Là một thiết bị sấy nóng không khí sạch lấy từ ngo ài vào trong cabin ôtô đ ể sưởi ấm gian hành khách, đồng thời làm tan băng kính chắn gió của ôtô. Có nhiều kiểu thiết bị sưởi ấm như: bộ sưởi dùng nước làm mát, dùng nhiệtkhí cháy và dùng khí xả, tuy nhiên kiểu thiết bị sưởi sử dụng nước làm mát thường được sử dụng rộng rãi trên các ôtô. Trong đó, nước làm mát tuần hoàn qua két sưởi để làm các ống sưởi nóng lên và quạt thổi gió sẽ thổi không khí qua két s ưởi để sấy nóng không khí. Tuy nhiên, do nư ớc làm mát đóng vai trò nguồn nhiệt nên két sưởi sẽ không được nóng lên khi động cơ vẫn còn nguội vì vậy nhiệt độ khí thổi qua giàn sưởi sẽ không tăng.
H.1.40. Hệ thống sưởi ấm không khí trên ôtô
1. Bảng điều khiển; 2. Cảm biến nhiệt độ trong xe; 3. Cặp van; 4. Cảm biến
nhiệt độ bộ sưởi ấm; 5. Lõi bộ suởi ấm; 6. Van cân bằng nhiệt; 7. Két n ước làm mát
động cơ; 8. Bơm.
Bộ sưởi ấm được điều khiển bởi các cần gạt hoặc núm xoay trong bảng điều khiển của hệ thống. Th ường có 3 sự điều khiển cơ bản: điều khiển chức năng, điều
khiển nhiệt độ và điều khiển tốc độ thổi gió. Điều khiển chức năng xác định ngõ ra nào sẽ phát khí nóng. Điều khiển nhiệt độ l à điều tiết nhiệt độ của không khí v à điều khiển tốc độ thổi gió là điều khiển tốc độ quạt thổi.
1.3.3. Sự làm lạnh và làm mát không khí trong ôtô
Không khí được làm lạnh bởi hệ thống lạnh. Một chu trình làm lạnh cơ bản bao gồm các bước sau đây nhằm lấy nhiệt, làm lạnh khối không khí:
- Môi chất lạnh được bơm đi từ máy nén dưới áp suất cao và nhiệt độ cao, giai đoạn này môi chất lạnh được bơm đến bộ ngưng tụ ở thể hơi.
H.1.41. Chu trình làm lạnh cơ bản trên ôtô
- Tại bộ ngưng tụ nhiệt độ của môi chất rất cao, đ ược quạt gió thổi mát giàn nóng, môi chất đang ở thể hơi được giải nhiệt, ngưng tụ thành lỏng dưới áp suất cao nhiệt độ thấp.
- Môi chất lạnh ở dạng thể lỏng tiếp tục l ưu thông đến bình lọc/hút ẩm, tại đây môi chất lạnh được làm tinh khiết hơn nhờ được hút hết hơi ẩm và tạp chất nhờ các lưới lọc và các hạt hútẩm bên trong bình chứa.
Môi chất lạnh thể hơi, nhiệt độ và áp suất cao Môi chất lạnh thể lỏng, nhiệt độ và áp suất cao
Môi chất lạnh thể lỏng, nhiệt độ và áp suất thấp Môi chất lạnh thể hơi, nhiệt độ và áp suất thấp
- Van giãn nở hay van tiết lưu điều tiết lưu lượng của môi chất lỏng phun vào bộ bốc hơi hay giàn lạnh, làm hạ thấp áp suất của môi chất lạnh. Do giảm áp nên nhiệt độ sôi của môi chất giảm xuống, cùng với sự tác động của nhiệt độ không khí bên trong cabin xe đã làm cho môi chất sôi lên, nên trạng thái của môi chất lúc này là từ thể lỏng biến thành thể hơi trong bộ bốc hơi.
- Trong quá trình bốc hơi, môi chất lạnh hấp thu nhiệt rất mạnh làm cho toàn bộ giàn lạnh giảm nhiệt độ xuống, rồi nhờ quạt gió giàn lạnh hút khối không khí bên trong cabin ôtô thổi qua bộ bốc hơi và ra lại cabin nhờ các của sổ dẫn gió – làm lạnh khối không khí bên trong cabin ôtô.
- Bước kế tiếp là môi chất lạnh ở trạng thái hơi áp suất thấp được hồi về máy nén nhờ chu trình hút của máy nén, và lại được bơm đi. Kết thúc một chu trình làm lạnh và bắt đầu chu trình mới.
1.3.4. Điều khiển dòng không khí trong hệ thống điều hòa
Điều khiển dòng không khí tức là điều khiển nhiệt độ của không khí trong xe và điều khiển phân phối không khí trong không gian xe.
