Đề tài Thiết bị lạnh và hệ thống điều hòa không khí ôtô

- 1 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT CHƯƠNG 1 THIẾT BỊ LẠNH VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ LẠNH ÔTÔ Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh Ôtô nói riêng là bao gồm những thiết bị nhằm thực hiện một chu tr ình lấy nhiệt từ môi trường cần làm lạnh và thải nhiệt ra môi trường bên ngoài. Thiết bị lạnh Ôtô bao gổm: Máy nén, thiết bị ng ưng tụ, bình lọc và tách ẩm, thiết bị giãn nở, thiết bị bay hơi, và một số thiết bị khác nhằm đảm bảo cho hệ thống lạnh hoạt động hiệu quả nhất. Hình 1.1 giới thiệu các thành phần của hệ thống lạnh trên Ôtô và vị trí của nó trong hệ thống. H.1.1. Cấu tạo của hệ thống điều hòa không khí ôtô điển hình 1. Máy nén 2. Giàn nóng 3. Quạt 4. Bình lọc/hút ẩm 5. Van giãn nở 6. Giàn lạnh 7. Đường ống hút (áp suất thấp) 8. Đường ống xả (cao áp) 9. Bộ tiêu âm 10. Cửa sổ quan sát 11. Bình sấy khô nối tiếp 12. Không khí lạnh 13. Quạt lồng sóc 14. Bộ ly hợp quạt gió 15. Bộ ly hợp máy nén 16. Không khí. - 2 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 1.2. THIẾT BỊ LẠNH ÔTÔ 1.2.1. Máy nén 1.2.1.1. Công dụng, vị trí lắp đặt của máy nén v à phân loại máy nén * Công dụng: Máy nén 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 suất cao (100PSI; 7- 17,5 kg/cm2) và nhiệt độ cao để đẩy 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. Máy nén là một bộ phận quan trọng nhất của hệ thống lạnh. Công suất, chất lượng, tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu đều do máy nén lạnh quyết định. Trong quá trình làm việc, tỉ số của máy 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. H.1.2. Hình dạng bên ngoài của một loại máy nén * Vị trí lắp đặt: Máy nén được gắn bên hông động cơ, nhận truyền động đai từ động cơ ôtô sang đầu trục máy nén qua một ly hợp từ. Tốc độ vòng quay của máy nén lớn hơn tốc độ quay của động cơ. Hình bên là vị trí lắp đặt của máy nén trên động cơ. H.1.3. Vị trí lắp đặt của máy nén ở động c ơ - 3 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT * Phân loại Nhiều loại máy nén khác nhau được dùng trong hệ thống lạnh trên ôtô, mỗi loại máy nén đều có đặc điểm cấu tạo v à làm việc theo nguyên tắc khác nhau. Nhưng tất cả các loại máy nén đều thực hiện nh iệm vụ như nhau: nhận hơi có áp suất thấp từ bộ bốc hơi và chuyển thành hơi có áp suất cao bơm vào bộ ngưng tụ. Thời gian trước đây, hầu hết các máy nén sử dụng loại 2 piston v à một trục khuỷu, piston chuyển động tịnh tiến trong xi lanh n ên gọi là máy nén piston tay quay, loại này hiện nay không còn được sử dụng. Hiện nay đang dùng phổ biến nhất là loại máy nén piston dọc trục và máy nén quay dùng cánh trượt. 1.2.1.2. Máy nén loại piston tay quay Loại này chỉ sử dụng cho môi chất lạnh R12, có thể đ ược thiết kế nhiều xylanh bố trí thẳng hàng, hoặc bố trí hình chữ V. * Cấu tạo: H.1.4. Máy nén loại piston tay quay 1. Đường ống xả 2. Nắp van 3. Van xả 4. Đế van 5. Chốt piston 6. Thanh truyền 7. Ô bi 8. Đệm kín 9. Mặt đệm kín trục 10. Đường ống hút 11. Lõi van 12. Đầu xylanh 13. Đệm nắp xylanh 14. Van hút 15. Vòng xéc măng 16. Piston 17. Caste 18. Vòng đệm kín 19. Trục khuỷu 20. Đệm 21. Đế bơm - 4 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Trong loại máy nén kiểu piston, thường sử dụng các van lưỡi gà để điều khiển dòng môi chất lạnh đi vào và đi ra xylanh. Lưỡi gà là một tấm kim loại mỏng, mềm dẻo, gắn kín một phía của lỗ ở khuôn l ưỡi gà. Áp suất ở phía dưới lưỡi gà sẽ ép lưỡi gà tựa chặt vào khuôn và đóng kín lỗ thông lại. Áp suất ở phía đối diện sẽ đẩy lưỡi gà mở ra và cho lưu thông dòng chất làm lạnh. * Nguyên lý hoạt động Khi piston di chuyển xuống phía dưới, môi chất 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. Khi piston di chuyển 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 đẩy đến bộ ngưng tụ. H.1.5. Nguyên lý hoạt động của máy nén piston tay quay * Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng: 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 - 5 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất và chất lượng làm việc của hệ thống điều hòa không khí ôtô. Kiểu máy nén này khó thực hiện việc điều khiển tự động trong quá tr ình làm việc khi tốc độ của động cơ luôn thay đổi. Nên hiện nay trong kỹ thuật điện lạnh ôtô không còn dùng loại máy nén piston loại trục khuỷu tay quay n ày. 1.2.1.3. Máy nén piston kiểu cam nghiêng * Cấu tạo: Loại này có ký hiệu là 10PAn, đây là loại máy nén khí với 10 xylanh được bố trí ở hai đầu máy nén (5 ở phía tr ước và 5 ở phía sau); có 5 piston tác động hai chiều được dẫn động nhờ một trục có tấm cam nghi êng (đĩa lắc) khi xoay sẽ tạo ra lực đẩy piston. Các piston được đặt lên tấm cam nghiêng với khoảng cách từng cặp piston là 720- đối với loại máy nén có 10 xilanh; hoặc có khoảng cách 120 0- đối với loại máy nén có 6 xylanh. H.1.6. Kết cấu của loại máy nén kiểu cam nghiêng 1. Trục máy nén 2. Đĩa cam 3. Piston 4, 5. Bi trượt và đế 6. Van hút lưỡi gà 7. Đĩa van xả trước 8. Phốt trục bơm 9. Bộ ly hợp puly máy nén 10. Bạc đạn puly 11. Puly 12. Cuộn dây bộ ly hợp 13. Đầu trước 14. Nửa xy lanh trước 15. Nửa xy lanh sau 16. Caste dầu nhờn 17. Ống hút dầu 18. Đầu sau 19. Bơm bánh răng - 6 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT * Nguyên lý hoạt động: Hoạt động của máy nén cam nghi êng được chia làm hai hành trình sau: - Hành trình hút: Khi piston chuyển động về phía bên trái, sẽ tạo nên sự chênh lệch áp suất trong khoảng không gian phía b ên phải của piston; lúc này van hút mở ra cho hơi môi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ thấp từ bộ bay h ơi nạp vào trong máy nén qua van hút. Và van x ả 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 h ành trình hút của piston thì được đóng lại, kết thúc hành trình nạp. H.1.7. Nguyên lý hoạt động của loại máy nén piston cam nghi êng - Hành trình xả: Khi piston chuyển 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 h ành trình xả hay hành trình bơm của máy nén. Đầu của piston phía b ên trái sẽ nén khối hơi môi chất lạnh đã được nạp vào, nén lên áp suất cao cho đến khi đủ áp lực để thắng đ ược lực tỳ của van xả th ì van xả mở ra và hơi môi chất lạnh có áp suất, nhiệt độ cao được đẩy 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 1.7). Và cứ thế tiếp tục các hành trình mới. Hiện nay, trong hệ thống lạnh ôtô loại máy nén n ày được sử dụng rộng rãi nhất. Bởi các đặc tính: Nhỏ gọn và nhẹ nhờ giảm kích cỡ của piston, xilanh v à vỏ hộp máy nén; độ tin cậy cao nhờ có phốt bịt kín h ình cốc lắp giữa trục chính và - 7 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT khớp nối điện từ; độ ồn thấp nhờ v ào sự làm việc êm dịu của các van hút và van xả loại lò xo lá. Với cấu tạo nhỏ gọn nên dễ kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa. Máy nén này có ký hiệu 10PAn, trong đó: 10P thể hiện số xilanh có trong máy nén; A thể hiện máy nén thuộc thế hệ mới; n thể hiện giá trị công suất của máy nén (khi n = 15 thì công suất của máy nén là 155cm3/rev; n = 17 thì công suất của máy nén là 178 cm3/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 (cm3) thì dùng loại máy nén 10PA15 hay 10PA17; với động cơ có công suất từ 2100 (cm3) trở lên thì dùng loại 10PA17 hoặc 10PA20. 1.2.1.4. Máy nén piston mâm dao động Máy nén này có nguyên lý hoạt động giống như loại máy nén píton kiểu cam nghiêng, tuy nhiên về mặt cấu tạo cũng có vài điểm khác nhau. Máy nén kiểu này cũng dẫn động píton bằng mâm dao động, píton ở đây chỉ l àm việc ở một phía, và có 1 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 0. H.1.8. Cấu tạo của máy nén piston mâm dao động Máy nén này cũng có vài điểm thuận lợi hơn so với loại máy nén tr ình bày trên, làm việc êm dịu hơn, bộ bốc hơi có nhiệt độ không đổi 320F (00C) vì máy nén này có cơ cấu giảm thể 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. - 8 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Máy nén có thể tích làm việc biến đổi là do hành trình của píton thay đổi dựa vào góc nghiêng (so với trục) của mâm dao động, thay đổi t ùy theo lượng môi chất cần thiết cung cấp cho hệ thống. Góc nghi êng của mâm dao động lớn th ì hành trình của píton dài hơn, môi chất lạnh sẽ được bơm đi nhiều hơn. Khi góc nghiêng nhỏ, hành trình của píton sẽ ngắn, môi chất lạnh sẽ đ ược bơm đi ít hơn. Điều này cho phép máy nén có thể chạy liên tục nhưng chỉ bơm đủ lượng môi chất lạnh cần thiết. Góc nghiêng của mâm dao động được điều khiển bởi một van điều khiển. Hộp xếp bi sẽ giãn ra hoặc co lại tùy theo áp lực đưa vào tăng hay giảm, sẽ làm chuyển dịch viên bi trong van điều khiển để đóng mở van, từ đó điều khiển đ ược áp lực trong vỏ máy nén. Sự khác nhau giữa áp lực mặt d ưới và áp lực vỏ máy nén sẽ xác định vị trí của mâm dao động. Góc nghi êng của mâm dao động sẽ lớn nhất - sự làm mát đạt tối đa khi 2 phần của áp lực bằng nhau (h ình 1.9). H.1.9. Van điều khiển hành trình dao động của máy nén 1.2.1.5. Máy nén quay loại cánh gạt * Cấu tạo: Loại máy nén này không dùng piston (hình 1.10). Mà được cấu tạo gồm 1 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 thể thay đổi thể tích rộng ra hay co thắt lại khi trục bơm quay- nở rộng thể tích ra để hút môi chất lạnh ở phía có áp lực, nhiệt độ thấp - 9 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 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. H.1.10 Cấu tạo máy nén cánh trượt * Nguyên lý hoạt động của máy nén cánh gạt được trình bày như sau: H.1.11 Nguyên lý hoạt động của máy nén cánh gạt - 10 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT - Hành trình hút: Khi roto quay, lực li tâm bắn các cánh gạt tỳ kín v ào vách máy nén, giữa 2 cánh van (a), (b) và vách trong của vỏ máy nén sẽ tạo ra một thể tích lớn. 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 1.11a). Kết thúc hành trình hút là khi cánh van (b) quay qua kh ỏi lỗ nạp (hình 1.11b). - Hành trình nén: Sau khi hoàn thành quá trình hút kh ối thể tích giữa van (a), (b) và vách vỏ bơm có chứa hơi môi chất lạnh sẽ giảm xuống, bắt đầu h ành trình nén (hình 1.11c). Hành trình nén được thực hiện ở phía mặt trong của vỏ b ơm, áp suất hơi môi chất lạnh tăng lên khi thể tích buồng bơm co lại (hình 1.11d). - Hành trình 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 1.11e, f). Lúc này dầu bôi trơn đã được tách ra khỏi hơi môi chất lạnh và lắng xuống buồng chứa. 