ĐỒ ÁN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRÊN XE TOYOTA VIOS

+ Môi chất lạnh được bơm đi từ máy nén A dưới áp suất cao và nhiệt độ bốc hơi cao đến bộ ngưng tụ B hay giàn nóng ở thể hơi... + Tại bộ ngưng tụ B nhiệt độ của môi chất rất cao, quạt gió

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngành côngnghiệp ô tô của nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ Trong những nămgần đây lượng ô tô tham gia giao thông không ngừng tăng lên Ngày nay ô tô

đã trở thành phương tiện đi lại thân thiện đối với người dân Việt Nam Nhận

ra nhu cầu này, ngày càng nhiều các xí nghiệp, công ty về lắp ráp, sửa chữa,bảo dưỡng ô tô được thành lập ở các khu công nghiệp trọng điểm cũng nhưcác tỉnh thành trong cả nước Cùng với mức sống ngày một nâng cao, sự pháttriển của nền kinh tế, số lượng xe ô tô ngày càng được tiêu thụ với số lượnglớn để đáp ứng tất cả các nhu cầu Từ đó kéo theo là sự đòi hỏi số lượng lớn

về những cán bộ kỹ thuật hiểu biết về ô tô Vì vậy, việc nắm rõ và hiểu biếtđầy đủ về việc sử dụng, khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa là yếu tố cần thiết vàquan trọng của một sinh viên ngành Công nghệ ô tô

Sau 4 năm theo học tại trường, với sự đào tạo, dạy dỗ, và hướng dẫn củacác thầy cô trong trường Đại học Công nghiệp Hà nội nói chung và thầy côkhoa Công Nghệ Kỹ thuật Ô tô nói riêng, sự giúp đỡ tận tình của Ban giámhiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa, thầy chủ nhiệm Hôm nay, chúng emsắp kết thúc hóa học, đã được trang bị kiến thức chuyên môn nhất định và cóthể tham gia vào sản xuất, góp một phần công sức vào việc xây dựng kinh tếđất nước

Với tiêu chí như vậy, nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, cho nên em

chọn thực hiện đề tài đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu khai thác hệ thống điều hòa không khí trên xe ô tô Toyota Vios 2010” Đề tài gồm có 4 chương:

Chương 1 Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Chương 2 Điều khiển hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Chương 3 Hệ thống điều hòa không khí trên xe Toyota Vios

Chương 4 Khai thác hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Trang bị hệ thống điều hòa không khí trên ô tô là một phần không thếthiếu trên các dòng xe hiện đại Đây là hệ thống thiết yếu đảm bảo tính tiệnnghi cho nhu cầu sử dụng ngày càng cao của con người Vì thế, nhu cầu sửachữa bảo dưỡng hệ thống điều hòa là vô cùng lớn Từ đó, yêu cầu đặt ra chongười kĩ thuật viên, kĩ sư ô tô là phải trang bị kiến thức chuyên sâu về hệthống điều hòa và nâng cao trình độ tay nghề sửa chữa Nhận thấy đây là một

đề tài có ý nghĩa thực tiễn cao, em đã cố gắng tìm kiếm tài liệu, học hỏi, tíchlũy kiến thưc từ các thầy giáo, các bạn và các trang mạng về chuyên ngành,…

để hoàn thiện đề tài này

Đề tài được hoàn thành sẽ là cơ sở giúp cho em sau này có thể tiếp cậnvới những hệ thống điều hòa được trang bị trên các ô tô hiện đại Chúng emmong rằng đề tài sẽ góp phần nhỏ vào công tác giảng dạy trong nhà trường.Đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên chuyên ngành ô

tô và các bạn sinh viên đang theo học các chuyên ngành khác thích tìm hiểu

về kỹ thuật ô tô

LỜI CẢM ƠN

Chúng em, những sinh viên năm cuối, những người sắp phải rời xa máitrường Đại học Công nghiệp Hà nội thân yêu, xin gửi lời cảm ơn chân thànhđến quý thầy cô trong trường nói chung và thầy cô trong khoa Công nghệ Kỹthuật Ô tô nói riêng

Trong suốt 4 năm học tại trường, với sự dìu dắt, hướng dẫn và giúp đỡtận tình của quý thầy cô, chúng em đã và đang từng bước hoàn thiện mìnhhơn để trở thành những người kỹ sư, đem bàn tay và khối óc của mình cốnghiến cho xã hội

Bên cạnh đó, với sự quan tâm, tạo điều kiện của nhà trường, của khoa,chúng em đã được đăng ký đề tài đồ án tốt nghiệp và trong thời gian thực hiện

đề tài, em đã nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn

là Thầy Nguyễn Thành Bắc.

Đồ án đã hoàn thành theo đúng dự kiến Song do khả năng còn nhiều hạnchế, thời gian thực hiện có hạn, và vì một số lí do khách quan nên chắc chắnkhông thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự thông cảm vàgóp ý của quý thầy cô bộ môn và các bạn sinh viên

Nhân đây em cũng xin được bày tỏ lòng kính trọng, biết ơn sâu sắc tớicác quý thầy cô trong khoa, trong bộ môn, các bạn trong lớp đã giúp đỡ emtrong suốt thời gian học tập tại trường

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái nguyên, ngày tháng năm 2018

Sinh viên

TRẦN NGUYÊN PHƯƠNG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ.

