Máy nén này có nguyên lý hoạt động giống như loại máy nén piston kiểu cam nghiêng, tuy nhiên về mặt cấu tạo cũng có vài điểm khác nhau. Máy nén kiểu này cũng dẫn động piston bằng mâm dao động, piston ở đây chỉ làm việc một phía và có một séc-măng, piston được nối vào đĩa lắc bằng tay quay. Gồm có 6 piston cùng đặt trên một mâm dao động, mỗi piston cách nhau một góc 600.
Hình 3.14 Cấu tạo của máy nén piston mâm dao động
Máy nén loại này có thể tích làm việc biến đổi là do hành trình của piston thay đổi dựa vào góc nghiêng (so với trục) của mâm dao động, thay đổi tùy theo lượng môi chất cần thiết cung cấp cho hệ thống. Góc nghiêng của mâm dao động lớn thì hành trình của piston dài hơn, môi chất lạnh sẽ được bơm đi nhiều hơn. Khi góc nghiêng nhỏ, hành trình piston ngắn hơn, môi chất lạnh được bơm đi ít hơn. Điều này cho phép máy nén có thể chạy liên tục nhưng chỉ bơm đủ môi chất lạnh cần thiết.
Chương 3. Hệ thống điều hòa không khí/điện lạnh ô tô
3.6.1.4 Máy nén quay loại cánh gạt :
Loại máy nén này không dùng piston. Mà được cấu tạo gồm một roto với 4 cánh gạt đặt lồng vào roto và một vỏ bơm có vách trong tinh chế. Khi trục bơm và các cánh gạt quay, vách vỏ bơm và các cánh gạt sẽ hình thành những buồng bơm, các buồng này có thể thay đổi thể tích rộng ra hay co thắt lại khi trục bơm quay. Mở rộng thể tích ra để hút môi chất lạnh ở phía có áp lực, nhiệt độ thấp vào buồng bơm; giảm thể tích lại để ép chất lạnh đi đến phía có áp lực, nhiệt độ cao. Lỗ van xả của bơm bố trí tại một điểm trên vỏ bơm mà ở đó môi chất lạnh được nén đến áp suất cao nhất.
Hoạt động của máy nén cánh gạt gồm có 3 hành trình:
Hình 3.16 Nguyên lý hoạt động của máy nén cánh gạt
- Hành trình hút: khi roto quay, lực ly tâm bắn các cánh gạt tỳ kín vào vách máy nén, giữa hai cánh và vách trong của vỏ máy nén sẽ tạo ra một thể tích lớn. Chuyển động này hút hơi môi chất lạnh vào phần thể tích vừa tạo ra khi phần thể tích này quay ngang qua lỗ nạp môi chất được bố trí trên thân vỏ máy nén. Kết thúc hành trình hút là khi cánh van quay qua khỏi lỗ nạp.
- Hành trình nén: sau khi hoàn thành quá trình hút khối thể tích giữa hai van và vách vỏ bơm có chứa hơi môi chất lạnh sẽ giảm xuống, bắt đầu hành trình nén. Hành trình nén được thực hiện ở phía mặt trong của vỏ bơm. Áp suất hơi môi chất lạnh tăng lên khi thể tích buồng bơm co lại.
- Hành trình xả: khi cánh van quay qua khỏi lỗ xả thì máy nén bắt đầu hành trình xả. Lúc này hơi môi chất lạnh đã được nén lên áp suất cao, nên tạo ra áp lực cao mở van xả và tuôn dòng hơi môi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ cao ra khỏi máy nén đi đến giàn nóng. Lúc này dầu bôi trơn đã được tách ra khỏi hơi môi chất lạnh và lắng xuống buồng chứa.
Chương 3. Hệ thống điều hòa không khí/điện lạnh ô tô
Với loại máy nén này, không dùng các vòng bạc séc-măng bao kín hơi. Ngoài ra, dầu bôi trơn trong máy nén cũng góp phần cải thiện năng suất và ảnh hưởng nhiều đến chất lượng làm việc của máy nén. Trong quá trình máy nén làm việc dầu bôi trơn được tách ra khỏi môi chất lanh áp cao trước khi đi đến giàn nóng. Thiết bị tách dầu này lúc nào cũng ở trong trạng thái có áp suất cao bất cứ lúc mỗi khi máy nén hoạt động.
3.6.2 Bộ ly hợp điện từ:
Tất cả các máy nén (blốc lạnh) của hệ thống điện lạnh ô tô đều được trang bị bộ ly hợp điện từ. Bộ ly hợp này được xem như một phần của buly máy nén, có công dụng ngắt và nối sự truyền động giữa động cơ và máy nén mỗi khi cần thiết.