Hệ thống điều khiển dòng không khí bao gồm: Bảng điều khiển, c ơ cấu điều khiển, các cửa chức năng và hệ thống kết nối.
Các cần gạt hoặc nút bấm trên bảng điều khiển thông qua hệ thống dây cáp (đối với kiểu cơ khí) hoặc ống chân không (đối với điều khiển chân không) hoặc tín hiệu điện (điều khiển tự động) điều khiển các c ơ cấu điều khiển là các cánh tay đòn (kiểu cơ khí), bầu chân không (kiểu chân không) hoặc các motor servo (điều khiển tự động). Để từ đó điều khiển sự đóng mở các cửa chức năng, thực hiện điều khiển nhiệt độ và phân phối dòng không khí.
Cửa nạp không khí hay còn gọi là của lấy không khí sạch, điều khiển sự tuần hoàn của không khí trong ôtô hoặc đ ưa không khí sạch từ bên ngoài vào không gian của ôtô.
Hầu hết các hệ thống làm lạnh định vị bộ bốc hơi (hay lõi của bộ sưởi ấm) sao cho toàn bộ dòng không khí phải đi qua nó. Điều này đã loại bỏ được một phần nhỏ hơi nước và chất bẩn nhờ vào nhiệt độ lạnh của bộ bốc h ơi. Lõi của bộ sưởi ấm
được đặt phía hạ lưu của dòng khí sao cho không khí có thể đi xuyên qua nó hoặc bao quanh nó, có một hoặc hai cửa được sử dụng để điều khiển dòng không khí này. Những cửa này gọi là cửa hỗn hợp nhiệt độ, cửa nhiệt độ.
H.1.42. Các cửa chức năng điều khiển dòng không khí 1. Motor quạt lồng sóc; 6. Cửa nạp không khí;
2. Quạt lồng sóc; 7. Lõi sưởi ấm;
3. Cửa điều khiển nhiệt độ (cửa hỗn hợp); 8. Cửa phân phối không khí;
4. Giàn lạnh; 9. Cửa làm tan băng kính;
5. Lưới lọc không khí;
Với việc điều chỉnh tiết diện l ưu thông của dòng không khí nóng (đi qua lõi sưởi ấm) và dòng không khí lạnh (đi qua giàn lạnh) trước khi hai dòng không khí này hòa trộn là nguyên lý điều khiển của cửa điều khiển nhiệt độ (hay cửa hỗn hợp).
1.3.5. Điều khiển hệ thống điều hòa không khí kiểu cơ khí
Hệ thống điều khiển điều hòa không khí kiểu cơ khí bao gồm bảng điều khiển với các cần gạt, các cánh tay đòn và hệ thống dây cáp. Khi thay đổi vị trí của các cần gạt trên bảng điều khiển, thông qua hệ thống dây cáp tác động đến các cánh tay đònđể điều khiển sự đóng mở của các cửa chức năng.
Sơ đồ hệ thống được trình bày trên hình 1.44.
H.1.44. Hệ thống điều khiển điều hòa không khí kiểu cơ khí
1. Bảng điều khiển với các núm chỉnh; 2. Công tắc quạt lồng sóc nhiều vận
tốc; 3. Dây cáp điều khiển cổng chức năng thổi tan s ương; 4. Dây cáp điều khiển
cổng chức năng lấy không khí; 5. Đèn chiếu sáng bảng điều khiển; 6 . Dây cáp điều
khiển cổng chức năng hỗn hợp.
Hình 1.45 giới thiệu một dạng bảng điều khiển điều hòa không khí kiểu cơ khí thông dụng.
H.1.45. Bảng điều khiển kiểu c ơ khí 1. Núm điều khiển tốc độ quạt lồng sóc.
2. Núm điều khiển nhiệt độ
3. Núm điều khiển chế độ điều hòa
Ý nghĩa của các chế độ trên bảng điều khiển như sau:
OFF– Tắt máy lạnh, máy nén và quạt lồng sóc không hoạt động.
MAX– Hệ thống hoạt động tối đa
+ MAX COLD: Máy nén hoạt động tối đa, cửa nạp đóng nhận không khí từ ngoài vào, không khí tuần hoàn trong xe.
+ MAX HOT: Máy nén ngưng ho ạt động, van bộ sưởi ấm mở để nhận nước nóng từ động cơ vào lõi sưởi ấm, không khí tuần hoàn.
NORM– Hệ thống hoạt động bình thường, máy nén hoạt động, không khí được lấy từ ngoài vào được làm lạnh và được thoát ra từ bảng taplo điều khiển.
BI– LEVEL – Luồng không khí đã được điều hòa thổi ra từ cửachớp của bảng điều khiển và xuống sàn xe.