1.1 Mục đích việc điều hoà không khí.

- Điều hòa không khí điều khiển nhiệt độ trong xe Nó hoạt động nhưmột máy hút ẩm có chức năng điều khiển nhiệt độ lên xuống Điều hòa khôngkhí cũng giúp loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như sương mù, băng đọng trênmặt trong của kính xe

- Điều hòa không khí là bộ phận để:

+ Điều khiển nhiệt độ và thay đổi độ ẩm trong xe

+ Điều khiển dòng không khí trong xe

+ Lọc và làm sạch không khí

Hình 1.1 Điều hòa không khí.

1.1.1 Điều khiển nhiệt độ.

1.1.1.1 Bộ sưởi ấm.

Người ta dùng một két sưởi ấm như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóngkhông khí Két sưởi lấy nước làm mát của động cơ đã được hâm nóng bởiđộng cơ và dùng nhiệt độ 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 như làmột bộ sưởi ấm.

Hình 1.2 Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi ấm.

1.1.1.2 Hệ thống làm mát không khí.

Giàn lạnh làm việc như là một bộ trao đổi nhiệt để làm mát không khítrước khi đưa vào trong xe Khi bật công tắc điều hòa không khí, máy nén bắtđầu làm việc đẩy môi chất lạnh (ga điều hòa) tới giàn lạnh Giàn lạnh đượclàm mát nhờ chất làm lạnh và sau đó nó làm mát không khí được thổi vàotrong xe từ quạt gió Việc làm nóng không khí phụ thuộc vào nhiệt độ củanước làm mát động cơ nhưng việc làm mát không khí hoàn toàn độc lập vớinhiệt độ nước làm mát động cơ

Hình 1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát không khí.

1.1.1.3 Máy hút ẩm.

Lượng hơi nước trong không khí tăng lên khi nhiệt độ không khí cao hơn

và giảm xuống khi nhiệt độ không khí giảm xuống Khi đi qua giàn lạnh,không khí được làm mát Hơi nước trong không khí ngưng tụ lại và bám vàocác cánh tản nhiệt của giàn lạnh Kết quả là độ ẩm trong xe bị giảm xuống.Nước dính vào các cánh tản nhiệt đọng lại thành sương và được chứa trongkhay xả nước Cuối cùng, nước này được tháo ra khỏi khay của xe bằng mộtvòi nhỏ

Hình 1.4 Nguyên lý hút ẩm.

1.1.1.4 Điều khiển nhiệt độ.

Điều hòa không khí trong ô tô điều khiển nhiệt độ bằng cách sử dụng cảkét sưởi và giàn lạnh, và bằng cách điều chỉnh vị trí cánh hòa trộn không khícũng như van nước Cánh hòa trộn không khí và van nước phối hợp để chọn

ra nhiệt độ thích hợp từ các núm chọn nhiệt độ trên bảng điều khiển

Hình 1.5 Điều khiển nhiệt độ mát.

Hình 1.6 Điều khiển nhiệt độ bình thường.

Hình 1.7 Điều khiển chế độ nóng.

1.1.2 Điều khiển dòng không khí trong xe.

1.1.2.1 Thông gió tự nhiên.

Việc lấy không khí bên ngoài đưa vào trong xe nhờ sự chênh áp được tạo

ra do sự chuyển động của xe được gọi là sự thông gió tự nhiên Sự phân bổ ápsuất không khí trên bề mặt của xe khi nó chuyển động được chỉ ra trên hình

vẽ, một số nơi có áp suất dương, còn có một số nơi có áp suất âm Như vậycửa hút được bố trí ở những nơi có áp suất dương (+) và cửa xả được bố trí ởnhững nơi có áp suất (-)

Hình 1.8 Thông gió tự nhiên.

1.1.2.2 Thông gió cưỡng bức.

Trong các hệ thống thông gió cưỡng bức, người ta sử dụng quạt điện hútkhông khí đưa vào trong xe Các cửa hút và cửa xả không khí được đặt ở cùng

vị trí như hệ thống thông gió tự nhiên Thông thường hệ thống thông gió nàyđược dùng chung với hệ thống thông khí khác( hệ thống điều hòa không khí

Bộ lọc không khí dùng một mô tơ quạt để lấy không khí ở trong xe vàlàm sạch không khí đồng thời khử mùi nhờ than hoạt tính trong bộ lọc.

Ngoài ra một số xe có trang bị cảm biến khói để xác định khói thuốc và

tự động khởi động mô tơ quạt gió ở vị trí “HI”

Hình 1.11 Bảng điều khiển

1.2 Khái quát hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.

Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh ô tô nói riêng là bao gồm nhữngthiết bị nhằm thực hiện một chu trình lấy nhiệt từ môi trường cần làm lạnh vàthải nhiệt ra môi trường bên ngoài

Thiết bị lạnh ô tô bao gồm: Máy nén, thiết bị ngưng tụ, bình lọc/hút ẩm,thiết bị giãn nở, thiết bị bay hơi và một số thiết bị khác nhằm đảm bảo cho hệthống lạnh hoạt động hiệu quả nhất

Hình 1.12 Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.

