hệ thống điều hòa trên ô tô

Khi bật công tắc điều hòa không khí, máy nén bắt đầu làm việc, đẩy môi chất lạnh ga điều hòa tới giàn lạnh.. Nếu độ ẩm trong không khí lớn khi đi qua giàn lạnh, hơi nước trong không khí

BÀI GIẢNG HỌC PHẦN ĐIỀU HÒA NHIỆT ĐỘ TRÊN Ô TÔ

1.1.1 Chức năng điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe.

Hình 1.1 Nguyên lý hoạt động của két sưởi.

Người ta dùng két sưởi như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóng không khí trong xe Két sưởi lấy nước làm mát đã được hâm nóng bởi động cơ này để làm nóng không khí trong xe nhờ quạt gió

a Chức năng sưởi ấm.

b Chức năng làm mát.

Hình 1.2 Nguyên lý hoạt động của giàn lạnh.

Giàn lạnh là một bộ phận trao đổi nhiệt để làm mát không khí trước khi đưa vào khoang xe Khi bật công tắc điều hòa không khí, máy nén bắt đầu làm việc, đẩy môi chất lạnh (ga điều hòa) tới giàn lạnh Giàn lạnh được làm mát nhờ môi chất lạnh Khi đó không khí thổi qua giàn lạnh bởi quạt gió sẽ được làm mát để đưa vào trong xe

c Điều khiển tuần hoàn không khí trên xe

● Thông gió tự nhiên: Là lấy không khí bên ngoài đưa vào trong xe nhờ chênh áp suất được tạo ra do chuyển động của xe

● Thông gió cưỡng bức: Là sử dụng một quạt điện hút không khí bên ngoài đưa vào trong xe

Hình 1.3 Tuần hoàn không khí trong xe.

1.1.2 Chức năng hút ẩm và lọc gió.

a Chức năng hút ẩm.

Nếu độ ẩm trong không khí lớn khi đi qua giàn lạnh, hơi nước trong không khí sẽ ngưng tụ lại và bám vào các cánh tản nhiệt của giàn lạnh Kết quả là không khí sẽ được làm khô trước khi đi vào trong khoang xe

Hình 1.4 Nguyên lý hút ẩm.

Hình 1.6 Bộ lọc gió kết hợp khử mùi.

c Làm sạch không khí

Bộ làm sạch không khí là một thiết bị dùng để loại bỏ khói thuốc lá, bụi,v.v

để làm sạch không khí trong xe

1.1.3 Chức năng loại bỏ các chất cản chở tầm nhìn.

Khi nhiệt độ ngoài trời thấp, nhiệt độ và độ ẩm trong xe cao Hơi nước sẽ đọng lại trên mặt kính xe, gây cản trở tầm nhìn cho người lái Để khắc phục hiện tượng này hệ thống xông kính trên xe sẽ dẫn một đường khí thổi lên phía mặt kính để làm tan hơi nước

1.2.1 Phân loại theo vị trí lắp đặt.

1.2 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ

1.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển.

a Kiểu giàn lạnh đặt phía trước.

b Kiểu giàn lạnh đặt phía trước và sau xe (Kiểu kép)

c Kiểu kép treo trần.

a Phương pháp điều khiển bằng tay.

b Phương pháp điều khiển tự động.

1.2.1 Phân loại theo vị trí lắp đặt.

a Kiểu giàn lạnh đặt phía trước.

Hình 1.7 Kiểu giàn lạnh đặt phía trước.

b Kiểu giàn lạnh đặt phía trước và sau xe (Kiểu kép)

Hình 1.8 Kiểu giàn lạnh kép.

c Kiểu kép treo trần.

Hình 1.9 Kiểu kép treo trần.

1.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển.

a Phương pháp điều khiển bằng tay.

Hình 1.10 Điều hòa điều khiển bằng tay.

b Phương pháp điều khiển tự động.

