KHAI THÁC, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRÊN ÔTÔ

Trong những năm qua, cùng với sự phát triển kinh tế, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngành điều hòa không khí cũng đã có những bước phát triển vượt bậc và ngày càng trở nên quen thuộc trong đời sống và sản xuất. Kể từ khi chiếc xe ôtô đầu tiên ra đời, theo thời gian để đáp ứng nhu cầu cuộc sống của con người những chiếc xe ôtô ra đời sau này ngày một tiện nghi hơn, hoàn thiện hơn và hiện đại hơn. Một trong những tiện nghi phổ biến là hệ thống điều hoà không khí trong ôtô. Đây là một hệ thống mang tính hiện đại và công nghệ cao. Với mục đích làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống điều hòa không khí ôtô nên tôi đã chọn đề tài luận văn tốt nghiệp của mình là:“ KHAI THÁC, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRÊN ÔTÔ ”

MỤC LỤC

BẢNG TÓM TẮT 1

LỜI CẢM ƠN 2

LỜI NÓI ĐẦU 3

1 Lí do chọn đề tài: 3

2 Phương pháp nghiên cứu: 3

3 Mục đích của đề tài: 3

4 Giới hạn của đề tài: 3

PHẦN 1 : KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN ÔTÔ 4

CHƯƠNG 1 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ5 1.1 Mục đích việc điều hoà không khí 5

1.2 Lý thuyết về điều hoà không khí trong ôtô 5

1.2.1.Dòng nhiệt 5

1.2.2 Sự hấp thụ nhiệt 7

1.2.3 Áp suất và điểm sôi 7

1.3 Đơn vị đo nhiệt lượng – Môi chất lạnh - Dầu nhờn bôi trơn 8

1.3.1.Đơn vị đo nhiệt lượng 8

1.3.2 Môi chất lạnh 8

1.3.3 Dầu nhờn bôi trơn hệ thống điện lạnh 12

CHƯƠNG 2 – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN LẠNH ÔTÔ 13

2.1 Khái quát hệ thống điện lạnh 13

2.1.1.Các thành phần chính 13

2.1.2 Phân loại hệ thống điện lạnh ôtô 15

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điện lạnh ôtô 17

2.2.1.Máy nén 17

2.2.1.1 Máy nén loại piston trục khuỷu 19

2.2.1.2 Máy nén piston kiểu đặt nằm 20

2.2.1.3 Máy nén piston kiểu cam nghiêng 24

2.2.1.4 Máy nén quay loại cánh gạt 25

2.2.2 Bộ ly hợp từ trường 28

2.2.3 Bộ ngưng tụ 30

2.2.4 Với hệ thống điện lạnh sử dụng van giãn nở 32

2.2.4.1 Bình lọc / hút ẩm 32

2.2.4.2 Thiết bị giãn nở 35

2.2.5.Hệ thống điện lạnh ô tô trang bị ống tiết lưu 38

2.2.5.1 Ống tiết lưu 39

2.2.5.2 Bình tích lũy 40

2.2.6 Bộ bay hơi 41

2.2.6.1 Công dụng và vị trí lắp đặt 41

2.2.6.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 42

2.2.7 Các bộ phận phụ khác 44

2.2.7.1 Ống dẫn môi chất lạnh 44

2.2.7.2 Cửa sổ kính 46

2.2.7.3 Bộ lọc không khí 47

2.2.7.4 Máy quạt 48

2.2.7.5 Van giảm áp 50

CHƯƠNG 3 – ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN LẠNH Ô TÔ 51

3.1 Bộ điều khiển nhiệt độ 51

3.1.1.Kiểu điện trở, nhiệt điện trở 51

3.1.2 Loại Thermostat 53

3.2 Bộ điều khiển tốc độ quạt 54

3.3 Bộ điều khiển tốc độ không tải (bù ga) 57

3.3.1.Bù ga kiểu điện 57

3.3.2.Bù ga kiểu cơ 57

3.4 Bộ điều khiển chống đóng băng giàn lạnh 58

3.4.1.Loại EPR: 58

3.4.2.Loại Thermistor: 59

3.5 Bộ điều khiển đóng ngắt máy nén 61

3.5.1.Tín hiệu ra điều khiển máy nén 61

3.5.2.Công tắc điều khiển A/C và ECON 62

3.5.4.Điều khiển ngắt A/C để tăng tốc độ động cơ 64

3.5.5 Điều khiển ngắt máy nén trong trường hợp khẩn cấp 65

3.5.6.Nhận biết sự kẹt máy nén 67

3.5.7.Điều khiển A/C khi nhiệt độ nước cao 67

3.6 Điều chỉnh tốc độ quạt 68

3.7 Sơ đồ điều khiển hoạt động của hệ thống 70

3.7.1.Hoạt động bình thường: Li hợp từ ON 70

3.7.2.Điều khiển tan băng 71

3.7.3 Điều khiển khi áp suất lãnh chất bất thường 71

3.7.4 Điều khiển khi máy nén bị kẹt 71

3.7.5 Điều khiển theo tốc độ động cơ 72

3.7.6 Điều khiển cắt nhanh A/C để tăng tốc 72

3.8 Các hệ thống điều khiển không khí trong hệ thống điện lạnh ôtô 72

3.8.1 Điều khiển hệ thống điện lạnh bằng tay 73

3.8.2 Điều khiển hệ thống điện lạnh ôtô kiểu chân không 75

3.8.2.1 Sơ đồ hệ thống 75

3.8.2.2 Cơ cấu chân không 76

3.8.2.3 Nguyên lý hoạt động 77

3.8.3 Điều khiển hệ thống điện lạnh ôtô tự động 78

CHƯƠNG 4 – KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỆN LẠNH ÔTÔ 80

4.1 Dụng cụ và thiết bị chuyên dùng khi bảo trì, sửa chữa hệ thống điện lạnh ôtô 80

4.1.1 Bộ đồng hồ đo kiểm áp suất hệ thống điện lạnh ôtô 81

4.1.2 Bơm hút chân không 82

4.1.3.Thiết bị phát hiện xì ga 83

4.1.3.1 Dùng dung dịch lỏng sủi bọt 84

4.1.3.2 Phương pháp dùng ngọn lửa 84

4.2 Bảo dưỡng hệ thống lạnh 86

4.2.1 Bảo dưỡng thông thường các bộ phận 86

4.2.2.Bảo dưỡng định kỳ môi chất lạnh 88

4.2.2.1.Lưu ý về môi chất lạnh 88

4.2.2.2.Kiểm tra tình trạng môi chất lạnh 90

4.3 Sửa chữa hệ thống lạnh: 103

4.3.1.Máy nén: 103

4.3.2.Điều chỉnh khe hở ly hợp: 104

4.3.3.Kiểm tra độ căn dây đai 105

4.4 Sửa chữa chung: 105

PHẦN 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 110

CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH: 111

1.1 Ý nghĩa của việc thiết kế mô hình: 111

1.2 Yêu cầu của mô hình hệ thống điều hòa không khí 111

1.3 Lựa chọn các phương án thiết kế mô hình 112

1.3.1.Phương án 1 112

1.3.2.Phương án 2 112

1.3.3.Phương án 3 112

1.3.4.Kết luận 113

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH: 114

2.1 Tổng quan mô hình 114

2.1.1.Sơ đồ tổng quan mô hình 114

2.1.2.Chuẩn bị các chi tiết cần thiết 114

2.1.3.Chuẩn bị các dụng cụ cần thiết 116

2.1.4.Sơ đồ mạch điện trên mô hình 116

2.2 Thực hành tháo, lắp các bộ phận trên mô hình 117

2.2.1.Tháo các chi tiết 117

2.2.2.Lắp các bộ phận 118

2.3 Các bài tập trên mô hình 119

2.3.1 Bài tập xả ga 119

2.3.2.Bài tập hút chân không 120

2.3.3.Bài tập nạp ga 122

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 125

TÀI LIỆU THAM KHẢO 126

PSI Pound per square inch Đơn vị đo áp suất

ECU Electronic control unit Cụm điều khiển điện tử

ISCV Idle Speed Control Valve Van điều khiển tốc độ cầm

chừng

EPR Evaporator Pressure Regulator Bộ điều hòa áp suất giàn lạnh

về kiến thức chuyên ngành để phần nào đáp ứng nhu cầu phát triển của xãhội.Trên nền tảng kiến thức đó, nhà trường cũng tạo điều kiện cho chúng emđược thực hiện đề tài tốt nghiệp của mình, đặc biệt nhà trường đã cho chúng em