1.2.1 Công dụng.

- Lọc sạch, tinh khiết khối không khí trước khi đưa vào cabin ôtô

- Rút sạch chất ẩm ướt trong không khí này

- Làm mát lạnh không khí và duy trì độ mát ở nhiệt độ thích hợp

- Giúp cho người ngồi trong xe và người lái xe cảm thấy thoải mái, mátdịu khi chạy xe trên đường trong khi thời tiết nóng bức

1.2.2 Yêu cầu.

- Không khí trong cabin phải lạnh

- Không khí phải sạch

- Không khí lạnh phải được lan truyền khắp cabin

- Không khí lạnh khô (không có độ ẩm)

1.2.3 Phân theo vị trí lắp đặt.

Kiểu phía trước:

Giàn lạnh của kiểu phía trước được gắn sau bảng đồng hồ và được nốivới giàn sưởi Quạt giàn lạnh được dẫn động bằng mô tơ quạt Gió từ bênngoài hoặc không khí tuần hoàn bên trong được cuốn vào Không khí đã làmlạnh (hoặc sấy) được đưa vào bên trong

Hình 1.13a Kiểu điều hòa phía trước

Kiểu phía sau:

Ở kiểu này cụm điều hòa không khí đặt ở cốp sau xe Cửa ra và cửa vàocủa khí lạnh được đặt ở lưng ghế sau

Do cụm điều hòa gắn ở cốp sau nơi có khoảng trống lớn nên điều hòakiểu này có ưu điểm của một bộ điều hòa với công suất giàn lạnh lớn và cócông suất làm lạnh dự trữ

Hình 1.13b Kiểu điều hòa phía sau.

Kiểu kép:

Kiểu kép là kiểu kết hợp giữa kiểu phía trước với giàn lạnh phía sauđược đặt trong khoang hành lý Cấu trúc này không cho không khí thổi ra từphía trước hoặc từ phía sau Kiểu kép cho năng suất lạnh cao hơn và nhiệt độđồng đều ở mọi nơi trong xe

Hình 1.14 Kiểu điều hòa kép.

Kiểu kép treo trần:

Kiểu này được sử dụng trong xe khách Phía trước bên trong xe được

bố trí hệ thống điều hòa kiểu phía trước kết hợp với giàn lạnh treo trần phíasau Kiểu kép treo trần cho năng suất lạnh cao và nhiệt độ phân bố đều

Hình 1.15 Kiểu điều hòa kép treo trần.

1.2.4 Phân loại theo phương pháp điều khiển.

Kiểu bằng tay:

Kiểu này cho phép điều khiển nhiệt độ bằng tay các công tắc và nhiệt độđầu ra bằng cần gạt Ngoài ra còn có cần gạt hoặc công tắc điều khiển tốc độquạt, điều khiển lượng gió, hướng gió

Hình 1.16a Điều khiển bằng tay (Khi trời nóng).

Hình 1.16b Điều khiển bằng tay (Khi trời lạnh).

Kiểu tự động:

Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ mong muốn, bằng cách trang bị bộđiều khiển điều hòa và ECU động cơ Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độkhông khí ra và tốc độ động cơ quạt một cách tự động dựa trên nhiệt độ bêntrong xe, bên ngoài xe, và bức xạ mặt trời báo về hộp điều khiển thông quacác cảm biến tương ứng, nhằm điều khiển nhiệt độ bên trong xe theo nhiệt độmong muốn

Hình 1.17 Điều khiển tự động.

1.3 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa ô tô.

1.3.1 Cấu tạo chung của hệ thống.

Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh ô tô nói riêng bao gồm các bộphận và thiết bị nhằm thực hiện một chu trình lấy nhiệt từ môi trường cần làmlạnh và thải nhiệt ra môi trường bên ngoài Thiết bị lạnh ô tô bao gồm các bộphận: Máy nén, thiết bị ngưng tụ (giàn nóng), bình lọc và tách ẩm, thiết bị

giãn nở (van tiết lưu), thiết bị bay hơi (giàn lạnh), và một số thiết bị khácnhằm đảm bảo cho hệ thống hoạt động có hiệu quả nhất Hình vẽ dưới đâygiới thiệu các bộ phận trong hệ thống điều hòa không khí ô tô.

Hình 1.18 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống điều hòa trên ô tô.

A Máy nén (lốc lạnh) F Van tiết lưu (van giãn nở)

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

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

1 Sự nén 3 Sự giãn nở

2 Sự ngưng tụ 4 Sự bốc hơi

1.3.2 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa ô tô.

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

+ Môi chất lạnh được bơm đi từ máy nén (A) dưới áp suất cao và nhiệt

độ bốc hơi cao đến bộ ngưng tụ (B) hay giàn nóng ở thể hơi

+ Tại bộ ngưng tụ (B) nhiệt độ của môi chất rất cao, quạt gió thổi mátgiàn nóng, môi chất ở thể hơi được giải nhiệt, ngưng tụ thành thể lỏng dưới ápsuất cao nhiệt độ thấp.

Nhiệt độ Áp suất Trạng thái

Trước khi qua giàn nóng Xấp xỉ 800C Xấp xỉ 1.7MPa HơiSau khi qua giàn nóng Xấp xỉ 600C Xấp xỉ 1.7MPa Lỏng

Bảng 1.1 Trạng thái môi chất trước và sau khi qua giàn nóng.

+ Môi chất lạnh dạng thể lỏng tiếp tục lưu thông đến bình lọc hay bộ hút

ẩm (C), tại đây môi chất lạnh được làm tinh khiết hơn nhờ được hút hết hơi

ẩm và tạp chất

+ Van giãn nở hay van tiết lưu (F) điều tiết lưu lượng của môi chất lỏngchảy vào bộ bốc hơi (Giàn lạnh) (G), làm hạ thấp áp suất của môi chất lạnh

Do giảm áp nên môi chất từ thể lỏng biến thành thể hơi trong bộ bốc hơi

Nhiệt độ Áp suất Trạng thái

Trước khi qua van tiết lưu Xấp xỉ 600C Xấp xỉ 1.7MPa LỏngSau khi qua van tiết lưu Xấp xỉ 00C Xấp xỉ 0.2 Mpa Hơi sương

Bảng 1.2 Trạng thái môi chất trước và sau van tiết lưu.

