bài giảng điều hòa không khí ô tô chuyên ngành cơ điện tử ô tô và xe chuyên dụng

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI GIẢNG DÙNG CHUNG HỌC PHẦN: ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ ƠTƠ SỐ TÍN CHỈ: 02 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ & XE CHUYÊN DỤNG Hưng Yên, năm 2015 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ 1.1 CHỨC NĂNG CỦA ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ Hình 1.1: Sơ đồ bố trí hệ thống điều hịa tơ Máy nén Giàn lạnh Giàn nóng Bình tích lũy Phin lọc Két sưởi Van tiết lưu Quạt gió Điều hịa khơng khí trang bị tiện nghi thông dụng ô tô Nó có chức sau: + Điều khiển nhiệt độ khơng khí xe + Duy trì độ ẩm lọc gió + Loại bỏ chất cản trở tầm nhìn như: nước, băng đọng mặt kính 1.1.1 Chức điều khiển nhiệt độ tuần hồn khơng khí xe a Chức sưởi ấm Hình 1.2: 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 xe nhờ quạt gió Nhiệt độ két sưởi cịn thấp nước làm mát nóng lên Do sau động khởi động két sưởi không làm việc sưởi ấm b Chức làm mát Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động giàn lạnh Giàn 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 giàn lạnh Giàn lạnh làm mát nhờ mơi chất lạnh Khi khơng khí thổi qua giàn 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 mơi chất lạnh Hai chức hồn toàn độc lập với 1.1.2 Chức hút ẩm lọc gió a Chức hút ẩm Nếu độ ẩm khơng khí lớn qua giàn lạnh, nước khơng khí ngưng tụ lại bám vào cánh tản nhiệt giàn 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 b Chức lọc gió Một lọc đặt cửa hút hệ thống điều hòa 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 Hình 1.4 : Bộ lọc khơng khí Hình 1.5: Bộ lọc gió kết hợp khử mùi 1.1.3 Chức loại bỏ chất cản chở tầm nhìn Khi nhiệt độ ngồi trời thấp, nhiệt độ độ ẩm xe cao Hơi 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 1.2 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ Hệ thống điều hịa khơng khí ô tô phân loại theo vị trí lắp đặt theo phương thức điều khiển 1.2.1 Phân loại theo vị trí lắp đặt a Kiểu giàn lạnh đặt phía trước Ở loại này, giàn lạnh gắn sau bảng đồng hồ Gió từ bên ngồi khơng khí tuần hoàn bên quạt giàn lạnh thổi qua giàn lạnh đẩy vào khoang xe Kiểu dùng phổ biến xe chỗ, xe tải Hình 1.6: Kiểu giàn lạnh đặt phía trước b Kiểu giàn lạnh đặt phía trước sau xe (Kiểu kép) Kiểu giàn lạnh kết hợp kiểu phía trước với giàn lạnh phía sau đặt khoang hành lý Cấu trúc cho không 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 Hình 1.7 : Kiểu giàn lạnh kép c Kiểu kép treo trần Kiểu kép treo trần bố trí hệ thống điều hịa có giàn lạnh phía trước kết hợp với giàn lạnh treo trần xe Kiểu thiết kế giúp tăng khơng gian khoang xe nên thích hợp với loại xe khách Hình 1.8: Kiểu kép treo trần 1.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển a 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 Hình 1.9: Ví dụ bảng điều khiển điều hòa xe Ford b.Phương pháp điều khiển tự động Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ mong muốn thơng 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… Hình 1.10: Ví dụ bảng điều khiển điều hịa tự động tơ Toyota Camry 1.3 LÝ THUYẾT LÀM LẠNH 1.3.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống điều hịa khơng khí Quy trình làm lạnh mơ tả q trình tách nhiệt khỏi vật thể Đây mục đích hệ thống làm lạnh Vì vậy, hệ thống điều hịa khơng khí hoạt động dựa ngun lý sau đây: + Dịng nhiệt ln truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp + Khi chất khí bị nén nhiệt độ tăng + Sự giãn nở thể tích chất khí làm phân bố nhiệt vùng xung quanh nhiệt độ chất khí bị giảm xuống + Để làm lạnh vật phải lấy nhiệt khỏi vật thể + Một lượng nhiệt hấp thụ chất lỏng thay đổi trạng thái biến thành Tất hệ thống điều hịa khơng khí tơ thiết kế dựa sở lý thuyết ba đặc tính bản: Dịng nhiệt, hấp thụ nhiệt, áp suất điểm sơi + Dịng nhiệt: Nhiệt truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp Ví dụ: Một vật nóng 300 F đặt cạnh vật nóng có nhiệt độ 800F vật nóng 800F truyền nhiệt cho vật 300F Sự chênh lệch nhiệt độ lớn dịng nhiệt lưu thơng mạnh Sự truyền nhiệt truyền bằng: Dẫn nhiệt, đối lưu, xạ hay kết hợp ba cách - Dẫn nhiệt: Là truyền nhiệt có hướng vật hay hai vật thể chúng tiếp xúc trực tiếp với Ví dụ ta nung nóng đầu thép đầu ấm lên dẫn nhiệt - Sự đối lưu: Là truyền nhiệt thông qua di chuyển dịng chất khí (chất lỏng) làm nóng truyền nhiệt từ vật thể sang vật thể khác nhờ khối khơng khí trung gian bao quanh (Khi khối khơng khí nung nóng nguồn nhiệt, khơng khí nóng bốc lên phía tiếp xúc với vật thể nguội làm nóng vật thể này) Khí nóng ln di chuyển lên khí lạnh chìm xuống tạo thành vịng ln chuyển khép kín Quy trình gọi đối lưu tự nhiên Đối lưu nhiệt bị tác động cưỡng gió dùng quạt - Sự xạ: Là phát truyền nhiệt dạng tia hồng ngoại, vật khơng có khơng khí khơng tiếp xúc với Ta cảm thấy ấm đứng ánh sáng mặt trời hay ánh sáng đèn sợi đốt ta đứng gần Đó nhiệt mặt trời hay đèn sợi đốt biến thành tia hồng ngoại tia chạm vào vật làm cho phần tử vật chuyển động, gây cho ta cảm giác nóng Tác dụng truyền nhiệt gọi xạ + Sự hấp thụ nhiệt: Vật chất tồn ba trạng thái: Thể lỏng, thể rắn, thể khí Muốn thay đổi trạng thái vật thể, cần phải truyền cho lượng nhiệt định Ví dụ: Khi ta hạ nhiệt độ nước xuống 32 0F (00C) nước đóng băng thành đá Nó thay đổi trạng thái từ thể lỏng sang thể rắn Nếu nước đun tới 2120F (1000C), nước sôi bốc chuyển từ thể lỏng sang thể khí Ví dụ: Khối nước đá nhiệt độ 320F ta đun nóng cho tan ra, nước đá tan giữ nhiệt độ 320F Đun nước nóng đến 2120F nước sơi, ta tiếp tục đun nước bốc nhiệt độ đo 2120F (1000C) khơng nóng Lượng nhiệt hấp thu nước sôi, nước đá để làm thay đổi trạng thái nước gọi nhiệt ẩn + Áp suất điểm sơi: Áp suất giữ vai trị quan trọng hệ thống điều hịa khơng khí Khi tác động áp suất lên mặt chất lỏng làm thay đổi điểm sôi chất lỏng Áp suất lớn điểm sơi cao có nghĩa nhiệt độ lúc chất lỏng sôi cao so với mức bình thường Ngược lại giảm áp suất tác động lên vật chất điểm sơi vật chất bị giảm xuống Ví dụ điểm sơi nước nhiệt độ bình thường 1000C Điểm sơi tăng cao cách tăng áp suất chất lỏng đồng thời hạ thấp điểm sôi cách giảm bớt áp suất chất lỏng hay đặt chất lỏng chân không Đối với điểm ngưng tụ nước, áp suất có tác dụng 1.3.2 Đơn vị đo nhiệt lượng, môi chất lạnh dầu bôi trơn a Đơn vị đo nhiệt lượng Để đo nhiệt lượng truyền từ vật sang vật người ta dùng đơn vị BTU Nếu cần đun nóng Pound nước (0,454 kg) nóng đến 0F (0,550C) phải truyền cho nước BTU nhiệt Năng suất hệ thống lạnh ô tô định rõ BTU/giờ, vào khoảng 12000 đến 24000 BTU/giờ (1 BTU = 0,252 kcal = 252 cal), (1kcal =4,187 kJ) b Môi chất lạnh Môi chất lạnh hay gọi ga lạnh Trong hệ thống điều hịa khơng khí phải đạt u cầu sau đây: + Mơi chất lạnh phải có điểm sơi thấp 320 F (00C) để bốc hấp thụ ẩn nhiệt nhiệt độ thấp + Mơi chất lạnh phải hịa trộn với dầu bơi trơn để tạo thành hóa chất bền vững có khả di chuyển thơng suốt hệ thống khơng gây ăn mịn kim loại vật liệu khác cao su, nhựa sử dụng để chế tạo + Môi chất lạnh phải đảm bảo không gây độc hại, không cháy nổ không gây nhiễm mơi trường xả vào khí * Môi chất lạnh R-12 Môi chất lạnh R-12 hợp chất cacbon, clo flo có cơng thức hóa học CCl2F2(CFC) Nó chất khí khơng màu, nặng khơng khí bốn lần 300C, có mùi thơm nhẹ, có điểm sơi -21,64 0F (-29,80C), áp suất bốc 30 (PSI) ngưng tụ 150 ÷ 300 (PSI), có nhiệt lượng ẩn để bốc 70 BTU/ 1Pound R-12 dễ hòa tan dầu khống chất, khơng tham gia phản ứng với kim loại, ống mềm đệm kín sử dụng hệ thống Cùng với đặc tính có khả lưu thông xuyên suốt hệ thống ống dẫn khơng bị giảm thiểu hiệu suất Chính đặc điểm làm cho R-12 xem chất làm lạnh lý tưởng để sử dụng hệ thống điều hịa tơ Tuy nhiên, người ta nghiên cứu phát R-12 có đặc tính phá hủy tầng ơzon gây nên hiệu ứng nhà kính, phân tử R-12 bay lên khí trước phân giải Tại đây, nguyên tử clo tham gia phản ứng hóa học với nguyên tử 03 tầng ơzon khí Chính điều làm phá hủy PHỤ LỤC MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN THAM KHẢO 2000 Toyota Camry CE 2004 Toyota Sienna CE 2001 Honda Accord EX 2003 Honda Civic EX 2002 Lexus GS 300 2002 Luxus LX 470 2002 Daewoo Nubira CDX 102 2000 Toyota Camry CE (Trang 1) 103 2000 Toyota Camry CE (Trang 2) 104 2004 Toyota Sienna CE (Trang 1) 105 2004 Toyota Sienna CE (Trang 2) 106 2001 Honda Accord EX (Trang 1) 107 2001 Honda Accord EX (Trang 2) 108 2003 Honda Civic EX (Trang 1) 109 2003 Honda Civic EX (Trang 2) 110 2002 Lexus GS 300 (Trang 1) 111 2002 Lexus GS 300 (Trang 2) 112 2002 Lexus LX 470 (Trang 1) 113 2002 Lexus LX 470 (Trang 2) 114 2002 Daewoo Nubira CDX (Trang 1) 115 2002 Daewoo Nubira CDX (Trang 2) 116 ... sử dụng để chế tạo + Môi chất lạnh phải đảm bảo không gây độc hại, không cháy nổ không gây nhiễm mơi trường xả vào khí * Môi chất lạnh R-12 Môi chất lạnh R-12 hợp chất cacbon, clo flo có cơng... gió, lấy gió xe hay ngồi trời Hình 1.9: Ví dụ bảng điều khiển điều hòa xe Ford b.Phương pháp điều khiển tự động Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ mong muốn thơng qua điều khiển điều hịa ( ECU... lượng lớn khơng khí xuyên qua đưa khí mát vào cabin ô tô 30 Hình 1.44: Cấu tạo giàn lạnh Cửa dẫn mơi chất vào Luồng khí lạnh Cửa dẫn môi chất Ống dẫn môi chất Cánh tản nhiệt Luồng khí nóng Trong