Hình 3.17 Chi tiết tháo rời bộ ly hợp điện từ trang bị bên trong máy nén
1. Máy nén 2. Cuộn dây bộ ly hợp 3. Vòng giữ cuộn dây
4. Buly 5. Ốc siết mâm bị động 6. Mâm bị động
7. Vòng hãm buly 8. Nắp che bụi 9. Vòng bi
10. Shin điều chỉnh khe hở bộ ly hợp
Có hai loại ly hợp điện từ cơ bản: loại cực từ tĩnh (cực từ được bố trí trên thân của máy nén) và loại cực từ quay (các cực từ được lắp trên roto và cùng quay với roto, cấp điện thông qua các chổi than đặt trên thân máy nén).
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình 3.18 Cấu tạo của bộ ly hợp
1. Cuộn dây nam châm điện 2. Đĩa bị động 3. Buly 4. Trục
máy nén
5. Vòng bi kép 6. Phốt kín trục 7. Khe hở khi bộ ly
hợp cắt khớp Khi hệ thống máy lạnh được bật lên, dòng điện chạy qua cuộn dây nam châm điện (1) của bộ ly hợp, lực từ của nam châm điện hút đĩa bị động (2) dính cứng vào mặt ngoài của buly (3) đang quay. Đĩa bị động (2) liên kết với trục máy nén (4) nên lúc này cả buly lẫn trục máy nén được khớp nối cứng thành một khối và cùng quay với nhau. Khi ngắt dòng điện, lực hút từ trường mất, một lò xo phẳng sẽ đẩy đĩa bị động (2) tách rời mặt ngoài buly; lúc này trục khuỷu động cơ, buly máy nén quay trơn trên vòng bi (5), nhưng trục máy nén đứng yên.
Với loại ly hợp cực từ tĩnh, hiệu suất cắt và nối cao, ít bị mài mòn và ít tốn công kiểm tra, bảo trì thường xuyên. Nên loại này được sử dingj rộng rãi hơn so với loại ly hợp từ có cực từ di động, vì loại này phải thường xuyên kiểm tra sự tiếp xúc giữa chổi than với roto của ly hợp.
Chương 3. Hệ thống điều hòa không khí/điện lạnh ô tô
Thiết bị ngưng tụ của hệ thống điều hòa không khí ô tô là thiết bị trao đổi nhiệt để biến hơi môi chất lạnh có áp suất và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành trạng thái lỏng. Đây là một thiết bị cơ bản trong hệ thống điều hòa không khí và có ảnh hưởng rất lớn đến các đặc tính năng lượng của hệ thống.
Hình 3.19 Cấu tạo của thiết bị ngưng tụ
Bộ ngưng tụ được cấu tạo bằng các ống kim loại dài uốn cong thành nhiều hình chữ U nối tiếp xuyên qua vô số cánh tản nhiệt mỏng, các cánh tản nhiệt bám chắc và bám sát quanh ống kim loại. Trên ô tô, bộ ngưng tụ thường được lắp đứng trước đầu xe, phía trước két nước của động cơ, trên o tô tải nhẹ bộ ngưng tụ được lắp dưới gầm xe, ở vị trí này bộ ngưng tụ tiếp nhận tối đa luồng khí mát thổi xuyên qua do xe đang lao tới và do quạt gió tạo ra.
Trong quá trình hoạt động thiết bị ngưng tụ tiếp nhận hơi môi chất lạnh dưới áp suất và nhiệt độ rất cao do máy nén bơm vào, qua lỗ nạp được bố trí phía trên giàn nóng. Dòng khí này tiếp tục lưu thông trong ống dẫn đi dần xuống phía dưới, nhiệt của hơi môi chất lạnh truyền qua các cánh tỏa nhiệt và được luồng gió mát thổi đi. Quá trình trao đổi khí này làm tỏa một nhiệt lượng rất lớn vào không khí; nhiệt độ của hơi môi chất lạnh giảm đến nhiệt độ bằng nhiệt độ bão hòa (hay nhiệt độ sôi) ở áp suất ngưng tụ thì bắt đầu ngưng tụ thành thể lỏng. Môi chất lạnh thể lỏng áp suất cao này tiếp tục di chuyển đến bộ lọc và hút ẩm.
3.6.4 Bình lọc và hút ẩm:
Bình lọc và hút ẩm môi chất lạnh (hay còn gọi là phin sấy lọc) là thiết bị dùng để lọc sạch tạp chất và hơi ẩm tồn tại trong hệ thống lạnh
Nếu môi chất lạnh không được lọc sạch bụi bẩn và chất ẩm ướt thì các van trong hệ thống cũng như trong máy nén sẽ chóng bị hỏng. Sau khi được lọc sạch tinh khiết và hút ẩm, môi chất lạnh đi vào ống tiếp nhận và thoát ra khỏi bình chứa qua lỗ thoát theo ống dẫn đến van giãn nở.
Trong hệ thống điều hòa không khí ô tô, phin sấy lọc đặt sau thiết bị ngưng tụ và trước thiết bị giãn nở. Có nhiều loại bình lọc hút ẩm được sử dụng, tuy nhiên chức năng và vị trí lắp đặt không thay đổi.
Hình 3.20 Cấu tạo của bình lọc và hút ẩm
1. Vỏ bình lọc 2. Đường ra 3. Kính xem gas
4. Van xả áp suất cao 5. Công tắc áp suất cao 6. Đường vào của môi chất lạnh
7. Màng lọc 8. Chất khử ẩm 9. Phin lọc
Bình lọc hút ẩm là một bình kim loại bên trong có lưới lọc và túi đựng chất khử ẩm. Chất khử ẩm là vật liệu có đặc tính hút chất ẩm ướt lẫn trong môi chất lạnh. Trên một số bình lọc hút ẩm còn được trang bị them van an toàn, van này sẽ mở cho môi chất lạnh thoát ra ngoài khi áp suất trong hệ thống tăng vượt quá giới hạn quy định. Phía trên bình lọc và hút ẩm còn được bố trí một cửa sổ kính để theo dõi dòng chảy của môi chất.
Môi chất lạnh đang ở thể lỏng chảy từ bộ ngưng tụ theo lỗ nạp vào bình chứa xuyên qua lớp lưới lọc và bọc khử ẩm, tại đây các chất ẩm ướt tồn tại trong hệ thống sẽ được chất khử ẩm hấp thụ và các bụi bẩn cơ khí bị chặn lại bởi lớp
Chương 3. Hệ thống điều hòa không khí/điện lạnh ô tô
lưới lọc. Chất ẩm ướt tồn tại trong hệ thống là do chúng xâm nhập vào trong quá trình lắp ráp, sửa chữa.
3.6.5 Thiết bị giãn nở:
Môi chất lạnh ở thể lỏng áp suất cao, sau khi ra khỏi bình lọc hút ẩm thì theo ống dẫn môi chất đến thiết bi giãn nở (hay còn gọi là thiết bị định lượng dòng chảy hay van tiết lưu). Tại thiết bị này, môi chất lạnh ở thể lỏng được phun thành một lớp sương mù có nhiệt độ thấp, ấp suất thấp nạp vào giàn lạnh.
Thiết bị giãn nở là một loại van biến đổi, nó có thể thay đổi độ mở của van để đáp ứng được với các chế độ tải trọng làm lạnh của giàn lạnh. Thiết bị giãn nở được điều khiển bằng áp suất vào của giàn lạnh, van này sẽ mở để lưu thông nhiều môi chất lạnh hơn khi trong cabin ô tô yêu cầu độ làm lạnh nhiều hơn. Hoặc khi chế độ tải lạnh yêu cầu ít hơn thì van giãn nở sẽ giảm dòng chảy của môi chất lạnh xuống. Trên ô tô, thiết bị giãn nở được đặt tại ống vào của giàn lạnh, sau giàn nóng.
Hình 3.21 Van tiết lưu
Có hai kiểu van giãn nở được sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ô tô:
- Kiểu van giãn nở trang bị bầu cảm biến nhiệt độ, kiểu này có hai loại là:
+ Loại van giãn nở có bầu cảm biến nhiệt cân bằng trong
+ Loại van giãn nở có ống cân bằng ngoài (hay còn gọi là van tiết lưu cụm)
Trong đó kiểu van giãn nở trang bị bầu cảm biến nhiệt độ được sử dụng rộng rãi hơn trong hệ thống điều hòa không khí ô tô.
3.6.5.1 Ống định cỡ OT:
Đối với thiết bị giãn nở kiểu ống định cỡ OT là ống có lỗ định cỡ đường ống cố định, chất làm lạnh phải lưu thông qua ống này. Loại này chế tạo đơn giản và rẻ hơn so với loại van giãn nở cảm biến nhiệt. Nhưng khi dùng loại ống OT thì không thể điều khiển được lưu lượng môi chất lạnh nạp vào giàn lạnh theo yêu cầu tải lạnh được, vì nó không phản ứng được với nhiệt độ của giàn lạnh. Nên tại thời điểm chế độ tải làm lạnh yêu cầu thấp, nhưng lưu lượng môi chất lạnh cấp vào giàn lạnh vẫn không đổi (nhiều hơn yêu cầu), dẫn đến tình trạng “ngập lỏng” trong giàn lạnh.
