Do an tot nghiep - Điều hòa không khí trên ô tô

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH – NGUYỄN MẠNH HÙNG LỜI NểI U Ngày nay, ôtô đợc sử dụng rộng rÃi nh phơng tiện giao thông thông dụng ôtô đại thiết kế nhằm cung cấp tối đa mặt tiện nghi nh tính an toàn cho ngời sử dụng Các tiện nghi đợc sử dụng ôtô đại ngày phát triển, hoàn thiện giữ vai trò quan trọng việc đảm bảo nhu cầu khách hàng nh nghe nhạc, xem truyền hình, Một tiện nghi phổ biến hệ thống điều Một tiện nghi phổ biến hệ thống điều hoà không khí (hệ thống điện lạnh) ôtô Là sinh viên đợc đào tạo khoa CNKT ÔTÔ - trờng Đại Học Sao Đỏ, chúng em đà đợc thầy cô trang bị cho kiến thức chuyên môn Đến đà kết thúc khoá học, để tổng kết, đánh giá trình học tập rèn luyện trờng, em đợc nhà trờng khoa CNKT ÔTÔ giao cho trách nhiệm hoàn thành đề tài tốt nghiệp với nội dung: Nghiên cứu hệ thống điều hòa không khí ôtô - lập quy trình bảo dỡng sửa chữa điều hòa không khí xe Huyndai Đề tài điều kiện để em chau dồi kỹ nghiên cứu chuyên môn, thể kết trình học tập em trờng Đợc quan tâm bảo thày khoa CNKT ÔTÔ dới hớng dẫn trực tiếp thày Lê Hoài Nam em đà hoàn thành đồ án Do nội dung đề tài mới, kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót trình thực đề tài, chúng em mong đợc giúp đỡ thầy cô bạn bè đồng nghiệp để đề tài em đợc hoàn thiện CHNG TNG QUAN V IU HỊA KHƠNG KHÍ TRÊN ƠTƠ 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KHOA CNKT ÔTÔ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH – NGUYỄN MẠNH HÙNG Ơtơ ban đầu phương tiên giao thơng có gắn động thiết kế, sản xuất dựa mô hình xe ngựa kéo khơng mui Hành khách xe chịu ảnh hưởng trực tiếp từ môi trường bên tương tự việc phương tiện giao thơng thơ sơ trước Cùng với thời gian tơ hồn thiện dần, tốc độ cải thiện việc đảm bảo cho hành khách thoải mái xe trước ảnh hưởng gió, khói bụi, tiếng ồn trở nên cần thiết Năm 1908 nhà sản xuất bắt đầu sản xuất xe mui kín, điều bảo vệ hành khách trước điều kiện khí hậu bên ngồi từ vấn đề nhiệt độ xe trở thành vấn đề lớn Lỗ thông đưa vào sàn xe với gió mát đưa bụi bẩn vào xe Người ta đặt xô nước miệng lỗ thông để làm mát giải pháp điều hịa khơng khí sơ khai Đến đầu năm 1940 điều hịa nhiệt độ lắp xe hãng Packard thiết bị bay đặt phía sau ghế ngồi có trang bị quạt gió Cùng với phát triển công nghệ nhiệt lạnh Hệ thống điều hịa khơng khí tơ dần đươc hồn thiện phổ biến xe tơ đại Ngày điều hịa khơng khí trở thành tính gần hầu hết loại phương tiên giới nói chung, xe tơ nói riêng Được hỗ trợ cơng nghệ thông tin, công nghệ điện tử hệ thống điều hịa khơng khí cịn trở nên thơng minh hơn, hiệu đảm bảo cho người lái hành khách ln có điều kiện khí hậu thoải mái xe 1.2 LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 1.2.1 Mục đích điều hồ khơng khí - Lọc sạch, tinh khiết khối khơng khí trước đưa vào cabin ôtô - Rút chất ẩm ướt khối khơng khí - Làm mát khối khơng Làm lm lạnh Làm khí trì độ mát nhiệt hut ẩm độ thích hợp Hình 1.1 Sơ đồ khối giới thiệu quỏ trình lọc sạch, hút ẩm làm lạnh khối khơng khí đưa vào cabin ơtơ KHOA CNKT ÔTÔ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH – NGUYỄN