Giáo trình Thiết bị lạnh oto

Giáo trình Thiết bị lạnh oto

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Kỹ thuật điều hòa không khí là ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp, công nghệ và thiết bị để tạo ra và duy trì một môi trường không khí phù hợp với công nghệ sản xuất, chế biến hoặc thuận tiện cho sinh hoạt của con người Các đại lượng can tạo ra, duy trì và khống chế trong hệ thống điều hòa không khí bao gồm: nhiệt độ,

độ âm, sự lưu thông và tuần hoàn của không khí, khử bụi, tiếng ồn, khí độc hại và vi khuẩn

Một hệ thống điều không khí đúng nghĩa là hệ thống có thê duy trì trạng thái của không khí trong không gian cần điều hòa - trong vùng quy định nào đó Nó

không chịu ảnh hưởng bởi sự thay đổi của điều khí hậu bên ngoài hoặc sự thay đổi của phụ tải bên trong Từ đó ta thấy rang, có một mỗi liên hệ mật thiết giữa điều kiện thời tiết bên ngoài không gian cần điều hòa với chế độ hoạt động và các đặc điểm cấu tạo của hệ thống điều hòa không khí

Khi xét đến sự ảnh hưởng của môi trường không khí tác động đến con người, thì qua thực nghiệm cho thấy: con người sẽ có cảm giác dễ chịu, thoải mái trong vùng

nhiệt độ khoảng từ 22°C + 27°C, ở 27°C tương ứng với độ âm tương đối của không

khí xung quanh — thông số này quyết định đến mức độ bay hơi nước từ cơ thể ra ngoài môi trường là 50% và tốc độ chuyển động của dòng không khí xung quanh - ảnh hưởng đến lượng hơi âm thoát ra từ cơ thể sẽ nhiều hay ít 1a 0,25"/, Tuy vay, khi chọn tốc độ dòng không khí phải lưu ý đến sự tương thích với nhiệt độ, độ âm,

khi nhiệt độ tăng thì tốc độ dòng không khí cũng tăng, điều này sẽ ảnh hưởng đến sự

thoải mái và cảm giác dễ chịu của con người

Về mặt thiết bị hệ thống điều hòa không khí là một tổ hợp bao gồm các thành phần saul:

Máy lạnh Là bộ phận cơ bản của hệ thống, đóng vai trò chủ yếu trong việc khống chế trạng thái của không khí trong không gian cần điều hòa ở vùng quy định

Bộ phận gia nhiệt và hâm nóng: Là bộ phận hỗ trợ với máy lạnh trong việc điều chỉnh các thông số của không khí Bộ phận này không nhất thiết phải có mặt trong tất cả các hệ thông điều hòa không khí - ở những vùng thường xuyên nóng bức,

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

sự biến động của phụ tải không nhiều và các yêu cầu kỹ thuật không quá cao thì có thê không cần dùng đến

Hệ thống vận chuyển chất tải lạnh Là hệ thông dùng đề vận chuyên chất tải lạnh từ nguồn sinh lạnh đến không gian cần thực hiện kỹ thuật lạnh Ở đây chất tải lạnh có thể là nước, không khí hoặc kết hợp giữa nước và không khí - ở các hệ thống nhỏ, chất tải lạnh thường chính là tác nhân lạnh

Hệ thống phun ẩm: Thường được dùng cho những nơi có nhu cầu gia tăng độ chứa hơi không khí trong không gian điều hòa

Hệ thống thải không khí trong không gian cần điều hòa ra ngoài trời hoặc tuần hoàn trở lại vào hệ thống

Bộ điều chỉnh và khống chế tự động: để theo dõi, duy tri va ồn định tự động các thông số chính của hệ thống

Hệ thống giảm ồn, chống cháy, lọc bụi, khử mùi

Hệ thống phân phối không khí

Tuy nhiên, không phải bất kỳ hệ thống điều hòa không khí nào cũng phải có đây đủ các thiết bị nêu trên Ở một số trường hợp có thể có thêm các bộ phận phụ khác giúp cho hệ thống làm việc ỗn định và thích ứng hơn Hệ thống điều hòa không khí có thể ứng dụng cho các không gian đứng yên: nhà ở, hội trường, phòng làm VIỆC ngoài ra còn được ứng dụng cho các không gian di động như: ôtô, xe lửa, máy bay

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

1.2 CO SO LY THUYET DIEU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ

Ngày nay, cùng với sự tiễn bộ của khoa học kỹ thuật, nền công nghiệp ôtô đã và

đang rất phát trién Những xe ra đời sau này được cải tiễn tiện nghi, an toàn và hiện dai hơn những chiếc xe đời cũ Trên ôtô hiện đại đều được trang bị hệ thong điều hòa không khí, hệ thống này góp phần đáng kế vào việc tạo ra sự thoải mái, để chịu và khỏe khoắn cho hành khách trong xe Máy điều hòa nhiệt độ điều chỉnh không khí trong xe mát mẻ

hoặc am ap; âm ướt hoặc khô ráo, làm sạch bụi, khử mùi; đặc biệt rất có lợi ở những nơi thời tiết nóng bức hoặc khi bị kẹt xe trên đường dài Và là một trang bị cần thiết giúp cho người lái xe điều khiên xe an toàn

Ong thoát hơi

HI.1 Hệ thống điệu hòa không khí trên ôtô hiện đại Không khí trong ôtô thích hợp nhất là khi sự trao đối nhiệt giữa người trong xe với môi trường xung quanh tiễn hành ở điều kiện cường độ cực tiêu 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

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

vậy, hệ thống điều không khí được sử dụng rộng rãi và ngày cảng 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 yêu tô ảnh hưởng tới người trên xe gây bởi bầu không khí trong cabin — từ

đó có thê 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 đễ 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 độ thấp trong cabin sé mau chóng làm mệt mỏi người lái xe,

có thé tao 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 đông 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 ”C, nếu độ chênh nhiệt độ lớn hơn

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

Đặc điểm của vùng tiểu khí hậu trong xe là sự tuần hoàn của không khí Tốc độ luân chuyền đưới 0,1 "4 là không phù hợp với lái xe

Độ âm tương đối trong xe cũng là nột yếu t6 quan trọng, nhất là khi xe chở đông

người thích hợp là 30 + 60%

Lượng bụi, khí CO, hơi nhiên liệu, khí xả trong không khí ở cabin cũng không được quá giới hạn cho phép

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

Nhiệt từ mặt trời

H.12 Các nguôn gây ra sức nóng bên trong xe

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

Đề có thê biết và hiểu được 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

Qui trình làm lạnh được mô tả như là một hoạt động tách nhiệt ra khỏi vật thể - đây cũng chính là mục đích chính của hệ 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 thê 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 thấp xuống.

