CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ THỰC TẬP
3.4. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính trong hệ thống điều
hịa ô tô.
3.4.1. Máy nén.
a. Chức năng.
Máy nén trong hệ thống điều hịa khơng khí là loại máy nén đặc biệt dùng trong kỹ thuật lạnh, hoạt động như một cái bơm để hút môi chất ở áp suất thấp nhiệt độ thấp sinh ra ở giàn bay hơi rồi nén lên áp suất cao (100psi; 7÷17.5 kg/cm 2) và nhiệt độ cao để đẩy vào giàn ngưng tụ, đảm bảo sự tuần hồn của mơi chất lạnh một cách hợp lý và tang mức độ trao đổi nhiệt của môi chất lạnh trong hệ thống. Máy nén là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống lạnh, công suất, chất lượng, tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu đều do máy nén quyết định. Trong quá trình làm việc tỉ số nén vào khoảng 5÷8,1. Tỉ số này phụ thuộc vào nhiệt độ khơng khí mơi trường xung quanh và loại mơi chất lạnh. 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 áp suất cao. Sau đó nó được chuyển tới giàn nóng.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
b. Cấu tạo.
Hình 3.4.1 Kết cấu của máy nén. c. Nguyên lý hoạt động.
+ Bước 1: Sự hút môi chất của máy nén: Khi piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, các van hút mở ra môi chất được hút vào xy lanh công tác và kết thúc khi piston xuống điểm chết dưới.
+ Bước 2: Sự nén của môi chất: Khi piston từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, van hút đóng van xả mở ra với tiết diện nhỏ hơn nên áp suất của môi chất ra sẽ cao hơn khi được hút vào. Quá trình kết thúc khi piston nên đến điểm chết trên.
+ Bước 3: Khi piston nên đến điểm chết trên thì quá trình được lặp lại như trên.
d. Phân loại.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
hết các máy nén sử dụng loại hai piston và một trục khuỷu, piston chuyển động tịnh tiến trong xy lanh, loại này hiện nay khơng cịn sử dụng nữa. Hiện nay loại đang sử dụng rộng rãi nhất là loại máy nén piston dọc trục và máy nén quay dùng cánh trượt.
+ Máy nén kiểu đĩa chéo:
a Cấu tạo:
Một cặp pitong được đặt trong đĩa chéo cách nhau 1 khoảng 72 0 cho máy nén 10 xylanh hay 120 0 cho máy nén 6 xylanh. Khi một phía của piston ở hành trình nén thì piston ở phía kia ở hành trình hút.
Hình 3.4.2 Cấu tạo máy nén đĩa chéo. b. Nguyên lý hoạt động:
Khi trục máy nén quay sẽ làm đĩa cam quay, piston di chuyển về bên trái hay bên phải. Kết quả là môi chất làm lạnh bị nén lại, khi piston di chuyển về phía bên phải do sự chênh lệch về áp suất giữa bên trong xylanh và đường ống áp suất thấp, van hút bên trái sẽ mở ra, môi chất làm lạnh điền đầy trong xylanh. Khi piston di chuyển về phía bên trái, van nạp sẽ đóng lại mơi 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 quá cao, van an
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
toàn được lắp trong máy nén sẽ xả một phần mơi chất ra ngồi. Điều này giúp bảo vệ các bộ phận của hệ thống điều hịa.
Hình 3.4.3 Ngun lý hoạt động máy nén đĩa chéo.
+ Máy nén kiểu trục khuỷu piston.
a. Cấu tạo:
Máy nén kiểu piston (crank-type compressor): loại này thường được thiết
kế nhiều piston (thường từ 3-5 piston) theo kiểu thẳng hàng hoặc chữ V (in line 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 từ giàn lạnh vào máy nén qua van hút.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Hình 3.4.4 Cấu tạo máy nén trục khuỷu piston b. Nguyên lý hoạt động:
Quá trình nén, piston di chuyển lên trên nén mơi chất lạnh với áp suất và nhiệt độ cao, van hút đóng lại, van xả mở ra mơi chất được nén đến giàn nóng. Van xả là điểm xuất phát của phần cao áp của hệ thống. Các van thường làm bằng thép là lò xo mỏng, dễ biến dạng hoặc gãy nếu q trình nạp mơi chất lạnh sai kỹ thuật.
Hình 3.4.5 Nguyên lý hoạt động máy nén trục khuỷu piston.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Máy nén cánh gạt gồm một rotor gắn chặt với hai cặp cánh gạt và được bao quanh bởi xylanh máy nén. Mỗi cánh gạt của máy nén này được đặt đối diện nhau, có 2 cặp cánh gạt như vậy mỗi cánh gạt được đặt vng góc với cánh kia trong rãnh của roto. Khi roto quay cánh gạt sẽ được nâng theo chiều hướng kính vì các đầu của chúng trượt trẹn mặt trong của xylanh.