tự chọn đề tài cho mình

Sau khoảng hơn 12 tuần nghiên cứu đề tài của mình,nhóm em đã được thầygiáo hướng dẫn là thầy Ths Dương Minh Thái tận tình giúp đỡ, chỉ bảo, tạo điềukiện thuận lợi về mặt tinh thần cũng như trang thiết bị và tài liệu nghiên cứu Bêncạnh đó là sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn đã hỗ trợ để em có thể hoànthành tốt nhất luận văn của mình

Luận văn đã hoàn thành theo dự kiến Song, do khả năng còn nhiều hạn chế,thời gian thực hiện có hạn, và vì một số lí do khách quan nên chắc chắn khôngthể tránh khỏi những sự sai sót Rất mong nhận được sự thông cảm và góp ý củacác thầy cô trong bộ môn và các bạn sinh viên

Nhân đây nhóm em cũng xin được bày tỏ lòng kính trọng, biết ơn sâu sắc tớicác quý thầy trong khoa, trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn ThsDương Minh Thái đã giúp đỡ nhóm em hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Tiến

LỜI NÓI ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài:

Trải qua từng giai đoạn tồn tại và phát triển, con người đã có ý thức tự thíchnghi với môi trường sống Ý thức được việc phải tạo ra điều hòa không khí xungquanh mình – mùa đông thì sưởi ấm, mùa hạ thì thông gió tự nhiên hoặc cưỡng bức.Trong những năm qua, cùng với sự phát triển kinh tế, sự tiến bộ của khoa học

kỹ thuật, ngành điều hòa không khí cũng đã có những bước phát triển vượt bậc vàngày càng trở nên quen thuộc trong đời sống và sản xuất Kể từ khi chiếc xe ôtô đầu

xe ôtô ra đời sau này ngày một tiện nghi hơn, hoàn thiện hơn và hiện đại hơn Mộttrong những tiện nghi phổ biến là hệ thống điều hoà không khí trong ôtô Đây làmột hệ thống mang tính hiện đại và công nghệ cao

Với mục đích làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, củng cố và mởrộng kiến thức chuyên môn, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống điều hòakhông khí ôtô nên tôi đã chọn đề tài luận văn tốt nghiệp của mình là:

“ KHAI THÁC, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRÊN ÔTÔ ”

2 Phương pháp nghiên cứu:

Trong quá trình làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình chúng em đã thựchiện theo phương pháp nghiên cứu sau:

Tìm hiểu và nghiên cứu kỹ các tài liệu kỹ thuật nói về hệ thống điện lạnh ôtô.Tìm kiếm các tài liệu và thông tin trên mạng Internet, các website của cáctrường đại học kỹ thuật trong nước và các website nước ngoài

So sánh và chắt lọc những tài liệu cần thiết liên quan đến đề tài luận văn

Tham khảo ý kiến của các thầy trong nghành cơ khí ôtô, các thợ sửa xe, nhữngngười có kinh nghiệm lâu năm

Tham khảo ý kiến từ các bạn trong lớp

3 Mục đích của đề tài:

Là một cơ hội lớn để sinh viên củng cố lại các kiến thức đã học được trongsuốt thời gian học tại trường Giúp sinh viên hiểu biết thêm nhiều về kiến thức thực

tế mà nhà trường không thể truyền tải được

Tạo cho sinh viên khả năng làm việc độc lập, các kỹ năng và phương pháp giảiquyết các vấn đề Bản thân sinh viên cũng không ngừng cố gắng và luôn phấn đấu

để đạt được mục tiêu mà mình muốn

4 Giới hạn của đề tài:

“KHAI THÁC, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRÊN

ÔTÔ DÙNG TRONG GIẢNG DẠY “

PHẦN 1 : KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

TRÊN ÔTÔ

CHƯƠNG 1 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ

KHÔNG KHÍ

1.1 Mục đích việc điều hoà không khí.

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 khách hàng và người lái xe cảm thấy thoải mái, mát dịu khi chạy xetrên đường trong khi thời tiết nóng bức

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện lạnh được mô tả như hình 1.1

1.2 Lý thuyết về điều hoà không khí trong ôtô.

Hệ thống điện lạnh được thiết kế dựa trên các đặc tính cơ bản của sự truyềndẫn nhiệt sau đây: Dòng nhiệt, sự hấp thụ nhiệt và áp suất đối với điểm sôi

1.2.1.Dòng nhiệt.

Hệ thống điện lạnh được thiết kế để xua đẩy nhiệt từ vùng này sang vùngkhác 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

Nhiệt truyền dẫn từ vật này sang vật kia theo ba cách: Dẫn nhiệt, sự đối lưu,

sự bức xạ

i Dẫn nhiệt:

Sự dẫn nhiệt xảy ra giữa hai vật thể khi chúng được tiếp xúc trực tiếp nhau

Nếu đầu của một đoạn dây đồng tiếp xúc với ngọn lửa (hình 1.2), nhiệt độ của ngọn

lửa sẽ truyền đi nhanh chóng xuyên qua đoạn dây đồng Trong dây đồng nhiệt lưuthông từ phân tử này sang phân tử kia Một vài vật chất có đặc tính dẫn nhiệt nhanhhơn các vật chất khác

ii Sự đối lưu:

Nhiệt có thể truyền dẫn từ vật thể

này sang vật thể kia nhờ trung gian của

khối không khí bao quanh chúng Đặc

tính này là hình thức của sự đối lưu

Lúc khối không khí được đun nóng bên

trên một nguồn nhiệt, không khí nóng

sẽ bốc lên phía trên tiếp xúc với vật thể

nguội hơn ở phía trên và làm nóng vật

thể này Trong một phòng, không khí

nóng bay lên trên, không khí nguội di

chuyển xuống dưới tạo thành vòng tròn

luân chuyển khép kín, nhờ vậy các vật

thể trong phòng được nung nóng đều, đó là hiện tượng của sự đối lưu

iii Sự bức xạ:

Sự bức xạ là sự truyền nhiệt do tia

hồng ngoại truyền qua không gian xuống

Trái Đất, nung nóng Trái Đất (hình 1.4)

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) vànước thành hơi nước (thể khí) Trong quá trình làm thay đổi trạng thái của nước, taphải tác động nhiệt vào, nhưng lượng nhiệt này không thể đo lường cụ thể được Ví

dụ khối nước đá đang ở nhiệt độ 320F Đun nước nóng đến 2120F nước sẽ sôi Tatruyền tiếp thêm nhiều nhiệt nữa cho nước bốc hơi, nếu đo nhiệt độ của hơi nướccũng chỉ thấy 2120F chứ không nóng hơn Lượng nhiệt bị hấp thụ mất trong nước

đá, trong nước sôi để làm thay đổi trạng thái của nước gọi là ẩn nhiệt - hiện tượng

ẩn nhiệt là nguyên lý cơ bản của quá trình làm lạnh ứng dụng cho tất cả hệ thốngđiều hoà không khí

1.2.3 Áp suất và điểm sôi.