MẠNH HÙNG - Giúp cho khách hàng người lái xe cảm thấy thoải mái, mát dịu, xe chạy đường trường thời tiết nóng Nguyên lý hoạt động hệ thống điện lạnh ôtô mô tả theo sơ đồ khối (hình 1.1) 1.2.2 Lý thuyết điều hồ khơng khí ơtơ Hệ thống điện lạnh thiết kế dựa đặc tính truyền dẫn nhiệt sau đây: Dòng nhiệt, hấp thụ nhiệt áp suất điểm sôi Mỏ hàm ln a Dòng nhiệt Hệ thống điện lạnh thiết kế để xua đẩy nhiệt từ vùng sang vùng khác Nhiệt có tính truyền dẫn từ vật nóng sang vật nguội Sự chênh lệch nhiệt độ hai vật lớn dịng điện lưu thơng mạnh Hình 1.2 Truyền nhiệt nhờ dẫn nhiệt Nhiệt độ mỏ hàn truyền đồng Nhiệt truyền dẫn từ vật sang vật khác theo ba cách: - Dẫn nhiệt - Sự đối lưu - Sự xạ b Dẫn nhiệt Sự dẫn nhiệt xảy hai vật thể chúng tiếp xúc trực tiếp Nếu đầu đoạn dây đồng tiếp xúc với lửa (hình 1.2), nhiệt độ lửa truyền nhanh chóng xuyên qua đoạn dây đồng Trong KHOA CNKT ÔTÔ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ Hình 1.3 Nhiệt truyền dẫn đối lưu Khơng khí bề mặt nung nóng, bay lên nung chín gà ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH – NGUYỄN MẠNH HÙNG dây đồng, nhiệt lưu thông từ phân tử sang phân tử Một vài vật chất có đặc tính dẫn nhiệt nhanh vật chất khác c Sự đối lưu Nhiệt truyền dẫn từ vật thể sang vật thể kia, nhờ trung gian khối khơng khí bao quanh chúng đặc tính hình thức đối lưu Lúc khối khơng khí đun nóng bên Mặt trời nguồn nhiệt, khơng khí nóng bốc Sóng tia hồng ngoại lên phía tiếp xúc với vật thể nguội phía làm nóng vật thể (hình 1.3) Trong phịng, khơng khí nóng bay lên trên, khơng khí nguội chuyển xuống tạo thành vịng trịn ln chuyển Trái Đất khép kín, nhờ vật thể phịng nung nóng đều, Hình 1.4 Truyền dẫn nhiệt xạ Mặt trời tượng đối lưu truyền nhiệt nung nóng Trái Đất nhờ tia hồng d Sự xạ ngoại Sự xạ truyền nhiệt tia hồng ngoại truyền qua không gian xuống Trái Đất, nung nóng Trái Đất (Hình 1.4) e Sự hấp thu nhiệt Vật tồn ba trạng thái : Thể rắn, thể lỏng thể khí Muốn thay đổi trạng thái vật thể, cần phải truyền cho lượng nhiệt Ví dụ ta hạ nhiệt độ nước xuống đến 320F (00C) nước đơng thành đá, đun nóng lên đến 2120F (1000 C) nước sôi bốc Nếu ta đun nước đá 00C tan ra, nước đá tan giữ nguyên nhiệt độ Đun nước nóng đến 1000C ta tiếp tục truyền nhiệt nhiều cho nước bốc thấy nhiệt độ nước giữ nguyên 1000C Hiện tượng gọi ẩn nhiệt hay tiềm nhiệt f Áp suất điểm sôi Sự ảnh hưởng áp suất điểm sơi có tác động quan trọng hoạt động biến thể môi chất lạnh máy điều hồ khơng khí Thay đổi áp suất măt thống chất lỏng làm thay đổi điểm sôi chất lỏng Áp suất lớn điểm sơi cao, có nghĩa nhiệt độ lúc chất lỏng sơi cao so với áp suất bình thường Ngược lại, giảm áp suất mặt thoáng chất lỏng điểm sơi KHOA CNKT ƠTƠ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH – NGUYỄN MẠNH HÙNG giảm Hệ thống điều hồ khơng khí hệ thống điện lạnh ơtơ ứng dụng ảnh hưởng áp suất bốc ngưng tụ loại chất lỏng đặc biệt để sinh hàn gọi môi chất lạnh g Lý thuyết điều hồ khơng khí Lý thuyết điều hồ khơng khí tóm lược theo ba nguyên tắc sau: + Nguyên tắc thứ nhất: Làm lạnh vật thể rút bớt nhiệt vật thể + Nguyên tắc thứ hai: Mục tiêu làm lạnh thực tốt khoảng