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 đổi. Ngoài ra, dầu bôi trơn trong máy nén cũng góp phần cải tiến năng suất v à ảnh hưởng nhiều đến chất lượng làm việc của máy nén. Trong quá tr ình 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 b ị, vì hơi môi chất lạnh nhẹ hơn dầu bôi trơn máy nén nên bay lên phía trên và theo đư ờng ống dẫn đến giàn ngưng tụ. Còn dầu trong hỗn hợp bị ch ìm sâu xuống phía tận cùng bình chứa của thiết bị bởi do trọng lượng bản thân dầu bôi trơn. Trên thiết bị còn được bố trí lỗ hồi dầu về lại phía trong bơm, 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. - 11 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Kiểu máy nén này được kí hiệu là TVn (trong đó, TV: kiểu máy nén cánh van quay; n: thể hiện giá trị công suất của máy nén, với n=10 t ương đương với công suất của máy nén là 108 cm3/rev, n=12 tương đương với công suất của máy nén là 127 cm3/rev, n=14 tương đương với công suất của máy nén là 142 cm3/rev). Tuy nhiên, máy nén loại này chỉ lắp trên hệ thống điều hòa không khí của các xe cỡ nhỏ và trung bình. 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 để phù hợp với hiệu suất làm việc của hệ thống, cụ thể: Máy nén có kí hiệu TV10 v à TV12 được lắp trên các xe có dung tích công tác của động cơ từ 1000÷1500 (cm3); máy nén có kí hiệu TV12 và TV14 được lắp trên xe có dung tích của động cơ từ 1500÷2000 (cm3). 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 dùng tương ứng với từng loại môi chất lạnh như các đầu nối ống dẫn mềm đến các gi àn 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 đ ược 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 cố hư hỏng thì thường là phải thay máy nén mới chứ không phục hồi, sửa chữa đ ược bởi yêu cầu về độ chính xác lắp ghép cao, khó có thể lắp lẫn được đối với máy nén kiểu TV. 1.2.1.6. Bộ ly hợp điện từ Trên tất cả các loại máy nén sử dụng trong hệ thống điều h òa không khí ôtô đều được trang bị bộ ly hợp nhờ hoạt động từ tr ường. Bộ ly hợp này được xem như một phần của puly máy nén . Ly hợp điện từ làm việc theo nguyên lý điện từ (hình 1.13a), có hai loại cơ bản: loại cực từ tĩnh (cực từ được bố trí trên thân của máy nén) (hình 1.13b) và loại cực từ quay (các cực từ được được lắp trên roto và cùng quay với roto, cấp điện thông qua các chổi than đặt trên thân máy nén). - 12 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT * Cấu tạo 1. Cuộn dây nam châm điện 2. Đĩa bị động 3. Puly 4. Trục máy nén 5. Vòng bi kép 6. Phốt kín trục 7. Khe hở khi bộ ly hợp cắt khớp H.1.12. Cấu tạo của bộ ly hợp * Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý hoạt động của ly hợp từ được mô tả như sau (hình 1.13). Khi hệ thống máy lạnh được bật lên, dòng điện chạy qua cuộn dây nam châm điện (1) của bộ ly hợp, lực từ của nam châm điện hít đĩa bị động (2) dính cứng v ào mặt ngoài của puly đang quay (3). H.1.13 Nguyên lý cấu tạo của bộ ly hợp từ trong puly máy nén Đĩa bị động (2) liên kết với trục máy nén (4) nên lúc này cả puly lẫn trục máy nén được khớp nối cứng một khối và cùng quay với nhau. Lúc ta ngắt dòng điện, lực hút từ trường mất, một lò xo phẳng sẽ đẩy đĩa bị động (2) tách rời mặt ngoài puly; lúc này, trục khuỷu động cơ quay, puly máy nén quay trơn trên v òng bi - 13 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT (5), nhưng trục máy nén đứng yên. Đây là loại khớp nối kiểu cực từ tĩnh, nên trong quá trình hoạt động, cuộn dây nam châm điện không quay, lực hút từ tr ường của nó được truyền dẫn xuyên qua puly đến đĩa bị động (2). Đĩa bị động (2) v à mayor của nó liên kết vào đầu trục máy nén nhờ chốt clavet, đồng thời c ó thể trượt dọc trên trục để đảm bảo khoảng cách của ly hợp l à 0,022÷0,057 inch (0,56÷1,47mm). Với loại ly hợp có cực từ tĩnh, hiệu suất cắt v à 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, v ì phải thường xuyên kiểm tra sự tiếp xúc giữa chổi 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 n ày 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. 1.2.2. Thiết bị ngưng tụ 1.2.2.1. Công dụng và vị trí lắp đặt Thiết bị ngưng tụ của hệ thống điều hòa không khí ôtô (hay còn g ọi là giàn nóng) là thiết bị trao đổi nhiệt để biến h ơi môi chất lạnh có áp suất và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành trạng thái lỏng trong chu tr ình làm lạnh. Đây là một thiết bị cơ bản trong hệ thống điều không khí, có ản h 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 vào, qua lỗ nạp được bố trí phía trên giàn nóng. Dòng khí này tiếp tục lưu thông trong ống dẫn đi dần xuống phía dưới, nhiệt của khí môi chất lạnh truyền qua các cánh tỏa nhiệt và được luồng gió mát thổi đi. Quá tr ình trao đổi khí này làm tỏa một lượng nhiệt rất lớn vào trong không khí; do b ị mất nhiệt, hơi môi chất giảm nhiệt độ,đến nhiệt độ bằng nhiệt độ b ão hòa (hay nhiệt độ sôi) ở áp suất ngưng tụ thì - 14 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT bắt đầu ngưng tụ thành thể lỏng. Môi chất lạnh thể lỏng, áp suất cao n ày tiếp tục chảy đến bộ bốc hơi (giàn lạnh). Sự trao đổi nhiệt ở giàn nóng nếu xảy ra không đầy đủ sẽ l àm 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 ch ất lạnh còn ở thể hơi, làm cho thể tích của môi chất lạnh lớn sẽ không qua hết đ ược thiết bị tiết lưu để vào giàn lạnh. Do đó, điều này sẽ làm giảm đáng kể công suất của hệ thống vì không đủ môi chất lạnh quy định tuần hoàn trong một chu trình làm lạnh. 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 thổi xuyên qua khi xe đang lao tới và do quạt gió tạo ra. Trong hệ thống bộ ng ưng tụ được lắp sau máy nén, trước bình lọc và tách ẩm. 1.2.2.2. Cấu tạo 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 d ùng chung quạt giải nhiệt két nước làm mát của động cơ hoặc được lắp đặt quạt riêng cho giàn nóng). H.1.14. Bộ ngưng tụ và kích thước của nó H.1.15. Cấu tạo của bộ ngưng tụ Cấu tạo của thiết bị ngưng tụ gồm những ống thẳng 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 1.15). 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. - 15 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT - Lá tỏa nhiệt: Lá tỏa nhiệt được chế tạo bởi các lá nhôm mỏng v à được xếp song song với nhau. Với cách thiết kế nh ư vậy sẽ tạo được diện tích lớn nhất để tỏa nhiệt tốt nhất. - Ống xoắn chữ U: Ống xoắn chữ U chủ yếu dùng để truyền môi chất và tỏa nhiệt. Vật liệu thường dùng là ống đồng, nó vừa tỏa nhiệt tốt vừa có độ bền cao. 1.2.3. Bình lọc và hút ẩm 1.2.3.1. Công dụng và vị trí lắp đặt Bình lọc và hút ẩm môi chất lạnh (hay còn gọi là phin sấy lọc) là thiết bị dùng để lọc sạch tạp chất và hơi ẩm tồn tại trong hệ thống lạnh. Nếu môi chất lạnh không được lọc sạch bụi bẩn và chất ẩm ướt thì các van trong hệ thống cũng như trong máy nén sẽ chóng bị hỏng. Sau khi được lọc sạch tinh khiết và hút ẩm, môi chất lạnh chui vào ống tiếp nhận và thoát ra khỏi bình chứa qua lỗ thoát theo ống dẫn đến van gi ãn nở. Trong hệ thống điều hòa không khí ôtô, phin sấy lọc đặt sau thiết bị ngưng tụ trước thiết bị giãn nở. Có nhiều loại bình lọc hút ẩm được sử dụng trong hệ thống, tuy nhiên chức năng và vị trí lắp đặt không thay đổi. 1.2.3.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Là một bình kim loại bên trong có lưới lọc và túi đựng chất khử ẩm (desiccant). Chất khử ẩm là vật liệu có đặc tính hút chất ẩm ướt lẫn trong môi chất lạnh, cụ thể như ôxit nhôm (sillica alumina), và ch ất sillicagel. Trên một số bình sấy lọc còn được trang bị thêm van an toàn, van này sẽ mở cho môi chất lạnh thoát ra ngoài khi áp suất trong hệ thống tăng vượt quá giới hạn quy định trong hệ thống. Phía trên bình lọc và hút ẩm còn được bố trí một cửa sổ kính để theo d õi dòng chảy của môi chất (hình 1.16). Môi chất lạnh đang ở thể lỏng chảy từ bộ ng ưng tụ theo lỗ nạp vào bình chứa (hình 1.16) xuyên qua lớp lưới lọc và bọc khử ẩm, tại đây các chất ẩm ướt tồn tại trong hệ thống được chất khử ấm hấp thụ và các bụi bẩn cơ khí bị chặn lại bởi lớp lưới lọc. Chất ẩm ướt tồn tại trong hệ thống là do chúng xâm nhập vào trong quá trình lắp ráp, sửa chữa. - 16 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 1. Vỏ bình lọc 2. Đường ra 3. Kính xem gas 4. Van xả áp suất cao 5. Công tắc áp suất cao 6. Đường vào của môi chất lạnh 7. Màng lọc 8. Chất khử ẩm 9. Phin lọc H.1.16. Cấu tạo của bình lọc và hút ẩm Việc chọn loại bình chứa để sử dụng trong hệ thống điều h òa không khí trên ôtô phụ thuộc nhiều vào loại môi chất lạnh được sử dụng trong hệ thống. Về cấu tạo và nguyên lý của mỗi loại vẫn không đổi, nh ưng vật liệu sử dụng để lọc và hút ẩm cho môi chất lạnh thì khác nhau, ở hệ thống dùng môi chất lạnh R12 thì dùng đá thạch anh định hình (sillicagel) để hút ẩm; còn trong hệ thống sử dụng môi chất lạnh R134a thì dùng chất khoáng (zeolite) để hút ẩm (v ì khi dòng môi chất lạnh R134a đi qua chất khoáng chứa trong b ình hút ẩm thì nước sẽ được tách áp suất khỏi R134a và được chất khoáng hấp thu hoàn toàn). 