VENT -Ở chế độ này không khí không đư ợc điều hòa. Luồng không khí đuợc lấy từ ngoài vào và được thoát ra từ bảng đồng hồ hoặc sàn xe.
HEATER– Ở chế độ này, máy nén không hoạt động, không khí được lấy bên ngoài vào và được phân phối 80% đến s àn xe và 20% đến các cửa kính.
DEFROST - Không khí lấy từ bên ngoài xe vào được sưởi ấm. Có 80% được phân phối đến kính chắn gió và cửa sổ xe, 20% còn lại thổi đến sàn xe.
Kỹ thuật đóng mở các cổng chức năng bằng tay nhờ d ây cáp tương đối đơn giản, tuy nhiên vẫn còn tồn tại nhiều nhược điểm như: Dây cáp dể bị bó kẹt trong vỏ của nó; phải tác động một lực khá lớn để dẫn động; phải điều chỉnh độ căng dây cáp thường xuyên để đóng mở chính xác các cửa chức năng.
Bởi vậy trong các hệ thống điều hòa không khí trên ôtô ngày nay không còn dùng kiểu điều khiển này.
1.3.6. Điều khiển hệ thống điều hòa không khí kiểu chân không.
1.3.6.1. Sơ đồ hệ thống
Hệ thống điều khiển chân không bao gồm các c ơ cấu được giới thiệu trên hình 1.46. Mạch điều khiển chân không bắt đầu từ động c ơ, đi qua các ống nhỏ được điều khiển bằng các van và kết thúc ở một hay nhiều c ơ cấu chân không. Bình tích lũy chân không được cung cấp chân không từ cửa hút của động cơ.
H.1.46. Sơ đồ hệ thống điều khiển kiểu chân không
Các ống dẫn chân không bằng nhựa dẻo, đ ường kính trong khoảng 3,1mm. Mỗi một màu sắc quy định một chức năng của ống chân không.
- Màu trắng: Tác động đến cổng chức năng lấy không khí từ ngoài vào. - Màu đỏ: Tác động đến cổng hỗn hợp
- Màu xanh dương: Tác động đến cổng chức năng phân phối khí. - Màu vàng: Tác động đến cổng làm tan băng kính chắn gió.
1.3.6.2.Cơ cấu chân không
Cấu tạo của cơ cấu chân không được thể hiện trên hình sau:
H.1.48. Kết cấu bầu chân không
1. Cần tác động. 2. Màng tác động. 3. Lò xo hồi vị.
4. Đến nguồn chân không.
Khi có nguồn chân không tác động, do chênh lệch áp suất màng chân không sẽ di chuyển về bên trái kéo theo cần tác động di chuyển theo v à do đó điều khiển các cửa. Khi thôi tác động lò xo hồi vị đẩy màng tác động về vị trí ban đầu.
1.3.6.3. Nguyên lýđiều khiển
Sơ đồ nguyên lýđiều khiển chân không:
H.1.47. Nguyên lý điềukhiển điều hòa không khí kiểu chân không
1.Ống dẫn chân không; 5. Van điều khiển; 2. Động cơ;6.Cơ cấu chân không; 3. Bảng điều khiển; 7. Cửa chức năng;4. Bình tích lũy chân không.
Khi ta dịch chuyển các núm điều khiển trên bảng điều khiển, các tiếp điểm tương ứng với vị trí các núm đóng cung cấp điện cho van điều khiển mở chân
không đến các cơ cấu chân không. Cơ cấu chân không hoạt động để đóng mở các cửa chức năng.
1.3.7. Điều khiển hệ thống điều hòa không khí tự động
Hệ thống điều hòa không khíđiều khiển tự động (ATC) là một hệ thống gồm các bộ cảm biến và các bộ điều khiển, cho phép ng ười lái xe thiết đặt một nhiệt độ mong muốn tại đầu điều khiển, sau đó các hệ thống tự điều chỉnh và duy trì nhiệt độ đó một cách tự động. Hầu hết các hệ thống ATC dựa trên nền tảng của hệ thống điều hòa không khí thông thường cộng với sự điều khiển tự động. Bộ phận điều khiển tự động này có thể dịch chuyển cửa hỗn hợp nhiệt độ, điều chỉnh tốc độ quạt gió, thay đổi cửa chức năng và sự bố trí cổng nạp khí vào.
Ta có sơ đồ điều khiển như sau:
H.1.49. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển tự động
1.Bảng điều khiển;2.Cảm biến áp suất hệ thống; 3.Cảm biến nhiệt độ ngoài trời;
4.Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh; 5. Cảm biến nhiệt độ động c ơ;6.Cảm biến nhiệt độ
Nguyên lý điều khiển: ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến và tín hiệu điều khiển do người sử dụng cài đặt từ đó so sánh với chế độ chuẩn đãđược lập trình sẵn đưa ra các thông số điều khiển. Các tín hiệu điều khiển đ ược ECU gửi đi qua các bộ khuếch đại để khuếch đại tín hiệu tr ước khi đến các Motor sevor có nhiệm vụ điều khiển các cửa chức năng.
