Tiểu luận thiết bị lạnh và hệ thống điều hòa khồng khí ôtô 4 chỗ

Nguyên lý hoạt động của máy nén piston tay quay *Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng: Với loại máy nén này, do tốc độ của động cơ luôn thay đổi trong quá trình làm việc màmáy nén không tự

Thiết bị lạnh và hệ thống điều hòa khồng khí ôtô 4 chỗ

Mục Lục

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ LẠNH ÔTÔ 3

1.2.1 Máy nén 4

1.2.2 Thiết bị ngưng tụ 14

1.2.3 Bình lọc và hút ẩm 16

1.2.5 Thiết bị giãn nở 17

1.2.5 Thiết bị bay hơi 20

1.2.6 Đường ống dẫn môi chất 23

1.2.7 Kính xem gas 24

1.2.8 Bộ ổn nhiệt 24

1.2.9 Bộ điều áp 26

1.2.10 Thiết bị an toàn hệ thống 27

1.2.11 Van nạp ga 30

1.2.12 Bộ tiêu âm 30

1.3 HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN ÔTÔ 31

1.3.1 Bộ thông gió 31

1.3.2 Bộ sưởi ấm 32

1.3.3 Sự làm lạnh và làm mát không khí trong ôtô 33

1.3.4 Điều khiển dòng không khí trong hệ thống điều hòa 34

1.3.5 Điều khiển hệ thống điều hòa không khí kiểu cơ khí 35

1.3.6 Điều khiển hệ thống điều hòa không khí kiểu chân không 37

1.3.7 Điều khiển hệ thống điều hòa không khí tự động 39

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ 42 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 42

2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ 43

2.3 ĐƠN VỊ ĐO NHIỆT LƯỢNG 45

2.4 MÔI CHẤT LẠNH 45

2.4.1 Yêu cầu đối với môi chất lạnh 46

2.4.2 Phân loại và kí hiệu môi chất lạnh 46

2.4.3 Môi chất lạnh R-12 46

2.4.4 Môi chất lạnh R-134a 47

2.4 PHÂN LOẠI ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ 48

2.4.1 Phân loại theo vị trí lắp đặt 49

2.4.2 Phân loại theo chức năng 50

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 52 KẾT LUẬN 52

ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 52

Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh Ôtô nói riêng là bao gồm những thiết bị nhằmthực hiện một chu trình lấy nhiệt từ môi trường cần làm lạnh và thải nhiệt ra môi trườngbên ngoài Thiết bị lạnh Ôtô bao gổm: Máy nén, thiết bị ng ưng tụ, bình lọc và tách ẩm,thiết bị giãn nở, thiết bị bay hơi, và một số thiết bị khác nhằm đảm bảo cho hệ thống lạnhhoạt động hiệu quả nhất Hình 1.1 giới thiệu các thành phần của hệ thống lạnh trên Ôtô

và vị trí của nó trong hệ thống

H.1.1 Cấu tạo của hệ thống điều hòa không khí ôtô

độ không khí môi trường xung quanh và loại môi chất lạnh.

*Vị trí lắp đặt:

Máy nén được gắn bên hông động cơ, nhận truyền động đai từ động cơ ôtô sang đầu trụcmáy nén qua một ly hợp từ Tốc độ vòng quay của máy nén lớn hơn tốc độ quay củađộng cơ

H.1.2 Hình dạng bên ngoài của một loại máy nén

H.1.3 Vị trí lắp đặt của máy nén ở động cơ

*Phân loại

Nhiều loại máy nén khác nhau được dùng trong hệ thống lạnh trên ôtô, mỗi loại máy nénđều có đặc điểm cấu tạo và làm việc theo nguyên tắc khác nhau Nhưng tất cả các loạimáy nén đều thực hiện nhiệm vụ như nhau: nhận hơi có áp suất thấp từ bộ bốc hơi vàchuyển thành hơi có áp suất cao bơm vào bộ ngưng tụ

Thời gian trước đây, hầu hết các máy nén sử dụng loại 2 piston v à một trục khuỷu,piston chuyển động tịnh tiến trong xi lanh n ên gọi là máy nén piston tay quay, loại nàyhiện nay không còn được sử dụng Hiện nay đang dùng phổ biến nhất là loại máy nénpiston dọc trục và máy nén quay dùng cánh trượt

1.2.1.2 Máy nén loại piston tay quay

Loại này chỉ sử dụng cho môi chất lạnh R12, có thể đ ược thiết kế nhiều xylanh bố tríthẳng hàng, hoặc bố trí hình chữ V

Trong loại máy nén kiểu piston, thường sử dụng các van lưỡi gà để điều khiển dòng môichất lạnh đi vào và đi ra xylanh Lưỡi gà là một tấm kim loại mỏng, mềm dẻo, gắn kínmột phía của lỗ ở khuôn l ưỡi gà Áp suất ở phía dưới lưỡi gà sẽ ép lưỡi gà tựa chặt vàokhuôn và đóng kín lỗ thông lại Áp suất ở phía đối diện sẽ đẩy lưỡi gà mở ra và cho lưuthông dòng chất làm lạnh.