+ 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 lấy từ bên ngoài vào đi qua giàn lạnh (Bộ bốc hơi) Tại đâykhông khí bị dàn lạnh lấy đi nhiều năng lượng thông qua các lá tản nhiệt, do

đó nhiệt độ của không khí sẽ bị giảm xuống rất nhanh đồng thời hơi ẩm trongkhông khí cũng bị ngưng tụ lại và đưa ra ngoài Tại giàn lạnh khi môi chất ởthể lỏng có nhiệt độ, áp suất cao sẽ trở thành môi chất ở thể hơi có nhiệt độ,

áp suất thấp

Nhiệt độ Áp suất Trạng thái

Trước khi qua giàn lạnh Xấp xỉ 00C Xấp xỉ 0.2 Mpa Hơi sươngSau khi qua giàn lạnh 30C đến 40C Xấp xỉ 0.2 Mpa Hơi

Bảng 1.3 Trạng thái môi chất trước và sau khi qua giàn lạnh.

Khi quá trình này xảy ra môi chất cần một năng lượng rất nhiều, do vậy

nó sẽ lấy năng lượng từ không khí xung quanh giàn lạnh (năng lượng khôngmất đi mà chuyển từ dạng này sang dạng khác) Không khí mất năng lượngnên nhiệt độ bị giảm xuống, tạo nên không khí lạnh Môi chất lạnh ở thể hơi,dưới nhiệt độ cao và áp suất thấp được hồi về máy nén

Nhiệt độ Áp suất Trạng thái

Trước khi qua máy nén 30C đến 40C Xấp xỉ 0.2 Mpa Hơi

Sau khi qua máy nén Xấp xỉ 800C Xấp xỉ 1.7MPa Hơi

Bảng 1.4 Trạng thái môi chất sau khi qua máy nén.

1.3.3 Vị trí lắp đặt của hệ thống điều hòa trên ô tô.

- Đối với xe du lịch diện tích trong xe nhỏ vì vậy hệ thống điều hòa đượclắp ở phía trước (táp lô) hoặc phía sau (cốp xe) là đảm bảo được việc cungcấp khí mát vào trong xe khi cần thiết

- Đối với xe khách diện tích trong xe lớn nếu lắp hệ thống điều hòagiống xe con thì sẽ không đảm bảo làm mát toàn bộ xe hay quá trình làm mát

sẽ kém đi nhiều Vì vậy xe khách được lắp hệ thống điều hòa trên trần xe đểđảm bảo làm mát toàn bộ xe tạo ra cảm giác thoải mái cho hành khách trênxe

Hình 1.19 Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống điều hòa xe du lịch.

Hình 1.20 Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống điều hòa xe khách.

1.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính trong hệ thống điều hòa ô tô.

1.4.1 Máy nén.

1.4.1.1 Chức năng.

Máy nén trong hệ thống điều hòa không khí là loại máy nén đặc biệtdùng trong kỹ thuật lạnh, hoạt động như một cái bơm để hút môi chất ở ápsuất thấp nhiệt độ thấp sinh ra ở giàn bay hơi rồi nén lên áp suất cao (100psi;7÷17.5 kg/cm2) và nhiệt độ cao để đẩy vào giàn ngưng tụ, đảm bảo sự tuầnhoàn của môi chất lạnh một cách hợp lý và tăng mức độ trao đổi nhiệt củamôi chất lạnh trong hệ thống

Máy nén là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống lạnh, công suất, chấtlượng, tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu đều do máy nénquyết định Trong quá trình làm việc tỉ số nén vào khoảng 5÷8,1 Tỉ số nàyphụ thuộc vào nhiệt độ không khí môi trường xung quanh và loại môi chấtlạnh Có thể so sánh máy nén lạnh có tầm quan trọng giống như trái tim của

cơ thể sống Sau khi được chuyển về trạng thái khí có nhiệt độ và áp suất

thấp môi chất được nén và chuyển thành trạng thái khí ở nhiệt độ cao và ápsuất cao Sau đó nó được chuyển tới giàn nóng.

+ Bước 2: Sự nén của môi chất: Khi piston từ điểm chết dưới lên điểmchết trên, van hút đóng van xả mở ra với tiết diện nhỏ hơn nên áp suất củamôi chất ra sẽ cao hơn khi được hút vào Quá trình kết thúc khi piston nên đếnđiểm chết trên

+ Bước 3: Khi piston nên đến điểm chết trên thì quá trình được lặp lại như trên

Thời gian trước đây, hầu hết các máy nén sử dụng loại hai piston và mộttrục khuỷu, piston chuyển động tịnh tiến trong xy lanh, loại này hiện naykhông còn sử dụng nữa Hiện nay loại đang sử dụng rộng rãi nhất là loại máynén piston dọc trục và máy nén quay dùng cánh trượt.

Máy nén kiểu đĩa chéo:

 Cấu tạo:

Một cặp pitong được đặt trong đĩa chéo cách nhau 1 khoảng 720 chomáy nén 10 xylanh hay 1200 cho máy nén 6 xylanh Khi một phía của piston

ở hành trình nén thì piston ở phía kia ở hành trình hút

Hình 1.22 Cấu tạo máy nén đĩa chéo.

Nguyên lý hoạt động:

Khi trục máy nén quay sẽ làm đĩa cam quay, piston di chuyển về bên tráihay bên phải Kết quả là môi chất làm lạnh bị nén lại, khi piston di chuyển vềphía bên phải do sự chênh lệch về áp suất giữa bên trong xylanh và đườngống áp suất thấp, van hút bên trái sẽ mở ra, môi chất làm lạnh điền đầy trongxylanh

Khi piston di chuyển về phía bên trái, van nạp sẽ đóng lại môi chất sẽ bị

nén Khi áp suất nén tăng lên áp suất của môi chất bên trong xylanh sẽ làm

mở van xả Khi van xả mở môi chất bị nén sẽ đẩy ra đường ống áp suất cao.Van nạp và van xả là van một chiều để tránh môi chất đi ngược lại.

Nếu vì một lý do nào đó, áp suất ở phần cao áp của hệ thống lạnh quácao, van an toàn được lắp trong máy nén sẽ xả một phần môi chất ra ngoài.Điều này giúp bảo vệ các bộ phận của hệ thống điều hòa

Hình 1.23 Nguyên lý hoạt động máy nén đĩa chéo.

Máy nén kiểu trục khuỷu piston.

 Cấu tạo

Máy nén kiểu piston (crank-type compressor): loại này thường đượcthiết kế nhiều piston (thường từ 3-5 piston) theo kiểu thẳng hàng hoặc chữ V(inline or V type) Trong quá trình hoạt động mỗi piston thực hiện một thì hút

và một thì nén Trong thì hút, máy nén hút môi chất lạnh ở phần thấp áp từgiàn lạnh vào máy nén qua van hút

Hình 1.24 Cấu tạo máy nén trục khuỷu piston

 Nguyên lý hoạt động:

Quá trình nén, piston di chuyển lên trên nén môi chất lạnh với áp suất vànhiệt độ cao, van hút đóng lại, van xả mở ra môi chất được nén đến giànnóng Van xả là điểm xuất phát của phần cao áp của hệ thống Các vanthường làm bằng thép là lò xo mỏng, dễ biến dạng hoặc gãy nếu quá trình nạpmôi chất lạnh sai kỹ thuật

Hình 1.25 Nguyên lý hoạt động máy nén trục khuỷu piston.

Máy nén kiểu cánh trượt:

Cấu tạo:

Máy nén cánh gạt gồm một rotor gắn chặt với hai cặp cánh gạt và đượcbao quanh bởi xylanh máy nén Mỗi cánh gạt của máy nén này được đặt đốidiện nhau, có 2 cặp cánh gạt như vậy mỗi cánh gạt được đặt vuông góc vớicánh kia trong rãnh của roto Khi roto quay cánh gạt sẽ được nâng theo chiềuhướng kính vì các đầu của chúng trượt trẹn mặt trong của xylanh.

Hình 1.26 Cấu tạo máy nén cánh trượt.

Nguyên lý làm việc:

Khi rotor quay, hai cánh gạt quay theo và chuyển động tịnh tiến trongrãnh của rotor, trong khi đó hai đầu cuối của cánh gạt tiếp xúc với mặt trongcủa xylanh và tạo áp suất nén môi chất

Hình 1.27 Nguyên lý hoạt động máy nén cánh trượt.

Máy nén khí dạng đĩa lắc:

Cấu tạo:

Khi trục quay, chốt dẫn hướng quay đĩa chéo thông qua đĩa có vấu đượcnối trực tiếp với trục Chuyển động quay này của đĩa chéo được chuyển thànhchuyển động quay của piston trong xylanh để thực hiện hút, nén và xả trongmôi chất.

Hình 1.28 Cấu tạo máy nén khí dạng đĩa lắc.

Nguyên lý hoạt động:

Van điều khiển áp suất trong buồng đĩa chéo tùy theo mức độ lạnh Nólàm thay đổi gố độ nghiêng của đĩa chéo nhờ chốt dẫn hướng và trục có tácdụng như là bản lề và hành trình piston để điều khiển máy nén hoạt động mộtcách phù hợp

Khi độ lạnh thấp, áp suất trong buồng áp suất giảm thấp xuống thì van

mở ra vì áp suất của ống xếp lớn hơn áp suất trong buồng áp suất thấp từ đó

áp suất của buồng áp suất cao tác dụng vào buồng đĩa chéo Kết quả là áp suất

tá dụng sang bên phải thấp hơn áp suất tác dụng sang bên trái Do vậy hànhtrình piston trở nên nhỏ hơn do được dịch sang phải

Công suất máy nén này thay đổi vì sự thay đổi thể tích hút và đẩy theotải nhiệt nên công suất cũng được điều chỉnh tối ưu theo tải nhiệt Công suấtmáy nén này thay đổi vì sự thay đổi thể tích hút và đẩy theo tải nhiệt nên côngsuất cũng được điều chỉnh tối ưu theo tải nhiệt

Máy nén thay đổi lưu lượng theo tải nhiệt có thể thay đổi góc nghiêngcủa đĩa Sự thay đổi hành trình của piston giúp công suất máy nén luôn đượcđiều chỉnh và đạt cao nhất.

Hình 1.29 Nguyên lý hoạt động máy nén khí dạng đĩa lắc.

Máy nén kiểu xoắn ốc.

bị nén do chuyển động tuần hoàn của đường xoắn ốc và mỗi lần vòng xoắn

ốc quay thực hiện 3 vòng thì môi chất được xả ra từ cửa xả Trong thực tế môichất được xả ngay sau mỗi vòng

Hình 1.31 Nguyên lý hoạt động máy nén xoắn ốc.