Hình 3.4.6 Cấu tạo máy nén cánh trượt. b. Nguyên lý làm việc:
Khi rotor quay, hai cánh gạt quay theo và chuyển động tịnh tiến trong rãnh của rotor, trong khi đó hai đầu cuối của cánh gạt tiếp xúc với mặt trong của xylanh và tạo áp suất nén môi chất.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Khi trục quay, chốt dẫn hướng quay đĩa chéo thơng qua đĩa có vấu được nối trực tiếp với trục. Chuyển động quay này của đĩa chéo được chuyển thành chuyển động quay của piston trong xylanh để thực hiện hút, nén và xả trong mơi chất.
Hình 3.4.8 Cấu tạo máy nén khí dạng đĩa lắc. b. Nguyên lý hoạt động:
Van điều khiển áp suất trong buồng đĩa chéo tùy theo mức độ lạnh. Nó làm thay đổi gố độ nghiêng của đĩa chéo nhờ chốt dẫn hướng và trục có tác dụng như là bản lề và hành trình piston để điều khiển máy nén hoạt động một cách 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 hành trình 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 theo tải nhiệt nên công suất cũng được điều chỉnh tối ưu theo tải nhiệt. Công suất máy nén này thay đổi vì sự thay đổi thể tích hút và đẩy theo tải nhiệt nên công suất cũng được điều chỉnh tối ưu theo tải nhiệt. Máy nén thay đổi lưu lượng theo tải nhiệt có thể thay đổi góc nghiêng của đĩa. Sự thay đổi hành trình của piston giúp cơng suất máy nén luôn được điều chỉnh và đạt cao nhất.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Hình 3.4.9 Nguyên lý hoạt động máy nén khí dạng đĩa lắc.
+ Máy nén kiểu xoắn ốc.
a Cấu tạo:
Máy nén gồm một đường xoắn ốc cố định và một đường xoắn ốc quay tròn.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
chúng nhỏ dần. Đó là mơi chất được hút vào qua cửa hút bị nén do chuyển động tuần hoàn của đường xoắn ốc và mỗi lần vòng xoắn ốc quay thực hiện 3 vịng thì mơi chất được xả ra từ cửa xả. Trong thực tế mơi chất được xả ngay sau mỗi vịng.
Hình 3.4.11 Nguyên lý hoạt động máy nén xoắn ốc.
+ Dầu máy nén:
a. Chức năng:
Dầu máy nén cần thiết để bôi trơn các chi tiết chuyển động trong máy nén. Dầu máy nén bôi trơn cho máy nén bằng cách hịa vào mơi chất và tuần hồn trong mạch của hệ thống điều hịa. Vì vậy cần phải sử dụng dầu phù hợp. 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 bơi trơn có thể làm cho máy nén bị kẹt.
Bảng 3.5. dầu thay thế cho máy nén
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Loại máy nén cánh xuyên: ND-OIL9 Trừ loại máy nén cánh xuyên: ND-OIL8
+R-12:
Loại máy nén cánh xuyên: ND-OIL7 Trừ loại máy nén cánh xuyên: ND-OIL6
Giàn lạnh 40mm3
Bình chứa 10mm3
Các ống 10mm3(per pipe)
+ Lượng dầu bôi trơn trong máy nén:
Nếu khơng có đủ lượng dầu bơi trơn trong mạch của hệ thống điều hịa, thì máy nén khơng thể được bơi trơn tốt. Mặt khác nếu lượng dầu bôi trơn trong máy nén quá nhiều, thì một lượng lớn dầu sẽ phủ lên bề mặt trong của giàn lạnh và làm giảm hiệu quả của q 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 một lượng dầu quy định trong hệ thống làm lạnh.
+ Bổ sung dầu sau khi thay thế các chi tiết:
Khi mở mạch mơi chất thơng với khơng khí, mơi chất sẽ bay hơi và được xả ra khỏi hệ thống. Tuy nhiên vì dầu máy nén không bị bay hơi ở nhiệt độ thường, hầu hết dầu cịn lại ở trong hệ thống. Do đó khi thay thế một bộ phận chẳng hạn như bình chứa bộ hút ẩm, giàn lạnh hoặc giàn nóng thì cần phải bổ sung một lượng dầu tương đương với lượng dầu ở lại trong bộ phận cũ vào bộ phận mới.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Hình 3.4.12 Cách cho thêm dầu vào máy nén.
3.4.2. Bộ ly hơp từ.
Tất cả các loại máy nén của hệ thống điều hịa khơng khí trên xe đều được trang bị bộ ly hợp hoạt động nhờ từ trường. Bộ ly hợp này được xem như một phần của pully máy nén.
a. Chức năng.
Máy nén được dẫn động bởi động cơ thông qua dây đai, ly hợp từ điều khiển sự kết nối giữa động cơ và máy nén. Trong khi động cơ quay, ly hợp từ ăn khớp hay không ăn khớp với trục máy nén để điều khiển trục quay của máy nén khi cần thiết.
b. Cấu tạo.
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 và stator được lắp ở thân trước của máy nén.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Hình 3.4.13 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).
c. Nguyên lý hoạt động.