Sự ảnh hưởng của áp suất đối với điểm sôi có một tác động quan trọng đối vớihoạt động biến thể của môi chất lạnh trong máy điều hoà không khí Thay đổi ápsuất trên mặt thoáng của chất lỏng sẽ làm thay đổi điểm sôi của chất lỏng này Ápsuất 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 lỏngthì điểm sôi của nó sẽ giảm Hệ thống điều hoà không khí cũng như hệ thống điệnlạnh ôtô ứng dụng ảnh hưởng này của áp suất đối với sự bốc hơi và sự ngưng tụ củamột loại chất lỏng đặc biệt để sinh hàn gọi là môi chất lạnh

Lý thuyết về điều hoà không khí có thể tóm lược trong ba nguyên tắc:

Làm lạnh một vật thể là rút bớt nhiệt của vật thể đó

Mục tiêu làm lạnh chỉ được thực hiện tốt khi khoảng không gian cần làm lạnhđược bao kín, cách ly hẳn với các nguồn nhiệt xung quanh Vì vậy cabin ôtô cầnphải được bao kín và cách nhiệt tốt

Khi cho bốc hơi chất lỏng, quá trình bốc hơi sẽ sinh hàn và hấp thu một lượngnhiệt đáng kể Ví dụ cho một ít rượu cồn vào lòng bàn tay, cồn hấp thu nhiệt từ lòngbàn tay để bốc hơi Hiện tượng này làm ta cảm thấy mát lạnh tại điểm giọt cồn đangbốc hơi

1.3 Đơn vị đo nhiệt lượng – Môi chất lạnh - Dầu nhờn bôi trơn.

1.3.1.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 (0.550C) phảitruyền cho 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

hệ thống điều hoà không khí của ôtô đời mới đó là R-12 và R-134a

Môi chất lạnh phải có điểm sôi dưới 320F (00C) để có thể bốc hơi và hấp thu

ẩn nhiệt tại những nhiệt độ thấp Nhiệt độ thấp nhất chúng ta có thể sử dụng để làmlạnh các khoang hành khách ở ôtô là 320F (00C) bởi vì khi ở nhiệt độ dưới nhiệt độnày sẽ tạo ra đá và làm tắt luồng không khí đi qua các cánh tản nhiệt của thiết bị bốchơi

Môi chất lạnh phải là một chất tương đối “trơ”, hòa trộn được với dầu bôi trơn

để trở thành một hóa chất bền vững, sao cho dầu bôi trơn di chuyển thông suốttrong hệ thống để bôi trơn máy nén khí và các bộ phận di chuyển khác Sự trộn lẫngiữa dầu bôi trơn với môi chất lạnh phải tương thích với các loại vật liệu được sửdụng trong hệ thống như: kim loại, cao su, nhựa dẻo, … Đồng thời, chất làm lạnhphải là một chất không độc, không cháy, không gây nổ, không sinh ra các phản ứngphá huỷ môi sinh và môi trường khi xả nó vào khí quyển

i Môi chất lạnh R – 12:

Môi chất lạnh R-12 là một hợp chất của clo, flo và cacbon; có công thức hoáhọc là CCl2F2, gọi là CFC - thường có tên nhãn hiệu là Freon 12 hay R-12 Freon 12

là một chất khí không màu, có mùi thơm rất nhẹ, nặng hơn không khí khoảng 4 lần

ở 300C, có điểm sôi là 21.70F (-29.80C) Áp suất hơi của nó trong bộ bốc hơi khoảng

30 PSI và trong bộ ngưng tụ khoảng 150-300 PSI, và có lượng nhiệt ẩn để bốc hơi

là 70 BTU trên 1 pound

R-12 dễ hoà tan trong dầu khoáng chất và không tham gia phản ứng với cácloại kim loại, các ống mềm và đệm kín khi sử dụng trong hệ thống Cùng với đặctính có khả năng lưu thông xuyên suốt hệ thống ống dẫn nhưng không bị giảm hiệusuất, chính những điều đó đã làm cho R-12 trở thành môi chất lạnh lí tưởng sử dụngtrong hệ thống điều hòa không khí ôtô

Tuy nhiên, R-12 lại có mức độ phá huỷ tầng ozon của khí quyển và gây nênhiệu ứng nhà kính lớn – do các phân tử của nó có thể bay lên bầu khí quyển trướckhi phân giải và tại bầu khí quyển, nguyên tử clo đã tham gia phản ứng với O3 trongtầng ozon của khí quyển, chính điều này đã làm phá huỷ ozon của khí quyển

Ga lạnh CFC bắt đầu bị hạn chế từ năm 1989 Hội nghị quốc tế về bảo vệ tầngôzone đã đưa ra quyết định này nhằm củng cố hơn nữa việc hạn chế sản xuất cácloại CFC

Hội nghị lần thứ tư của công ước Montreal tổ chức tháng 11 năm 1992 đã đưa

ra quyết định giảm sản lượng CFC năm 1994 và 1995 xuống còn 25% so với năm

1992 và sẽ chấm dứt hoàn toàn việc sản xuất CFC vào cuối năm 1995

Vì vậy, nhằm triệt để tuân thủ theo quyết định hạn chế CFC, một số chi tiếtcủa hệ thống lạnh sử dụng R-12 sẽ bị thay thế để có thể làm việc thích ứng với môichất lạnh R-134a Do đó, môi chất lạnh R-12 đã bị cấm sản xuất, lưu hành và sửdụng từ ngày 01/01/1996 Thời hạn này kéo dài thêm 10 năm ở các nước đang pháttriển

Hình 1.5

ii Môi chất lạnh R-134a:

Để giải quyết vấn đề môi chất lạnh R-12 (CFC-12) phá hủy tầng ozon của khíquyển, một loại môi chất lạnh mới vừa mới được dùng để thay thế R-12 trong hệthống điều hòa không khí ôtô, gọi là môi chất lạnh R-134a có công thức hóa học làCF3-CH2F, ký hiệu là HFC Do trong thành phần hợp chất của R-134a không có clo,nên đây chính là lí do cốt yếu mà ngành công nghiệp ôtô chuyển từ việc sử dụng R-

12 sang sử dụng R-134a Các đặc tính, các mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ củaR-134a, và các yêu cầu kỹ thuật khi làm việc trong hệ thống điều hòa không khí rấtgiống với R-12

So sánh đặc tính kỹ thuật của môi chất lạnh R-12 và R134a:

Đặc tính kỹ thuật R-134a R-12

- Mật độ dung dịch bão hoà.

- Thể tích riêng (hơi bão hoà)

- Nhiệt dung riêng (d2 bão

hoà ở áp suất ko đổi)

- Nhiệt ẩn khi bốc hơi

- Tính dẫn nhiệt (d2 bão hoà)

- Tính cháy được

- Chỉ số làm suy kiệt ozon

- Chỉ số làm nóng trái đất

CH2FCF3120.3-26.80C101.150C4.065mpa511kg/cm31206.0kg/cm30.031009m3/kg1.4287kJ/kgK

216.5kJ/kg0.0815W/mKKhông cháy0

0.24 – 0.29

CCl2F2120.91-29.790C111.800C4.125mpa

558 kg/cm31310.9 kg/cm30.027085 m3/kg0.9682 kJ/kgK

166.56 kJ/kg0.0702 W/mKKhông cháy1.0

1.3.3 Dầu nhờn bôi trơn hệ thống điện lạnh.

Tuỳ theo quy định của nhà chế tạo, lượng dầu bôi trơn khoảng 150ml ÷ 200mlđược nạp vào máy nén nhằm đảm bảo các chức năng: Bôi trơn các chi tiết của máynén 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, bôitrơn phốt trục máy nén v…v…

Dầu nhờn bôi trơn cho hệ thống điện lạnh ôtô phải tinh khiết, không sủi bọt,không lẫn lưu huỳnh Dầu nhờn bôi trơn máy nén không có mùi, trong suốt màuvàng nhạt Bất cứ một loại tạp chất nào cũng làm cho dầu nhờn đổi sang màu nâuđen Vì vậy nếu phát hiện thấy dầu bôi trơn trong hệ thống điện lạnh đổi sang màuđen nâu đồng thời có mùi hăng nồng, chứng tỏ dầu đã bị nhiễm bẩn Nếu gặp phảitrường hợp này phải xả sạch dầu nhiễm bẩn, thay mới bầu lọc hút ẩm, châm dầu bôitrơn mới đúng loại và đúng dung lượng quy định

Chủng loại và độ nhờn của dầu bôi trơn hệ thống điện lạnh ôtô tuỳ thuộc vàoquy định của nhà chế tạo máy nén và tuỳ thuộc vào loại môi chất lạnh đang sửdụng Để có thể châm thêm dầu bôi trơn vào máy nén bù đắp cho lượng dầu bị thấtthoát do xì ga, người ta sản xuất những bình dầu nhờn chứa 59ml dầu nhờn và mộtlượng thích ứng môi chất lạnh Lượng môi chất lạnh cùng chứa trong bình có côngdụng tạo áp suất đẩy dầu nhờn nạp vào hệ thống

Trong công tác bảo trì sửa chữa hệ thống điện lạnh ôtô, cụ thể như xả môi chấtlạnh, thay mới các bộ phận, cần phải châm thêm dầu nhờn bôi trơn đúng chủng loại

và đúng lượng Dầu nhờn phải được châm thêm sau khi tiến hành tháo xả môi chấtlạnh, sau khi thay mới một bộ phận và trước khi rút chân không Như ta đã biết, dầunhờn hoà tan với môi chất lạnh và lưu thông khắp xuyên suốt hệ thống, do đó bêntrong mỗi bộ phận đều có tích tụ một số dầu bôi trơn khi ta tháo tách bộ phận này rakhỏi hệ thống

CHƯƠNG 2 – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN LẠNH ÔTÔ

2.1.1.Các thành phần chính.

Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh ôtô nói riêng là bao gồm những thiết bịnhằm thực hiện một chu trình lấy nhiệt từ môi trường cần làm lạnh và thải nhiệt ramôi trường bên ngoài Thiết bị lạnh ôtô bao gồm: Máy nén, thiết bị ngưng tụ, bìnhlọc/hút ẩm, thiết bị giãn nở, thiết bị bay hơi và một số thiết bị khác nhằm đảm bảocho hệ thống lạnh hoạt động hiệu quả nhất Hình 2.1 giới thiệu các thành phần của

hệ thống lạnh trên ôtô và vị trí của nó trên hệ thống

Hình 2.1 Cấu tạo của hệ thống điều hoà ôtô điển hình

Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điện lạnh ôtô:

Hoạt động của hệ thống điện lạnh (hình 2.2) được tiến hành theo các bước cơbản sau đây nhằm truyền nhiệt, làm lạnh khối không khí và phân phối luồng khí mátbên trong cabin ôtô:

1 Môi chất lạnh thể hơi được bơm đi từ máy nén dưới áp suất cao và nhiệt độcao đến bộ ngưng tụ

2 Tại bộ ngưng tụ nhiệt độ của môi chất rất cao, quạt gió thổi mát giàn nóng,môi chất lạnh thể hơi được giải nhiệt ở áp suất cao nên ngưng tụ thành thể lỏng dưới

áp suất cao và nhiệt độ thấp

3 Môi chất lạnh thể lỏng tiếp tục lưu thông đến bình lọc/hút ẩm, tại đây môi chấtlạnh được tiếp tục làm tinh khiết nhờ được hút hết hơi ẩm và gạn lọc tạp chất

4 Van giãn nở hay van tiết lưu điều tiết lưu lượng của môi chất lạnh thể lỏng đểphun vào bộ bốc hơi, làm hạ thấp áp suất của môi chất lạnh Do được giảm áp nênmôi chất lạnh thể lỏng sôi, bốc hơi biến thành thể hơi bên trong bộ bốc hơi

5 Trong quá trình bốc hơi, môi chất lạnh hấp thu nhiệt trong cabin ôtô và làmcho bộ bốc hơi trở nên lạnh Quạt lồng sóc hay quạt giàn lạnh thổi một khối lượnglớn không khí chui xuyên qua giàn lạnh đưa khí mát vào cabin ôtô

6 Bước kế tiếp là môi chất lạnh ở dạng thể hơi áp suất thấp được hút trở về lạimáy nén

Trong quá trình bảo trì và sửa chữa hệ thống điện lạnh ôtô, người ta phân chia

hệ thống thành hai thành phần riêng biệt: Phần cao áp nhiệt và phần hạ áp nhiệt

Hình 2.2 Hệ thống được chia thành 2 phần: Cao áp và hạ áp

Phần cao áp nhiệt thuộc phía môi chất được bơm đi dưới áp suất và nhiệt độcao tính từ cửa ra của máy nén đến cửa vào của van giãn nở Phần hạ áp nhiệt được

2.1.2 Phân loại hệ thống điện lạnh ôtô.

Hệ thống điều hoà không khí ôtô được phân loại theo vị trí lắp đặt và theochức năng của cụm điều hoà

i 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 giànsưởi Quạt giàn lạnh được dẫn động bằng mô tơ quạt Gió từ bên ngoài hoặc khôngkhí tuần hoàn bên trong được cuốn vào Không khí đã làm lạnh (hoặc sấy) được đưavào bên trong

Hình 2.3 Kiểu phía trước + Kiểu phía sau:

Ở kiểu này cụm điều hòa không khí đặt ở cốp sau xe Cửa ra và cửa vào củakhí lạnh được đặt ở lưng ghế sau

Do cụm điều hòa gắn ở cốp sau nơi có khoảng trống lớn nên điều hòa kiểunày có ưu điểm của một bộ điều hòa với công suất giàn lạnh lớn và có công suấtlàm lạnh dự trữ

Hình 2.4 Kiểu phía sau

Hình 2.5 Kiểu kép và kiểu kép trần

ii 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, điềukhiển lượng gió, hướng gió

Hình 2.6 Kiểu bằng tay (Khi trời nóng và khi trời lạnh)

Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ mong muốn, bằng cách trang bị bộ điềukhiển 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 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

Hình 2.7 Kiểu tự động (Khi trời nóng và khi trời lạnh)

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điện lạnh ôtô.

Vì máy 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 lạnh quyết định

Có thể so sánh máy nén lạnh có tầm quan trọng giống như trái tim của cơ thể sống Máy nén trong hệ thống điện lạnh ôtô thực hiện một lúc hai vai trò quan trọngsau đây:

 Máy nén tạo sức hút hay tạo ra điều kiện giảm áp tại cửa hút của nó nhằm thuhồi ẩn nhiệt của hơi môi chất lạnh từ bộ bốc hơi Điều kiện giảm áp này là rất thiết

yếu vì nó giúp cho van giãn nở hay ống tiết lưu điều tiết được lượng môi chất lạnhthể lỏng cần thiết phun vào bộ bốc hơi.

 Trong quá trình bơm, máy nén làm tăng áp suất, biến môi chất lạnh thể hơithấp áp thành môi chất lạnh thể hơi cao áp Áp suất nén càng cao thì nhiệt độ củahơi môi chất lạnh càng tăng lên

Yếu tố làm tăng cao áp suất và

nhiệt độ của môi chất lên gấp

nhiều lần so với nhiệt độ môi

trường giúp thực hiện tốt quá

trình trao đổi nhiệt tại giàn nóng

Máy nén được phân ra làm

những loại sau:

− Kiểu tịnh tiến (Kiểu trục

khuỷu, kiểu đĩa chéo)

− Kiểu quay, kiểu cánh gạt

xuyên

ii Vị trí lắp đặt:

Máy nén được gắn bên hông động cơ, nhận truyền động đai từ động cơ ôtôsang đầu trục máy nén qua một ly hợp từ Tốc độ vòng quay của máy nén lớn hơntốc độ quay của động cơ

Hình 2.8 Vị trí của máy nén

Loại này chỉ sử dụng cho môi chất lạnh R-12, có thể được thiết kế nhiềuxilanh bố trí thẳng hàng, hoặc bố trí chữ V.

Trong máy nén tịnh tiến, chuyển động quay của trục khuỷu máy nén biếnthành chuyển động tịnh tiến của piston

Trong loại máy nén kiểu piston, thường sử dụng các van lưỡi gà để điều khiểndòng môi chất lạnh đi vào và đi ra xilanh Lưỡi gà là một tấm kim loại mỏng, mềmdẻo, gắn kín một phía của lỗ ở khuôn lưỡi gà Áp suất ở phía dưới lưỡi gà sẽ ép lưỡi

gà tựa chặt vào khuôn và đóng kín lỗ thông lại Áp suất ở phía đối diện sẽ đẩy lưỡi

gà mở ra và cho lưu thông dòng môi chất làm lạnh

Hình 2.9 Máy nén piston trục khuỷu

1 Nắp van; 2 Đường ống xả; 3 Đường ống xả;

4 Lõi van; 5 Van hút; 6 Piston; 7 Đệm kín; 8 Mặt đệm kín trục;

9 Trục khuỷu; 10 Thanh truyền;11 Đĩa van; 12: Van xả;

i Nguyên lý hoạt động:

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 Khi piston di

chuyển lên phía trên - kỳ này gọi là kỳ xả, lúc này van lưỡi gà hút đóng kín, piston

chạy lên nén chặt môi chất lạnh đang ở thể khí, làm tăng nhanh chóng áp suất vànhiệt độ của môi chất, khi van lưỡi gà xả mở, môi chất lạnh được đẩy đến bộ ngưngtụ

Hình 2.10 Nguyên lý hoạt động của máy nén

ii 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 làmviệc mà máy nén không tự khống chế được lưu lượng của môi chất lưu thông, vanlưỡi gà được chế tạo bằng lá thép lò xo mỏng nên dễ bị gãy và làm việc kém chínhxác khi bị mài mòn hoặc giảm lực đàn hồi qua quá trình làm việc, lúc đó sẽ ảnhhưởng rất lớn đến hiệu suất và chất lượng làm việc của hệ thống điều hoà không khíôtô

Kiểu máy nén này khó thực hiện việc điều khiển tự động trong quá trình làmviệc khi tốc độ của động cơ luôn thay đổi Nên hiện nay trong kỹ thuật điện lạnh ôtôkhông còn dùng loại máy nén piston loại trục khuỷu tay quay máy

2.2.1.2 Máy nén piston kiểu đặt nằm

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 nénđược dẫn động nhờ đĩa cam có khả năng thay đổi góc nghiêng Mỗi góc nghiêngcủa đĩa cam thay đổi thì khoảng cách chạy hữu ích của piston sẽ thay đổi theo, nhờvậy thể tích môi chất lạnh bơm đi cũng thay đổi Piston chỉ làm việc một phía và cómột xecmăng; piston được nối vào đĩa cam bằng các tay quay, năm piston cùng đặttrên đĩa cam gắn với thanh răng trượt, mỗi cái cách nhau 720

Hình 2.11 Mặt cắt của máy nén piston kiểu đặt nằm

1 Mặt bích; 2 Vỏ máy nén; 3 Van hút/Van áp suất; 4 Piston;

5 Đĩa cam; 6 Mặt bích chặn; 7 Đầu trục truyền động;

8 Đĩa bị động; 9 Pulley; 10 Bulong xả môi chất.

Hình 2.12 Cấu tạo của máy nén piston kiểu đặt nằm 1.Trục truyền; 2 Đĩa có vấu; 3 Lò xo; 4 Buồng áp suất; 5 Phía dưới piston; 6 Piston; 7 Phía trên piston; 8 Lỗ khoan tiết lưu; 9 Van điều chỉnh; 10 Đĩa cam;

11 Thanh răng trượt; 12 Buly

i Nguyên lý hoạt động cụ thể như sau:

Khi động cơ ô tô khởi động, nổ máy, pulley máy nén quay theo trục khuỷuđộng cơ thông qua bộ truyền động đai Khi bật công tắc A/C, trục truyền (1) dẫnđộng làm cho đĩa có vấu (2) quay - đĩa này được lắp cố định trên trục máy nén Trênđĩa có lắp một đĩa răng định hướng, đĩa răng này quay ăn khớp với thanh răng trượt(11) được lắp cố định với đĩa cam (10) nên làm thay đổi góc nghiêng của đĩa cam.Dẫn đến sự chuyển động tịnh tiến của các piston (6) trong các xilanh của máy nén

để thực hiện quá trình bơm môi chất lạnh

Khoảng cách của các piston thay đổi tuỳ thuộc vào môi chất lạnh cần bơm đi.Như đã giới thiệu ở trên, chiều dài khoảng chạy piston được điều khiển do tấm daođộng Tấm dao động có thể thay đổi góc nghiêng của nó trong lúc đang bơm Gócnghiêng này càng lớn thì khoảng chạy của piston càng dài (hình 2.12) và bơm đicàng nhiều môi chất lạnh, góc nghiêng của tấm dao động càng bé thì khoảng chạycủa các piston càng ngắn và bơm đi càng ít môi chất lạnh Đặc tính hoạt động nàygiúp cho máy nén có thể bơm liên tục vì nó chỉ cần bơm đi một số lượng môi chấtlạnh lúc ít lúc nhiều tùy nhu cầu làm lạnh.

Cơ cấu điều khiển thay đổi thể tích bơm được lắp đặt phía sau máy nén baogồm piston điều khiển van điện từ, cuộn dây điện từ, van một chiều và van xả

ii Bộ phận điều chỉnh của máy nén:

Hình 2.13 (a,b) giới thiệu kết cấu và hoạt động của bộ phận này

Hình 2.13a: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy nén trong trường hợp công suất

vận chuyển cao hơn khi công suất làm lạnh cao hơn - Buồng áp suất thấp hơn.

1.Van điều chỉnh; 2 Màng xếp 1; 3 Màng xếp 2; 4 -5 Buồng áp suất; 6 Lò xo 2;

7 Lò xo 1; 8 Đường áp suất thấp; 9 Đường áp suất cao; 10 Lỗ khoan tiết lưu

Hình 2.13b: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy nén trong trường hợp công suất vận chuyển thấp hơn khi công suất làm lạnh thấp hơn - Buồng áp suất cao hơn.

1.Van điều chỉnh; 2 Màng xếp 1; 3 Màng xếp 2; 4 -5 Buồng áp suất; 6 Lò xo 2;

7 Lò xo 1; 8 Đường áp suất thấp; 9 Đường áp suất cao; 10 Lỗ khoan tiết lưu

iii Nguyên lý hoạt động của van điều chỉnh (van lồng xếp):

Khi công suất lưu lượng lớn thì áp suất môi chất ở đường cao áp và ở đườngthấp áp đều lớn (hình 2.13a)

Khi đó màng xếp (2) bị nén lại, áp suất ở phần trên piston và lực của lò xo (1)lớn hơn áp suất ở phần dưới piston và lò xo (2) Nó làm cho vị trí lệch nghiêng củađĩa cam tăng, phần tăng đúng bằng phần yêu cầu của công suất làm lạnh

Khi công suất làm lạnh thấp thì áp suất ở đường cao áp và đường thấp áp đềuthấp (hình 2.13b) Màng xếp (2) bị giãn nở và màng xếp (1) cũng giãn nở nhưngthông qua áp suất thấp ở đường thấp áp nó làm van điều chỉnh đóng Dẫn đến phầnthấp áp ở buồng áp suất bị đóng lại Lúc này áp suất ở buồng áp suất được tăng bởi

lỗ khoan tiết lưu (8)

iv Ưu điểm của loại máy nén này là:

Duy trì được mức độ lạnh theo yêu cầu bằng cách thay đổi thể tích bơm củamáy nén

Không cần cắt nối liên tục của bộ ly hợp điện từ theo chu kỳ như đối với kiểumáy nén thường.

Hệ thống hoạt động êm dịu, duy trì độ lạnh của bộ bốc hơi ở mức 320F

Đạt hiệu quả làm lạnh cao

2.2.1.3 Máy nén piston kiểu cam nghiêng.

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 haichiều được dẫn động nhờ một trục có tấm cam nghiêng (đĩa lắc) khi xoay sẽ tạo ralực đẩy piston Các piston được đặt lên tấm cam nghiêng với khoảng cách từng cặppiston là 720 - đối với loại máy nén có 10 xilanh; hoặc có khoảng cách 1200 - đốivới loại máy nén có 6 xylanh

 Nguyên lý hoạt động:

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

Hình 2.14 Mặt cắt của loại máy nén kiểu cam nghiêng

1 Trục máy nén; 2 Đĩa cam; 3 Piston; 4,5 Bi trượt và đế; 6 Van hút lưỡi gà;

7 Đĩa van xả trước; 8 Phốt trục bơm; 9 Bộ ly hợp puly máy nén;

10 Bạc đạn puly; 11 Pully;12 Cuộn dây bộ ly hợp; 13 Đầu trước;

14 Nửa xylanh trước; 15 Nửa xylanh sau; 16 Cacte dầu nhờn;

17 Ống hút dầu; 18 Đầu sau; 19 Bơm bánh răng.

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

áp suất trong khoảng không gian phía bên phải của piston; lúc này van hút mở ra

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 hành trình hút của pistonthì được đóng lại, kết thúc hành trình nạp

Hình 2.15 Nguyên lý hoạt động của nén piston kiểu cam nghiêng

- Hành trình xả: Khi piston chuyển động về phía bên trái thì tạo ra hành trình hútphía bên phải, đồng thời phía bên trái của piston cũng thực hiện cả hành trình xảhay hành trình bơm của máy nén Đầu của piston phía bên trái sẽ nén khối hơi môichất lạnh đã được nạp vào, nén lên áp suất cao cho đến khi đủ áp lực để thắng đượclực tỳ của van xả thì van xả mở ra và hơi môi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ caođược đẩy đi tới bộ ngưng tụ Van hút phía bên trái lúc này được đóng kín bởi áp lựcnén của hơi môi chất Van xả mở ra cho đến hết hành trình bơm, thì đóng lại bằnglực đàn hồi của van lò xo lá, kết thúc hành trình xả (hình 1.19) Và cứ thế tiếp tụccác hành trình mới

Hiện nay, trong hệ thống lạnh ôtô loại máy nén này được sử dụng rộng rãinhất Bởi các đặc tính: Nhỏ gọn và nhẹ nhờ giảm kích cỡ của piston, xilanh và vỏhộp máy nén; độ tin cậy cao nhờ có phốt bịt kín hình cốc lắp giữa trục chính vàkhớp nối điện từ; độ ồn thấp nhờ vào sự làm việc êm dịu của các van hút và van xảloại lò xo lá Với cấu tạo nhỏ gọn nên dễ kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa

2.2.1.4 Máy nén quay loại cánh gạt.

Mỗi cánh gạt của máy nén cánh gạt xuyên được chế tạo liền với cánh đối diệnvới nó Có hai cặp cánh gạt đặt vuông góc với nhau trong khe rôto Khi rôto quay,cánh gạt dịch chuyển theo phương hướng kính, hai đầu của cánh tỳ lên thành trongcủa xylanh

Hình 2.16 Mặt cắt máy nén quay loại cánh gạt

1: Phốt trục; 2: Rôto; 3: Cánh gạt

Loại máy nén này không dùng piston, 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 cáccánh gạt quay, vách vỏ bơm và các cánh gạt sẽ hình thành những buồng bơm, cácbuồng này có thể thay đổi thể tích rộng ra hay co thắt lại khi trục bơm quay – mởrộng thể tích ra để hút môi chất lạnh ở phía có áp lực, nhiệt độ thấp vào buồng bơm,

có thể tích lại để ép chất làm lạnh đi đến phía có áp lực, nhiệt độ cao Lỗ van xả củabơm bố trí tại một điểm trên vỏ bơm mà ở đó hơi môi chất lạnh được nén đến ápsuất cao nhất

- Hành trình hút: Khi roto quay, lực ly 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 phầnthể tích này quay ngang qua lỗ nạp môi chất được bố trí trên thân vỏ máy nén Kếtthúc hành trình hút là khi cánh van (b) quay qua khỏi lỗ nạp

- 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 Hành trình nén được thực hiện ở phía mặt trong của vỏ bơm, áp suất hơi

môi chất lạnh tăng lên khi thể tích buồng bơm co lại

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

1

cao mở van xả và tuôn dòng hơi môi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ cao ra khỏi máynén đi đến giàn ngưng tụ Lúc này dầu bôi trơn đã được tách ra khỏi hơi môi chấtlạnh và lắng xuống buồng chứa.

