Khai thác hệ thống điều hòa trên xe huyndai santafe ứng dụng thiết kế mô hình hệ thống điều hòa không khí ô tô

Đã hơn 100 năm kể từ khi chiếc ô tô đầu tiên ra đời, có thể nói cho đến ngày nay ngành công nghiệp ô tô đã có những bước phát triển vượt bậc với việc phát minh ra những công nghệ mới. Từ những chiếc xe thô sơ, công suất thấp, giá cao thời kỳ đầu cho đến những chiếc xe hiện đại ngày nay, những chiếc xe thể thao công suất lớn, siêu xe và cả những chiếc xe “sạch” của tương lai. Kể từ khi ra đời, ô tô đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như giao thông vận tải, quốc phòng an ninh và du lịch. Hiện nay các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thể thiếu trong cuộc sống con người. Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, ô tô được tích hợp các hệ thống tự động lên các dòng xe đã và đang sản xuất với chiều hướng ngày càng tăng. Hệ thống điều hòa không khí của xe cũng được xem là một trong các vấn đề được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ô tô đặc biệt ở thị trường Mỹ và Châu Âu vì những tiện ích nó mang lại khi sử dụng. Việc nghiên cứu hệ thống điều hòa không khí sẽ giúp chúng ta nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa và cải tiến chúng. Ngoài ra, nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập.

ô tô, viện Cơ khí, trường Đại học Giao Thông Vận Tải TP Hồ Chí Minh

Để khóa luận của em đạt được kết quả tốt đẹp, em đã được sự hỗ trợ giúp đỡtận tình của các cá nhân và cơ quan trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Trước hết em xin chân thành cảm ơn quý Thầy viện Cơ khí đã quan tâm, dạy dỗ,chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình em học tại trường Nhờ những kiến thức mà quýthầy truyền đạt cho em trong suốt quá trình học tập, đến nay em đã hoàn thành khóaluận được giao

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầyDương Minh Thái, giảng

viên viện Cơ khí đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đềtài

Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên đề tài khôngtránh khỏi những sai sót nhất định, kính mong được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy

và các bạn để em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mình và phục vụ tốthơn trong công việc thực tế sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Lê Hữu Đăng

Đã hơn 100 năm kể từ khi chiếc ô tô đầu tiên ra đời, có thể nói cho đến ngày nayngành công nghiệp ô tô đã có những bước phát triển vượt bậc với việc phát minh ranhững công nghệ mới Từ những chiếc xe thô sơ, công suất thấp, giá cao thời kỳ đầucho đến những chiếc xe hiện đại ngày nay, những chiếc xe thể thao công suất lớn, siêu

xe và cả những chiếc xe “sạch” của tương lai Kể từ khi ra đời, ô tô đã được sử dụngtrong nhiều lĩnh vực như giao thông vận tải, quốc phòng an ninh và du lịch

Hiện nay các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thể thiếu trongcuộc sống con người Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, ô tô đượctích hợp các hệ thống tự động lên các dòng xe đã và đang sản xuất với chiều hướngngày càng tăng Hệ thống điều hòa không khí của xe cũng được xem là một trong cácvấn đề được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ô tô đặc biệt ở thị trường Mỹ

và Châu Âu vì những tiện ích nó mang lại khi sử dụng Việc nghiên cứu hệ thống điềuhòa không khí sẽ giúp chúng ta nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quảkhi sử dụng, khai thác, sửa chữa và cải tiến chúng Ngoài ra, nó còn góp phần xâydựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập

Vì những lí do trên em chọn đề tài “Khai thác hệ thống điều hòa trên xe Hyundai Santafe Ứng dụng thiết kế mô hình hệ thống điều hòa không khí ô tô”

để làm đề tài tốt nghiệp

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng: xe Hyundai Santafe đời 2006

- Phạm vi nghiên cứu bao gồm tìm hiểu cấu tạo, công dụng, sơ đồ mạch điện của

hệ thống điều hòa không khí lắp trên xe Hyundai SantaFe 2006

- Các quy trình bảo dưỡng và các hư hỏng thường gặp của hệ thống

- Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống điều hòa không khí

3 Nội dung nghiên cứu

- Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

- Chương 2: Hệ thống điều hòa không khí trên xe Hyundai Santafe đời 2006

- Chương 3: Kỹ thuật bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hòa không khí ô tô

- Chương 5: Kết luận, kiến nghị

4 Phương pháp nghiên cứu

- Tra cứu, biện tập nội dung từ giáo trình, tài liệu kỹ thuật, tập , sách, ; các trangweb, nguồn internet, tài liệu điện tử, chọn lọc những thông tin chính xác và đáng tincậy

- Tham khảo ý kiến của các Thầy viện Cơ khí, đặc biệt là sự hướng dẫn của ThầyDương Minh Thái trong suốt quá trình thực hiện đề tài

- Tổng hợp, sắp xếp bố cục nội dung theo nhiệm vụ đặc ra của đề tài

5 Ý nghĩa

Đề tài giúp cho sinh viên năm cuối củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cao kiếnthức chuyên ngành, đồng thời có cái nhìn tổng quan những kiến thức ngoài thực tế xãhội, ngoài ra còn giúp cho sinh viên nâng cao khả năng tự học tập tìm hiểu kiến thức

và phát huy sáng tạo Đề tài “Khai thác hệ thống điều hòa trên xe Hyundai Santafe Ứng dụng thiết kế mô hình hệ thống điều hòa không khí ô tô” Giúp sinh viên tìm

hiểu sâu hơn về cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống Sau này việc chẩn đoán hưhỏng và sửa chữa hệ thống sẽ được thực hiện dễ dàng qua những tài liệu của kết quảthu được sau khi hoàn thành đề tài