Khi ly hợp mở, cuộn dây stato được cấp điện. Stato trở thành nam châm điện và hút chốt trung tâm, quay máy nén cùng với puly.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Khi ly hợp từ tắt, cuộn dây stato không được cấp điện. Bộ phận chốt không bị hút làm puli quay trơn.
Hình 3.4.15 Ly hợp OFF.
Hệ thống ly hợp hoạt động theo chu kỳ sẽ ngắt máy nén và bật tắt hệ thống khi nhiệt độ hoặc áp suất giàn lạnh hạ ở dưới điểm đóng băng. Máy nén của hệ thống điều hịa khơng khí được dẫn động bằng dây đai từ động cơ thông qua ly hợp từ trường. Dịng điện đưa đến kích hoạt ly hợp khi hệ thống được bật. Dịng điện đi tới ly hợp khi bật cơng tắc A/C. Một số hệ thống sử dụng công tắc điều khiển bằng nhiệt độ gắn trong luồng khí từ giàn lạnh thổi ra, cơng 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 320F (000C), và đóng mạch khi nhiệt độ lên khoảng 500C (1000F). Áp suất và nhiệt độ có mối quan hệ khăng khít với nhau, chúng sẽ cùng tăng hay cùng hạ thấp với nhau. Khi công tắc áp suất cảm nhận được áp suất thấp dưới điểm áp suất ấn định (0.03 – 0.05 Mpa) thì cơng tắc này sẽ ngắt khơng vận hành máy nén, và cơng tắc áp suất sẽ đóng trở lại khi áp suất tang lên khoảng 2.74 Mpa. Nếu gián nóng khơng được thơng 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. Máy hút ẩm áp suất sẽ trở nên cao bất thường tạo nên sự nguy hiểm cho đường 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 để
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
3.4.3. Bộ ngưng tụ (Giàn nóng).
a. Chức năng.
Giàn nóng (giàn ngưng) làm mát mơi chất ở thể khí có áp suất và nhiệt độ cao bị nén bởi máy nén và chuyển nó thành mơi chất ở trạng thái và nhiệt độ áp suất cao (phần lớn mơi chất ở trạng thái lỏng và có lẫn một số ít trạng thái khí).
Hình 3.4.16 Giàn nóng. b. Cấu tạo.
Bộ ngưng tụ được cấu tạo bằng một ống kim loại dài uốn cong thành nhiều hình chữ U nối tiếp nhau, xuyên qua vô số cánh tản nhiệt mỏng. Các cánh tỏa nhiệt bám sát quanh ống kim loại. Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa và khơng gian chiếm chỗ là tối thiểu.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Hình 3.4.17 Cấu tạo giàn nóng.
1. Giàn nóng 6. Mơi chất giàn nóng ra 2. Cửa vào 7. Khơng khí lạnh
3. Khí nóng 8. Quạt giàn nóng 4. Đầu từ máy nén đến 9. Ống dẫn chữ U 5. Cửa ra 10. Cánh tản nhiệt
Trên ô tô bộ ngưng tụ được lắp ráp ngay trước đầu xe, phía trước thùng nước tỏa nhiệt của động cơ, ở vị trí này bộ ngưng tụ tiếp nhận tối đa luồng khơng khí mát thổi xuyên qua do đang lao tới và do quạt gió tạo ra.
c. 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 bơm vào. Hơi mơi chất lạnh nóng chui vào bộ ngưng tụ qua ống nạp bố trí phía trên giàn nóng, dịng hơi này tiếp tục lưu thơng trong ống dẫn đi dần xuống phía dưới, nhiệt của khí mơi chất truyền qua các cánh toả nhiệt và được luồng gió mát thổi đi. Q trình trao đổi này làm toả một lượng nhiệt rất lớn vào trong khơng khí. Lượng nhiệt được tách ra khỏi mơi chất lạnh thể hơi để nó ngưng tụ thành thể lỏng tương đương với lượng nhiệt mà môi chất lạnh hấp thụ trong giàn lạnh để biến môi chất thể lỏng thành thể hơi. Dưới áp suất bơm của máy nén, môi chất lạnh thể
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
trên bộ ngưng tụ vẫn cịn ga mơi chất nóng, một phần ba phía dưới chứa mơi chất lạnh thể lỏng, nhiệt độ nóng vừa vì đã được ngưng tụ. Ngày nay trên xe người ta trang bị giàn nóng kép hay cịn gọi là giàn nóng tích hợp để nhằm hóa lỏng ga tốt hơn và tăng hiệu suất của quá trình làm lạnh trong một số chu trình.
Hình 3.4.18 Cấu tạo của giàn nóng kép (Giàn nóng tích hợp)
Trong hệ thống có giàn lạnh tích hợp, mơi chất lỏng được tích lũy trong bộ chia hơi lỏng, nên khơng cần bình chứa hoặc lọc ga. Mơi chất được làm mát tốt ở vùng làm mát trước làm tăng năng suất lạnh.
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
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. Ngồi ra mơi chất tiếp tục được làm mát ở bộ phận làm mát để được chuyển hoàn 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