*Nguyên lý hoạt động

Khi piston di chuyển xuống phía dưới, môi chất ở bộ bốc hơi sẽ được điền đầy vào xilạnh thông qua van lưỡi gà hút - kỳ này gọi là kỳ hút, van lưỡi gà xả sẽ ngăn chất làmlạnh ở phía áp suất, nhiệt độ cao không cho vào xi lanh Khi piston di chuyển lên phíatrên – kỳ này gọi là kỳ xả, lúc này van lưỡi gà hút đóng kín, piston chạy lên nén chặt môichất lạnh đang ở thể khí, làm tăng nhanh chóng áp suất và nhiệt độ của môi chất, khi vanlưỡi gà xả mở, môi chất lạnh được đẩy đến bộ ngưng tụ

H.1.5 Nguyên lý hoạt động của máy nén piston tay quay

*Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng:

Với loại máy nén này, do tốc độ của động cơ luôn thay đổi trong quá trình làm việc màmáy nén không tự khống chế được lưu lượng của môi chất lưu thông, van lưỡi gà đượcchế tạo bằng lá thép lò xo mỏng nên dễ bị gẫy và làm việc kém chính xác khi bị mài mònhoặc giảm lực đàn hồi qua quá trình làm việc, lúc đó sẽ ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất

và chất lượng làm việc của hệ thống điều hòa không khí ôtô Kiểu máy nén này khó thực

hiện việc điều khiển tự động trong quá tr ình làm việc khi tốc độ của động cơ luôn thayđổi Nên hiện nay trong kỹ thuật điện lạnh ôtô không còn dùng loại máy nén piston loạitrục khuỷu tay quay này.

1.2.1.3 Máy nén piston kiểu cam nghiêng

* Cấu tạo:

Loại này có ký hiệu là 10PAn, đây là loại máy nén khí với 10 xylanh được bố trí ở haiđầu máy nén (5 ở phía trước và 5 ở phía sau); có 5 piston tác động hai chiều được dẫnđộng nhờ một trục có tấm cam nghi êng (đĩa lắc) khi xoay sẽ tạo ra lực đẩy piston Cácpiston được đặt lên tấm cam nghiêng với khoảng cách từng cặp piston là 720- đối với loạimáy nén có 10 xilanh; hoặc có khoảng cách 120 0- đối với loại máy nén có 6 xylanh

H.1.6 Kết cấu của loại máy nén kiểu cam nghiêng

14 Nửa xy lanh trước

15 Nửa xy lanh sau

16 Caste dầu nhờn

17 Ống hút dầu

18 Đầu sau

19 Bơm bánh răng

10 Bạc đạn puly

*Nguyên lý hoạt động:

Hoạt động của máy nén cam nghiêng được chia làm hai hành trình sau:

- Hành trình hút: Khi piston chuyển động về phía bên trái, sẽ tạo nên sự

chênh lệch áp suất trong khoảng không gian phía b ên phải của piston; lúc này van hút

mở ra cho hơi môi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ thấp từ bộ bay h ơi nạp vào trong máynén qua van hút Và van xả phía bên phải của piston đang chịu lực nén của bản thân van

lò xo lá, nên được đóng kín Van hút mở ra cho tới khi hết h ành trình hút của piston thìđược đóng lại, kết thúc hành trình nạp

H.1.7 Nguyên lý hoạt động của loại máy nén piston cam nghiêng

- Hành trình xả: Khi piston chuyển động về phía bên trái thì tạo ra hành trình

hút phía bên phải, đồng thời phía bên trái của piston cũng thực hiện cả hành trình xả hayhành trình bơm của máy nén Đầu của piston phía bên trái sẽ nén khối hơi môi chất lạnh

đã được nạp vào, nén lên áp suất cao cho đến khi đủ áp lực để thắng được lực tỳ của van

xả thì van xả mở ra và hơi môi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ cao được đẩy đi tới bộngưng tụ Van hút phía bên trái lúc này được đóng kín bởi áp lực nén của hơi môi chất.Van xả mở ra cho đến hết hành trình bơm, thì đóng lại bằng lực đàn hồi của van lò xo lá,kết thúc hành trình xả (hình 1.7) Và cứ thế tiếp tục các hành trình mới

Hiện nay, trong hệ thống lạnh ôtô loại máy nén n ày được sử dụng rộng rãi nhất Bởi cácđặc tính: Nhỏ gọn và nhẹ nhờ giảm kích cỡ của piston, xilanh và vỏ hộp máy nén; độ tincậy cao nhờ có phốt bịt kín h ình cốc lắp giữa trục chính và khớp nối điện từ; độ ồn thấpnhờ vào sự làm việc êm dịu của các van hút và van xả loại lò xo lá Với cấu tạo nhỏ gọnnên dễ kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa Máy nén này có ký hiệu 10PAn, trong đó: 10Pthể hiện số xilanh có trong máy nén; A thể hiện máy nén thuộc thế hệ mới; n thể hiện giá

trị công suất của máy nén (khi n = 15 thì công suất của máy nén là 155cm3/rev; n = 17 thìcông suất của máy nén là 178 cm3/rev) Tương ứng với các ký hiệu trên, tùy theo loạimáy nén được sử dụng trên các xe có công suất của động cơ được quy định như sau:động cơ có công suất từ 1500 ÷ 2000 (cm3) thì dùng loại máy nén 10PA15 hay 10PA17;với động cơ có công suất từ 2100 (cm3) trở lên thì dùng loại 10PA17 hoặc 10PA20.

1.2.1.4 Máy nén piston mâm dao động

Máy nén này có nguyên lý hoạt động giống như loại máy nén píton kiểu cam nghiêng,tuy nhiên về mặt cấu tạo cũng có vài điểm khác nhau Máy nén kiểu này cũng dẫn độngpíton bằng mâm dao động, píton ở đây chỉ l àm việc ở một phía, và có 1 xecmăng; pistonđược nối vào các đĩa lắc bằng các tay quay Gồm có 6 píton, cùng đặt trên mâm daođộng, mỗi cái cách nhau một góc 600

.