Hình 2.17 Nguyên lý hoạt động của máy nén quay cánh gạt

Với loại máy nén này, không cần dùng các vòng bạc xecmăng bao kín hơi nhưloại máy nén piston cam nghiêng có thể tích thay đổi Ngoài ra, dầu bôi trơn trongmáy nén cũng góp phần cải tiến năng suất và ảnh hưởng nhiều đến chất lượng làmviệc của máy nén Trong quá trình máy nén làm việc dầu bôi trơn được tách ra khỏimôi chất lạnh cao áp trước khi đi đến giàn ngưng tụ nhờ một thiết bị tách dầu lắptrên máy nén Thiết bị tách dầu này lúc nào cũng ở trong trạng thái có áp suất caobất cứ lúc nào mỗi khi máy nén hoạt động

Khi hỗn hợp môi chất lạnh và dầu bôi trơn được tuôn ra từ ống xả, chảy quamột 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 đường ống dẫn đến giàn ngưng

tụ Còn dầu trong hỗn hợp bị chìm sâu xuống phía tận cùng bình chứa của thiết bị

bởi do trọng lượng bản thân dầu bôi trơn Trên thiết bị còn được bố trí lỗ hồi dầu vềlại phía trong bơm, lượng dầu bôi trơn đang tích trữ ở bình chứa sẽ được hồi vàotrong bơm khi có sự chênh lệch áp suất giữa áp xuất xả trong thiết bị tách dầu với

áp suất phía bên trong của máy nén

2.2.2 Bộ ly hợp từ trường.

Trên tất cả các loại máy nén sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ôtôđều được trang bị bộ ly hợp nhờ hoạt động từ trường Bộ ly hợp này được xem nhưmột 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, cấpđiện thông qua các chổi than đặt trên thân máy nén)

i Cấu tạo của bộ ly hợp điện từ:

Ly hợp từ bao gồm một stator (nam châm điện), một rôto với puly và một đĩa

ép (đĩa bị động được gắn với vỏ bằng chốt giữ) để nối với puly dẫn động và máynén bằng lực từ

Stator gắn trên vỏ máy nén và đĩa ép gắn trên trục máy nén

Hai ổ bi cầu được đặt nằm giữa mặt trong của rôto (pulley) và vỏ trước củamáy nén (hay đĩa ép, phụ thuộc kiểu ly hợp sử dụng)

Khi động cơ ôtô khởi động, nổ máy, buli máy nén quay theo trục khuỷu nhưngtrục của máy nén vẫn đứng yên Cho đến khi ta bật công tắc A/C nối điện máy lạnh,

bộ li hợp điện từ sẽ khớp buli vào trục máy nén cho trục khuỷu động cơ dẫn độngmáy nén bơm môi chất lạnh Sau khi đã đạt đến nhiệt độ lạnh yêu cầu, hệ thống điện

sẽ tự ngắt mạch điện bộ li hợp từ cho máy nén ngưng bơm

Hình 2.18 Bộ phận của ly hợp điện từ

Hình 2.19 Mặt cắt của bộ ly hợp từ trường

1.Cuộn dây nam châm điện; 2 Đĩa bị động; 3 Puly; 4 Trục máy nén; 5 Vòng bi

kép; 6 Phốt kín trục; 7 Khe hở khi bộ ly hợp cắt khớp

ii Nguyên lý hoạt động:

Nguyên lý hoạt động của bộ ly hợp từ được mô tả như hình 2.20 Theo nhưhình 2.19 khi hệ thống máy lạnh được bật lên, dòng điện chạy qua cuộn dây namchâm điện (1) của bộ ly hợp, lực từ của nam châm điện hút đĩa bị động (2) dínhcứng vào mặt ngoài của puly đang quay (3)

Đĩa bị động (2) liên kết với trục máy nén (4) nên lúc này cả puly lẫn trục máynén được khớp nối cứng một khối và cùng quay với nhau Lúc ta ngắt dòng điện,lực hút từ trường mất, một lò xo phẳng sẽ đẩy đĩa bị động (2) tách rời mặt ngoàipuly Lúc này, trục khuỷu động 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 quátrình hoạt động, cuộn dây nam châm điện không quay, lực hút từ trường của nóđược truyền dẫn xuyên qua puly đến đĩa bị động (2) Đĩa bị động (2) và mayơ của

nó liên kết vào đầu trục máy nén nhờ chốt clavet, đồng thời có thể trượt dọc trêntruc để đảm bảo khoảng cách của ly hợp là 0.022÷0.057 inch (0.56÷1.47 mm).Trong quá trình hoạt động, pulley máy nén quay trơn trên bạc đạn kép (vòng

bi kép) bố trí trên nắp máy nén

Với loại ly hợp có cực từ tĩnh, hiệu suất cắt và nối cao; ít bị mài mòn và đỡcông kiểm tra, bảo trì thường xuyên Nên loại này được sử dụng rộng rãi hơn so vớiloại ly hợp từ có cực từ di động, vì phải thường xuyên kiểm tra sự tiếp xúc giữa chổithan với rôto của bộ ly hợp

Hình 2.20 Nguyên lý hoạt động của bộ ly hợp từ trường

Tùy theo cách thiết kế, bộ ly hợp từ trường thường được điều khiển cắt nốinhờ bộ cảm biến nhiệt điện, bộ cảm biến nhiệt này hoạt động dựa theo áp suất haynhiệt 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

2.2.3 Bộ ngưng tụ

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

và dùng quạt để tạo chuyển động của không khí (có thể dùng chung quạt giải nhiệtkét 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 nhiềuhình chữ U nối tiếp nhau xuyên qua vô số cánh tản nhiệt mỏng, các cánh tản nhiệtbám chắc và bám sát quanh ống kim loại Vật liệu ống thường là thép hay đồng còncác cánh tản nhiệt bằng thép hay bằng nhôm (hình 2.21) Kiểu thiết kế này làm cho

bộ ngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa đồng thời chiếm một khoảng không gian tốithiểu

Hình 2.21 Cấu tạo và nguyên lý của giàn nóng

1.Giàn nóng; 2 Cửa vào; 3 Khí nóng; 4 Môi chất lạnh từ máy nén đến; 5 Cửa ra;

6 Môi chất lạnh đi ra giàn lạnh; 7 Không khí lạnh; 8.Quạt giàn nóng; 9.Ống dẫn

chữ U; 10.Cánh tản nhiệtTrên ôtô, bộ ngưng tụ thường được lắp đứng trước đầu xe, phía trước giànnước tỏa nhiệt của động cơ

i Công dụng:

Công dụng của bộ ngưng tụ là làm cho môi chất lạnh ở thể hơi dưới áp suất vànhiệt độ cao, từ máy nén bơm đến, ngưng tụ thành thể lỏng

ii Nguyên lý làm việc:

Trong quá trình hoạt động, bộ ngưng tụ nhận được hơi môi chất lạnh dưới ápsuất và nhiệt độ rất cao do máy nén bơm vào Hơi môi chất lạnh nóng chui vào bộngưng tụ qua ống nạp bố trí phía trên giàn nóng, dòng hơi này tiếp tục lưu thông

trong ống dẫn đi dần xuống phía dưới, nhiệt của khí môi chất truyền qua các cánhcon tỏa nhiệt và được luồng gió mát thổi đi Qúa trình trao đổi này làm tỏa mộtlượng nhiệt rất lớn vào trong không khí Lượng nhiệt được tách ra khỏi môi chấtlạnh thể hơi để nó ngưng tụ thành thể lỏng tương đương với lượng nhiệt mà môichất lạnh hấp thụ trong giàn lạnh để biến môi chất thể lỏng thành thể hơi.

Dưới áp suất bơm của máy nén, môi chất lạnh thể lỏng áp suất cao này chảythoát ra từ lỗ thoát bên dưới bộ ngưng tụ, theo ống dẫn đến bầu lọc/hút ẩm Giànnóng chỉ được làm mát ở mức trung bình nên hai phần ba phía trên vẫn còn ga môichất nóng, một phần ba phía dưới chứa môi chất lạnh thể lỏng, nhiệt độ nóng vừa vì

đã được ngưng tụ

Ngày nay trên xe người ta trang bị giàn nóng kép hay còn gọi là giàn nóng tíchhợp để nhằm hóa lỏng ga tốt hơn và tăng hiệu suất của quá trình làm lạnh trong một

số chu trình

Hình 2.22 Hoạt động của giàn nóng kép

Trong hệ thống có giàn lạnh tích hợp, môi chất lỏng được tích lũy trong bộchia lỏng hơi, nên không cần bình chứa hoặc lọc ga Trong bộ chia có bộ phận lọc

và hút ẩm để loại trừ hơi ẩm cũng như vật thế lạ trong môi chất

2.2.4 Với hệ thống điện lạnh sử dụng van giãn nở.

2.2.4.1 Bình lọc / hút ẩm.

i 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 sạch tạp chất và hơi ẩm tồn tại trong hệ thống

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

− Tạm thời chứa ga đã được hóa lỏng bởi giàn nóng để cung cấp phù hợp với tảilàm lạnh

− Tách chất bẩn và hơi nước có thể làm hỏng hệ thống làm lạnh nếu lọt vào hệthống

− Trên thành bình có một kính ngắm (mắt ga) dùng quan sát tình trạng dòngchảy ga lỏng trong bình

Nếu ga có chứa hơi nước, hơi nước sẽ làm ăn mòn các chi tiết của hệ thống

Nó có thể đóng băng tại van giãn nở bịt kín khe hở này, làm tắc đường ga và cản trởdòng khí ga Chất hút ẩm có tác dụng ngăn cản những hiện tượng trên xảy ra

Hình 2.23 Vị trí của bình lọc/hút ẩm trên hệ thống

Trong hệ thống điều hòa không khí ôtô, phin sấy lọc đặt sau thiết bị ngưng tụtrước thiết bị giãn nở Có nhiều loại bình lọc/hút ẩm được sử dụng trong hệ thống.Tuy nhiên, chức năng và vị trí lắp đặt không thay đổi

ii Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Hình 2.24 Cấu tạo của Bình lọc/hút ẩm

1 Môi chất đi vào; 2, 4 Lưới lọc; 3 Môi chất đi ra; 5 Chất khử ẩm.

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 chấtlạnh, cụ thể như ôxit nhôm (sillica alumina) và chất sillicagel Trên một số bình sấylọc còn được trang bị thêm van an toàn, van này sẽ mở cho môi chất lạnh thoát rangoài khi áp suất trong hệ thống tăng vượt quá giới hạn quy định trong hệ thống.Phía trên bình lọc và hút ẩm còn được bố trí một cửa sổ kính để theo dõi dòng chảycủa môi chất lạnh (hình 2.24) (một số hệ thống được bố trí trên đường ống nối tiếpgiữa bình lọc/hút ẩm và van giãn nở)

Môi chất lạnh đang ở thể lỏng chảy từ bộ ngưng tụ theo lỗ nạp vào bình chứaqua đường (1) xuyên qua lớp lưới lọc (2) với bọc khử ẩm (5) Tại đây các chất ẩmướt tồn tại trong hệ thống được chất khử ẩm hấp thụ và các bụi bẩn cơ khí bị chặnlại bởi lớp lưới lọc Chất ẩm ướt tồn tại trong hệ thống là do chúng xâm nhập vàotrong quá trình lắp ráp, sửa chữa hoặc do hút chân không không đạt yêu cầu Nếumôi chất lạnh không được lọc sạch bụi bẩn và chất ẩm ướt thì các van trong hệthống cũng như trong máy nén sẽ chóng bị hỏng

Sau khi được lọc sạch tinh khiết và hút ẩm, môi chất lạnh chui vào ống tiếpnhận và thoát ra khỏi bình chứa qua lỗ thoát (3) theo ống dẫn đến van giãn nở

Việc chọn loại bình chứa để sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí trênôtô phụ thuộc nhiều vào môi chất lạnh được sử dụng trong hệ thống Về cấu tạo vànguyên lý của mỗi loại vẫn không đổi, nhưng vật liệu sử dụng để lọc và hút ẩm cho

anh định hình (sillicagel) để hút ẩm, còn trong hệ thống sử dụng môi chất lạnhR134a thì dùng chất khoáng (zeolite) để hút ẩm (vì khi dòng môi chất lạnh R134a điqua chất khoáng chứa trong bình hút ẩm thì nước sẽ được tách áp suất khỏi R134a

và được chất khoáng hấp thụ hoàn toàn)

2.2.4.2 Thiết bị giãn nở.

i Công dụng:

Môi chất lạnh ở thể lỏng áp suất cao, sau khi ra khỏi bình lọc/hút ẩm và theoống dẫn môi chất đến thiết bị giãn nở (hay còn gọi là thiết bị định lượng dòng chảy;van tiết lưu hay van giãn nở) Tại thiết bị này, môi chất lạnh ở thể lỏng được phunthành một lớp sương mù có nhiệt độ thấp, áp suất thấp nạp vào giàn bay hơi Vangiãn nở có công dụng định lượng môi chất lạnh nạp vào bộ bốc hơi đúng theo yêucầu làm lạnh Môi chất lạnh thoát ra khỏi van giãn nở là thể lỏng 100% để nạp vào

bộ bốc hơi và sau đó biến thành 100% thể hơi khi đến cửa ra của bộ bốc hơi Tạiđiểm mà môi chất lạnh bốc hơi hoàn toàn được gọi là hơi môi chất bão hòa Hơimôi chất bão hoà tiếp tục thu hút nhiệt bên trong bộ bốc hơi và trong ống hút chođến khi đi vào máy nén Sau khi đã thu hút nhiệt được gọi là môi chất lạnh quá nhiệtThiết bị giãn nở được điều khiển bằng áp suất vào của bộ bốc hơi, van này sẽ

mở để lưu thông nhiều môi chất lạnh hơn khi trong cabin ô tô yêu cầu độ lạnh nhiềuhơn, hoặc khi chế độ tải lạnh yêu cầu ít hơn, thì van giãn nở sẽ giảm dòng chảy củamôi chất lạnh xuống Trên ôtô, thiết bị giãn nở nhiệt được lắp đặt tại ống vào của bộbốc hơi, sau giàn ngưng tụ

ii Phân loại:

 Van tiết lưu kiểu hộp: Van tiết lưu kiểu hộp gồm thanh cảm ứng nhiệt, phần

cảm ứng nhiệt được thiết kế để tiếp xúc trực tiếp với môi chất

Thanh cảm ứng nhiệt nhận biết nhiệt độ của môi chất (tải nhiệt) tại cửa ra củagiàn lạnh và truyền đến hơi chắn trên màng Lưu lượng của môi chất được điềuchỉnh khi kim van di chuyển Điều này xảy ra khi có sự chênh lệch áp suất trênmàng thay đổi giãn ra hoặc co lại do nhiệt độ và tác dụng của lò xo

Hình 2.25 Sơ đồ cấu tạo của van tiết lưu.

Nguyên lý hoạt động:

Khi tải nhiệt tăng, nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh tăng Điều này làm nhiệttruyền đến hơi chắn trên màng tăng, vì thế hơi chắn đó giãn ra Màng chắn dichuyển sang phía bên trái, làm thanh cảm biến nhiệt độ và đầu của kim van nén lò

xo Lỗ tiết lưu mở ra cho một lượng lớn môi chất vào trong giàn lạnh Điều này làmtăng lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống lạnh, bằng cách đó làm tăng khảnăng làm lạnh cho hệ thống

Khi tải nhiệt nhỏ, nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh giảm Điều đó làm chonhiệt truyền đến hơi chắn trên màng giảm nên hơi môi chất co lại Màng di chuyển

về phía phải, làm thanh cảm ứng nhiệt và đầu của kim van đẩy sang phía phải bởi lò

xo Lỗ tiết lưu đóng bớt lại, nên lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống giảm,bằng cách đó làm giảm mức độ lạnh của hệ thống

Hình 2.26 Sơ đồ nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp