Hệ thống điều hòa không khí làm nhiệm vụ duy trì nhiệt độ và độ ẩm thích hợp, cung cấp một lƣợng không khí đã đƣợc lọc sạch lƣu thông trong khoang hành khách của ô tô. Khi thời tiết nóng, hệ thống điều hòa nhiệt độ có nhiệm vụ giảm nhiệt độ, còn khi thời tiết lạnh, hệ thống sẽ cung cấp khí nóng để tăng nhiệt độ trong khoang hành khách. Trong khoang hành khách khi xe chuyển động, không khí cần đƣợc lƣu thông và không có bụi cũng nhƣ không có mùi phát ra từ động cơ, do khí thải xả ra từ động cơ...
Không khí trong ô tô thích hợp nhất là khi sự trao đổi nhiệt giữa ngƣời trong xe với môi trƣờng xung quanh thực hiện ở điều kiện cƣờng độ cực tiểu của hệ thống tự điều chỉnh thân nhiệt của con ngƣời. Để tạo ra vùng vi khí hậu trong xe thích hợp với con ngƣời và độc lập với ở ngoài xe, trên các ô tô hiện nay thƣờng dùng hệ thống điều hòa không khí.
Hình 9.9: Sơ đồ mạch điện xông kính.
Ắc quy Công tắc máy Cầu chì tổng Rơ le đèn kích thƣớc Công tắc xông kính Công tắc đèn Điện trở xông kính CB Biến trở
Những đặc điểm đăc trƣng cho cùng vi khí hậu trong buồng lái và trong khoang hành khách bao gồm:
- Nhiệt độ: ảnh hƣởng của nhiệt độ lên các bộ phận của con ngƣời khác nhau, ở phần đầu thì nhạy cảm với bức xạ nhiệt, còn ở phần thân thì nhạy cảm với sự lạnh giá. Trong xe cần duy trì nhiệt độ đồng đều trên một mặt phẳng nằm ngang, nhƣng độ chênh lệch đó không vƣợt quá (3 ÷ 4)0C. Nếu độ chênh lệch nhiệt độ quá lớn sẽ dẫn đến phá vỡ sự tự điều chỉnh thân nhiệt của con ngƣời.
- Tuần hoàn không khí trong xe: không khí trong xe phải luôn luôn đƣợc tuần hoàn với tốc độ 0,1m/s là phù hợp.
- Độ ẩm tƣơng đối trong xe yêu cầu khoảng (30 ÷ 60)%.
- Lƣợng bụi, khí CO2, hơi bốc ra của nhiên liệu không đƣợc vƣợt quá giới hạn cho phép.
Điều hòa không khí là một thuật ngữ chung cho các hệ thống thực hiện các chức năng trên. Các hệ thống đó là: hệ thống làm mát để giảm nhiệt độ trong xe, hệ thống sƣởi ấm để tăng nhiệt độ trong xe so với môi trƣờng bên ngoài và hệ thống thông gió để tạo ra luồng không khí sạch lƣu thông trong xe.
Nguyên lý chung của quá trình trao đổi nhiệt.
Sự làm việc của hệ thống làm mát cũng nhƣ hệ thống sƣởi ấm không khí trong xe đều dựa trên các nguyên lý cơ bản của quá trình truyền dẫn và trao đổi nhiệt khi vật chất chuyển đổi trạng thái tồn tại của nó từ thể khí sang thể lỏng và ngƣợc lại. Các nguyên lý cơ bản đó là:
- Dòng nhiệt luôn đƣợc truyền từ nơi có nhiệt độ cao tới nơi có nhiệt độ thấp. - Để làm giảm nhiệt độ của một vật thể, ta phải tách (lấy đi) một lƣợng nhiệt ra khỏi nó, ngƣợc lại khi vật thể đó đƣợc cung cấp một nhiệt lƣợng thì nhiệt độ của nó sẽ tăng lên.
- Vật chất có thể tồn tại ở các trạng thái: rắn, lỏng và khí.
- Khi chất khí bị nén, áp suất, nhiệt độ của nó sẽ tăng và nó tích lũy một nhiệt lƣợng. Khi khí bị giản nở, cả áp suất và nhiệt độ của nó cũng giảm xuống và giải phóng ra một nhiệt lƣợng tƣơng ứng.