cách không gian cần làm lạnh bao kín chung quanh Vì cabin ơtơ cần phải bao kín cách nhiệt tốt + Nguyên tắc thứ ba: Khi cho bốc chất lỏng, trình bốc sinh hàn hấp thu lượng nhiệt đáng kể Ví dụ cho rượu cồn vào lịng bàn tay, cồn hấp thu nhiệt từ lòng bàn tay để bốc Hiện tượng làm ta cảm thấy mát lạnh điểm giọt cồn bốc 1.2.3 Đơn vị đo nhiệt lượng , Môi chất lạnh, Dầu nhờn bôi trơn 1.2.3.1 Đơn vị đo nhiệt lượng Để đo nhiệt lượng truyền từ vật thể sang vật thể khác, thông thường người ta dùng đơn vị Calorie BTU - Calorie số nhiệt lượng cần cung cấp cho 1kg nước để tăng nhiệt độ lên C - BTU viết tắt chữ British Thermal Unit Nếu cần nung pound nước ( 0,454kg) đến 10F (0,550C) phải truyền cho nước BTU nhiệt 1.2.3.2 Môi chất lạnh Mơi chất lạnh cịn gọi tác nhân lạnh hay ga lạnh dùng hệ thống điều hồ khơng khí ơtơ phải đạt u cầu sau đây: - Dễ bốc có điểm sơi thấp - Phải trộn lẫn với dầu bơi trơn - Có hố tính trơ, nghĩa khơng làm hỏng ống cao su, nhựa dẻo, không gây sét gỉ cho kim loại - Không gây cháy nổ độc hại Hệ thông điện lạnh ôtô sử dụng hai loại môi chất lạnh phổ biến R-12 R-134a a Môi chất lạnh R-12 Môi chất lạnh R-12 hợp chất gồm clo, flo cacbon Điểm sôi R-12 -220F (-300C), nhờ vậy: KHOA CNKT ÔTÔ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH – NGUYỄN MẠNH HÙNG - Ưu điểm: Nó bốc nhanh chóng giàn lạnh hấp thu nhiều nhiệt R-12 hoà tan dầu nhờn bôi trơn chuyên dùng cho máy lạnh (loại dầu khống chất), khơng phản ứng làm hỏng kim loại, ống mềm gioăng đệm Nó có khả lưu thơng xun suốt qua hệ thống lạnh không bị giảm hiệu suất lạnh - Nhược điểm: Chất thải vào khơng khí, ngun tử clo tham gia phản ứng làm thủng tầng ôzôn bao bọc bảo vệ Trái Đất Trên tầng cao từ 16  48 km, tầng ôzôn bảo vệ Trái Đất cách ngăn chặn tia cực tím mặt trời phóng vào Trái Đất Do đó, ngày hệ thống điện lạnh ôtô dùng loại môi chất R-134a thay cho R-12 b Môi chất lạnh R-134a Môi chất lạnh R-134a hợp chất gồm flo cacbon Điểm sôi môi chất R134a -150F (-260C) - Ưu điểm: Hợp chất khơng tham gia phá hỏng tầng ơzơn Vì phân tử không chứa clo - Nhược điểm: R-134a khơng hồ tan với dầu nhờn bơi trơn khoáng chất - Một số khác biệt quan trọng môi chất lạnh R-134a so với R-12 là: + Dầu nhờn bôi trơn chuyên dùng với môi chất lạnh R-134a chất bôi trơn tổng hợp polyalkalineglycol (PAG) hay polyolester (POE) Hai chất bôi trơn hồ lẫn với mơi chất lạnh R-12 + Chất khử ẩm dùng cho R-134a khác với chất khử ẩm dùng cho R-12 + Hệ thống điện lạnh ôtô dùng môi chất lạnh R-134a cần áp suất bơm máy nén lưu lượng khơng khí giải nhiệt giàn nóng (bộ ngưng tụ) phải tăng cao so với hệ thống điện lạnh dùng R-12 Chú ý: Trong trình bảo trì sửa chữa cần tuân thủ yếu tố kỹ thuật sau đây: + Không nạp lẫn môi chất lạnh R-12 vào hệ thống dùng môi chất lạnh R-134a ngược lại Nếu không tuân thủ điều gây sai hỏng cho hệ thống điện lạnh + Không dùng dầu bôi trơn máy nén hệ thống R-12 cho máy nén hệ thống R-134a Nên dùng loại + Phải sử dụng chất khử ẩm loại dành riêng cho R-12 R-134a c Đề phịng tai nạn mơi chất lạnh KHOA CNKT ÔTÔ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH – NGUYỄN MẠNH HÙNG Tính chất vật lý môi