MỞ ĐẦU ii

1 Lý do chọn đề tài ii

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ii

3 Nội dung nghiên cứu ii

4 Phương pháp nghiên cứu iii

5 Ý nghĩa iii

MỤC LỤC iv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ 1

1.1 Khái niệm, yêu cầu, phân loại 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Yêu cầu 1

1.1.3 Phân loại 1

1.2 Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 4

1.2.1 Mục đích của hệ thống điều hòa không khí 4

1.2.2 Cơ sở lý thuyết của điều hòa không khí 5

1.2.3 Đơn vị đo nhiệt lượng - môi chất lạnh - dầu nhờn bôi trơn 6

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN XE HYUNDAI SANTAFE 10

2.1 Khái quát về ô tô Hyundai Santafe 2006 10

2.2 Cấu tạo và chức năng các thành phần trên điều hòa ô tô 13

2.2.1 Máy nén 14

2.2.2 Bộ ly hợp từ 16

2.2.3 Giàn nóng 17

2.2.4 Cảm biến áp suất cao 19

2.2.5 Ống dẫn ga 20

2.2.6 Giàn lạnh và cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 20

2.2.7 Các thành phần phụ khác 22

2.3 Nguyên lý làm việc 25

2.3.1 Nguyên lý làm lạnh 26

2.3.2 Nguyên lý sưởi 27

2.4 Điều khiển hệ thống 30

2.5 Mạch điện hệ thống điều hòa không khí ô tô Hyundai Santafe 2006 33

3.1 Kỹ thuật bảo dưỡng hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 39

3.1.1 Các qui tắc an toàn bảo dưỡng 39

3.1.2 Các cấp bảo dưỡng 39

3.2 Kỹ thuật kiểm tra sửa chữa hệ thống điều hòa không khí 51

3.2.1 Kiểm tra sơ bộ 51

3.2.2 Sửa chữa hệ thống điều hòa không khí 52

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ 63

4.1 Mục đích, yêu cầu của việc thiết kê mô hình 63

4.1.1 Mục đích 63

4.1.2 Yêu cầu 63

4.2 Phương án thiết kế chế tạo mô hình 63

4.2.1 Khái quát mô hình 63

4.2.2 Xây dựng mô hình 64

4.2.3 Sơ đồ mạch điện hệ thống điều khiển mô hình 66

4.2.4 Cách sử dụng 66

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN

Ô TÔ 1.1 Khái niệm, yêu cầu, phân loại

1.1.1 Khái niệm

Điều hoà không khí (air conditioning) cũng gọi là điều hoà không khí, là một hệthống quan trong trên xe nhằm duy trì môi trường mát mẻ đối với người lái xe cũngnhư hành khách ở trong xe

Hệ thống điều hoà không khí trên ô tô là thuật ngữ tổng quát sử dụng nhằm mô

tả các hệ thống duy trì bầu không khí trong phòng với nhiệt độ và độ ẩm phù hợp Khinhiệt độ trong phòng cao, nhiệt được hút vào nhằm duy trì nhiệt độ (gọi là "sự làmlạnh ") và khi nhiệt độ trong phòng thấp, nhiệt được sử dụng nhằm duy trì nhiệt độ(gọi là" sưởi ")

1.1.2 Yêu cầu

Máy lạnh xe hơi phải đáp ứng các tiêu chí: gây nên sự dễ chịu, thoải mái đốivới hành khách ở trong xe Khi nhiệt trong xe đã hạ về ngưỡng trung bình, máy nénphải tự dừng chạy Sau đó, nếu nhiệt trong xe tăng thêm hơn 2oC so với khi tắt, bloclạnh phải bắt đầu chạy lại Quạt gió dàn lạnh phải đạt đủ nhiều tốc độ khác nhau Ở tốc

độ trung bình, quạt giàn lạnh phải thổi dòng không khí xuống đến hàng ghế cuối Quạtphải có đủ 3 tốc độ: chậm, trung bình, nhanh Luồng khí của điều hoà phải đảmbảo phân phối một cách đồng đều khắp nơi trong khoang xe

1.1.3 Phân loại

- Theo vị trí lắp đặt

+ Kiểu phía trước: Giàn sưởi của kiểu trước được lắp đặt dưới bàn điều khiểnđược kết nối với bộ phận sưởi Quạt giàn sưởi được điều khiển bởi motor quạt Khôngkhí được tuần hoàn bên trong hoặc bên ngoài thổi vào Không khí đã bảo quản lạnh(hoặc sấy) được chuyển vào bên trong

Hình 1.1: Kiểu phía trước

+ Kiểu kép: là kết hợp giữa kiểu phía trước với giàn lạnh phía sau và được đặttrong khoang hành lý Cấu trúc này không cho không khí thổi ra từ phía trước hoặc từphía sau Kiểu kép cho năng suất lạnh cao hơn và nhiệt độ đồng đều ở mọi nơi trongxe

Hình 1.2: Kiểu kép+ Kiểu kép treo trần: Được sử dụng trên xe ô tô chở khách Phía trước xe đượctrang bị hệ thống điều hòa phía trước kết hợp với giàn lạnh gắn trần Loại trần đôi đạtđược hiệu suất làm mát cao và phân bố nhiệt độ đồng đều

Hình 1.3: Kiểu kép treo trần

- Phân loại theo phương pháp điều khiển

+ Kiểu bằng tay: Loại này cho phép tự điều chỉnh nhiệt độ bằng công tắc hoặcnút bấm Ngoài ra còn có cần gạt hoặc công tắc để điều khiển tốc độ quạt, lượng gió vàhướng gió

Hình 1.4: Bảng điều khiển điều hòa bằng cơ+ Kiểu tự động: Bằng cách trang bị cả bộ điều khiển điều hòa và ECU động cơ,điều hòa sẽ tự động điều khiển nhiệt độ mong muốn Hệ thống điều hòa tự động tự

động điều khiển nhiệt độ không khí đi vào và ra khỏi mô tơ quạt dựa trên nhiệt độ bêntrong xe, nhiệt độ bên ngoài xe và ánh sáng mặt trời truyền đến bảng điều khiển thôngqua cảm biến tương ứng, điều chỉnh nhiệt độ bên trong xe đến nhiệt độ mong muốn.