- Các hình thức truyền nhiệt cơ bản là: dẫn nhiệt, đối lƣu và bức xạ.
Các cụm chức năng chính của hệ thống làm lạnh bao gồm: bộ hóa hơi, bình làm khô, máy nén, bộ ngƣng hơi, van điều chỉnh lƣu lƣợng và môi chất công tác (còn gọi là khí gas).
Sự làm lạnh (làm giảm nhiệt độ của môi trƣờng không khí xung quanh) xảy ra ở bộ hóa hơi. Bộ hóa hơi đƣợc đặt ở nơi cần làm lạnh gồm có ống nhỏ, bên ngoài ống có gắn các cánh tản nhiệt là các lá kim loại. Mặt ngoài của ống có gắn các cánh tản nhiệt tiếp xúc với không khí ở nơi cần làm lạnh. Một lƣợng môi chất công tác dùng để làm lạnh ở thể lỏng (khí gas) có áp suất bằng khoảng 200kPa và nhiệt độ thấp (khoảng 00C) đƣợc đƣa vào trong các ống của bộ hóa hơi. Khi đi qua các ống có gắn các cánh tản nhiệt, môi chất công tác sẽ hấp thụ nhiệt của không khí bao quanh thành ống và môi chất công tác từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái hơi. Thành ống cùng không khí xung quanh thành ống sẽ bị lạnh đi.
Sơ đồ hệ thống làm lạnh trên ô tô.
Môi chất công tác ở thể hơi (khí gas) từ bộ hóa hơi đƣợc đƣa sang một bình chứa nhỏ gọi là bình lọc và tách ẩm. Tại bình lọc và tách ẩm, có hóa chất dùng để hút ẩm, khử mùi khí gas và một phần khí gas bị hóa lỏng. Phần khí gas còn lại đƣa đến khoang hút của máy nén. Máy nén sẽ nén môi chất công tác lên áp suất cao, đồng thời cả nhiệt độ của hơi khi bị nén cũng tăng theo (khoảng 1200kPa và 800
C). Khí gas bị nén có áp suất và nhiệt độ cao đƣợc đƣa tới bộ ngƣng tụ. cũng gồm các ống nhỏ, bên ngoài thành ống có gắn các cánh tản nhiệt bằng kim loại. Bộ ngƣng tụ đƣợc bố trí bên ngoài khoảng không gian cần làm lạnh, thƣờng đƣợc bố trí bên cạnh két nƣớc làm mát động cơ ô tô. Khi đi qua các ống nhỏ của bộ ngƣng tụ, môi chất công tác (ở thể hơi có áp suất và nhiệt độ cao), sẽ trao đổi nhiệt với không khí bao quanh các ống nhỏ của bộ ngƣng tụ. Quá trình trao đổi nhiệt, môi chất công tác sẽ chuyển từ trạng thái hơi sang trạng thái lỏng.
Môi chất ở trạng thái lỏng có áp suất cao từ bộ ngƣng tụ sẽ đi theo đƣờng ống dẫn tới van điều chỉnh lƣu lƣợng (van này đƣợc chế tạo nhƣ một gic lơ là một đoạn ống có đƣờng kính rất nhỏ). Do tiết diện lƣu thông bị co hẹp, nên khi đi qua gic lơ môi chất công tác ở thể lỏng bị giảm áp suất đột ngột, nó giản nở và chuyển sang thể khí. Môi chất công tác ở thể khí có áp suất và nhiệt độ thấp lại đƣợc đƣa vào bộ hóa hơi và quá trình trên cứ lặp đi lặp lại nhƣ vậy, môi chất công tác thông qua quá trình trao đổi nhiệt đã chuyển tải một lƣợng nhiệt ra khỏi môi trƣờng cần làm lạnh, làm cho nhiệt độ trong không gian của xe cần làm lạnh giảm xuống.
Trong một chu trình làm lạnh nhƣ đã trình bày ở trên, ta thấy môi chất công tác biến đổi qua bốn trạng thái: thể lỏng áp suất cao, thể lỏng áp suất thấp, thể khí áp suất thấp và thể khí áp suất cao. Sự thay đổi trạng thái của môi chất công tác
Hình 9.10: Sơ đồ nguyên lý của chu trình làm lạnh.
1- Bộ hóa hơi; 6- Hơi có áp suất và nhiệt độ cao;
2- Hơi có áp suất và nhiệt độ thấp; 7- Bộ ngưng tụ;
3- Bình làm khô; 8,9- Khí lỏng có áp suất và nhiệt độ cao; 4- Khí đi vào máy nén; 10- Van tiết lưu.
5- Máy nén; 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10
trong một chu trình làm lạnh là do sự thay đổi nhiệt độ và áp suất của nó. Việc làm lạnh đƣợc thực hiện nhờ sự hóa hơi của môi chất công tác trong quá trình biến đổi trạng thái từ thể lỏng sang thể khí của nó. Để đảm bảo cho quá trình trao đổi nhiệt với không khí xung quanh đạt hiệu suất cao, yêu cầu môi chất công tác phải có điểm nhiệt độ sôi rất thấp (xa điểm 00C), để môi chất công tác có thể bốc hơi ngay cả khi nhiệt độ môi trƣờng thấp. Các loại môi chất công tác hiện nay thƣờng dùng trên ô tô là: R12 và R134A.
Trong một chu trình làm lạnh có thể phân chia ra hai phần chu trình: phần chu trình mà trong đó môi chất công tác (ở thể lỏng hoặc ở thể khí) có nhiệt độ và áp suất cao gọi là phần cao áp. Phần chu trình mà trong đó môi chất công tác có nhiệt độ và áp suất thấp gọi là phần thấp áp.
Các bộ phận chính trong hệ thống làm lạnh
Các bộ phận chính trên ô tô bao gồm máy nén, bộ hóa hơi, van điều chỉnh lƣu lƣợng, bình làm khô và bộ ngƣng tụ. Để tăng hiệu suất của quá trình trao đổi nhiệt giữa môi chất công tác và không khí xung quanh, ngƣời ta đặt quạt hút không khí lƣu thông qua bộ hóa hơi cũng nhƣ qua bộ ngƣng tụ. Van điều chỉnh lƣu lƣợng kiểu ống gic-lơ tiết diện thông qua định cữ sẵn, nên lƣu lƣợng môi chất công tác thông qua là cố định, cho nên không thể điều chỉnh đƣợc cƣờng độ làm lạnh tùy theo nhiệt độ hiện thời trong khoảng không gian cần làm lạnh. Hiện nay trên một số xe dùng van điều chỉnh lƣu lƣợng kiểu giản nở, vì vậy có thể điều chỉnh đƣợc lƣu lƣợng môi chất công tác đi qua van tùy thuộc vào nhiệt độ hiện thời của khoảng không gian cần làm lạnh. Hình 9.11: Sơ đồ hệ thống lạnh. Cảm biến nhiệt độ Máy nén Bộ ngƣng tụ
Không khí Ga lỏng, áp suất cao, nhiệt độ cao Bình lọc và hút ẩm Ga lỏng Khí ga Van giản nở Ga lỏng, áp suất thấp, nhiệt độ thấp Bộ hóa hơi Quạt hút Khí ga, áp suất thấp, nhiệt độ thấp
Khí ga, áp suất cao, nhiệt độ cao
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. ĐINH NGỌC ÂN, Trang bị điện ô tô máy kéo, Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1980.
2. NGUYỄN VĂN CHẤT, Giáo trình trang bị điện ô tô, Nhà xuất bản giáo dục. 3. ĐỖ VĂN DŨNG, Hệ thống điện ô tô Tập 1 và 2, NXB Đại học Quốc gia TP HCM năm 2004.
4. NGUYỄN OANH, Trang bị điện ô tô, NXB Đồng Nai năm 2000.
5. NGUYỄN NGỌC THẠCH, Hệ thống điện ô tô hiện đại, NXB Đại học Quốc gia TP HCM năm 2004.
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Vạch màu của điện trở
Màu Vòng số 1 (số thứ nhất) Vòng số 2 (số thứ hai) Vòng số 3 (số bội) Vòng số 4 (sai số) Đen 0 0 x 100 Nâu 1 1 x 101 1% Đỏ 2 2 x 102 2% Cam 3 3 x 103 Vàng 4 4 x 104 Xanh lá 5 5 x 105 Xanh dƣơng 6 6 x 106 Tím 7 7 x 107 Xám 8 8 x 108 Trắng 9 9 x 109 Vàng kim x 10-1 5% Bạc kim x 10-2 10%