CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA ÔTÔ 1. Mục đích của việc điều hoà không khí trên ô tô. Điều hoà không khí trong ôtô để đạt được các mục đích sau đây: - Lọc sạch, tinh khiết khối không khí trước khi đưa vào cabin ôtô. - Rút sạch chất ẩm ướt trong không khí này.
- Làm mát lạnh không khí và duy trì độ mát ở nhiệt độ thích hợp. - Giúp cho hành khách và người lái xe cảm thấy thoải mái, mát dịu khi chạy xe trên đường trong các trường hợp thời tiết nóng bức. Lý thuyết về điều hoà không khí trong ôtô Hệ thống điều hòa được thiết kế dựa trên các đặc tính cơ bản của sự truyền dẫn nhiệt sau đây: Dòng nhiệt, sự hấp thụ nhiệt và áp suất đối với điểm sôi. Hệ thống điều hòa được thiết kế để xua đẩy nhiệt từ vùng này sang vùng khác.
Nhiệt có đặc tính truyền dẫn từ vật nóng sang vật nguội. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai vật càng lớn thì dòng nhiệt lưu thông càng mạnh. Sự hấp thụ nhiệt Vật chất có thể tồn tại ở một trong ba trạng thái: thể rắn, thể lỏng, thể khí. Muốn thay đổi trạng thái của vật thể, cần phải truyền dẫn một nhiệt lượng.
Ví dụ lúc ta hạ nhiệt độ nước xuống đến 320F (00C), nước sẽ đông thành đá, nó đã thay đổi trạng thái từ thể lỏng sang thể rắn. Nếu nước được đun nóng đến 2120F (1000C), nước sẽ sôi và bốc hơi (thể khí). Ở đây có điều đặc biệt thú vị khi thay đổi nước đá (thể rắn) thành nước (thể lỏng) và nước thành hơi nước (thể khí). Trong quá trình làm thay đổi trạng thái của nước, ta phải tác động nhiệt vào, nhưng lượng nhiệt này không thể đo lường cụ thể được.
QLĐT-BM11-QT28 10 2. Áp suất và điểm sôi Sự ảnh hưởng của áp suất đối với điểm sôi có một tác động quan trọng đối với hoạt động biến thể của môi chất lạnh trong máy điều hoà không khí. Thay đổi áp suất trên mặt thoáng của chất lỏng sẽ làm thay đổi điểm sôi của chất lỏng này. Áp suất càng lớn thì điểm sôi càng cao, có nghĩa là nhiệt độ lúc chất lỏng sôi sẽ cao hơn so với áp suất bình thường.
Ngược lại, nếu giảm áp suất trên mặt thoáng chất lỏng thì điểm sôi của nó sẽ giảm. Hệ thống điều hoà không khí cũng như hệ thống điều hòa ôtô ứng dụng ảnh hưởng này của áp suất đối với sự bốc hơi và sự ngưng tụ của một loại chất lỏng đặc biệt để sinh hàn gọi là môi chất lạnh. Đơn vị đo nhiệt lượng – Môi chất lạnh - Dầu nhờn bôi trơn 3. Đơn vị đo nhiệt lượng Để đo nhiệt lượng truyền từ vật thể này sang vật thể kia, thông thường người ta dùng đơn vị Calorie và BTU.
Calorie là số nhiệt lượng cần cung cấp cho 1kg nước để tăng nhiệt độ lên 10C. BTU - Nếu cần cung 1 pound nước (0.454kg) nóng đến 10F phải truyền cho nước 1 BTU nhiệt: 1Calorie tương đương với 4 BTU. Môi chất lạnh Dung dịch làm việc trong hệ thống điều hoà không khí được gọi là môi chất lạnh hay gas lạnh là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để hấp thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh có nhiệt độ thấp và tải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn. Có khá nhiều môi chất lạnh được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điều hoà không khí của ôtô đời mới đó là R-12 và R-134a.
QLĐT-BM11-QT28 11 Hình 1: Sự chuyển đổi của môi chất lạnh Tuy nhiên, môi chất lạnh R-134a có điểm sôi là -15.80C), và có lượng nhiệt ẩn để bốc hơi là 77. Điểm sôi này cao hơn so với môi chất R-12 nên hiệu suất của nó có phần thua R-12. Vì vậy hệ thống điều hoà không khí ôtô dùng môi chất lạnh R-134a được thiết kế với áp suất bơm cao hơn, đồng thời phải tăng khối lượng lớn không khí giải nhiệt thổi xuyên qua giàn nóng (bộ ngưng tụ). R-134a không kết hợp được với các dầu khoáng dùng để bôi trơn ở hệ thống R-12.
Các chất bôi trơn tổng hợp PAG hoặc là POE được sử dụng với hệ thống R-134a. Hai chất bôi trơn này không hoà trộn với R-12. Môi chất R-134a cũng không thích hợp với chất khử ẩm sử dụng trên hệ thống R-12. Dầu nhờn bôi trơn hệ thống điều hòa.
Tuỳ theo quy định của nhà chế tạo, lượng dầu bôi trơn khoảng 150ml ÷ 200ml được nạp vào máy nén nhằm đảm bảo các chức năng: Bôi trơn các chi tiết của máy nén tránh mòn khuyết và kẹt cứng, một phần dầu nhờn sẽ hòa lẫn với môi chất lạnh và lưu thông khắp nơi trong hệ thống giúp van giãn nở hoạt động chính xác, bôi trơn phốt trục máy nén v…v… Dầu nhờn bôi trơn cho hệ thống điều hòa ôtô phải tinh khiết, không sủi bọt, không lẫn lưu huỳnh. Dầu nhờn bôi trơn máy nén không có mùi, trong suốt màu vàng nhạt. Bất cứ một loại tạp chất nào cũng làm cho dầu nhờn đổi sang màu nâu đen. QLĐT-BM11-QT28 12 Hình 2: Dầu máy nén 4.
Khái quát hệ thống điều hòa 4. Các thành phần chính Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh ôtô nói riêng là bao gồm những thiết bị nhằm thực hiện một chu trình lấy nhiệt từ môi trường cần làm lạnh và thải nhiệt ra môi trường bên ngoài. Thiết bị lạnh ôtô bao gồm: Máy nén, thiết bị ngưng tụ, bình lọc/hút ẩm, thiết bị giãn nở, thiết bị bay hơi và một số thiết bị khác nhằm đảm bảo cho hệ thống lạnh hoạt động hiệu quả nhất. Phân loại hệ thống điều hòa ôtô Hệ thống điều hoà không khí ôtô được phân loại theo vị trí lắp đặt và phương pháp điều khiển Phân loại theo vị trí lắp đặt: * 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. QLĐT-BM11-QT28 13 * 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. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa ôtô 5. Chức năng: Máy nén trong hệ thống điều hòa không 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 kgf/cm2) và nhiệt độ cao để đẩy vào giàn ngưng tụ, đảm bảo sự tuần hoàn của môi chất lạnh một cách hợp lý và tăng mức độ trao đổi nhiệt của môi chất lạnh trong hệ thống.
Vị trí lắp đặt: Máy nén được gắn bên hông động cơ, nhận truyền động đai từ động cơ ô tô sang đầu trục máy nén qua một ly hợp từ. Tốc độ vòng quay của máy nén lớn hơn tốc độ quay của động cơ. Máy nén loại piston trục khuỷu. Loại này chỉ sử dụng cho môi chất lạnh R-12, có thể được thiết kế nhiều xilanh bố trí thẳng hàng, hoặc bố trí chữ V.
Trong máy nén tịnh tiến, chuyển động quay của trục khuỷu máy nén biến thành chuyển động tịnh tiến của piston. Khi piston di chuyển xuống phía dưới, môi chất ở bộ bốc hơi sẽ được điền đầy vào xilanh thông qua van lưỡi gà hút - kỳ này gọi là kỳ hút, van lưỡi gà xả sẽ ngăn chất làm lạnh ở phía áp suất , nhiệt độ cao không cho vào xilanh. Máy nén piston kiểu đặt nằm (máy nén piston đặt dọc trục) Máy nén piston kiểu đặt nằm còn gọi là máy nén piston đặt dọc trục có kích thước nhỏ gọn được trang bị phổ biến cho ôtô thế hệ mới. Năm piston của máy nén được dẫn động nhờ đĩa cam có khả năng thay đổi góc nghiêng.
Mỗi góc nghiêng của đĩa cam thay đổi thì khoảng cách chạy hữu ích của piston sẽ thay đổi theo, nhờ vậy thể tích môi chất lạnh bơm đi cũng thay đổi. QLĐT-BM11-QT28 14 Hình 3: Máy nén loại đĩa chéo. Máy nén piston kiểu cam nghiêng (Dạng đĩa lắc) Loại máy này có ký hiệu là 10Pan, đây là loại máy nén khí với 10 xylanh được bố trí ở hai đầu máy nén (5 ở phía trước và 5 ở phía sau); có 5 piston tác động hai chiều được dẫn động nhờ một trục có tấm cam nghiêng (đĩa lắc) khi xoay sẽ tạo ra lực đẩy piston. Các piston được đặt lên tấm cam nghiêng với khoảng cách từng cặp piston là 720 - đối với loại máy nén có 10 xilanh; hoặc có khoảng cách 1200 - đối với loại máy nén có 6 xylanh.
QLĐT-BM11-QT28 15 Hình 4: Máy nén loại đĩa lắc 5. Bộ ly hợp từ trường. Trên tất cả các loại máy nén sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ôtô đều được trang bị bộ ly hợp nhờ hoạt động từ trường. Bộ ly hợp này được xem như một phần của puly máy nén.
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). QLĐT-BM11-QT28 16 Hình 5: Ly hợp từ 5. Bộ ngưng tụ (hay giàn nóng).
Hầu hết thiết bị ngưng tụ dùng trong hệ thống lạnh trên ô tô đều sử dụng giàn ngưng tụ không khí cưỡng bức gồm các ống xoắn có cánh sắp xếp trong nhiều dãy và dùng quạt để tạo chuyển động của không khí (có thể dùng chung quạt giải nhiệt két nước làm mát của động cơ hoặc được lắp đặt quạt riêng cho giàn nóng). 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 tản nhiệt bám chắc và bám sát quanh ống kim loại. Vật liệu ống thường là thép hay đồng còn các cánh tản nhiệt bằng thép hay bằng nhôm. Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa đồng thời chiếm một khoảng không gian tối thiểu.
QLĐT-BM11-QT28 17 Hình 6: Giàn nóng( Bộ ngưng tụ) 5. Công dụng và vị trí lắp đặt Làm bay hơi môi chất ở dạng sương sau khi qua van giãn nở có nhiệt độ và áp suất thấp, và làm lạnh không khí ở xung quanh nó.