, phân tử có động trung Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 5- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ bình cao hơn, bay nhanh)  Áp suất (càng cao điểm sơi cao)  Diện tích bề mặt (Một chất có diện tích bề mặt lớn bay nhanh hơn, có nhiều phân tử bề mặt có khả đi)  Khối lượng riêng (Chất lỏng có khối lượng riêng lớn bay chậm)  Nhiệt hóa riêng ( nhiệt lượng cần truyền cho đơn vị khối lượng chất lỏng để chuyển thành nhiệt độ xác định)  Nồng độ chất bay khơng khí (nếu khơng khí bão hịa với chất khác, khả tiếp nhận chất bay thấp hơn) Sự ngưng tụ: q trình ngược với hóa tức thay đổi trạng thái chuyển từ thể khí sang thể lỏng Bản thân chất khí lúc bị hấp thụ nhiệt ngưng tụ Sự ngưng tụ bắt đầu hình thành cụm nguyên tử chất thể khí (hiện tượng nước ngưng tụ thành mây) tiếp xúc pha khí với bề mặt lỏng rắn (hiện tượng đọng giọt nước nắp ấm nước đun sôi nước) Ngưng tụ thường xảy chất khí làm lạnh nén đến giới hạn bão hịa mật độ phân tử pha khí đạt đến ngưỡng tối đa Vùng xảy q trình ngưng thể tích khối nhiệt độ nhỏ nhiệt độ bão hịa áp suất tương ứng xảy bề mặt vật làm lạnh Khi bay ngưng tụ, thân môi chất hấp thụ bị hấp thụ lượng nhiệt (động năng) để chuyển đổi trạng thái Lượng nhiệt người ta gọi ẩn nhiệt (ẩn nhiệt hóa ẩn nhiệt ngưng tụ) Hình 1.7 Ẩn nhiệt hóa ẩn nhiệt ngưng tụ d, Áp suất ảnh hưởng tới điểm sôi Áp suất giữ vai trò quan trọng hoạt động hệ thống điều hịa khơng khí Khi tác động áp suất mặt chất lỏng làm thay đổi điểm sơi chất lỏng Áp suất lớn, điểm sôi cao có nghĩa nhiệt độ lúc chất lỏng sơi cao so với áp suất bình thường Ngược lại giảm áp suất tác động lên vật chất điểm sơi vật chất hạ xuống Ví dụ điểm sơi nước áp suất bình thường 100 oC Điểm sơi tăng cao cách tăng áp suất chất lỏng đồng thời hạ thấp điểm sôi cách giảm bớt áp suất chất lỏng đặt chất lỏng chân không Đối với điểm ngưng tụ nước, áp suất có tác dụng tương đương Trong hệ thống điều hịa khơng khí, hệ thống điện lạnh ơtơ ứng dụng tượng áp suất bốc ngưng tụ số loại chất lỏng đặc biệt để tham gia vào trình sinh lạnh điều hịa hệ thống Những chất lỏng Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 6- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ gọi mơi chất lạnh hay gọi tác nhân lạnh, gas lạnh, chất sinh hàn Hình 1.8 Biểu đồ áp xuất điểm sơi 1.1.3 Các phƣơng pháp truyền nhiệt Sự truyền nhiệt truyền bằng: Dẫn nhiệt, đối lưu, xạ hay kết hợp ba cách a, Dẫn nhiệt b, Đối lưu c, Bức xạ Hình 1.9 Các phương pháp truyền nhiệt a, Dẫn nhiệt: Là truyền có hướng nhiệt vật hay dẫn nhiệt xảy hai vật thể chúng tiếp xúc trực tiếp với Ví dụ, nung nóng đầu thép đầu ấm lên dẫn nhiệt b, Đối lưu: Là di chuyển nhóm phân tử chất lỏng chất khí Sự đối lưu nhiệt: truyền nhiệt sinh chuyển động dòng chất khí (hoặc lỏng) làm nóng Khí nóng ln di chuyển lên khí lạnh chìm xuống (gọi đối lưu tự nhiên) di chuyển theo tác động cưỡng gió hay quạt, (gọi đối lưu cưỡng bức) Lấy ví dụ đối lưu nhiệt đun sôi ấm nước: nhiệt cấp phần đáy ấm nước, phần tử nước làm nóng lên chuyển động lên phía trên, phần nước lạnh từ vùng xung quanh chìm xuống tiếp tục quy trình tồn phần nước ấm sơi hết c, Bức xạ: Là phát truyền nhiệt dạng tia hồng ngoại, vật khơng có khơng khí khơng tiếp