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

- Đề làm lạnh một người hay một vật thể, phải lẫy nhiệt ra khỏi người hay vật thê

đó

- Một số lượng lớn nhiệt lượng được hấp thụ khi một chất lỏng thay đổi trạng

thái biến thành hơi

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

Dỏng nh¡iệ£ “Nhiệt” truyền từ những vùng có nhiệt độ cao hơn (các phân tử có chuyên động mạnh hơn) đến những vùng có nhiệt độ thấp hơn (các phân tử có chuyển động yêu hơn) Ví dụ một vật nóng 30 độ Fahrenhcit (30°F) được đặt kề bên vật nóng 80 d6 Fahrenheit (80°F), thì nhiệt sẽ truyền từ vật nóng 80'F sang vật nóng 30”F - 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

Dan nhiét: La su truyén có hướng của nhiệt trong một vật hay sự dẫn nhiệt xảy

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

Sự đối lưu; Là sự truyền nhiệt qua sự đi 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 thê 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 chuyên 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 nỗi 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 âm khi đướng dưới ánh sáng mặt trời hay cả đưới 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

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

Sw hap thu nhiét: Vật chất có thê tồn tại ở một trong ba trạng thái: thé ran, thé

lỏng, thể khí Muốn thay đổi trạng thái của vật thé, can phải truyền dẫn một nhiệt lượng

Ví dụ lúc ta hạ nhiệt độ nước xuống đến 32”F (0C), nước sẽ đông thành đá, nó đã thay

đối trạng thái từ thể lỏng sang thé ran

Nếu nước được đun nóng đến 212”F (100”C), nước sẽ sôi và bốc hơi (thể khí) Ở đây có điều đặc biệt thú vị khi thay đổi nước đá (thể rắn) thành nước (thể lỏng) và nước thành hơi nước (thể khí) Trong quá trình làm thay đổi trạng thái của nước, ta phải tác động nhiệt vào, nhưng lượng nhiệt này không thê đo lường cụ thê được Ví dụ khối nước

đá đang ở nhiệt độ 32°F, ta nung nóng cho nó tan ra, nhưng nước da dang tan vẫn giữ được nhiệt độ 32°F Đun nước nóng đến 212°F nước sẽ sôi Ta truyền tiếp thêm nhiều nhiệt nữa cho nước bốc hơi, nêu đo nhiệt độ của hoi nước cũng chỉ thấy 212°F chứ không nóng hơn Lượng nhiệt bị hấp thụ mắt trong nước đá, trong nước sôi để làm thay đối trạng thái của nước gọi là ân nhiệt — hiện tượng ân nhiệt là nguyên lý cơ bản của quá trình làm lạnh ứng dụng cho tất cả hệ thống điều hòa không khí

Áp suất vả 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 ay sé ha xuống Ví dụ điểm sôi của nước

ở áp suất bình thường là 100C 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

Đối với điểm ngưng tụ của hơi nước, áp suất cũng có tác dụng tương đương như thế Trong hệ thống điều hòa không khí, cũng như hệ thống điện lạnh ôtô đã ứng dụng hiện tượng này của áp suất đối với sự bốc hơi và ngưng tụ của một số loại chất lỏng đặc biệt để tham gia vào quá trình sinh lạnh và điều hòa của hệ thống Những chất lỏng này được gọi là môi chất lạnh hay còn gọi là tác nhân lạnh, gas lạnh, chất sinh hàn.

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

ơn vị B7U/( British Thermal Unit)

Đề đo nhiệt lượng truyền từ vật thể này sang vật thể kia người ta thường dùng đơn vị BTU Nếu cần nung 1 pound nước ( 0,454 kg) nóng đến 1F ( 0,55°C) thì cần phải truyền cho nước 1 BTU nhiệt

Năng suất của của một hệ thống điện lạnh ôtô được định rõ bằng 1 BTU/gio, vao

khoang 12000-24000 BTU/gis.

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

của ôtô đời mới đó là R-12 và R-134a

Môi chất lạnh phải có điểm sôi dưới 32°F (0°C) để có thể bốc hơi và hấp thu an nhiệt tại những nhiệt độ thấp Nhiệt độ thấp nhất chúng ta có thể sử dụng để làm lạnh các khoang hành khách ở ôtô là 32°F (0°C) bởi vì khi ở nhiệt độ dưới nhiệt độ này sẽ tạo

ra đá và làm tắt luồng không khí đi qua các cánh tản nhiệt của thiết bị bốc hơi

Môi chất lạnh phải là một chất tương đối “trơ”, hòa trộn được với dầu bôi trơn để trở thành một hóa chất bền vững, sao cho dầu bôi trơn đi chuyển thông suốt trong hệ thống để bôi trơn máy nén khí và các bộ phận di chuyên khác Sự trộn lẫn giữa dầu bôi trơn với môi chất lạnh phải tương thích với các loại vật liệu được sử dụng trong hệ thống như: kim loại, cao su, nhựa dẻo .Đồng thời, chất làm lạnh phải là một chất không độc,

không cháy, và không gây nổ, không sinh ra các phản ứng phá hủy môi sinh và môi trường khi xả nó vào khí quyền

1.3.1 Môi chất lạnh R-12

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

là CCI;F;, gọi là chlorofluorocarbon (CFC) — thường có tên nhãn hiệu là Freon 12 hay

R-12 Freon12 là một chất khí không màu, có mùi thơm rất nhẹ, nặng hơn không khí khoảng 4 lần ở 30C, có điểm sôi là 21,7°F (-29,8°C) Áp suất hơi của nó trong bộ bốc hơi khoảng 30 PSI và trong bộ ngưng tụ khoảng 150-300 PSI, và có lượng nhiệt ân để

bốc hơi là 70 BTU trên 1 pound

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

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

năng lưu thông xuyên suốt hệ thống ống dẫn nhưng không bị giảm hiệu suất, chính những điều đó đã làm cho R-12 trở thành môi chất lạnh lí tưởng sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ôtô

H.1.3 Cơ chế vả tình trạng phá hủy tâng ozon của môi chất lạnh R12

Tuy nhiên, R-12 lại có mức độ phá hủy tầng ôzôn của khí quyên và gây hiệu ứng

nhà kính lớn — do các phân tử của nó có thể bay lên bầu khí quyền trước khi phân giải;

và tại bầu khí quyên, nguyên tử clo đã tham gia phản ứng với O trong tầng ôzôn của khí quyên, chính điều này đã làm phá hủy ôzôn của khí quyền Do đó, môi chất lạnh R-12

đã bị cắm sản xuất, lưu hành và sử dụng từ ngày 1.1.1996 Thời hạn này kéo dài thêm 10

năm ở các nước đang phát triển

1.3.2 Môi chất lạnh R-134a

Để giải quyết vẫn đề môi chất lạnh R-12 (CFC-12) phá hủy tầng ôzôn của khí quyên, một loại môi chất lạnh mới vừa được dùng dé thay thế R-12 trong hệ thống điều hòa

không khí ôtô, gọi là môi chất lạnh R-134a có công thitc hoa hoc la CF; — CHF, là một

hydrofluorocarbon (HFC) Do trong thành phần hợp chất của R-134a không có clo, nên đây chính là lí do cốt yếu mà ngành công nghiệp ôtô chuyền từ việc sử dụng R-12 sang sử dụng R-134a Các đặc tính, các mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ của R-134a, và các yêu cầu

kỹ thuật khi làm việc trong hệ thống điều hòa không khí rất giỗng với R-12.

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

Tuy nhiên, môi chất lạnh R-134a có điểm sôi 1a -15,2°F (-26,8°C), và có lượng

nhiệt ân để bốc hơi là 77,74 BTU/pound Điểm sôi này cao hơn so với môi chất R-12 nên hiệu suất của nó có phần thua R-12 Vì vậy hệ thống điều hòa không khí ôtô đùng 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 ty) R-134a không kết hợp được với các dầu khoáng dùng để bôi trơn ở hệ thống R-12 Các chất bôi trơn tong hop polyalkaneglycol (PAG) hoac 1a polyolester (POE) được sử dụng với hệ thống R-134a Hai chất bôi trơn này không hòa trộn với R-12 Môi chất R-134a cũng không thích hợp với chất khử âm sử dụng trên hệ thống R-12 Vì thế, khi thay thế môi chất lạnh R-12 ở hệ thống điều hòa không khí trên ôtô bằng R-134a, phải thay đổi những bộ phận của hệ thống nếu nó không phù hợp với R-134a, cũng như phải thay đổi dầu bôi trơn và chất khử âm của hệ thống Có thể dễ dàng nhận ra những hệ thống dùng R-134a nhờ nhãn “R-134a” dẫn trên các bộ phận chính của hệ thống

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

Bảng 01: So sánh đặc tính kỹ thuật của môi chất lạnh R-12 và R1344a

- Nhiệt dung riêng (dung | 14287KJKgK(03413 09682KJKgK (03413

dịch bão hòa ở áp suất | KcaKgfK) KcalKgfK)

không đối)

- Nhiệt dung riêng (chất | 08519 KJKgK (02035 | 06116 KJ/KgK (03413

hơi bão hòa ở áp suất | Kcal/KgfK) KcalKgfK)

không đổi)

- Nhiệt ân khi bốc hơi 216,5 KI/Kg (51,72 KcalKg) | 166,56 K/Kg (39,79 KealKg)

- Tính dẫn nhiệt (dung | 0,0815 WimK (0,0701 0/0702 W/mK(00604

dịch bão) KealmhK) Kcal/mhK)

- Tính cháy được Không cháy Không cháy

- Chỉ số làm suy kiệtozon | 024029 10

- Chỉ số làm nóng trái đất 02434

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

1.4 ĐIÊU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ

“ Điều hỏa không khí? là thuật ngữ chung để chỉ những thiết bị đảm bảo không khí trong phòng ở nhiệt độ và độ âm thích hợp Khi nhiệt độ trong phòng cao, nhiệt

được lấy đi để giảm nhiệt độ (gọi là “làm lạnh”) và ngược lại khi nhiệt độ trong phòng thấp, nhiệt được cung cấp để tăng nhiệt độ (gọi là “sưởi”) Mặt khác, hơi nước được thêm vào hay lẫy đi khỏi không khí để đảm bảo độ âm trong phòng ở mức thích hợp

Do vậy, trong hệ thống điều hòa không khí trên ô tô nói chung bao gồm một bộ

thông gió, một bộ hút ẩm, một bộ sưởi Ấm và một bộ lảm lạnh Các bộ phận này làm

việc độc lập hoặc phối hợp, liên kết với nhau tạo ra một không gian được điều hòa

không khí với những thông số điều hòa thích ứng với các yêu cầu đặt ra của con người,

tạo nên sự thoải mái, dễ chịu và một bau không khí trong lành ở cabm ô tô

1.4.1 Bộ thông gió

Ông dẫn

Bang diéu khiển oy ghé ye “

Cửa thông gió Ong làm tan băng Ong lầm tan

- HC Ta = bing bén trong

er aioe Cửa thông gió phía duGi ~ NN ng, E Cửa thông gió

H.L4 Hệ thống thông gió có điệu khiển

Không khí trong xe phải được lưu thông, thay đổi nhằm tạo ra sự trong lành, dễ

chịu cho những người ngồi trong xe Vì vậy, trên ô tô phải có hệ thông thông gió, đó là một thiết bị để thổi khí sạch từ môt trường bên ngoài vào bên trong xe, và cũng có tác

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

dụng làm thông thoáng xe Có hai cách thông gió: thông gió không điều khiển và thông gió có điều khiến (còn gọi là thông gió cưỡng bức)

Sự thông gió không điều khiển xảy ra khi các cửa số được mở; còn sự thông gió

có điều khiển thông qua một hệ thống thông gió gồm quạt thôi gió và các đường ỗng dẫn

không khí để tạo ra sự tuần hoàn của không khí trong xe, không phụ thuộc vào tốc độ của xe Quạt thôi gió cũng là một bộ phận của hệ thong sưởi Am và điều hòa không khi

Trên một số ôtô con hiện đại, còn có kiểu hệ thống thông gió dùng năng lượng mặt trời Khi bên trong của một xe đang đậu trở nên quá nóng, cảm biến nhiệt độ môi

trường sẽ tự đóng mạch cho một quạt thông gió nhỏ Nguồn cung cấp cho quạt được lẫy

từ bin mặt trời đặt trên nóc xe Quạt hoạt động sẽ đây không khí nóng trong xe ra ngoài

và hút không khí mát hơn vào trong xe Khi quạt thông g1ó ngưng hoạt động hoặc những

ngày thời tiết mát, không cần sự thông gió, năng lượng từ pin mặt trời sẽ nạp vào Accu

1.4.2 Bộ sưởi ấm

Là một thiết bị sây nóng không khí sạch lây từ ngoài vào trong cabin ôtô để sưởi

âm gian hành khách, đồng thời làm tan băng kính chắn gió của ôtô Có nhiều kiểu thiết

bị sưởi ấm như: bộ sưởi dùng nước làm mát, dùng nhiệt khí cháy và dùng khí xả, tuy nhiên kiểu thiết bị sưởi sử đụng nước làm mát thường được sử dụng rộng rãi trên các

ôtô Trong đó, nước làm mát tuần hoàn qua két sưởi để làm các ống sưởi nóng lên và quạt thối gió sẽ thôi không khí qua két sưởi để sấy nóng không khí Tuy nhiên, do nước làm mát đóng vai trò nguồn nhiệt nên két sưởi sẽ không được nóng lên khi động cơ vẫn

còn nguội vì vậy nhiệt độ khí thôi qua giàn sưởi sẽ không tăng

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

Motor thoi gió

NgÖ ra khí nóng Cửa khí Chi xoay ¥ = Khí lạnh

| Cửa điệu tiết nhiệt độ Thí đã nì

H.1 5 Hệ thống sưởi ấm không khí trên ôtô

Bộ sưởi âm được điều khiển bởi các cần gạt hoặc núm xoay trong bảng điều khiển của hệ thông Thường có 3 sự điều khiến cơ bản: điều khiển chức năng, điều khiển nhiệt độ và điều khiến tốc độ thôi gió Điều khiên chức năng xác định ngõ ra nào sẽ phát khí nóng Điều khiển nhiệt độ là điều tiết nhiệt độ của không khí và điều khiển tốc độ thôi gió là điều khiển tốc độ quạt thôi

Khi dịch chuyên các núm (hoặc cần gạt) điều khiển chức năng và nhiệt độ sẽ làm thay đổi vị trí của các cửa nhiệt bên trong bộ sưởi Thay đổi vị trí của các cửa nhiệt sẽ thay đổi lượng khí đi ngang qua lõi nhiệt từ đó điều khiển được nhiệt độ không khí phát ra cũng như ngõ ra của nó

Các cửa được điều khiển bằng cáp hoặc motor chân không Khi xoay các núm

điều khiển, chân không từ cụm ống nạp sẽ được truyền đến motor để vận hành nó Khi

mang của motor chân không chuyên động tác động lên cơ câu đòn bây đề thay đối vị trí các cửa thôi luồng không khí đã được sưởi âm Không khí từ lò sưởi được phân phối đến các cửa trên bảng điều khiển đến dãy ghế phía sau và đến kính chăn gió để làm tan băng, cũng có thể có vòi khí làm tan băng ở kính các cửa phía trước và kính phía sau

1.4.3 Sự làm lạnh và làm mát không khí trong ôtô

Máy điều hòa không khí trên xe ôtô là một hệ thống làm lạnh cơ khí kiểu khí nén

Sự làm lạnh được tạo ra bằng cách nén khí sau khi hấp thụ nhiệt bên trong xe (khoang

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

hành khách) Sau đó nhiệt được truyền qua hệ thông lam lạnh ra không khí bên ngoài Vị trí của các bộ phận trong hệ thống điều hòa không khí ôtô:

H16 VỊ trí các bộ phận trong hệ thống DHKK 6t6

1 Giản sưởi Ấm ó Cửa không khí tuân hoản trở lại

2 Máy nén 7 Cửa lây không khí từ bên ngoài

3 Gian nong 8 Bang diéu khién

4, Gian lanh 9 Ong phân phối luông không khí lạnh

% Quạt lông sóc 10 Hộp thông gió

Một chu trình làm lạnh cơ bản bao gồm các bước sau đây nhằm lấy nhiệt, làm

lạnh khối không khí và phân phối luồng khí mát trong cabin ôtô:

- Môi chất lạnh được bơm đi từ máy nén dưới áp suất cao và nhiệt độ cao, giai đoạn này môi chất lạnh được bơm đến bộ ngưng tụ ở thể hơi

- Tại bộ ngưng tụ nhiệt độ của môi chất rất cao, được quạt g1ó thôi mát giàn nóng, môi chất đang ở thể hơi được giải nhiệt, ngưng tụ thành lỏng dưới áp suất cao nhiệt độ thấp

- Môi chất lạnh ở đạng thể lỏng tiếp tục lưu thông đến bình lọc/hút âm, tại đây môi chất lạnh được làm tinh khiết hơn nhờ được hút hết hơi âm và tạp chất nhờ các lưới lọc và các hạt hút âm bên trong bình chứa

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

- Van giãn nở hay van tiết lưu điều tiết lưu lượng của môi chất lỏng phun vào bộ bốc hơi hay giàn lạnh, làm hạ thấp áp suất của môi chất lạnh Do giảm áp nên nhiệt độ sôi của môi chất giảm xuống, cùng với sự tác động của nhiệt độ không khí bên trong cabin xe đã làm cho môi chất sôi lên, nên trạng thái của môi chất lúc này là từ thể lỏng biến thành thể hơi trong bộ bốc hơi

- Trong quá trình bốc hơi, môi chất lạnh hấp thu nhiệt rất mạnh làm cho toàn bộ giàn lạnh giảm nhiệt độ xuống, rồi nhờ quạt gió giàn lạnh hút khối không khí bên trong cabin ôtô thôi qua bộ bốc hơi và ra lại cabin nhờ các của số dẫn gió — làm lạnh khối không khí bên trong cabm ôtô

- Bước kế tiếp là môi chất lạnh ở trạng thái hơi áp suất thấp được hồi về máy nén nhờ chu trình hút của máy nén, và lại được bơm ổi Kết thúc một chu trình làm lạnh và bắt đầu chu trình mới

Ga f\-134a lông bay nơi

_ ——

: owls een por PA TS

hư =—men wre, ran) >~ | om "ri: cc

oy elie ae eee "“ —_ ——-——

H.1.7 Chu trình làm lạnh cơ bản của hệ thống ĐHKK ôtô

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

Thông thường, hệ thống điều hòa không khí ôtô có thể được chia ra làm 2 phần: Phần cao áp nhiệt và Phần hạ áp nhiệt Phần cao áp nhiệt thuộc phía môi chất được bơm

đi dưới áp suất và nhiệt độ cao, những thiết bị chủ yếu ở phía có áp lực, nhiệt độ cao làm máy nén, bộ ngưng tụ, bình sấy lọc môi chất Phần hạ áp nhiệt của hệ thống là phần môi chất lạnh hôi về máy nén dưới áp suất và nhiệt độ thấp, các thiết bị chủ yếu ở phía áp

lực, nhiệt độ thấp bao gồm bộ bốc hơi và thiết bị giãn nở (van tiết lưu)

4 GET7T TY? lial 2

H.1.8 Hệ thống được chia thành 2 phân: cao áp và hạ áp

VỊ trí các bộ phận cũng như chu trình làm lạnh cơ bản của hệ thống điều hòa không khí ôtô được trình bày trên có thể tương tự đối với những hệ thống được lắp trên các xe ôtô khác Chỉ khác nhau ở những đặc điểm cẫu tạo cụ thể của từng bộ phận được

sử dụng trong hệ thông điều hòa không khí trên ôtô được sản xuất ra bởi những hãng

khác nhau mà thôi

1.4.4 Phân loại và đặc điểm hệ thống điều hòa không khí

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

1.4.4.1 Phân loại theo vị trí lắp đặt

1 Kiểu tápiô: Ö kiêu này, điều hòa không khí được gắn với bảng táplô điều khiển của ôtô Đặc điểm của kiểu này là, không khí lạnh từ cụm điều hòa được thôi thăng đên mặt trước người lải nên hiệu quả làm lạnh có cảm giác lớn hơn so với công

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

suât của điêu hòa, có các lưới cửa ra không khí lạnh có thê được điêu chỉnh bởi bản thân người lái nên người lái ngay lập tức cảm nhận thấy hiệu quả làm lạnh (hình 1.9)

H.19 Hệ thống điêu hòa không khí kiểu tapio

2 Kiểu khoang hành Jý: Ö kiều khoang hành lý, điều hòa không khí được đặt ở cốp sau xe Cửa ra và cửa vào của không khí lạnh được đặt ở lưng chế sau Do cụm điều hòa gắn ở cốp sau nơi có sẵn khoảng trống tương đối lớn, nên điều hòa kiểu này có ưu điểm của một bộ điều hòa với công suất giàn lạnh lớn và có công suất làm lạnh dự trữ (

hình 1.10)

H.1.10 Hệ thông điều hòa không khí kiêu khoang hành lý

3 Kiểu kép: Khí lạnh được thôi ra từ phía trước và phía sau bên trong xe Đặc

tính làm lạnh bên trong xe rất tốt, sự phân bố nhiệt bên trong xe đồng đều, có thê đạt

được một môi trường rất để chịu trong xe ( hình 1.11)

H.1.11 Hệ thông điều hòa không khí kiểu kép 1.4.4.2 Phân loại theo chức năng

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

Do chức năng và tính năng cần có của hệ thống điều hòa khác nhau tùy theo môi

trường tự nhiên và quốc gia sử dụng, hệ thống điều hòa không khí có thể chia thành 2

loại tùy theo tính năng của nó

1 Loại đơn: Loại này bao gồm một bộ thông thoáng được nỗi hoặc là với bộ sưởi hoặc là hệ thống làm lạnh, chỉ dùng để sưởi âm hay làm lạnh (hình 1.12)

Cifa ra thong gic

H.112 Hệ thống điêu hòa không khí kiểu đơn

2 Loại cho tất cả các mủa: Loại này kết hợp một bộ thông gió với một bộ sưởi

âm và hệ thông làm lạnh Hệ thống điều hòa này có thể sử đụng trong những ngày lạnh,

âm để làm khô không khí Tuy nhiên, nhiệt độ trong khoang hành khách sẽ bị hạ thấp xuống, điều đó có thể gây ra cảm giác lạnh cho hành khách Nên để tránh điều đó hệ thống này sẽ cho không khí đi qua két sưởi để sấy nóng Điều này cho phép điều hòa không khí đảm bảo được không khí có nhiệt độ và độ am thích hợp Đây chính là ưu điểm chính của điều hòa không khí loại 4 mùa (hình 1.13).

Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô

én định

Còn trong các hệ thống điều hòa không khí và hệ thống lạnh trên các xe đông lạnh, xe lửa, các xe ôtô vận tải lớn cũng vẫn áp dụng theo nguyên lý làm lạnh trên, nhưng về mặt thiết bị và sự bố trí của các bộ phận trong hệ thống thì có sự thay đổi để cho thích ứng với đặc điểm cấu tạo và những yêu cầu sử dụng phù hợp với công dụng của từng loại thiết bị giao thông vận tải nhằm phục vụ tốt hơn cho nhu cầu của con người Trong phạm vi tài liệu này chỉ đề cập đến hệ thông điều hòa không khí trên các

xe du lịch loại 4 chỗ mà thôi

đổi của điều kiện khí hậu bên ngoài hoặc sự thay đổi của phụ tải bên trong Do đó, có

một mối liên hệ mật thiết giữa điều kiện thời tiết bên ngoài không gian cần điều hòa

với chế độ hoạt động và các đặc điểm cấu tạo của hệ thống điều hòa không khí

Hệ thống điều hòa không khí là một tổ hợp bao gồm các thiết bị sau:

H.2 L1 Cấu tạo của hệ thống điêu hòa không khí ôtô điển hình

1 Máy nén 6 Gian lạnh 11 Bình sấy khô nối tiếp

2 Giản nóng 7 Đường ống hút (áp suất thấp) 12 Không khí lạnh

3 Quạt # Đường ống xả (cao áp) 13 Quạt lông sóc

4, Binh loc/hit 4m 9 Bộ tiêu âm 14 Bộ ly hợp từ cửa quạt gió

5 Van gian no 10 Cửa số quan sát 15 Bộ ly hợp máy nén

ló, Không khí 2.1.1 Máy nén

1) Chức năng, cầu tạo và nguyên lý hoạt động

Máy nén trong hệ thống điều hòa không khí là loại máy nén đặc biệt dùng

trong kỹ thuật lạnh, hoạt động như một cái bơm để hút hơi môi chất ở áp suất thấp

nhiệt độ thấp sinh ra ở giàn bay hơi rồi nén lên áp suat cao (100PSI; 7-17,5 kg/cm’) va

nhiệt độ cao để đây vào giàn ngưng tụ, 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

Vì máy điều hòa nhiệt độ trên xe ôtô là một hệ thống làm lạnh kiểu nén khí,

nên máy nén là một bộ phận quan trọng nhất của hệ thống lạnh Công suất, chất lượng, tuôi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu đều do máy nén lạnh quyết định Có

thể so sánh máy nén lạnh có tầm quan trọng giống như trái tim của cơ thể sống Trong quá trình làm việc, máy nén sẽ tăng áp suất chất làm lạnh lên khoảng 10 lần: tỉ số nén vào khoảng 5+8:1, tỉ số nén này phụ thuộc vào nhiệt độ không khí môi trường xung quanh và loại môi chất lạnh Áp suất phải tăng lên đến điểm mà nhiệt độ của chất làm lạnh cao hơn nhiệt độ của không khí ở môi trường xung quanh và phải đủ tại bộ ngưng

tụ dé giải phóng toàn bộ nhiệt hấp thụ ở trong bộ bốc hơi

HH 22 Hình dạng bên ngoài của máy nén Máy nén sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ôtô là loại máy nén hở

được gan bên hông động cơ, nhận truyền động đai từ động cơ ôtô sang đầu trục may

nén qua một ly hợp từ Tốc độ vòng quay của máy nén lớn hơn tốc độ quay của động

cơ Ở tốc độ chạy cầm chừng của động cơ ôtô, máy nén làm việc với tốc độ khoảng

600 rpm

Khi tốc độ động cơ đạt tốc độ tối đa thì tốc độ máy nén rất cao Vì vậy, máy

nén phải có độ tin cậy cao và phải làm việc hiệu quả trong điều kiện tốc độ động cơ luôn thay đôi trong quá trình làm việc Đặc biệt là các chi tiết như cụm bit kín cổ trục,

các vòng bị, các clappe phải làm việc với độ tin cậy cao.

Cranksnafi Pulley idle Pulley

H.23 Vị trí lắp đặt của máy nén ở động cơ

Nhiều loại máy nén khác nhau được dùng trong kỹ thuật điều hòa không khí

trên ôtô, môi loại máy nén đêu có đặc điêm câu tạo và làm việc theo nguyên tắc khác

nhau Nhưng tât cả các loại máy nén đêu thực hiện nhiệm vụ như nhau: nhận hơi có áp suất thấp từ bộ bốc hơi và chuyên thành hơi có áp suất cao bơm vào bộ ngưng tụ Thời gian trước đây, hầu hết các máy nén sử dụng loại 2 piston và một trục khuỷu, piston chuyển động tịnh tiến lên xuống trong xi lanh nên gọi là máy nén có piston tịnh tiến Có loại máy nén sử dụng piston tịnh tiễn làm việc theo chiều hướng trục hoạt động nhờ đĩa lắc hay tắm dao động: còn có loại máy nén cánh quay và máy nén kiêu cuộn xoăn ôc Tuy nhiên, hiện nay đang dùng phô biên nhât là loại máy nén piston doc trục và máy nén quay dùng cánh van li tam

Máy nén thường có những bộ phận cơ bản như hình 2.4.

H24 Cu tạo chung của mnột máy nén

Hoạt động của máy nén cĩ 3 giai đoạn:

- Giai đoạn ¡: Hút mơi chất

Khi piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, các van hút được mở ra mơi chất được hút vào xylanh cơng tác và kết thúc khi piston tới điểm chết đưới

- G7ạ đoạn 2: Nén mơi chất

Khi piston đi từ điểm chết đưới tới điểm chết trên, van hút đĩng, van đây mở với tiết diện nhỏ hơn nên áp suất của mơi chất ra sẽ cao hơn khi được hút vào Quá trình này kết thúc khi piston tới điểm chết trên

- Giai doan 3 Khi piston tới diém chét trén, thi quy trình lại được lập lại từ đầu

2) Phân loại

Máy nén loại piston tay quay

Loại này chỉ sử dụng cho mơi chất lạnh R12, cĩ thể được thiết kế nhiều xi lanh

bồ trí thang hang (hinh 2.5), bố trí đọc trục hoặc bố trí hình chữ V Trong loại máy nén

kiểu piston, thường sử dụng các van lưỡi gà để điều khiển dịng chảy chất làm lạnh đi

vào và đi ra ở xilanh Lưỡi gà là một tắm kim loại mỏng, mềm dẻo, gắn kín một phía của lỗ ở khuơn lưỡi gà Áp suất ở phía dưới lưỡi gà sẽ ép lưỡi gà tựa chặt vào khuơn

và đĩng kín lỗ thơng lại Áp suất ở phía đối diện sẽ đây lưỡi gà mở ra và cho lưu thơng dịng chất làm lạnh.

H.2.5 May nén loai piston tay quay

1 Đường Ống xả 6 Đệm kín 15 Vong xéc mang

2, Nap van 9 Mặt đêm kin trục =©16 Piston

3 Van xả 10 Đường ông hút 17 Caste

4 Đê van 1L Lõi van 18 Vòng đệm kín

5 Chot piston 12 Dau xylanh 19 Truc khuyu

6 Thanh truyén 13 Đêm nắp xylanh 20 Đệm

7 O bi 14 Van hút 21 Dé bom

Khi piston đi chuyển xuống phía đưới, chất làm lạnh ở bộ bốc hơi sẽ được

điền đầy vào xi lạnh thông qua van lưỡi gà hút- kỳ này gọi là kỳ hút, van lưỡi gà xả sẽ

ngăn chất làm lạnh ở phía áp suất, nhiệt độ cao không cho vào xi lanh (hình 2.6a) khi piston di chuyên lên phía trên — kỳ này gọi là kỳ xả, lúc này van lưỡi gà hút đóng kín,

piston chạy lên nén chặt môi chất lạnh đang ở thể khí, làm tăng nhanh chóng áp suất

và nhiệt độ của môi chất, khi van lưỡi gà xả mở, môi chất lạnh được đây đến bộ ngưng

tụ (hình 2.6 b)

Với loại máy nén này, do tốc độ của động cơ luôn thay đổi trong quá trình làm việc mà máy nén không tự khống chế được lưu lượng của môi chất lưu thông, van lưỡi

gà được chế tạo bằng lá thép lò xo mỏng nên dễ bị gẫy và làm việc kém chính xác khi

bị mài mòn hoặc giảm lực đàn hồi qua quá trình làm việc, lúc đó sẽ ảnh hưởng rất lớn

đên hiệu suât và chât lượng làm việc của hệ thông điêu hòa không khí ôtô.

H.26 Nguyên lý hoạt động của máy nén pisfon tay quay

Mặt khác, với loại máy nén này khó thực hiện việc điều khiến tự động trong

quá trình làm việc khi tốc độ của động cơ và tốc độ quay của máy nén luôn thay đổi Nên hiện nay trong kỹ thuật điện lạnh ôtô không còn dùng loại máy nén piston loại trục khuỷu tay quay này Mà loại máy nén hiện nay hay được sử dụng là loại máy nén piston doc trục được dẫn động băng cam nghiêng, nhờ tấm dao động hay tắm lắc

Máy nén piston mâm dao động có thể tích làm việc biến đổi

Máy nén này có nguyên lý hoạt động giống như loại máy nén píton kiểu cam nghiêng, tuy nhiên về mặt câu tạo cũng có vài điểm khác nhau Máy nén kiểu này cũng dẫn động píton bằng mâm dao động, píton ở đây chỉ làm việc ở một phía, và có I xecmăng: piston được nối vào các đĩa lắc bằng các tay quay Gồm có 6 píton, cùng đặt trên mâm dao động, mỗi cái cách nhau một góc 60”

(6) : đ€a 4

Main control Valve (5)

H.27 Cấu tạo của máy nén piston dao động của thể tích biến đổi

Máy nén này cũng có vài điểm thuận lợi hơn so với loại máy nén trình bày trên, làm việc êm dịu hơn, bộ bốc hơi có nhiệt độ không đổi 32°F (0C) vì máy nén này có cơ cấu giảm thẻ tích làm việc và dung tích bơm của máy nén để cân xứng với yêu cầu làm lạnh của bộ bốc hơi trong hệ thống (hình 2.8)

Wobhtle plate Pixon

river patc Section valve

Sub control valve

valve _- Discharge valve

Góc nghiêng của mâm dao động được điều khiển bởi một van điều khiển Hộp

xếp bỉ sẽ giãn ra hoặc co lại tùy theo áp lực đưa vào tăng hay giảm, sẽ làm chuyển dich viên bi trong van điều khiển để đóng mở van, từ đó điều khiển được áp lực trong vỏ

máy nén Sự khác nhau giữa áp lực mặt dưới và áp lực vỏ máy nén sẽ xác định vị trí

của mâm dao động Góc nghiêng của mâm dao động sẽ lớn nhất- sự

làm mát đạt tối đa khi 2 phần của áp lực bằng nhau (hình 2.9)

(& Wobble platc) — valve

H.29 Van điêu khiển hành trình dao động của máy nén

Máy nén piston kiểu cam nghiêng

Loại này có ký hiệu là 10PAn, đây là loại máy nén khí với 10 xilanh được bố trí ở hai đầu máy nén (5 ở phía trước và 5 ở phía sau); có 5 piston tác động hai chiều được dẫn động nhờ một trục có tắm cam nghiêng (đĩa lắc) khi xoay sẽ tạo ra lực đây piston Cac piston được đặt lên tắm cam nghiêng với khoảng cách từng cặp piston là

72° đối với loại may nén co 10 xilanh; hoặc có khoảng cách 120°- đối với loại may

H.210 Kết cầu của loại máy nén kiểu cam nghiêng

1 Trục máynén — 8 Phot trục bơm 14 Nửa xy lanh trước

2 Dia cam 9 BG ly hop puly may nén 152 Nửa xy lanh sau

3 Piston _ 10 Bac dan puly 16 Caste dau nhon

4,5 Bitruot vadé 11 Puly 17 Ong hút đâu

ó Van hút lưỡi gà 12 Cuộn đây bộ ly hợp 18 Dau sau

7 Đĩa van xả Hước l3 Đâu trước 19 Bơm bánh răng

Bánh đai trên khớp nối điện từ dùng để lai truyền động từ động cơ ôtô Khi

không có dòng điện qua cuộn dây điện từ, bánh đai quay trơn Khi có dòng điện, sẽ truyền chuyến động cho piston chuyển động qua lại trong xilanh tạo ra lực hút và đây môi chất lạnh Một piston khi hoạt động sẽ làm việc trong cả hai xilanh trái và phải của máy nén, quá trình làm việc được mô tả trong hình 2.10 và được trình bày như

sau:

, Discharge valve

HH.2 IL Nguyên lý hoạt động của loại máy nén piston cam nghiêng

- Hanh trinh hit Khi piston chuyén động về phía bên trái, sẽ tạo nên sự chênh

lệch áp suất trong khoảng không gian phía bên phải của piston; lúc này van hút mở ra cho hơi môi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ thấp từ bộ bay hơi nạp vào trong máy nén qua van hút Và van xả phía bên phải của pIston đang chịu lực nén của bản thân van lò

xo lá, nên được đóng kín Van hút mở ra cho tới khi hết hành trình hút của piston thi

được đóng lại, kết thúc hành trình nạp

- Hành trình xả Khi piston chuyên động về phía bên trái thì tạo ra hành trình hút phía bên phải, đồng thời phía bên trái của piston cũng thực hiện cả hành trình xả hay hành trình bơm của máy nén Đầu của piston phía bên trái sẽ nén khối hơi môi chất lạnh

đã được nạp vào, nén lên áp suất cao cho đến khi đủ áp lực đề thắng được lực tỳ của van

xả thì van xả mở ra và hơi môi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ cao được đây đi tới bộ

ngưng tụ Van hút phía bên trái lúc này được đóng kín bởi áp lực nén của hơi môi chất

Van xả mở ra cho đến hết hành trình bơm, thì đóng lại bằng lực đàn hồi của van lò xo lá,

kết thúc hành trình xả (hình 2.11) Và cứ thế tiếp tục các hành trình mới

Van đề bôi trơn trong máy nén cũng rất cần được quan tâm, tùy theo loại môi

chất lạnh được sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ôtô mà chọn dầu bôi trơn

thích hợp, giúp máy nén làm việc an toàn và hiệu quả hơn, ở máy nén người ta bôi trơn bằng phương pháp vung tóe dầu bằng tắm cam nghiêng Dầu bôi trơn sẽ cùng với môi chất lạnh hòa tan vào nhau và cùng với môi chất lạnh tuần hoàn trong hệ thống (hình

2.12) Vì máy nén là loại hở nên phải có cụm bịt kín cỗ trục để môi chất lạnh không bị

rò rỈ ra ngoài môi trường, loại máy nén này sử dụng phốt bịt kín trục dạng hình cốc (hình 2.13)

H212 Bồi trơn máy nén H 2.13 Phot kin truc

Trên các đầu ống nối dẫn hơi ra và vào máy nén thường lắp các van một chiều (hình 2.14) để thuận tiện khi lắp dấy nối kiểm tra áp suất đầu hút, đầu đây hoặc nạp

môi chất lạnh, nạp dầu cho máy nén Van một chiều loại này cũng được bố trí trên một

sô đầu nôi của hệ thông như các đầu nôi giữa máy nén với giàn ngưng tụ, giàn bay hơi

1 Phía máy nén 3 Ông mêm

2 Blape métchiéu 4 Dau ti mo blape Hiện nay, trong kỹ thuật điều hòa không khí ôtô loại máy nén này được sử

dụng rộng rãi nhất Bởi các đặc tính: nhỏ gọn và nhẹ nhờ giảm kích cỡ của piston, xilanh và vỏ hộp máy nén; độ tin cậy cao nhờ có phốt bịt kín hình cốc lắp giữa trục

chính và khớp nối điện từ; độ ồn thấp nhờ vào sự làm việc êm dịu của các van hút và

van xả loại lò xo lá Với câu tạo nhỏ gọn nên dễ kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa Máy

nén này có ký hiệu I0PAn, trong đó: 10P thể hiện số xilanh có trong máy nén; A thể

hiện máy nén thuộc thế hệ mới; n thể hiện gia tri cong suất của máy nén (khi n = 15 thi

công suất của máy nén là 155cm /rev; n = I7 thì công suất của máy nén là 178

cm”/rev) Tương ứng với các ký hiệu trên, tùy theo loại máy nén được sử dụng trên các

xe có công suất của động cơ được quy định như sau: động cơ có công suất từ 1500 +

2000 (cm) thì đùng loại máy nén 10PA15 hay 10PA17; với động cơ có công suất từ

2100 (cm”) trở lên thì đùng loại 10PA 17 hoặc 10PA20

Máy nén quay loại cánh gạt

Loại máy nén này không dùng píton (hình 2.15) Mà được cấu tạo gồm l roto với 4 cánh gạt đặt lồng vào roto và một vỏ bơm có vách trong tinh chế Khi chụp bơm

và các cánh gạt quay, vách vỏ bơm và các cánh gạt sẽ hình thành những buồng bơm, các buồng này có thê thay đổi thể tích rộng ra hay co that lai khi trục bơm quay- nở rộng thê

tích ra để hút môi chất lạnh ở phía có áp lực, nhiệt độ thấp vào buồng bơm; co thể tích

lại để ép chất làm lạnh đi đến phía có áp lực, nhiệt độ cao Lỗ van xả của bơm bố trí tại

một điểm trên vỏ bơm mà ở đó hơi môi chất lạnh được nén đến áp suất cao nhất

Rear shafÌ (trục phía sau!

(v6 bon pitia sau)

Beannug ~

Front housing

vo bom phía trước )

!.2.15 Cấu tạo của loại máy nón cánh øạf quay

* Nguyên lý hoạt động của máy nén cánh sạt được trình bảy như sau:

- Hành trừnh hút Khi roto quay, lực li tâm bắn các cánh gạt tỳ kín vào vách máy nén, giữa 2 cánh van (a), (b) và vách trong của vỏ máy nén sẽ tạo ra một thể tích lớn (buồng bơm) Chuyển động này hút hơi môi chất lạnh vào phần thể tích vừa tạo ra khi phần tích này quay ngang qua lỗ nạp môi chất được bố trí trên thân vỏ máy nén (hình 2.16a) Kết thúc hành trình hút là khi cánh van (b) quay qua khỏi lỗ nạp (hình 2 1ób)

- Hành trình nén Sau khi hoàn thành quá trình hút khối thê tích giữa van (a),

(b) và vách vỏ bơm có chứa hơi môi chất lạnh sẽ giảm xuống, bắt đầu hành trình nén

(hình 2.16c) Hành trình nén được thực hiện ở phía mặt trong của vỏ bơm, áp suất hơi môi chất lạnh tăng lên khi thé tích buồng bơm co lại (hình 2.164)

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

trình xả Lúc này hơi môi chất lạnh đã được nén lên áp suất cao, nên tạo ra áp lực cao

mở van xả và tuôn dòng hơi môi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ cao ra khỏi máy nén đi

đến giàn ngưng tụ (hình 2.16e,f) Lúc này dầu bôi trơn đã được tách ra khỏi hơi môi

chất lạnh và lắng xuống buông chứa

Kết thúc quá Bất đầu quá Hoàn thành

H.2 I6 Nguyên lý hoạt động của máy nén cánh sgaf Với loại máy nén này, không cần dùng các vòng bạc xecmăng bao kín hơi như loại máy nén pitton cam nghiêng có thể tích thay đôi Ngoài ra, dầu bôi trơn trong máy nén cũng góp phần cải tiến năng suất và ảnh hưởng nhiều đến chất lượng làm việc của máy nén Trong quá trình máy nén làm việc dầu bôi trơn được tách ra khỏi môi chất lạnh cao áp trước khi đi đến giàn ngưng tụ nhờ một thiết bị tách dầu lắp trên máy nén Thiết bị tách dầu này lúc nào cũng ở trong trạng thái có áp suất cao bất cứ lúc nào mỗi

khi máy nén hoạt động

Khi hỗn hợp hơi môi chất lạnh và dầu bôi trơn được tuôn ra từ ống xả, chảy qua một cổ uốn và chứa trong bầu tách lỏng của thiết bị, vì hơi môi chất lạnh nhẹ hơn dầu bôi trơn máy nén nên bay lên phía trên và theo đường ống dẫn đến giàn ngưng tụ Còn dầu trong hỗn hợp bị chìm sâu xuống phía tận cùng bình chứa của thiết bị bởi do

trọng lượng bản thân dầu bôi trơn (hình 2.17a) Trên thiết bị còn được bồ trí lỗ hồi dầu

về lại phía trong bơm (hình 2.17b), lượng dầu bôi trơn đang tích trữ ở bầu chứa sẽ được hồi vào trong bơm khi có sự chênh lệch áp suất giữa áp suất xả trong thiết bị tách dầu với áp suất phía bên trong của máy nén

À lixturc of refngerant > of refrigen Mixture of Rear shaft

rcÍrigcramt gus and oil

pas and oil

cm /rev, n=l4 tương đương với công suất của máy nén là 142 cm /rev) Tuy nhiên, máy nén loại này chỉ lắp trên hệ thống điều hòa không khí của các xe cỡ nhỏ và trung bình thôi

Tương ứng với từng kiểu máy nén, mà có các quy ước về sử dụng trên các loại

xe có dung tích của động cơ khác nhau đề phù hợp với hiệu suất làm việc của hệ thống, cụ thể: Máy nén có kí hiệu TV10 và TVI12 được lắp trên các xe có dung tích

công tác của động cơ từ 10001500 (cm); máy nén có kí hiệu TV12 và TV14 được lắp trên xe có dung tích của động cơ từ 15002000 (cm)

Môi chất lạnh R-12 và R-134a đều được sử dụng trên máy nén kiểu này, tuy nhiên cũng có vài sự khác biệt nhỏ khi đùng tương ứng với từng loại môi chất lạnh như các đầu nối ống dẫn mềm đến các giàn ngưng và bay hơi, dầu bôi trơn sử dụng cho máy nén phải tương ứng với loại môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống .trong thực tế, hiện nay loại máy nén kiểu TV ít được sử dụng hơn kiểu máy nén 10TA (2 sản phẩm này đều do nhà sản xuất máy điều hòa ôtô lớn nhất thế giới DENSO sản xuất), vì khi máy nén kiểu TV bị sự có hư hỏng thì thường là phải thay máy nén mới chứ không phục hôi, sửa chữa được bởi yêu câu vê độ chính xác lắp ghép cao, khó có thể lắp lẫn

được đối với máy nén kiểu TV

Trong máy nén, vẫn đề sử dụng đúng loại dầu bôi trơn và đủ dung lượng yêu

cầu bôi trơn cho máy nén là thật cần thiết để đảm bảo cho sự bôi trơn tốt hơn, có tác

dụng đệm kín và giúp máy nén làm việc ổn định Khi hệ thống điều hòa không khí

hoạt động, dầu được bơm vào cùng lúc với môi chất lạnh và cùng với môi chất lạnh tuần hoàn trong suốt chu trình làm lạnh của hệ thống

Như vậy, một lượng dầu bôi trơn luôn tổn tại và lưu thông qua giàn ngưng tụ,

giàn lạnh, bình sấy lọc và vài thiết bị khác Về mặt kỹ thuật, đòi hỏi loại dầu bôi trơn

này phải được tỉnh lọc và tuyệt đối không lẫn lộn chất âm ướt Nếu lượng dầu bôi trơn nhiều quá hoặc ít quá cũng đều ảnh hưởng đến năng suất lạnh của hệ thống: nếu lượng dầu bôi trơn nhiều hơn quy định (thừa), khi lưu thông qua giàn nóng và giàn lạnh thì sẽ

ngăn cản sự trao đổi nhiệt của các thiết bị, do đó làm suy giảm hiệu suất lạnh; nếu

lượng dầu bôi trơn ít hơn quy định (thiếu) trong máy nén, có thể là nguyên nhân làm

cho máy nén sớm bị mài mòn, sẽ bị quá nhiệt và cuối cùng là bị kẹt ở các bộ phận bên

trong, khiến cho máy nén không hoạt động bình thường được

Bảng 02: Giới thiệu các loại dầu bôi trơn dùng trong máy nén:

(PAG-polyalkyenglycol) | (Dau khoang)

(Dau tong hop) (Dau tong hop)

Bộ ly hợp điện từ

Trên tất cả các loại máy nén sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ôtô

đều được trang bị bộ ly hợp nhờ hoạt động từ trường Bộ ly hợp này được xem như

một phần của puly máy nén Ly hợp sẽ ăn khớp hay không ăn khớp đề điều khiển trục

máy nén quay khi cần thiết, phần puly sẽ quay liên tục bởi dây đai được dẫn động từ

trục khuỷu của động cơ khi động cơ làm việc

Ly hợp điện từ làm việc theo nguyên lý điện từ (hình 2.18a), có hai loại cơ bản: loại cực từ tĩnh (cực từ được bố trí trên thân của máy nén) (hình 2.18b) và loại cực

từ quay (các cực từ được được lắp trên roto và cùng quay với roto, cấp điện thông qua các chỗi than đặt trên thân máy nén).

trình hoạt động, cuộn dây nam châm điện không quay, lực hút từ trường của nó được

truyền dẫn xuyên qua puly đến đĩa bị động (2) Đĩa bị động (2) và mayor của nó liên

kết vào đầu trục mnáy nén nhờ chốt clavet, đồng thời có thể trượt dọc trên trục để đảm

bảo khoảng cách của ly hợp là 0,022+0,057 inch

Với loại ly hợp có cực từ tĩnh, hiệu suất cắt và nối cao; ít bị mài mòn và đỡ

công kiểm tra, bảo trì thường xuyên Nên loại này được sử dụng rộng rãi hơn so với loại ly hợp từ có cực từ di động, vì phải thường xuyên kiểm tra sự tiếp xúc giữa chối than với roto của ly hợp

Tùy theo cách thiết kế, bộ ly hợp từ trường thường được điều khiển cắt nối

nhờ bộ cảm biến nhiệt điện, bộ cảm biến nhiệt này hoạt động dựa theo áp suất hay

nhiệt độ của hệ thống điều hòa không khí Trong một vài kiểu bộ ly hợp được thiết kế

cho nối khớp liên tục mỗi khi đóng nối mạch công tắc máy lạnh

2.1.2 Thiết bị ngưng tụ

Chức năng, cầu tạo và nguyên lý hoạt động

Thiết bị ngưng tụ của hệ thống điều hòa không khí ôtô (hay còn gọi là giàn nóng) là thiết bị trao đổi nhiệt để biến hơi môi chất lạnh có áp suất và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành trạng thái lỏng trong chu trình làm lạnh Đây là một thiết bị cơ bản trong hệ thống điều không khí, có ảnh hưởng rất lớn đến các đặc tính năng lượng của

hệ thống

Công dụng của bộ ngưng tụ là làm cho môi chất lạnh đang ở thể hơi áp suất và nhiệt độ cao từ máy nén bơm đến, ngưng tụ biến thành lỏng Quá trình môi chất lạnh ngưng tụ thành thể lỏng được mô tả như sau: Trong quá trình hoạt động bộ ngưng tụ tiếp nhận hơi môi chất lạnh dưới áp suất và nhiệt độ rất cao do máy nén bơm vảo, qua

lỗ nạp được bố trí phía trên giàn nóng Dòng khí này tiếp tục lưu thông trong ống dẫn

đi dần xuống phía đưới, nhiệt của khí môi chất lạnh truyền qua các cánh tỏa nhiệt và

được luéng gid mat thôi đi Quá trình trao đôi khí này làm tỏa một lượng nhiệt rất lớn

vào trong không khí; do bị mất nhiệt, hơi môi chất giảm nhiệt độ,đến nhiệt độ băng

nhiệt độ bão hòa (hay nhiệt độ sôi) ở áp suất ngưng tụ thì bắt đầu ngưng tụ thành thể lỏng Môi chất lạnh thể lỏng, áp suất cao này tiếp tục chảy đến bộ bốc hơi (giàn lạnh)

Sự trao đối nhiệt ở giàn nóng nếu xảy ra không đầy đủ sẽ làm tăng áp suất trong hệ thống và gây ra sự ngưng tụ không hoàn toàn của môi chất lạnh Đồng thời, nếu không ngưng tụ hoàn toàn thì lúc này trong môi chất lạnh còn ở thể hơi, làm cho

thể tích của môi chất lạnh lớn sẽ không qua hết được thiết bị tiết lưu để vào giàn lạnh

Do đó, điều này sẽ làm giảm đáng kế công suất của hệ thống vì không đủ môi chất lạnh quy định tuần hoàn trong một chu trình làm lạnh.

Bảng 03: Kích thước các kiểu bộ ngưng tụ hiệu Sanden

Hầu hết thiết bị ngưng tụ dùng trong hệ thống lạnh trên ôtô đều sử dụng giàn ngưng tụ không khí cưỡng bức gồm các ống xoắn có cánh sắp xếp trong nhiều dãy và dùng quạt để tạo chuyển động của không khí (có thể dùng chung quạt giải nhiệt két nước làm mát của động cơ hoặc được lắp đặt quạt riêng cho giàn nóng) Nó gồm những ống thắng hoặc ống chữ U nối thông với nhau, mỗi giàn có thể có hai hay nhiều dãy (cụm) nối song song qua ống góp Vật liệu ống thường là thép hay đồng còn các cánh tản nhiệt bằng thép hay bằng nhôm (hình 2.21) Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa đồng thời chiếm một khoảng không gian tối thiểu

Trên ôtô, bộ ngưng tụ được ráp ngay trước đầu xe, phía trước két nước làm mát của động cơ, ở vị trí này bộ ngưng tụ tiếp nhận tối đa luồng không khí mát thôi

H220 Bộ ngưng tụ và kích thước của nó

xuyên qua khi xe đang lao tới và do quat gio tao ra

H.221 Cấu tạo của bộ ngung tu

- Lá tỏa nhiệt Lá tỏa nhiệt được chế tạo bởi các lá nhôm mỏng và được xếp

song song với nhau Với cách thiết kế như vậy sẽ tạo được diện tích lớn nhất dé toa

nhiệt tốt nhất

- Ông xoắn chữ L7: Õng xoắn chữ U chủ yếu dung để truyền môi chất và tỏa nhiệt Vật liệu thường dùng là ống đồng, nó vừa tỏa nhiệt tốt vừa có độ bền cao 2.1.3 Thiết bị bay hơi

Chức năng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Thiết bị 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 thê thiếu được trong hệ thống lạnh

H222 Các bộ phận trong thiết bị bay hơi

1 Vỏ bộ bốc hơi 2.Lõi bộ bốchơi 3 Quạt của bộ bốc hơi

4 Motor quạt dàn nóng 5 Nắp chắn bụi và làm kín bộ bốc hơi

Trong thiết bị 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 Trong giàn lạnh, không khí thường có truyền động cưỡng bức dưới tác dụng của

một quạt điện kiểu lồng sóc tạo luéng không khí đối lưu trong cabm ôtô

Ngoài tác dụng làm lạnh, thiết bị bay hơi còn có tác dụng hút ẩm trong cabin: khi luồng không khí thối xuyên qua bộ bốc hơi, không khí được làm lạnh, đồng thời chất âm 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 âm này giúp cho khối không khí trong cabin

được tỉnh khiết, tạo thoải mái cho hành khách, đồng thời các kính cửa số không bị che

mờ do hơi nước

Thiết bị này thuộc loại thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt Ở đây không khí lưu động

ngoài chùm ống có cánh và truyền nhiệt cho môi chất lạnh sôi trong ống — còn gọi là

giàn lạnh không khí bay hơi trực tiếp Bộ bốc hơi được chế tạo ở dạng chùm ống thẳng,

nhẫn hay chùm ống xoắn bằng đồng xuyên qua các lá mỏng hút nhiệt bằng nhôm

Ông đồng

H.2.23 Quá trình trao đổi nhiệt ở giản lạnh