chất lạnh không mầu sắc, không mùi vị, không cháy nổ Nếu tiếp xúc trực tiếp với mơi chất lạnh bị mù mắt hay hỏng da Môi chất lạnh bắn vào mắt gây đông lạnh phá hỏng mắt Nếu không may bị mơi chất lạnh bắn vào mắt phải nhanh chóng tự cấp cứu sau: + Không dụi mắt + Tạt nhiều nước lã vào mắt để làm tăng nhiệt độ cho mắt + Băng che mắt tránh bụi bẩn + Đến bệnh viện mắt để chữa trị kịp thời + Nếu bị chất lạnh phun vào da thịt, nên tiến hành chữa trị Không nên xả bỏ mơi chất lạnh vào phịng kín, mơi lạnh làm phân tán khí ơxi gây chứng buồn ngủ, bất tỉnh tử vong Nếu để môi chất lạnh tiếp xúc với lửa hay kim loại nóng sinh khí độc Nên tn thủ số nguyên tắc an toàn sau thao tác với môi chất lạnh: + Lưu trữ bình chứa mơi chất lạnh vào chỗ thống mát Tuyệt đối khơng hâm nóng mơi chất lạnh lên 510C + Không va chạm hay gõ mạnh vào bình chứa mơi chất lạnh + Khơng trộn lẫn R – 12 với R – 134a 1.2.3.3 Dầu nhờn bôi trơn hệ thống điện lạnh Tuỳ theo quy định nhà chế tạo, lượng dầu bôi trơn khoảng 150 ml đến 200ml đựơc nạp vào máy nén nhằm đảm bảo chức năng: Bôi trơn chi tiết máy nén tránh mòn kẹt cứng, phần dầu nhờn hồ lẫn với mơi chất lạnh lưu thông khắp nơi hệ thống giúp van giãn nở hoạt động xác, bơi trơn cổ trục máy nén v.v… Dầu nhờn bôi trơn máy nén phải tinh khiết, không sủi bọt, không lẫn lưu huỳnh Dầu nhờn bơi trơn máy nén khơng có mùi, suốt màu vàng nhạt Khi bị lẫn tạp chất dầu nhờn đổi sang màu nâu đen Vì phát thấy dầu nhờn hệ thống điện Hình 1.5 Bình chứa 2ounces (59 ml) dầu nhờn bôi trơn dùng thêm KHOA CNKT ÔTÔ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ vào hệ thống điện lạnh ôtô ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH – NGUYỄN MẠNH HÙNG lạnh đổi sang màu nâu đen đồng thời có mùi hăng nồng, dầu bị nhiễm bẩn Cần phải xả dầu cũ thay dầu chủng loại dung lượng quy định Chủng loại độ nhớt dầu bôi trơn máy nén tuỳ thuộc vào quy định nhà chế tạo máy nén tuỳ thuộc vào loại mơi chất lạnh sử dụng Để cho thêm dầu nhờn vào máy nén bù đắp cho lượng dầu bị thất xì ga, người ta sản xuất bình dầu nhờn áp suất ( Pressurizedoil) giới thiệu (hình 1.5) Loại bình chứa 59 ml dầu nhờn lượng thích ứng môi chất lạnh Lượng môi chất lạnh chứa bình có cơng dụng tạo áp suất đẩy dầu nhờn nạp vào hệ thống Cho thêm dầu nhờn vào hệ thống điện lạnh ơtơ Trong cơng tác bảo trì sửa chữa điện lạnh ôtô, cụ thể xả môi chất lạnh, thay phận, cần phải cho thêm dầu nhờn bôi trơn chủng loại lượng Dầu nhờn phải cho thêm sau tiến hành tháo xả môi chất lạnh, sau thay phận trước rút chân không Dầu nhờn hồ tan với mơi chất lạnh lưu thơng khắp xuyên suốt hệ thống, bên phận có tích tụ số dầu bơi trơn tháo rời phận khỏi hệ thống Lượng dầu nhờn bôi trơn phải cho thêm sau thay phận quy định nhà chế tạo chế trực tiếp vào phận Sau quy định hãng ôtô Ford: Giàn lạnh (bộ bốc hơi) …………… 90 cc Giàn nóng (bộ ngưng tụ) ……………… 30 cc Bầu lọc hút/ẩm ……………… 30 cc Tổng thể tích dầu bơi trơn hệ thống điện lạnh ôtô khoảng 240 cc 1.3 CẤU TẠO CHUNG VÀ NGUN LÝ ĐIỀU HỊA TRÊN ƠTƠ Hình 1.6: Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều hịa khơng khí ơtơ KHOA CNKT ƠTƠ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Máy