xúc Ta cảm thấy ấm đứng ánh sáng mặt trời hay ánh đèn pha ôtô ta đứng gần Đó nhiệt mặt trời hay đèn pha biến thành tia hồng ngoại tia chạm vào vật làm Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 7- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ cho phần tử vật chuyển động, gây cho ta cảm giác nóng Tác dụng truyền nhiệt gọi xạ 1.1.4 Môi chất lạnh sử dụng an tồn mơi chất lạnh Mơi chất lạnh cịn gọi gas lạnh: chất tuần hồn hệ thống điều hịa có tác dụng làm lạnh cách hấp thụ nhiệt từ việc giãn nở bay Gas lạnh phải đảm bảo: Không cháy, nổ; khơng độc, khơng ăn mịn, khơng mùi Trên tơ sử dụng hai loại môi chất lạnh R-12 R-134a  R-12 có tên khoa học Dichlorodifluoromethane, tên thương mại Freon-12, thường biết đến CFC Cơng thức phân tử CCl2F2, nhiệt độ sơi −29.80C (243.3K)  Mơi chất R-134a có tên khoa học 1,1,1,2-Tetrafluoroethane hay gọi Genetron 134a hay HFC-134a, có tính chất nhiệt động học tương tự R-12 (dichlorodifluoromethane) không gây phá hủy tầng ozone Cơng thức CH2FCF3 nhiệt độ sơi −26.30C (−15.340F) a, phân tử R-12 b, phân tử R-134a Hình 1.10 Cấu tạo phân tử R-12 R-134a Môi chất R12 chủ yếu sử dụng ô tô sản xuất trước năm 1994 Từ năm 1994, việc sản xuất R-12 bị cấm Mỹ nhiều nước quan ngại môi trường Để hệ thống điều hịa khơng khí R-12 sử dụng R-134a, cần phải thay ống mềm, gioăng chữ O dầu máy nén Hình 1.11 Bảng đặc tính Mơi chất R-12 R-134a Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 8- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ 1.2 Hệ thống điều hịa khơng khí tơ 1.2.1 Nhiệm vụ hệ thống điều hịa khơng khí tơ Điều hồ khơng khí tơ phận điều khiển nhiệt độ xe, hoạt động máy hút ẩm có chức điều khiển nhiệt độ thay đổi từ cao đến thấp Nó có nhiệm vụ điều hịa, làm mát giảm độ ẩm khơng khí giúp gia tăng kéo dài thời gian sử dụng cho động hoạt động Đồng thời, hệ thống điều hòa cịn giúp lưu thơng đảm bảo mang tới luồng khơng khí xe thoải mái, tránh ngột ngạt ngày oi ả Máy nén Dàn nóng Bộ lọc khơ Van tiết lưu Dàn lạnh Bình tích lũy Két sưởi Quạt gió Hình 1.12: Sơ đồ bố trí hệ thống điều hịa tơ Điều hịa khơng khí trang bị tiện nghi thơng dụng tơ Nó có chức sau:  Điều khiển nhiệt độ tuần hồn khơng khí xe  Duy trì độ ẩm lọc gió  Loại bỏ chất cản trở tầm nhìn như: nước, băng đọng mặt kính a, Chức điều khiển nhiệt độ tuần hồn khơng khí xe  Chức sưởi ấm Nước làm mát động Đầu vào Quạt Két sưởi Đầu Hình 1.13: Nguyên lý hoạt động két sưởi Người ta dùng két sưởi trao đổi nhiệt để làm nóng khơng khí xe Két sưởi lấy nước làm mát hâm nóng động để làm nóng khơng khí Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 9- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ xe nhờ quạt gió Nhiệt độ két sưởi thấp nước làm mát nóng lên Do sau động khởi động két sưởi không làm việc sưởi ấm  Chức làm mát Môi chất(ga điều hòa) Máy nén Đầu vào Đầu Quạt Dàn Giànlạnh lạnh Hình 1.14: Nguyên lý hoạt động dàn lạnh Dàn lạnh phận trao đổi nhiệt để làm mát khơng khí trước đưa vào khoang xe Khi bật cơng tắc điều hịa khơng khí, máy nén bắt đầu làm việc, đẩy môi chất lạnh (ga điều hòa) tới dàn lạnh Dàn lạnh làm mát nhờ mơi chất lạnh Khi khơng khí thổi qua dàn lạnh quạt gió làm mát để đưa vào xe Như vậy, việc làm nóng khơng khí phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát động cịn việc làm mát khơng khí lại phụ thuộc vào môi chất lạnh Hai chức hoàn toàn độc lập với b, Chức hút ẩm lọc gió  Chức hút ẩm Nếu độ ẩm khơng khí lớn qua dàn lạnh, nước khơng khí ngưng tụ lại bám vào cánh tản nhiệt dàn lạnh Kết khơng khí làm khơ trước vào khoang xe Nước đọng lại thành sương cánh tản nhiệt chảy xuống khay xả nước sau đưa ngồi xe thơng qua vịi dẫn  Chức lọc gió Một lọc đặt cửa hút hệ thống điều hịa khơng khí để làm khơng khí trước đưa vào xe Gồm hai loại:  Bộ lọc lọc bụi  Bộ lọc lọc bụi kết hợp khử mùi than hoạt tính c, Chức loại bỏ chất cản chở tầm nhìn Khi nhiệt độ trời thấp, nhiệt độ độ ẩm xe cao nước đọng lại mặt kính xe, gây cản trở tầm nhìn cho người lái Để khắc phục tượng hệ thống xơng kính xe dẫn đường khí thổi lên phía mặt kính để làm tan nước Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 10- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ Hình 1.15 : Bộ lọc khơng khí Hình 1.16: Bộ lọc gió kết hợp khử mùi 1.2.2 Phân loại Hệ thống điều hịa khơng khí tơ phân loại theo vị trí lắp đặt theo phương thức điều khiển a, Phân loại theo vị trí lắp đặt  Kiểu dàn lạnh đặt phía trước Ở loại này, dàn lạnh gắn sau bảng đồng hồ Gió từ bên ngồi khơng khí tuần hồn bên quạt dàn lạnh thổi qua dàn lạnh đẩy vào khoang xe Kiểu dùng phổ biến xe chỗ, xe tải Dàn lạnh Dàn sƣởi Quạt dàn lạnh Hình 1.17: Kiểu dàn lạnh đặt phía trước Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 11- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ  Kiểu dàn lạnh đặt phía trước sau xe (Kiểu kép) Kiểu dàn lạnh kết hợp kiểu phía trước với dàn lạnh phía sau đặt khoang hành lý Cấu trúc cho khơng khí thổi từ phía trước từ phía sau Kiểu kép cho suất lạnh cao nhiệt độ đồng nơi xe Loại dùng phổ biến loại xe chỗ Dàn lạnh phía sau Hình 1.18 : Kiểu dàn lạnh kép  Kiểu kép treo trần Kiểu kép treo trần bố trí hệ thống điều hịa có dàn lạnh phía trước kết hợp với dàn lạnh treo trần xe Kiểu thiết kế giúp tăng không gian khoang xe nên thích hợp với loại xe khách Dàn lạnh treo trần Hình 1.19: Kiểu kép treo trần b, Phân loại theo phương pháp điều khiển  Phương pháp điều khiển tay Phương pháp cho phép điều khiển cách dùng tay để tác động vào công tắc hay cần gạt để điều chỉnh nhiệt độ xe Ví dụ: cơng tắc điều khiển tốc độ quạt, hướng gió, lấy gió xe hay ngồi trời  Phương pháp điều khiển tự động Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ mong muốn thông qua điều khiển điều hịa ( ECU A/C) Nhiệt độ khơng khí điều khiển cách tự động dựa vào tín hiệu từ cảm biến gửi tới ECU VD: cảm biến nhiệt độ xe, cảm biến nhiệt độ môi trường, cảm biến xạ mặt trời… Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 12- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ Hình 1.20: Ví dụ bảng điều khiển tay Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI Hình 1.21: Ví dụ bảng điều khiển điều hịa tự động - 13- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ CHƢƠNG 2: CẤU TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ 2.1 Hệ thống làm lạnh 2.1.1 Nhiệm vụ Hệ thống làm lạnh ô tô hệ thống tiện nghi giúp làm mát điều hịa khơng khí bên khơng gian xe 2.1.2 Cấu tạo chung Máy nén cịn gọi lốc