Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN XE Ô TÔ 1. Giới thiệu chung về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 1. Khái niệm 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 người.
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 hòa 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 đặcđiểm cấu tạo của hệ thống điều hòa không khí. Về mặt thiết bị hệ thống điều hòa không khí là một tổ hợp bao gồm các thành phần sau: - Máy lạnh.
- Bộ phận gia nhiệt và hâm nóng. - Hệ thống vận chuyển chất tải lạnh. - Hệ thống phun ẩm: thường được dùng cho những nơi có nhu cầu gia tăng độ chứa hơi không khí trong không gian điều hòa. - Hệ thống thải không khí trong không gian cần điều hòa ra ngoài trời hoặc tuần hoàn trở lại vào hệ thống.
- Bộ điều chỉnh và khống chế tự động: để theo dõi, duy trì và ổn định tự động các thông số chính của hệ thống. - Hệ thống giảm ồn, chống cháy, lọc bụi, khử mùi. - Hệ thống phân phối không khí. SVTH: Trần Anh Châu – Bùi Công Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Tuy nhiên, không phải bất kỳ hệ thống điều hòa không khí nào cũng phải có đầy đủ các thiết bị nêu trên.
Ở một số trường hợp có thể có thêm các bộ phận phụkhác giúp cho hệ thống làm việc ổn định và thích ứng hơn. Chức năng của việc điều hoà không khí trên ôtô Điều hòa không khí là một trang bị tiện nghi thông dụng trên ô tô. Nó có các chức năng sau: - Điều khiển nhiệt độ không khí trong xe. - Duy trì độ ẩm và lọc gió.
- Loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như: hơi nước, băng đọng trên mặt kính. Điều hòa không khí trên xe ô tô là quá trình làm mát, lọc sạch, và khử bớt độ ẩm của không khí đi vào khoang hành khách. Về cơ bản, hệ thống điều hòa không khí hấp thu nhiệt trong khoang hành khách và thải ra khí quyến. Quá trình này có thể được thực hiện bằng cách vận dụng ba hiện tượng tự nhiên đơn giản là : + Truyền nhiệt + Nhiệt ẩn hóa hơi + Quan hệ giữa áp suất với nhiệt độ sôi ( hóa hơi) và ngưng tụ Ba nguyên tắc cơ bản này là cơ sở của mọi hệ thống điều hòa không khí 1.1 Chức năng điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe - Chức năng sưởi ấm.
SVTH: Trần Anh Châu – Bùi Công Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 1. 1: Nguyên lý hoạt động của két sưởi. Người ta dùng một két sưởi như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóng không khí. 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.
Vì lý do này, ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi không làm việc như là một bộ sưởi ấm. Hệ thống sưởi ấm gồm các chi tiết sau:Van nước, két sưởi ( bộ phận trao đổi nhiệt ), quạt gió ( quạt gió, mô tơ ). - Chức năng làm mát. SVTH: Trần Anh Châu – Bùi Công Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 1.
2: Nguyên lý hoạt động của giàn lạnh. Giàn lạnh là một bộ phận trao đổi nhiệt để làm mát không khí trước khi đưa vào khoang xe. Khi bật công tắc điều hòa không khí, máy nén bắt đầu làm việc, đẩy môi chất lạnh (ga điều hòa) tới giàn lạnh. Giàn lạnh được làm mát nhờ môi chất lạnh.
Khi đó không khí thổi qua giàn lạnh bởi quạt gió sẽ được làm mát để đưa vào trong xe. Như vậy, việc làm nóng không khí phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát động cơ còn việc làm mát không khí lại phụ thuộc vào môi chất lạnh. Hai chức năng này hoàn toàn độc lập với nhau. + Két sưởi lấy nước làm mát đã được hâm nóng bởi động cơ này để làm nóng không khí trong xe nhờ quạt gió.
+ Khi bật công tắc điều hòa, máy nén làm việc, đẩy môi chất lạnh (ga điều hòa) tới giàn lạnh. Giàn lạnh được làm mát nhờ môi chất lạnh. Không khí thổi qua giàn lạnh bởi quạt gió sẽ được làm mát để đưa vào trong xe.2 Chức năng hút ẩm và lọc gió - Chức năng hút ẩm. Nếu độ ẩm trong không khí lớn khi đi qua giàn lạnh, hơi nước trong không khí sẽ ngưng tụ lại và bám vào các cánh tản nhiệt của giàn lạnh.
Kết quả là không khí sẽ SVTH: Trần Anh Châu – Bùi Công Minh Đồ Án Tốt Nghiệp được làm khô trước khi đi vào trong khoang xe. Nước đọng lại thành sương trên các cánh tản nhiệt và chảy xuống khay xả nước sau đó được đưa ra ngoài xe thông qua vòi dẫn. - Chức năng lọc gió. + Một bộ lọc được đặt ở cửa hút của hệ thống điều hòa không khí để làm sạch không khí trước khi đưa vào trong xe.
+ Gồm hai loại: Bộ lọc chỉ lọc bụi và bộ lọc bụi kết hợp khử mùi bằng than hoạt tính. SVTH: Trần Anh Châu – Bùi Công Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 1. 3: Bộ lọc không khí. 4: Bộ lọc gió kết hợp khử mùi.
SVTH: Trần Anh Châu – Bùi Công Minh Đồ Án Tốt Nghiệp 1. Chức năng loại bỏ các chất cản chở tầm nhìn Khi nhiệt độ ngoài trời thấp, nhiệt độ và độ ẩm trong xe cao. Hơi nước sẽ đọng lại trên mặt kính xe, gây cản trở tầm nhìn cho người lái. Để khắc phục hiện tượng này hệ thống xông kính trên xe sẽ dẫn một đường khí thổi lên phía mặt kính để làm tan hơi nước.
- Một ô tô có trang bị hệ thống điện lạnh (hệ thống điều hoà không khí) sẽ giúp cholái xe và hành khách cảm thấy thoải mái, mát lịm, nhất là trên đường dàivào thời tiết nóng bức. - Điều hoà không khí trên ô tô để đạt được các mục đích sau: + Lọc sạch, tinh khiết khối không khí trước khi đưa vào cabin ôtô. + Rút sạch chất ẩm ướt trong khối không khí này. + Làm mát lạnh không khí và duy trì độ mát ở nhiệt độ thích hợp.
Cơ sở lý thuyết của hệ thống điều hòa không khí ôtô Cuộc sống hàng ngày của chúng ta đã thay đổi một cách nhanh chóng và hoàn thiện hơn. Các phương tiện phục vụ cuộc sống nói chung và xe hơi nói riêng đóng một vai trò quan trọng trong sự biến đổi đó. 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 này được cải tiến tiện nghi, an toàn và hiện đại hơn những chiếc xe đời cũ.
Trên ôtô hiện đại đều được trang bị hệ thống điều hòa không khí, hệ thống này góp phần đáng kể vào việc tạo ra sự thoải mái, dễ chịu và khỏe khoắn cho hành khách trong xe. 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 nơi thời tiết nóng bức hoặc khi bị kẹt xe trên đườngdài. Và là một trang bị cần thiết giúp cho người lái xe điều khiển xe an toàn. SVTH: Trần Anh Châu – Bùi Công Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 1.
5: Các nguồn gây ra sức nóng bên trong xe 1. Nhiệt của mặt trời 4. Nhiệt từ mặt đường 2. Giàn nóng Để có thể biết và hiểu được hết 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.
Qui trình làm lạnh được mô tả như là một hoạt động tách nhiệt ra khỏi vật thể, đây cũng chính là mục đích chính của hệ thống làm lạnh và điều hòa không khí. Vậy nên, hệ thống điều hòa không khí hoạt động dựa trên những 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 khắp một vùng rộng lớn và nhiệt độ của chất khí đó sẽ bị hạ thấp xuống.
+ Để làm lạnh một người hay một vật thể, phải lấy nhiệt ra khỏi người hay vật thể đó. + Một số lượng lớn nhiệt lượng được hấp thụ khi một chất lỏng thay đổi trạng thái biến thành hơi. Tất cả các hệ thống điều hòa không khí ôtô đều được thiết kế dựa SVTH: Trần Anh Châu – Bùi Công Minh Đồ Án Tốt Nghiệp trên cơ sở lý thuyết của ba đặc tính căn bản: Dòng nhiệt, sự hấp thụ nhiệt, áp suất và điểm sôi. Dòng nhiệt:“Nhiệt” truyền từ những vùng có nhiệt độ cao hơn (các phần tử có chuyển động mạnh hơn) đến những vùng có nhiệt độ thấp hơn (các phần tử có chuyển động yếu hơn).
Ví dụ một vật nóng 30 độ Fahrenheit (300F) được đặt kề bên vật nóng 80 độ Fahrenheit (800F), thì nhiệt sẽ truyền từ vật nóng 800F sang vật nóng 300F – chênh lệch nhiệt độ giữa hai vật càng lớn thì dòng nhiệt lưu thông càng mạnh. Sự truyền nhiệt có thể được truyền bằng: Dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hay kếthợp giữa ba cách trên. Dẫn nhiệt: Là sự truyền có hướng của nhiệt trong một vật hay sự dẫn nhiệt xảy ra giữa hai vật thể khi chúng được tiếp xúc trực tiếp với nhau. Ví dụ, nếu nungnóng một đầu thanh thép thì đầu kia sẽ dần dần ấm lên do sự dẫn nhiệt.
Sự đối lưu: Là sự truyền nhiệt qua sự di chuyển của một chất lỏng hoặc một chất khí đã được làm nóng hay đó là sự truyền nhiệt từ vật thể này sang vật thể kia nhờ trung gian của khối không khí bao quanh chúng.