nén Giàn lạnh Van tiết lưu SVTH – NGUYỄN MẠNH HÙNG Bình lọc khử ẩm Giàn nóng 1.3.1 Nguyên lý hoạt động chung hệ thống điện lạnh ôtô Hoạt động hệ thống điện lạnh (hình 1.7) tiến hành theo bước sau nhằm thu nhiệt, làm lạnh khối khơng khí phân phối luồng khí mát bên cabin ơtơ: Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện lạnh ôtô a Môi chất lạnh thể bơm từ máy nén áp suất cao nhiệt độ cao đến ngưng tụ b.Tại ngưng tụ (giàn nóng) nhiệt độ mơi chất lạnh cao, quạt gió thổi mát giàn nóng, mơi chất lạnh thể giải nhiệt, giảm áp nên ngưng tụ thành thể lỏng áp suất cao nhiệt độ thấp c Môi chất lạnh thể lỏng tiếp tục lưu thơng đến bình lọc/hút ẩm , mơi chất lạnh tiếp tục làm tinh khiết nhờ hút hết ẩm lọc tạp chất KHOA CNKT ÔTÔ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH – NGUYỄN MẠNH HÙNG d Van giãn nở hay van tiết lưu điều tiết lưu lượng môi chất lạnh thể lỏng để phun vào bốc (giàn lạnh), làm lạnh thấp áp môi chất lạnh Do giảm áp nên môi chất lạnh thể lỏng sôi, bốc biến thành thể bên bốc e Trong q trình bốc hơi, mơi chất lạnh hấp thu nhiệt cabin ôtô, làm cho bốc trở lên lạnh Quạt lồng sóc hay quạt giàn lạnh thổi khối lượng lớn khơng khí xun qua giàn lạnh đưa khí mát vào cabin ơtơ f Sau mơi chất lạnh thể hơi, áp suất thấp hút trở lại máy nén Hệ thống điện lạnh ôtô thiết kế theo kiểu: Hệ thống dùng van giãn nở TXV (Thermostatic Expansion Valve) hệ thốngs tiết lưu cố định FOT (Fexed Orfice Tube) để tiết lưu môi chất lạnh thể lỏng phun vào bốc 1.3.2 Các phận chính: 1.3.2.1 Máy nén: Máy nén hệ thống điện lạnh ôtô thực lúc hai vai trò quan trọng sau đây: Vai trò thứ nhất: Máy nén tạo sức hút hay tạo điều kiện giảm áp cửa hút nhằm thu hồi ẩn nhiệt mơi chất lạnh từ bốc Điều kiện giảm áp giúp cho van giãn nở hay ống tiết lưu điều tiết lượng môi chất lạnh thể lỏng cần phun vào bốc Vai trò thứ hai: Trong trình bơm, máy nén làm tăng áp suất, biến môi chất lạnh thể thấp áp thành môi chất lạnh thể cao áp Áp suất nén cao nhiệt độ mơi chất lạnh tăng lên Yếu tố làm tăng cao áp suất nhiệt độ môi chất lạnh lên gấp nhiếu lần so với nhiệt độ môi trường giúp thực tốt q trình trao đổi nhiệt giàn nóng Máy nén cịn có cơng dụng bơm mơi chất lạnh chảy xuyên suốt hệ thống Máy nén phân làm loại sau: - Máy nén kiểu piston : - Máy nén kiểu piston loại đặt đứng - Máy nén kiểu piston loại đặt nằm - Máy nén loại cánh van quay - Máy nén thay đổi thể tích bơm KHOA CNKT ÔTÔ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ 10 ... loại - Không gây cháy nổ độc hại Hệ thông điện lạnh ? ?tô sử dụng hai loại môi chất lạnh phổ biến R-12 R-134a a Môi chất lạnh R-12 Môi chất lạnh R-12 hợp chất gồm clo, flo cacbon Điểm sôi R-12 -2 20F... dùng hệ thống điều hồ khơng khí ? ?tô phải đạt yêu cầu sau đây: - Dễ bốc có điểm sơi thấp - Phải trộn lẫn với dầu bơi trơn - Có hố tính trơ, nghĩa không làm hỏng ống cao su, nhựa dẻo, không gây sét... hành khách ln có điều kiện khí hậu thoải mái xe 1.2 LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 1.2.1 Mục đích điều hồ khơng khí - Lọc sạch, tinh khiết khối khơng khí trước đưa vào cabin ? ?tô - Rút chất ẩm ướt