Đồ án hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Chương 1. Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay khoa học công nghệ ngày càng phát triển vượt bậc, nhu cầu sử dụng các loại phương tiện giao thông đi lại của con người cũng ngày càng tăng cao khi nó phục vụ những nhu cầu thiết yếu mà con người cần1. Một chiếc xe ô tô bây giờ có vô số những tiện nghi khác nhau nó được ví như không khác gì so với một ngôi nhà di độn. Chiếc xe không chỉ nhằm mục đích đi lại di chuyển, vận chuyển hàng hóa mà khi ngồi trên đó nó đem lại cho chúng ta một cảm giác rất an toàn, tính hiệu quả cao và còn được trang bị đầy đủ nhưng tiện nghi mà con người cần tới, thỏa mãn nhu cầu cần thiết của người sử dụng nó. Vì thế những nhà thiết kế cần phải rất chú ý tới các tiện nghi, các hệ thống, được thiết kế bên trong và bên ngoài của một chiếc ô tô. Có thể thấy có rất nhiều các hệ thống thông minh, tiện nghi, ưu việt được lắp đặt trên xe trong đó không thể thiếu được mà phải kể đến đó là hệ thống điều hòa không khí trên ô tô. Hệ thống điều hòa không khí là một hệ thống vô cùng quan trọng trên xe và cũng không thể thiếu được trên các loại ô tô hiện nay. Nó chịu trách nhiệm điều hòa nhiệt độ không khí và tuần hoàn không khí bên trong của xe giúp cho những người đang ngồi bên trong xe sẽ thấy thỏa mái dễ chịu trong những ngày hè oi bức hay những ngày đông lạnh giá. Vì vậy e chọn đề tài nghiên cứu đồ án là nghiên cứu hệ thống điều khí vì nó có tính thực tế cao và nó cũng là hệ thống vô cùng quan trọng trên xe nó giúp ta khi ngồi trên xe có cảm giác thỏa mái. Em nghiên cứu đề tài này mang mục đích hiểu rõ về kết cấu , cách thức và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa để qua đó có thể áp dụng được vào trong thực tế hiện nay giúp hệ thống điều hòa có thể hoạt động và vận hành một cách trơn tru không gặp trở ngại và cũng có thể giúp đỡ nâng cấp hệ thống điều hòa lên hoàn thiện hơn, có thể phục vụ cho nhu cầu của người tiêu dùng tốt hơn khi lái xe và khi ngồi bên trong xe sẽ có một cảm giác thỏa mái, dễ chịu trong những ngày thời tiết khắc nghiệt. 2. Tình hình nghiên cứu hệ thống điều hòa hiện nay Hiện nay hệ thống điều hòa đang ngày càng phát triển hoàn thiện và hiện đại hơn hoạt động tốt hơn, hiệu quả được nâng cao. Trước đây hệ thống điều hệ thống điều hòa không khí thường chỉ có hệ thống sưởi hoặc chỉ có hệ thống làm mát và điều được điểu khiển trực tiếp bằng tay bằng cách tác động vào công tắc và cần gạt điều khiển nhiệt độ. Còn bây giờ hệ thống điều hòa phát triển rất hiện đại, hệ thống điều hòa là điều hòa 4 mùa có cả hệ thống làm lạnh kết hợp với cả hệ thống sưởi. Ngoài ra hệ thống điều hòa còn được điều khiển một cách tự động thông qua cá loại cảm biến như cảm biến nhệt độ trong xe, cảm biến nhiệt độ môi trường, … Các loại cảm biến này sẽ cảm nhân nhiệt độ môi trường, nhiệt độ bên trong xe,… để điều chỉnh nhiệt độ sao cho thích hợp. Ngoài những ưu điểm hệ thống điều hòa trên ô tô cũng có nhược điểm như là có thể gây phá hủy tầng ozone do loại ga điều hòa khi hệ thống điều hòa xả ra môi trường. Loại ga trước đây thường dùng là loại ga R12 nó xả ra lượng lớn khí Clo gây ra phá hủy tần ozone. Sau này đã được thay thế bằng khí R134a, loại khí này có đặc tính gần giống với R12 và ít gây hại đến tầng ozone ở tầng bình lưu hơn khí R12 đến 95% tuy nhiên nó vẫn có xu hướng làm cho trái đất ấm lên và nó truyền nhiệt kém hơn so với R12 một chút. Hiện nay khí ga R134a vẫn là loại khí ga ưu việt nhất hiện tại và được dùng phổ biến nhưng có vẫn một phần có hại tới môi trường vẫn có thể làm cho trái đất nóng lên và chưa có loại một loại ga nào có thể làm tốt thay thế được ga R134a ở thời điểm hiện tại. Vì vậy trong tương lai hi vọng sẽ tìm ra một loại ga lạnh khác có thể thay thế vào trong hệ thống điều hòa không khí có hiệu quả làm lạnh tốt hơn và thân thiện với môi trường hơn, không làm phá hủy tầng ozone và không là tác nhân làm nóng lên của trái đất. Khoa học kỹ thật trên thế giới ngày càng phát triển hơn và hệ thống điều hòa không khí trong ô tô cũng sẽ ngày càng được cải thiện, hoàn thiện hơn, hiện đại hơn nữa để phục vụ những nhu cầu thiết yếu của người sử dụng. Chương 2. Cấu tạo hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Điều hòa không khí là một trong những hệ thống vô cùng quan trọng trong xe. Nó chịu trách nhiệm điều hòa nhiệt độ không khí và tuần hoàn không khí bên trong của xe giúp cho những người đang ngồi bên trong xe sẽ thấy thỏa mái dễ chịu trong những ngày hè oi bức hay những ngày đông lạnh giá, không những thế nó còn giúp giữ độ ẩm và lọc sạch không khí2. Ngày nay, các hoạt động của điều hòa không khí có thể hoạt động được một cách tự động nhờ vào sự giúp đỡ các cảm biến và điều khiển ECU được lắp đặt trong xe. Điều hòa trên ô tô cũng có thể giúp loại bỏ các yếu tố cản trở tầm nhìn như sương mù, nước và băng bị giữ lại trên mặt kính của xe khi xe di chuyển. Để có thể làm ấm được không khí bên trong ô tô, hệ thống điều hòa đã sử dụng một két sưởi ấm. Két sưởi ấm này sẽ lấy nước làm mát cơ được làm nóng lên bởi động cơ và sử dụng một quạt gió để đưa nhiệt này vào để làm ấm không khí đưa vào khoang xe, vì vậy nhiệt độ của két sưởi sẽ thấp cho tới khi nước làm mát của động cơ được làm nóng lên. Do đó ngay sau khởi động động cơ thì bộ phận sưởi ấm không làm việc. Để không khí trong ô tô được làm mát thì hệ thống làm lạnh của ôtô sẽ hoạt động theo một chu trình làm việc kín. Máy nén sẽ nén lại và đẩy môi chất làm lạnh ở thể khí có áp suất cao đi vào giàn ngưng. Khi môi chất làm lạnh ở giàn ngưng sẽ từ khí được chuyển đổi sang dạng lỏng. Chất làm lạnh thể lỏng sẽ được đưa vào một bình chứa ( hay còn gọi bình sấy khô). Môi chất làm lạnh sau khi chảy qua lưới lọc sẽ chảy qua một van gọi là van tiết lưu nhiệt, van này sẽ làm chuyển chất làm lạnh ở thể lỏng thành khí (áp suất và nhiệt độ thấp). Môi chất làm lạnh ở dạng khí có nhiệt độ thấp sẽ làm nguội lạnh không khí. Quá trình bay hơi trong máy lạnh sẽ lấy nhiệt độ của không khí chạy qua máy lạnh. Tất cả các không khí trong môi trường đều được chuyển thành hơi lạnh và chỉ có môi chất làm lạnh sau khi được lấy nhiệt độ sẽ được máy nén hút đi quay trở lại máy nén khí và quá trình lặp lại như trước. 2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, chức năng của điều hòa hệ thống 2.1.1 Nhiệm vụ Hệ thống điều hòa trên ô tô là một hệ thống có nhiệm vụ đảm bảo chất lượng không khí ở bên trong ô tô nhằm duy trì nhiệt độ và không khí sạch thích hợp với sức khỏe con người. Ở mỗi không gian khác nhau, mức độ phức tạp của ô tô mà kết cấu của điều hòa sẽ có sự phức tạp khác nhau. Kết cấu của điều sẽ phức tạp hoặc đơn giản nhưng vẫn có đầy đủ các chức năng cơ bản của một hệ thống điều hòa không khí. Chỉ tiêu tối ưu cho môi trường bên trong ô tô: nhiệt độ 18o Cđến 22o C, độ ẩm 40% đến 60%; Tốc độ gió lưu thông 0,1 ms đến 0,4 ms, lượng khí bù nhỏ hơn 0,001 gm3 2.1.2 Yêu cầu Không khí được đưa vào trong khoang hành khách phải lạnh. Không khí đưa vào khoang phải sạch Không phải khí lạnh phải được truyền tới toàn bộ hành khách. Không khí lạnh đưa vào phải khô không ẩm. 2.1.3 Chức năng của hệ thống điều hòa không khí Hình 2.1: Bố trí chung hệ thống điều hòa không khí 1.Máy nén 2.Giàn nóng 3.Tấm lọc 4.Van tiết lưu 5.Giàn lạnh 6. Bình chứa 7.Két sưởi 8.Quạt gió Hệ thống điều hòa không khí có các chức năng sau: Điều khiển nhiệt độ của không khí bên trong ô tô và thay đổi độ ẩm bên trong xe. Điều khiển lưu lượng không khí tuần hoàn bên trong xe. Lọc bụi trong không và làm sạch không khí. a) Chức năng điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe • Chức năng sưởi ấm Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động của hệ thống sưởi Két sưởi được sử dụng giống như bộ trao đổi nhiệt độ, nó sẽ tăng nhiệt độ và làm ấm không khí và thổi vào khoang xe. Két sưởi sẽ lấy nhiệt độ của nước làm mát động cơ trong lúc động cơ đang hoạt động để làm nóng và nhờ vào quạt gió thổi không khí đã được két sưởi làm ấm thổi vào bên trong khoang xe.Khi nước làm mát nóng lên nó sẽ làm tăng nhiệt độ của két sưởi lên. Do đó trước khi động cơ của ô tô được khởi động thì két sưởi vẫn lạnh và không làm việc như bộ sưởi cho đến khi động cơ khởi động và làm nóng nước làm mát. • Chức năng làm mát Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát Giàn lạnh cũng giống như giàn nóng là một bộ phận sử dụng để trao đổi nhiệt độ, nó sẽ chịu trách nhiệm làm mát không khí trước khi nó được quạt gió thổi vào bên trong khoang hành khác và khoang người lái. Khi công tắc điều hòa không khí được bật lên, máy nén lúc này sẽ bắt đầu hoạt động và đẩy môi chất lạnh đi tới giàn lạnh để làm mát không khí 2. Giàn lạnh sau khi được đưa chất làm lạnh tới sẽ làm lạnh không khí và đưa khí lạnh vào khoang hành khách nhờ vào quạt gió. Khác với việc không khí được làm nóng thì làm lạnh không khí hoàn toàn độc lập không phụ thuộc vào việc lấy nhiệt độ của nước làm mát của động cơ. b) Chức năng hút ẩm Khi độ ẩm bên trong của không khí quá lớn, thì sau khi không khí đi qua giàn lạnh sẽ làm cho hơi nước bên trong không khí sẽ bị ngưng đọng lại và đọng lên bên trên các cánh tản nhiệt giàn lạnh3. Như thế sẽ làm khô được không khí lạnh trước khi quạt gió thổi không khí đã làm lạnh vào khoang xe. Nước sau khi đã đọng lại bên trên giàn lạnh sẽ chảy xuống một khay xả nước và thông qua vòi dẫn thải ra ngoài xe c) Chức năng lọc gió và loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn Một bộ lọc không khí sẽ lắp ở phía trước của cửa hút để lọc sạch không khí lạnh trước khí khí lạnh được đưa vào bên trong khoang xe 3. Bộ lọc bụi: Khi bụi bẩn làm tắc bộ lọc không khí khi đó không khí sẽ khó được quạt gió thổi vào trong khoang xe, việc này sẽ làm giảm hiệu suất làm lạnh của điều hòa. Khi đó cần kiểm tra làm sạch và có thể sẽ thay bộ lọc khác để nâng cao đươc hiệu suất làm việc của hệ thống điều hòa. Hình 2.4: Bộ lọc khí Bộ làm sạch không khí : Bộ làm sạch không khí sẽ loại bỏ khói thuốc lá, bụi,... để không khí bên trong xe được sạch Hình 2.5: Bộ lọc khí và khử mùi Bộ lọc không sẽ lấy không khí bên trong của xe nhờ vào một mô tơ quạt gió và làm thanh lọc không khí và loại bỏ mùi của không khí nhờ vào than hoạt tính bên trong của bộ lọc không khí. Ngoài ra, trong một số loại xe còn được lắp thêm cảm biến khói thuốc để nhận biết được có khói thuốc trong xe hay không và mô tơ quạt gió sẽ tự động bật lên ở chế độ “HI” để làm sạch không khí trong xe Loại bỏ các cản trở tầm nhìn Khi độ ẩm và nhiệt độ bên trong xe cao mà không khí bên ngoài trời có nhiệt độ thấp khi đó phía trên mặt kính của xe sẽ đọng lại hơi nước. Nó sẽ làm cản trở tầm nhìn của người lái khi lái xe. Khí đó hệ thống dẫn một luồng không khí để thổi lên phía bên trên mặt kính để làm tan đi nước đọng lại phía trên mặt kính. 2.1.4 Phân loại hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô sẽ được phân loại theo phương thức khiển điều hòa, theo vị trí lắp đặt của điều và theo chức năng. 4 2.1.4.1 Phân loại theo vị trí lắp đặt a) Kiểu giàn lạnh của điều hòa được đặt ở phía trước của xe Loại này cửa ra của điều hòa sẽ được lắp vào phía sau bảng đồng hồ, khí mát và không khí tuần hoàn sẽ được quạt gió thổi qua giàn lạnh thổi không khí lạnh vào bên trong khoang hành khách. Loại điều hòa không khí này sẽ đưa luồng khí lạnh từ hệ thống thổi đến trước mặt người lái nên làm lạnh nhanh và liên tục. Người lái có thể điều khiển được cửa ra điều hòa không khí nên sẽ điều chỉnh được nhiệt độ một cách hợp lý nên sẽ tăng hiệu quả làm lạnh hơn. b) Kiểu khoang hành lý. Kiểu điều hòa không khí này sẽ lắp đặt ở phía cốp sau xe, không khí lạnh sẽ được đưa vào khoang hành khách từ cửa ra được đặt ở lưng ghế sau.

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

Mục lục PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT Ô TÔ 1 LỜI MỞ ĐẦU 3 Chương 1 Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí

1 Lý do chọn đề tài 4

2 Tình hình nghiên cứu hệ thống điều hòa hiện nay 4

Chương 2 Cấu tạo hệ thống điều hòa không khí trên ô

2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, chức năng của điều hòa hệ thống .62.1.1 Nhiệm vụ 62.1.2 Yêu cầu 72.1.3 Chức năng của hệ thống điều hòa không khí 7a) Chức năng điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn khôngkhí trong xe 7b) Chức năng hút ẩm 9c) Chức năng lọc gió và loại bỏ các chất cản trở tầmnhìn 9

2.1.4 Phân loại hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 102.1.4.1 Phân loại theo vị trí lắp đặt 102.1.4.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển 132.1.4.3 Phân loại theo chức năng 142.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các khối trong hệthống 152.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thốngđiều hòa 152.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các khối trong hệthống 15

2.2.2.1 Hệ thống làm lạnh: 152.2.2.1.1 Nguyên lý làm lạnh trên ô tô

15

2.2.2.2 Bộ thông gió: 20

2.2.2.3 Hệ thống sưởi ấm: 22

2.2.2.3.1 Nguyên lý: 22 2.2.2.3.2 Các loại bộ sưởi: 23 2.2.2.4 Các thiết bị chống đóng băng: 25

2.3 Cấu tạo của một số bộ phận của hệ thống điều hòa không khí 27

2.3.1 Máy nén 27

2.3.2 Giàn nóng 33

2.3.3 Giàn lạnh 34

2.3.4 Bộ thu sấy 36

2.3.5 Quạt gió 37

2.3.6 Van tiết lưu nhiệt 37

2.4 Một số điều khiển của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 39 2.4.1 Bộ điều khiển nhiệt độ 39

2.4.2 Bộ điều khiển tốc độ quạt 41

2.4.3 Bộ điều khiển tốc độ không tải (bù ga) 43

2.4.4 Bộ điều khiển chống đóng băng giàn lạnh 45

2.4.5 Bộ điều khiển đóng ngắt máy nén 47

Chương 3 Phân tích sơ đồ mạch điều khiển hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

50 3.1 Sơ đồ mạch điện điều khiển hệ thống điều hòa không khí trên xe Toyota vios 2007 50

3.2 Phân tích sơ đồ mạch điện và trình bày nguyên lý làm việc 51 3.2.1 Giải thích các kí hiệu 51

3.2.2 Phân tích mạch điện và nguyên lý hoạt động 54

Tài liệu tham khảo 57

Hình 2.1: Bố trí chung hệ thống điều hòa không khí 5

Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động của hệ thống sưởi 6

Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát 6

Hình 2.4: Bộ lọc khí 7

Hình 2.5: Bộ lọc khí và khử mùi 8

Hình 2.6: Kiểu giàn lạnh đặt ở phía trước 9

Hình 2.7: Kiểu giàn lạnh ở khoang hành lý 9

Hình 2.8: Giàn lạnh kép 10

Hình 2.9: Giàn lạnh kép treo trần 10

Hình 2.10: Bảng điều khiển hệ thống điều hòa bằng tay 11

Hình 2.11: Bảng điều khiển điều hòa tự động 11

Hình 2.12: Điều hòa không khí kiểu đơn 12

Hình 2.13: Điều hòa không khí kiểu 4 mùa 13

Hình 2.14: Kếu cấu chung của hệ thống điều hòa không khí.14 Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý hoạt động 14

Hình 2.16: sự giãn nở và bay hơi của khí 16

Hình 2.17: Sự ngưng tụ môi chất lạnh 17

Hình 2.18: Chu trình làm lạnh của hệ thống 18

Hình 2.19: Tác nhân phá hủy tầng ozone 19

Hình 2.20: Áp suất hơi của chất làm lạnh R-134a 20

Hình 2.21: Hệ thống thông gió tự nhiên trên xe 21

Hình 2.22: Hệ thống thông gió cưỡng bức 22

Hình 2.23: Nguyên lý hoạt động của hệ thống sưởi trên ô tô 22 Hình 2.24: Nguyên lý trộn khí 23

Hình 2.25: Nguyên lý điều khiển lưu lượng nước chảy 24

Hình 2.26: Van nước chảy 24

Hình 2.27: Két sưởi 24

Hình 2.28: Quạt lòng sóc 25

Hình 2.29: Chu trình điều áp giàn lạnh 26

Hình 2.30: Van giãn nở 26

Hình 2.31: Cấu tạo của máy nén khí 27

Hình 2.32: Cấu tạo máy nén ly hợp 28

Hình 2.33: Máy nén kiểu piston 28

Hình 2.34: Nguyên lý hoạt động máy nén kiểu piston 29

Hình 2.35: Cấu tạo máy nén kiểu piston có thể thay đổi được .30

Hình 2.36: Máy nén kiểu cánh gặt quay 31

Hình 2.37: Máy nén kiểu cuộn 32

Hình 2.39: Giàn nóng 34

Hình 2.40: Giàn lạnh 34

Hình 2.41: Bình thu sấy 36

Hình 2.42: Quạt gió 37

Hình 2.43: Van tiết lưu nhiệt 38

Hình 2.44: Bộ điều khiển kiểu điện trở 39

Hình 2.45: Nguyên lý bộ điều khiển kiểu điện trở 40

Hình 2.46: Nguyên lý bộ điều khiển kiểu điện trở 40

Hình 2.47: Nguyên lý bộ điều khiển kiểu điện trở 41

Hình 2.48: Loại sử dụng bộ điều nhiệt 41

Hình 2.49: Điều khiển tốc độ quạt tắt 42

Hình 2.50: Điều khiển quạt ở chế độ LO 42

Hình 2.51: Điều khiển quạt ở chế độ ME 43

Hình 2.52: Điều khiển quạt ở chế độ HI 43

Hình 2.53: Điều khiển bù ga kiểu điện 44

Hình 2.54: Điều khiển bù ga kiểu cơ 45

Hình 2.55: Điều khiển chống đóng băng loại EPR 45

Hình 2.56: Van giãn nở 46

Hình 2.57: Van giãn nở 46

Hình 2.58: Điều khiển chống đóng băng khi nhiệt độ thấp 47

Hình 2.59: Điều khiển chống đóng băng khi nhiệt độ cao 47

Hình 2.61: Điều khiển máy nén theo tốc độ động cơ 48

Hình 2.62: Điều khiển ngắt A/C để tăng tốc độ động cơ 48

Hình 2.63: Mạch điều khiển máy nén 49

Hình 3.1: Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống điều hòa của toyota vios 2007 50

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành công nghệ ô tô ngày càng phát triển mạnh mẽ vàngày càng trở nên vượt trội so với các nghành khác[1] Mộtchiếc ô tô hiện nay không chỉ phục vụ cho việc di chuyểnhay đơn thuần chỉ để chở hàng hóa nữa mà khi ngồi trênmột chiếc xe khi đi lại di chuyển sẽ tạo một cảm giác thậtthỏa mái, dễ chịu cho người lái cũng như những hành kháchngồi trên xe

Những chiếc xe ô tô ngày nay khi di chuyển trên đườngkhông những cần phải bảo đảm cho người ngồi trên xe được

an toàn mà nó còn có thể đưa tới rất nhiều tiện nghi khácnhằm thỏa mãn nhu cầu sử dụng đang tăng lên của người

sử dụng Một trong những tiện ích được lắp đặt và rất quantrọng trong xe đó là hệ thống điều hòa không khí Điều hòatrên ô tô giúp điều hòa không khí bên trong xe và lưu thôngkhí trong xe giúp cho không khí trong xe sạch hơn, thoángmát làm người ngồi trên xe có cảm giác thật thỏa mái, dễchịu trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt Như nhưngkhi thời tiết nắng nóng, oi bức khó chịu thì điều hòa trên xe

sẽ chịu trách nhiệm làm mát không khí bên trong xe lọc bụi

và lưu thông không khí trong xe, còn vào mua đông giá rétthì đã có hệ thống sưởi của hệ thống điều hòa không khísưởi ấm không khí bên trong xe điều hòa nhiệt độ ở mộtmức thích hợp phù hợp với nhu cầu của người sử dụng

Nhận thấy đề tài “NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA

KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ” là một đề tài rất hữu ích và có

tính thực tế cao Vì vậy được sự đồng ý và cho phép củathầy Lê Đức Hiếu e đã tiến hành nghiên cứu đồ án chuyênngành về đề tài này Mặc dù có gặp một số khó khăn trongviệc tìm hiểu và thực hiện đồ án nhưng được sự giúp đỡ chỉbảo tận tần của thầy Lê Đức Hiếu và các thầy cô trong khoa

em đã hoàn thành được đồ án chuyên ngành theo đúng thờigian quy định và các mục tiêu đã đề ra

Đề tài đồ án chuyên ngành là “Nghiên cứu hệ thống điều

hòa không khí trên ô tô” Nội dung đề tài gồm 3 chương

Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ôtô

Chương 2: Cấu tạo của hệ thống điều hòa không khí trên ôtô

Chương 3: Phân tích sơ đồ mạch điều khiển hệ thống điềuhòa không khí trên ô tô

Do kiến thức chuyên ngành còn hạn chế nên trong đồ ánchuyên ngành lần này còn có nhiều thiếu sót là không thểtránh khỏi, em mong các thầy cô trong khoa có thể góp ýgiúp cho đồ án chuyên ngành của em được đầy đủ và hoànthiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

khí trên ô tô

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay khoa học công nghệ ngày càng phát triển vượtbậc, nhu cầu sử dụng các loại phương tiện giao thông đi lạicủa con người cũng ngày càng tăng cao khi nó phục vụnhững nhu cầu thiết yếu mà con người cần[1] Một chiếc xe

ô tô bây giờ có vô số những tiện nghi khác nhau nó được vínhư không khác gì so với một ngôi nhà di độn Chiếc xekhông chỉ nhằm mục đích đi lại di chuyển, vận chuyển hànghóa mà khi ngồi trên đó nó đem lại cho chúng ta một cảmgiác rất an toàn, tính hiệu quả cao và còn được trang bị đầy

đủ nhưng tiện nghi mà con người cần tới, thỏa mãn nhu cầucần thiết của người sử dụng nó Vì thế những nhà thiết kếcần phải rất chú ý tới các tiện nghi, các hệ thống, được thiết

kế bên trong và bên ngoài của một chiếc ô tô Có thể thấy

có rất nhiều các hệ thống thông minh, tiện nghi, ưu việtđược lắp đặt trên xe trong đó không thể thiếu được mà phải

kể đến đó là hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Hệ thống điều hòa không khí là một hệ thống vô cùng quantrọng trên xe và cũng không thể thiếu được trên các loại ô

tô hiện nay Nó chịu trách nhiệm điều hòa nhiệt độ không

khí và tuần hoàn không khí bên trong của xe giúp chonhững người đang ngồi bên trong xe sẽ thấy thỏa mái dễchịu trong những ngày hè oi bức hay những ngày đông lạnhgiá.

Vì vậy e chọn đề tài nghiên cứu đồ án là nghiên cứu hệthống điều khí vì nó có tính thực tế cao và nó cũng là hệthống vô cùng quan trọng trên xe nó giúp ta khi ngồi trên

xe có cảm giác thỏa mái Em nghiên cứu đề tài này mangmục đích hiểu rõ về kết cấu , cách thức và nguyên lý hoạtđộng của hệ thống điều hòa để qua đó có thể áp dụng đượcvào trong thực tế hiện nay giúp hệ thống điều hòa có thểhoạt động và vận hành một cách trơn tru không gặp trởngại và cũng có thể giúp đỡ nâng cấp hệ thống điều hòa lênhoàn thiện hơn, có thể phục vụ cho nhu cầu của người tiêudùng tốt hơn khi lái xe và khi ngồi bên trong xe sẽ có mộtcảm giác thỏa mái, dễ chịu trong những ngày thời tiết khắcnghiệt

2 Tình hình nghiên cứu hệ thống điều hòa hiện nay

Hiện nay hệ thống điều hòa đang ngày càng phát triển hoànthiện và hiện đại hơn hoạt động tốt hơn, hiệu quả đượcnâng cao Trước đây hệ thống điều hệ thống điều hòa khôngkhí thường chỉ có hệ thống sưởi hoặc chỉ có hệ thống làmmát và điều được điểu khiển trực tiếp bằng tay bằng cáchtác động vào công tắc và cần gạt điều khiển nhiệt độ Cònbây giờ hệ thống điều hòa phát triển rất hiện đại, hệ thốngđiều hòa là điều hòa 4 mùa có cả hệ thống làm lạnh kết hợpvới cả hệ thống sưởi Ngoài ra hệ thống điều hòa còn đượcđiều khiển một cách tự động thông qua cá loại cảm biếnnhư cảm biến nhệt độ trong xe, cảm biến nhiệt độ môitrường, … Các loại cảm biến này sẽ cảm nhân nhiệt độ môitrường, nhiệt độ bên trong xe,… để điều chỉnh nhiệt độ saocho thích hợp

Ngoài những ưu điểm hệ thống điều hòa trên ô tô cũng cónhược điểm như là có thể gây phá hủy tầng ozone do loại

ga điều hòa khi hệ thống điều hòa xả ra môi trường Loại gatrước đây thường dùng là loại ga R12 nó xả ra lượng lớn khíClo gây ra phá hủy tần ozone Sau này đã được thay thế

bằng khí R-134a, loại khí này có đặc tính gần giống với R-12

và ít gây hại đến tầng ozone ở tầng bình lưu hơn khí R-12đến 95% tuy nhiên nó vẫn có xu hướng làm cho trái đất ấmlên và nó truyền nhiệt kém hơn so với R-12 một chút

Hiện nay khí ga R-134a vẫn là loại khí ga ưu việt nhất hiệntại và được dùng phổ biến nhưng có vẫn một phần có hại tớimôi trường vẫn có thể làm cho trái đất nóng lên và chưa cóloại một loại ga nào có thể làm tốt thay thế được ga R-134a

ở thời điểm hiện tại Vì vậy trong tương lai hi vọng sẽ tìm ramột loại ga lạnh khác có thể thay thế vào trong hệ thốngđiều hòa không khí có hiệu quả làm lạnh tốt hơn và thânthiện với môi trường hơn, không làm phá hủy tầng ozone vàkhông là tác nhân làm nóng lên của trái đất Khoa học kỹthật trên thế giới ngày càng phát triển hơn và hệ thống điềuhòa không khí trong ô tô cũng sẽ ngày càng được cải thiện,hoàn thiện hơn, hiện đại hơn nữa để phục vụ những nhu cầuthiết yếu của người sử dụng

trên ô tô

Điều hòa không khí là một trong những hệ thống vô cùngquan trọng trong xe Nó chịu trách nhiệm điều hòa nhiệt độkhông khí và tuần hoàn không khí bên trong của xe giúpcho những người đang ngồi bên trong xe sẽ thấy thỏa mái

dễ chịu trong những ngày hè oi bức hay những ngày đông

lạnh giá, không những thế nó còn giúp giữ độ ẩm và lọcsạch không khí[2] Ngày nay, các hoạt động của điều hòakhông khí có thể hoạt động được một cách tự động nhờ vào

sự giúp đỡ các cảm biến và điều khiển ECU được lắp đặttrong xe Điều hòa trên ô tô cũng có thể giúp loại bỏ cácyếu tố cản trở tầm nhìn như sương mù, nước và băng bị giữlại trên mặt kính của xe khi xe di chuyển

Để có thể làm ấm được không khí bên trong ô tô, hệ thốngđiều hòa đã sử dụng một két sưởi ấm Két sưởi ấm này sẽlấy nước làm mát cơ được làm nóng lên bởi động cơ và sửdụng một quạt gió để đưa nhiệt này vào để làm ấm khôngkhí đưa vào khoang xe, vì vậy nhiệt độ của két sưởi sẽ thấpcho tới khi nước làm mát của động cơ được làm nónglên Do đó ngay sau khởi động động cơ thì bộ phận sưởi ấmkhông làm việc

Để không khí trong ô tô được làm mát thì hệ thống làm lạnhcủa ôtô sẽ hoạt động theo một chu trình làm việc kín Máynén sẽ nén lại và đẩy môi chất làm lạnh ở thể khí có áp suấtcao đi vào giàn ngưng Khi môi chất làm lạnh ở giàn ngưng sẽ

từ khí được chuyển đổi sang dạng lỏng Chất làm lạnh thểlỏng sẽ được đưa vào một bình chứa ( hay còn gọi bình sấykhô) Môi chất làm lạnh sau khi chảy qua lưới lọc sẽ chảyqua một van gọi là van tiết lưu nhiệt, van này sẽ làmchuyển chất làm lạnh ở thể lỏng thành khí (áp suất và nhiệt

độ thấp) Môi chất làm lạnh ở dạng khí - có nhiệt độ thấp sẽlàm nguội lạnh không khí Quá trình bay hơi trong máy lạnh

sẽ lấy nhiệt độ của không khí chạy qua máy lạnh Tất cảcác không khí trong môi trường đều được chuyển thành hơilạnh và chỉ có môi chất làm lạnh sau khi được lấy nhiệt độ

sẽ được máy nén hút đi quay trở lại máy nén khí và quátrình lặp lại như trước

2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, chức năng của điều hòa hệ

thống

2.1.1Nhiệm vụ

- Hệ thống điều hòa trên ô tô là một hệ thống có nhiệm vụđảm bảo chất lượng không khí ở bên trong ô tô nhằm duy

trì nhiệt độ và không khí sạch thích hợp với sức khỏe conngười.

- Ở mỗi không gian khác nhau, mức độ phức tạp của ô tô

mà kết cấu của điều hòa sẽ có sự phức tạp khác nhau Kếtcấu của điều sẽ phức tạp hoặc đơn giản nhưng vẫn có đầy

đủ các chức năng cơ bản của một hệ thống điều hòa khôngkhí

- Chỉ tiêu tối ưu cho môi trường bên trong ô tô: nhiệt độ 18o

Cđến 22o C, độ ẩm 40% đến 60%; Tốc độ gió lưu thông 0,1m/s đến 0,4 m/s, lượng khí bù nhỏ hơn 0,001 g/m3

2.1.2Yêu cầu

- Không khí được đưa vào trong khoang hành khách phải lạnh

- Không khí đưa vào khoang phải sạch

- Không phải khí lạnh phải được truyền tới toàn bộ hành

khách

- Không khí lạnh đưa vào phải khô không ẩm

2.1.3Chức năng của hệ thống điều hòa không khí

Hình 2.1: Bố trí chung hệ thống điều hòa không khí

1.Máy nén 2.Giàn nóng 3.Tấm lọc 4.Van tiết lưu 5.Giàn lạnh 6 Bình chứa 7.Két sưởi 8.Quạt gió

Hệ thống điều hòa không khí có các chức năng sau:

- Điều khiển nhiệt độ của không khí bên trong ô tô và thay đổi

độ ẩm bên trong xe

- Điều khiển lưu lượng không khí tuần hoàn bên trong xe

- Lọc bụi trong không và làm sạch không khí

a) Chức năng điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe

 Chức năng sưởi ấm

Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động của hệ thống sưởi

Két sưởi được sử dụng giống như bộ trao đổi nhiệt độ, nó sẽtăng nhiệt độ và làm ấm không khí và thổi vào khoang xe Kétsưởi sẽ lấy nhiệt độ của nước làm mát động cơ trong lúc động

cơ đang hoạt động để làm nóng và nhờ vào quạt gió thổikhông khí đã được két sưởi làm ấm thổi vào bên trong khoangxe.Khi nước làm mát nóng lên nó sẽ làm tăng nhiệt độ của kétsưởi lên Do đó trước khi động cơ của ô tô được khởi động thìkét sưởi vẫn lạnh và không làm việc như bộ sưởi cho đến khiđộng cơ khởi động và làm nóng nước làm mát

 Chức năng làm mát

Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát

Giàn lạnh cũng giống như giàn nóng là một bộ phận sử dụng

để trao đổi nhiệt độ, nó sẽ chịu trách nhiệm làm mát khôngkhí trước khi nó được quạt gió thổi vào bên trong khoanghành khác và khoang người lái Khi công tắc điều hòa khôngkhí được bật lên, máy nén lúc này sẽ bắt đầu hoạt động vàđẩy môi chất lạnh đi tới giàn lạnh để làm mát không khí [2].Giàn lạnh sau khi được đưa chất làm lạnh tới sẽ làm lạnhkhông khí và đưa khí lạnh vào khoang hành khách nhờ vàoquạt gió Khác với việc không khí được làm nóng thì làm lạnhkhông khí hoàn toàn độc lập không phụ thuộc vào việc lấynhiệt độ của nước làm mát của động cơ

c) Chức năng lọc gió và loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn

- Một bộ lọc không khí sẽ lắp ở phía trước của cửa hút để lọcsạch không khí lạnh trước khí khí lạnh được đưa vào bên trongkhoang xe [3]

- Bộ lọc bụi: Khi bụi bẩn làm tắc bộ lọc không khí khi đó khôngkhí sẽ khó được quạt gió thổi vào trong khoang xe, việc này

sẽ làm giảm hiệu suất làm lạnh của điều hòa Khi đó cần kiểmtra làm sạch và có thể sẽ thay bộ lọc khác để nâng cao đươc

hiệu suất làm việc của hệ thống điều hòa

Hình 2.4: Bộ lọc khí

- Bộ làm sạch không khí : Bộ làm sạch không khí sẽ loại bỏ khóithuốc lá, bụi, để không khí bên trong xe được sạch

Hình 2.5: Bộ lọc khí và khử mùi

Bộ lọc không sẽ lấy không khí bên trong của xe nhờ vào một

mô tơ quạt gió và làm thanh lọc không khí và loại bỏ mùi củakhông khí nhờ vào than hoạt tính bên trong của bộ lọc khôngkhí

Ngoài ra, trong một số loại xe còn được lắp thêm cảm biếnkhói thuốc để nhận biết được có khói thuốc trong xe hay

không và mô tơ quạt gió sẽ tự động bật lên ở chế độ “HI” đểlàm sạch không khí trong xe

- Loại bỏ các cản trở tầm nhìn

Khi độ ẩm và nhiệt độ bên trong xe cao mà không khí bênngoài trời có nhiệt độ thấp khi đó phía trên mặt kính của xe sẽđọng lại hơi nước Nó sẽ làm cản trở tầm nhìn của người láikhi lái xe Khí đó hệ thống dẫn một luồng không khí để thổilên phía bên trên mặt kính để làm tan đi nước đọng lại phíatrên mặt kính

2.1.4 Phân loại hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô sẽ được phân loại theophương thức khiển điều hòa, theo vị trí lắp đặt của điều vàtheo chức năng [4]

2.1.4.1 Phân loại theo vị trí lắp đặt

a) Kiểu giàn lạnh của điều hòa được đặt ở phía trước của xeLoại này cửa ra của điều hòa sẽ được lắp vào phía sau bảngđồng hồ, khí mát và không khí tuần hoàn sẽ được quạt gióthổi qua giàn lạnh thổi không khí lạnh vào bên trong khoanghành khách

Loại điều hòa không khí này sẽ đưa luồng khí lạnh từ hệ thốngthổi đến trước mặt người lái nên làm lạnh nhanh và liên tục.Người lái có thể điều khiển được cửa ra điều hòa không khínên sẽ điều chỉnh được nhiệt độ một cách hợp lý nên sẽ tăng

hiệu quả làm lạnh hơn

b) Kiểu khoang hành lý

Kiểu điều hòa không khí này sẽ lắp đặt ở phía cốp sau xe,không khí lạnh sẽ được đưa vào khoang hành khách từ cửa rađược đặt ở lưng ghế sau

Hình 2.6: Kiểu giàn lạnh đặt ở

phía trước

Ưu điểm của kiểu lắp đặt hệ thống điều hòa này là có khoảngtrống lớn ở cốp sau xe nên điều hòa có thể có công suất giànlạnh cao và có thể dự trữ khí lạnh để làm mát.

c) Kiểu giàn lạnh đặt phía trước và sau xe (Kiểu kép)

Kiểu giàn lạnh này thường hay lắp đặt trên các loại xe 7 chỗ.Loại giàn lạnh này được kết hợp cả hai kiểu giàn lạnh là no sẽđược đặt ở phía trước của xe và kiểu khoang hành lý Điềuhòa kiểu kép này sẽ được lắp đặt ở cả phía trước của xe vàphía sau cốp xe nên công suất làm lạnh sẽ cao hơn và hiệu

Hình 2.7: Kiểu giàn lạnh ở khoang

hành lý

Hình 2.8: Giàn lạnh kép

suất làm lạnh tốt hơn, luồng không khí lạnh sẽ được truyền đitoàn bộ xe và nhiệt độ trong xe sẽ đồng đều hơn.

d) Kiểu kép treo trần

Điều hòa không khí kiểu kép treo trần giúp tăng không giantrong xe vào tăng không gian làm lạnh trong xe nên nó rấtthích hợp cho các loại xe khách, xe buýt,… [4]

Kiểu điều hòa này được bố trí kết hợp giàn lạnh phía trước của

xe và các giàn lạnh được lắp đặt treo phía trên trần của xe

2.1.4.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển

a) Phương pháp điều khiển bằng tay

Phương pháp này là phương pháp truyền thống trên xe nóđiều khiển nhiệt độ bằng cách tác động trực tiếp vào các côngtắc hay cần gạt để có thể điều khiển nhiệt độ được lắp trênbảng điều khiển trên xe Phương pháp điều chỉnh nhiệt độ này

có đặc điểm là có thể điều chỉnh nhiệt độ, luồng khí vào, dòngkhí vào, tốc độ quạt,… theo ý thích của người lái sao cho phùhợp, nhưng người lái phải điều khiển nó trực tiếp bằng tay màkhông thể tự động

Hình 2.9: Giàn lạnh kép treo trần

Hình 2.10: Bảng điều khiển hệ thống điều hòa bằng tay

b) Phương pháp điều khiển tự động

Điều khiển điều hòa không khí tự động (ECU A/C) là hệ thốngđiều hòa một cách tự động, điều hòa nhiệt độ không khí được

tự động hóa nhờ vào các loại cảm biến được đặt ở các vị khácnhau trên xe như cảm biến nhiệt độ trong xe để nhận biếtnhiệt độ ở bên trong xe là cao hay thấp, cảm biến nhiệt độbên ngoài môi trường để đo nhiệt độ bên ngoài xe,… Các loại

cảm biến này sẽ gửi các tín hiệu thông số mà nó đo được vềcho ECU, ECU sẽ phân tích và đưa ra điều chỉnh nhiệt độkhông khí làm mát một cách hợp lý

2.1.4.3 Phân loại theo chức năng

Điều hòa không khí có chức năng vô cùng quan trọng trên xe,

nó rất cần thiết cho một chiếc xe vào mùa hè nắng nóng haymùa đông lạnh buốt Tuy nhiên mỗi vùng đất, mỗi quốc gia lạicũng có nhưng khiểu khí hâu đặc trưng nên điều hòa trong xecũng được sử dụng theo nhưng cách riêng khác nhau Vì vậycũng có thể chia làm 2 loại điều hòa không khí

Hình 2.11: Bảng điều khiển điều hòa tự động

a) Loại điều hòa đơn:

Loại điều hòa đơn này chỉ sử dụng một chức nay là dùng đểsưởi ấm, sử dụng một hệ thống sưởi hoặc chỉ sử dụng để làmmát, sử dụng một hệ thống làm mát Loại điều hòa đơn nàythường được dùng ở một số vùng có khí hậu nóng quanh nămhoặc lạnh quanh năm

Hình 2.12: Điều hòa không khí kiểu đơn

b) Loại điều hòa dùng cho tất cả các mùa

Khác với điều hòa đơn loại điều hòa không khí dùng cho tất cảbốn mùa này có thể sử dụng cả để sưởi ấm và cả để làm mát,loại này gồm có một bộ sưởi ấm và một bộ là mát để điềuchỉnh nhiệt độ thích hợp vào các mùa khác nhau Như vàomùa đông lạnh thì điều hòa sẽ dùng chức năng sưởi ấm đểtăng nhiệt độ trong khoang xe còn vào mùa hè oi bức thì cóthể làm mát không khí trong xe Đây cũng là ưu điểm nổi bậtcủa loại điều không khí bốn mùa giúp điều hòa nhiệt độ bêntrong các khoang xe và giữ độ ẩm không khí thích hợp

Loại này còn được chia làm hai kiểu khác nữa là điều khiểnnhiệt độ không khí bằng tay và điều hòa không khí tự động[5] Các cảm biến của xe sẽ nhận biết nhiệt độ bên trong vàngoài xe để tính toán đưa ra điều chỉnh nhiệt độ bên trong xemột cách thích hợp để người lái xe và các hành khách đangngồi trên xe sẽ cảm thấy thỏa mái dễ chịu hoặc do người láiđiều chỉnh sao cho hợp lý Còn trên các loại xe như xe đônglạnh, xe vận tải lớn,… cũng được sử dụng các loại điều hòakhông khí Tuy nhiên tùy thuộc vào từng loại phương tiện vớinhững mục đích khác nhau mà kết kếu và vị trí lắp đặt trên

Hình 2.13: Điều hòa không khí kiểu 4

mùa

mỗi loại xe cũng khác nhau sao cho được phù hợp cho từngloại xe.

2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các khối trong

hệ thống

2.2.1Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thống điều

hòa

- Sơ đồ kết cấu chung

Hình 2.14: Kếu cấu chung của hệ thống điều hòa

không khí

Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô bao gồm các thành phần cơ bản sau:

Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý hoạt động

Khi bật hệ thống điều hòa , ly hợp từ trên máy nén điều hòa

sẽ đóng lại làm máy nén bắt đầu hoạt động Ga lạnh từ nhánh

có áp suất thấp sẽ được hút về máy nén, khi đó khí ga sẽ ởtrạng thái khí, áp suất thấp và có nhiệt độ thấp sẽ đucợ máynén nén lại thành ga có nhiệt độ cao và áp suất cao nhưngvẫn ở trạng thái khí Sau đó khí ga này sẽ được đưa tới giànngưng để thực hiện quá trình trao đổi nhiệt tiếp theo khí ganày sẽ được đi qua bình lục và hút ẩm để loại bỏ các tạp chất

và hơi nước còn tồn đọng trong khí ga Tiếp theo khí ga sẽđược dẫn qua các đường ống trao đổi nhiệt, ở đây diễn ra quátrình trao đổi nhiệt với không khí bên ngoài, khi nhiệt độ củakhí được giảm tới một nhiệt độ nhất định khí ga lúc này sẽchuyển từ thể khí thành thể lỏng

Tiếp theo khí ga sẽ được dẫn qua các đường ống trao đổinhiệt, ở đây diễn ra quá trình trao đổi nhiệt với không khí bênngoài, khi nhiệt độ của khí được giảm tới một nhiệt độ nhấtđịnh khí ga lúc này sẽ chuyển từ thể khí thành thể lỏng.[6]Trong quá trình chuyển trạng thái này khí ga sẽ lấy nhiệt độ

từ môi trường xung quanh Không khí sạch được lấy từ bênngoài và được quạt gió thôi qua giàn lạnh đi vào trong xe Khí

ga lạnh sau khi đi qua giàn lạnh để làm lạnh không khí sẽđược hút quay trở lại máy nén và bắt đầu một chu trình làmlạnh mới

2.2.2Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các khối trong hệ

thống

2.2.2.1 Hệ thống làm lạnh:

Hệ thống làm lạnh trên ô tô nhằm mục đích làm mát không khí và tạo bầu không khí dễ chịu trong xe trong những ngày thời tiết nóng bức

2.2.2.1.1 Nguyên lý làm lạnh trên ô tô

a) Sự giãn nở và bay hơi:

Trong hệ thống làm lạnh cơ khí, khí lạnh được tạo ra bằng

Bình chứ chứa ga lỏng có nhiệt độ cao và áp suất cao sau đó

nó sẽ được đưa tới thông qua van tiết lưu nhiệt xả vào giànngưng, lúc này nhiệt độ và áp suất của ga lỏng sẽ giảmxuống, trong quá trình này sẽ được lấy nhiệt từ môi trườngxong quanh làm bay hơi ga lỏng

Hình 2.16: sự giãn nở và bay hơi

của khí

b) Sự ngưng tụ của khí ga R-134a:

Hệ thống làm lạnh chuyển ga lạnh từ thể khí sau khi được đưa

ra khỏi giàn lạnh sẽ chuyển thành dạng lỏng, hệ thống này sẽngừng làm lạnh khi đã hết ga lỏng nên cần để hệ thống hoạtđộng cần cung cấp đầy đủ lượng ga cho hệ thống

Như đã biết khí ga khi được nén lại thì nhiệt độ của ga lạnh và

áp suất của ga sẽ đều tăng lên

Ví dụ đơn giản là khi nén khí ga lạnh có áp suất từ 2,1 kgf/cm2

lên tới 15kgf/cm2, khi đó nhiệt độ của khí ga cũng tăng lêntheo từ 0oC lên 80oC [7]

Ga lạnh khi ở 15kgf/cm2 sẽ có nhiệt độ sôi là 57oC Vì vậy khimáy nén nén khí ga lại nhiệt độ sẽ tăng lên tới 80oC lúc này

nó sẽ cao hơn nhiệt độ sôi của khí ga lạnh là 57oC, ga lạnh sẽ

từ dạng khí chuyển thành dạng lỏng nếu như giảm nhiệt độcủa ga xuống tới nhiệt độ sôi của nó hoặc là thấp hơn nhiệt

độ sôi của nó Ví dụ: khí ga khi bị máy nén nén tới 15kgf/cm2

có nhiệt độ 80oC muốn chuyển từ dạng khí thành dạng lỏng

có thể giảm nhiệt độ đi 23oC để nhiệt độ khí ga là 57oC hoặcgiảm xuống thấp hơn

Việc làm ngưng tụ khí ga thành dạng lỏng sẽ được làm bằngphương pháp tăng áp suất của khí gaa lên và giảm nhiệt độxuống Khí ga thoát ra từ giàn lạnh sẽ được hút trở lại máynén và bị nén lại và đưa tới giàn ngưng Sau khi khí ga bị nénlại sẽ đưa tới giàn ngưng, khí ga lúc này sẽ bị ngưng tụ lạithành chất lỏng do nhiệt độ sẽ bị tỏa ra xung quanh môitrường và giảm nhiệt độ xuống, sau đó được đưa về bìnhchứa

Chu trình này sau đó sẽ được làm lặp lại [3].

Hình 2.17: Sự ngưng tụ môi chất lạnh

2.2.2.1.2 Môi chất làm lạnh

a) Môi chất làm lạnh R-12

Sự chuyển động của nhiệt và sự thay đổi trạng thái của mộtchất dẫn chúng ta đến chất làm lạnh R-12 (R-12 hoặc Freon),chất làm lạnh R-12 là chất hóa học dichlorodifluoromethane(CCI, F,) chất này sử dụng như "chất mang nhiệt" trong điềuhòa không khí trước đó

R-12 có thể thay đổi trạng thái và mang nhiệt đi theo như yêucầu của hệ thống và nó có thể làm như vậy trong khi vẫn nằmtrong phạm vi nhiệt độ mà hệ thống có thể làm việc bìnhthường Mặc dù nước cũng có thể làm biến đổi trạng thái,nhưng R-12 làm nhanh hơn và có nhiệt độ thấp hơn rất nhiều.Khí ga R-12 thường sử dụng ở các hệ thống điều hòa trên ô tôtrước đây vì nhiệt độ sôi thấp (điểm xảy ra sự bay hơi) Ở bất

kỳ nhiệt độ nào trên 21,6 "F, R-12 sẽ thay đổi trạng thái, hóahơi và hấp thụ một lượng lớn nhiệt từ bên trong xe

R-12 là hóa chất được ưa chuộng trong nhiều năm vì nó cómột số đặc điểm rất đáng mong đợi Nó không độc hại (miễn

là nó không tiếp xúc với ngọn lửa trần), không ăn mòn, không

Hình 2.18: Chu trình làm lạnh của hệ thống

mùi, hòa tan trong dầu và dễ dàng xử lý khi sử dụng đúngcách Tuy nhiên, với số lượng lớn, R-12 có thể làm đổi màucác thành phần mạ crôm và thép không gỉ [8].

Khi tiếp xúc với ngọn lửa trần, hút vào động cơ hoặc đượcphát hiện bằng máy thử rò rỉ Halide (propan), R-12 có thểbiến thành khí phosgene, là khí độc Bạn KHÔNG BAO GIỜđược hít phải khí phosgene

Nhưng nhược điểm thực sự của R-12 là, mặc dù có nhiều đặcđiểm mong muốn, nó là một thành viên của họ hóa học đượcgọi là clorof \ uorocarbon (CFCs), no được cấu tạo bởi mộthoặc hai nguyên tử cacbon được bao quanh bởi các nguyên tửclo và flo Các nghiên cứu khoa học gần đây chỉ ra rằng tầngôzôn của bầu khí quyển trái đất, nơi hấp thụ hơn 99% lượngtia cực tím do mặt trời phát ra, đang bị suy giảm nghiêm

trọng do rò rỉ khí CFC từ hệ thống làm lạnh của xe ô tô [9].Một khi chúng thoát ra khỏi hệ thống điều hòa, khí CFC sẽ dichuyển khoảng từ 15 đến 30 năm lên tầng bình lưu, tầng cách

bề mặt trái đất khoảng 9 đến 30 dặm, và là nơi có tầng ôzônquan trọng Khi CFC đến tầng bình lưu, ánh sáng mặt trời sẽtách ra các nguyên tử clo có hoạt tính cao, do đó phá hủy cácphân tử của tầng ô zôn, làm cho lượng tia cực tím chiếu xuống

bề mặt trái đất nhiều hơn [9] Các nhà nghiên cứu tin rằnglượng ô zôn cứ giảm xuống 1% thì sẽ dẫn đến gia tăng 5%đến 6% các loại bệnh ung thư da Lượng tia cực tím chiếuxuống trái đất nhiều hơn cũng có thể giết chết các sinh vậtphù du trên bề mặt đại dương đóng vai là nguồn cung cấpthức ăn dinh dưỡng cho các loài động vật biển khác và nócũng có thể làm giảm năng suất của cây trồng nông nghiệp

do khiến chúng bị cháy nắng tương đương

b) Môi chất làm lạnh R-134a

Hình 2.19: Tác nhân phá hủy tầng ozone

Là một phần của nỗ lực bảo vệ tầng ôzôn trên toàn thế giới,Hoa Kỳ đã cùng 75 quốc gia khác tham gia hiệp ước quốc tếđược gọi là Nghị định thư Montreal vào năm 1990 Hoa Kỳcam kết loại bỏ dần R-12 và các chất có thể gây hại đến tầngôzôn khác bằng cách năm 2000 Sửa đổi Đạo luật Không khí

rõ ràng năm 1990 đã kết hợp việc sản xuất khí CFC này vàocuối 1995 Các nhà sản xuất ô tô hiện đã loại bỏ R-12 vàchuyển sang một chất làm lạnh mới - được gọi là HFC-134A,

hoặc R-134a - là một chất dựa trên hydrofluorocarbon (HFC)

Do không có clo trong cấu trúc phân tử của nó, R-134, R-134a

ít gây hại cho ôzôn ở tầng bình lưu hơn R-12 đến 95%

Nhưng R-134a không hoàn hảo: Khí R-134a có hiệu quảtruyền nhiệt kém hơn một chút so với R-12; Nhiệt lượng tiềm

ẩn của quá trình hóa hơi (lượng năng lượng cần thiết đểchuyển từ thể hơi sang thể lỏng) đối với R-12 là 36,2 Kcal / Kg

Q 0 "C: Nhiệt lượng tiềm ẩn của quá trình hóa hơi của R-134a

là 47,9 Kcal / Kg Q 0" C Nói cách khác, R 134a tiêu thụ nhiềunăng lượng hơn một chút để tỏa nhiệt mà nó đã hấp thụ vàtruyền từ khoang hành khách so với R-12 Điều này nghĩa là

hệ thống R-134a phải hoạt động ở áp suất cao hơn một chút,

và một số thành phần của hệ thống - máy nén, bình ngưng vàdàn bay hơi - phải mạnh hơn một chút và lớn hơn một chút

Hình 2.20: Áp suất hơi của chất làm

lạnh R-134a

Điều đó cũng có nghĩa là sẽ cần nhiều luồng không khí hơnqua bình ngưng, điều này có thể làm giảm hiệu suất làm việckhi giao thông đông đúc.

2.2.2.2 Bộ thông gió:

Có tác dụng làm xe thông thoáng hơn và hút không khí sạch

từ ngoài môi trường đưa vào khoang hành khách

Thiết bị thông gió sẽ chia làm 2 loại đó là: Hệ thống thông gió

tự nhiên và hệ thống thông gió cưỡng bức

a) Hệ thống thông gió tự nhiên:

Việc không khí bên ngoài được hút vào trong xe thông qua sựchuyển động của xe trong quá trình di chuyển được gọi làthông gió tự nhiên [10] Áp suất phía bên ngoài của ô tô khi

xe đang chuyển động được thể hiện dưới hình sau, Các vùng

áp suất được phân bố bao gồm 2 vùng: Áp suất dương (+) và

Áp suất âm (-) Phần cửa hút không khí phải được đặt ở cùng

áp suất dương (+), còn lại các cửa thoát không khí sẽ đượcđặt ở vùng có áp suất âm (-)

b) Thông gió cưỡng bức:

Hình 2.21: Hệ thống thông gió tự nhiên trên xe

Không khí sạch được được hút vào trong xe bằng một mô tơquạt gió sẽ dược gọi là thông gió cưỡng bức Cửa hút của hệ

thống thông gió cưỡng bức cũng được đặt ở vùng áp suấtdương và của thoát của hệ thống được đặt ở vùng áp suất âm

Hệ thống thông gió này thường được lắp đặt cùng với hệthống làm mát hoặc lắp đặt cùng với hệ thống sưởi trên ô tô.2.2.2.3 Hệ thống sưởi ấm:

Hệ thống sưởi ấm là hệ thống dùng để sưởi ấp không khí vàđược đưa vào trong xe để làm ấm không khí bên trong xe[11]

Hệ thống sưởi có thể chia làm nhiều loại tùy thuộc vào cách

mà hệ thống sưởi ấm không khí, hệ thống sưởi có thể chiathành như sau: hệ thống sưởi sử dụng nhiệt từ nước làm mátđộng cơ, hệ thống sưởi sử dụng nhiệt từ khí cháy của động cơ

và hệ thống sưởi sử dụng nhiệt từ khí xả được xả ra từ động

cơ Tuy nhiên hệ thống sưởi sử dụng nhiệt từ nước làm mátcủa động cơ được sử dụng nhiều hiện nay

2.2.2.3.1 Nguyên lý:

Hệ thống sưởi này sẽ sử dụng nhiệt lượng tỏa ra từ nước làmmát của động cơ để tuần hoàn lượng khí qua két sưởi và làmcho đường ống của bộ sưởi ấm sẽ dần nóng lên sau đó quạtgió sẽ làm công việc thổi không khí đi qua két sưởi để khôngkhí được sấy nóng lên và thổi ra ngoài khoang hành khách[10]

Hình 2.22: Hệ thống thông gió cưỡng bức

Nước làm mátđộng cơ là nơi lấy nhiệt để làm nóng cho bộ sưởi vì vậy khiđộng cơ chưa hoạt động thì két sưởi cũng nguội khi đó khôngkhí sẽ không được làm nóng Cho tới khi động cơ bắt đầu hoạtđộng, nhiệt độ của nước làm mát tăng lên khi đó nhiệt độ củakét sưởi cũng tăng lên và làm ấm không khí để đưa vàokhoang xe.

2.2.2.3.2 Các loại bộ sưởi:

Phụ thuộc vào phương thức điều chỉnh nhiệt độ có thể chia bộsưởi ấm thành 2 loại là là loại trộn khí và loại điều khiển lưulượng nước

a) Kiểu trộn khí:

Kiểu trộn khí này thường được dùng rất phổ biến, nó sẽ điềukhiển tỷ lệ khí lạnh mà được đưa đi qua két sưởi bằng cách sửdụng một van điều khiển trộn khí Cách này có thể thay đổiđược nhiệt độ khi không khí đi qua két sưởi ấm

Hình 2.23: Nguyên lý hoạt động của hệ

thống sưởi trên ô tô

b) Loại điều khiển lưu lượng nước:

Kiểu điều khiển này có thể điều chỉnh được nhiệt độ khi khikhông khí đi qua két sưởi bằng cách sử dụng một van nước.Van nước này sẽ có thể điều khiển được lượng nước làm mátđộng cơ mà hệ thống đưa vào két sưởi để có thể thay đổinhiệt độ

Người lái có thể di chuyển cần điều khiển trên bảng táp lô đểđiều khiển van nước đặt trong mạch nước để có thể điềukhiển được lưu lượng nước làm mát động cơ Khi đó lưu lượngnước chảy vào két sưởi thay đổi có thể điều chỉnh nhiệt độkhông khí

Hình 2.25: Nguyên lý điều khiển lưu lượng nước chảy Hình 2.24: Nguyên lý trộn khí

Hình 2.26: Van nước chảy

Két sưởi này được cấu tạo từ nhiều ống và rất nhiều cánh tản nhiệt [12]

Quạt gió dùng để thổi khí được cấu tạo từ hai bộ phận là động

cơ và cánh quạt lồng sóc

Hình 2.28: Quạt lòng sóc Hình 2.27: Két sưởi

2.2.2.4 Các thiết bị chống đóng băng:

Trong quá trình làm lạnh, Khi nhiệt độ của cánh giàn lạnhgiảm sau xuống tới 0oC thì không khí ấm được làm lạnh saukhi đi qua giàn lạnh, hơi nước còn trong không khí khi đó sẽ bịngưng tụ tạo thành bang và đọng lại trên các cánh giàn lạnh.Như vậy sẽ khiến giàn lạnh bị phủ một lớp bang ở bên ngoàikhiến hiệu suất làm lạnh giảm đi Vì vậy muốn chống lại sựđóng băng cần dùng tới các loại thiết bị giúp có thể chống lại

sự đóng bang của nước trong không khí, có 2 phương pháp đểgiúp giàn lạnh không bị đóng như sau:

- Phương pháp nhiệt điện trở

Phương pháp nhiệt điện trở là ta sẽ gắn một nhiệt điện trở vàocánh giàn lạnh để khi mà nhiệt độ giảm xuống thấp nhiệt điệntrở sẽ gửi các tín hiệu về để điều khiển làm dừng máy nén đểđiều khiển nhiệt độ của giàn lạnh không cho nhiệt độ xuốngquá thấp làm đóng bang giàn lạnh

- Phương pháp điều áp giàn lạnh (Evaporator Pressureregulator_EPR) [13]

Hình 2.29: Chu trình điều áp giàn

lạnh

Để nhiệt độ cánh giàn lạnh quá thấp giảm xuống dưới 0oCkhiến cho cánh giàn lạnh bị đóng bang ta cần điều chỉnhlượng ga từ giàn lạnh vào máy nén và áp suất bên trong giànlạnh luôn được duy trì ở mức 2,0kgf/cm2 Để làm việc này thìkhi tải làm lạnh nhỏ, áp suất bay hơi của ga thấp van sẽ bắtđầu đóng lại ngăn không cho áp suất bay hơi giảm xuống dướimức 2 kgf/cm2 [13].

Hình 2.30: Van giãn nở