Hình 1.5: Bảng điều khiển điều hòa tự động

1.2 Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

1.2.1 Mục đích của hệ thống điều hòa không khí

Điều hòa không khí trong ô tô để đạt được các mục đích sau đây:

- Lọc sạch, tinh khiết khối lượng không khí trước khi đưa vào cabin ô tô

- 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

Hình 1.6: Giới thiệu hệ thống điều hòa lắp trên ô tô1: Máy nén; 2: Dàn nóng; 3: Quạt dàn nóng; 4: Bình lọc/hút ẩm; 5: Dàn lạnh; 6:

Quạt dàn lạnh; 7: Van tiết lưu

Hình 1.7: Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa trên ô tô con

- Nguyên lý hoạt động cơ bản:

Khi không khí vào bộ ngưng tụ, nó sẽ lấy đi một phần năng lượng của môichất qua những lá tản nhiệt Khi môi chất hết năng lượng, nhiệt độ của môi chất sẽ

bị hạ thấp dần đến khi đủ nhiệt độ, áp suất bay hơi thì môi chất sẽ chuyển sang trạngthái lỏng có áp suất cao

Môi chất sau khi rời khỏi giàn nóng sẽ tới bình lọc hút ẩm Trong bình lọc hút ẩm

có màng lọc và chất hút ẩm Môi chất sau khi thấm qua bình lọc sẽ tinh khiết vàkhông có hơi ẩm Đồng thời nó cũng ngăn chặn áp suất vượt quá thời gian

Sau khi qua bình lọc ẩm, môi chất tới van tiết lưu Van tiết lưu quyết định lượngmôi chất đưa vào giàn lạnh, lượng này có thể điều tiết theo 2 cách: bởi áp suất hoặcbằng nhiệt độ ngõ ra của giàn lạnh Việc điều khiển cực kỳ cần thiết nó giúp hệthống vận hành một cách hiệu quả

1.2.2 Cơ sở lý thuyết của điều hòa không khí

Hệ thống điện lạnh được thiết kế dựa trên những tính chất căn bản của sự truyềndẫn nhiệt dưới đây: Dòng nhiệt, sự truyền nhiệt và áp suất của điểm sôi

* Dòng nhiệt: Hệ thống điện lạnh được sử dụng nhằm xua đẩy nhiệt từvùng nóng sang vùng khác Nhiệt có tính chất truyền dẫn từ vật nóng sang vật lạnh Sựchênh lệch nhiệt độ giữa hai vật càng lớn thì dòng nhiệt lưu thông càng mạnh Nhiệttruyền dẫn từ vật này sang vật khác theo ba cách: dẫn nhiệt, sự đối lưu, sự bức xạ.

* 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 đãthay đổi trạng thái từ thể lỏng sang thể rắn

- Nếu nước được làm nóng trên 2120F (1000 C), nước sẽ sôi rồi bay hơi (thể khí)

Ở đây có điều đặc biệt thú vị khi thay đổi nước đá (thể rắn) thành nước (thể hơi) vànước trở thành hơi (thể khí) Trong khi làm thay đổi tính chất của nước, ta phải tácdụng nhiệt trực tiếp, còn lượng nhiệt thì không thể nào đo chính xác được

* Áp suất và điểm sôi:

- Ảnh hưởng của áp suất lên điểm sôi có tác động quan trọng đến hoạt động củachất làm lạnh trong hệ thống điều hòa không khí Sự thay đổi áp suất ở bề mặt hở củachất lỏng làm tăng nhiệt độ sôi của chất lỏng đó

- Áp suất càng cao thì nhiệt độ sôi càng cao Điều này có nghĩa là nhiệt độ sôicủa chất lỏng cao hơn áp suất bình thường Ngược lại, khi áp suất trên bề mặt chấtlỏng giảm thì nhiệt độ sôi của chất lỏng giảm Cả máy điều hòa không khí và hệ thốnglàm mát ô tô đều đạt được tác dụng ngược lại của áp suất bằng cách làm bay hơi vàđun sôi một chất lỏng đặc biệt được sản xuất làm chất làm lạnh

1.2.3 Đơn vị đo nhiệt lượng - môi chất lạnh - dầu nhờn bôi trơn

1.2.3.1 Đơn vị đo nhiệt lượng

Để đo nhiệt lượng truyền từ vật thể này sang vật thể kia, thông thường người tadùng 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 (0.550C) phải truyềncho nước 1 BTU nhiệt: 1Calorie tương đương với 4 BTU

Năng suất của một hệ thống điện lạnh ôtô được định rõ bằng BTU/giờ, khoảng12.000 – 24.000 BTU/giờ.

1.2.3.2 Môi chất lạnh ( gas lạnh): là chất được nạp vào hệ thống lạnh, tuần hoàn trong

hệ thống và thực hiện việc trao đổi nhiệt Môi chất lạnh nhận nhiệt khi bay hơi và giảiphóng nhiệt khi ngưng tụ ( hóa lỏng)

Yêu cầu đối với gas lạnh:

- Có hóa tính trơ, nghĩa là không làm hỏng các ống cao su, nhựa dẻo, không gâysét rỉ cho kim loại;

- Không độc;

- Không mùi;

- Phải trộn lẫn được với dầu bôi trơn;

- Có nhiệt độ bay hơi thấp;

- Áp suất ngưng tụ không quá cao;

- Chất lượng ổn định, giá thành sản xuất rẻ;

Môi chất lạnh CFC-12 (thường gọi là R-12) là ga lạnh được dùng trong các hệthống điều hòa không khí thông thường, thỏa mãn các yêu cầu trên

Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây cho thấy, do Clo xả ra từ CFC-12 phá hủytầng ozône của khí quyển Tầng ozône này có tác dụng như một tấm lọc hấp thụ cáctia cực tím (UV) từ mặt trời, bảo vệ cuộc sống của động vật và thực vật khỏi ảnhhưởng của các tia có hại này

Vì vậy, cần phải thay đổi R-12 bằng một loại ga lạnh khác không phá hủy tầngozône HFC-134a (R-134a) là một loại ga lạnh có đặc tính gần giống như R-12 được

- Ưu điểm: Nó bốc hơi nhanh trong dàn lạnh và thất thoát nhiều nhiệt R-12 hoàtan tốt trong dầu khoáng dùng cho máy điều hoà (loại dầu nhờn khoáng), không phảnứng hoá học gây hư hại kim loại, các đường ống dẫn và phớt đệm Nó có khả năng lưuchuyển xuyên suốt trong dàn lạnh nhưng không làm suy giảm hiệu suất lạnh.

- Nhược điểm: Chất này thải vào khí quyển, nguyên tử clo tham gia phản ứnghoá học gây thủng tầng ôzôn để bảo vệ Trái Đất Trên tầng cao khoảng 16 - 48 km,tầng ôzôn bảo vệ Trái Đất bằng việc ngăn cản tia tử ngoại của mặt trời chiếu vào TráiĐất Do đó, ngày nay hệ thống điện lạnh ôtô dùng loại môi chất mới R-134 a thay choR-12

- Nhược điểm: R-134a không hoà tan được với dầu nhờn bôi trơn khoáng chất

- Một số khác biệt quan trọng của môi chất lạnh R-134a so với R-12 là:

+ Dầu nhờn bôi trơn chuyên dùng cùng với môi chất lạnh R-134a là các chấtbôi trơn tổng hợp polyalkalineglycol (PAG) hay polyolester (POE) Hai chất bôi trơnnày không thể hoà lẫn với môi chất lạnh R-12

+ Chất khử ẩm dùng cho R-134a khác với chất khử ẩm dùng cho R-12

+ Hệ thống điện lạnh ôtô dùng môi chất lạnh R-134a cần áp suất bơm của máynén và lưu lượng không khí giải nhiệt giàn nóng (bộ ngưng tụ) phải tăng cao hơn sovới hệ thống điện lạnh dùng R-12

Chú ý: Trong quá trình bảo trì sửa chữa cần tuân thủ các yếu tố kỹ thuật sau đây:+ Không được nạp lẫn môi chất lạnh R-12 vào trong hệ thống đang dùng môichất lạnh R-134a và ngược lại Nếu không tuân thủ điều này sẽ gây ra sai hỏng cho hệthống điện lạnh

+ Không được dùng dầu bôi trơn máy nén của hệ thống R-12 cho máy nén của

hệ thống R-134a Nên dùng đúng loại

+ Phải sử dụng chất khử ẩm đúng loại dành riêng cho R-12 và R-134a

1.2.3.3 Dầu nhờn bôi trơn:

Tuỳ theo yêu cầu của nhà sản xuất, một lượng dầu bôi trơn khoảng 150 ml –

200 ml sẽ đổ vào máy nén để thực hiện các chức năng: bôi trơn các bộ phận của máynén chống mòn móp và kẹt cứng, một phần dầu nhờn sẽ trộn đều với môichất nhớt rồi lưu chuyển khắp nơi trong hệ thống để van giãn nở làm việc chuẩn xác,bôi trơn phốt trục máy nén v v

Dầu nhờn dùng cho hệ thống điện lạnh ô tô phải sạch, không sủi bọt,không chứa tạp chất Dầu nhờn bôi trơn máy nén không có mùi, trong suốt màuvàng nâu Bất kỳ một loại tạp chất nào cũng khiến cho dầu nhờn đổi thành màu nâuđen Vì vậy, phát hiện dầu bôi trơn trong hệ thống bị chuyển thành màu đennâu hoặc có mùi hôi nồng nặc, tức là dầu đã bị nhiễm bẩn Nếu gặp phải tình trạng nàyphải rửa sạch dầu bị bẩn, thay thế mới bầu lọc hút ẩm, thay dầu bôi trơn mớiđúng chủng loại và đủ dung tích định mức

Chủng loại và độ nhớt của dầu trong hệ thống điện lạnh ô tô tuỳ thuộc theo yêucầu của nhà sản xuất máy nén và phụ thuộc theo lượng môi chất lạnh đang dùng Để

có thể châm thêm dầu nhờn vào máy để bù lại lượng dầu nhờn bị hao hụt khi xì ga,người ta sản xuất loại bình dầu nhờn áp suất (pressurized oil) Loại bình này chứa 2ounces (59 ml) dầu nhờn và một lượng nhỏ môi chất lạnh

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN XE HYUNDAI

SANTAFE 2.1 Khái quát về ô tô Hyundai Santafe 2006

Hình 2.1: Hyundai Santafe 2006

Thông số cơ bản

- Loại xe: HUYNDAI SANTAFE - 4WD

- Nhập khẩu nguyên chiếc

- Đời xe: 2006

- Số chỗ ngồi: 4 chỗ ( chưa tính ghế láy)

- Hộp số: 4 Speed Automatic

Điều khiển

- Bánh lái: Phía trước + phía sau ( front + rear)

- Loại động cơ: Động cơ đốt cháy trong

- Loại nhiên liệu: Động cơ xăng

- Công suất cực đại: 139 Kw

- Vòng tua cực đại: 6000 Tpm

- Vòng tua momen xoắn cực đại: 4000 Tpm

- Hệ thống nhiên liệu: đa điểm

- Cơ cấu van: Dohc

- Thanh ổn định sau: không

- Phanh trước: Ventilated Discs

- Phanh sau: Discs

- Hệ thống truyền động cuối cùng: 4,52:1

- Vòng tua tối đa tại tốc độ 120km/h (lý thuyết): 2.850 Tpm

Trọng lượng

- Trọng lượng không tải: 1755kg

- Tải trọng tối đa: 570kg

- Trọng lượng tối đa được phép: 2325kg

- Trọng lượng xe kéo tối đa có phanh: 2000kg

- Trọng lượng xe kéo tối đa không có phanh: 750kg

- Trọng lượng tối đa trên cầu kéo: 80kg

- Tải trọng tối đa trên nóc xe: 100kg

Kích thước bên ngoài

- Chiều dài: 4675 mm

- Chiều rộng: 1890 mm

- Chiều cao: 1725 mm

- Khoảng cách giữa 2 trục bánh xe: 2700 mm

- Chiều rộng đường băng trước: 1615 mm

- Chiều rộng đường băng sau: 1620 mm

Kích thước nội thất

- Khoảng cách tựa lưng/bàn đạp: 850-1090 mm

- Chiều cao đầu phía trước: 950-1000 mm

- Chiều dài tựa lưng phía trước: 630 mm

- Chiều dài ghế phía trước: 500 mm

- Chiều rộng nội thất phía trước: 1530 mm

- Khoảng cách tựa lưng trước/sau: 680-940 mm

- Chiều cao đầu phía sau: 980 mm

- Chiều dài tựa lưng sau: 650 mm

- Chiều rộng nội thất sau: 1520 mm

Các chức năng an toàn và tiện nghi

- Có trợ lực lái

- Có điều khiển hành trình

- Có điều hòa không khí

- Ghế điều chỉnh điện

- Ghế sưởi, thông gió

2.2 Cấu tạo và chức năng các thành phần trên điều hòa ô tô

Thành phần cấu tạo hệ thống điều hòa của xe Hyundai Santafe cũng tương tự nhưcấu tạo của các hệ thống điều hòa ô tô khác Cấu tạo và nguyên lý làm việc của chúng

về cơ bản là giống nhau Hệ thống điều hòa của Hyundai Santa Fe nó có các bộ phậnsau: Máy nén (block lạnh), Giàn nóng( Giàn ngưng), Giàn lạnh, quạt lồng sóc, quạtgiải nhiệt Giàn nóng, các đầu phun, cảm biến cao áp, bầu giảm áp, đường ống dẫn môichất lạnh, công tắc hằng nhiệt, cục nóng

Hình 2.2: Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa trên Hyundai SantaFe

Hệ thống điều hòa không khí hiện đại của SantaFe sử dụng chất làm lạnh R134a

vì đây là chất làm lạnh được sử dụng phổ biến nhất trong ô tô, với những lợi ích được

mô tả trong Chương 1

Dầu bôi trơn dùng trong hệ thống là ND-oil 8, theo các tài liệu kỹ thuật hiện đạithì lượng dầu bôi trơn này vào khoảng 120cc Công dụng chính của loại dầu này là bôitrơn block lạnh và tăng thời gian sử dụng cho block lạnh Nhưng đừng đổ quá nhiềuloại dầu được chỉ định vì nó sẽ chặn sự lưu thông của chất làm lạnh và làm mát hệthống

2.2.1 Máy nén

Máy nén sử dụng ở xe Hyundai SantaFe là loại máy nén piston tịnh tiến gồm 7piston với đĩa cam dao động có khả năng chuyển đổi góc nghiêng để thay đổi thể tíchbơm Là loại máy nén đặc biệt dùng trong kỹ thuật lạnh, đóng vai trò bơm, hút môichất lạnh có áp suất và nhiệt độ thấp sinh ra ở dàn bay hơi, sau đó nén lên áp suất cao(100psi; 7÷17.5 kgf/cm2) và nhiệt độ cao để đẩy vào dàn ngưng để đảm bảo môi chấtlạnh tuần hoàn bình thường và tăng cường trao đổi nhiệt của môi chất lạnh trong hệthống

Vì hệ thống điều hòa nhiệt độ trên xe ôtô là một hệ thống làm lạnh kiểu nén khí,nên máy nén là một bộ phận quan trọng nhất của hệ thống lạnh Công suất, chất lượng,tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu đều do máy nén quyết định

Máy nén trong hệ thống điều hòa ôtô thực hiện một lúc hai vai trò quan trọngsau đây:

+ Máy nén áp dụng lực hút hoặc tạo ra áp suất giảm ở đầu vào của nó để thu hồinhiệt ẩn của hơi môi chất lạnh từ thiết bị bay hơi Điều kiện áp suất giảm này là rấtquan trọng vì nó giúp van tiết lưu hoặc van tiết lưu điều chỉnh lượng chất làm lạnhdạng lỏng cần được bơm vào thiết bị bay hơi

+ Trong quá trình bơm, máy nén tăng áp suất, thay đổi chất làm lạnh hơi áp suấtthấp thành chất làm lạnh hơi áp suất cao Áp suất nén càng cao thì nhiệt độ của hơimôi chất lạnh càng cao Các phần tử làm tăng áp suất và nhiệt độ môi chất lên nhiềulần so với nhiệt độ môi trường giúp dàn nóng thực hiện tốt quá trình trao đổi nhiệt

Hình 2.3: Vị trí máy nénNguyên lý hoạt động:

+ Máy nén điều hòa ô tô hoạt động theo nguyên lý: khi động cơ quay, trụckhuỷu và piston chuyển động đồng thời kéo theo puly quay Khi pít-tông di chuyển từđiểm chết trên xuống điểm chết dưới, chân không được tạo ra trong xi-lanh, mở vannạp Van đầu vào của máy nén điều hòa ô tô được mở ra và không khí từ bên ngoàichảy vào xi lanh thông qua bộ lọc Quá trình hút tiếp tục cho đến khi piston di chuyểnđến điểm chết trên Khi pít-tông đi đến điểm chết trên, lúc này trong xi-lanh xảy rahành trình nén khí, khí nén tăng áp suất và đẩy van nén Khí nén được đưa qua đầu xilanh đến bình chứa khí.