1.2.5. Thiết bị giãn nở 1.2.5.1. Công dụng, vị trí lắp đặt và phân loại Môi chất lạnh ở thể lỏng áp suất cao, sau khi ra khỏi b ình lọc hút ẩm và theo ống dẫn môi chất đến thiết bị gi ãn nở (hay còn gọi là thiết bị định lượng dòng chảy; van tiết lưu hay van giãn nở). Tại thiết bị này, môi chất lạnh ở thể lỏng được phun thành một lớp sương mù có nhiệt độ thấp, áp suất thấp nạp vào giàn bay hơi. Thiết bị dãn nở hay van giãn nở nhiệt là một loại van biến đổi, nó có thể thay đổi độ mở của van để đáp ứng được với các chế độ tải trọng l àm lạnh của bộ bốc hơi. Thiết bị giãn nở được điều khiển bằng áp suất vào của bộ bốc hơi, van này sẽ mở để lưu thông nhiều môi chất lạnh hơn khi trong cabin ôtô yêu cầu độ lạnh nhiều hơn. Hoặc khi chế độ tải lạnh yêu cầu ít hơn, thì van giãn nở sẽ giảm dòng chảy của - 17 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT môi chất lạnh xuống. Trên ôtô, thiết bị giãn nở nhiệt được lắp đặt tại ống vào của bộ bốc hơi, sau giàn ngưng tụ. Có hai kiểu van giãn nở được sử dụng trong hệ thống điều h òa không khí ôtô; kiểu van giãn nở có áp suất không đổi (hay c òn gọi là ống mao dẫn; ống định cỡ OT) và kiểu van giãn nở trang bị bầu cảm biến nhiệt độ, kiểu này có hai loại: Loại van giãn nở nhiệt có bầu cảm biến nhiệt cân bằng trong và loại van giãn nở có ống cân bằng ngoài (hay còn gọi là van tiết lưu cụm). Trong đó kiểu van giãn nở trang bị bầu cảm biến nhiệt độ được sử dụng rộng rãi hơn trong hệ thống điều không khí ôtô. 1.2.5.2. Ống định cỡ OT Đối với thiết bị giãn nở kiểu ống định cỡ OT là ống có lỗ định cỡ đường kính cố định, chất làm lạnh phải lưu thông qua ống này. Loại này chế tạo đơn giản và rẻ hơn so với loại van giãn nở cảm biến nhiệt. Nhưng khi dùng loại ống OT thì không thể điều khiển được lưu lượng môi chất lạnh nạp vào bộ bôc hơi theo yêu cầu tải lạnh được, vì nó không phản ứng được với nhiệt độ của bộ bốc h ơi. Nên tại thời điểm chế độ tải làm lạnh yêu cầu thấp, nhưng lưu lượng môi chất lạnh cấp vào bộ bốc hơi vẫn không đổi (nhiều hơn yêu cầu), dẫn đến tình trạng “ngập lỏng” trong bộ bốc hơi. H.1.17. Thiết bị giãn nở kiểu ống định cỡ OT - 18 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Trong hệ thống sử dụng ống định cỡ OT phải th êm vào một bộ tích trữ ở phía áp suất nhiệt độ thấp, nằm giữa bộ bốc h ơi và máy nén thể khí để giữ lại và lưu trữ môi chất lạnh ở thể lỏng (nếu không có bộ tích trữ n ày, khi môi chất lạnh hút về máy nén sẽ có có lẫn môi chất lạnh ở trạng thái lỏng, điều n ày ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng làm việc và tuổi thọ của máy nén trong hệ thống). Bộ tích trữ th ường được gắn ở phía cửa ra của bộ bốc h ơi và được nối với máy nén bằng một ống mềm. Ngoài ra, trong hệ thống dụng thiết bị giãn nở kiểu này dễ bị sự cố nơi ống định cỡ nếu như bình lọc sạch cặn, tạp chất và hút ẩm làm việc không đạt yêu cầu. Hiện nay, thiết bị giãn nở kiểu này ít còn được sử dụng trên các xe đời mới, bởi tính tự động hóa và hiệu suất làm việc của hệ thống điều hòa không khí trên ôtô ít được thỏa mãn. H.1.18. Sơ đồ hệ thống điều hòa không khí ôtô sử dụng ống định cỡ OT 1.2.5.3. Van giãn nở trang bị bầu cảm biến nhiệt độ Trên hệ thống điều hòa không khí ôtô đời mới, thường sử dụng thiết bị giãn nở loại van giãn nở nhiệt có kí hiệu là ZFC. Lưu lượng môi chất lạnh đi qua van giãn nở được xác định bằng sự chuyển động dọc của kim van. Hoạt động của van giãn nở được điều khiển bằng sự chênh lệch giữa áp suất hơi Pf (áp suất phía trong bầu cảm biến nhiệt độ) với tổng áp suất P s (áp lực của lò xo đóng van) và Pe (áp suất của hơi môi chất lạnh nạp vào bộ bốc hơi). - 19 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 1. Lò xo 2. Van 3. Ống cân bằng 4. Màng và buồng tác động 5. Cần tác động 6. Đường dung dịch đi vào 7. Bộ cảm biến 8. Ống mao dẫn 9. Đường dung dịch đi ra H.1.19. Cấu tạo van giãn nở có ống cân bằng ngoài Chế độ ngừng hoạt động, áp suất mặt d ưới màng cân bằng mạnh hơn mặt trên màng nên van đóng lại. Khi hệ thống hoạt động, tùy theo sự chênh lệch giữa các áp suất điều khiển van và nhiệt độ của môi chất lạnh ở các bộ phận trong hệ thống m à van giãn nở sẽ cho lưu lượng môi chất lạnh phun nhiều hay ít v ào bộ bốc hơi để phù hợp với các chế độ tải lạnh trên ôtô. Loại van giãn nở nhiệt này có nhiều kiểu khác nhau: kiểu van gi ãn nở có bộ cân bằng (bầu cảm biến nhiệt độ) b ên trong; kiểu van giãn nở nhiệt có bộ cân bằng bên ngoài và kiểu van giãn nở hộp (khối). 1.2.5. Thiết bị bay hơi 1.2.5.1. Công dụng và vị trí lắp đặt 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 tr ường cần làm lạnh sôi và hóa hơi. Do vậy, cùng với thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi cũng là thiệt bị trao đổi nhiệt quan trọng và không thể thiếu được trong hệ thống lạnh. Trong 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 tr ường lạnh chính là nhiệt - 20 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT làm hóa hơi môi chất lạnh. Trong quá tr ình 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 luồng không khí đối l ưu trong cabin ôtô. Ngoài tác dụng làm lạnh, thiết bị bay hơi còn có tác dụng hút ẩm trong cabin: khi luồng không khí thổi xuyên qua bộ bốc hơi, không khí được làm lạnh, đồng thời chất ẩm ướt trong không khí khi tiếp xúc với gi àn lạnh sẽ ngưng tụ thành nước quanh các ống của giàn lạnh. Nước ngưng tụ này được hứng và đưa ra ngoài xe qua ống xả bố trí bên dưới giàn lạnh. Đặc tính hút ẩm này giúp cho khối không khí trong cabin được tinh khiết, tạo thoải mái cho h ành khách, đồng thời các kính cửa sổ không bị che mờ do hơi nước. 1.2.5.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Thiết bị này thuộc loại thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt. Ở đây không khí l ưu 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, nhẵn hay chùm ống xoắn bằng đồng xuyên qua các lá mỏng hút nhiệt bằng nhôm. H.1.20. Quá trình trao đổi nhiệt ở giàn lạnh Cửa vào của môi chất bố trí bên dưới và cửa ra bố trí bên trên bộ bốc hơi. Với kiểu thiết kế này, bộ bốc hơi có được diện tích thu hút nhiệt tối đa trong lúc thể - 21 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT tích của nó được thu gọn tối thiểu. Một bộ bốc h ơi thiết kế đạt yêu cầu, sẽ có diện tích bề mặt lớn đủ tiếp xúc với chất l àm lạnh và không khí ở khoang hành khách. H.1.21. Cấu tạo thiết bị bay hơi Môi chất lạnh ở thể lỏng, được thiết bị giãn nở (van tiết lưu) phun tơi sương vào bộ bốc hơi (hình 1.22). Luồng không khí do quạt điện thổi xuy ên qua bộ bốc hơi, trao đổi nhiệt cho bộ này và làm sôi môi chất lạnh. Trong lúc chảy xuyên qua các ống của bộ bốc hơi, môi chất lạnh hấp thu một lượng nhiệt rất lớn và bốc hơi hoàn toàn. H.1.22. Quá trình làm việc trong thiết bị bốc hơi Khi môi chất lạnh sôi, hấp thu nhiệt, bộ bốc h ơi trở lên lạnh; quạt điện hút không khí nóng trong cabin và c ả không khí từ ngoài vào thổi xuyên qua giàn lạnh, - 22 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT cho ra luồng không khí mới đã được làm lạnh và hút ẩm đi vào cabin ôtô thông qua các cửa khí được bố trí trong hệ thống. Cứ nh ư thế tạo ra một sự đối lưu không khí trong ôtô, tạo cảm giác thoải mái mát mẻ cho con ng ười. Ngoài ra, qua quá trình hoạt động lâu dài, có nhiều bụi bẩn bám vào các cánh tản nhiệt, hoặc lượng dầu bôi trơn lẫn vào môi chất lạnh nhiều,… sẽ làm cho năng suất lạnh của hệ thống lạnh giảm. Cần phải kiểm tra v à vệ sinh thường xuyên để đảm bảo chất lượng làm việc của hệ thống. Thông thường, nhiệt độ của hơi môi chất lạnh tại cửa ra giàn lạnh cao hơn 4÷6 (oF) so với nhiệt độ của môi chất lạnh ở thể lỏng tại cửa v ào. Chênh lệch nhiệt độ này gọi là sự tăng nhiệt, nó đảm bảo môi chất lạnh đ ã được bốc hơi hoàn toàn. Quạt giàn lạnh là quạt kiểu hướng tâm có 2 cổng hút vào 2 phía, dùng động cơ nhiều tốc độ, quay nhanh, làm việc êm. Nhưng cũng tùy theo công suất yêu cầu của giàn lạnh, diện tích của khoảng không gian cần điều hòa mà chọn loại quạt và kích cỡ quạt cho thích ứng với từng hệ thống. Nói chung, tốc độ khí h ướng về phía đầu người không được quá 0,3÷0,5 (m/s), lên ngực có điều chỉnh tốc độ 0,5÷2,2 (m/s) v à cần có độ rộng 0,6÷0,8 (m); ở vùng đùi, ống chân, bàn chân thì tốc độ khí không được quá 0,1÷0,3 (m/s). 1.2.6. Đường ống dẫn môi chất Những thiết bị khác nhau trong hệ thống điều h òa không khí ôtô phải được nối liền với nhau thành mạng, để môi chất lạnh lưu thông tuần hoàn trong hệ thống. Cả hai loại ống cao su mềm và ống kim loại cứng được sử dụng để nối các th iết bị lại với nhau. Khi nối hệ thống với máy nén phải sử dụng ống mềm, điều n ày cho phép máy nén và động cơ có thể chuyển động tương đối với nhau. Các loại ống mềm được sử dụng trong hệ thống điều h òa không khí hiện nay được chế tạo bằng cao su có thêm một hoặc hai lớp không thấm ở bên trong và bên ngoài còn gia cố thêm một lớp nilon không thấm tạo ra một lớp m àng chắn không bị rò rỉ. Các loại ống làm bằng kim loại được sử dụng nhiều trong hệ thống l àm lạnh, để nối những thiết bị cố định nh ư từ giàn ngưng tụ đến van tiết lưu, từ van đến bộ - 23 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT bốc hơi…Mặc dù ống kim loại không bị thấm qua nh ưng nước hoặc dung dịch accu tràn ra có thể ăn mòn và làm thủng ống và gây ra rò rỉ. H.1.23. Các loại ống mềm thường dùng Đường ống dẫn trong hệ thống điều h òa không khí được đặt tên theo công việc của chúng hoặc theo trạng thái của chất l àm lạnh chứa bên trong. Đường ống thoát nối từ máy nén đến bộ ngưng tụ được gọi là ống ga nóng. Đường ống dẫn chứa dung dịch chất làm lạnh nối từ bộ ngưng tụ đến phin sấy lọc và đến thiết bị giãn nở. Đường ống hút nối bộ bốc hơi đến máy nén thường có đường kính lớn nhất vì nó truyền dẫn hơi môi chất lạnh ở áp suất thấp. Đường ống hút thường có đường kính bên trong (ID) là 1/2 inch hoặc 5/8 inch (12,7mm đến 15,9). Đường ống dẫn dung dịch làm lạnh có đường kính nhỏ nhất, thông thường đường kính trong (ID) của nó là 5/16 inch (7,9mm). Đường kính thoát có đường kính trong (ID) là 13/32 inch hoặc 1/2 inch (10,3mm hoặc 12,7mm). - 24 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 1.2.7. Kính xem gas Trên đường ống cấp dịch của hệ thống lạnh có lắp đ ặt kính xem gas, mục đích là báo hiệu lưu lượng lỏng và chất lượng của nó một cách định tính. Cụ thể nh ư sau: - Báo hiệu lượng gas chảy qua đường ống có đủ không. Trong tr ường hợp lỏng chảy điền đầy đường ống, hầu như không nhận thấy sự chuyển động của d òng môi chất lỏng, ngược lại nếu thiếu môi chất, trên mắt kính sẽ thấy sủi bọt. Khi thiếu gas trầm trọng trên mắt kính sẽ có các vệt dầu chảy qua h ình gợn sóng. - Báo hiệu độ ẩm của môi chất. Khi trong môi chất lỏng có lẫn ẩm th ì màu sắc của nó bị biến đổi. Màu xanh: Khô; Màu vàng: Có l ọt ẩm cần thận trọng; Màu nâu: Lọt ẩm nhiều, cần sử lý. Để tiện so sánh, tr ên vòng tròn chu vi của mắt kính người ta có an sẵn các màu đặc trưng để có thể kiểm tra và so sánh. - Ngoài ra khi trong lỏng có lẫn các tạp chất cũng có thể nhận biết qua mắt kính. Ví dụ: Trường hợp các hạt hút ẩm bị hỏng, xỉ h àn trên đường ống. H.1.24. Cấu tạo bên ngoài kính xem gas. Cấu tạo của kính xem gas bao gồm phần thân h ình trụ tròn, phía trên có lắp 1 kính tròn có khả năng chịu áp lực tốt và trong suốt để quan sát lỏng. Kính được áp chặt lên phía trên nhờ 1 lò xo đặt bên trong. 1.2.8. Bộ ổn nhiệt 1.2.8.1. Dùng chất bán dẫn Thermistor là một chất bán dẫn có thể thay đổi với bất cứ một giá trị điện trở nào, phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ. Khi nhiệt độ giảm xuống, giá trị của điện trở tăng lên và ngược lại - khi nhiệt độ tăng thì giá trị của điện trở sẽ giảm tương ứng (hình 1.25). Thermistor được đặt trên các lá tản nhiệt của bộ bốc hơi và cảm biến nhiệt độ dòng môi chất lưu thông trong bộ bốc hơi (hình 1.26). - 25 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.1.25. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên giá trị điện trở theo nhiệt độ H.1.26. Vị trí đặt Thermistor H.1.27. Sơ đồ bộ điều khiển nhiệt độ Nhiệt độ trong bộ bốc hơi được điều khiển bằng sự so sánh giữa tín hiệu nhận được từ thermistor và tín hiệu từ bộ điện trở điều khiển nhiệt độ, v à được truyền đến bộ khuyếch đại điện tử. Cuối c ùng, sẽ điều khiển hoạt động của bộ ly hợp điện từ với tiếp điểm chọn đặt v ào vị trí ON hoặc OFF tùy theo nhiệt độ trong bộ bốc hơi. Tiếp điểm của bộ ly hợp điện từ ở vị trí ON hay OFF tức l à sẽ điều khiển dòng môi chất lạnh lưu thông hoặc không lưu thông trong hệ thống điều hòa không khí. Lúc nhiệt độ ở bộ bốc hơi tăng lên đến mức quy định, th ì tiếp điểm sẽ đóng mạch để khớp ly hợp kéo máy nén vận h ành. 1.2.8.2. Bộ ổn nhiệt dùng hơi áp lực Bộ ổn nhiệt loại này gồm có một ống mao dẫn, màng ngăn và một công tắc vi mạch. Trong ống mao dẫn có chứa đầy một loại hơi đặc biệt. Ống mao dẫn được lắp - 26 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT trên đường ống ra của bộ bốc hơi. Áp suất của hơi chứa trong ống mao dẫn này thay đổi phụ thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ của hơi môi chất lạnh. H.1.28. Hình ảnh bên ngoài của bộ ổn nhiệt dùng hơi áp lực Khi nhiệt độ của hơi môi chất lạnh ở tại đường ống ra của bộ bốc hơi tăng lên, thì áp suất bên trong của ống mao dẫn cũng tăng lên, kéo theo áp suất phía dưới màng ngăn cũng tăng lên làm đóng tiếp điểm của công tắc vi mạch (ở vị trí ON), bộ ly hợp từ có điện kéo máy nén làm việc, nhiệt độ của bộ bốc hơi cũng sẽ giảm xuống (hình 1.29). H.1.29. Sơ đồ làm việc của thiết bị ổn nhiệt dùng hơi áp lực 1. Cần điều chỉnh 2. Lò xo hồi vị 3. Cánh tay đòn 4. Màng cảm biến 5. Bầu cảm biến nhiệt độ 6. Bầu cảm biến van giãn nở 7. Giàn lạnh. Ngược lại, khi nhiệt độ của hơi môi chất lạnh giảm xuống, th ì áp suất trong ống mao dẫn giảm xuống và ngắt tiếp điểm của công tắc vi mạch (chuyển sang vị trí OFF), làm cho bộ ly hợp từ mất điện, máy nén ng ưng hoạt động đến khi nhiệt độ của bộ bốc hơi tăng lên đến nhiệt độ quy định. Tóm lại, sự l àm việc của bộ ly hợp từ với nhiệm vụ điều khiển nhiệt độ đóng băng ở bộ bốc h ơi phụ thuộc vào nhiệt độ hơi môi chất lạnh ở đầu ra của bộ bốc hơi. - 27 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 1.2.9. Bộ điều áp Thiết bị điều hòa áp suất loại này thường được viết tắt là EPR (Evaporator Pressure Regulator) và được sử dụng trên hệ thống điều hòa không khí ôtô dùng môi chất lạnh R12. Để hệ thống làm việc ổn định và đúng theo yêu cầu của người sử dụng thì lưu lượng của hơi môi chất lạnh chảy từ bộ bốc hơi đến máy nén được quy định ở một mức độ thích hợp. Áp suất trong bộ luôn đ ược giữ đúng ở mức 1.9 kg/cm2G (0,19 Mpa) hoặc cao hơn tùy theo nhiệt độ của bộ bốc hơi nhưng không được giảm xuống thấp hơn 00C (320F). Van EPR được bố trí trên đường ống nối hơi môi chất lạnh từ bộ bốc hơi đến máy nén, trước máy nén sau bộ bốc hơi (hình 1.30), để giữ cho áp suất trong bộ bốc hơi không giảm xuống mức quy định. Hoạt động của van EPR đ ược mô tả ở (hình 1.31) và trình bày như sau: H.1.30. Vị trí đặt van EPR H.1.31. Hoạt động của van EPR Khi máy nén đang hoạt động ở tốc độ quay cao và nhiệt độ tải của bộ bốc hơi giảm xuống (nhiệt độ giảm). Van đóng xuống nhờ v ào áp lực của lò xo chặn, hạn chế lưu lượng của dòng hơi môi chất lạnh hồi về máy nén. Giữ cho áp suất trong bộ bốc hơi tự điều chỉnh ở mức có áp suất cao h ơn 1,9 kg/cm2 (0,19Mpa). Khi máy nén hoạt động ở tốc độ quay thấp v à nhiệt độ của bộ bốc hơi tăng lên. Áp suất trong bộ bốc hơi sẽ cao hơn mức quy định, lúc đó van mở ra cho l ưu lượng dòng chảy hồi về máy nén nhiều hơn và được điều chỉnh ở mức áp suất ph ù hợp với chế độ tải hiện tại, giúp hệ thống làm việc hiệu quả hơn. - 28 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 1.2.10. Thiết bị an toàn hệ thống 1.2.10.1. Công tắc áp suất kép Công tắc áp suất kép hay còn gọi là dù áp suất (hình 1.32), được đặt trên đường ống dẫn môi chất lạnh ở thể lỏng, giữa b ình sấy lọc với van tiết lưu (hình 1.33). Thiết bị này cảm biến sự thay đổi áp suất trong hệ thống từ đó điều khiển sự đóng mở ly hợp điện từ của máy nén để đảm bảo áp suất trong hệ thống luôn ở một giá trị thích hợp Khi áp suất trong chu trình làm việc của hệ thống tăng cao khác thường, làm cho năng suất lạnh thay đổi đột ngột. Trạng thái n ày thí sẽ dẫn đến nhưng hỏng hóc cho các thiết bị khác trong hệ thống. Khi áp suất tăng khoảng 32 kg/cm 2 (3.14 Mpa), thì công tắc sẽ chuyển sang vị trí OFF, ngắt điện bộ ly hợp từ l àm cho máy nén ngưng hoạt động. H.1.32. Cấu tạo công tắc áp suất kép H.1.33. Vị trí đặt công tắc áp suất Khi môi chất lạnh trong hệ thống v ì một lý do nào đó bị thiếu hụt, không đủ cho chu trình làm việc của hệ thống và áp suất giảm xuống còn khoảng 2.0 kg/cm2 (0.20 MPa) hoặc thấp hơn nữa, thì công tắc sẽ chuyển sang vị trí OFF. Bộ ly hợp từ bị ngắt điện và máy nén cũng ngưng hoạt động (đối với môi chất lạnh R12 th ì áp suất để ngắt mạch là 2.1 kg/cm2). - 29 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.1.34. Hoạt động của công tắc áp suất kép 1.2.10.2. Van xả áp suất cao Công tắc được đặt ở ngõ ra của máy nén, van sẽ mở nếu phía áp lực cao của hệ thống tăng quá cao. Điều n ày có thể xảy ra nếu bộ ngưng tụ bi ngẹt hoặc trong quá trình sửa chữa đã nạp vào hệ thống một lượng chất lạnh quá yêu cầu (thừa). H.1.35. Van xả áp suất cao và cách bố trí trên máy nén Nguyên lý hoạt động: Khi áp suất trên đường đẩy của máy nén tăng cao l ên đến một giá trị nào đó thắng được áp lực của lò xo, lúc đó piston bị đẩy về phía phải và môi chât thoát ra ngoài qua lỗ ở đáy van. - 30 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 1.2.10.3. Van một chiều * Công dụng và vị trí lắp đặt Trong hệ thống lạnh để bảo vệ các máy nén ng ười ta thường lắp về phía đầu đẩy của máy nén các van một chiều. Van một chiều có công dụng: - Tránh ngập lỏng: Khi hệ thống lạnh ngừng hoạt động h ơi môi chất còn lại trên đường ống đẩy có thể ngưng tụ lại và chảy về phía đầu đẩy của máy nén v à khi máy nén hoạt động có thể gây ngập lỏng. - Tránh tác động của áp lực cao thường xuyên lên Clapae của máy nén * Kết cấu của van một chiều Trên hình 1.36 là cấu tạo của van một chiều. Khi lắp van một chiều phải chú ý lắp đúng chiều chuyển động của môi chất. Chiều đã được chỉ rỏ trên thân của van. Đối với người có kinh nghiệm nhìn cấu tạo bên ngoài có thể biết được chiều chuyển động của môi chất. H.1.36. Kết cấu của van một chiều 1.2.11. Van nạp ga Đối với các hệ thống lạnh nhỏ và trung bình người ta thường lắp các van nạp gas trên hệ thống để nạp gas một cách thuận lợi. Van nạp gas được lắp đặt trên đường lỏng từ thiết bị ngưng tụ đến bình chứa hoặc trên đường lỏng từ bình chứa đi ra cấp dịch cho các dàn lạnh. Khi cần nạp gas nối đầu nạp với bình gas, sau đó mở chụp bảo vệ đầu van. Phía trong chụp bảo vệ là trục quay đóng mở van. Dùng clê hoặc mỏ lết quay trục theo chiều ngược kim đồng hồ để mở van. Sau khi nạp xong quay chốt theo chiều kim đồng hồ để đóng van lại. Khi xiết van không nên xiết quá sức làm hỏng van. - 31 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.1.37. Van nạp gas 1.2.12. Bộ tiêu âm Các máy nén piston làm việc theo chu kỳ, dòng môi chất lạnh vào ra máy nén không liên tục mà cách quãng, tạo lên các xung động trên đường ống nên thường có độ ồn khá lớn. Để giảm độ ồn gây ra do các xung động n ày trên đường đẩy của máy nén người ra thường bố trí các ống tiêu âm. Trên hình 1.38 là kết cấu của một ống tiêu âm. H.1.38. Bộ tiêu âm Ống tiêu âm thường được lắp trên đường nằm ngang, nếu phải lắp tr ên đường thẳng đứng thì bên trong phải có đường ống để hút dầu bôi trơn đọng lại trong ống. 1.3. HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN ÔTÔ Điều hòa không khí là thuật ngữ chung để chỉ những thiết bị đảm bảo không khí trong phòng ở nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Khi nhiệt độ trong ph òng cao, nhiệt được lấy đi để giảm nhiệt độ (gọi l à “làm lạnh”) và ngược lại khi nhiệt độ trong phòng thấp, nhiệt được cung cấp để tăng nhiệt độ (gọi l à “sưởi”). Mặt khác, hơi nước được thêm vào hay lấy đi khỏi không khí để đảm bảo độ ẩm trong ph òng ở mức thích hợp. Do vậy, trong hệ thống điều hòa không khí trên ô tô nói chung bao g ồm: Bộ thông gió, bộ hút ẩm, bộ sưởi ấm và bộ làm lạnh. Các bộ phận này làm việc độc lập - 32 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT hoặc phối hợp, liên kết với nhau tạo ra một không gian đ ược 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 bầu không khí trong lành ở cabin ô tô. 1.3.1. Bộ thông gió Không khí trong xe phải được lưu thông, thay đổi nhằm tạo ra sự trong lành, dễ chịu cho những người ngồi trong xe. V ì vậy, trên ô tô phải có hệ thống thông gió, đó là một thiết bị để thổi khí sạch từ môt tr ường bên ngoài vào bên trong xe, và cũng có tác dụng làm thông thoáng xe. Có hai cách thông gió: thông gió không đi ều khiển và thông gió có điều khiển (còn gọi là thông gió cưỡng bức). H.1.39. Bộ thông gió trên xe ôtô. Sự thông gió không điều khiển xảy ra khi các cửa sổ đ ược mở; còn sự thông gió có điều khiển thông qua một hệ thống thông gió gồm quạt thổi gió v à các đường ống dẫn không khí để tạo ra sự tuần ho àn của không khí trong xe, không phụ thuộc vào tốc độ của xe. Quạt thổi gió cũng l à một bộ phận của hệ thống sưởi ấm và điều hòa không khí. 