Khai thác hệ thống điều hòa không khí trên xe ô tô TOYOTA

+ Môi chất lạnh được bơm đi từ máy nén A dưới áp suất cao và nhiệt độbốc hơi cao đến bộ ngưng tụ B hay giàn nóng ở thể hơi.. + Van giãn nở hay van tiết lưu F điều tiết lưu lượng của môi

TRƯỜNG CAO ĐẴNG GIAO THÔNG VẬN TẢI TRUNG

ƯƠNG V KHOA CƠ KHÍ – ĐIỆN

Giáo viên hướng dẫn:

Giáo viên duyệt:

Đà Nẵng – 2019

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngành công nghiệp

ô tô của nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ Trong những năm gần đâylượng ô tô tham gia giao thông không ngừng tăng lên Ngày nay ô tô đã trởthành phương tiện đi lại thân thiện đối với người dân Việt Nam Nhận ra nhucầu này, ngày càng nhiều các xí nghiệp, công ty về lắp ráp, sửa chữa, bảo dưỡng

ô tô được thành lập ở các khu công nghiệp trọng điểm cũng như các tỉnh thànhtrong cả nước Cùng với mức sống ngày một nâng cao, sự phát triển của nềnkinh tế, số lượng xe ô tô ngày càng được tiêu thụ với số lượng lớn để đáp ứng tất

cả các nhu cầu Từ đó kéo theo là sự đòi hỏi số lượng lớn về những cán bộ kỹthuật hiểu biết về ô tô Vì vậy, việc nắm rõ và hiểu biết đầy đủ về việc sử dụng,khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa là yếu tố cần thiết và quan trọng của một sinhviên ngành cơ khí động lực

Sau 5 năm theo học tại trường, với sự đào tạo, dạy dỗ, và hướng dẫn củacác thầy cô trong trường nói chung và thầy cô khoa Kỹ thuật Ô tô – Máy Độnglực nói riêng, sự giúp đỡ tận tình của Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệmkhoa, thầy chủ nhiệm Hôm nay, chúng em sắp kết thúc khóa học, đã được trang

bị kiến thức chuyên môn nhất định và có thể tham gia vào sản xuất, góp mộtphần công sức vào việc xây dựng kinh tế đất nước

Với tiêu chí như vậy, nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, cho nên em

chọn thực hiện đề tài đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu khai thác hệ thống điều

hòa không khí trên xe ô tô” Đề tài gồm có 4 chương:

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

Chương 2 Điều khiển hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Chương 3 Hệ thống điều hòa không khí trên xe Toyota Vios

Chương 4 Khai thác hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Trang bị hệ thống điều hòa không khí trên ô tô là một phần không thế thiếutrên các dòng xe hiện đại Đây là hệ thống thiết yếu đảm bảo tính tiện nghi chonhu cầu sử dụng ngày càng cao của con người Vì thế, nhu cầu sửa chữa bảodưỡng hệ thống điều hòa là vô cùng lớn Từ đó, yêu cầu đặt ra cho người kĩthuật viên, kĩ sư ô tô là phải trang bị kiến thức chuyên sâu về hệ thống điều hòa

và nâng cao trình độ tay nghề sửa chữa Nhận thấy đây là một đề tài có ý nghĩathực tiễn cao, em đã cố gắng tìm kiếm tài liệu, học hỏi, tích lũy kiến thưc từ cácthầy giáo, các bạn và các trang mạng về chuyên ngành,…để hoàn thiện đề tàinày.

Đề tài được hoàn thành sẽ là cơ sở giúp cho em sau này có thể tiếp cận với những hệ thống điều hòa được trang bị trên các ô tô hiện đại Chúng em mong rằng đề tài sẽ góp phần nhỏ vào công tác giảng dạy trong nhà trường Đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên chuyên ngành ô tô

và các bạn sinh viên đang theo học các chuyên ngành khác thích tìm hiểu về kỹ thuật ô tô

 CHƯƠNG 1 CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN TRÊN

Ô TÔ.

1 Các khái niệm về ô tô.

1.1 Dòng xe Sedan

Đây là dòng xe phổ biến nhất thế giới ngày nay Sedan là loại xe có 4 cửa,

có 4 chỗ ngồi hoặc hơn với thiết kế trần xe kéo dài từ trước ra sau, có lên xuống cân đối tạo ra vùng cốp xe ở phía sau để chở hành lý, với cách mở cốp hắt lên

1.2 Dòng xe Hatchback

Hatchback là dòng xe thường cỡ nhỏ hoặc trung, dùng cho cá nhân hay gia đình có thêm nhu cầu chở nhiều hành lý với thiết kế phần đuôi xe không kéo dài thành cốp như sedan mà cắt thẳng ở hàng ghế sau, tạo thành một cửa mới, có khả năng gập xuống tạo không gian lớn xếp đồ

Trong khi đó, Crossover (tên đầy đủ Crossover Utility Vehicle – CUV) là đứa con lai giữa 1 chiếc SUV đúng nghĩa và xe đô thị (thường là các mẫu Sedan) 1 chiếc Crossover được thừa hưởng gầm cao như SUV nhưng thiết kế rất phức tạp, màu mè hơn Trên thực tế hiện nay, để đáp ứng nhu cầu của khách hàng, cùng một hãng xe có thể tìm thấy cả những mẫu SUV và Crossover, do đó các hãng thường điều chỉnh khiến hai dòng xe này về gần nhau, đây là giải pháp linh động cho những người sống thành thị nhưng thích phong cách SUV do đó cách gọi crossover là SUV vẫn được chấp nhận

1.4 Dòng xe Bán tải (Pick-up)

Dòng xe bán tải hay pick-up không được xếp vào “car” ở thị trường Mỹ Tức ám chỉ những dòng xe không nghiêng về sử dụng chở hành khách như sedan, hatchback hay crossover Thực tế, pick-up thường có 2 hoặc 4 cửa, cách cấu tạo tương tự SUV nhưng có thùng phía sau chở hàng, ngăn cách riêng với khoang hành khách khiến nó trở nên đa dụng và phù hợp với nhu cầu kinh doanh kết hợp vận tải hàng hóa Ở Việt Nam, phân khúc

xe bán tải ngày càng thịnh hành nhờ ưu điểm đa dụng, kiểu dáng thanh lịch như một chiếc sedan lại chở được nhiều đồ cùng mức thuế phí rẻ hơn.Các mẫu xe bán tải nổi bật và thịnh hàng ở nước ta phải kể đến như Ford Ranger, Mazda BT-50, Toyota Hilux…

1.5 Dòng xe Minivan hay Dòng xe MPV

Minivan hay MPV (Multi-Purpse Vehicle) xe đa dụng là mẫu xe thường

sử dụng cho gia đình, có khả năng linh động chuyển đổi giữa chở người

và chở hàng hóa MPV thường có gầm cao hơn sedan nhưng thấp hơn crossover hay SUV

1.6 Dòng xe Convertible (Cabriolet)

Convertible là từ chỉ chung những mẫu coupe có khả năng mở mui thành

“mui trần” như ở Việt Nam vẫn dung với tên gọi “siêu xe” Loại xe này vẫn có thể đóng kín bằng mui mềm từ vải hoặc mui cứng có thể xếp gọn khi mở nắp cốp phía sau Tại châu Âu hay sử dụng thuật ngữ Cabriolet, thực tế định nghĩa cũng tương tự convertible

2 Các khái niệm về Động Cơ Đốt Trong.

2.1 Quá trình công tác

Là tổng hợp tất cả biến đổi của môi chất công tác xảy ra trong xy lanh củađộng cơ và trong các hệ thống gắn liền với xy lanh như hệ thống nạp- thải

2.2 Chu trình công tác

Là tập hợp những biến đổi của môi chất công tác xảy ra bên trong xy lanh của động cơ và diễn ra trong một chu kỳ

2.3 Điểm chết

Là điểm mà tại đó piston đổi chiều chuyển động Có hai điểm chết là điểm chết trên (ĐCT) và điểm chết dưới (ĐCD).

2.8 Dung tích làm việc của động cơ

Là tổng thể tích làm việc của tất cả các xi lanh, do các xi lanh có thể làm việc như nhau

2.9 Thể tích toàn bộ của xi lanh

Là thể tích tích của phần xi lanh nằm ở phía trên pi tông khi pit tông nằm

ở ĐCD Như vậy, thể tích toàn bộ của xi lanh chính bằng tổng của dung tích làm việc xi lanh với thể tích buồng đốt

2.10 Tỷ số nén

Là tỷ số giữa thể tích toàn bộ của xi lanh với thể tích buồng đốt Tỷ số néncho biết thể tích của không khí ở trong xi lanh bị giảm đi bao nhiêu lần khi pit tông đi từ ĐCD tới ĐCT

BA (Brake Assist): Hệ thống hỗ trợ phanh gấp.

CATS (Computer Active Technology Suspension): Hệ thống treo điện tử

tự động điều chỉnh độ cứng theo điều kiện vận hành

CVT (Continuously Variable Transmission): Hộp số truyền động bằng đaithang tự động biến tốc vô cấp

I4, I6: Dạng động cơ gồm 4 hoặc 6 xi-lanh, xếp thẳng hàng

V6, V8: Dạng động cơ gồm 6 hoặc 8 xi-lanh, xếp thành hai hàng nghiêng,mặt cắt cụm máy hình chữ V

MDS (Multi Displacement System): Hệ thống dung tích xi lanh biến thiên, cho phép động cơ vận hành với 2, 4 ,6 xi lanh tùy theo tải trọng

và tốc độ của xe

IOE (Intake Over Exhaust): Van nạp nằm phía trên van xả

OHV (Overhead Valves): Trục cam nằm dưới và tác động vào van qua các tay đòn

Supercharge: Tăng áp sử dụng máy nén khí độc lập

Turbocharge: Tăng áp của động cơ sử dụng khí xả làm quay cánh quạt.Turbodiesel: Động cơ diesel có thiết kế tăng áp

VSC (Vehicle Skid Control): Hệ thống kiểm soát tình trạng trượt bánh xe

VVT-i (Variable Valve Timing With Intelligence): Hệ thống điều khiển xu-páp biến thiên thông minh.

Satellite Radio: Hệ thống đài phát thanh qua vệ tinh

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

TRÊN Ô TÔ.

2.1 Mục đích việc điều hoà không khí.

- Điều hòa không khí điều khiển nhiệt độ trong xe Nó hoạt động như mộtmáy hút ẩm có chức năng điều khiển nhiệt độ lên xuống Điều hòa không khícũng giúp loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như sương mù, băng đọng trên mặttrong của kính xe

- Điều hòa không khí là bộ phận để:

+ Điều khiển nhiệt độ và thay đổi độ ẩm trong xe

+ Điều khiển dòng không khí trong xe

+ Lọc và làm sạch không khí

Hình 2.1 Điều hòa không khí.

2.1.1 Điều khiển nhiệt độ.

2.1.1.1 Bộ sưởi ấm.

Người ta dùng một két sưởi ấm như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóngkhông khí Két sưởi lấy nước làm mát của động cơ đã được hâm nóng bởi động

cơ và dùng nhiệt độ này để làm nóng không khí nhờ một quạt thổi vào xe, vì vậynhiệt độ của két sưởi là thấp cho đến khi nước làm mát nóng lên Do đóngay sau khi động cơ khởi động két sưởi không làm việc như là một bộ sưởi ấm

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi ấm.

2.1.1.2 Hệ thống làm mát không khí.

Giàn lạnh làm việc như là một bộ trao đổi nhiệt để làm mát không khí trướckhi đưa vào trong xe Khi bật công tắc điều hòa không khí, máy nén bắt đầu làmviệc đẩy môi chất lạnh (ga điều hòa) tới giàn lạnh Giàn lạnh được làm mát nhờchất làm lạnh và sau đó nó làm mát không khí được thổi vào trong xe từ quạtgió Việc làm nóng không khí phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát động cơnhưng việc làm mát không khí hoàn toàn độc lập với nhiệt độ nước làm mátđộng cơ

Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát không khí.

2.1.1.3 Máy hút ẩm.

Lượng hơi nước trong không khí tăng lên khi nhiệt độ không khí cao hơn

và giảm xuống khi nhiệt độ không khí giảm xuống Khi đi qua giàn lạnh, khôngkhí được làm mát Hơi nước trong không khí ngưng tụ lại và bám vào các cánhtản nhiệt của giàn lạnh Kết quả là độ ẩm trong xe bị giảm xuống Nước dínhvào các cánh tản nhiệt đọng lại thành sương và được chứa trong khay xả nước.Cuối cùng, nước này được tháo ra khỏi khay của xe bằng một vòi nhỏ

Hình 2.4 Nguyên lý hút ẩm.

2.1.1.4 Điều khiển nhiệt độ.

Điều hòa không khí trong ô tô điều khiển nhiệt độ bằng cách sử dụng cả kétsưởi và giàn lạnh, và bằng cách điều chỉnh vị trí cánh hòa trộn không khí cũngnhư van nước Cánh hòa trộn không khí và van nước phối hợp để chọn ra nhiệt

độ thích hợp từ các núm chọn nhiệt độ trên bảng điều khiển

Hình 2.5 Điều khiển nhiệt độ mát.

Hình 2.6 Điều khiển nhiệt độ bình thường.

Hình 2.7 Điều khiển chế độ nóng.

2.1.2 Điều khiển dòng không khí trong xe.

2.1.2.1 Thông gió tự nhiên.

Việc lấy không khí bên ngoài đưa vào trong xe nhờ sự chênh áp được tạo ra

do sự chuyển động của xe được gọi là sự thông gió tự nhiên Sự phân bổ áp suất

không khí trên bề mặt của xe khi nó chuyển động được chỉ ra trên hình vẽ, một

số nơi có áp suất dương, còn có một số nơi có áp suất âm Như vậy cửa hút được

bố trí ở những nơi có áp suất dương (+) và cửa xả được bố trí ở những nơi có ápsuất (-)

Hình 2.8 Thông gió tự nhiên.

2.1.2.2 Thông gió cưỡng bức.

Trong các hệ thống thông gió cưỡng bức, người ta sử dụng quạt điện hútkhông khí đưa vào trong xe Các cửa hút và cửa xả không khí được đặt ở cùng vịtrí như hệ thống thông gió tự nhiên Thông thường hệ thống thông gió này đượcdùng chung với hệ thống thông khí khác( hệ thống điều hòa không khí và bộsưởi ấm)

Hình 2.9 Thông gió cưỡng bức.

2.1.3 Bộ lọc không khí.

2.1.3.1 Chức năng

Bộ lọc không khí là 1 thiết bị dùng để loại bỏ khói thuốc lá, bụi bẩn đượcđặt ở cửa hút điều hòa không khí để làm sạch không khí đưa vào trong xe

2.2 Khái quát hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.

Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh ô tô nói riêng là bao gồm nhữngthiết bị nhằm thực hiện một chu trình lấy nhiệt từ môi trường cần làm lạnh vàthải nhiệt ra môi trường bên ngoài

Thiết bị lạnh ô tô bao gồm: Máy nén, thiết bị ngưng tụ, bình lọc/hút ẩm,thiết bị giãn nở, thiết bị bay hơi và một số thiết bị khác nhằm đảm bảo cho hệthống lạnh hoạt động hiệu quả nhất

Hình 2.12 Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.

2.2.1 Công dụng.

- 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 người ngồi trong xe và người lái xe cảm thấy thoải mái, mátdịu khi chạy xe trên đường trong khi thời tiết nóng bức

2.2.2 Yêu cầu.

- Không khí trong cabin phải lạnh

- Không khí phải sạch

- Không khí lạnh phải được lan truyền khắp cabin

- Không khí lạnh khô (không có độ ẩm)

2.2.3 Phân theo vị trí lắp đặt.

Kiểu phía trước:

Giàn lạnh của kiểu phía trước được gắn sau bảng đồng hồ và được nối vớigiàn sưởi Quạt giàn lạnh được dẫn động bằng mô tơ quạt Gió từ bên ngoàihoặc không khí tuần hoàn bên trong được cuốn vào Không khí đã làm lạnh(hoặc sấy) được đưa vào bên trong.

Hình 2.13 Kiểu điều hòa phía trước.

Kiểu phía sau:

Ở kiểu này cụm điều hòa không khí đặt ở cốp sau xe Cửa ra và cửa vàocủa khí 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 2.2 Kiểu điều hòa phía sau.

Kiểu kép:

Kiểu kép là kiểu kết hợp giữa kiểu phía trước với giàn lạnh phía sau đượcđặt trong khoang hành lý Cấu trúc này không cho không khí thổi ra từ phía

trước hoặc từ phía sau Kiểu kép cho năng suất lạnh cao hơn và nhiệt độ đồngđều ở mọi nơi trong xe.

Hình 2.14 Kiểu điều hòa kép.

Kiểu kép treo trần:

Kiểu này được sử dụng trong xe khách Phía trước bên trong xe được bốtrí hệ thống điều hòa kiểu phía trước kết hợp với giàn lạnh treo trần phía sau.Kiểu kép treo trần cho năng suất lạnh cao và nhiệt độ phân bố đều

Hình 2.15 Kiểu điều hòa kép treo trần.

2.2.4 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 độđầu ra bằng cần gạt Ngoài ra còn có cần gạt hoặc công tắc điều khiển tốc độquạt, điều khiển lượng gió, hướng gió

Hình 2.16 Điều khiển bằng tay (Khi trời nóng).

Hình 2.17 Điều khiển bằng tay (Khi trời lạnh).

Kiểu tự động:

Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ mong muốn, bằng cách trang bị bộđiều khiển điều hòa và ECU động cơ Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độkhông khí ra và tốc độ động cơ quạt một cách tự động dựa trên nhiệt độ bêntrong xe, bên ngoài xe, và bức xạ mặt trời báo về hộp điều khiển thông qua cáccảm biến tương ứng, nhằm điều khiển nhiệt độ bên trong xe theo nhiệt độ mongmuốn

Hình 2.18 Điều khiển tự động.

2.3 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa ô tô.

2.3.1 Cấu tạo chung của hệ thống.

Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh ô tô nói riêng bao gồm các bộ phận

và thiết bị nhằm thực hiện một chu trình lấy nhiệt từ môi trường cần làm lạnh vàthải nhiệt ra môi trường bên ngoài Thiết bị lạnh ô tô bao gồm các bộ phận: Máynén, thiết bị ngưng tụ (giàn nóng), bình lọc và tách ẩm, thiết bị giãn nở (van tiếtlưu), thiết bị bay hơi (giàn lạnh), và một số thiết bị khác nhằm đảm bảo cho hệthống hoạt động có hiệu quả nhất Hình vẽ dưới đây giới thiệu các bộ phận trong

hệ thống điều hòa không khí ô tô

Hình 2.19 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống điều hòa trên ô tô.

A Máy nén (lốc lạnh) F Van tiết lưu (van giãn nở)

B Bộ ngưng tụ (Giàn nóng) G Bộ bốc hơi (giàn lạnh)

C Bộ lọc hay bình hút ẩm H Van xả phía thấp áp

D Công tắc áp suất cao I Bộ tiêu âm

E Van xả phía cao áp

1 Sự nén 3 Sự giãn nở

2 Sự ngưng tụ 4 Sự bốc hơi

2.3.2 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa ô tô.

Hệ thống điện lạnh ô tô hoạt động theo các bước cơ bản sau đây

+ Môi chất lạnh được bơm đi từ máy nén (A) dưới áp suất cao và nhiệt độbốc hơi cao đến bộ ngưng tụ (B) hay giàn nóng ở thể hơi

+ Tại bộ ngưng tụ (B) nhiệt độ của môi chất rất cao, quạt gió thổi mát giànnóng, môi chất ở thể hơi được giải nhiệt, ngưng tụ thành thể lỏng dưới áp suấtcao nhiệt độ thấp

Nhiệt độ Áp suất Trạng thái

Trước khi qua giàn nóng Xấp xỉ 800C Xấp xỉ 1.7MPa Hơi

Sau khi qua giàn nóng Xấp xỉ 600C Xấp xỉ 1.7MPa Lỏng

Bảng 2.1 Trạng thái môi chất trước và sau khi qua giàn nóng.

+ Môi chất lạnh dạng thể lỏng tiếp tục lưu thông đến bình lọc hay bộ hút

ẩm (C), tại đây môi chất lạnh được làm tinh khiết hơn nhờ được hút hết hơi ẩm

và tạp chất

+ Van giãn nở hay van tiết lưu (F) điều tiết lưu lượng của môi chất lỏngchảy vào bộ bốc hơi (Giàn lạnh) (G), làm hạ thấp áp suất của môi chất lạnh Dogiảm áp nên môi chất từ thể lỏng biến thành thể hơi trong bộ bốc hơi

Nhiệt độ Áp suất Trạng thái

Trước khi qua van tiết lưu Xấp xỉ 600C Xấp xỉ 1.7MPa LỏngSau khi qua van tiết lưu Xấp xỉ 00C Xấp xỉ 0.2 Mpa Hơi sương

Bảng 2.2 Trạng thái môi chất trước và sau van tiết lưu.

+ Trong quá trình bốc hơi, môi chất lạnh hấp thụ nhiệt trong cabin ô tô, cónghĩa là làm mát khối không khí trong cabin

Không khí lấy từ bên ngoài vào đi qua giàn lạnh (Bộ bốc hơi) Tại đâykhông khí bị dàn lạnh lấy đi nhiều năng lượng thông qua các lá tản nhiệt, do đónhiệt độ của không khí sẽ bị giảm xuống rất nhanh đồng thời hơi ẩm trongkhông khí cũng bị ngưng tụ lại và đưa ra ngoài Tại giàn lạnh khi môi chất ở thểlỏng có nhiệt độ, áp suất cao sẽ trở thành môi chất ở thể hơi có nhiệt độ, áp suấtthấp

Nhiệt độ Áp suất Trạng thái

Trước khi qua giàn lạnh Xấp xỉ 00C Xấp xỉ 0.2 Mpa Hơi sươngSau khi qua giàn lạnh 30C đến 40C Xấp xỉ 0.2 Mpa Hơi

Bảng 2.3 Trạng thái môi chất trước và sau khi qua giàn lạnh.

Khi quá trình này xảy ra môi chất cần một năng lượng rất nhiều, do vậy nó

sẽ lấy năng lượng từ không khí xung quanh giàn lạnh (năng lượng không mất đi

mà chuyển từ dạng này sang dạng khác) Không khí mất năng lượng nên nhiệt

độ bị giảm xuống, tạo nên không khí lạnh Môi chất lạnh ở thể hơi, dưới nhiệt

độ cao và áp suất thấp được hồi về máy nén

Nhiệt độ Áp suất Trạng thái

Trước khi qua máy nén 30C đến 40C Xấp xỉ 0.2 Mpa Hơi

Bảng 2.4 Trạng thái môi chất sau khi qua máy nén.

2.3.3 Vị trí lắp đặt của hệ thống điều hòa trên ô tô.

- Đối với xe du lịch diện tích trong xe nhỏ vì vậy hệ thống điều hòa đượclắp ở phía trước (táp lô) hoặc phía sau (cốp xe) là đảm bảo được việc cung cấpkhí mát vào trong xe khi cần thiết

- Đối với xe khách diện tích trong xe lớn nếu lắp hệ thống điều hòa giống

xe con thì sẽ không đảm bảo làm mát toàn bộ xe hay quá trình làm mát sẽ kém

đi nhiều Vì vậy xe khách được lắp hệ thống điều hòa trên trần xe để đảm bảolàm mát toàn bộ xe tạo ra cảm giác thoải mái cho hành khách trên xe

Hình 2.20 Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống điều hòa xe du lịch.

Hình 2.21 Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống điều hòa xe khách.

2.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính trong hệ thống điều hòa ô tô.

2.4.1 Máy nén.

2.4.1.1 Chức năng.

Máy nén trong hệ thống điều hòa không khí là loại máy nén đặc biệt dùngtrong kỹ thuật lạnh, hoạt động như một cái bơm để hút môi chất ở áp suất thấpnhiệt độ thấp sinh ra ở giàn bay hơi rồi nén lên áp suất cao (100psi; 7÷17.5kg/cm2) và nhiệt độ cao để đẩy vào giàn ngưng tụ, đảm bảo sự tuần hoàn củamôi chất lạnh một cách hợp lý và tăng mức độ trao đổi nhiệt của môi chất lạnhtrong hệ thống

Máy nén là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống lạnh, công suất, chấtlượng, tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu đều do máy nén quyếtđịnh Trong quá trình làm việc tỉ số nén vào khoảng 5÷8,1 Tỉ số này phụ thuộcvào nhiệt độ không khí môi trường xung quanh và loại môi chất lạnh Có thể sosánh máy nén lạnh có tầm quan trọng giống như trái tim của cơ thể sống Saukhi được chuyển về trạng thái khí có nhiệt độ và áp suất thấp môi chất được nén

và chuyển thành trạng thái khí ở nhiệt độ cao và áp suất cao Sau đó nó đượcchuyển tới giàn nóng

+ Bước 2: Sự nén của môi chất: Khi piston từ điểm chết dưới lên điểm chếttrên, van hút đóng van xả mở ra với tiết diện nhỏ hơn nên áp suất của môi chất

ra sẽ cao hơn khi được hút vào Quá trình kết thúc khi piston nên đến điểm chếttrên

+ Bước 3: Khi piston nên đến điểm chết trên thì quá trình được lặp lại như trên

2.4.1.4 Phân loại.

Nhiều loại máy nén được sử dụng trong hệ thống điện lạnh ô tô, mỗi loạimáy nén đều có đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc khác nhau Nhưng tất cảcác loại máy nén đều thực hiện một chức năng như nhau: Nhận hơi có áp suấtthấp từ bộ bốc hơi và chuyển thành hơi có áp suất cao bơm vào bộ ngưng tụ Thời gian trước đây, hầu hết các máy nén sử dụng loại hai piston và mộttrục khuỷu, piston chuyển động tịnh tiến trong xy lanh, loại này hiện nay khôngcòn sử dụng nữa Hiện nay loại đang sử dụng rộng rãi nhất là loại máy nénpiston dọc trục và máy nén quay dùng cánh trượt

Máy nén kiểu đĩa chéo:

 Cấu tạo:

Một cặp pitong được đặt trong đĩa chéo cách nhau 1 khoảng 720 cho máynén 10 xylanh hay 1200 cho máy nén 6 xylanh Khi một phía của piston ở hànhtrình nén thì piston ở phía kia ở hành trình hút

Hình 2.22 Cấu tạo máy nén đĩa chéo.

Nguyên lý hoạt động:

Khi trục máy nén quay sẽ làm đĩa cam quay, piston di chuyển về bên tráihay bên phải Kết quả là môi chất làm lạnh bị nén lại, khi piston di chuyển vềphía bên phải do sự chênh lệch về áp suất giữa bên trong xylanh và đường ống

áp suất thấp, van hút bên trái sẽ mở ra, môi chất làm lạnh điền đầy trong xylanh.Khi piston di chuyển về phía bên trái, van nạp sẽ đóng lại môi chất sẽ bị

nén Khi áp suất nén tăng lên áp suất của môi chất bên trong xylanh sẽ làm mở

van xả Khi van xả mở môi chất bị nén sẽ đẩy ra đường ống áp suất cao Vannạp và van xả là van một chiều để tránh môi chất đi ngược lại

Nếu vì một lý do nào đó, áp suất ở phần cao áp của hệ thống lạnh quá cao,van an toàn được lắp trong máy nén sẽ xả một phần môi chất ra ngoài Điều nàygiúp bảo vệ các bộ phận của hệ thống điều hòa

Hình 2.23 Nguyên lý hoạt động máy nén đĩa chéo.

Máy nén kiểu trục khuỷu piston.

 Cấu tạo

Máy nén kiểu piston (crank-type compressor): loại này thường được thiết

kế nhiều piston (thường từ 3-5 piston) theo kiểu thẳng hàng hoặc chữ V (inline

or V type) Trong quá trình hoạt động mỗi piston thực hiện một thì hút và mộtthì nén Trong thì hút, máy nén hút môi chất lạnh ở phần thấp áp từ giàn lạnhvào máy nén qua van hút

Hình 2.24 Cấu tạo máy nén trục khuỷu piston

 Nguyên lý hoạt động:

Quá trình nén, piston di chuyển lên trên nén môi chất lạnh với áp suất vànhiệt độ cao, van hút đóng lại, van xả mở ra môi chất được nén đến giàn nóng.Van xả là điểm xuất phát của phần cao áp của hệ thống Các van thường làmbằng thép là lò xo mỏng, dễ biến dạng hoặc gãy nếu quá trình nạp môi chất lạnhsai kỹ thuật.

Hình 2.25 Nguyên lý hoạt động máy nén trục khuỷu piston.

Máy nén kiểu cánh trượt:

Cấu tạo:

Máy nén cánh gạt gồm một rotor gắn chặt với hai cặp cánh gạt và được baoquanh bởi xylanh máy nén Mỗi cánh gạt của máy nén này được đặt đối diệnnhau, có 2 cặp cánh gạt như vậy mỗi cánh gạt được đặt vuông góc với cánh kiatrong rãnh của roto Khi roto quay cánh gạt sẽ được nâng theo chiều hướng kính

vì các đầu của chúng trượt trẹn mặt trong của xylanh

Hình 2.26 Cấu tạo máy nén cánh trượt.

Nguyên lý làm việc:

Khi rotor quay, hai cánh gạt quay theo và chuyển động tịnh tiến trong rãnhcủa rotor, trong khi đó hai đầu cuối của cánh gạt tiếp xúc với mặt trong củaxylanh và tạo áp suất nén môi chất

Hình 2.27 Nguyên lý hoạt động máy nén cánh trượt.

Máy nén khí dạng đĩa lắc:

Cấu tạo:

Khi trục quay, chốt dẫn hướng quay đĩa chéo thông qua đĩa có vấu đượcnối trực tiếp với trục Chuyển động quay này của đĩa chéo được chuyển thànhchuyển động quay của piston trong xylanh để thực hiện hút, nén và xả trong môichất

Hình 2.28 Cấu tạo máy nén khí dạng đĩa lắc.

Khi độ lạnh thấp, áp suất trong buồng áp suất giảm thấp xuống thì van mở

ra vì áp suất của ống xếp lớn hơn áp suất trong buồng áp suất thấp từ đó áp suấtcủa buồng áp suất cao tác dụng vào buồng đĩa chéo Kết quả là áp suất tá dụngsang bên phải thấp hơn áp suất tác dụng sang bên trái Do vậy hành trình pistontrở nên nhỏ hơn do được dịch sang phải

Công suất máy nén này thay đổi vì sự thay đổi thể tích hút và đẩy theo tảinhiệt nên công suất cũng được điều chỉnh tối ưu theo tải nhiệt Công suất máynén này thay đổi vì sự thay đổi thể tích hút và đẩy theo tải nhiệt nên công suấtcũng được điều chỉnh tối ưu theo tải nhiệt

Máy nén thay đổi lưu lượng theo tải nhiệt có thể thay đổi góc nghiêng củađĩa Sự thay đổi hành trình của piston giúp công suất máy nén luôn được điềuchỉnh và đạt cao nhất

Hình 2.29 Nguyên lý hoạt động máy nén khí dạng đĩa lắc.

Máy nén kiểu xoắn ốc.

Cấu tạo:

Máy nén gồm một đường xoắn ốc cố định và một đường xoắn ốc quay tròn

Hình 2.30 Cấu tạo máy nén xoắn ốc.

Nguyên lý hoạt động:

Tiếp theo chuyển động tuần hoàn của đường xoắn ốc quay, 3 khoảng trốnggiữa đường xoắn ốc quay và đường xoắn ốc cố định sẽ dịch chuyển để làm chothể tích của chúng nhỏ dần Đó là môi chất được hút vào qua cửa hút bị nén dochuyển động tuần hoàn của đường xoắn ốc và mỗi lần vòng xoắn ốc quay thựchiện 3 vòng thì môi chất được xả ra từ cửa xả Trong thực tế môi chất được xảngay sau mỗi vòng

Hình 2.31 Nguyên lý hoạt động máy nén xoắn ốc.

Dầu máy nén:

Chức năng:

Dầu máy nén cần thiết để bôi trơn các chi tiết chuyển động trong máy nén.Dầu máy nén bôi trơn cho máy nén bằng cách hòa vào môi chất và tuần hoàntrong mạch của hệ thống điều hòa Vì vậy cần phải sử dụng dầu phù hợp Dầu

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

 Bảng dầu thay thế cho máy nén:

Lượng dầu bôi trơn trong máy nén:

Nếu không có đủ lượng dầu bôi trơn trong mạch của hệ thống điều hòa, thìmáy nén không thể được bôi trơn tốt Mặt khác nếu lượng dầu bôi trơn trongmáy nén quá nhiều, thì một lượng lớn dầu sẽ phủ lên bề mặt trong của giàn lạnh

và làm giảm hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt và do đó khả năng làm lạnhcủa hệ thống giảm xuống vì lí do này nên cần phải duy trì đúng một lượng dầuquy định trong hệ thống làm lạnh

Bổ sung dầu sau khi thay thế các chi tiết:

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

xả ra khỏi hệ thống Tuy nhiên vì dầu máy nén không bị bay hơi ở nhiệt độthường, hầu hết dầu còn lại ở trong hệ thống Do đó khi thay thế một bộ phậnchẳng hạn như bình chứa bộ hút ẩm, giàn lạnh hoặc giàn nóng thì cần phải bổsung một lượng dầu tương đương với lượng dầu ở lại trong bộ phận cũ vào bộphận mới

Hình 2.32 Cách cho thêm dầu vào máy nén.

2.4.2 Bộ ly hợp từ.

Tất cả các loại máy nén của hệ thống điều hòa không khí trên xe đều đượctrang bị bộ ly hợp hoạt động nhờ từ trường Bộ ly hợp này được xem như mộtphần của pully máy nén

2.4.2.1 Chức năng.

Máy nén được dẫn động bởi động cơ thông qua dây đai, ly hợp từ điềukhiển sự kết nối giữa động cơ và máy nén Trong khi động cơ quay, ly hợp từ ănkhớp hay không ăn khớp với trục máy nén để điều khiển trục quay của máy nénkhi cần thiết

2.4.2.2 Cấu tạo.

Ly hợp từ gồm có một Stator (nam châm điện), puli, bộ phận định tâm vàcác bộ phận khác Bộ phận định tâm được lắp cùng với trục máy nén và statorđược lắp ở thân trước của máy nén

Hình 2.33 Cấu tạo của ly hợp điện từ.

Ly hợp điện từ làm việc theo nguyên lý điện từ, có hai loại cơ bản:

- Loại cực từ tĩnh (cực từ được bố trí trên thân máy nén)

- Loại cực từ quay (các cực từ được lắp trên rôto và cùng quay với rôto,cấp điện thông qua các chổi than đặt trên thân máy nén)

2.4.2.3 Nguyên lý hoạt động.

Khi ly hợp mở, cuộn dây stato được cấp điện Stato trở thành nam châmđiện và hút chốt trung tâm, quay máy nén cùng với puly

Một số hệ thống sử dụng công tắc điều khiển bằng nhiệt độ gắn trongluồng khí từ giàn lạnh thổi ra, công tắc này cũng gọi là công tắc làm tan băng,được thiết kế để ngắt mạch và cắt dòng điện đến ly hợp khi nhiệt độ hạ dưới

32oF(00C), và đóng mạch khi nhiệt độ lên khoảng 50C (100oF)

Áp suất và nhiệt độ có mối quan hệ khăng khít với nhau, chúng sẽ cùngtăng hay cùng hạ thấp với nhau Khi công tắc áp suất cảm nhận được áp suấtthấp dưới điểm áp suất ấn định (0.03 – 0.05 Mpa) thì công tắc này sẽ ngắt không

vận hành máy nén, và công tắc áp suất sẽ đóng trở lại khi áp suất tăng lênkhoảng 2.74 Mpa.

Nếu gián nóng không được thông hơi bình thường hoặc độ lạnh vượt quámức độ cho phép, thì áp suất ở phía có áp suất cao của giàn nóng và bình chứa.Máy hút ẩm áp suất sẽ trở nên cao bất thường tạo nên sự nguy hiểm cho đườngống dẫn Để ngăn không cho hiện tượng này xảy ra nếu áp suất ở phía áp suấtcao tăng lên khoảng từ 3,43 Mpa đến 4,14 Mpa thì van giảm áp mở để giảm ápsuất

2.4.3 Bộ ngưng tụ (Giàn nóng).

2.4.3.1 Chức năng.

Giàn nóng ( giàn ngưng ) làm mát môi chất ở thể khí có áp suất và nhiệt độcao bị nén bởi máy nén và chuyển nó thành môi chất ở trạng thái và nhiệt độ ápsuất cao ( phần lớn môi chất ở trạng thái lỏng và có lẫn một số ít trạng thái khí)

Hình 2.36 Giàn nóng.

2.4.3.2 Cấu tạo.

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 tỏanhiệt bám sát quanh ống kim loại Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diệntích tỏa nhiệt tối đa và không gian chiếm chỗ là tối thiểu

Hình 2.37 Cấu tạo giàn nóng.

1 Giàn nóng 6 Môi chất giàn nóng ra

2 Cửa vào 7 Không khí lạnh

2.4.3.3 Nguyên lý hoạt động.

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 chuivào bộ ngưng tụ qua ống nạp bố trí phía trên giàn nóng, dòng hơi này tiếp tụclưu thông trong ống dẫn đi dần xuống phía dưới, nhiệt của khí môi chất truyềnqua các cánh toả nhiệt và được luồng gió mát thổi đi Quá trình trao đổi này làmtoả một lượng nhiệt rất lớn vào trong không khí Lượng nhiệt được tách ra khỏimôi chất lạnh thể hơi để nó ngưng tụ thành thể lỏng tương đương với lượngnhiệt mà môi chất lạnh hấp thụ trong giàn lạnh để biến môi chất thể lỏng thànhthể 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).Giàn nóng chỉ được làm mát ở mức trung bình nên hai phần ba phía trên bộngưng tụ vẫn còn ga môi chất nóng, một phần ba phía dưới chứa môi chất lạnhthể 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 nóngtích hợp để nhằm hóa lỏng ga tốt hơn và tăng hiệu suất của quá trình làm lạnhtrong một số chu trình

Hình 2.38 Cấu tạo của giàn nóng kép (Giàn nóng tích hợp).

Trong hệ thống có giàn lạnh tích hợp, môi chất lỏng được tích lũy trong

bộ chia hơi-lỏng, nên không cần bình chứa hoặc lọc ga Môi chất được làm máttốt ở vùng làm mát trước làm tăng năng suất lạnh

Hình 2.39 Chu trình làm lạnh cho giàn nóng tích hợp.

Ở chu trình làm lạnh của giàn nóng làm mát phụ, bộ chia hoạt động như làbình chứa, bộ hút ẩm và lưu trữ môi chất ở dạng lỏng bên trong bộ chia Ngoài

ra môi chất tiếp tục được làm mát ở bộ phận làm mát để được chuyển hoàn toànthành dạng lỏng và do đó khả năng làm mát được cải thiện Trong bộ chia có bộphận lọc và hút ẩm để loại trừ hơi ẩm cũng như vật thể lạ trong môi chất

Hình 2.40 Cấu tạo của bộ chia hơi - lỏng.

Bộ phận chia hơi - lỏng bao gồm một phin lọc và chất hút ẩm để giữ hơinước và cặn bẩn của môi chất

2.4.4 Bình lọc/ bộ hút ẩm.

2.4.4.1 Chức năng.

Bình lọc là một thết bị để chứa môi chất được hóa lỏng tạm thời bởi giànnóng và cung cấp một lượng môi chất theo yêu cầu tới giàn lạnh Bộ hút ẩm cóchứa chất hút ẩm và lưới lọc dùng để loại trừ các tạp chất hoặc hơi ẩm trong chutrình làm lạnh

Nếu có hơi ẩm trong chu trình làm lạnh thì các chi tiết đó sẽ bị mài mònhoặc đóng băng bên trong van giãn nở dẫn đến bị tắc nghẽn

2.4.4.2 Cấu tạo.

Bình lọc (hút ẩm) môi chất lạnh là một bình kim loại bên trong có lưới lọc(2) và chất khử ẩm (3) Chất khử ẩm là vật liệu có đặc tính hút chất ẩm ướt lẫntrong môi chất lạnh Bên trong bầu lọc/hút ẩm, chất khử ẩm được đặt giữa hai

lớp lưới lọc hoặc được chứa trong một túi khử ẩm riêng Túi khử ẩm được đặt cốđịnh hay đặt tự do trong bầu lọc Khả năng hút ẩm của chất này tùy thuộc vàothể tích và loại chất hút ẩm cũng như tuỳ thuộc vào nhiệt độ.

Phía trên bình lọc (hút ẩm) có gắn cửa sổ kính (6) để theo dõi dòng chảycủa môi chất, cửa này còn được gọi là mắt ga Bên trong bầu lọc, ống tiếp nhậnmôi chất lạnh được lắp đặt bố trí tận phía đáy bầu lọc nhằm tiếp nhận được100% môi chất thể lỏng cung cấp cho van giãn nở

Hình 2.41 Sơ đồ cấu tạo của bình lọc.

1 Cửa vào 4 Ống tiếp nhận

Sau khi được tinh khiết và hút ẩm, môi chất lỏng chui vào ống tiếp nhận (4)

và thoát ra cửa (5) theo ống dẫn đến van giãn nở

Môi chất lạnh R-12 và môi chất lạnh R-134a dùng chất hút ẩm loại khácnhau Ống tiếp nhận môi chất lạnh được bố trí phía trên bình tích luỹ Một lướilọc tinh có công dụng ngăn chặn tạp chất lưu thông trong hệ thống Bên tronglưới lọc có lỗ thông nhỏ cho phép một ít dầu nhờn trở về máy nén

Kính quan sát là lỗ để kiểm tra được sử dụng để quan sát môi chất tuầnhoàn trong chu trình làm lạnh cũng như để kiểm tra lượng môi chất

Có hai loại kính kiểm tra: Một loại được lắp ở đầu ra của bình chứa và loạikia được lắp ở giữa bình chứa và van giãn nở

2.4.5 Van tiết lưu hay van giãn nở.

2.4.5.1 Chức năng.

Sau khi qua bình chứa tách ẩm, môi chất lỏng có nhiệt độ thấp, áp suất caođược phun ra từ lỗ tiết lưu Kết quả làm môi chất giãn nở nhanh và biến môichất thành hơi sương có áp suất thấp và nhiệt độ thấp

Van tiết lưu điều chỉnh được lượng môi chất cấp cho giàn lạnh theo tảinhiệt một cách tự động

2.4.5.2 Phân loại.

Van tiết lưu dạng hộp:

Hình 2.42 Van tiết lưu dạng hộp.

Van tiết lưu kiểu hộp gồm thanh cảm ứng nhiệt, phần cảm ứng nhiệt đượcthiết kế để tiếp xúc trực tiếp với môi chất

Thanh cảm ứng nhiệt nhận biết nhiệt độ của môi chất (tải nhiệt) tại cửa racủa giàn lạnh và truyền đến hơi chắn trên màn Lưu lượng của môi chất đượcđiều chỉnh khi kim van di chuyển Điều này xảy ra khi có sự chênh lệch áp suấttrên màn thay đổi, giãn ra hoặc co lại do nhiệt độ và tác dụng của lò xo

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 màn tăng, vì thế hơi chắn đó dãn ra Màn 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 Điềunày làm tăng lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống lạnh, bằng cách đólàm tăng khả năng làm lạnh cho hệ thống

Hình 2.43 Nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải cao).

Khi tải nhiệt nhỏ, nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh giảm Điều đó làm chonhiệt truyền đến hơi chắn trên màn giảm nên hơi môi chất co lại Màng dichuyển về phía phải, làm thanh cảm ứng nhiệt và đầu của kim van đẩy sang phíaphải 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 2.44 Nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải thấp).

Van tiết lưu loại thường:

Hình 2.45 Van tiết lưu loại thường.

Bộ phận cảm nhận nhiệt độ của van giãn nở được đặt bên ngoài của cửa ragiàn lạnh Ở đỉnh của màng dẫn tới ống cảm nhận điện, có chứa môi chất và ápsuất của môi chất thay đổi tùy theo nhiệt độ bên ngoài của giàn lạnh

Áp suất môi chất bên ngoài tác động vào đáy màng Sự cân bằng giữa lựcđầy lên màng (áp suất của môi chất bên ngoài giàn lạnh) và áp suất môi chất củaống cảm nhận nhiệt làm dịch chuyển van kim do đó điều chỉnh được dòng môichất

Khoang trên của màn chắn được nối với đầu cảm ứng nhiệt được điền đầymôi chất Nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh thay đổi làm cho áp suất của hơi chắn