+ Van điều khiển hoạt động khi áp suất trong bình đạt 0,75MPa Khi áp suấttrong bình chứa khí nén của điều hòa ô tô tăng cao, van điều áp và van nạp giữa 2 bình

sẽ mở ra, làm tắc đường dẫn khí nén lên bình

+ Khí nén được phân phối từ máy nén điều hòa ô tô đến cơ cấu điều khiển, ví

dụ như phanh, đóng mở cửa, nâng hạ ghế, v.v Khi không khí đã qua điểm giảm áp,van điều chỉnh áp suất sẽ mở ra thông qua đường dẫn khí nén nối với bình chứa, bắtđầu lại quá trình nạp gas vào máy nén điều hòa ô tô

2.2.2 Bộ ly hợp từ:

Tất cả các máy nén (block lạnh) trong hệ thống làm mát ô tô đều được trang bị

bộ ly hợp điện từ Bộ ly hợp này được coi là một phần của puly máy nén và có nhiệm

vụ ngắt, kết nối truyền động giữa động cơ và máy nén khi cần thiết

Khi động cơ hoạt động, pulley máy nén quay theo nhưng trục máy vẫn đứng yêncho đến khi bật công tắc A/C, bộ ly hợp điện từ sẽ khớp với pulley vào trục của máynén cho trục khuỷu động cơ dẫn động

Khi bật công tắc máy lạnh A/C, dòng điện chạy qua cuộn dây của bộ ly hợp điện

từ và sinh ra từ trường lớn Lực điện từ kéo ly hợp vào pulley và nối chặt chúng lại vớinhau và trục của máy nén quay cùng với pulley của máy nén

Hình 2.4: Cấu tạo ly hợp từ

2.2.3 Giàn nóng (bộ ngưng tụ): đặt ở đầu xe, trước két nước và song song két nước

Hầu hết thiết bị ngưng tụ dùng trong hệ thống lạnh trên ô tô đều sử dụng giànngưng tụ không khí cưỡng bức gồm các ống xoắn có cánh sắp xếp trong nhiều dãy vàdùng quạt để tạo chuyển động của không khí (có thể dùng chung quạt giải nhiệt kétnước 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 hìnhchữ 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 tảnnhiệt bằng thép hay bằng nhôm Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diện tíchtỏa nhiệt tối đa đồng thời chiếm một khoảng không gian tối thiểu

Hình 2.5: Giàn nóng Hyundai Santafe

Bộ ngưng tụ của Huyndai Santafe được cấu tạo như các bộ ngưng tụ khác trênnhững ô tô khác nhưng trong giàn nóng này bầu lọc/hút ẩm được kết hợp chung vớigiàn nóng Nó nằm bên phải giàn nóng nhìn từ trước ca bô vào

Bộ ngưng tụ gồm có hai phần: nửa đầu là môi trường khí, khí này sau đó đượcngưng tụ và đi qua bộ lọc, nửa sau là môi trường lỏng và tiếp tục ra khỏi bộ gia nhiệtđến cổng phun

Nguyên lý hoạt động:

Trong quá trình hoạt động, giàn ngưng nhận hơi môi chất lạnh ở áp suất và nhiệt

độ rất cao do máy nén bơm vào Hơi môi chất lạnh nóng đi vào giàn ngưng qua ốngnạp phía trên dàn nóng Hơi này tiếp tục tuần hoàn dần bên trong ống, hơi nóng của gamôi chất lạnh đi qua các cánh tản nhiệt và bị gió lạnh thổi ra ngoài Quá trình trao đổinày giải phóng rất nhiều nhiệt vào không khí Nhiệt lượng mà môi chất lạnh dạng hơingưng tụ thành lỏng chính là lượng nhiệt mà môi chất lạnh hấp thụ để biến môi chấtlạnh lỏng thành hơi trong giàn lạnh

Dưới áp suất bơm của máy nén, chất làm lạnh lỏng áp suất cao này chảy từ cổng

xả bên dưới thiết bị ngưng tụ qua một kênh dẫn đến bộ lọc/pít-tông hút ẩm Dàn nóngchỉ làm lạnh vừa phải nên vẫn còn gas lạnh nóng ở 2/3 trên dàn ngưng, còn gas lạnhlỏng ở 1/3 dưới ngưng tụ nên nhiệt độ ở mức vừa phải

2.2.4 Cảm biến áp suất cao

Cảm biến này lắp ở đường ống ra của giàn nóng trên đường ống áp suất cao Bộchuyển đổi áp suất chuyển đổi giá trị áp suất của đường cao áp thành giá trị điện ápsau khi đo Bằng giá trị điện áp được chuyển đổi, ECU động cơ điều khiển quạt làmmát bằng cách vận hành nó ở tốc độ cao hoặc tốc độ thấp ECU động cơ dừng hoạtđộng của máy nén khi nhiệt độ của dòng môi chất lạnh cao hoặc thấp bất thường để tối

ưu hóa hệ thống điều hòa không khí

Hình 2.6: Vị trí cảm biến áp suất cao

Hình 2.7: Đuôi cắm giắc của cảm biến

2.2.5 Ống dẫn ga

Một đường ống đưa khí hoặc khí hóa lỏng trở lại các bộ phận của hệ thống vàđược lắp đặt ở đầu vào của giàn lạnh, giàn nóng hoặc máy nén có mối ghép đặc biệt vàvòng đệm để ngăn không khí xâm nhập và rò rỉ môi chất ra ngoài

Trong hệ thống điện lạnh ôtô có hai loại đường ống dẫn chính:

+ Đường hồi hoặc đường hút nối đầu ra của thiết bị bay hơi (giàn lạnh) và cổnghút của máy nén Ống này trả lại khí lạnh (hơi nước) cho máy nén ở áp suất và nhiệt

độ thấp Chu kỳ tuần hoàn cũng tiếp tục ở đây Đường hồi hoặc đường hút có thể nhìnthấy được vì nó lạnh đi trong quá trình vận hành

+ Đường ống bắt đầu đi bằng đầu ra của máy nén, còn được gọi là ống áp suấtcao, kết nối máy nén với giàn nóng và phin lọc , từ phin lọc kết nối với đầu vào củamáy nén đi vào van tiết lưu

Hình 2.8: Vị trí ống dẫn ga

2.2.6 Giàn lạnh và cảm biến nhiệt độ giàn lạnh

Giàn lạnh được lắp đặt bên trong bộ xử lý không khí, với đầu vào và đầu rangoài cabo nối với đường ống Chức năng của giàn lạnh ngược lại với bộ ngưng tụ(giàn nóng) Khí thoát ra từ van tiết lưu ngay lập tức trở thành sương có áp suất thấp

và nhiệt độ thấp trong giàn lạnh và bắt đầu bay hơi Đơn giản như một giàn nóng, nó làcũng được xem là một trong những bộ phận quan trọng của hệ thống làm mát Cấu trúc

và điều kiện vận hành của giàn lạnh có tác động đáng kể đến hiệu quả của hệ thốnglàm mát.

Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh ( hay công tắc nhiệt): Gắn trong khe hở tản nhiệt củagiàn lạnh, Nó phát hiện nhiệt độ nước làm mát, tín hiệu của nó được sử dụng để điềukhiển khóa động cơ nguội Khi người lái vận hành bộ sưởi trước khi động cơ nóng lên,tín hiệu từ cảm biến sẽ khiến bộ điều khiển bộ sưởi giảm tốc độ động cơ quạt gió chođến khi nhiệt độ nước làm mát đạt đến giá trị ngưỡng

Hình 2.9: Giàn lạnh

Hình 2.10: Vị trí giàn lạnh và cảm biến nhiệt độ giàn lạnh

Hình 2.11: Quạt giải nhiệt giàn nóng

- Van tiết lưu hay van bốc hơi:

Được đặt ngang trước đầu vào và đầu ra của hai đường ống, nhìn vào khoangđộng cơ chúng ta có thể thấy được đây là loại van kiểu hộp không có bầu cảm biếnnhiệt đặt ngoài mà bầu cảm biến nhiệt được đặt bên trong ngang đường ra của môichất

Vai trò của van này là hấp thụ nhiệt từ luồng không khí vào cabin đồng thờibơm khí lỏng vào thiết bị bay hơi để tạo điều kiện cho chất làm lạnh sôi và bay hơi.Lượng phun phụ thuộc vào cảm biến nhiệt độ trong ống thoát môi chất lạnh Nếu nhiệt

độ của ống thoát giàn lạnh không đủ thấp, chứng tỏ thiếu lạnh, van giãn nở sẽ bị lỏng

và van sẽ mở nhẹ Khi nhiệt độ đủ thấp, van giãn nở và chuyển môi trường sang trạngthái lỏng, dẫn đến ít sôi và bay hơi hơn, khiến môi trường bớt lạnh hơn

- Quạt giàn lạnh:

Được lắp trong hộp chia gió và lắp gió, quạt này lấy gió trong hoặc ngài cabin ô

tô qua lọc gió và thổi đến giàn lạnh làm mát và trao đổi nhiệt tại đây, sau đó luồng khímát sẽ tiếp tục vào cabin Quạt giàn lạnh hoạt động theo nhiều chế độ khác nhau do cócác con điện trở được lắp trong hộp Nó điều khiển quạt ở các vị trí nhanh chậm khácnhau tùy ý muốn

Hình 2.12: Vị trí quạt lồng xốc

- Bình lọc thô (phin sấy lọc): là thiết bị dùng để lọc sạch tạp chất và hơi ẩm tồntại trong hệ thống.Một số máy sấy lọc được trang bị van an toàn mở ra để cho phépchất làm lạnh thoát ra ngoài nếu áp suất trong hệ thống tăng vượt quá giới hạn đã đặtcho hệ thống Một cửa sổ kính cũng được đặt phía trên bộ lọc và máy hút ẩm để theodõi lưu lượng môi chất

Cấu tạo gồm có bình chứa và một phần tử lọc và chất hút ẩm đặt trong bìnhnhằm:

+ Lưu trữ tạm thời gas hóa lỏng trong bình ngưng để cung cấp đủ cho phụ tải làmlạnh

+ Tách bụi bẩn và hơi nước có thể xâm nhập vào hệ thống làm hỏng hệ thốnglàm mát

+ Có một cửa sổ quan sát (mắt khí) trên thành bể và có thể quan sát được trạngthái của dòng khí hóa lỏng trong bình

- Mắt ga ( cửa sổ kính): Mắt gas cho phép quan sát dòng chảy của môi chất lạnhtrong hệ thống lạnh Nó dùng để kiểm tra mức độ điền đầy của môi chất lạnh

Cấu tạo của cửa sổ mắt ga là một thân hình trụ tròn, phía trên có lắp kính tròn,chịu áp lực tốt, trong suốt để quan sát chất lỏng Kính được đẩy lên nhờ lò xo gắn bên

trong Nếu nhìn kỹ qua cửa kính có động cơ ô tô đang chạy, bạn có thể phát hiện mộttrong các tình trạng môi chất lạnh sau:

Hình 2.15 : Cấu tạo ngoài mắt ga

Hình 2.16 : Các tình trạng dòng chảy môi chất khi nhìn qua mắt ga

- Nếu bạn thấy các vệt dầu trong ống mềm, hệ thống đã hết ・Nếu có bong bónghoặc sủi bọt thì chất làm lạnh không đủ

- Nếu dòng chất lạnh trong và ít bọt tức là hệ thống lạnh đã đầy môi chất lạnh

- Nếu có thể nhìn thấy sương mù qua kính cửa sổ, điều đó có nghĩa là bộ lọc/máyhút ẩm bị hỏng Cụ thể, túi chứa chất hút ẩm bị vỡ ra và chất hút ẩm đi qua bộ lọc vàlưu thông trong kênh dòng chảy

2.3 Nguyên lý làm việc

Điều hòa ô tô hoạt động theo các bước cơ bản sau:

- Môi chất lạnh được máy nén bơm vào với áp suất 15 kgf/cm2 và nhiệt độ củagas tăng từ 00°C đến 800°C Ở giai đoạn này, chất làm lạnh được bơm vào thiết bịngưng tụ ở dạng hơi

- Trong giàn ngưng nhiệt độ môi chất lạnh rất cao, quạt làm mát giàn ngưng, hơiđược làm lạnh và ngưng tụ thành thể lỏng ở áp suất cao và nhiệt độ thấp.

2.3.1 Nguyên lý làm lạnh

Hình 2.17: Nguyên lý làm lạnhThiết bị làm lạnh nói chung và thiết bị làm lạnh trên ô tô nói riêng gồm các thiết

bị nhằm thực hiện chu trình hút nhiệt từ môi trường cần làm mát và thải nhiệt ra bênngoài Hệ thống làm mát của ô tô bao gồm máy nén, bộ ngưng tụ, bộ lọc/hút ẩm, vangiãn nở, giàn lạnh và một loạt thiết bị khác đảm bảo hệ thống làm mát hoạt động tối ưu

Chu trình của hệ thống điện lạnh (hình 2.17) được tiến hành theo các bước cơ

bản sau đây nhằm phát nhiệt, làm lạnh khối không khí và phân phối luồng khí mát bêntrong cabin ôtô:

+ Chất làm lạnh dạng hơi được bơm từ máy nén về thiết bị ngưng tụ ở áp suất

và nhiệt độ cao

+ Trong hệ thống, block lạnh có nhiệm vụ chuyển đổi môi chất lạnh từ hơi có

áp suất thấp, nhiệt độ thấp thành hơi có nhiệt độ cao, áp suất cao Máy nén hút hơinước có nhiệt độ thấp và áp suất cao thành hơi nước có nhiệt độ cao và áp suất cao

Máy nén hút hơi có nhiệt độ thấp, áp suất thấp từ thiết bị bay hơi và nén đến áp suấtyêu cầu (12÷ 20 bar) Chất làm lạnh thoát ra khỏi máy nén sẽ đi vào bình ngưng dướidạng hơi nóng, có áp suất.

+ Chất làm lạnh dạng lỏng tiếp tục lưu thông đến bình hút ẩm, nơi chất làm lạnhđược tinh chế thêm bằng cách hấp thụ toàn bộ độ ẩm và lọc ra các chất gây ô nhiễm.+Van giãn nở hoặc van tiết lưu điều chỉnh dòng chất làm lạnh dạng lỏng đượcphun vào thiết bị bay hơi để giảm áp suất của chất làm lạnh Do áp suất giảm, chấtlàm lạnh dạng lỏng sôi bên trong thiết bị bay hơi và biến thành hơi

+ Trong quá trình bay hơi, chất làm lạnh bên trong xe sẽ hấp thụ nhiệt và cungcấp không khí lạnh bên trong giàn lạnh Quạt lồng xốc thổi một lượng lớn không khívào giàn lạnh, đưa không khí mát vào bên trong xe

+ Tiếp theo là môi chất lạnh ở dạng thể hơi áp suất thấp được hút trở về lại máynén

Hình 2.18: Sự lưu thông và thay đổi nhiệt độ - áp suất của môi chất lạnh

2.3.2 Nguyên lý sưởi

Trong hệ thống sưởi sử dụng nước làm mát, chúng được lưu thông qua bộ sưởi,làm nóng ống sưởi Sau đó, một chiếc quạt sẽ bơm không khí vào bộ sưởi để làm ấmkhông khí

Hình 2.19: Nguyên lý hoạt động bộ sưởiTất nhiên, do nước làm mát đóng vai trò là nguồn nhiệt nên két sưởi sẽ khôngnóng lên khi động cơ còn nguội Vì vậy, nhiệt độ không khí thổi qua bộ sưởi sẽ khôngtăng.

Hệ thống sưởi có cấu tạo cũng gồm một két sưởi và một quạt gió, nước làm mátđược dẫn từ động cơ đến két sưởi, quạt gió thổi không khí qua két sưởi, không khíđược làm ấm lên và thổi vào khoang hành khách

Hình 2.20: Vị trí bộ sưởi trên Huyndai Santafe

Hình 2.21 : Cấu tạo chi tiết bộ sưởiNguyên lý sưởi ấm ô tô là hấp thụ nhiệt lượng do động cơ tỏa ra do hoạt động củanước làm mát và hệ thống làm mát Ở chế độ sưởi ấm tự động, máy bơm nước cónhiệm vụ đẩy chất làm mát đi qua hệ thống làm mát Có lõi lò sưởi ở đây dùng đểchuyển đổi không khí nóng và cuối cùng là sưởi ấm nội thất Bộ sưởi lấy nhiệt từ động

cơ nên cần có thời gian để động cơ nóng lên Điều này cho phép người lái khởi động

và đợi vài phút để động cơ nóng lên trước khi cảm nhận tác dụng của chế độ sưởi

Hình 2.24: Nút kiểm soát lượng gió+ Chế độ thổi vào người ngồi: không khí thoát ra qua các lỗ thông hơi ngang mặt

Hình 2.25: Hướng gió thổi của chế độ thổi vào người ngồi