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 lấy từ bin mặt trời đặt trên nóc xe. Quạt hoạt động sẽ đẩy không khí nóng - 33 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT trong xe ra ngoài và hút không khí mát hơn vào trong xe. Khi qu ạt thông gió ngưng hoạt động hoặc những ngày thời tiết mát, không cần sự thông gió, năng l ượng từ pin mặt trời sẽ nạp vào Accu. 1.3.2. Bộ sưởi ấm Là một thiết bị sấy nóng không khí sạch lấy từ ngo ài vào trong cabin ôtô để sưởi ấm 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 dụng 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 thổi gió sẽ thổi không khí qua két s ưởi 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 thổi qua giàn sưởi sẽ không tăng. H.1.40. Hệ thống sưởi ấm không khí trên ôtô 1. Bảng điều khiển; 2. Cảm biến nh iệt độ trong xe; 3. Cặp van; 4. Cảm biến nhiệt độ bộ sưởi ấm; 5. Lõi bộ suởi ấm; 6. Van cân bằng nhiệt; 7. Két n ước làm mát động cơ; 8. Bơm. Bộ sưởi ấm được điều khiển bởi các cần gạt hoặc núm xoay trong bảng điều khiển của hệ thống. Thường có 3 sự điều kh iển cơ bản: điều khiển chức năng, điều - 34 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT khiển nhiệt độ và điều khiển tốc độ thổi gió. Điều khiển chức năng xác định ng õ ra nào sẽ phát khí nóng. Điều khiển nhiệt độ l à điều tiết nhiệt độ của không khí v à điều khiển tốc độ thổi gió là điều khiển tốc độ quạt thổi. 1.3.3. Sự làm lạnh và làm mát không khí trong ôtô Không khí được làm lạnh bởi hệ thống lạnh. Một chu trình làm lạnh cơ bản bao gồm các bước sau đây nhằm lấy nhiệt, làm lạnh khối không khí: - 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. H.1.41. Chu trình làm lạnh cơ bản trên ôtô - Tại bộ ngưng tụ nhiệt độ của môi chất rất cao, đ ược quạt gió thổi 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 dạng thể lỏng tiếp tục l ưu thông đến bình lọc/hút ẩm, tại đây môi chất lạnh được làm tinh khiết hơn nhờ được hút hết hơi ẩm và tạp chất nhờ các lưới lọc và các hạt hút ẩm bên trong bình chứa. Môi chất lạnh thể hơi, nhiệt độ và áp suất cao Môi chất lạnh thể lỏng, nhiệt độ và áp suất cao Môi chất lạnh thể lỏng, nhiệt độ và áp suất thấp Môi chất lạnh thể hơi, nhiệt độ và áp suất thấp - 35 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT - 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 n ên nhiệt độ sôi của môi chất giảm xuống, c ùng 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 l àm cho toàn bộ giàn lạnh giảm nhiệt độ xuống, rồi nhờ quạt gió giàn lạnh hút khối không khí bên trong cabin ôtô thổi qua bộ bốc hơi và ra lại cabin nhờ các của sổ dẫn gió – làm lạnh khối không khí bên trong cabin 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 đi. Kết thúc một chu trình làm lạnh và bắt đầu chu trình mới. 1.3.4. Điều khiển dòng không khí trong hệ thống điều hòa Điều khiển dòng không khí tức là điều khiển nhiệt độ của không khí trong xe và điều khiển phân phối không khí trong không gian xe. Hệ thống điều khiển dòng không khí bao gồm: Bảng điều khiển, cơ cấu điều khiển, các cửa chức năng và hệ thống kết nối. Các cần gạt hoặc nút bấm trên bảng điều khiển thông qua hệ thống dây cáp (đối với kiểu cơ khí) hoặc ống chân không (đối với điều khiển chân không) hoặc tín hiệu điện (điều khiển tự động) điều khiển các c ơ cấu điều khiển là các cánh tay đòn (kiểu cơ khí), bầu chân không (kiểu chân không) hoặc các motor servo (điều khiển tự động). Để từ đó điều khiển sự đóng mở các cửa chức năng, thực hiện điều khiển nhiệt độ và phân phối dòng không khí. Cửa nạp không khí hay còn gọi là của lấy không khí sạch, điều khiển sự tuần hoàn của không khí trong ôtô hoặc đưa không khí sạch từ bên ngoài vào không gian của ôtô. Hầu hết các hệ thống làm lạnh định vị bộ bốc hơi (hay lõi của bộ sưởi ấm) sao cho toàn bộ dòng không khí phải đi qua nó. Điều này đã loại bỏ được một phần nhỏ hơi nước và chất bẩn nhờ vào nhiệt độ lạnh của bộ bốc hơi. Lõi của bộ sưởi ấm - 36 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT được đặt phía hạ lưu của dòng khí sao cho không khí có thể đi xuyên qua nó hoặc bao quanh nó, có một hoặc hai cửa được sử dụng để điều khiển dòng không khí này. Những cửa này gọi là cửa hỗn hợp nhiệt độ, cửa nhiệt độ. H.1.42. Các cửa chức năng điều khiển dòng không khí 1. Motor quạt lồng sóc; 6. Cửa nạp không khí; 2. Quạt lồng sóc; 7. Lõi sưởi ấm; 3. Cửa điều khiển nhiệt độ (cửa hỗn hợp); 8. Cửa phân phối không khí; 4. Giàn lạnh; 9. Cửa làm tan băng kính; 5. Lưới lọc không khí; H.1.43. Một dạng của cửa hỗn hợp không khí - 37 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Với việc điều chỉnh tiết diện l ưu thông của dòng không khí nóng (đi qua lõi sưởi ấm) và dòng không khí lạnh (đi qua giàn lạnh) trước khi hai dòng không khí này hòa trộn là nguyên lý điều khiển của cửa điều khiển nhiệt độ (hay cửa hỗn hợp). 1.3.5. Điều khiển hệ thống điều hòa không khí kiểu cơ khí Hệ thống điều khiển điều hòa không khí kiểu cơ khí bao gồm bảng điều khiển với các cần gạt, các cánh tay đ òn và hệ thống dây cáp. Khi thay đổi vị trí của các cần gạt trên bảng điều khiển, thông qua hệ thống dây cáp tác động đến các cánh tay đòn để điều khiển sự đóng mở của các cửa chức năng . Sơ đồ hệ thống được trình bày trên hình 1.44. H.1.44. Hệ thống điều khiển điều hòa không khí kiểu cơ khí 1. Bảng điều khiển với các núm chỉnh; 2. Công tắc quạt lồng sóc nhiều vận tốc; 3. Dây cáp điều khiển cổng chức năng thổi tan s ương; 4. Dây cáp điều khiển cổng chức năng lấy không khí; 5. Đèn chiếu sáng bảng điều khiển; 6 . Dây cáp điều khiển cổng chức năng hỗn hợp. Hình 1.45 giới thiệu một dạng bảng điều khiển điều h òa không khí kiểu cơ khí thông dụng. - 38 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.1.45. Bảng điều khiển kiểu cơ khí 1. Núm điều khiển tốc độ quạt lồng sóc. 2. Núm điều khiển nhiệt độ 3. Núm điều khiển chế độ điều hòa Ý nghĩa của các chế độ trên bảng điều khiển như sau: OFF – Tắt máy lạnh, máy nén và quạt lồng sóc không hoạt động. MAX – Hệ thống hoạt động tối đa + MAX COLD: Máy nén hoạt động tối đa, cửa nạp đóng nhận không khí từ ngoài vào, không khí tuần hoàn trong xe. + MAX HOT: Máy nén ngưng ho ạt động, van bộ sưởi ấm mở để nhận nước nóng từ động cơ vào lõi sưởi ấm, không khí tuần hoàn. NORM – Hệ thống hoạt động bình thường, máy nén hoạt động, không khí được lấy từ ngoài vào được làm lạnh và được thoát ra từ bảng taplo điều khiển. BI – LEVEL – Luồng không khí đã được điều hòa thổi ra từ cửa chớp của bảng điều khiển và xuống sàn xe. VENT - Ở chế độ này không khí không được điều hòa. Luồng không khí đuợc lấy từ ngoài vào và được thoát ra từ bảng đồng hồ hoặc s àn xe. HEATER – Ở chế độ này, máy nén không hoạt động, không khí được lấy bên ngoài vào và được phân phối 80% đến sàn xe và 20% đến các cửa kính. DEFROST - Không khí lấy từ bên ngoài xe vào được sưởi ấm. Có 80% được phân phối đến kính chắn gió v à cửa sổ xe, 20% còn lại thổi đến sàn xe. - 39 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Kỹ thuật đóng mở các cổng chức năng bằng tay nhờ d ây cáp tương đối đơn giản, tuy nhiên vẫn còn tồn tại nhiều nhược điểm như: Dây cáp dể bị bó kẹt trong vỏ của nó; phải tác động một lực khá lớn để dẫn động; phải điều chỉnh độ căng dây cáp thường xuyên để đóng mở chính xác các cửa chức năng. Bởi vậy trong các hệ thống điều hòa không khí trên ôtô ngày nay không còn dùng kiểu điều khiển này. 1.3.6. Điều khiển hệ thống điều hòa không khí kiểu chân không. 1.3.6.1. Sơ đồ hệ thống Hệ thống điều khiển chân không bao gồm các c ơ cấu được giới thiệu trên hình 1.46. Mạch điều khiển chân không bắt đầu từ động c ơ, đi qua các ống nhỏ được điều khiển bằng các van và kết thúc ở một hay nhiều cơ cấu chân không. Bình tích lũy chân không được cung cấp chân không từ cửa hút của động cơ. H.1.46. Sơ đồ hệ thống điều khiển kiểu chân không Các ống dẫn chân không bằng nhựa dẻo, đ ường kính trong khoảng 3,1mm. Mỗi một màu sắc quy định một chức năng của ống chân không. - Màu trắng: Tác động đến cổng chức năng lấy không khí từ ngo ài vào. - Màu đỏ: Tác động đến cổng hỗn hợp - Màu xanh dương: Tác động đến cổng chức năng phân phối khí. - Màu vàng: Tác động đến cổng làm tan băng kính chắn gió. - 40 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 1.3.6.2. Cơ cấu chân không Cấu tạo của cơ cấu chân không được thể hiện trên hình sau: H.1.48. Kết cấu bầu chân không 1. Cần tác động. 2. Màng tác động. 3. Lò xo hồi vị. 4. Đến nguồn chân không. Khi có nguồn chân không tác động, do ch ênh lệch áp suất màng chân không sẽ di chuyển về bên trái kéo theo cần tác động di chuyển theo và do đó điều khiển các cửa. Khi thôi tác động lò xo hồi vị đẩy màng tác động về vị trí ban đầu. 1.3.6.3. Nguyên lý điều khiển Sơ đồ nguyên lý điều khiển chân không: H.1.47. Nguyên lý điều khiển điều hòa không khí kiểu chân không 1. Ống dẫn chân không; 5. Van điều khiển; 2. Động cơ; 6. Cơ cấu chân không; 3. Bảng điều khiển; 7. Cửa chức năng; 4. Bình tích lũy chân không. Khi ta dịch chuyển các núm điều khiển tr ên bảng điều khiển, các tiếp điểm tương ứng với vị trí các núm đóng cung cấp điện cho van điều khiển mở chân - 41 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT không đến các cơ cấu chân không. Cơ cấu chân không hoạt động để đóng mở các cửa chức năng. 1.3.7. Điều khiển hệ thống điều hòa không khí tự động Hệ thống điều hòa không khí điều khiển tự động (ATC) là một hệ thống gồm các bộ cảm biến và các bộ điều khiển, cho phép người lái xe thiết đặt một nhiệt độ mong muốn tại đầu điều khiển, sau đó các hệ thống tự điều chỉnh v à duy trì nhiệt độ đó một cách tự động. Hầu hết các hệ thống ATC dựa tr ên nền tảng của hệ thống điều hòa không khí thông thường cộng với sự điều khiển tự động. Bộ phận điều khiển tự động này có thể dịch chuyển cửa hỗn hợp nhiệt độ, điều chỉnh tốc độ quạt gió, thay đổi cửa chức năng và sự bố trí cổng nạp khí vào. Ta có sơ đồ điều khiển như sau: H.1.49. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển tự động 1.Bảng điều khiển; 2.Cảm biến áp suất hệ thống; 3.Cảm biến nhiệt độ ngoài trời; 4.Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh; 5. Cảm biến nhiệt độ động cơ; 6.Cảm biến nhiệt độ trong xe; 7. Bộ khuyếch đại tín hiệu; 8. ECU; 9. Motor sevor - 42 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Nguyên lý điều khiển: ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến v à tín hiệu điều khiển do người sử dụng cài đặt từ đó so sánh với chế độ chuẩn đ ã được lập trình sẵn đưa ra các thông số điều khiển. Các tín hiệu điều khiển đ ược ECU gửi đi qua các bộ khuếch đại để khuếch đại tín hiệu tr ước khi đến các Motor sevor có nhiệm vụ điều khiển các cửa chức năng. Các loại cảm biến ở trong hệ thống điều khiển ATC đều sử dụng các cảm biến nhiệt điện gọi là nhiệt điện trở. Nhiệt điện trở là một điện trở mà giá trị sẽ thay đổi tỷ lệ nghịch với sự thay đổi của nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng th ì điện trở sẽ giảm xuống và ngược lại - những giá trị này thay đổi ở một tỷ lệ đã được xác định. H.1.50. Bảng điều khiển tự động 1, 8. Chế độ tự động trái, phải; 7, 15. Tăng, giảm nhiệt độ phải; 2, 9. Tăng, giảm nhiệt độ trái; 10, 14. Điều chình phân phối khí; 3. Chế độ DEF; 11. Chế độ ECONOMY 4. Không khí tuần hoàn; 12. Điều chỉnh tốc độ quạt gió; 5. Chế độ sưởi ấm; 13. Lượng nhiệt dự trữ. 6. Chế độ HEATER; - 43 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT V À PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU H ÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ 2.1. 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 ng ười. Các đại lượng cần tạo ra, duy tr ì và khống chế trong hệ thống điều hòa không khí bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm, 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 l à hệ thống có thể duy tr ì trạng thái của không khí trong không gian cần điều h òa – trong vùng quy định nào đó. Nó không chịu ảnh hưởng bởi sự thay đổi của điều khí hậu b ên ngoài hoặc sự thay đổi của phụ tải bên trong. Từ đó ta thấy rằng, có một mối li ên 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 h òa không khí. Khi xét đến sự ảnh hưởng của môi trường không khí tác động đến con ng ười, thì qua thực nghiệm cho thấy: con người sẽ có cảm giác dễ chịu, thoải mái trong vùng nhiệt độ khoảng từ 220C ÷ 270C, ở 270C tương ứng với độ ẩm 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 ẩm thoát ra từ cơ thể sẽ nhiều hay ít là 0,25 m/s. Tuy vậy, khi chọn tốc độ dòng không khí phải lưu ý đến sự tương thích với nhiệt độ, độ ẩm, khi nhiệt độ tăng th ì tốc độ dòng không khí cũng tăng, điều này sẽ ảnh hưởng đến sự thoải mái và cảm giác dễ chịu của con người. Đặc điểm của vùng tiểu khí hậu trong xe là sự tuần hoàn của không khí. Tốc độ luân chuyển dưới 0,1 m/s là không phù hợp với lái xe. Độ ẩm tương đối trong xe cũng là nột yếu tố quan trọng, nhất là khi xe chở đông người thích hợp là 30 ÷ 60%. - 44 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Lượng bụi, khí CO2, hơi nhiên liệu, khí xả trong không khí ở cabin cũng không được quá giới hạn cho phép. Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nền công nghiệp ôtô đ ã và đang rất phát triển. Những xe ra đời sau n ày được cải tiến tiện nghi, an toàn và hiện đại hơn những chiếc xe đời cũ nhằm mang lại sự thoải mái cho ng ười sử dụng, bởi vậy điều hòa không khí là một hệ thống không thể thiếu tr ên các xe du lịch ngày nay. Máy điều hòa nhiệt độ điều chỉnh không khí trong xe mát mẻ hoặc ấm áp; ẩm 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 khiển xe an toàn. 2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ Để có thể 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. H.2.1. Các nguồn nhiệt trên xe 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. - 45 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT - Sự giãn nở thể tích của chất khí sẽ phân bố năng l ượng nhiệt ra khắp một vùng rộng lớn và nhiệt độ của chất khí đó sẽ bị hạ thấp xuống. - Để làm lạnh một người hay một vật thể, phải lấy nhiệt ra khỏi ng ười hay vật thể 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 đ ược thiết kế dựa trên Cơ sở lý thuyết của ba đặc tính căn bản: Dòng nhiệt, sự hấp thụ nhiệt, áp suất và điểm sôi. Dòng nhiệt: “Nhiệt” truyền từ những vùng có nhiệt độ cao hơn (các phần tử có chuyển động mạnh hơn) đến những vùng có nhiệt độ thấp hơn (các phần tử có chuyển động yếu hơn). Ví dụ một vật nóng 30 độ Fahrenheit (30 0F) được đặt kề bên vật nóng 80 độ Fahrenheit (800F), thì nhiệt sẽ truyền từ vật nóng 80 0F sang vật nóng 300F – 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 l ưu, bức xạ hay kết hợp giữa ba cách trên. Dẫn nhiệt: Là sự truyền có hướng của nhiệt trong một vật hay sự dẫn nhiệt xảy ra giữa hai vật thể khi chúng đ ược tiếp xúc trực tiếp với nhau. Ví dụ, nếu nung nóng một đầu thanh thép th ì đầu kia sẽ dần dần ấm lên do sự dẫn nhiệt. Sự đối lưu: Là sự truyền nhiệt qua sự di chuyể n của một chất lỏng hoặc một chất khí đã được làm nóng hay đó là sự truyền nhiệt từ vật thể này sang vật thể kia nhờ trung gian của khối không khí bao quanh chúng. Ví dụ, khi nhiệt được cấp tại phần đáy một b ình chứa khí hay chất lỏng, các phần tử đã được làm nóng lên sẽ chuyển động lên phía trên, chất lỏng hay chất khí nặng và lạnh từ những vùng xung quanh sẽ chìm xuống để chiếm chỗ chất khí hay chất lỏng đã được làm nóng và nổi lên phía trên. Sự bức xạ: Là sự phát và truyền nhiệt dưới dạng các tia hồng ngoại, mặc dù giữa các vật không có không khí hoặc không tiếp xúc nhau. Ta cảm thấy ấm khi - 46 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT đướng dưới ánh sáng mặt trời hay cả d ưới 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 n ày gọi là bức xạ. Sự hấp thụ nhiệt: Vật chất có thể tồn tại ở một trong ba trạng thái: thể rắn, thể lỏng, thể khí. Muốn thay đổi trạng thái của vật thể, cần phải truyền cho nó một nhiệt lượng nhất định. Ví dụ lúc ta hạ nhiệt độ nước xuống đến 320F (00C), nước sẽ đông thành đá, nó đã thay đổi trạng thái từ thể lỏng sang thể rắn. Nếu nước được đun nóng đến 2120F (1000C), nước sẽ sôi và bốc hơi (thể khí). Ở đây có điều đặc biệt thú vị khi thay đổi n ước đá (thể rắn) thành nước (thể lỏng) và nước thành hơi nước (thể khí). Trong quá tr ình làm thay đổi trạng thái của nước, ta phải tác động nhiệt vào. Ví dụ khối nước đá đang ở nhiệt độ 32 0F, ta nung nóng cho nó tan ra, nhưng nước đá đang tan vẫn giữ được nhiệt độ 320F. Đun nước nóng đến 2120F nước sẽ sôi. Ta truyền tiếp thêm nhiều nhiệt nữa cho nước bốc hơi, nếu đo nhiệt độ của hơi nước cũng chỉ thấy 2120F chứ không nóng hơn. Lượng nhiệt bị hấp thụ mất trong nước đá, trong nước sôi để làm thay đổi trạng thái của nước gọi là ẩn nhiệt – hiện tượng ẩn nhiệt là nguyên lý cơ bản của quá trình làm lạnh ứng dụng cho tất cả hệ thống điều hòa không khí. Áp suất và điểm sôi: Áp suất giữ vai trò quan trọng đối với hoạt động của hệ thống điều hòa không khí. Khi tác động áp suất trên mặt chất lỏng thì sẽ làm thay đổi điểm sôi của chất lỏng này. Áp suất càng lớn, điểm sôi càng cao có nghĩa là nhiệt độ lúc chất lỏng sôi cao hơn so với khi ở áp suất bình thường. Ngược lại nếu giảm áp suất tác động lên một vật chất thì điểm sôi của vật chất ấy sẽ hạ xuống. Ví dụ điểm sôi của nước ở áp suất bình thường là 1000C. Điểm sôi này có thể tăng cao hơn bằng cách tăng áp suất trên chất lỏng đồng thời cũng có thể hạ thấp điểm sôi bằng cách giảm bớt áp suất trên chất lỏng hoặc đặt chất lỏng trong chân không. - 47 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Đối với điểm ngưng tụ của hơi nước, áp suất cũng có tác dụng t ương 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 v ào 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. 2.3. ĐƠN VỊ ĐO NHIỆT LƯỢNG Để đo nhiệt lượng truyền từ vật thể này sang vật thể kia người ta thường dùng đơn vị BTU. Nếu cần nung 1 pound n ước ( 0,454 kg) nóng đến 1 0F ( 0,550C) thì cần phải truyền cho nước 1 BTU nhiệt. Năng suất của của một hệ thống điện lạnh ô tô được định rõ bằng 1 BTU/giờ, vào khoảng 12000-24000 BTU/giờ. 2.4. MÔI CHẤT LẠNH Dung dịch làm việc trong hệ thống điều hòa không khí được gọi là môi chất lạnh hay gas lạnh – là chất môi giới sử dụng trong chu tr ình nhiệt động ngược chiều để hấp thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh có nhiệt độ thấp và tải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn. 2.4.1. Yêu cầu đối với môi chất lạnh - Môi chất lạnh phải có điểm sôi dưới 320F (00C) để có thể bốc hơi và hấp thu ẩn nhiệt tại những nhiệt độ thấp. - Phải là một chất tương đối “trơ”, hòa trộn được với dầu bôi trơn để trở thành một hóa chất bền vững, không ăn m òn kim loại và các vật liệu khác như nhựa, cao su, ... - Đồng thời, chất làm lạnh phải là một chất không độc, không cháy, v à không gây nổ, không sinh ra các phản ứng phá hủy môi sinh và môi trường khi xả nó vào khí quyển. 2.4.2. Phân loại và kí hiệu môi chất lạnh + Các Freon: Là các cacbuahydro no ho ặc chưa no mà các nguyên tử hydro được thay thế một phần hoặc toàn bộ bằng các nguyên tử clo, flo hoặc brom. - 48 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT - Các đồng phân có thêm chữ a, b để phân biệt. Ví dụ: R134a - Các olefin có chữ số 1 trước 3 chữ số. Ví dụ : C3F6 kí hiệu R1216. - Các hợp chất có cấu trúc vòng có thêm chữ C. Ví dụ: C4H8 ký hiệu RC138. + Các chất vô cơ: Kí hiệu R7M với M là phân tử lượng làm tròn của chất đó. Ví dụ: NH3 ký hiệu R717. 2.4.3. 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 CCl2F2, 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 300C, có điểm sôi là 21,70F (-29,80C). 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 ẩn 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. C ùng với đặc tính có khả 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. Tuy nhiên, R-12 lại có mức độ phá hủy tầng ôzôn của khí quyển v à gây hiệu ứng nhà kính lớn – do các phân tử của nó có thể bay lên bầu khí quyển trước khi phân giải; và tại bầu khí quyển, nguyên tử clo đã tham gia phản ứng với O3 trong tầng ôzôn của khí quyển, chính điều n ày đã làm phá hủy ôzôn của khí quyển. Do đó, môi chất lạnh R-12 đã bị cấm 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. R c h f Số lượng nguyên tử Clo Số lượng nguyên tử Hydro + 1 Số lượng nguyên tử C – 1 (nếu = 0 thì không ghi) Refrigerant (Môi chất lạnh) - 49 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.2.2. Cơ chế và tình trạng phá hủy tầng ozon của môi chất lạnh R12 2.4.4. Môi chất lạnh R-134a Để giải quyết vấn đề môi chất lạnh R -12 (CFC-12) phá hủy tầng ôzôn của khí quyển, một loại môi chất lạnh mới vừa được dùng để thay thế R-12 trong hệ thống điều hòa không khí ôtô, gọi là môi chất lạnh R-134a có công thức hóa học là CF3 – CH2F, là một hydrofluorocarbon (HFC). Do trong th ành phần hợp chất của R-134a không có clo, nên đây chính là lí do cốt yếu mà ngành công nghiệp ôtô chuyển 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 giống với R-12. Tuy nhiên, môi chất lạnh R-134a có điểm sôi là -15,20F (-26,80C), và có lượng nhiệt ẩn 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 dùng môi chất lạnh R-134a được thiết kế với áp suất bơm cao hơn, đồng thời phải tăng khối lượng lớn không khí giải nhiệt thổi xuy ên qua giàn nóng (bộ ngưng tụ). R-134a không kết hợp được với các dầu khoáng dùng để bôi trơn ở hệ thống R-12. Các chất bôi trơn tổng hợp polyalkaneglycol (PAG) hoặc là 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 ẩm sử dụng tr ên 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 ph ù hợp với R-134a, cũng như phải thay đổi dầu bôi trơn và chất khử ẩm của hệ thống. - 50 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Có thể dễ dàng nhận ra những hệ thống dùng R-134a nhờ nhãn “R-134a” dán trên các bộ phận chính của hệ thống. Bảng 2.1. So sánh đặc tính kỹ thuật của môi chất lạnh R -12 và R134a. Đặc tính kỹ thuật R – 134a R-12 - Công thức phân tử CH2FCF3 CCl2F2 - Trọng lượng phân tử 120,3 120,91 - Điểm sôi -26,80C -29,790C - Nhiệt độ tới hạn 101,150C 111,800C - Áp suất tới hạn 4,065 mpa (41,45 Kgf/cm2) 4,125 mpa (41,45 Kgf/cm2) - Mật độ tới hạn 511 Kg/cm3 558 Kg/cm3 - Thể tích riêng ( hơi bão hòa) 0,031009 m3/Kg 0,027085 m3/Kg - Nhiệt dung riêng (dd bão hòa ở áp suất không đổi) 1,4287 KJ/Kg.K (0,3413 Kcal/Kgf.K) 0,9682 KJ/Kg.K (0,3413 Kcal/Kgf.K) - Nhiệt ẩn khi bốc hơi 216,5 KJ/Kg (51,72 Kcal/Kg) 166,56 KJ/Kg (39,79 Kcal/Kg) - Tính cháy được Không cháy Không cháy - Chỉ số làm suy kiệt ozon 0 1,0 - Chỉ số làm nóng trái đất 0,24 ÷0,29 0,24 ÷3,4 2.4. PHÂN LOẠI ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ Hệ thống điều hòa không khí ôtô được phân loại theo vị trí lắp đặt v à theo chức năng của cụm điều hòa. 2.4.1. Phân loại theo vị trí lắp đặt 2.4.1.1. Kiểu táplô: Ở kiểu 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 thổi thẳng đến mặt trước người lái nên hiệu quả làm lạnh có cảm giác lớn hơn so với công suất của điều hòa, có các lưới cửa ra không khí lạnh có thể đ ược điều chỉnh bởi bản thân người lái nên người lái ngay lập tức cảm nhận thấy hiệu quả làm lạnh (hình 2.3). - 51 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.2.3. Hệ thống điều hòa không khí kiểu taplo 2.4.1.2. Kiểu khoang hành lý: Ở kiểu khoang hành lý, điều hòa không khí được đặt ở cốp sau xe. Cửa ra v à cửa vào của không khí lạnh được đặt ở lưng ghế 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. H.2.4. Hệ thống điều hòa không khí kiểu khoang hành lý 2.4.1.3 Kiểu kép: Khí lạnh được thổi 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 thể đạt được một môi trường rất dễ chịu trong xe. H.2.5. Hệ thống điều hòa không khí kiểu kép - 52 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 2.4.2. Phân loại theo chức năng 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 h òa không khí có thể chia thành 2 loại tùy theo tính năng của nó. 2.4.2.1. Loại đơn: Loại này bao gồm một bộ thông thoáng được nối hoặc là với bộ sưởi hoặc là hệ thống làm lạnh, chỉ dùng để sưởi ấm hay làm lạnh (hình 2.6). H.2.6. Hệ thống điều hòa không khí kiểu đơn Với kiểu điều hòa không khí này chỉ dùng ở những vùng có khí hậu một mùa. Cụ thể ở vùng nhiệt đới thì dùng loại chỉ có bộ làm lạnh, ở vùng hàn đới thì dùng loại chỉ có bộ sưởi ấm. 2.4.2.2. Loại cho tất cả các mùa: Loại này kết hợp một bộ thông gió với một bộ s ưởi ấm và hệ thống làm lạnh. Hệ thống điều hòa này có thể sử dụng trong những ngày lạnh, ẩm 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 ẩm thích hợp. Đây chính l à ưu điểm chính của điều hòa không khí loại 4 mùa. - 53 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Loại này cũng có thể chia thành loại điều khiển nhiệt độ thường, lái xe phải điều khiển nhiệt độ bằng tay khi cần. Và loại điều khiển tự động, nhiệt độ b ên ngoài và bên trong xe luôn được máy tính nhận biết và bộ sưởi hay bộ điều hòa không khí sẽ tự động hoạt động theo nhiệt độ do lái xe đặt ra, v ì vậy duy trì được nhiệt độ bên trong xe luôn ổn định. H.2.7. Hệ thống điều hòa không khí loại bốn mùa 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 nguy ên lý làm lạnh trên, nhưng về mặt thiết bị và sự bố trí của các bộ phận trong hệ thống th ì có sự thay đổi để cho thích ứng với đặc điểm cấu tạo v à những yêu cầu sử dụng phù hợp với công dụng của từng loại thiết bị giao thông vận tải nhằm phục vụ tốt h ơn cho nhu cầu của con người. - 54 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN PHẦN MỀM, XÂY DỰNG DỮ LIỆU VÀ CHẠY THỬ 3.1. XÂY DỰNG DỮ LIỆU VỚI SOLIDWORKS 3.1.1. Giới thiệu về SolidWorks SolidWorks là phần mềm của hãng SolidWorks Copr , đây là phần mềm đồ họa 3D được sử dụng rộng rãi để mô phỏng cơ cấu máy. Giao diện khởi động SolidWorks gồm 3 p hần (hình 3.1) H.3.1. Giao diện khởi động của SolidWorks. - Part: Thiết kế các bản vẽ chi tiết dạng 3D - Assembly: Lắp ghép các chi tiết máy thành cụm chi tiết hoặc thành cơ cấu máy hoàn chỉnh. - Drawing: Khi đã có bản vẽ chi tiết hoặc bản vẽ c ơ cấu máy hoàn chỉnh ta chọn Drawing để biểu diễn các h ình chiếu hoặc các mặt cắt. - 55 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Trong phạm vi đề tài chỉ sử dụng phần Part và Assembly. Màn hình làm việc của Part: H.3.2. Giao diện làm việc của Part 3.1.2. Xây dựng dữ liệu với SolidWorks Để tìm hiểu quá trình xây dựng dữ liệu với SolidWorks ta t ìm hiểu quá trình xây dựng mô hình máy nén piston cam nghiêng. Mô hình máy nén piston cam nghiêng được xây dựng với các chi tiết máy: Piston, xylanh, đĩa cam nghiêng, bạc lót, … 3.1.2.1. Thiết kế mô hình đĩa cam nghiêng - Bước 1: Khởi động SolidWorks > New > Part - Bước 2: Trong nhóm công cụ Sketch, nhấp chọn công cụ Circle, chọn mặt phẳng vẽ là Front Plane và vẽ đường tròn với bán kính 60mm (h ình 3.3). - Bước 3: Trong nhóm công cụ Feartures, chọn công cụ Extruded Boss/bas e. Chọn thông số D1 = 60mm. Nhấp OK (h ình 3.4) - 56 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.3.3 H.3.4. - Bước 4: Trên thanh công cụ Standads view, chọn mặt phẳng Left. Trong cây thư mục nhấp trọn mặt phẳng Right Plane. Chọn công cụ Line v à vẽ các đường thẳng như hình 3.5. - 57 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.3.5 H.3.6. Chọn công cụ Extruded Cut và thiết lập các thông số: Direction1 – thought All, tiếp theo chọn Direction2 cũng với Thought All. OK (h ình 3.6). - Bước 5: Trên thanh công cụ Standads View chọn mặt phẳng Front. - 58 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Trong cây thư mục chọn mặt phẳng vẽ là mặt phẳng Front Plane. Chọn tiếp công cụ Circle và vẽ đường tròn với tâm là gốc tọa độ, bán kính 25mm (h ình 3.7). H.3.7 H.3.8 - 59 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Trọn tiếp công cụ Extruded Boss/Base, thiết lập các thông số: Direction1 – Blind, D1 = 60mm. OK (hình 3.8). Tương tự như vậy ta vẽ trục cho đĩa cam nghiêng với bán kính 10mm. Kết quả như hình 3.9. H.3.9 H.3.10 - 60 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT - Bước 6: Chọn công cụ Chamfer để vát mép cho trục. Chọn mặt cần vát, với thông số D = 2mm, A = 450. OK - Bước 7: Chọn công cụ Edit Color để tô m àu cho chi tiết (hình 3.10) Chọn màu muốn tô sau đó nhấp chọn các mặt phẳng cần tô m àu, kết quả thể hiện trên hình 3.11. H.3.11 Chọn menu Save để lưu mô hình lên đĩa cứng với tên “diacamnghieng” Tương tự như vậy ta xây dựng mô h ình của các chi tiết còn lại như: Mô hình xylanh, bạc lót, piston. 3.1.2.2. Xây dựng mô hình máy nén piston cam nghiêng Sau khi có được bản vẽ mô hình các chi tiết của máy nén piston cam nghi êng ta xây dựng mô hình máy nén theo các bước sau: Khởi động SolidWorks, chọn new > Assembly - Bước 1: Trong cây thư mục nhấp chọn Browse, tìm đường dẫn đến file chi tiết vừa lưu ở trên > nhấp chọn Open. Kéo chi tiết và thả vào vùng làm việc của SolidWorks. - 61 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT - Bước 2: Nhấp chọn công cụ Insert Components (h ình 3.12), tiến hành tương tự như bước 1 với các chi tiết còn lại (hình 3.13) H.3.12 Sau khi Insert hết các chi tiết (hình 3.13) ta tiến hành liên kết các chi tiết thành một cơ cấu hoàn chỉnh. H.3.13 - 62 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT - Bước 3: Chọn công cụ Mate > Chọn kiểu li ên kết đồng tâm – concentric sau đó nhấp trọn mặt trụ trục đĩa cam nghi êng và mặt trụ trong của bạc lót để liên kết chúng lại với nhau (hình 3.15). OK H.3.14 Tiến hành tương tự cho piston và xylanh. H.3.15 - 63 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Tiếp theo chọn liên kết tiếp xúc – coincident để liên kết piston với đĩa cam nghiêng, chọn 1 điểm trên piston và mặt phẳng nghiêng của đĩa. Chọn thông số D = 5mm (hình 3.15). OK - Bước 4: Cố định một số chi tiết. Trên cây thư mục, click chuột phải vào chi tiết xylanh > chọn Fix. Tương tự với chi tiết bạc - Bước 5: Làm trong suốt xylanh. Trên cây thư mục, click chuột phải vào chi tiết xylanh à chọn Change Transperency. Kết quả là khi cho quay đĩa cam nghiêng thì piston chuyển động tịnh tiến trong xylanh. - Bước 6: Xuất hình, chọn menu File > Save as. Trong mục Save as type chọn dạng file xuất ra là JPEG(*.jpg) (hình 3.16). H.3.16 Từ những hình xuất được, dùng phần mềm PhotoShop hoặc Paint để chỉnh sửa. Ta có kết quả như hình 3.17. Với góc quay của đĩa cam nghi êng càng nhỏ thì chuyển động của mô hình càng mịn. - 64 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.3.17. Hai vị trí khác nhau của piston tương úng với góc quay của đĩa. 3.2. XÂY DỰNG BÀI GIẢNG VỚI MACROMEDIA FLASH 3.2.1. Giới thiệu Macromedia Flash Macromedia Flash là phần mềm của hãng Adobe, chuyên đồ họa web là hoạt họa. Từ sau phiên bản 4.0 Macromedia Flash được trang bị thêm công cụ lập trình với Action Script, bởi vậy Macromedia Flash trở thành công cụ lập trình web, mô phỏng hoạt động và xây dựng bài giảng thông dụng nhất hiện nay. Phi ên bản được sử dụng để xây dựng bài giảng là 8.0. Giao diện làm việc của Macromedia Flash được giới thiệu như hình sau: H.3.18. Giao diện làm việc của Macromedia Flash 8.0 - 65 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 3.2.2. Xây dựng bài giảng với Macromedia Flash 3.2.2.1. Xây dựng giao diện chung của bài giảng Tạo một hình nền bằng photoshop hoặc một phần mềm đồ họa khác có kích thước 800x600 px và có cấu trúc như sau: H.3.19. Giao diện của bài giảng Trên cửa sổ làm việc của Macromedia Flash, click đôi v ào Layer1 và đổi tên thành Bankgound. Tại khung hình đầu tiên, chọn menu file > Import > Import to Stage, chọn đường dẫn đến file hình trên > open. Trên vùng làm việc của Macromedia Flash, nhấn chọn hình và đặt các thông sô sau trong Properties: W = 800 x = 0 H = 600 y = 0 Như vậy ta đã thiết lập xong phần nền cho b ài giảng, nhấn chọn biểu tượng cái khóa trên layer để khóa lớp Bankgound (h ình 3.20). - 66 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.3.20 3.2.2.2. Xây dựng cây mục lục Cây mục lục bao gồm các chương và các mục của nội dung bài giảng. Cây mục lục được xây dựng từ các nút bấm, khi click chuột v ào một nút bấm thì nội dung tương ứng với mục đó sẽ xuất hiện ở v ùng nội dung bài giảng. Tiến hành xây dựng mục lục theo các bước sau: - Bước 1: Tạo layer mới với tên menu bằng cách click chuột phải l ên vùng layer và chọn Insert layer. - Bước 2: Tại Frame đầu tiên, chọn công cụ Text, trong phần Properties chọn thiết lập các thông số sau: Static Text Font: Time New Roman Font size: 16 Use device fonts. Click và kéo chuột trên vùng làm việc sau đó gõ dòng chữ “Chương 1: Giới thiệu chung” - 67 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Nhấn phím F8, hộp hội thoại xuất hiện, thiết lập nh ư hình 3.21. OK H.3.21. Hộp hội thoại Convert to Symbol Click đôi vào nút vừa tạo ta vào trang thiết kế nút bấm. Chọn frame hit v à nhấn F6 (hình 3.22). H.3.22. Thiết kế nút bấm Như vậy ta vừa thiết lập nút bấm cho ch ương 1. Tương tự tạo nút bấm cho các chương còn lại của bài giảng. - Bước 3: Tạo mục con cho chương Nhấn F6 để tạo Frame mới, trên Frame mới, kéo nút bấm của Chương 2, 3, 4 xuống. Đồng thời thêm vào đó các nút bấm của mục 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 tương ứng của bài giảng (hình 3.23). - 68 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.3.23 Tiếp tục nhấn F6 để tạo thêm các Frame tương ứng với số mục lục của chương (mục 1.1 tương ứng với Frame 3,…). - Bước 4: Viết lệnh cho các nút bấm. Mở Action Script (nhấn F9). Trên vùng làm việc chọn nút cần viết lệnh. H.3.24 - 69 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Ví dụ: Chọn nút lệnh là Chương 1 (hình 3.24), câu lệnh như sau: on (release) { gotoAndStop(2); } Như vậy khi ta nhấn chuột vào nút Chương 1 th ì màn hình sẽ chuyển đến Frame 2, lúc đó mục con của chương sẽ sổ xuống. Làm tương tự với các chương còn lại. 3.2.2.3. Xây dựng nội dung bài giảng Trên vùng lớp tạo Layer mới đặt tên là body. Tạo các Frame tương ứng với số Frame của mục lục. Với các mục mà nội dung chỉ có một trang th ì dùng công cụ text để soạn trực tiếp lên vùng nội dung của bài giảng. Với các mục mà nội dung bao gồm nhiều trang nh ư mục “1.3. Môi chất lạnh” ta tiến hành như sau: - Bước 1: Tạo một movie bằng cách: Vào menu Insert > New Symbol (ho ặc nhấn Ctr F8). Hộp hội thoại xuất hiện, chọn thông số như hình 3.25 với tên movie là mv_1.3. OK H.3.25 Lúc này Macromedia Flash đang trong trang so ạn thảo cho mv_1.3 - Bước 2: Đổi tên cho Layer1 thành button Vào menu Window > Common Libraries > Buttons. Ch ọn nút thích hợp rồi kéo vào vùng chứa nút chuyển trang (h ình 3.26). - 70 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.3.26 Viết lệnh cho các nút như sau: + Nút Back: on (release) { prevFrame (); } + Nút Forwars on (release) { nextFrame (); } + Nút Trang dầu on (release) { gotoAndStop (1); } - Bước 3: Tạo nội dung của mục Tạo Layer mới với tên body, trên Frame đầu tiên nhấn F9 và viết lệnh stop(); - 71 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Sau đó soạn nội dung lên vùng chứa nội dung với công cụ text. T ương tự với các mục khác trong bài giảng. 3.2.2.4. Tạo chuyển động với Macromedia Flash Để tạo chuyển động từ những h ình được xây dựng theo mục 3.1, cụ thể với máy nén piston cam nghiêng ta ti ến hành như sau: - Bước 1: Tạo movie với tên mv_mncamnghieng - Bước 2: Vào menu > Import > Import to Stage (Ctrl + R ) (hình 3.27) H.3.27 Chọn đường dẫn đến thư mục chứa hình của máy nén cam nghiêng. Chọn file hình đầu tiên (chú ý các hình phải được đặt tên bằng số liên tục) > Open. Hộp hội thoại xuất hiện (h ình 3.28) nhấp Yes. H.3.28 - 72 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Trên Frame đầu tiên của hình nhấn F9 và viết lệnh stop(); - Bước 3: Tạo Layer mới với tên là button. Insert vào hai button là Play và Stop như hình 3.29. H.3.29 Viết lệnh cho các nút như sau: + Nút Play: on (release) { play(); } + Nút Stop: on (release) { stop(); } Tiến hành tương tự với các đoạn phim khác trong nội dung b ài giảng. - 73 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 3.3. CHẠY THỬ PHẦN MỀM Giao diện khởi động của phần mềm và một số hình ảnh sử dụng phần mềm H.3.30. Giao diện khởi động của bài giảng. H.3.31. Màn hình hiển thị khi ta nhấn vào chương 1 - 74 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.3.32. Hiển thị khi nhấn vào nút chương 2. H.3.33. Giao diện mục giáo trình - 75 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT H.3.34. Giao diện mục tài liệu tham khảo. H.3.35. Giao diện mục trợ giúp. - 76 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT Hướng dẫn sử dụng phần mềm Di chuyển chuột đến nút bấm tương ứng và nhấn chuột để vào mục cần chuyển tới. H.3.36. Giao diện sử dụng của phần mềm Với mục có nhiều trang, nhấn phím  để sang trang sau, nhấn phím  để về trang trước và nhấn vào nút “Trang đầu” để trở về trang đầu tiên. Phần mềm được viết dưới dạng Full Screen (toàn màn hình khi khởi động) nhấn Esc để thu nhỏ màn hình. - 77 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN KẾT LUẬN Điều hòa không khí là một trong những hệ thống không thể thiếu tr ên các xe du lịch ngày nay, cùng với sự phát triển của kỹ thuật điều h òa không khí nói chung, điều hòa không khí trên ôtô cũng ngày càng hoàn thiện. Bởi vậy môn học “Thiết bị lạnh ôtô” là môn học không thể thiếu đối với sinh vi ên ngành Kỹ thuật ôtô. Với những dữ liệu đã được xây dựng trong đồ án sẽ góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy, giúp sinh viên nắm bắt kiến thực tốt hơn nhờ những minh họa và mô phỏng trong bài giảng. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN Tuy hệ thống điều hòa không khí đã trở thành một trong những hệ thống không thể thiếu trên ôtô du lịch ngày nay, nhưng các học phần về điều hòa không khí chưa được chú trọng. Trong thực tập g iáo trình và thực tập chuyên ngành không có nội dung về điều hòa không khí, phòng thực tập bộ môn không được trang bị thiết bị cho hệ thống điều hòa không khí. Từ thực tế đó, thiết nghĩ bộ môn nên trang bị thiết bị thực hành về hệ thống điều hòa không khí và đưa nội dung này vào thực tập của sinh viên ngành Kỹ thuật ôtô. - 78 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU QUYẾT ĐỊNH NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ LẠNH V À HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ LẠNH ÔTÔ ................................ .. 1 1.2. THIẾT BỊ LẠNH ÔTÔ ................................ ................................ ............. 2 1.2.1. Máy nén ................................ ................................ ........................ 2 1.2.2. Thiết bị ngưng tụ ................................ ................................ ......... 13 1.2.3. Bình lọc và tách ẩm ................................ ................................ ..... 14 1.2.4. Thiết bị giãn nở ................................ ................................ ........... 16 1.2.5. Thiết bị bay hơi ................................ ................................ ........... 19 1.2.6. Ống dẫn môi chất ................................ ................................ ........ 22 1.2.7. Kính xem gas ................................ ................................ .............. 23 1.2.8. Bộ ổn nhiệt................................ ................................ .................. 24 1.2.9. Bộ điều áp ................................ ................................ ................... 26 1.2.10. Thiết bị an toàn hệ thống ................................ .......................... 28 1.2.11. Van nạp gas ................................ ................................ ............... 30 1.2.12. Bộ tiêu âm................................ ................................ ................. 30 1.3. HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ................................ ................. 31 1.3.1. Bộ thông gió................................ ................................ ................ 31 1.3.2. Bộ sưởi ấm ................................ ................................ .................. 32 1.3.3. Bộ làm lạnh và làm mát không khí ................................ .............. 33 1.3.4. Điều khiển dòng không khí trong hệ thống điều hòa.................... 34 1.3.5. Điều khiển hệ thống điều hòa không khí kiểu cơ khí ................... 36 1.3.6. Điều khiển hệ thống điều hòa không khí kiểu chân không. .......... 38 - 79 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT 1.3.7. Điều khiển hệ thống điều hòa không khí tự động ......................... 40 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐIỀU H ÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ .................. 43 2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ .......................... 44 2.3. ĐƠN VỊ ĐO NHIỆT LƯỢNG ................................ ................................ 47 2.3. MÔI CHẤT LẠNH ................................ ................................ ................ 47 2.3.1. Yêu cầu môi chất lạnh ................................ ................................ . 47 2.3.2. Phân loại và kí hiệu môi chất lạnh ................................ ............... 47 2.3.4. Môi chất lạnh R-12................................ ................................ ...... 48 2.3.5. Môi chất lạnh R-134a ................................ ................................ .. 49 2.4. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ................... 50 2.4.1. Phân loại theo vị trí lắp đặt ................................ .......................... 50 2.4.2. Phân loại theo chức năng ................................ ............................. 52 CHƯƠNG 3., TÌM KIẾM, XÂY DỰNG DỮ LIỆU , LỰA CHỌN PHẦN MỀM VÀ CHẠY THỬ. 3.1. XÂY DỰNG DỮ LIỆU VỚI PHẦN MỀM SOLIDWORKS .................. 54 3.2. XÂY DỰNG BÀI GIẢNG VỚI MACROMADIA FLASH .................... 64 3.3. CHẠY THỬ PHẦN MỀM ................................ ................................ ..... 73 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ................................ .......................... 77 MỤC LỤC................................ ................................ ................................ .... 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................ ................................ ........... 80 - 80 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. NGUYỄN OANH ÔTÔ THẾ HỆ MỚI – ĐIỆN LẠNH ÔTÔ NXB GIAO THÔNG VẬN TẢI – TP HCM 2004 2. NGUYỄN ĐỨC LỢI – PHẠM VĂN TÙNG MÁY VÀ THIẾT BỊ LẠNH NXB GIÁO DỤC – 1999 3. TS. VÕ CHÍ CHÍNH BÀI GIẢNG HỆ THỐNG MÁY VÀ THIẾT BỊ LẠNH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG 4 TS. VÕ CHÍ CHÍNH BÀI GIẢNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VÀ THÔNG GIÓ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG 5. NGUYỄN HỒNG THÁI BÀI GIẢNG THIẾT KẾ KỸ THUẬT VỚI SOLIDWORKS 6. KS. NGUYỄN MẠNH HÙNG – KS. PHẠM QUANG HIỂN KS. ĐỖ THANH HIỀN – KS. PHẠM QUANG HUY MACROMEDIA FLASH MX 2004 NXB GIAO THÔNG VẬN TẢI - TP HCM