H.1.8 Cấu tạo của máy nén piston mâm dao động

Máy nén này cũng có vài điểm thuận lợi hơn so với loại máy nén trình bày trên, làm việc

êm dịu hơn, bộ bốc hơi có nhiệt độ không đổi 320F (00C) vì máy nén này có cơ cấu giảmthể tích làm việc và dung tích bơm của máy nén để cân xứng với yêu cầu làm lạnh của bộbốc hơi trong hệ thống

Máy nén có thể tích làm việc biến đổi là do hành trình của píton thay đổi dựa vào gócnghiêng (so với trục) của mâm dao động, thay đổi tùy theo lượng môi chất cần thiết cungcấp cho hệ thống Góc nghiêng của mâm dao động lớn thì hành trình của píton dài hơn,môi chất lạnh sẽ được bơm đi nhiều hơn Khi góc nghiêng nhỏ, hành trình của píton sẽngắn, môi chất lạnh sẽ được bơm đi ít hơn Điều này cho phép máy nén có thể chạy liêntục nhưng chỉ bơm đủ lượng môi chất lạnh cần thiết

Góc nghiêng của mâm dao động được điều khiển bởi một van điều khiển.

Hộp xếp bi sẽ giãn ra hoặc co lại tùy theo áp lực đưa vào tăng hay giảm, sẽ làm chuyểndịch viên bi trong van điều khiển để đóng mở van, từ đó điều khiển đ ược áp lực trong vỏmáy nén Sự khác nhau giữa áp lực mặt d ưới và áp lực vỏ máy nén sẽ xác định vị trí củamâm dao động Góc nghiêng của mâm dao động sẽ lớn nhất- sự

làm mát đạt tối đa khi 2 phần của áp lực bằng nhau (h ình 1.9)

H.1.9 Van điều khiển hành trình dao động của máy nén 1.2.1.5 Máy nén quay loại cánh gạt

*Cấu tạo:

Loại máy nén này không dùng piston (hình 1.10) Mà được cấu tạo gồm 1 roto với 4 cánhgạt đặt lồng vào roto và một vỏ bơm có vách trong tinh chế Khi chụp bơm và các cánhgạt quay, vách vỏ bơm và các cánh gạt sẽ hình thành những buồng bơm, các buồng này

có thể thay đổi thể tích rộng ra hay co thắt lại khi trục bơm quay- nở rộng thể tích ra để hútmôi chất lạnh ở phía có áp lực, nhiệt độ thấp vào buồng bơm; co thể tích lại để ép chấtlàm lạnh đi đến phía có áp lực, nhiệt độ cao Lỗ van xả của bơm bố trí tại một điểm trên

vỏ bơm mà ở đó hơi môi chất lạnh được nén đến áp suất cao nhất

H.1.10 Cấu tạo máy nén cánh trượt

* Nguyên lý hoạt động của máy nén cánh gạt được trình bày như sau:

H.1.11 Nguyên lý hoạt động của máy nén cánh gạt

- Hành trình hút: Khi roto quay, lực li tâm bắn các cánh gạt tỳ kín vào vách

máy nén, giữa 2 cánh van (a), (b) và vách trong của vỏ máy nén sẽ tạo ra một thể tíchlớn Chuyển động này hút hơi môi chất lạnh vào phần thể tích vừa tạo ra khi phần tíchnày quay ngang qua lỗ nạp môi chất được bố trí trên thân vỏ máy nén (hình 1.11a)

Kết thúc hành trình hút là khi cánh van (b) quay qua khỏi lỗ nạp (hình 1.11b)

- Hành trình nén: Sau khi hoàn thành quá trình hút khối thể tích giữa van (a),

(b) và vách vỏ bơm có chứa hơi môi chất lạnh sẽ giảm xuống, bắt đầu hành trình nén(hình 1.11c) Hành trình nén được thực hiện ở phía mặt trong của vỏ bơm, áp suất hơimôi chất lạnh tăng lên khi thể tích buồng bơm co lại (hình 1.11d)

- Hành trình xả: Khi cánh van (a) quay qua khỏi lỗ xả thì máy nén bắt đầu

hành trình xả Lúc này hơi môi chất lạnh đã được nén lên áp suất cao, nên tạo ra áp lựccao mở van xả và tuôn dòng hơi môi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ cao ra khỏi máy nén

đi đến giàn ngưng tụ (hình 1.11e, f) Lúc này dầu bôi trơn đã được tách ra khỏi hơi môichất lạnh và lắng xuống buồng chứa

Với loại máy nén này, không cần dùng các vòng bạc xecmăng bao kín hơi như loại máynén pitton cam nghiêng có thể tích thay đổi Ngoài ra, dầu bôi trơn trong máy nén cũnggóp phần cải tiến năng suất và ảnh hưởng nhiều đến chất lượng làm việc của máy nén.Trong quá trình máy nén làm việc dầu bôi trơn được tách ra khỏi môi chất lạnh cao áptrước khi đi đến giàn ngưng tụ nhờ một thiết bị tách dầu lắp trên máy nén Thiết bị táchdầu này lúc nào cũng ở trong trạng thái có áp suất cao bất cứ lúc nào mỗi khi máy nénhoạt động Khi hỗn hợp hơi môi chất lạnh và dầu bôi trơn được tuôn ra từ ống xả, chảyqua một cổ uốn và chứa trong bầu tách lỏng của thiết bị, vì hơi môi chất lạnh nhẹ hơndầu bôi trơn máy nén nên bay lên phía trên và theo đư ờng ống dẫn đến giàn ngưng tụ.Còn dầu trong hỗn hợp bị chìm sâu xuống phía tận cùng bình chứa của thiết bị bởi dotrọng lượng bản thân dầu bôi trơn

Trên thiết bị còn được bố trí lỗ hồi dầu về lại phía trong bơm, lượng dầu bôi trơn đangtích trữ ở bầu chứa sẽ được hồi vào trong bơm khi có sự chênh lệch áp suất giữa áp suất xảtrong thiết bị tách dầu với áp suất phía bên trong của máy nén Kiểu máy nén này được kíhiệu là TVn (trong đó, TV: kiểu máy nén cánh van quay; n: thể hiện giá trị công suất củamáy nén, với n=10 t ương đương với công suất của máy nén là 108 cm3/rev, n=12 tươngđương với công suất của máy nén là 127 cm3/rev, n=14 tương đương với công suất củamáy nén là 142 cm3/rev) Tuy nhiên, máy nén loại này chỉ lắp trên hệ thống điều hòakhông khí của các xe cỡ nhỏ và trung bình

Tương ứng với từng kiểu máy nén, mà có các quy ước về sử dụng trên các loại xe códung tích của động cơ khác nhau để phù hợp với hiệu suất làm việc của hệ thống, cụ thể:Máy nén có kí hiệu TV10 v à TV12 được lắp trên các xe có dung tích công tác của động

cơ từ 1000÷1500 (cm3); máy nén có kí hiệu TV12 và TV14 được lắp trên xe có dung tíchcủa động cơ từ 1500÷2000 (cm3)

Môi chất lạnh R-12 và R-134a đều được sử dụng trên máy nén kiểu này, tuy nhiên cũng

có vài sự khác biệt nhỏ khi dùng tương ứng với từng loại môi chất lạnh như các đầu nốiống dẫn mềm đến các giàn ngưng và bay hơi, dầu bôi trơn sử dụng cho máy nén phảitương ứng với loại môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống …trong thực tế, hiện nay loạimáy nén kiểu TV ít đ ược sử dụng hơn kiểu máy nén 10TA (2 sản phẩm này đều do nhàsản xuất máy điều hòa ôtô lớn nhất thế giới DENSO sản xuất), vì khi máy nén kiểu TV bị

sự cố hư hỏng thì thường là phải thay máy nén mới chứ không phục hồi, sửa chữa được

bởi yêu cầu về độ chính xác lắp ghép cao, khó có thể lắp lẫn được đối với máy nén kiểuTV.

1.2.1.6 Bộ ly hợp điện từ

Trên tất cả các loại máy nén sử dụng trong hệ thống điều h òa không khí ôtô đều đượctrang bị bộ ly hợp nhờ hoạt động từ trường Bộ ly hợp này được xem như một phần củapuly máy nén

Ly hợp điện từ làm việc theo nguyên lý điện từ (hình 1.13a), có hai loại cơ bản: loại cực

từ tĩnh (cực từ được bố trí trên thân của máy nén) (hình 1.13b) và loại cực từ quay (cáccực từ được được lắp trên roto và cùng quay với roto, cấp điện thông qua các chổi thanđặt trên thân máy nén)

H.1.12 Cấu tạo của bộ ly hợp

H.1.13 Nguyên lý cấu tạo của bộ ly hợp từ trong puly máy nén

Đĩa bị động (2) liên kết với trục máy nén (4) nên lúc này cả puly lẫn trục máy nén đượckhớp nối cứng một khối và cùng quay với nhau Lúc ta ngắt dòng điện, lực hút từ trườngmất, một lò xo phẳng sẽ đẩy đĩa bị động (2) tách rời mặt ngoài puly; lúc này, trục khuỷuđộng cơ quay, puly máy nén quay trơn trên vòng bi (5), nhưng trục máy nén đứng yên.Đây là loại khớp nối kiểu cực từ tĩnh, nên trong quá trình hoạt động, cuộn dây nam châmđiện không quay, lực hút từ tr ường của nó được truyền dẫn xuyên qua puly đến đĩa bịđộng (2) Đĩa bị động (2) và mayor của nó liên kết vào đầu trục máy nén nhờ chốt clavet,đồng thời c ó thể trượt dọc trên trục để đảm bảo khoảng cách của ly hợp là 0,022÷0,057inch (0,56÷1,47mm) Với loại ly hợp có cực từ tĩnh, hiệu suất cắt v à nối cao; ít bị màimòn và đỡ công kiểm tra, bảo trì thường xuyên Nên loại này được sử dụng rộng rãi hơn

so với loại ly hợp từ có cực từ di động, vì phải thường xuyên kiểm tra sự tiếp xúc giữachổi than với roto của ly hợp

1.2.2 Thiết bị ngưng tụ

1.2.2.1 Công dụng và vị trí lắp đặt

Thiết bị ngưng tụ của hệ thống điều hòa Tùy theo cách thiết kế, bộ ly hợp từ trườngthường được điều khiển cắt nối nhờ bộ cảm biến nhiệt điện, bộ cảm biến nhiệt n ày hoạtđộng dựa theo áp suất hay nhiệt độ của hệ thống điều hòa không khí Trong một vài kiểu

bộ ly hợp được thiết kế cho nối khớp liên tục mỗi khi đóng nối mạch công tắc máy lạnh.không khí ôtô (hay còn gọi là giàn nóng) là thiết bị trao đổi nhiệt để biến hơi môi chấtlạnh có áp suất và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành trạng thái lỏng trong chu trình làmlạnh Đây là một thiết bị cơ bản trong hệ thống điều không khí, có ảnh hưởng rất lớn đếncác đặc tính năng lượng của hệ thống

Công dụng của bộ ngưng tụ là làm cho môi chất lạnh đang ở thể hơi áp suất và nhiệt độcao từ máy nén bơm đến, ngưng tụ biến thành lỏng Quá trình môi chất lạnh ngưng tụthành thể lỏng được mô tả như sau: Trong quá trình hoạt động bộ ngưng tụ tiếp nhận hơimôi chất lạnh dưới áp suất và nhiệt độ rất cao do máy nén bơm vào, qua lỗ nạp được bố tríphía trên giàn nóng Dòng khí này tiếp tục lưu thông trong ống dẫn đi dần xuống phíadưới, nhiệt của khí môi chất lạnh truyền qua các cánh tỏa nhiệt và được luồng gió mátthổi đi Quá trình trao đổi khí này làm tỏa một lượng nhiệt rất lớn vào trong không khí;

do bị mất nhiệt, hơi môi chất giảm nhiệt độ,đến nhiệt độ bằng nhiệt độ bão hòa (hay nhiệt

độ sôi) ở áp suất ngưng tụ thì bắt đầu ngưng tụ thành thể lỏng Môi chất lạnh thể lỏng, ápsuất cao n ày tiếp tục chảy đến bộ bốc hơi (giàn lạnh).

Sự trao đổi nhiệt ở giàn nóng nếu xảy ra không đầy đủ sẽ làm tăng áp suất trong hệ thống

và gây ra sự ngưng tụ không hoàn toàn của môi chất lạnh Đồng thời, nếu không ngưng

tụ hoàn toàn thì lúc này trong môi chất lạnh còn ở thể hơi, làm cho thể tích của môi chấtlạnh lớn sẽ không qua hết đ ược thiết bị tiết lưu để vào giàn lạnh Do đó, điều này sẽ làmgiảm đáng kể công suất của hệ thống vì không đủ môi chất lạnh quy định tuần hoàn trongmột chu trình làm lạnh

Trên ôtô, bộ ngưng tụ được ráp ngay trước đầu xe, phía trước két nước làm mát của động

cơ, ở vị trí này bộ ngưng tụ tiếp nhận tối đa luồng không khí mát thổi xuyên qua khi xeđang lao tới và do quạt gió tạo ra Trong hệ thống bộ ngưng tụ được lắp sau máy nén,trước bình lọc và tách ẩm

1.2.2.2 Cấu tạo

Hầu hết thiết bị ngưng tụ dùng trong hệ thống lạnh trên ôtô đều sử dụng giàn ngưng tụkhông khí cưỡng bức gồm các ống xoắn có cánh sắp xếp trong nhiều dãy và dùng quạt đểtạo chuyển động của không khí (có thể d ùng chung quạt giải nhiệt két nước làm mát củađộng cơ hoặc được lắp đặt quạt riêng cho giàn nóng)

H.1.14 Bộ ngưng tụ và kích thước của nó H.1.15 Cấu tạo của bộ ngưng tụ

Cấu tạo của thiết bị ngưng tụ gồm những ống thẳng hoặc ống chữ U nối thông với nhau,mỗi giàn có thể có hai hay nhiều dãy (cụm) nối song song qua ống góp Vật liệu ốngthường là thép hay đồng còn các cánh tản nhiệt bằng thép hay bằng nhôm (hình 1.15).Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa đồng thời chiếm mộtkhoảng không gian tối thiểu

- Lá tỏa nhiệt: Lá tỏa nhiệt được chế tạo bởi các lá nhôm mỏng và được xếp song song

với nhau Với cách thiết kế như vậy sẽ tạo được diện tích lớn nhất để tỏa nhiệt tốt nhất

- Ống xoắn chữ U: Ống xoắn chữ U chủ yếu dùng để truyền môi chất và tỏa nhiệt Vậtliệu thường dùng là ống đồng, nó vừa tỏa nhiệt tốt vừa có độ bền cao.

1.2.3 Bình lọc và hút ẩm

1.2.3.1 Công dụng và vị trí lắp đặt

Bình lọc và hút ẩm môi chất lạnh (hay còn gọi là phin sấy lọc) là thiết bị dùng để lọc sạchtạp chất và hơi ẩm tồn tại trong hệ thống lạnh Nếu môi chất lạnh không được lọc sạchbụi bẩn và chất ẩm ướt thì các van trong hệ thống cũng như trong máy nén sẽ chóng bịhỏng Sau khi được lọc sạch tinh khiết và hút ẩm, môi chất lạnh chui vào ống tiếp nhận

và thoát ra khỏi bình chứa qua lỗ thoát theo ống dẫn đến van giãn nở Trong hệ thốngđiều hòa không khí ôtô, phin sấy lọc đặt sau thiết bị ngưng tụ trước thiết bị giãn nở Cónhiều loại bình lọc hút ẩm được sử dụng trong hệ thống, tuy nhiên chức năng và vị trí lắpđặt không thay đổi

1.2.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Là một bình kim loại bên trong có lưới lọc và túi đựng chất khử ẩm (desiccant) Chất khử

ẩm là vật liệu có đặc tính hút chất ẩm ướt lẫn trong môi chất lạnh, cụ thể như ôxit nhôm(sillica alumina), và chất sillicagel Trên một số bình sấy lọc còn được trang bị thêm van

an toàn, van này sẽ mở cho môi chất lạnh thoát ra ngoài khi áp suất trong hệ thống tăngvượt quá giới hạn quy định trong hệ thống Phía trên bình lọc và hút ẩm còn được bố trímột cửa sổ kính để theo dõi dòng chảy của môi chất (hình 1.16)

Môi chất lạnh đang ở thể lỏng chảy từ bộ ngưng tụ theo lỗ nạp vào bình chứa (hình 1.16)xuyên qua lớp lưới lọc và bọc khử ẩm, tại đây các chất ẩm ướt tồn tại trong hệ thốngđược chất khử ấm hấp thụ và các bụi bẩn cơ khí bị chặn lại bởi lớp lưới lọc Chất ẩm ướttồn tại trong hệ thống là do chúng xâm nhập vào trong quá trình lắp ráp, sửa chữa

1 Vỏ bình lọc

2 Đường ra

3 Kính xem gas

4 Van xả áp suất cao

5 Công tắc áp suất cao

6 Đường vào của môi chất lạnh

7 Màng lọc

8 Chất khử ẩm 9 Phin lọc

Việc chọn loại bình chứa để sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí trên ôtô phụthuộc nhiều vào loại môi chất lạnh được sử dụng trong hệ thống Về cấu tạo và nguyên lýcủa mỗi loại vẫn không đổi, nhưng vật liệu sử dụng để lọc và hút ẩm cho môi chất lạnhthì khác nhau, ở hệ thống dùng môi chất lạnh R12 thì dùng đá thạch anh định hình(sillicagel) để hút ẩm; còn trong hệ thống sử dụng môi chất lạnh R134a thì dùng chấtkhoáng (zeolite) để hút ẩm (vì khi dòng môi chất lạnh R134a đi qua chất khoáng chứatrong bình hút ẩm thì nước sẽ được tách áp suất khỏi R134a và được chất khoáng hấp thuhoàn toàn).

1.2.5 Thiết bị giãn nở

1.2.5.1 Công dụng, vị trí lắp đặt và phân loại

Môi chất lạnh ở thể lỏng áp suất cao, sau khi ra khỏi b ình lọc hút ẩm và theo ống dẫnmôi chất đến thiết bị giãn nở (hay còn gọi là thiết bị định lượng dòng chảy; van tiết lưuhay van giãn nở) Tại thiết bị này, môi chất lạnh ở thể lỏng được phun thành một lớpsương mù có nhiệt độ thấp, áp suất thấp nạp vào giàn bay hơi

Thiết bị dãn nở hay van giãn nở nhiệt là một loại van biến đổi, nó có thể thay đổi độ mởcủa van để đáp ứng được với các chế độ tải trọng làm lạnh của bộ bốc hơi Thiết bị giãn nởđược điều khiển bằng áp suất vào của bộ bốc hơi, van này sẽ mở để lưu thông nhiều môichất lạnh hơn khi trong cabin ôtô yêu cầu độ lạnh nhiều hơn Hoặc khi chế độ tải lạnhyêu cầu ít hơn, thì van giãn nở sẽ giảm dòng chảy của môi chất lạnh xuống Trên ôtô,thiết bị giãn nở nhiệt được lắp đặt tại ống vào của bộ bốc hơi, sau giàn ngưng tụ

Có hai kiểu van giãn nở được sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ôtô; kiểu vangiãn nở có áp suất không đổi (hay còn gọi là ống mao dẫn; ống định cỡ OT) và kiểu vangiãn nở trang bị bầu cảm biến nhiệt độ, kiểu này có hai loại: Loại van giãn nở nhiệt cóbầu cảm biến nhiệt cân bằng trong và loại van giãn nở có ống cân bằng ngoài (hay còngọi là van tiết lưu cụm) Trong đó kiểu van giãn nở trang bị bầu cảm biến nhiệt độ được

sử dụng rộng rãi hơn trong hệ thống điều

không khí ôtô

1.2.5.2 Ống định cỡ OT

Đối với thiết bị giãn nở kiểu ống định cỡ OT là ống có lỗ định cỡ đường kính cố định,chất làm lạnh phải lưu thông qua ống này Loại này chế tạo đơn giản và rẻ hơn so với loại

van giãn nở cảm biến nhiệt Nhưng khi dùng loại ống OT thì không thể điều khiển đượclưu lượng môi chất lạnh nạp vào bộ bôc hơi theo yêu cầu tải lạnh được, vì nó không phảnứng được với nhiệt độ của bộ bốc hơi Nên tại thời điểm chế độ tải làm lạnh yêu cầu thấp,nhưng lưu lượng môi chất lạnh cấp vào bộ bốc hơi vẫn không đổi (nhiều hơn yêu cầu),dẫn đến tình trạng “ngập lỏng” trong bộ bốc hơi.

H.1.17 Thiết bị giãn nở kiểu ống định cỡ OT

Trong hệ thống sử dụng ống định cỡ OT phải thêm vào một bộ tích trữ ở phía áp suấtnhiệt độ thấp, nằm giữa bộ bốc hơi và máy nén thể khí để giữ lại và lưu trữ môi chất lạnh

ở thể lỏng (nếu không có bộ tích trữ n ày, khi môi chất lạnh hút về máy nén sẽ có có lẫnmôi chất lạnh ở trạng thái lỏng, điều n ày ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng làm việc vàtuổi thọ của máy nén trong hệ thống) Bộ tích trữ th ường được gắn ở phía cửa ra của bộbốc hơi và được nối với máy nén bằng một ống mềm

Ngoài ra, trong hệ thống dụng thiết bị giãn nở kiểu này dễ bị sự cố nơi ống định cỡ nếunhư bình lọc sạch cặn, tạp chất và hút ẩm làm việc không đạt yêu cầu Hiện nay, thiết bịgiãn nở kiểu này ít còn được sử dụng trên các xe đời mới, bởi tính tự động hóa và hiệusuất làm việc của hệ thống điều hòa không khí trên ôtô ít được thỏa mãn

Đồ án chuyên ngành Page 19H.1.18 Sơ đồ hệ thống điều hòa không khí ôtô sử dụng ống định cỡ OT 1.2.5.3 Van

Trên hệ thống điều hòa không khí ôtô đời mới, thường sử dụng thiết bị giãn nở loại van

giãn nở nhiệt có kí hiệu là ZFC Lưu lượng môi chất lạnh đi qua van giãn nở được xác địnhbằng sự chuyển động dọc của kim van Hoạt động của van giãn nở được điều khiển bằng

sự chênh lệch giữa áp suất hơi Pf (áp suất phía trong bầu cảm biến nhiệt độ) với tổng ápsuất P s (áp lực của lò xo đóng van) và Pe (áp suất của hơi môi chất lạnh nạp vào bộ bốchơi)

hợp với các chế độ tải lạnh trên ôtô

Loại van giãn nở nhiệt này có nhiều kiểu khác nhau: kiểu van giãn nở có bộ cân bằng(bầu cảm biến nhiệt độ) bên trong; kiểu van giãn nở nhiệt có bộ cân bằng bên ngoài vàkiểu van giãn nở hộp (khối)

1.2.5 Thiết bị bay hơi

1.2.5.1 Công dụng và vị trí lắp đặt

Thiết bị bay hơi (hay còn gọi là giàn lạnh) là thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi chất lạnhlỏng hấp thụ nhiệt từ môi trường cần làm lạnh sôi và hóa hơi Do vậy, cùng với thiết bịngưng tụ, thiết bị bay hơi cũng là thiệt bị trao đổi nhiệt quan trọng và không thể thiếuđược trong hệ thống lạnh

Trong thiết bị bay hơi xảy ra sự chuyển pha từ lỏng sang hơi, đây là quá trình sôi ở ápsuất và nhiệt độ không đổi Nhiệt lấy đi từ môi trường lạnh chính là nhiệt làm hóa hơi

môi chất lạnh Trong quá trình bốc hơi môi chất lạnh sinh hàn, hấp thu nhiệt làm mátkhối không khí thổi xuyên qua thiết bị.

Trên ôtô thiết bị bay hơi được bố trí bên dưới bảng taplo điều khiển trong cabin Tronggiàn lạnh, không khí thường có truyền động cưỡng bức dưới tác dụng của một quạt điệnkiểu lồng sóc tạo luồng không khí đối l ưu trong cabin ôtô

Ngoài tác dụng làm lạnh, thiết bị bay hơi còn có tác dụng hút ẩm trong cabin: khi luồngkhông khí thổi xuyên qua bộ bốc hơi, không khí được làm lạnh, đồng thời chất ẩm ướttrong không khí khi tiếp xúc với giàn lạnh sẽ ngưng tụ thành nước quanh các ống củagiàn lạnh Nước ngưng tụ này được hứng và đưa ra ngoài xe qua ống xả bố trí bên dướigiàn lạnh Đặc tính hút ẩm này giúp cho khối không khí trong cabin được tinh khiết, tạothoải mái cho hành khách, đồng thời các kính cửa sổ không bị che mờ do hơi nước

1.2.5.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Thiết bị này thuộc loại thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt Ở đây không khí l ưu động ngoàichùm ống có cánh và truyền nhiệt cho môi chất lạnh sôi trong ống – còn gọi là giàn lạnhkhông khí bay hơi trực tiếp Bộ bốc hơi được chế tạo ở dạng chùm ống thẳng, nhẵn haychùm ống xoắn bằng đồng xuyên qua các lá mỏng hút nhiệt bằng nhôm

H.1.20 Quá trình trao đổi nhiệt ở giàn lạnh

Cửa vào của môi chất bố trí bên dưới và cửa ra bố trí bên trên bộ bốc hơi

Với kiểu thiết kế này, bộ bốc hơi có được diện tích thu hút nhiệt tối đa trong lúc thể tíchcủa nó được thu gọn tối thiểu Một bộ bốc hơi thiết kế đạt yêu cầu, sẽ có diện tích bề mặtlớn đủ tiếp xúc với chất làm lạnh và không khí ở khoang hành khách

H.1.21 Cấu tạo thiết bị bay hơi

Môi ch.ất lạnh ở thể lỏng, được thiết bị giãn nở (van tiết lưu) phun tơi sương vào bộ bốchơi (hình 1.22) Luồng không khí do quạt điện thổi xuyên qua bộ bốc hơi, trao đổi nhiệtcho bộ này và làm sôi môi chất lạnh Trong lúc chảy xuyên qua các ống của bộ bốc hơi,môi chất lạnh hấp thu một lượng nhiệt rất lớn và bốc hơi hoàn toàn

H.1.22 Quá trình làm việc trong thiết bị bốc hơi

Khi môi chất lạnh sôi, hấp thu nhiệt, bộ bốc hơi trở lên lạnh; quạt điện hút không khínóng trong cabin và cả không khí từ ngoài vào thổi xuyên qua giàn lạnh, cho ra luồngkhông khí mới đã được làm lạnh và hút ẩm đi vào cabin ôtô thông qua các cửa khí được

bố trí trong hệ thống Cứ như thế tạo ra một sự đối lưu không khí trong ôtô, tạo cảm giácthoải mái mát mẻ cho con người

Ngoài ra, qua quá trình hoạt động lâu dài, có nhiều bụi bẩn bám vào các cánh tản nhiệt,hoặc lượng dầu bôi trơn lẫn vào môi chất lạnh nhiều,… sẽ làm cho năng suất lạnh của hệthống lạnh giảm Cần phải kiểm tra v à vệ sinh thường xuyên để đảm bảo chất lượng làmviệc của hệ thống

Thông thường, nhiệt độ của hơi môi chất lạnh tại cửa ra giàn lạnh cao hơn 4÷6 (oF) so vớinhiệt độ của môi chất lạnh ở thể lỏng tại cửa v ào Chênh lệch nhiệt độ này gọi là sự tăngnhiệt, nó đảm bảo môi chất lạnh đ ã được bốc hơi hoàn toàn Quạt giàn lạnh là quạt kiểuhướng tâm có 2 cổng hút vào 2 phía, dùng động cơ nhiều tốc độ, quay nhanh, làm việc

êm Nhưng cũng tùy theo công suất yêu cầu của giàn lạnh, diện tích của khoảng khônggian cần điều hòa mà chọn loại quạt và kích cỡ quạt cho thích ứng với từng hệ thống Nóichung, tốc độ khí hướng về phía đầu người không được quá 0,3÷0,5 (m/s), lên ngực cóđiều chỉnh tốc độ 0,5÷2,2 (m/s) và cần có độ rộng 0,6÷0,8 (m); ở vùng đùi, ống chân, bànchân thì tốc độ khí không được quá 0,1÷0,3 (m/s)

1.2.6 Đường ống dẫn môi chất

Những thiết bị khác nhau trong hệ thống điều h òa không khí ôtô phải được nối liền vớinhau thành mạng, để môi chất lạnh lưu thông tuần hoàn trong hệ thống Cả hai loại ốngcao su mềm và ống kim loại cứng được sử dụng để nối các thiết bị lại với nhau

Khi nối hệ thống với máy nén phải sử dụng ống mềm, điều n ày cho phép máy nén vàđộng cơ có thể chuyển động tương đối với nhau Các loại ống mềm được sử dụng trong

hệ thống điều hòa không khí hiện nay được chế tạo bằng cao su có thêm một hoặc hai lớpkhông thấm ở bên trong và bên ngoài còn gia cố thêm một lớp nilon k.hông thấm tạo ramột lớp màng chắn không bị rò rỉ Các loại ống làm bằng kim loại được sử dụng nhiềutrong hệ thống làm lạnh, để nối những thiết bị cố định như từ giàn ngưng tụ đến van tiếtlưu, từ van đến bộ bốc hơi…Mặc dù ống kim loại không bị thấm qua nhưng nước hoặcdung dịch accu tràn ra có thể ăn mòn và làm thủng ống và gây ra rò rỉ

H.1.23 Các loại ống mềm thường dùng

Đường ống dẫn trong hệ thống điều hòa không khí được đặt tên theo công việc của chúnghoặc theo trạng thái của chất l àm lạnh chứa bên trong Đường ống thoát nối từ máy nénđến bộ ngưng tụ được gọi là ống ga nóng Đường ống dẫn chứa dung dịch chất làm lạnhnối từ bộ ngưng tụ đến phin sấy lọc và đến thiết bị giãn nở Đường ống hút nối bộ bốchơi đến máy nén thường có đường kính lớn nhất vì nó truyền dẫn hơi môi chất lạnh ở ápsuất thấp Đường ống hút thường có đường kính bên trong (ID) là 1/2 inch hoặc 5/8 inch(12,7mm đến 15,9) Đường ống dẫn dung dịch làm lạnh có đường kính nhỏ nhất, thôngthường đường kính trong (ID) của nó là 5/16 inch (7,9mm) Đường kính thoát có đườngkính trong (ID) là 13/32 inch hoặc 1/2 inch (10,3mm hoặc 12,7mm).

-Báo hiệu độ ẩm của môi chất Khi trong môi chất lỏng có lẫn ẩm th ì màu sắc của

nó bị biến đổi Màu xanh: Khô; Màu vàng: Có lọt ẩm cần thận trọng; Màu nâu: Lọt ẩmnhiều, cần sử lý Để tiện so sánh, tr ên vòng tròn chu vi của mắt kính người ta có an sẵncác màu đặc trưng để có thể kiểm tra và so sánh

-Ngoài ra khi trong lỏng có lẫn các tạp chất cũng có thể nhận biết qua mắt kính Vídụ: Trường hợp các hạt hút ẩm bị hỏng, xỉ hàn trên đường ống

H.1.24 Cấu tạo bên ngoài kính xem gas.

Cấu tạo của kính xem gas bao gồm phần thân h ình trụ tròn, phía trên có lắp 1 kính tròn

có khả năng chịu áp lực tốt và trong suốt để quan sát lỏng Kính được áp chặt lên phíatrên nhờ 1 lò xo đặt bên trong

H.1.25 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên giá trị điện trở theo nhiệt độ

H.1.26 Vị trí đặt Thermistor H.1.27 Sơ đồ bộ điều khiển nhiệt độ

Nhiệt độ trong bộ bốc hơi được điều khiển bằng sự so sánh giữa tín hiệu nhận được từthermistor và tín hiệu từ bộ điện trở điều khiển nhiệt độ, v à được truyền đến bộ khuyếchđại điện tử Cuối cùng, sẽ điều khiển hoạt động của bộ ly hợp điện từ với tiếp điểm chọnđặt vào vị trí ON hoặc OFF tùy theo nhiệt độ trong bộ bốc hơi Tiếp điểm của bộ ly hợpđiện từ ở vị trí ON hay OFF tức l à sẽ điều khiển dòng môi chất lạnh lưu thông hoặckhông lưu thông trong hệ thống điều hòa không khí Lúc nhiệt độ ở bộ bốc hơi tăng lênđến mức quy định, thì tiếp điểm sẽ đóng mạch để khớp ly hợp kéo máy nén vận hành

1.2.8.2 Bộ ổn nhiệt dùng hơi áp lực

Bộ ổn nhiệt loại này gồm có một ống mao dẫn, màng ngăn và một công tắc vi mạch.Trong ống mao dẫn có chứa đầy một loại hơi đặc biệt Ống mao dẫn được lắp trên đườngống ra của bộ bốc hơi Áp suất của hơi chứa trong ống mao dẫn này thay đổi phụ thuộc

vào sự thay đổi nhiệt độ của hơi môi chất lạnh

H.1.28 Hình ảnh bên ngoài của bộ ổn nhiệt dùng hơi áp lực

Khi nhiệt độ của hơi môi chất lạnh ở tại đường ống ra của bộ bốc hơi tăng lên, thì áp suấtbên trong của ống mao dẫn cũng tăng lên, kéo theo áp suất phía dưới màng ngăn cũngtăng lên làm đóng tiếp điểm của công tắc vi mạch (ở vị trí ON), bộ ly hợp từ có điện kéomáy nén làm việc, nhiệt độ của bộ bốc hơi cũng sẽ giảm xuống (hình 1.29)

1 Cần điều chỉnh

2 Lò xo hồi vị

3 Cánh tay đòn

4 Màng cảm biến

5 Bầu cảm biến nhiệt độ

6 Bầu cảm biến van giãn nở

7 Giàn lạnh

H.1.29 Sơ đồ làm việc của thiết bị ổn nhiệt dùng hơi áp lực

Ngược lại, khi nhiệt độ của hơi môi chất lạnh giảm xuống, thì áp suất trong ống mao dẫngiảm xuống và ngắt tiếp điểm của công tắc vi mạch (chuyển sang vị trí OFF), làm cho bộ

ly hợp từ mất điện, máy nén ngưng hoạt động đến khi nhiệt độ của bộ bốc hơi tăng lênđến nhiệt độ quy định