Nghiên cứu lắp đặt mô hình hệ thống điều hòa không khí

Vì vậy hệ thống điều hòa không khí ô tô dùng môi chất lạnh R 134a được thiết kế với áp suất bơm cao hơn, đồng thời phải tăng khối lượng lớn không khí giải nhiệt thổi xuyên qua giàn nóng

1

LỜI CẢM ƠN

Qua hơn 3 tuần thực hiện đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu lắp đặt mô hình hệ

thống điều hòa không khí” Mặc dù gặp nhiều khó khăn song với sự nỗ lực của bản

thân, sự tận tình giúp đỡ của các thầy trong khoa Ôtô nên chúng em đã hoàn thành đề

tài theo đúng thời gian quy định

Chúng em chân thành cảm ơn thầy Lê Quang Liêm và thầy Nguyễn Bảo Lộc

đã tận tình hướng dẫn cho chúng em hoàn thành tốt đồ án này

Chúng em chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Ôtô trường Đại học Công

nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình chỉ dạy trong quá trình chúng em học tại

trường

Xin chân thành cảm ơn toàn bộ nhân viên Xưởng cơ khí thuộc công ty cổ phần

Minh Hùng đã cho chúng em mượn xưởng và dụng cụ để làm mô hình

Cảm ơn các bạn sinh viên đã đóng góp những ý kiến quý báu để đề tài này

thành công tốt đẹp

TP.HCM, ngày tháng năm 2014

Nhóm sinh viên

2

LỜI MỞ ĐẦU

Giao thông là một lĩnh vực quan trọng trong bất cứ thời đại nào của xã hội loài người Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật cũng như những tiến bộ vượt bậc trong đời sống xã hội, nhu cầu về đi lại, vận chuyển của con người cũng tăng lên rất nhiều Nhắc đến lĩnh vực giao thông vận tải, người ta không thể không nghĩ ngay đến lĩnh vực vận tải đường bộ, là loại hình giao thông được phát triển khá sớm Với những thành tựu to lớn trong ngành công nghiệp sản xuất ô tô đã

và đang phát triển trong hơn 100 năm qua, lĩnh vực giao thông vận tải đường bộ ngày càng chứng tỏ được ưu điểm vượt trội và luôn giữ vững được vị thế trong lĩnh vực giao thông vận tải

Đối với Việt Nam, là một nước đang phát triển, lĩnh vực giao thông vận tải đóng vai trò mấu chốt trong sự phát triển về mọi mặt Với mức độ phát triển của nước ta hiện nay, giao thông vận tải đường bộ vẫn chiếm vị thế quan trọng nhất trong lĩnh vực giao thông vận tải, với hình thức vận tải bằng ô tô là chủ yếu Ô tô trở nên thông dụng hơn với người Việt Nam, từ các tập đoàn vận tải lớn của hợp tác xã nhà nước, cũng như các doanh nghiệp vận tải tư nhân đến các cơ quan, xí nghiệp, và cả những gia đình, cá nhân đều có thể sư dụng ô tô Với mức độ sử dụng ô tô hiện nay, cũng như với lượng xe hơi tiêu thụ ở thị trường nước ta như hiện nay yêu cầu một lượng lớn những kĩ thuật viên, những người hiểu biết về ô tô Việc hiểu và nắm rõ về sử dụng, khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa là những yếu tố cần thiết và quan trọng đối với những sinh viên cơ khí ô tô

Sau thời gian nghiên cứu học tập tại trường, với sự đào tạo, hướng dẫn của các thầy cô của trường nói chung và các thầy cô thuộc khoa Ôtô nói riêng, được sự quan tâm giúp đỡ từ ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm khoa , cùng với sự dẫn dắt của thầy cô, hôm nay, chúng em – những SV của ngành Ô tô thuộc trường Đại học

3

Công nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh, đã được trang bị những kiến thức chuyên môn nhất định, đủ sức tham gia vào sản xuất, góp một phần công sức đóng góp cho xã hội, tham gia vào tiến trình phát triển khoa học kĩ thuật của nước nhà

Nhằm cũng cố và hệ thống lại khối lượng kiến thức đã được học trong những

ngày tháng qua, chúng em đã chọn đề tài là “NGHIÊN CỨU LẮP ĐẶT HỆ THỐNG LẠNH” Đây sẽ là bài viết đánh giá toàn diện nhất những kiến thức, những

kĩ năng của em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Qua bài viết này đã giúp em cũng cố và hệ thống lại những kiến thức cơ bản, giúp em hiểu biết thêm về những thành tựu khoa học kĩ thuật hiện đại đã và đang được áp dụng trong lĩnh vực công nghiệp ô tô

Trong quá trình nghiên cứu, do trình độ cũng như điều kiện thời gian còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, mặt khác, đây là lần đầu tiên tiếp xúc với một

đề tài có tính chất quan trọng cao, đòi hỏi sự chính xác và lượng kiến thức sâu rộng nên chắc chắn không thể nào tránh khỏi sai sót trong quá trình nghiên cứu Em kính mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy giáo trong ngành để em được mở rộng kiến thức, hiểu rộng và sâu hơn đối với các vấn đề chuyên môn

TP.HCM, ngày tháng năm 2014

Nhóm sinh viên

4

GIỚI THIỆU CÔNG TY HONDA VIỆT NAM

Trích dẫn bức thư gửi tới khách hàng của Tổng giám đốc công ty Honda Việt Nam:

Thông tin về công ty Honda Việt Nam:

Tháng 3 năm 1998, Honda Việt Nam khánh thành nhà máy thứ nhất Được đánh giá là một trong những nhà máy chế tạo xe máy hiện đại nhất trong khu vực Đông Nam Á, nhà máy của Honda Việt Nam là minh chứng cho ý định đầu tư nghiêm túc và lâu dài của Honda taị thị trường Việt Nam

Công ty Honda Việt Nam (HVN) là công ty liên doanh gồm 03 đối tác:

 - Công ty Honda Motor (Nhật Bản – 42%)

 - Công ty Asian Honda Motor (Thái Lan – 28%)

 - Tổng Công ty Máy Động Lực và Máy Nông Nghiệp Việt Nam – 30%)

Tháng 3 năm 2005, Honda Việt Nam chính thức nhận được giấy phép của Bộ Kế hoạch và Đầu tư cho phép sản xuất lắp ráp ô tô tại Việt Nam

Đây là một mốc lịch sử quan trọng đánh dấu sự phát triển của Công ty Chỉ sau 1 năm và 5 tháng, Honda Việt Nam đã xây dựng thành công nhà máy, xây dựng mạng lưới đại lý, các chương trình đào tạo bán hàng, dịch vụ, lái xe an toàn cho nhân viên các đại lý và ra mắt mẫu xe đầu tiên vào tháng 8 năm 2006

Từ thời điểm đó, Honda Việt Nam không chỉ được biết đến là nhà sản xuất xe máy với các sản phẩm danh tiếng mà còn là nhà sản xuất ô tô uy tín tại thị trường Việt Nam

MÔ HÌNH ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP:

Được sự phân công của khoa Ôtô trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn đề tài của thầy Lê Quang Liêm và thầy Nguyễn Bảo Lộc, chúng em chọn làm mô hình hệ thống điều hòa không khí Hệ thống điều hòa không khí nhóm chúng em chọn là hệ thống lạnh trên xe Honda civic đời 1988 – 1991, với các thông số như sau:

GA LẠNH

Loại / Lượng ga quy định ( g ) R- 134a / 870 ± 50

7

PHẦN 1:

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA

KHÔNG KHÍ TRÊN ÔTÔ

CHƯƠNG I:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH

1.1 NGUYÊN LÝ CỦA VIỆC LÀM LẠNH

Ta cảm thấy lạnh sau khi bơi ngay cả trong một ngày nóng Điều đó do nước trên cơ thể đã lấy nhiệt khi nước bay hơi khỏi cơ thể

8

Cũng tương tự như vậy, ta cảm thấy lạnh khi bôi cồn lên cánh tay, cồn lấy nhiệt từ cánh tay khi nó bay hơi

1.2.1 KÝ HIỆU MÔI CHẤT LẠNH

- Các freon: Là các cacbuahydro no hoặc chƣa no mà các nguyên tử hydro đƣợc

thay thế một phần hoặc toàn bộ bằng nguyên tử clo, flo hoặc brom

10

1.2.2 PHÂN LOẠI MÔI CHẤT LẠNH

a) MÔI CHẤT LẠNH R-12

Môi chất lạnh R -12 là hợp chất của cacbon, clo và flo có công thức hóa học

là CCl2F2 (CFC) Nó là một chất khí không màu nó nặng hơn không khí bốn lần ở

30 0C, có mùi thơm rất nhẹ, có điểm sôi là -29,80C, áp suất hơi của nó trong bộ bốc hơi là 30 PSI và trong bộ ngưng tụ là 150 -300 PSI

R-12 rất dễ hòa tan trong dầu khoáng chất, và không tham gia phản ứng với các kim loại, các ống mềm và đệm kín sử dụng trong hệ thống Cùng với đặc tính

có khả năng lưu thông xuyên s u ố t t r o n g hệ thống ống dẫn nhưng không bị làm giảm hiệu suất, chính những đặc điểm này đã làm cho R -12 là môi c h ấ t lý tưởng sử dụng trong hệ thống điều hòa ô tô

Tuy nhiên R-12 có đặc tính phá hủy tầng ôzon và gây hiệu ứng nhà kính do các nguyên tử này có thể bay lên bầu khí quyển trước khi phân giải,và tại bầu khí quyển nguyên tử clo đã tác dụng với nguyên tử O3 trong tầng ôzôn trong khí quyển,

do đó R-12 đã bị cấm sử dụng và lưu hành

b) MÔI CHẤT LẠNH R-134a

Môi chất lạnh R134a có công thức hóa học là CF 3-CH2F (HFC) Do trong thành phần hợp chất không có chứa clo nên đây chính là lý do cốt yếu mà ngành công nghiệp ô tô chuyển từ việc sử dụng môi chất lạnh R-12 sang sử dụng môi chất lạnh R134a

Các đặc tính, các mối quan hệ áp suất và nhiệt độ của môi chất R134a có điểm sôi là -26,90C Điểm sôi này cao hơn so với môi chất R-12 nên hiệu suất có phần không bằng so với R -12 Vì vậy hệ thống điều hòa không khí ô tô dùng môi chất lạnh R 134a được thiết kế với áp suất bơm cao hơn, đồng thời phải tăng khối lượng lớn không khí giải nhiệt thổi xuyên qua giàn nóng (bộ ngưng tụ) R134a có

Khi thay thế môi chất lạnh R-12 của hệ thống điều hòa không khí bằng môi chất R134a thì phải thay đổi các bộ phận của hệ thống nếu nó không phù hợp với

12

R134a, cũng như phải thay đổi dầu bôi trơn, chất khử ẩm của hệ thống Dầu bôi trơn chuyên dùng cùng với môi chất lạnh R 134a là các chất bôi trơn tổng hợp polyalkalineglycol (PAG) hay polyolester (POE) Hai chất này không hòa trộn với môi chất lạnh R-12 Ta có thể phân biệt được giữa hai môi chất lạnh R-12 và R134a

vì thông thường nó được ghi rõ và dán trên các bộ phận chính của hệ thống

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

4,125 mpa (41,45Kgf/cm2)

Nhiệt dung riêng (dung dịch

bão hòa ở áp suất không đổi)

1,4287 KJ/Kg.K (0,3413Kcal/Kgf.K)

0,9682 KJ/Kg.K (0,3413Kcal/Kgf.K)

Nhiệt dung riêng ( chất hơi

bão hòa ở áp suất không đổi)

0,8519 KJ/Kg.K (0,2035Kcal/Kgf.K)

0,6116 KJ/Kg.K (0,3413Kcal/Kgf.K) Nhiệt ẩm khi bốc hơi (51,72 Kcal/Kg) 216,5 KJ/Kg (39,79 Kcal/Kg) 166,56 KJ/Kg

13

Tính dẫn nhiệt (0,0701Kcal/m.h.K) 0,0815 W/m.K (0,0604Kcal/m.h.K) 0,0702 W/m.K

14

CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ

Không khí trong ôtô thích hợp nhất là khi sự trao đổi nhiệt giữa người trong xe với môi trường xung quanh tiến hành ở điều kiện cường độ cực tiểu của hệ thống tự điều chỉnh thân nhiệt của người Để tạo sự thích hợp trên, có thể bằng biện pháp tự nhiên hoặc bằng thiết bị Biện pháp đầu gắn liền với môi trường không khí bên ngoài, nên không khí bên trong ôtô sẽ bị thay đổi theo vùng xe chạy, tốc độ của xe, điều kiện thời tiết khi chạy xe và điều kiện phát nhiệt máy móc cũng như sự hấp thụ nhiệt của vỏ xe Biện pháp sau sẽ tạo được vùng tiểu khí hậu trong xe thích hợp với người trên xe Do vậy, hệ thống điều không khí được sử dụng rộng rãi và ngày càng hoàn chỉnh hơn trên ôtô hiện đại

Trước khi xem xét các thiết bị được sử dụng trong hệ thống này, ta hãy đề cập đến một số yếu tố ảnh hưởng tới người trên xe gây bởi bầu không khí trong cabin –

từ đó có thể điều chỉnh cho thích hợp Khi cabin có nhiều người, mỗi cá thể có những thích nghi riêng, nhưng nhìn chung vẫn có một điều kiện khí hậu gây cảm giác dễ chịu chung Chính vì vậy mà vùng tiểu khí hậu trong cabin xe cần điều trên nhưng quan điểm tác dụng riêng, đặc biệt ưu tiên đối với vị trí của người lái xe – người chịu trách nhiệm điều hành xe Chẳng hạn, nhiệt trong cabin sẽ mau chóng làm mệt mỏi người lái xe, có thể tạo ra những hoạt động kém chính xác (từ 10

÷20%), làm giảm các chỉ số tâm lý của người lái xe

Ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ lên các phần cơ thể con người cũng khác nhau: đầu thì nhạy cảm với bức xạ nhiệt còn chân tay thì với sự lạnh giá Trong xe, cần duy trì nhiệt độ đồng đều trên một phần mặt phẳng nằm ngang và giảm dần theo

độ cao trong xe nhưng chênh lệch lớn nhất không quá 3 ÷ 4 0C, nếu độ chênh nhiệt

độ lớn hơn sẽ dẫn tới phá vỡ sự điều chỉnh nhiệt của cơ thể con người

Hình 2.1: Các nguồn gây ra sức nóng bên trong xe

Những yêu cầu và mục tiêu trên chỉ đƣợc thực hiện tốt khi khoang không gian cần làm lạnh đƣợc bao kín, cách ly hẳn với các nguồn nhiệt xung quanh Vì vậy cabin ôtô cần phải đƣợc bao kín và cách nhiệt tốt

Để có thể biết và hiểu đƣợc hết nguyên lý làm việc, đặc điểm cấu tạo của hệ thống điều hòa không khí trên ôtô, ta cần phải tìm hiểu kỹ hơn về cơ sở lý thuyết căn bản của hệ thống điều hòa không khí Quy trình làm lạnh đƣợc mô tả nhƣ là một hoạt động tách nhiệt ra khỏi vật thể - đây cũng chính là mục đích chính của hệ

16

thống làm lạnh và điều hòa không khí Vậy nên, hệ thống điều hòa không khí hoạt động dựa trên những nguyên lý cơ bản sau:

- Dòng nhiệt luôn truyền từ nơi nóng đến nơi lạnh

- Khi bị nén chất khí sẽ làm tăng nhiệt độ

- Sự giãn nở thể tích của chất khí sẽ phân bố năng lượng nhiệt ra khắp một vùng rộng lớn và nhiệt độ của chất khí đó sẽ bị hạ xuống

- Để làm lạnh một người hay một vật thể, phải lấy nhiệt ra khỏi người hay vật thể đó

- Một số lượng lớn nhiệt lượng được hấp thụ khi một chất lỏng thay đổi trang thái biến thành hơi

Tất cả các hệ thống điều không khí ôtô đều được thiết kế dựa trên Cơ sở lý thuyết của ba đặc tính căn bản: Dòng nhiệt, sự hấp thụ nhiệt, áp suất và điểm sôi

Dòng nhiệt: “Nhiệt” truyền từ những vùng có nhiệt độ cao hơn (các phần tử có

chuyển động mạnh hơn) đến những vùng có nhiệt độ thấp hơn (các phần tử có

chuyển động yếu hơn) Ví dụ một vật nóng 30 độ C được đặt kề bên vật nóng 80 độ

C, thì nhiệt sẽ truyền từ vật nóng 800C sang vật nóng300C – chênh lệch nhiệt độ giữa hai vật càng lớn thì dòng nhiệt lưu thông càng mạnh Sự truyền nhiệt có thể được truyền bằng: Dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hay kết hợp giữa ba cách trên

Dẫn nhiệt: Là sự truyền có hướng của nhiệt trong một vật hay sự dẫn nhiệt

xảy ra giữa hai vật thể khi chúng được tiếp xúc trực tiếp với nhau Ví dụ, nếu nung nóng một đầu thanh thép thì đầu kia sẽ dần dần ấm lên do sự dẫn nhiệt

Sự đối lưu: Là sự truyền nhiệt qua sự di chuyển của một chất lỏng hoặc một

chất khí đã được làm nóng hay đó là sự truyền nhiệt từ vật thể này sang vật thể kia nhờ trung gian của khối không khí bao quanh chúng Ví dụ, khi nhiệt được cấp tại phần đáy một bình chứa khí hay chất lỏng, các phần tử đã được làm nóng lên sẽ

17

chuyển động lên phía trên, chất lỏng hay chất khí nặng và lạnh từ những vùng xung quanh sẽ chìm xuống để chiếm chỗ chất khí hay chất lỏng đã được làm nóng và nổi lên phía trên

Sự bức xạ: Là sự phát và truyền nhiệt dưới dạng các tia hồng ngoại, mặc dù

giữa các vật không có không khí hoặc không tiếp xúc nhau Ta cảm thấy ấm khi đứng dưới ánh sáng mặt trời hay cả dưới ánh đèn pha ôtô nếu ta đứng gần nó Đó là bởi nhiệt của mặt trời hay đèn pha đã được biến thành các tia hồng ngoại và khi các tia này chạm vào một vật nó sẽ làm cho các phần tử của vật đó chuyển động, gây cho ta cẩm giác nóng Tác dụng truyền nhiệt này gọi là 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 00C, nước sẽ đông thành đá, nó đã thay đổi trạng thái từ thể lỏng sang thể rắn

Áp suất và điểm sôi: Áp suất giữ vai trò quan trọng đối với hoạt động của hệ

thống điều hòa không khí Khi tác động áp suất trên mặt chất lỏng thì sẽ làm thay đổi điểm sôi của chất lỏng này Áp suất càng lớn, điểm sôi càng cao có nghĩa là nhiệt

độ lúc chất lỏng sôi cao hơn so với khi ở áp suất bình thường Ngược lại nếu giảm áp suất tác động lên một vật chất thì điểm sôi của vật chất ấy sẽ hạ xuống Ví dụ điểm sôi của nước ở áp suất bình thường là 1000C Điểm sôi này có thể tăng cao hơn bằng cách tăng áp suất trên chất lỏng đồng thời cũng có thể hạ thấp điểm sôi bằng cách giảm bớt áp suất trên chất lỏng hoặc đặt chất lỏng trong chân không

2.2: CHỨC NĂNG HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ

Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô là một thiết bị được sử dụng để tạo

không gian khí hậu thoải mái cho người lái xe và khách ngồi trên ô tô

18

Hệ thống điều hòa không khí là thuật ngữ chung dùng để chỉ những thiết bị đảm bảo không khí trong phòng ở nhiệt độ Khi nhiệt độ trong phòng cao, nhiệt được lấy đi để giảm nhiệt độ (gọi là “sự làm lạnh”)

Chức năng chính của hệ thống điều hòa không khí:

- Điều khiển nhiệt độ (theo chế độ)

- Điều khiển đóng ngắt khi đạt nhiệt độ nhất định

2.3 CÁC BỘ PHẬN CHÍNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ

Nguyên lý làm lạnh trên ôtô:

a) Sự giãn nở và bay hơi:

Trong hệ thống làm lạnh cơ khí, khí lạnh được tạo ra bằng phương pháp sau:

- Ga lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao được chứa trong bình

- Sau đó ga lỏng được xả vào giàn bay hơi (giàn lạnh) qua một lỗ nhỏ gọi là van giãn nở, cùng lúc đó nhiệt độ và áp suất ga lỏng giảm và một lượng nhỏ ga lỏng bay hơi

Ga có áp suất thấp và nhiệt độ thấp chảy vào trong bình chứa gọi là giàn bay hơi Trong giàn bay hơi, ga lỏng bay hơi, trong quá trình này nó lấy nhiệt từ không khí xung quanh

Hình 2.2 Sự giãn nở và bay hơi

19

b) Sự ngưng tụ môi chất lạnh:

Hệ thống không thể làm lạnh không khí khi dùng hết ga lỏng vì vậy phải cung cấp ga lỏng mới cho bình chứa Hệ thống làm lạnh cơ khí biến đổi ga lạnh dạng khí thoát ra từ giàn lạnh thành ga lỏng

Như ta biết, khi khí ga bị nén, cả áp suất và nhiệt độ của nó đều tăng

Ví dụ khi khí ga bị nén từ 2,1 kgf/cm2 lên 15kgf/cm2, nhiệt độ của khí ga sẽ tăng từ

Trong hệ thống cơ khí, việc ngưng tụ khí ga được thực hiện bằng cách tăng áp suất sau đó giảm nhiệt độ Khí ga sau khí ra khỏi giàn lạnh bị nén bởi máy nén

Trong giàn ngưng (giàn nóng) khí ga bị nén tỏa nhiệt vào môi trường xung quanh

và nó ngưng tụ thành chất lỏng ga lỏng sau đó quay trở lại bình chứa

Hình 2.3 sự ngưng tụ môi chất lạnh

20

- CHU TRÌNH LÀM LẠNH

1 Máy nén tạo ra ga có áp suất và nhiệt độ cao

2 Ga dạng khí đi vào dàn ngưng, tại đây nó ngưng tụ thành ga lỏng

3 Ga lỏng chảy vào bình chứa, bình chứa làm nhiệm vụ chứa và lọc ga lỏng

4 Ga lỏng đã được lọc chảy đến van tiết lưu, van tiết lưu ga lỏng thành hỗn hợp

ga lỏng và ga khí có áp suất và nhiệt độ thấp

5 Hỗn hợp khí/lỏng di chuyển đến giàn bay hơi (giàn lạnh) Do sự bay hơi của

ga lỏng nên nhiệt từ dòng khí ấm đi qua dàn lạnh được truyền cho ga lỏng

Tất cả ga lỏng chuyển thành ga dạng khí trong giàn lạnh và chỉ có khí ga mang nhiệt lượng nhận được đi vào máy nén kết thúc chu trình làm lạnh Chu trình sau đó được lập lại

Hình 2.4 chu trình làm lạnh

21

Hình 2.5 : Mô phỏng hệ thống điều hòa trên ôtô

22

CHƯƠNG 3:

CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG HỆ THỐNG LẠNH

3.1: MÁY NÉN

a) CHỨC NĂNG CỦA MÁY NÉN

Máy nén nhận dòng khí ở trạng thái có nhiệt độ và áp suất thấp Sau đó dòng khí này được nén, chuyển sang trạng thái khí có nhiệt độ và áp suất cao và được đưa tới giàn nóng Máy nén là bộ phận quan trọng nhất trong 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 Trong quá trình làm việc máy nén có thể nén môi chất lên áp suất cao, áp suất này phụ thuộc vào nhiệt độ không khí môi trường xung quanh và loại môi chất lạnh, đảm sự tuần hòa của môi chất lạnh một cách hợp lý và tăng mức độ trao đổi nhiệt của môi chất trong hệ thống

Hình 3.1 : Máy nén TR-70

b) CẤU TẠO CỦA MÁY NÉN

Máy nén TR-70 là máy nén kiểu xoắn ốc, cấu tạo gồm 2 thành phần chủ đạo là vòng xoắn ốc cố định và vòng xoắn ốc xoay, 2 thành phần nhờ vào cơ cấu dẫn động

sẽ nén môi chất lạnh

23

Hình 3.2 : Cấu tạo máy nén kiểu xoắn ốc

b) NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY NÉN

Hình 3.3 : Nguyên lý làm việc của máy nén

24

Khi động cơ hoạt động, nhờ vào sự truyền động của dây đai và đóng khớp từ sẽ làm cho trục máy nén xoay, trên trục máy nén sẽ gắn vòng xoắn ốc xoay lệch tâm Khí gas sau khi được luân hồi từ giàn lạnh sẽ vào khoan hút, do vòng xoắn ốc xoay lệch tâm nên tạo ra 1 lực nén tới khoan đẩy với áp suất cao và nhiệt độ cao để tới giàn lạnh

Do áp suất máy nén quá cao nên người ta thường lắp thêm van khống chế áp suất cao để đảm bảo an toàn cho các ống dẫn Và trong máy nén, người ra thường thiết kế các vòng bi để giảm ma sát vòng xoắn ốc khi xoay và gắn thêm các cục sắt

để tạo lực ly tâm khi xoay ổn định

3.2: BỘ LY HỢP ĐIỆN TỪ

a) CHỨC NĂNG CỦA BỘ LY HỢP ĐIỆN TỪ

Tất cả máy nén của hệ thống điện lạnh ôtô đều được trang bị bộ ly hợp điện từ

Bộ ly hợp này được xem như một phần của buly máy nén, có công dụng ngắt và nối

sự truyền động giữa động cơ và máy nén mỗi khi cần thiết

Hình 3.4: Bộ ly hợp điện từ xe Honda civic 1.5l

25

1 Vít 2 Giá đỡ

3 Bu lông 4 Đĩa bị động

5 Phe gài 6 Rô to ly hợp điện từ

7 Phe gài 8 Stato ly hợp điện từ

9 Vòng đệm 10 Cụm máy nén

b) CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐÔNG CỦA LY HỢP ĐIỆN TỪ

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

ly hợp điện từ sẽ khớp buli vào máy nén cho trục khuỷu động cơ dẫn động máy nén bơm môi chất lạnh Sau Khi đã đạt đến nhiệt độ lạnh yêu cầu, hệ thống điện sẽ tự độnh ngắt mạch điện bộ ly hợp từ cho máy nén ngừng bơm Khi hệ thống lạnh được bật lên, dòng điện chạy qua nam châm điện của bộ ly hợp, lực từ của nam châm điện hít đĩa bị động dính cứng vào mặt ngoài của buli đang quay Đĩa bị động liên kết với trục máy nén nên lúc này cả buli và trục máy nén được khớp cùng một khối và cùng nhau quay Lúc ta ngắt dòng điện, lực hút từ trường mất, một lò xo phẳng sẽ đẩy đĩa bị động tách rời mặt ngoài buli, lúc này trục khuỷu động cơ quay, buli máy nén quay, nhưng trục máy nén vẫn đứng yên

Trong quá trình hoạt động nối khớp nối, cuộn dây nam châm điện không quay, lực hút từ trường của nó được truyền dẫn xuyên qua buli đến đĩa bị động Đĩa bị động liên kết vào đầu trục máy nén nhờ chốt clavét, đồng thời có thể trượt dọc trên trục để bảo đảm khoảng cắt ly hợp Lúc ở chế độ cắt, buli máy nén quay trơn trên bạc đạn kép Với loại ly hợp cuộn dây đứng yên, hiệu suất cắt và nối cao ít bị mài mòn và bớt tốn công chăm sóc bảo trì

- Kết cấu bộ ly hợp điện từ

27

3.4: DẦU MÁY NÉN

Dầu máy nén dùng để bôi trơn các chi tiết chuyển động của máy nén Dầu máy nén bôi trơn máy nén bằng cách hòa vào môi chất và tuần hoàn trong mạch của hệ thống điều hoà

Trên xe Honda civic sử dụng loại dầu máy nén ND-8

Dầu máy nén sử dụng trong hệ thống R-134a không thể thay thế cho dầu máy nén dùng trong R-12 Nếu dùng sai có thể làm cho máy nén bị kẹt

Lượng dầu bôi trơn máy nén:

Nếu không đủ lượng dầu bôi trơn trong mạch của hệ thống điều hoà, thì máy nén không thể được bôi trơn tốt

Nếu lượng dầu bôi trơn quá nhiều thì một lượng lớn dầu sẽ phủ lên bề mặt trong của giàn lạnh và làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt và do đó khả năng làm lạnh của hệ thống bị giảm xuống

Bổ sung dầu sau khi thay thế các chi tiết :

Khi hở mạch môi chất thông với không khí, môi chất sẽ bay hơi và được xả

ra khỏi hệ thống Tuy nhiên dầu máy nén không bay hơi ở nhiệt độ thường hầu hết dầu còn lại trong hệ thống Do đó khi thay thế một bộ phận chẳng hạn như bình chứa / bộ hút ẩm , giàn lạnh hoặc giàn nóng thì cần phải bổ sung một lượng dầu tương đương

3.5: GIÀN NÓNG ( BỘ NGƯNG TỤ )

a) CHỨC NĂNG CỦA GIÀN NÓNG

Chức năng của bộ ngưng tụ là làm cho môi chất lạnh ở thể hơi dưới áp suất và nhiệt độ cao, từ máy nén bơm đến, ngưng tụ thành thể lỏng

b) CẤU TẠO CỦA GIÀN NÓNG

28

Bộ ngưng tụ được cấu tạo bằng một ống kim loại dài uốn cong thành nhiều hình chữ U nối tiếp nhau, xuyên qua vô số cánh tản nhiệt mỏng Các cánh tản nhiệt bám sát quanh ống kim loại Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa và không gian chiếm chỗ là tối thiểu Trên ô tô bộ ngưng tụ được lắp ráp ngay trước đầu xe, phía trước két nước tỏa nhiệt của động cơ, ở vị trí này bộ ngưng tụ tiếp nhận tối đa luồng không khí mát thổi xuyên qua do đang lao tới và do quạt gió tạo ra

Hình 3.6: Cấu tạo của giàn nóng

1 Chắn nhựa trước 2 Tấm đỡ ca pô

3 Khóa ca pô 4 Ống dẫn ga

5 Dàn nóng

29

c) NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA GIÀN NÓNG

Trong quá trình hoạt động, bộ ngưng tụ nhận được hơi môi chất lạnh dưới áp suất và nhiệt độ rất cao do máy nén bơm vào Hơi môi chất lạnh nóng chui vào bộ ngưng 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 cánh toả nhiệt và được luồng gió mát thổi đi Quá trình trao đổi này làm toả một lượng nhiệt rất lớn vào trong không khí Lượng nhiệt được tách ra khỏi môi chất lạnh thể hơi để

nó ngưng tụ thành thể lỏng tương đương với lượng nhiệt mà môi chất 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 chảy thoát ra từ lỗ thoát bên dưới bộ ngưng tụ, theo ống dẫn đến bầu lọc (hút ẩm) Giàn nóng chỉ được làm mát ở mức trung bình nên hai phần ba phía trên bộ ngưng tụ vẫn còn ga môi chất nóng, một phần

ba phía dưới chứa môi chất lạnh thể lỏng, nhiệt độ nóng vừa vì đã được ngưng tụ 3.6: BÌNH LỌC GA

a) CHỨC NĂNG CỦA BÌNH LỌC GA

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 lạnh Nếu môi chất lạnh không được lọc sạch bụi bẩn và chất ẩm ướt thì các van trong hệ thống 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 tiếp nhận và thoát ra khỏi bình chứa qua lỗ thoát theo ống dẫn đến van tiết lưu Trong hệ thống điều hòa không khí ôtô, bình lọc đặt sau thiết bị ngưng tụ trước van tiết lưu

b) CẤU TẠO CỦA BÌNH LỌC GA

30

Hình 3.7: Cấu tạo của bình lọc ga

1 Cửa vào 2 Lưới lọc

3 Chất khử ẩm 4 Ống tiếp nhận

5 Cửa ra 6 Kính quan sát

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 bình lọc còn được trang bị thêm công tắc áp suất kép, công tắc áp suất kép sẽ ngắt điện đến bộ ly hợp từ nếu áp suất trong hệ thống ngoài giới hạn cho phép Phía trên bình lọc và hút ẩm còn được

bố trí một cửa sổ kính để theo dõi dòng chảy của môi chất

c) NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BÌNH LỌC GA

Môi chất lạnh đang ở thể lỏng chảy từ bộ ngưng tụ theo lỗ nạp vào bình chứa xuyên qua lớp lưới lọc và bọc khử ẩm, tại đây các chất ẩm ướt tồn tại trong hệ thống được chất khử ấm hấp thụ và các bụi bẩn cơ khí bị chặn lại bởi lớp lưới lọc Chất ẩm

31

ướt tồn tại trong hệ thống là do chúng xâm nhập vào trong quá trình lắp ráp, sửa chữa

3.7: VAN TIẾT LƯU

a) CHỨC NĂNG CỦA VAN TIẾT LƯU

Môi chất lạnh ở thể lỏng áp suất cao, sau khi ra khỏi bình lọc hút ẩm và theo ống dẫn môi chất đến van tiết lưu (hay còn gọi là thiết bị định lượng dòng chảy; hay van giãn nở) Tại thiết bị này, môi chất lạnh ở thể lỏng được phun thành một lớp sương mù có nhiệt độ thấp, áp suất thấp nạp vào bộ bay hơi (giàn lạnh).Thiết bị dãn

nở hay van giãn nở nhiệt là một loại van biến đổi, nó có thể thay đổi độ mở của van

để đáp ứng được với các chế độ tải trọng làm lạnh của bộ bay hơi Van tiết lưu được điều khiển bằng áp suất và nhiệt độ của bộ bay hơi, van này sẽ mở để lưu thông nhiều môi chất lạnh hơn khi trong cabin ôtô yêu cầu độ lạnh nhiều hơn, hoặc khi chế độ tải lạnh yêu cầu ít hơn, thì van tiết lưu sẽ giảm dòng chảy của môi chất lạnh xuống Trên ôtô, thiết bị giãn nở nhiệt được lắp đặt tại ống vào của bộ bay hơi

b) CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA VAN TIẾT LƯU

Hình 3.8: Van tiết lưu trang bị bầu cảm biến nhiệt độ

1.Bầu cảm biến nhiệt độ 2 Ống mao dẫn

3.Màng tác động 4.Lò xo

32

5.Chốt van 6.Lỗ tiết lưu thay đổi

7.Thân van 8.Môichất lạnh lỏng từ bầu lọc đi vào 9.Cửa ra cua môi chất lạnh lỏng phun vào bộ bốc hơi

Kết cấu của một van tiết lưu trang bị bầu cảm biến nhiệt và ống mao dẫn Áp suất của bầu cảm biến nhiệt ấn vào màng thắng lực căng của lò xo điền khiển chốt van mở lỗ định lượng cho nhiều môi chất lạnh lỏng nạp vào bộ bay hơi Kích thước của lỗ định lượng thay đổi tuỳ theo áp suất của bầu cảm ứng nhiệt tác động lên màng Khi thân van mở lớn tối đa, đường kính của lỗ định lượng khoảng 0,2 ly Do lỗ thoát của van tiết lưu bé như thế (0,2 ly) nên chỉ có một lượng rất ít môi chất lạnh lỏng phun vào bộ bốc hơi, nhờ vậy tạo giảm áp giúp cho môi chất lạnh lỏng sôi và bốc hơi tức thì

3.8: GIÀN LẠNH ( BỘ BAY HƠI)

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

Trong bộ bay hơi xảy ra sự chuyển pha từ lỏng sang hơi, đây là quá trình sôi ở

áp suất 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 mát khối không khí thổi xuyên qua thiết bị Trên ôtô thiết bị bay hơi được bố trí bên dưới bảng taplo điều khiển trong cabin đối với giàn lạnh trước và sau khoang hành lý đối với giàn lạnh sau Trong giàn lạnh, không khí thường có truyền động cưỡng bức dưới tác dụng của một quạt điện kiểu lồng sóc tạo luồng không khí đối lưu trong cabin ôtô

a) CHỨC NĂNG CỦA GIÀN LẠNH

33

Làm lạnh môi chất lạnh thể lỏng sau khi được đưa vào giàn lạnh sẽ sôi và bốc hơi hoàn toàn Trong quá trình bốc hơi môi chất sinh hàn, hấp thụ nhiệt làm mát lạnh khối không khí thổi xuyên qua nó

Ngoài tác dụng làm lạnh, bộ bay hơi còn có tác dụng hút ẩm trong cabin, khi luồng không khí thổi xuyên qua bộ bay hơi, không khí được làm lạnh, đồng thời chất

ẩm ướt trong không khí khi tiếp xúc với giàn lạnh sẽ ngưng tụ thành nước quanh các ống của giàn lạnh Nước ngưng tụ này được hứng và đưa ra ngoài xe qua ống xả bố trí bên dưới giàn lạnh Đặc tính hút ẩm này giúp cho khối không khí trong cabin được tinh khiết, tạo thoải mái cho hành khách, đồng thời các kính cửa sổ không bị che mờ

do hơi nước

b) CẤU TẠO CỦA GIÀN LẠNH

Bộ bay hơi (giàn lạnh) được cấu tạo bằng một ống kim loại dài uốn cong chữ chi xuyên qua vô số các lá mỏng hút nhiệt, các lá mỏng hút nhiệt được bám sát tiếp xúc hoàn toàn quanh ống dẫn môi chất 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 hấp thu nhiệt tối đa trong lúc thể tích của nó được thu gọn tối thiểu Trong xe ô tô bộ bốc hơi được bố trí dưới bảng đồng hồ Một quạt điện kiểu lồng sóc thổi một số lượng lớn không khí xuyên qua bộ này đưa khí mát vào cabin ô tô

34

1 Cửa dẫn môi chất vào 2 Cửa dẫn môi chất ra

3 Cánh tản nhiệt 4 Luồng khí lạnh

5 Ống dẫn môi chất 6 Luồng khí nóng

c) NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA GIÀN LẠNH

Môi chất lạnh ở thể lỏng, được thiết bị giãn nở (van tiết lưu) phun tơi sương vào

bộ bốc hơi Luồng không khí do quạt điện thổi xuy ên qua bộ bốc hơi, trao đổi nhiệt cho 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

Khi môi chất lạnh sôi, hấp thu nhiệt, bộ bốc hơi trở lên lạnh, quạt điện hút không khí nóng trong cabin và cả không khí từ ngoài vào thổi xuyên qua giàn lạnh, cho ra luồng không 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 giác thoải 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 hệ thống lạnh giảm Cần phải kiểm tra và vệ sinh thường xuyên để đảm bảo chất lượng làm việc của hệ thống

Thông thường, nhiệt độ của hơi môi chất lạnh tại cửa ra giàn lạnh cao hơn 4÷6 (oF) so với nhiệt độ của môi chất lạnh ở thể lỏng tại cửa vào Chênh lệch nhiệt độ này gọi là sự tăng nhiệt, nó đảm bảo môi chất lạnh đã được bốc hơi hoàn toàn Quạt giàn lạnh là quạt 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 không gian cần điều hòa mà chọn loại quạt và kích cỡ quạt cho thích ứng với từng hệ thống Nói chung, tốc độ khí h ướng về phía đầu người không được quá 0,3÷0,5