chương 1 Ngày nay, một chiếc xe ô tô không những phải đảm bảo về tính năng an toàn cho người sử dụng mà nó còn phải đảm bảo cung cấp được các thiết bị tiện nghi nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Một trong số đó là hệ thống điều hòa không khí trên ô tô. Nhờ sự tiến bộ của khoa học công nghệ mà hệ thống này ngày càng được hoàn thiện và phát triển. Đem lại sự thoải mái, dễ chịu cho người ngồi trong xe dưới 17 mọi điều kiện thời tiết.
Ở Việt Nam ô tô đã trở thành một phương tiện giao thông thông dụng của người dân. Tuy nhiên hệ thống càng hiện đại thì khả năng tiếp cận nó càng khó khăn khi xảy ra hư hỏng. Vì vậy một kỹ sư ngành công nghệ ô tô cần phải trang bị cho mình những kiến thức cơ bản nhất về tất cả các hệ thống trên ô tô. Đặc biệt là hệ thống điện lạnh trên ô tô mà ngày nay sự tiếp cận nó gặp rất nhiều khó khăn.
18 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ 2. Chức năng, phân loại, lý thuyết điều hòa không khí 2. Chức năng của điều hòa không khí a. Nước làm mát động Đầu vào cơ Quạt Két sưởi Đầu ra Hình 2.
Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi ấm Người ta dùng một két sưởi ấm như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóng không khí. Két sưởi lấy nước làm mát của động cơ đã được hâm nóng bởi động cơ và dùng nhiệt độ 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 như là một bộ sưởi ấm. Làm mát không khí.
Giàn lạnh làm việc như là một bộ trao đổi nhiệt để làm mát không khí trước khi đưa vào trong xe. Khi bật công tắc điều hòa không khí, máy nén bắt đầu làm việc đẩy môi chất lạnh tới giàn lạnh. Giàn lạnh được làm mát nhờ môi chất và sau đó nó làm mát không khí được thổi vào trong xe từ quạt gió. Việc làm nóng không khí phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát động cơ nhưng việc làm mát không khí hoàn toàn độc lập với nhiệt độ nước làm mát động cơ.
19 Môi chất (gas điều hòa) Máy nén Đầu vào Đầu ra Quạt Giàn lạnh Hình 2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát c. Lượng hơi nước trong không khí tăng lên khi nhiệt độ không khí cao và giảm xuống. Khi đi qua giàn lạnh, không khí được làm mát.
Hơi nước trong không khí ngưng tụ và bám vào các cánh tản nhiệt của giàn lạnh. Kết quả là độ ẩm trong xe bị giảm xuống. Nước dính vào các cánh tản nhiệt đọng lại thành sương và được chứa trong khay xả nước. Cuối cùng, nước này được thoát ra khỏi khay của xe bằng một vòi nhỏ.
Ngoài ba chức năng trên hệ thống điều hòa không khí còn có chức năng điều khiển thông gió trong xe. Việc lấy không khí bên ngoài đưa vào trong xe nhờ chênh áp được tạo ra do chuyển động của xe được gọi là sự thông gió tự nhiên. Một số nơi có áp suất dương, còn một số nơi khác có áp suất âm. Như vậy cửa hút được bố trí ở những nơi có áp suất dương và cửa xả khí được bố trí ở những nơi có áp suất âm.
Trong các hệ thống thông gió cưỡng bức, người ta sử dụng quạt điện hút không khí đưa vào trong xe. Các cửa hút và cửa xả không khí được đặt ở cùng vị trí như trong hệ thống thông gió tự nhiên. Thông thường, hệ thống thông gió này được dùng chung với các hệ thống không khí khác (hệ thống điều hoà không khí, bộ sưởi ấm). Phân loại điều hòa không khí trên ô tô Hệ thống điều hòa không khí được phân loại theo vị trí lắp đặt và theo phương thức điều khiển.
Phân loại theo vị trí lắp đặt. 20 * Kiểu phía trước. Giàn lạnh của kiểu phía trước được gắn sau bảng đồng hồ và được nối với giàn sưởi. Quạt giàn lạnh được dẫn động bằng mô tơ quạt.
Gió từ bên ngoài hoặc không khí tuần hoàn bên trong được cuốn vào. Không khí đã làm lạnh (hoặc sấy) được đưa vào bên trong. Kiểu phía trước * Kiểu kép. Kiểu kép là kiểu kết hợp giữa kiểu phía trước với giàn lạnh phía sau được đặt trong khoang hành lý.
Cấu trúc này không cho không khí thổi ra từ phía trước hoặc từ phía sau. Kiểu kép cho năng suất lạnh cao hơn và nhiệt độ đồng đều. Giàn lạnh phía sau Hình 2. Kiểu kép * Kiểu kép treo trần.
Kiểu này được sử dụng trong xe khách. Phía trước bên trong xe được bố trí hệ thống điều hòa kiểu phía trước kết hợp với giàn lạnh treo trần phía sau. Kiểu kép treo trần cho năng suất lạnh cao và nhiệt độ phân bố đều. Kiểu kép treo trần b.
Phân loại theo phương pháp điều khiển. * Kiểu bằng tay. Kiểu này cho phép điều khiển nhiệt độ bằng tay các công tắc và nhiệt độ đầu ra bằng cần gạt. Ngoài ra còn có cần gạt hoặc công tắc điều khiển tốc độ quạt, điều khiển lượng gió, hướng gió.
Kiểu bằng tay (Khi trời nóng) Hình 2. Kiểu bằng tay (Khi trời lạnh) * Kiểu tự động. Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ mong muốn, bằng cách trang bị bộ điều khiển điều hòa và ECU động cơ. Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ không khí ra và tốc độ động cơ quạt một cách tự động dựa trên nhiệt độ bên trong xe, bên ngoài xe và 22 bức xạ mặt trời báo về hộp điều khiển thông qua các cảm biến tương ứng nhằm điều khiển nhiệt độ bên trong xe theo nhiệt độ mong muốn.
Kiểu tự động (Khi trời nóng) Hình 2. Kiểu tự động (Khi trời lạnh) 2. Lý thuyết về điều hòa không khí Để có thể hiểu được nguyên lý làm việc, đặc điểm cấu tạo của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô, ta cần phải tìm hiểu kỹ hơn về cơ sở lý thuyết căn bản của hệ thống điều hòa không khí. Quy trình làm lạnh được mô tả như một quá trình tách nhiệt ra khỏi vật thể.
Đây cũng là mục đích chính của hệ thống làm lạnh và điều hòa không khí. Vì vậy hệ thống điều hòa không khí hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản sau. Dòng nhiệt luôn truyền từ nơi nóng đến nơi lạnh. Khi bị nén chất khí sẽ làm tăng nhiệt độ.
Sự giãn nở thể tích của chất khí sẽ phân bố năng lượng nhiệt ra một vùng rộng lớn và nhiệt độ của chất khí sẽ bị giảm xuống. Để làm lạnh bất cứ một vật nào thì ta phải lấy nhiệt ra khỏi vật thể đó. Một số lượng lớn nhiệt lượng được hấp thụ khi chất lỏng thay đổi trạng thái biến thành hơi. Tất cả các hệ thống điều hòa không khí ô tô đều được thiết kế dựa trên cơ sở lý thuyết của ba đặc tính căn bản, Dòng nhiệt, sự hấp thụ, áp suất và điểm sôi.