Hình 3.22 Thiết bị giãn nở kiểu ống định cỡ OT
Trong hệ thống sử dụng ống định cỡ OT phải them vào một bộ tích trữ ở phía áp suất nhiệt độ thấp, nằm giữa giàn lạnh và máy nén để giữ lại và lưu trữ môi chất lạnh ở thể lỏng, nếu khoog có bộ tích trữ này, khi môi chất lạnh hút về máy nén sẽ có lẫn môi chất lạnh ở trạng thái lỏng, điều này ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng làm việc và tuổi thọ của máy nén.
Chương 3. Hệ thống điều hòa không khí/điện lạnh ô tô
Hiện nay thiết bị giãn nở kiểu này ít còn được sử dụng trên các xe đời mới, bởi tính tự động hóa và hiệu suất làm việc của hệ thống điều hòa khong khí ô tô ít đạt được yêu cầu.
3.6.5.2 Van giãn nở trang bị bầu cảm biến nhiệt độ:
Trong hệ thống điều hòa không khí ô tô đời mới, thường sử dụng thiết bị giãn nở loại van giãn nở nhiệt. Lưu lượng môi chất lạnh đi qua van giãn nở được xác định bằng sự chuyển động dọc của kim van. Hoạt động của van giãn nở được điều khiển bằng sử chênh lệch giữa áp suất phía trong bầu cảm biến nhiệt với áp lực của lò xo đóng van và áp suất của môi chất lạnh nạp vào giàn lạnh.
Chế độ ngừng hoạt động, áp suất dưới màng cân bằng mạnh hơn áp suất trên màng nên van đóng lại. Khi hệ thống hoạt động, tùy theo sự chênh lệch giữa các áp suất điều khiển van và nhiệt độ của môi chất lạnh ở các bộ phận trong hệ thống mà van giãn nở sẽ cho lưu lượng môi chất lạnh phun nhiều hay ít vào giàn lạnh để phù hợp với các chế độ tải lạnh trên ô tô.
3.6.6 Thiết bị bay hơi (giàn lạnh):
3.6.6.1 Công dụng và vị trí lắp đặt:
Thiết bị bay hơi hay còn gọi là giàn lạnh là thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi chất lạnh lỏng hấp thụ nhiệt từ môi trường cần làm lạnh sôi và hóa hơi. Do vậy, cùng với thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi cũng là thiết bị trao đổi nhiệt quan trọng trong hệ thống điều hòa không khí ô tô.
Trong thiết bị bay hơi xảy ra sự chuyển pha từ thể lỏng sang thể hơi, đây là quá trình sôi ở áp suất và nhiệt độ không đổi. Nhiệt lấy đi từ môi trường lạnh chính là nhiệt làm hóa hơi môi chất lạnh. Trong quá trình bốc hơi môi chất lạnh sinh hàn, hấp thu nhiệt và làm mát khối không khí được thổi xuyên qua thiết bị. Trên ô tô thiết bị bay hơi được bố trí bên dưới bảng táp lô điều khiển trong cabin. Trong giàn lạnh, không khí thường có chuyển động cưỡng bức dưới tác dụng của một quạt điện kiểu lồng sóc tạo luồng không khí đối lưu trong cabin.
Hình 3.23 Quá trình trao đổi nhiệt ở giàn lạnh
Ngoài tác dụng làm lạnh thiết bị bay hơi còn có tác dụng hút ẩm trong cabin: khi luồng không khí thổi xuyên qua giàn lạnh, không khí được làm lạnh, đồng thời chất ẩm ướt trong không khí khi tiếp xúc với giàn lạnh sẽ ngưng tụ thành nước quanh các ống của giàn lạnh. Nước ngưng tụ này được hứng và đưa ra ngoài xe qua ống xả bố trí bên dưới giàn lạnh. Đặc tính hút ẩm này giúp cho khối không khí trong cabin được tinh khiết, tạo thoải mái cho hành khách, đồng thời các cửa kính cửa sổ không bi che mờ do hơi nước.
3.6.6.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Thiết bị này thuộc loại thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt. Ở đây không khí lưu thông ngoài chum ống có cánh và truyền nhiệt cho môi chất lạnh sôi trong ống. Bộ bốc hơi được chế tạo ở dạng chùm ống thẳng, nhẵn hay chum ống xoắn bằng đồng xuyên qua các lá mỏng hút nhiệt bằng nhôm.
Chương 3. Hệ thống điều hòa không khí/điện lạnh ô tô
Cửa vào của môi chất bố trí bên dưới và cửa ra bố trí bên trên bộ bốc hơi. Với kiểu thiết kế này, bộ bốc hơi có được diện tích thu hút nhiệt tối đa trong khi