Dầu máy nén:

Chức năng:

Dầu máy nén cần thiết để bôi trơn các chi tiết chuyển động trong máynén Dầu máy nén bôi trơn cho máy nén bằng cách hòa vào môi chất và tuầnhoàn trong mạch của hệ thống điều hòa Vì vậy cần phải sử dụng dầu phùhợp Dầu máy nén sử dụng trong hệ thống R-134a không thể thay thế cho dầumáy nén dùng trong R- 12 Nếu dùng sai dầu bôi trơn có thể làm cho máy nén

bị kẹt

 Bảng dầu thay thế cho máy nén:

Lượng dầu bôi trơn trong máy nén:

Nếu không có đủ lượng dầu bôi trơn trong mạch của hệ thống điều hòa,thì máy nén không thể được bôi trơn tốt Mặt khác nếu lượng dầu bôi trơntrong máy nén quá nhiều, thì một lượng lớn dầu sẽ phủ lên bề mặt trong củagiàn lạnh và làm giảm hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt và do đó khả năng

làm lạnh của hệ thống giảm xuống vì lí do này nên cần phải duy trì đúng mộtlượng dầu quy định trong hệ thống làm lạnh.

Bổ sung dầu sau khi thay thế các chi tiết:

Khi mở mạch môi chất thông với không khí, môi chất sẽ bay hơi và được

xả ra khỏi hệ thống Tuy nhiên vì dầu máy nén không bị bay hơi ở nhiệt độthường, hầu hết dầu còn lại ở trong hệ thống Do đó khi thay thế một bộ phậnchẳng hạn như bình chứa bộ hút ẩm, giàn lạnh hoặc giàn nóng thì cần phải bổsung một lượng dầu tương đương với lượng dầu ở lại trong bộ phận cũ vào bộphận mới

Hình 1.32 Cách cho thêm dầu vào máy nén.

1.4.2 Bộ ly hợp từ.

Tất cả các loại máy nén của hệ thống điều hòa không khí trên xe đềuđược trang bị bộ ly hợp hoạt động nhờ từ trường Bộ ly hợp này được xemnhư một phần của pully máy nén

Ly hợp từ gồm có một Stator (nam châm điện), puli, bộ phận định tâm

và các bộ phận khác Bộ phận định tâm được lắp cùng với trục máy nén vàstator được lắp ở thân trước của máy nén

Hình 1.33 Cấu tạo của ly hợp điện từ.

Ly hợp điện từ làm việc theo nguyên lý điện từ, có hai loại cơ bản:

- Loại cực từ tĩnh (cực từ được bố trí trên thân máy nén)

- Loại cực từ quay (các cực từ được lắp trên rôto và cùng quay với rôto,cấp điện thông qua các chổi than đặt trên thân máy nén)

Hình 1.35 Ly hợp OFF.

Hệ thống ly hợp hoạt động theo chu kỳ sẽ ngắt máy nén và bật tắt hệthống khi nhiệt độ hoặc áp suất giàn lạnh hạ ở dưới điểm đóng băng Máy néncủa hệ thống điều hòa không khí được dẫn động bằng dây đai từ động cơthông qua ly hợp từ trường Dòng điện đưa đến kích hoạt ly hợp khi hệ thốngđược bật Dòng điện đi tới ly hợp khi bật công tắc A/C

Một số hệ thống sử dụng công tắc điều khiển bằng nhiệt độ gắn trongluồng khí từ giàn lạnh thổi ra, công tắc này cũng gọi là công tắc làm tan băng,được thiết kế để ngắt mạch và cắt dòng điện đến ly hợp khi nhiệt độ hạ dưới

32oF(00C), và đóng mạch khi nhiệt độ lên khoảng 50C (100oF)

Áp suất và nhiệt độ có mối quan hệ khăng khít với nhau, chúng sẽ cùngtăng hay cùng hạ thấp với nhau Khi công tắc áp suất cảm nhận được áp suấtthấp dưới điểm áp suất ấn định (0.03 – 0.05 Mpa) thì công tắc này sẽ ngắtkhông vận hành máy nén, và công tắc áp suất sẽ đóng trở lại khi áp suất tănglên khoảng 2.74 Mpa

Nếu gián nóng không được thông hơi bình thường hoặc độ lạnh vượt quámức độ cho phép, thì áp suất ở phía có áp suất cao của giàn nóng và bìnhchứa Máy hút ẩm áp suất sẽ trở nên cao bất thường tạo nên sự nguy hiểm chođường ống dẫn Để ngăn không cho hiện tượng này xảy ra nếu áp suất ở phía

áp suất cao tăng lên khoảng từ 3,43 Mpa đến 4,14 Mpa thì van giảm áp mở đểgiảm áp suất

1.4.3 Bộ ngưng tụ (Giàn nóng).

1.4.3.1 Chức năng.

Giàn nóng ( giàn ngưng ) làm mát môi chất ở thể khí có áp suất và nhiệt

độ cao bị nén bởi máy nén và chuyển nó thành môi chất ở trạng thái và nhiệt

độ áp suất cao ( phần lớn môi chất ở trạng thái lỏng và có lẫn một số ít trạngthái khí)

Hình 1.36 Giàn nóng.