23 Dòng nhiệt: Nhiệt truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến những nơi có nhiệt độ thấp. Dẫn nhiệt: Là sự truyền có hướng của nhiệt trong một vật hay sự dẫn nhiệt xảy ra giữa hai vật thể khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau. Sự đối lưu: Là sự truyền nhiệt qua sự di chuyển của một chất lỏng hay một chất khí đã được làm nóng hay đó là sự truyền nhiệt từ vật thể này sang vật thể khác nhờ khối không khí trung gian bao quanh nó. Khi khối không khí được đun nóng bởi một nguồn nhiệt, không khí nóng sẽ bốc lên phía trên tiếp xúc với vật thể nguội hơn và làm nóng vật thể này.
Trong một xe không khí nóng bay lên trên, không khí lạnh di chuyển xuống dưới tạo thành vòng luân chuyển khép kín, nhờ vậy các vật thể trong xe được nung nóng đều, đó là hiện tượng của sự đối lưu. Sự bức xạ: Là sự truyền nhiệt dưới dạng các tia hồng ngoại, mặc dù giữa các vật không có không khí hoặc không tiếp xúc với nhau. Ta cảm thấy ấm khi đứng dưới ánh sáng mặt trời hay cả dưới ánh sáng đèn pha khi ta đứng gần nó. Nhiệt của mặt trời hay đèn pha được biến thành các tia hồng ngoại và khi các tia này chạm vào một vật nó sẽ làm cho các phần tử của vật đó chuyển động, gây cho ta cảm giác nóng.
Tác dụng truyền nhiệt này gọi là sự bức xạ. Sự hấp thụ nhiệt: Vật chất có thể tồn tại ở một trong ba trạng thái, thể lỏng, thể rắn, thể khí. Muốn thay đổi trạng thái của một vật thể, cần phải truyền cho nó một nhiệt lượng nhất định. Áp suất và điểm sôi: Áp suất giữ vai trò quan trọng trong hệ thống điều hòa không khí.
Khi tác động áp suất trên mặt chất lỏng thì sẽ làm thay đổi điểm sôi của chất lỏng này. Áp suất càng lớn điểm sôi càng cao có nghĩa là nhiệt độ lúc chất lỏng sôi cao hơn so với mức bình thường. Ngược lại nếu giảm áp suất tác động lên một vật chất thì điểm sôi của vật chất đó sẽ bị giảm xuống. Đơn vị đo nhiệt lượng, môi chất lạnh và dầu bôi trơn a.
Đơn vị đo nhiệt lượng. Để đo nhiệt lượng truyền từ vật này sang vật kia người ta dùng đơn vị BTU. Nếu cần nung một Pound nước (0,454 kg) nóng đến 10F (0,550C) thì phải truyền cho nước 1 BTU nhiệt. Năng suất của một hệ thống nhiệt lạnh ô tô được định rõ bằng BTU/giờ, vào khoảng 12000 đến 24000 BTU/giờ.
Môi chất lạnh. Môi chất lạnh còn gọi là tác nhân lạnh hay ga lạnh trong hệ thống điều hòa không khí phải đạt được những yêu cầu sau đây: Môi chất lạnh phải có điểm sôi thấp dưới 320F (00C) để có thể bốc hơi và hấp thụ nhiệt tại nhiệt độ thấp. Phải có tính chất tương đối trơn, hòa trộn được với dầu bôi trơn để tạo thành một hóa chất bền vững, không ăn mòn kim loại hoặc các vật liệu khác như cao su, nhựa. Đồng thời chất làm lạnh phải là chất không độc, không cháy và không gây nổ, không sinh ra các phản ứng phá hủy môi sinh và môi trường khi nó xả ra vào khí quyển.
Phân loại và kí hiệu môi chất lạnh. Các freon: Là các cacbuahydro no hoặc chưa no mà các nguyên tử hydro được thay thế một phần hoặc toàn bộ bằng nguyên tử clo, flo hoặc brom. R (refrigerant): Chất làm lạnh, môi chất lạnh. Các đồng phân có thêm chữ a, b để phân biệt.
Ví dụ như R-134a Các olefin có số 1 đứng trước 3 chữ số.