Các loại cảm biến ở trong hệ thống điều khiển ATC đều sử dụng các cảm biến nhiệt điện gọi là nhiệt điện trở. Nhiệt điện trở là một điện trở mà giá trị sẽ thay đổi tỷ lệ nghịch với sự thay đổi của nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng thìđiện trở sẽ giảm xuống và ngược lại- những giá trị này thay đổi ở một tỷ lệ đãđược xác định.
H.1.50. Bảng điều khiển tự động
1, 8. Chế độ tự động trái, phải; 7, 15. Tăng, giảm nhiệt độ phải; 2, 9. Tăng, giảm nhiệt độ trái; 10, 14. Điều chình phân phối khí;
3. Chế độ DEF; 11. Chế độ ECONOMY
4. Không khí tuần hoàn; 12. Điều chỉnh tốc độ quạt gió;
5. Chế độ sưởi ấm; 13. Lượng nhiệt dự trữ.
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHÂN LOẠI
HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Kỹ thuật điều hòa không khí là ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp, công nghệ và thiết bị để tạo ra và duy trì một môi trường không khí phù hợp với công nghệ sản xuất, chế biến hoặc thuận tiện cho sinh hoạt của con ng ười. Các đại lượng cần tạo ra, duy trì và khống chế trong hệ thống điều hòa không khí bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm, sự lưu thông và tuần hoàn của không khí, khử bụi, tiếng ồn, khí độc hại và vi khuẩn, …
Một hệ thống điều không khí đúng nghĩa là hệ thống có thể duy trì trạng thái của không khí trong không gian cần điều hòa – trong vùng quy định nào đó. Nó không chịu ảnh hưởng bởi sự thay đổi của điều khí hậu bên ngoài hoặc sự thay đổi của phụ tải bên trong. Từ đó ta thấy rằng, có một mối liên hệ mật thiết giữa điều kiện thời tiết bên ngoài không gian cần điều hòa với chế độ hoạt động và các đặc điểm cấu tạo của hệ thống điều hòa không khí.
Khi xét đến sự ảnh hưởng của môi trường không khí tác động đến con ng ười, thì qua thực nghiệm cho thấy: con ng ười sẽ có cảm giác dễ chịu, thoải mái trong vùng nhiệt độ khoảng từ 220C ÷ 270C,ở 270C tương ứng với độ ẩm tương đối của không khí xung quanh – thông số này quyết định đến mức độ bay h ơi nước từ cơ thể ra ngoài môi trường là 50% và tốc độ chuyển động của dòng không khí xung quanh -ảnh hưởng đến lượng hơi ẩm thoát ra từ cơ thể sẽ nhiều hay ít là 0,25 m/s. Tuy vậy, khi chọn tốc độ dòng không khí phải lưu ý đến sự tương thích với nhiệt độ, độ ẩm, khi nhiệt độ tăng thì tốc độ dòng không khí cũng tăng, điều này sẽ ảnh hưởng đến sự thoải mái và cảm giác dễ chịu của con ng ười.
Đặc điểm của vùng tiểu khí hậu trong xe là sự tuần hoàn của không khí. Tốc độ luân chuyển dưới 0,1m/slà không phù hợp với lái xe.
Độ ẩm tương đối trong xe cũng là nột yếu tố quan trọng, nhất là khi xe chở đông người thích hợp là 30 ÷ 60%.
Lượng bụi, khí CO2, hơi nhiên liệu, khí xả trong không khí ở cabin cũng không được quá giới hạn cho phép.
Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nền công nghiệp ôtô đã và đang rất phát triển. Những xe ra đời sau n ày được cải tiến tiện nghi, an toàn và hiện đại hơn những chiếc xe đời cũ nhằm mang lại sự thoải mái cho ng ười sử dụng, bởi vậy điều hòa không khí là một hệ thống không thể thiếu trên các xe du lịch ngày nay. Máy điều hòa nhiệt độ điều chỉnh không khí trong xe mát mẻ hoặc ấm áp; ẩm ướt hoặc khô ráo, làm sạch bụi, khử mùi; đặc biệt rất có lợi ở những n ơi thời tiết nóng bức hoặc khi bị kẹt xe tr ên đường dài. Và là một trang bị cần thiết giúp cho người lái xe điều khiển xe an toàn.
2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ
Để có thể biết và hiểu được hết nguyên lý làm việc, đặc điểm cấu tạo của hệ thống điều hòa không khí trên ôtô, ta cần phải tìm hiểu kỹ hơn về cơ sở lý thuyết