Hình 1.11 Điều khiển điều hòa tự động

1.3.1 Cơ sở lý thuyết cơ bản của hệ thống điều hòa không khí.

Ta thấy lạnh sau khi bơi ngay cả trong trời nóng Điều đó do nước trong

cơ thể đã lấy nhiệt khi bay hơi khỏi cơ thể

Hình 1.12 Nước bay hơi làm mát cơ thể

Hình 1.13 Nguyên lý làm mát bằng chất lỏng dễ bay hơi

Ứng dụng hiện tượng trên:

Chúng ta chế tạo thiết bị làm lạnh bằng cách sử dụng chất lỏng dễ bay hơi

để làm mát một vật nào đó và sau đó lại ngưng tụ hơi thành dạng lỏng tạo thành một chu trình khép kín

Hình 1.14 Chu trình làm lạnh khép kín

1.3.2 Đơn vị đo nhiệt lượng, môi chất lạnh và dầu bôi trơn.

a Đơn vị đo nhiệt lượng

Môi chất lạnh hay còn gọi là ga lạnh Trong hệ thống điều hòa không khí nó phải đạt được những yêu cầu sau đây:

+ Môi chất lạnh phải có điểm sôi thấp dưới 320 F (00C) để có thể bốc hơi và hấp thụ ẩn nhiệt tại những nhiệt độ thấp

+ Môi chất lạnh phải hòa trộn được với dầu bôi trơn để tạo thành một hóa chất bền vững có khả năng di chuyển thông suốt trong hệ thống và không gây ăn mòn kim loại hoặc các vật liệu khác như cao su, nhựa được sử dụng để chế tạo

+ Môi chất lạnh phải đảm bảo không gây độc hại, không cháy nổ và không gây ô nhiễm môi trường khi nó xả vào khí quyển

● Môi chất lạnh R- 134a.

• Công thức hóa học là CF3-CH2F (HFC)

• Điểm sôi là -15,20F (-26,90C)

Hình 1.15.Đường cong áp suất hơi của môi chất lạnh R-134a.

► Tham khảo : Môi chất lạnh R-12.

Hình 1.16 Dầu bôi trơn máy nén

c Dầu bôi trơn.

Chức năng: Dầu bôi trơn trong hệ thống điều hòa được hòa trộn với môi

chất lạnh sẽ lưu thông khắp nơi trong hệ thống nhằm bôi trơn, tránh mài mòn

và két cứng các chi tiết

Lượng dầu bôi trơn máy nén: Nếu không có đủ lượng dầu bôi trơn trong

mạch của hệ thống điều hoà, thì máy nén không thể được bôi trơn tốt, nếu lượng dầu bôi trơn máy nén quá nhiều sẽ làm giảm khả năng làm lạnh của hệ thống

CHÚ Ý: Dầu máy nén sử dụng trong hệ thống R-134a không thể thay thế cho dầu máy nén dùng trong R-12 Nếu dùng sai dầu bôi trơn có thể làm cho máy nén bị kẹt

► Tham khảo : Bổ sung dầu máy nén

Hình 1.17 Chu trình làm lạnh cơ bản.

1.4.1 Chu trình làm lạnh cơ bản.

1.4.2 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của các chu trình làm lạnh.

a Chu trình làm lạnh kiểu 1.

Hình 1.18 Sơ đồ hệ thống làm lạnh có một giàn lạnh.

b Chu trình làm lạnh kiểu 2.

Hình 1.19 Sơ đồ hệ thống làm lạnh với chu trình làm lạnh kiểu 2.

A: Máy nén với bộ ly hợp điện tử.

B: Công tắc áp suất cao.

C: Giàn nóng.

D: Cửa van áp suất cao.

E: Ống tiết lưu.

F: Giàn lạnh.

G: Công tắc ngắt mạch áp suất cao.

H: Cửa van quan sát áp suất thấp.

I: Bình tích lũy.

c Chu trình làm lạnh kiểu 3.

Hình 1.20 Sơ đồ hệ thống làm lạnh với chu trình làm lạnh kiểu kép.

1.5.1 Máy nén (Block lạnh).

a Chức năng: Nhận môi chất lạnh ở trạng thái khí có nhiệt độ và áp suất

thấp từ giàn lạnh chuyển tới và nén lại chuyển sang trạng thái khí có nhiệt độ

và áp suất cao và được đưa tới giàn nóng

b Phân loại:

● Máy nén loại piston

● Máy nén lưu lượng thay đổi

● Máy nén loại cánh gạt

● Máy nén loại trục khuỷu

● Máy nén loại xoắn ốc

● Máy nén truyền động điện

● Máy nén loại Hybrid

● Máy nén loại piston.

Hình 1.21 Cấu tạo máy nén loại piston.

Nguyên lý làm viêc của máy nén loại piston

Hình 1.22 Nguyên lý làm việc của máy

nén loại piston.

● Máy nén có lưu lượng thay đổi.

Máy nén loại có lưu lượng thay đổi chia làm 2 loại :

• Loại có van điều khiển điện tử được điều khiển bằng bộ điều khiển A/C hoặc ECU

• Loại có van điều khiển cơ

a) Máy nén có lưu lượng thay

đổi có van điều khiển kiểu cơ

b) Máy nén có lưu lượng thay đổi có van điều khiển điện tử.

Nguyên lý làm việc chung của máy nén loại có lưu lượng thay đổi

Hình 1.23 Cấu tạo máy nén có lưu lượng thay đổi.

● Khi trục quay chốt dẫn hướng quay đĩa chéo thông qua đĩa có vấu được nối trực tiếp với trục Chuyển động quay của đĩa chéo chuyển thành chuyển động tịnh tiến của piston trong xylanh và thực hiện việc hút nén xả môi chất lạnh

● Van điều khiển thay đổi áp suất trong buồng áp suất làm thay đổi góc nghiêng của đĩa chéo dẫn đến thay đổi hành trình của piston để điều khiển lưu lượng qua bơm

Hình 1.24 Cấu tạo máy nén có lưu lượng thay đổi

có van điều khiển kiểu cơ.

Máy nén có lưu lượng thay đổi có van điều khiển kiểu cơ.

Máy nén có lưu lượng thay đổi có van điều khiển điện tử.

Hình 1.25 Cấu tạo và nguyên lý điều khiển của máy nén

lưu lượng thay đổi có van điều khiển điện từ.

● Máy nén loại cánh gạt.

Máy nén loại cánh 2 gạt.

► Nguyên lý hoạt động của máy nén loại hai cánh gạt.

Hình 1.26 Máy nén loại hai cánh gạt.

Máy nén loại nhiều cánh gạt

► Nguyên lý hoạt động của máy nén loại nhiều cánh gạt.

Hình 1.27 Máy nén loại nhiều cánh gạt.

● Máy nén loại xoắn ốc

► Nguyên lý hoạt động của máy nén loại xoắn ốc.

Hình 1.28 Máy nén loại xoắn ốc.

● Máy nén loại trục khuỷu

► Nguyên lý hoạt động của máy nén loại trục khuỷu.

Hình 1.28 Máy nén loại trục khuỷu.

● Máy nén loại truyền động điện

Hình 1.29 Máy nén loại truyền động điện.

● Máy nén loại Hybrid

Hình 1.30 Máy nén loại Hybrid.

1.5.2 Ly hợp điện từ.

Chức năng: Ly hợp từ là một thiết bị được dẫn động bằng đai để nối động

cơ với máy nén Nó thực hiện chức năng dẫn động hoặc dừng máy nén khi cần thiết

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 1.31.Cấu tạo bộ ly hợp điện từ.

Nguyên lý hoạt động

Hình 1.32.Nguyên lý hoạt động của bộ ly hợp điện từ.

Các điều khiển côn từ.

● Kiểu A: Tín hiệu điều khiển được truyền đi từ bộ khuếch đại, cùng với các tín hiệu điều khiển khác được cung cấp từ bộ khuếch đại và ECU động cơ

● Kiểu B: Nhận tín hiệu điều khiển từ bộ khuếch đại A/C, đưa ra tín hiệu từ ECU động cơ

● Kiểu C: Nhận tín hiệu độc lập từ bộ khuếch đại A/C

► Tham khảo: Điều khiển côn từ theo kiểu A

Hình 1.33 Các điều khiển côn từ.

Chức năng: Làm cho môi chất lạnh ở thể hơi dưới áp suất và nhiệt độ cao từ

máy nén bơm đến ngưng tụ thành thể lỏng

Nguyên lý hoạt động

● Trong quá trình hoạt động, bộ ngưng tụ nhận được hơi môi chất lạnh dưới áp suất và nhiệt độ rất cao do máy nén chuyển tới Dòng hơi môi chất này được lưu thông trong ống dẫn Nhiệt độ của môi chất truyền qua các cánh tản nhiệt và được luồng gió mát thổi đi Nhiệt độ môi chất nhanh chóng được giảm xuống, môi chất lạnh thể hơi được ngưng tụ trở thành môi chất lạnh ở thể lỏng