1.4.3.2 Cấu tạo.

Bộ ngưng tụ được cấu tạo bằng một ống kim loại dài uốn cong thànhnhiều hình chữ U nối tiếp nhau, xuyên qua vô số cánh tản nhiệt mỏng Cáccánh tỏa nhiệt bám sát quanh ống kim loại Kiểu thiết kế này làm cho bộngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa và không gian chiếm chỗ là tối thiểu

Hình 1.37 Cấu tạo giàn nóng.

1 Giàn nóng 6 Môi chất giàn nóng ra

2 Cửa vào 7 Không khí lạnh

1.4.3.3 Nguyên lý hoạt động.

Trong quá trình hoạt động, bộ ngưng tụ nhận được hơi môi chất lạnhdưới áp suất và nhiệt độ rất cao do máy nén bơm vào Hơi môi chất lạnh nóngchui vào bộ ngưng tụ qua ống nạp bố trí phía trên giàn nóng, dòng hơi nàytiếp tục lưu thông trong ống dẫn đi dần xuống phía dưới, nhiệt của khí môichất truyền qua các cánh toả nhiệt và được luồng gió mát thổi đi Quá trìnhtrao đổi này làm toả một lượng nhiệt rất lớn vào trong không khí Lượng nhiệtđược tách ra khỏi môi chất lạnh thể hơi để nó ngưng tụ thành thể lỏng tươngđương với lượng nhiệt mà môi chất lạnh hấp thụ trong giàn lạnh để biến môichất thể lỏng thành thể hơi

Dưới áp suất bơm của máy nén, môi chất lạnh thể lỏng áp suất cao nàychảy thoát ra từ lỗ thoát bên dưới bộ ngưng tụ, theo ống dẫn đến bầu lọc (hútẩm) Giàn nóng chỉ được làm mát ở mức trung bình nên hai phần ba phía trên

bộ ngưng tụ vẫn còn ga môi chất nóng, một phần ba phía dưới chứa môi chấtlạnh thể lỏng, nhiệt độ nóng vừa vì đã được ngưng tụ

Ngày nay trên xe người ta trang bị giàn nóng kép hay còn gọi là giànnóng tích hợp để nhằm hóa lỏng ga tốt hơn và tăng hiệu suất của quá trìnhlàm lạnh trong một số chu trình

Hình 1.38 Cấu tạo của giàn nóng kép (Giàn nóng tích hợp).

Trong hệ thống có giàn lạnh tích hợp, môi chất lỏng được tích lũy trong

bộ chia hơi-lỏng, nên không cần bình chứa hoặc lọc ga Môi chất được làmmát tốt ở vùng làm mát trước làm tăng năng suất lạnh

Hình 1.39 Chu trình làm lạnh cho giàn nóng tích hợp.

Ở chu trình làm lạnh của giàn nóng làm mát phụ, bộ chia hoạt động như

là bình chứa, bộ hút ẩm và lưu trữ môi chất ở dạng lỏng bên trong bộ chia.Ngoài ra môi chất tiếp tục được làm mát ở bộ phận làm mát để được chuyểnhoàn toàn thành dạng lỏng và do đó khả năng làm mát được cải thiện Trong

bộ chia có bộ phận lọc và hút ẩm để loại trừ hơi ẩm cũng như vật thể lạ trongmôi chất

Hình 1.40 Cấu tạo của bộ chia hơi - lỏng.

Bộ phận chia hơi - lỏng bao gồm một phin lọc và chất hút ẩm để giữ hơinước và cặn bẩn của môi chất

nhận môi chất lạnh được lắp đặt bố trí tận phía đáy bầu lọc nhằm tiếp nhậnđược 100% môi chất thể lỏng cung cấp cho van giãn nở.

Hình 1.41 Sơ đồ cấu tạo của bình lọc.

1 Cửa vào 4 Ống tiếp nhận

hệ thống là do chúng xâm nhập vào trong quá trình lắp ráp sửa chữa hoặc

do hút chân không không đạt yêu cầu Nếu môi chất lạnh không được lọc sạchbụi bẩn và chất ẩm thì các van trong hệ thống cũng như máy nén sẽ chóng bịhỏng

Sau khi được tinh khiết và hút ẩm, môi chất lỏng chui vào ống tiếp nhận(4) và thoát ra cửa (5) theo ống dẫn đến van giãn nở

Môi chất lạnh R-12 và môi chất lạnh R-134a dùng chất hút ẩm loại khácnhau Ống tiếp nhận môi chất lạnh được bố trí phía trên bình tích luỹ Một

lưới lọc tinh có công dụng ngăn chặn tạp chất lưu thông trong hệ thống Bêntrong lưới lọc có lỗ thông nhỏ cho phép một ít dầu nhờn trở về máy nén Kính quan sát là lỗ để kiểm tra được sử dụng để quan sát môi chất tuầnhoàn trong chu trình làm lạnh cũng như để kiểm tra lượng môi chất

Có hai loại kính kiểm tra: Một loại được lắp ở đầu ra của bình chứa vàloại kia được lắp ở giữa bình chứa và van giãn nở

1.4.5 Van tiết lưu hay van giãn nở.

1.4.5.1 Chức năng.

Sau khi qua bình chứa tách ẩm, môi chất lỏng có nhiệt độ thấp, áp suấtcao được phun ra từ lỗ tiết lưu Kết quả làm môi chất giãn nở nhanh và biếnmôi chất thành hơi sương có áp suất thấp và nhiệt độ thấp

Van tiết lưu điều chỉnh được lượng môi chất cấp cho giàn lạnh theo tảinhiệt một cách tự động

1.4.5.2 Phân loại.

Van tiết lưu dạng hộp:

Hình 1.42 Van tiết lưu dạng hộp.

Van tiết lưu kiểu hộp gồm thanh cảm ứng nhiệt, phần cảm ứng nhiệtđược thiết kế để tiếp xúc trực tiếp với môi chất

Thanh cảm ứng nhiệt nhận biết nhiệt độ của môi chất (tải nhiệt) tại cửa

ra của giàn lạnh và truyền đến hơi chắn trên màn Lưu lượng của môi chấtđược điều chỉnh khi kim van di chuyển Điều này xảy ra khi có sự chênh lệch

áp suất trên màn thay đổi, giãn ra hoặc co lại do nhiệt độ và tác dụng của lòxo

Hình 1.43 Nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải cao).

Khi tải nhiệt nhỏ, nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh giảm Điều đó làmcho nhiệt truyền đến hơi chắn trên màn giảm nên hơi môi chất co lại Màng dichuyển về phía phải, làm thanh cảm ứng nhiệt và đầu của kim van đẩy sangphía phải bởi lò xo Lỗ tiết lưu đóng bớt lại, nên lưu lượng môi chất tuần hoàntrong hệ thống giảm, bằng cách đó làm giảm mức độ lạnh của hệ thống

Hình 1.44 Nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải thấp).

Van tiết lưu loại thường:

Hình 1.45 Van tiết lưu loại thường.

Bộ phận cảm nhận nhiệt độ của van giãn nở được đặt bên ngoài của cửa

ra giàn lạnh Ở đỉnh của màng dẫn tới ống cảm nhận điện, có chứa môi chất

và áp suất của môi chất thay đổi tùy theo nhiệt độ bên ngoài của giàn lạnh

Áp suất môi chất bên ngoài tác động vào đáy màng Sự cân bằng giữalực đầy lên màng (áp suất của môi chất bên ngoài giàn lạnh) và áp suất môichất của ống cảm nhận nhiệt làm dịch chuyển van kim do đó điều chỉnh đượcdòng môi chất

Khoang trên của màn chắn được nối với đầu cảm ứng nhiệt được điềnđầy môi chất Nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh thay đổi làm cho áp suất củahơi chắn trên màn thay đổi Lưu lượng của môi chất được điều chỉnh khi kimvan thay đổi Điều đó xảy ra do sự chênh lệch lực tác dụng phía trên màng vàphía dưới màng.

Nguyên lý hoạt động:

Khi nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh cao (tải nhiệt lớn), môi chất nhậnđược một lượng nhiệt lớn từ không khí trong xe Điều đó làm cho quá trìnhbay hơi hoàn toàn diễn ra sớm hơn và làm tăng nhiệt độ của môi chất tại cửa

ra của giàn lạnh

Khi cả nhiệt độ và áp suất của đầu cảm ứng nhiệt tăng, màn dịch chuyểnxuống phía dưới, đẩy kim van xuống Do đó kim van mở ra và cho một lượnglớn môi chất đi vào trong giàn lạnh Điều đó làm tăng lưu lượng của môi chấttuần hoàn trong hệ thống, bằng cách đó làm tăng năng suất lạnh

Hình 1.46 Sơ đồ nguyên lý của van tiết lưu loại thường (tải nhiệt cao).

Khi nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh thấp (tải nhiệt nhỏ), môi chất nhậnđược một lượng nhiệt nhỏ từ không khí trong xe Quá trình bay hơi khônghoàn toàn, làm giảm nhiệt độ của môi chất lạnh tại cửa ra của giàn lạnh

Hình 1.47 Sơ đồ nguyên lý của van tiết lưu loại thường (tải nhiệt thấp).

Khi cả nhiệt độ và áp suất của đầu cảm ứng nhiệt đều giảm, màn dịchchuyển lên phía trên, kéo kim van lên Điều đó làm kim van đóng lại và giớihạn lưu lượng môi chất đi vào trong giàn lạnh Điều đó làm giảm lưu lượngmôi chất tuần hoàn trong hệ thống, bằng cách đó làm giảm năng suất lạnh.Một số xe không sử dụng van bốc hơi mà sử dụng ống tiết lưu cố định

Nó là một đường ống có tiết diện cố định, khi môi chất qua ống tiết lưu thì ápsuất của môi chất sẽ bị giảm xuống

Bình tích lũy

Bình tích luỹ được trang bị trên hệ thống điện lạnh thuộc kiểu dùng ốngtiết lưu cố định thay cho van giãn nở Bình này được đặt giữa bộ bốc hơi vàmáy nén Cấu tạo của bình tích lũy được mô tả như vẽ dưới đây

Hình 1.48 Cấu tạo của bình tích lũy.

1 Môi chất lạnh từ bộ bốc hơi đến 5 Lưới lọc

Để giải quyết vấn đề này, bình tích luỹ được thiết kế để tích luỹ môi chấtlạnh thể hơi lẫn thể lỏng cũng như dầu nhờn bôi trơn từ bộ bốc hơi thoát ra,sau đó giữ lại môi chất lạnh thể lỏng và dầu nhờn, chỉ cho phép môi chất lạnhthể hơi trở về máy nén

Giàn lạnh làm bay hơi hỗn hợp lỏng khí (dạng sương) có nhiệt độ thấp,

áp suất được cung cấp từ van tiết lưu Do đó làm lạnh không khí xung quanhgiàn lạnh Có hai loại giàn lạnh

Hình 1.49 Các loại giàn lạnh.