lạnh Dàn nóng hay Dàn ngưng tụ Bộ lọc khô hay Phin lọc/ hút ẩm Van tiết lưu hay van giãn nở Van xả phía cao áp Van giãn nở Dàn lạnh hay Dàn bốc Van xả phía thấp áp Bộ tiêu âm Sự nén Sự ngưng tụ Sự giãn nở Sự bốc Hình 2.1 Cấu tạo chung hệ thống làm lạnh ABCDEFGHI- 2.1.3 Nguyên lý hoạt động chung hệ thống làm lạnh Trên phần lớn xe tơ nay, lốc lạnh hay cịn gọi máy nén khí truyền động qua dây curoa động Từ lốc lạnh, gas lạnh bơm trạng thái hơi, nóng, áp suất cao vào dàn nóng (cịn gọi dàn ngưng) Tại đây, gas lạnh dạng làm mát ngưng tụ thành dạng lỏng Khi qua phin lọc gas ( lọc khơ), cặn bẩn nước có gas lạnh bị chặn lại; sau gas lạnh dạng lỏng tiếp tục vào van tiết lưu Khi đến đây, áp suất gas lạnh giảm đột ngột gas lỏng xé tơi Khi vào dàn lạnh (còn gọi dàn bốc hơi), gas lạnh bốc mạnh hút nhiệt dàn làm lạnh khơng khí thổi qua dàn cửa gió Sau qua dàn lạnh, ga lạnh dạng hơi, lạnh, áp suất thấp hút lốc lạnh lặp lại chu trình 2.1.4 Các phận hệ thống làm lạnh 2.1.4.1 Máy nén Máy nén có tác dụng nén mơi chất bay dàn lạnh thành mơi chất dạng có nhiệt độ áp suất cao Từ dàn nóng dễ dàng hóa lỏng mơi chất, mơi trường xung quanh có nhiệt độ cao Máy nén cịn có tác dụng tuần hồn mơi chất hệ thống Máy nén dẫn động pulley trục khuỷu động dây đai (dây curoa) Một máy nén hoạt động theo chu kỳ hút – nén – xả Tức hút môi chất vào xy lanh, sau nén lại xả (đẩy) tuần hồn hệ thống Máy nén chia làm loại: Loại sử dụng ly hợp điện từ loại sử dụng van điều khiển (van đuôi lốc) a, Máy nén sử dụng ly hợp điện từ Là máy nén điều khiển cấu ly hợp điện từ với cấu tạo bao gồm : đĩa từ (ly hợp), puly, cuộn từ Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 14- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ Hình 2.2 Cấu tạo Máy nén sử dụng ly hợp điện từ Nguyên lý hoạt động : Cũng giống với nguyên lý hoạt động ly hợp động - hộp số Khi động hoạt động, pulley máy nén quay theo nhờ đai dẫn động trục máy nén đứng yên bật công tắc A/C, ly hợp điện từ khớp với pulley vào trục máy nén cho trục khuỷu động dẫn động Khi bật cơng tắc A/C, dịng điện chạy qua cuộn dây ly hợp sinh từ trường lớn Lực điện từ kéo ly hợp vào pulley nối chặt chúng lại với nhau, trục máy nén quay với pulley máy nén Khi khơng khí xe đủ lạnh, cảm biến nhiệt độ dàn lạnh thông báo hộp điều khiển ngắt nguồn điện cuộn từ, ly hợp tách lúc máy nén không quay dừng điều tiết mơi chất Hiện có loại máy nén sử dụng ly hợp từ phổ biến mà không dùng van đuôi:  Máy nén loại piston dẫn động đĩa chéo (đĩa lắc): Khi trục quay kết hợp với chuyển động đĩa có biên dạng thay đổi làm piston chuyển động tịnh tiến qua trái phải Khi piston chuyển động sang trái, van hút bên phải mở chênh lệch áp suất hút môi chất vào xy lanh Ngược lại, piston chuyển động sang phải, van hút bên phải đóng lại để nén mơi chất Áp suất môi chất làm mở van xả đẩy môi chất Van hút xả ngăn không cho môi chất chảy ngược lại Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 15- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ Hình 2.3 Cấu tạo Máy nén loại piston dẫn động đĩa chéo (đĩa lắc) Hành trình hút: Khi piston chuyển động phía bên trái, tạo nên chênh lệch áp suất khoảng khơng gian phía bên phải piston; lúc van hút mở cho mơi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ thấp từ bay nạp vào máy nén qua van hút Và van xả phía bên phải piston chịu lực nén thân van lị xo lá, nên đóng kín Van hút mở hết hành trình hút piston đóng lại, kết thúc hành trình nạp Hành trình xả: Khi piston chuyển động phía bên trái tạo hành trình hút phía bên phải, đồng thời phía bên trái piston thực hành trình xả hay hành trình bơm máy nén Đầu piston phía bên trái nén khối môi chất lạnh nạp vào, nén lên áp suất cao đủ áp lực để thắng lực tỳ van xả van xả mở mơi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ cao đẩy tới ngưng tụ Van hút phía bên trái lúc đóng kín áp lực nén môi chất Van xả mở hết hành trình bơm, đóng lại lực đàn hồi van lò xo lá, kết thúc hành trình xả Và tiếp tục hành trình  Máy nén loại cánh gạt: gồm rotor gắn chặt với cánh gạt đối xứng bao quanh xy lanh máy nén Khi rotor quay, hai cánh gạt quay theo chuyển động tịnh tiến rãnh rotor, hai đầu cuối cánh gạt tiếp xúc với mặt xy lanh tạo áp suất nén mơi chất Hành trình hút: Khi roto quay, lực li tâm bắn cánh gạt tỳ kín vào vách máy nén, cánh van vách vỏ máy nén tạo thể tích lớn (buồng bơm) Chuyển động hút môi chất lạnh vào phần thể tích vừa tạo phần thể tích quay ngang qua lỗ nạp môi chất bố trí thân vỏ máy nén Kết thúc hành trình hút cánh van quay qua khỏi lỗ nạp Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 16- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ Hình 2.4 Cấu tạo Máy nén piston loại cánh gạt Hành trình nén: Sau hồn thành q trình hút khối thể tích van vách vỏ bơm có chứa môi chất lạnh giảm xuống, bắt đầu hành trình nén Hành trình nén thực phía mặt vỏ bơm, áp suất mơi chất lạnh tăng lên thể tích buồng bơm co lại Hành trình xả: Khi cánh van quay qua khỏi lỗ xả máy nén bắt đầu hành trình xả Lúc môi chất lạnh nén lên áp suất cao, nên tạo áp lực cao mở van xả tn dịng mơi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ cao khỏi máy nén đến dàn ngưng tụ Lúc dầu bôi trơn tách khỏi môi chất lạnh lắng xuống buồng chứa  Máy nén loại cánh văng: Về máy nén loại cánh văng có nguyên lý hoạt đông tương tự máy nén loại cánh gạt, khác cấu tạo cánh van xy lanh Hình 2.5 Cấu tạo Máy nén piston loại cánh văng  Máy nén loại xoắn ốc: Đường xoắn ốc quay chuyển động tuần hoàn, khoảng trống đường xoắn ốc Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 17- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ quay (động) đường xoắn ốc cố định dịch chuyển để làm cho thể tích chúng nhỏ dần Khi mơi chất hút vào qua cửa hút bị nén chuyển động tuần hồn đường xoắn ốc lần vịng xoắn ốc quay thực quay vịng mơi chất xả từ cửa xả Trong thực tế mơi chất xả sau vịng b, Máy nén sử dụng van điều khiển (van đuôi lốc) Là loại máy nén điều khiển lưu lượng môi chất tuần hoàn hệ thống dựa vào van điều khiển nằm phía lốc Nó định máy nén đưa môi chất để phục vụ cho cơng việc làm lạnh khơng khí xe Cấu tạo: Máy nén sử dụng van điều khiển có cấu tạo tương tự máy nén thường (chủ yếu có cấu tạo giống máy nén sử dụng đĩa chéo) có thêm phận đặt thân máy nén có nhiệm vụ điều tiết lưu lượng mơi chất Van điều khiển máy nén (hay cịn gọi van lốc – thường nằm vị trí thân lốc) Nguyên lý hoạt động: Đây loại máy nén hoạt động theo kiểu điều tiết lưu lượng gas để trì nhiệt độ xe mong muốn Máy nén tích làm việc biến đổi hành trình piston thay đổi dựa vào góc nghiêng (so với trục) đĩa lắc (đĩa cam), thay đổi tùy theo lượng môi chất cần thiết cung cấp cho hệ thống Góc nghiêng đĩa lắc lớn hành trình piston dài hơn, mơi chất lạnh bơm nhiều Khi góc nghiêng nhỏ, hành trình piston ngắn, môi chất lạnh bơm Điều cho phép máy nén chạy liên tục bơm đủ lượng môi chất lạnh cần thiết Có loại máy nén sử dụng van điều khiển loại van loại điều khiển điện  Máy nén sử dụng van điều khiển cơ: Hình 2.6 Cấu tạo Máy nén sử dụng van điều khiển Máy nén sử dụng van điều khiển sử dụng màng xếp có sẵn mơi chất với áp suất mặc định, điều khiển chênh lệch áp suất đường hồi từ dàn lạnh màng xếp để đóng mở van, điều khiển áp suất buồng điều khiển Khi không khí xe đạt độ lạnh, tức áp suất môi chất hồi thấp áp suất màng xếp điều khiển van van mở buồng xả thông với buồng điều khiển làm cho áp suất buồng điều khiển cao áp suất nạp, đĩa lắc nghiêng góc nhỏ Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 18- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ hành trình piston nhỏ hơn, lưu lượng mơi chất đưa Tương tự với trường hợp khơng khí xe bắt đầu cao nhiệt độ mặc định, áp suất hồi cao áp suất màng xếp đẩy màng xếp lên, đóng khe hở van lại ngăn không cho buồng áp suất cao thông sang buồng điều khiển, lúc áp suất buồng điều khiển thấp buồng nạp nên đĩa lắc nghiêng góc lớn hơn, hành trình piston lớn lưu lượng môi chất nén để điều tiết để làm lạnh nhiều hơn, xe lạnh Loại máy nén nén sử dụng ly hợp điện từ, lúc ly hợp có tác dụng để dẫn động cho máy nén quay bật công tắc A/C không sử dụng cảm biến giàn lạnh để ngắt ly hợp từ Máy nén quay tắt cơng tắc A/C Hình 2.7 Hoạt động máy nén sử dụng van điều khiển  Máy nén sử dụng van điều khiển điện: Nguyên lý hoạt động: Góc nghiêng đĩa lắc điều khiển van điều khiển Khi công tắc A/C bật cấp điện theo dạng duty (dải điện áp) xuống van điều khiển để điều khiển van thu hẹp khe hở làm giảm áp suất buồng xả thông với buồng điều khiển Sự chênh lệch áp suất piston đĩa lắc tác động làm đĩa lắc thay đổi góc nghiêng qua điều khiển lưu lượng mơi chất lạnh để trì nhiệt độ xe theo ý muốn người sử dụng Điện áp xuống van điều khiển trì theo dải điện áp để điều chỉnh khe hở van thông buồng xả buồng điều khiển Van mở lớn hay nhỏ phụ thuộc vào cảm biến đầu vào đưa hộp để hộp cấp điện áp xuống van, điện áp cao mở nhỏ, điện áp thấp mở lớn, điện áp 12V đóng hồn tồn Vì khơng có khái niệm máy Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 19- ... ngành ô tô, kỹ thuật viên thiết kế Khoa Cơ Khí Động Lực - QUI - 1- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ô tô CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ 1.1 Khái qt hệ thống điều hịa... bảng điều khiển điều hịa tự động - 13- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ CHƢƠNG 2: CẤU TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ 2.1 Hệ thống làm lạnh 2.1.1 Nhiệm vụ Hệ thống làm lạnh ô. .. Lực - QUI - 8- Giáo trình Hệ thống điều hịa khơng khí Ơ tơ 1.2 Hệ thống điều hịa khơng khí tơ 1.2.1 Nhiệm vụ hệ thống điều hịa khơng khí tơ Điều hồ khơng khí tơ phận điều khiển nhiệt độ xe, hoạt