● Dưới áp suất bơm của máy nén, môi chất lạnh thể lỏng áp suất cao theo ống dẫn đến bình chứa và tách ẩm

Ngày nay, trên xe người ta trang bị giàn nóng kép hay còn gọi là giàn nóng tích hợp để hóa lỏng ga tốt hơn nhằm tăng hiệu suất của quá trình làm lạnh

1.5.4 Bình chứa và tách ẩm (Phin lọc)

a Chức năng:

Phin lọc là một thiết bị trung gian chứa môi chất được hóa lỏng từ giàn nóng chuyển tới và từ đó đưa tới giàn lạnh Trong phin lọc có chất hút ẩm và lưới lọc dùng để loại trừ các tạp chất hoặc hơi ẩm trong môi chất lạnh

c Nguyên lý làm việc

Hình 1.38 Nguyên lý làm việc của bình lọc.

● Mắt ga.

+ Kiểm tra lượng ga chảy qua đường ống

+ Kiểm tra độ ẩm và lượng tạp chất có trong môi chất

Hình 1.39 Kiểm tra lưu lượng ga qua mắt ga.

1.5.5 Van bốc hơi (Van tiết lưu, van giãn nở)

a Chức năng

Khi môi chất lỏng từ bình lọc tới van bốc hơi, có nhiệt độ cao, áp suất cao

nó được được phun ra từ lỗ tiết lưu vào giàn lạnh Kết quả làm môi chất giãn

nở nhanh và biến môi chất thành hơi sương có áp suất thấp và nhiệt độ thấp

Điều tiết lượng môi chất phun vào giàn lạnh để có được độ mát thích ứng với mọi chế độ tải

● Van tiết lưu loại hộp

● Van tiết lưu loại râu ( 1 râu và 2 râu)

Van bốc hơi loại hộp.

Hình 1.40 Cấu tạo van bốc hơi loại hộp.

Nguyên lý hoạt động van bốc hơi loại hộp

Hình 1.41 Nguyên lý hoạt động của van bốc hơi loại hộp.

Van bốc hơi loại râu.

Hình 1.42 Van bốc hơi loại râu.

Nguyên lý hoạt động van bốc hơi loại râu.

Hình 1.43 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của

van bốc hơi loại hộp.

1.5.6 Giàn lạnh

Giàn lạnh làm bay hơi môi chất ở dạng sương (hỗn hợp lỏng-khí) sau khi qua van giãn nở có nhiệt độ thấp, áp suất thấp để làm lạnh không khí xung quanh nó

Hình 1.44 Giàn lạnh có cánh gấp khúc và

giàn lạnh kiểu cánh phẳng.

Cấu tạo.

Hình 1.45 Cấu tạo giàn lạnh.

1 Cửa dẫn môi chất vào

2 Cửa dẫn môi chất ra

3 Cánh tản nhiệt

4 Luồng khí lạnh

5 Ống dẫn môi chất

6 Luồng khí nóng

1.6 MỘT SỐ THIẾT BỊ KHÁC TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN LẠNH Ô TÔ.

1.6.2 Van giảm áp

Chức năng: Trong quá trình làm việc nếu giàn nóng không được thông hơi

bình thường hoặc độ lạnh vượt quá mức độ cho phép thì áp suất ở phía có áp suất cao của giàn nóng và bình chứa-tách ẩm sẽ trở nên cao bất thường,

đường ống dẫn có thể bị vỡ Để ngăn không cho hiện tượng này xảy ra, nếu

áp suất ở phía áp suất cao tăng lên khoảng từ 3,43 Mpa (35kgf/cm2) đến 4,14 Mpa (42kgf/cm2), thì van giảm áp mở để giảm áp suất

Hình 1.48 Van giảm áp

1.6.3 Công tắc nhiệt

Hình 1.49 Công tắc nhiệt.

Chức năng:

+ Thường gặp ở loại máy nén cánh gạt

+ Có tác dụng ngắt máy nén nếu phát hiện thấy nhiệt độ môi chất lên quá cao qua đó ngăn hiện tượng kẹt máy nén

Chương II: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ

2.1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG.

2.1.1 Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động.

2.1.2 Chức năng của hệ thống điều hòa không khí tự động.

2.1.3.Vị trí các chi tiết trong hệ thống.

2.1.4 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa không khí tự động.

2.1.1 Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động.

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống điều hòa tự động trên ô tô.

2.1.3.Vị trí các chi tiết trong hệ thống.

Hình 2.2.Vị trí các chi tiết trong hệ thống điều hòa tự động.

2.1.4 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa không khí tự động.

Hình 2.3.Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều hòa

không khí tự động trên ô tô.

2.2 CÁC CẢM BIẾN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TỰ ĐỘNG.

2.2.1 Cảm biến nhiệt độ và cảm biến độ ẩm trong xe

2.2.2 Cảm biến nhiệt độ môi trường.

2.2.3 Cảm biến bức xạ mặt trời.

2.2.4 Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh.

2.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

2.2.6 Cảm biến tốc độ máy nén.

2.2.7 Cảm biến ống dẫn gió và cảm biến khói xe.

2.2.1 Cảm biến nhiệt độ và cảm biến độ ẩm trong xe

Cảm biến nhiệt độ trong xe là một nhiệt điện trở được lắp trong bảng táp lô nhằm phát hiện nhiệt độ trung bình trong xe Sau đó nó sẽ gửi tín hiệu đến ECU A/C

Cảm biến độ ẩm trong xe phát hiện độ ẩm tương đối trong xe

Hình 2.4.Cảm biến nhiệt độvà cảm biến độ ẩm trong xe.

2.2.2 Cảm biến nhiệt độ môi trường

Cảm biến nhiệt độ môi trường là một nhiệt điện trở được lắp ở phía trước giàn nóng để xác định nhiệt độ ngoài xe

Cảm biến này phát hiện nhiệt độ ngoài xe để điều khiển thay đổi nhiệt

độ trong xe do ảnh hưởng của nhiệt độ ngoài xe

Hình 2.5.Cảm biến nhiệt độ môi trường.

2.2.4 Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh.

Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh là một nhiệt điện trở được lắp ở giàn lạnh để phát hiện nhiệt độ của không khí khi đi qua giàn lạnh

Nó được dùng để ngăn chặn đóng băng bề mặt giàn lạnh, điều khiển nhiệt

độ và điều khiển luồng khí trong thời gian quá độ

Hình 2.7.Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh.

2.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

Cảm biến nhiệt độ nước là một nhiệt điện trở có giá trị điện trở thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ nước làm mát của động cơ Tín hiệu từ cảm biến nhiệt

độ nước làm mát sẽ được gửi tới ECU động cơ Thông qua sự trao đổi tín hiệu giữa ECU động cơ và ECU A/C mà ECU A/C nhận thông tin về nhiệt

độ nước làm mát động cơ để điều khiển nhiệt độ

Hình 2.8 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

2.2.6 Cảm biến tốc độ máy nén.

Cảm biến tốc độ máy nén được gắn trên máy nén Cấu tạo của nó gồm một lõi sắt và một cuộn dây có chức năng như máy phát điện Đĩa vát trong máy nén có gắn một nam châm Khi đĩa vát quay sinh ra các xung điện ECU A/C có thể đếm tốc độ xung để biết tốc độ máy nén

Hình 2.9.Cảm biến tốc độ máy nén.

2.2.7 Cảm biến ống dẫn gió và cảm biến khói xe.

Cảm biến ống dẫn gió: Là một nhiệt điện trở và được lắp trong bộ

cửa gió bên Cảm biến này phát hiện nhiệt độ của luồng khí thổi vào bộ cửa gió bên và điều khiển chính xác nhiệt độ của mỗi dòng không khí

Hình 2.10.Cảm biến ống dẫn gió.

2.3 CÁC CỤM THIẾT BỊ ĐẶC TRƯNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ

2.3.1 Mô tơ trộn gió

Hình 2.11: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mô tơ trộn gió.

2.3.2 Mô tơ dẫn gió vào.

Hình 2.12: Mô tơ dẫn gió vào.

2.3.3 Mô tơ chia gió

Hình 2.13:Mô tơ chia gió.

2.4 CÁC ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TỰ

ĐỘNG

2.1 ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ

2.2 ĐIỀU KHIỂN QUẠT GIÓ (QUẠT GIÀN LẠNH)

2.3 ĐIỀU KHIỂN LẤY GIÓ VÀO, TRỘN GIÓ VÀ CHIA GIÓ

2.4 CÁC ĐIỀU KHIỂN KHÁC TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA