CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 1. Lịch sử hình thành và phát triển 1. Mối quan hệ giữa con người và môi trường Không có tiêu chuẩn nào giống nhau cho tất cả con người. Bình thường cơ thể con người được xem như một cỗ máy nhiệt, có thân nhiệt là ~ 37oC.
Do cơ thể luôn luôn sinh ra lượng nhiệt nhiều hơn cần thiết của con người để duy trì ổn định thân nhiệt, vì vậy cơ thể con người luôn thải ra môi trường xung quanh một lượng nhiệt. Tùy theo mức độ hoạt động, vận động mà lượng nhiệt thải ra khác nhau. Lượng nhiệt thoát ra theo 3 hình thức: đối lưu, bức xạ, bay hơi. Trường hợp đối lưu thì lớp không khí tiếp xúc cơ thể dần dần nóng lên do nhận nhiệt từ cơ thể và có xu hướng đi lên, khi đó lớp không khí lạnh hơn sẽ tiến đến thế chỗ, từ đó hình thành nên sự chuyển động tự nhiên của lớp không khí quanh cơ thể, chính sự chuyển động này đã lấy đi lượng nhiệt của cơ thể.
Cường độ trao đổi nhiệt phụ thuộc độ chênh lệch nhiệt độ giữa “môi trường” và “bề mặt cơ thể.” Bức xạ là hình thức cơ thể thải nhiệt ra xung quanh có nhiệt độ thấp hơn cơ thể. Cường độ trao đổi nhiệt phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa nhiệt độ “cơ thể” và “không gian điều hoà.” Khi độ chênh lệch nhiệt độ này giảm thì “lượng nhiệt” phát ra từ cơ thể do đối lưu và bức xạ cũng giảm xuống. Ta gọi lượng nhiệt này là “nhiệt hiện”. Quá trình bay hơi này sẽ nhỏ khi nhiệt độ không khí thấp và sẽ tăng dần khi nhiệt độ không khí tăng.
Cho dến khi nhiệt độ không khí lớn hơn hoặc bằng 35oC thì cơ thể chỉ thải nhiệt qua đường bay hơi nước trên bề mặt da (sự thoát mồ hôi). Nếu độ ẩm cao và tốc độ không khí thấp thì con người sẽ cảm thấy ngột ngạt khó chịu vì cơ thể không thể giải nhiệt được. Khi nhiệt lượng đi vào môi trường thông qua hình thức này được gọi là “nhiệt ẩn”. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến mức độ trao đổi nhiệt giữa môi trường và cơ thể: nhiệt độ, độ ẩm tương đối và đặc điểm chuyển động của không khí.
Theo nghiên cứu thì ở vùng nhiệt độ từ 22oC – 27oC là thích hợp nhất cho con người. 1 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Đình Thịnh Độ ẩm tương đối: Độ ẩm ảnh hưởng đến sự bay hơi ẩm từ cơ thể con người ra môi trường. Kinh nghiệm cho thấy nếu nhiệt độ của không khí là 27oC thì độ ẩm tương đối là 50% là tạo cảm giác dễ chịu. Lịch sử hình thành và phát triển Những nhà sản xuất bắt đầu cho ra đời xe ô tô với mục đích thương mại từ cuối thế kỷ XIX.
Nhưng đối với những mẫu ô tô sơ khai có thân xe mở thì những nhà sản xuất xe sẽ không nghĩ đến việc thêm bất cứ thiết bị nào để lưu thông không khí trong xe cả. Thân xe kín lần đầu tiên được ra mắt vào năm 1908. Kể từ đó, những nhà phát minh bắt đầu phát triển một hệ thống có chức năng làm mát cho xe ô tô. Tuy nhiên người dùng cũng cần phải chờ đến tận năm 1939 khi mà những nhà sản xuất xe cao cấp ở New York – Parkard – phát triển hệ thống điều hòa thiết thực đầu tiên cho xe ô tô.
Parkard đã tạo ra điều hòa không khí cho xe đầu tiên như một tùy chọn bổ sung. Nếu có bất kỳ người mua nào muốn có điều hòa không khí, thì một công ty thứ ba có tên là Bishop và Babcock Co. sẽ lắp đặt hệ thống này vào trong xe. Thật không may là “điều hòa nhiệt độ” của Packard thất bại trong việc thương mại hóa do chi phí lắp đặt quá cao.
Ngoài ra thì điều hòa của Packard cũng gặp vấn đề về máy móc và cần phải bảo dưỡng liên tục. Công ty này đã ngừng sản xuất điều hòa vào năm 1941. Hệ thống điều hòa không khí do bên thứ ba sản xuất (aftermarket) trở nên cực kỳ phổ biến sau Thế chiến Thứ hai. Rất nhiều nhà sản xuất độc lập đảm nhận trách nhiệm trong việc làm điều hòa aftermarket.
Những mẫu xe này có giá cao nhưng vẫn có một lựa chọn rẻ hơn được gọi là máy làm mát. Hệ thống điều hòa không khí trong xe đã trở nên phổ biến hơn trong thập kỷ tiếp theo. Đã có vài nhà sản xuất xe lớn, bao gồm General Motor (GM) tiếp nhận công việc này từ tay những nhà sản xuất độc lập. Họ cung cấp điều hòa không khí như một tùy chọn đặc biệt.
Tuy nhiên GM đã đưa điều hòa nhiệt độ trở thành một trang bị tiêu chuẩn trong hầu hết những mẫu xe được sản xuất trong năm 1953, và Nash và Pontiac cũng bắt kịp xu hướng 2 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Đình Thịnh này trong năm sau đó. Một vài nhà sản xuất xe khác cũng bắt đầu triển khai một vài năm sau. Doanh số bán điều hòa không khí cho xe ô tô tăng mạnh trong những năm 60. Cadillac đã thực sự thay đổi cục diện cuộc chơi bằng việc đưa vào sử dụng hệ thống điều khiển điều hòa không khí lần đầu tiên vào năm 1964.
Cài đặt này cho phép thay đổi nhiệt độ về mức phù hợp hơn với nhu cầu người dùng.1: Hệ thống điều hòa trên ô tô Nhờ những cải tiến về công nghệ mà mọi người đã bắt đầu nhận thức được những tác động của con người đến môi trường. Ảnh hưởng của điều hòa không khí đã trở thành một điều gây được nhiều chú ý vào những năm 70. Điều này đã làm giảm đi mức độ phổ biến của điều hòa nhiệt độ và nhiều khách hàng đã chọn không lắp đặt điều hòa trong xe của mình. Những ai từng trải qua những năm 70 chắc hẳn vẫn còn nhớ những cảm giác dinh dính trên những chiếc ghế bằng nhựa vinyl trong những ngày hè nắng nóng.
Một bài nghiên cứu khoa học đã cho thấy rằng chất CFC (chất được sử dụng trong máy điều hòa không khí) có hại cho tầng ozon. Tranh cãi xung quanh vấn đề này đã đe dọa đến ngành công nghiệp ô tô. May mắn thay là những nhà sản xuất đã linh hoạt hơn, họ sẵn sàng chấp nhận những giải pháp thay thế thay cho việc sử dụng CFC. 3 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Đình Thịnh Những nhà sản xuất đã phát triển R134a, một chất thay thế thân thiện với môi trường hơn thay cho R12 - chất làm lạnh cũ hơn cực có hại cho tầng ozon nói riêng và môi trường nói chung.
Khi R12 bị cấm vào năm 1996, những nhà sản xuất xe không còn bị ảnh hưởng nhiều bởi vì họ đã có giải pháp thay thế. Với chất làm lạnh thay thế và những cải tiến liên tục về công nghệ và thiết kế, ngành công nghiệp ô tô không bao giờ phải đối diện với việc bị trì trệ trên quy mô lớn nữa. Doanh số bán xe tăng ổn định trong nhiều năm và hầu hết xe đều được lặp đặt điều hòa không khí. Tranh cãi về những ảnh hưởng xấu của chất làm mát trong điều hòa không khí vẫn còn đó.
Nhiều người vẫn cẩn trọng trong việc sử dụng xe ô tô bởi vì một lượng lớn chất gây ô nhiễm mà xe thải ra môi trường. Phát minh xe điện và một vài giải pháp khác nhằm giảm thiểu ô nhiễm là những phản ứng tích cực lại những mối quan ngại này. Tuy nhiên tương lai của xe được lắp đặt điều hòa không khí vẫn rất tươi sáng. Có vẻ như đã mất đến hơn 40 năm để điều hòa không khí trở thành một trang bị thông thường trong xe kể từ hệ thống điều hòa không khí đầu tiên của Packard.
Đây là trang bị tiêu chuẩn trong những mẫu xe ở Mỹ vào những năm 60 nhưng ở châu Âu thì lại chậm hơn một chút. Một hệ thống điều hòa không khí giống như một tính năng cao cấp và sang trọng trong những mẫu xe ở châu Âu, thậm chí là trong những năm đầu thế kỷ XXI. Chỉ một phần ba những mẫu xe ở châu Âu được trang bị tiêu chuẩn điều hòa không khí trong đầu những năm 2000. Khái quát về hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô 1.
Giới thiệu chung về hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô Điều hòa không khí là một hệ thống quan trọng trên xe. Nó điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe giúp cho hành khách trên xe cảm thấy dễ chịu trong những ngày nắng nóng mà còn giúp giữ độ ẩm và lọc sạch không khí. Ngày nay, điều hòa không khí trên xe còn có thể hoạt động một cách tự động nhờ các cảm biến và các ECU điều khiển. Điều hòa không khí cũng giúp loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như sương mù, băng đọng trên mặt trong của kính xe.
Để làm ấm không khí đi qua, hệ thống điều hòa không khí sử 4 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Phạm Đình Thịnh dụng ngay két nước như một két sưởi ấm. Két sưởi lấy nước làm mát động cơ đã được hâm nóng bởi động cơ và dùng nhiệt này để làm nóng không khí nhờ một quạt thổi vào xe, vì vậy nhiệt độ của két sưởi là thấp cho đến khi nước làm mát nóng lên. Do đó ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi không làm việc. Để làm mát không khí trong xe, hệ thống điện lạnh ô tô hoạt động theo một chu trình khép kín.
Máy nén đẩy môi chất ở thế khí có nhiệt độ cao áp suất cao đi vào giàn ngưng. Ở giàn ngưng môi chất chuyển từ thể khí sang thể lỏng. Môi chất ở dạng lỏng này chảy vào bình chứa (bình sấy khô). Bình này chứa và lọc môi chất.
Môi chất lỏng sau khi đã được lọc chảy qua van giãn nở, van giãn nở này chuyển môi chất lỏng thành hỗn hợp khí - lỏng có áp suất và nhiệt độ thấp. Môi chất dạng khí - lỏng có nhiệt độ thấp này chảy tới giàn lạnh. Quá trình bay hơi chất lỏng trong giàn lạnh sẽ lấy nhiệt của không khí chạy qua giàn lạnh. Tất cả môi chất lỏng được chuyển thành hơi trong giàn lạnh và chỉ có môi chất ở thể hơi vừa được gia nhiệt đi vào máy nén và quá trình được lặp lại như trước.
Như vậy để điều khiển nhiệt độ trong xe, hệ thống điều hòa không khí kết hợp cả két sưởi ấm và giàn lạnh đồng thời kết hợp điều chỉnh vị trí các cánh hòa trộn và vị trí của van nước.
