Cơ bản Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ​

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

1.1. Công dụng

- Đưa không khí sạch vào trong xe.

- Duy trì nhiệt độ không khí trong xe ở một nhiệt độ thích hợp

1.2. Phân loại

a) Phân loại theo vị trí của hệ thông trên xe

- Kiểu đặt phía trước: giàn lạnh được đặt gần bảng đồng hồ, bảng điều khiển của xe.

Hình 2.1.1. Hệ thống lạnh kiểu đặt phía trước​

- Kiểu kép (giàn lạnh đặt trước và sau xe): kiểu kép cho năng suất lạnh cao hơn và nhiệt độ đồng đều ở mọi nơi trong xe vì không khí lạnh được thổi từ phía trước ra phía sau xe.

Hình 2.1.2. Hệ thống lạnh kiểu kép
​

- Kiểu kép treo trần: kiểu này thường sử dụng cho xe khách. Hệ thống lạnh được đặt phía trước kết hợp với giàn lạnh treo trên trần, kiểu này cũng cho năng suất lạnh cao và không khí lạnh đồng đều.

Hình 2.1.3. Hệ thống lạnh kiểu đặt trên trần​

b) Phân loại theo phương pháp điều khiển: có hai loại

- Hệ thống lạnh với phương pháp điều khiển bằng tay.

Hình 2.1.4. Hệ thống lạnh điều chỉnh nhiệt độ bằng tay​

Với phương pháp này cho phép điều khiển bằng tay các công tắc nhiệt và nhiệt độ ngõ ra bằng cần gạt. Ngoài ra còn có cần gạt hoặc công tắc điều khiển tốc độ quạt, điều khiển lượng gió và hướng gió.

- Hệ thống điều hòa không khí với phương pháp điều khiển tự động.

Hình 2.1.5. Hệ thống lạnh điều chỉnh nhiệt độ tự động​

1.3. Yêu cầu

- Không khí trong khoang hành khách phải lạnh.

- Không khí phải sạch.

- Không khí lạnh phải được lan truyền khắp khoang hành khách.

- Không khí lạnh khô (không có độ ẩm)​

1.4. Các vấn đề cơ bản về nhiệt và trạng thái của vật chất.

- Có 3 trạng thái của vật chất: rắn (solid), lỏng (liquid) và khí (vapor).

- Khi một vật chất thay đổi trạng thái thì nhiệt sẽ được hấp thụ hoặc nhả ra.

- Có 3 hình thức trao đổi nhiệt: dẫn nhiệt (conduction), đối lưu (convection) và bức xạ (radiation).

- Sự di chuyển của nhiệt độ: nhiệt di chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp. Lạnh là hình thức của sự mất nhiệt.

- Sự thay đổi trạng thái của vật chất:

+ Sự bốc hơi (vaporization): là sự chuyển hóa từ thể lỏng sang thể khí và trong quá trình này nhiệt nhận vào.

+ Sự ngưng tụ (condensation): là sự chuyển hóa từ thể khí sang thể lỏng và nhiệt nhả ra trong suốt quá trình.​

- Vật lạnh đi khi nó bốc hơi và nhả nhiệt khi ngưng tụ.
- Mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất:

+ Áp suất của vật chất tăng thì nhiệt độ và điểm sôi của vật chất sẽ tăng.

+ Áp suất của vật chất giảm thì nhiệt độ và điểm sôi của vật chất sẽ giảm.​

1.5. Môi chất làm lạnh sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ôtô

Các ôtô đời cũ sử dụng môi chất R-12 (Freon 12). Môi chất lạnh R12 gây ảnh hưởng đến tầng ozôn bao xung quanh trái đất.

Các ôtô ngày nay sử dụng môi chất R-134a (H-FKW 134a). Đây là môi chất dạng khí, không màu, mùi ête nhẹ, nhiệt độ sôi là 26,5oC và ít gay hại cho tần ozôn.

Trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa không được dùng lẫn môi chất này với môi chất kia. Nếu không sẽ gây hư hỏng cho hệ thống lạnh. Đồng thời, không nên dùng dầu bôi trơn của máy nén cho hệ thống R12 cho hệ thống R134a vì đặc tính hai môi chất này hoàn toàn khác nhau.

* An toàn khi sử dụng môi chất lạnh:

Môi chất lạnh trong hệ thống lạnh trên ôtô không gây cháy hay nổ nhưng cũng cần phải chú ý các vấn đề sau:

- Tránh tiếp xúc trực tiếp với môi chất lạnh và phải sử dụng dụng cụ bảo hộ.

- Không rửa hay làm sạch bằng hơi nóng hay gió nén, chỉ sử dụng Nitơ để làm sạch.

- Môi chất lạnh ở nhiệt độ thường thì không độc, tuy nhiên nếu tiếp xúc với ngọn lửa hoặc nhiệt độ cao thì sẽ phân hủy thành Clohydric và Flohydric ảnh hưởng đến sức khỏe.

- Không nên đặt bình chứa môi chất lạnh ngoài nắng quá lâu hoặc nơi có nguồn nhiệt cao.

- Khi hệ thống điều hòa có hư hỏng hoặckhông kín (ví dụ như xe bị nạn) thì phải tắt hệ thống lạnh ngay, nếu không máy nén sẽ thiếu làm mát và bôi trơn sẽ dẫn đến hư hỏng.

2. Chu trình hoạt động của hệ thống điều hòa không khí trên ôtô

Quạt thổi không khí lạnh (blower), Van tiết lưu (expansion valve), Giàn lạnh (avaporization), Giàn nóng (condenser), Máy nén (compressor), Ly hợp điện từ của máy nén ( compressor magnetic clutch), Lọc ga (receiver-drier), Cảm biến nhiệt độ (temperature sensing bulb), Bộ điều chỉnh nhiệt (thermostat).

- Chu trình của máy lạnh bao gồm 4 quá trình:

+ Nén (compression)

+ Ngưng tụ (condensation)

+ Giản nở (expansion)

+ Bốc hơi (vaporization)​

Hình 2.1.9. Chu trình hoạt động của hệ thống lạnh​

- Hoạt động của hệ thống lạnh trên ôtô:

Khi động cơ đang hoạt động và đóng mạch điện điều khiển ly hợp điện từ, máy nén hoạt động và chất làm lạnh được dẫn đến bình ngưng tụ (giàn nóng) nhờ máy nén. Ở đây, chất làm lạnh chuyển sang thể lỏng, nhã nhiệt ra ngoài không khí và được làm mát nhờ quạt làm mát.

Sau khi qua giàn nóng, chất làm lạnh được đẩy qua van tiết lưu. Chất làm lạnh qua nơi có tiết diện thu hẹp (van tiết lưu) nên gây giảm áp suất sau van tiết lưu (drop pression).

Chất làm lạnh lại được đưa vào giàn bốc hơi (giàn lạnh) và hấp thụ nhiệt. Nhiệt di chuyển từ khoang hành khách đến giàn lạnh và đi vào môi chất làm lạnh.

Sự hấp thụ nhiệt của hành khách bởi môi chất làm lạnh khiến cho nhiệt độ giảm xuống. Môi chất làm lạnh lại được đi vào máy nén cho chu trình tiếp theo.

Trong quá trình làm việc, ly hợp điện từ sẽ thường xuyên đóng ngắt nhờ bộ điều khiển A/C control nhằm đảm bảo nhiệt độ trong xe luôn ổn định ở một trị số ấn định. Như vậy, áp suất môi chất làm lạnh được phân thành hai nhánh: nhánh có áp suất thấp và nhánh có áp suất cao.

+ Nhánh có áp suất thấp được giới hạn bởi phần môi chất sau van tiết lưu và cửa vào (van nạp) của máy nén.

+ Nhánh có áp suất cao được giới hạn bởi phần môi chất ngay trước van tiết lưu và cửa ra (van xả) của máy nén.​

Không khí lạnh lan truyền trong khoang hành khách được thực hiện bởi máy quạt (blower) và luồng không khí lạnh di chuyển như hình dưới đây.

3. Các bộ phận chính trong hệ thống lạnh ôtô

​

3.1. Máy nén

​

Máy nén có tác dụng nén môi chất đã bay hơi ở giàn lạnh thành môi chất dạng hơi có nhiệt độ và áp suất cao. Từ đó giàn nóng có thể dễ dàng hóa lỏng hơi môi chất, cả khi môi trường xung quanh có nhiệt độ cao. Máy nén còn có tác dụng tuần hoàn môi chất trong hệ thống lạnh. Máy nén name bên hông động cơ và được dẫn động bởi pulley trục khuỷu động cơ.

Có các loại máy nén sau:

a. Máy nén kiểu piston

- Máy nén kiểu piston (crank-type compressor): loại này thường được thiết kế nhiều piston (thường từ 3-5 pisron) theo kiểu thẳng hàng hoặc chữ V (inline or V type). Trong quá trình hoạt động mỗi piston thực hiện một thì hút và một thì nén. Trong thì hút, máy nén hút môi chất lạnh ở phần thấp áp từ giàn lạnh vào máy nén qua van hút (van hoa mai).

​

Hình 2.1.11. Nguyên lý hoạt động máy nén kiểu piston​

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

- Máy nén kiểu piston mà trục khuỷu là một đĩa có biên dạng thay đổi (axial compressor type), khi đĩa quay tạo nên sự chuyển động tịnh tiến của piston.

Khi trục quay kết hợp với chuyển động của đĩa có biên dạng thay đổi sẽ làm piston chuyển động tịnh tiến qua trái hoặc qua phải. Kết quả là môi chất lạnh bị nén và môi chất được hút hoặc xả thông qua các van.

b. Máy nén kiểu hai cánh gạt

​

Hình 2.1.15. Cấu tạo máy nén có hai cánh gạt
​

Máy nén cánh gạt gồm một rotor gắn chặt với hai cặp cánh gạt và được bao quanh bởi xylanh máy nén. Khi rotor quay, hai cánh gạt quay theo và chuyển động tịnh tiến trong rãnh của rotor, trong khi đó hai đầu cuối của cánh gạt tiếp xúc với mặt trong của xylanh và tạo áp suất nén môi chất.

c. Máy nén nhiều cánh trượt

d. Máy nén kiểu xoắc ốc

​

e. Máy nén có lưu lượng thay đổi

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

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

Máy nén thay đổi lưu lượng theo tải nhiệt có thể thay đổi góc ngiêng của đĩa th. Sự thay đổi hành trình của piston giúp công suất máy nén luôn được điều chỉnh và đạt cao nhất.​

3.2. Ly hợp điện từ (magnetic clutch)

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

​

Khi động cơ hoạt động, pulley máy nén quay theo nhưng trục máy vẫn đứng yên cho đến khi bật công tắc A/C, bộ ly hợp điện từ sẽ khớp với pulley vào trục của máy nén cho trục khuỷu động cơ dẫn động.

Khi bật công tắc máy lạnh A/C, dòng điện chạy qua cuộn dây của bộ ly hợp điện từ và sinh ra từ trường lớn. Lực điện từ kéo ly hợp vào pulley và nối chặt chúng lại với nhau và trục của máy nén quay cùng với pulley của máy nén.

Xem chi tiết tại đây: Bộ ly hợp điện từ trong máy nén điều hòa​

3.3. Bộ ngưng tụ hay giàn nóng (condenser)

Bộ ngưng tụ được cấu tạo bằng một ống kim loại dài uốn cong thành hình chữ U nối tiếp nhau, xuyên qua vô số cánh tản nhiệt mỏng.

​

Công dụng của bộ ngưng tụ là làm cho môi chất lạnh đang ở thể hơi với áp suất và nhiệt độ cao từ máy nén bơm tới biến thành thể lỏng, ở nay nó tỏa ra một lượng nhiệt lớn. Hơi nóng của môi chất lạnh bơm vào bộ ngưng tụ qua ống nạp bố trí phía trên giàn ống dẫn và đi dần xuống phía dưới, nhiệt của môi chất lạnh truyền qua cánh tản nhiệt và được làm mát bằng gió.

3.4. Bình lọc và hút ẩm

Bình lọc và hút ẩm có vỏ làm bằng kim loại, bên trong có lưới lọc và túi chứa chất khử ẩm (desicant). Chất khử ẩm là một vật liệu có đặc tính hút ẩm lẫn trong môi chất rất tốt như oxyt nhôm, silica alumina và chất silicagel.

Trên bình lọc có trang bị van an toàn, van này mở khi áp suất trong bình lọc tăng lên đột ngột vì nguyên nhân nào đó. Sau khi môi chất được khử ẩm sẽ đi đến van tiết lưu.

Một số loại hệ thống lạnh có bình khử nước được lắp giữa bình lọc, hút ẩm và van tiết lưu. Bình khử nước một lần nữa hút sạch hơi nước còn sót lại trong môi chất lạnh có tác dụng bảo vệ van tiết lưu không bị đóng băng. Ngoài ra phần trên của bình lọc có bộ phận làm bằng kính trong suốt giúp cho quá trình quan sát, kiểm tra tình trạng của môi chất lạnh.

Một số loại có lắp cảm biến áp suất trên bình lọc. Tín hiệu áp suất cao của môi chất được chuyển thành tín hiệu điện áp báo về cho ECU để điều khiển tốc độ quạt và máy nén.

​

3.5. Van tiết lưu (expansion valve)

Van tiết lưu được lắp giữa bộ bốc hơi và bình lọc có tác dụng:

- Phối hợp với cảm biến nhiệt độ để điều khiển lưu lượng của môi chất lạnh và nhiệt độ của giàn lạnh.

- Giảm áp suất môi chất sau khi đi qua van tiết lưu.

Thông thường van tiết lưu có hai loại: loại hộp và loại dạng kim (hay loại thường).

3.6. Bộ bốc hơi (evaporator) hay giàn lạnh

Môi chất sau khi qua van tiết lưu làm áp suất giảm nhanh, nhiệt nhận vào trong quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí này. Môi chất lạnh được dẫn đến giàn lạnh nhờ các ống xếp thành hình chữ U cùng với các cánh tản nhiệt. Tại đây, nhiệt độ thấp của giàn lạnh được dẫn ra ngoài bởi quạt giàn lạnh.


Ở một số nước nhiệt độ thấp, giàn lạnh có hai nhiệt điện trở, một cho thiết bị chống đóng băng, một đóng vai trò là cảm biến giàn lạnh. Cảm biến giàn lạnh phát hiện nhiệt độ khí đi qua giàn lạnh và chỉ dùng cho hệ thống điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý.

3.7. Mắt gas

Mắt gas cho phép quan sát dòng chảy của môi chất lạnh trong hệ thống lạnh. Nó dùng để kiểm tra mức độ điều đầy của môi chất lạnh.

Có hai loại mắt gas: một loại đặt ở ngõ ra của bình lọc gas và một loại đặt giữa bình lọc và van tiết lưu.

3.8. Bộ tiêu âm (muffler)

Bộ tiêu âm có tác dụng giảm tiếng ồn phát sinh do máy nén. Thông thường bộ tiêu âm được lắp tại van xả của máy nén. Một vài kiểu kết cấu có bọc cao su bên ngoài của bộ tiêu âm ngăn tiếng ồn truyền vào xe. Ngoài ra, để giảm được lượng dầu bôi trơn ứ đọng trong bộ tiêu âm, cửa vào của nó bố trí bên trên, cửa ra được bố trí dưới đáy.

3.9. Quạt trong hệ thống lạnh

Quạt giàn lạnh có tác dụng thổi luồng không khí xuyên qua. Quạt trong hệ thống lạnh có hai loại:

- Loại cánh: thường lắp trước giàn nóng để giải nhiệt cho giàn nóng.
- Loại lồng sóc: thường được lắp ở giàn lạnh để thổi khí lạnh vào trong xe.

3.10. Hệ thống đường ống áp thấp và áp cao.

Trong hệ thống lạnh trên ôtô có hai loại ống chính và cũng được phân thành hai nhánh riêng:

+ Nhánh có áp suất thấp được giới hạn bởi phần môi chất sau van tiết lưu và cửa vào (van nạp) của máy nén. Đường ống này có đường kính lớn và trở nên lạnh khi hệ thống hoạt động.

+ Nhánh có áp suất cao được giới hạn bởi phần môi chất ngay trước van tiết lưu và cửa ra (van xả) của máy nén. Đường kính đường ống của nhánh này nhỏ hơn nhánh trên và nhiệt độ cao hơn.

Ở trong khoảng nhiệt độ 25-30oC, áp suất trong hai nhánh có giá trị trong khoang:

- Nhánh áp suất thấp: 147.1-294.2 kPa (21.3-42.7 psi)
- Nhánh áp suất cao: 1372.9-1863.3 kPa (199.1-270.2 psi)​

 

không có gi bạn à

 

có gì chia sẻ cho nhau là được

 

không có gì đâu