Giáo trình môn Điều hòa không khí trên ô tô

yên bản hoặc trích dùng cho các mục đich về đào tạo và tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 2 LỜI GIỚI THIỆU Trong nhiều năm gần đây tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở nước ta khá nhanh.Nhiều kết cấu hiện đại đã trang bị cho ô tô nhằm thỏa mãn càng nhiều nhu cầu của giao thông vận tải. Trong đó có sự cải tiến đáng chú ý nhất trong hệ thống điều hòa không khí trên ô tô đời mới với những ứng dụng khoa học công nghệ của ngành điện tử để điều khiển các hệ thống điều hòa phức tạp trên ô tô. Để phục vụ cho sinh viên học nghề và thợ sửa chữa ô tô tiếp cận được các công nghệ mới về cả lý thuyết và kỹ năng thực hành kiểm tra sửa chữa hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Với mong muốn đó giáo trình được biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm : Chương 1 : Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Chương 2 : Hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô Chương 3 : Kiểm tra sửa chữa hệ thống điều hòa Kiến thức của giáo trình được biên soạn theo chương trình Tổng cục giáo giáo nghề nghiệp, sắp xêp logic từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phương pháp kiểm tra, quy trình sửa chữa. Do đó người học có thể hiểu một cách dễ dàng Xin trân trọng cảm ơn Tổng cục giáo dục nghề nghiệp, khoa Động Lực trường Cao Đẳng Cơ Điện Hà Nội cũng như sự giúp đỡ quý báu của đồng nghiệp đã giúp tác giả hoàn thành giáo trình này Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai xót, tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau giáo trình được hoàn thiện hơn Hà nội, ngày thángnăm Tham gia biện soạn Chủ biên : Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 3 MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ........................................................................................ 1 LỜI GIỚI THIỆU ........................................................................................................ 2 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN ..................................................................................... 4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ............................................................ 5 ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ .................................................................... 5 CHƯƠNG II: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA ................................................................... 44 KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ ................................................................... 44 CHƯƠNG 3 : KIỂM TRA SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA XE TOYOTA CAMRY 2010 ........................................................................................................... 72 Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 4 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ Mã mô đun: MĐ Thời gian thực hiện mô đun: 45 giờ; (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 28 giờ; Kiểm tra:2 giờ) I. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: MĐ 20, MĐ 21, MĐ 22, MĐ 23, MĐ 24, MĐ 25, MĐ 26, MĐ 27, MĐ 28, MĐ 29, MĐ 30, MĐ 31, MĐ 32, MĐ 33. - Tính chất: là mô đun chuyên ngành. II. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Trình bày đầy đủ các yêu cầu, nhiệm vụ hệ thống điều hòa không khí trong ô tô. + Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí. - Kỹ năng: + Phân tích đúng những hiện tượng, nguyên nhân sai hỏng và trình bày các phương pháp bảo dưỡng, kiểm tra và sữa chữa + Tháo lắp, kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa đúng quy trình - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Sử dụng đúng các dụng cụ kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa đảm bảo chính xác và an toàn - Thái độ + Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô + Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của sinh viên. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 5 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ 1.1 CHỨC NĂNG CỦA ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ. Hình 1.1: Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa trên ô tô. 1. Máy nén. 2. Giàn nóng. 3. Phin lọc. 4. Van tiết lưu. 5. Giàn lạnh. 6. Bình tích lũy. 7. Két sưởi. 8. Quạt gió. Điều hòa không khí là một trang bị tiện nghi thông dụng trên ô tô. Nó có các chức năng sau: + Điều khiển nhiệt độ không khí trong xe. + Duy trì độ ẩm và lọc gió. + Loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như: hơi nước, băng đọng trên mặt kính. 1.1.1. Chức năng điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe. a. Chức năng sưởi ấm. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 6 Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của két sưởi. Người ta dùng két sưởi như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóng không khí trong xe. Két sưởi lấy nước làm mát đã được hâm nóng bởi động cơ này để làm nóng không khí trong xe nhờ quạt gió. Nhiệt độ của két sưởi vẫn còn thấp cho đến khi nước làm mát nóng lên. Do đó ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi không làm việc như một bộ sưởi ấm. b. Chức năng làm mát. Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của giàn lạnh. Giàn lạnh là một bộ phận trao đổi nhiệt để làm mát không khí trước khi đưa vào khoang xe. Khi bật công tắc điều hòa không khí, máy nén bắt đầu làm việc, đẩy môi chất lạnh (ga điều hòa) tới giàn lạnh. Giàn lạnh được làm mát nhờ môi chất lạnh. Khi đó không khí thổi qua giàn lạnh bởi quạt gió sẽ được làm mát để đưa vào trong xe. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 7 Như vậy, việc làm nóng không khí phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát động cơ còn việc làm mát không khí lại phụ thuộc vào môi chất lạnh. Hai chức năng này hoàn toàn độc lập với nhau. 1.1.2. Chức năng hút ẩm và lọc gió. a. Chức năng hút ẩm. Nếu độ ẩm trong không khí lớn khi đi qua giàn lạnh, hơi nước trong không khí sẽ ngưng tụ lại và bám vào các cánh tản nhiệt của giàn lạnh. Kết quả là không khí sẽ được làm khô trước khi đi vào trong khoang xe. Nước đọng lại thành sương trên các cánh tản nhiệt và chảy xuống khay xả nước sau đó được đưa ra ngoài xe thông qua vòi dẫn. b. Chức năng lọc gió. Một bộ lọc được đặt ở cửa hút của hệ thống điều hòa không khí để làm sạch không khí trước khi đưa vào trong xe. Gồm hai loại:  Bộ lọc chỉ lọc bụi.  Bộ lọc lọc bụi kết hợp khử mùi bằng than hoạt tính. Hình 1.4 : Bộ lọc không khí. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 8 Hình 1.5: Bộ lọc gió kết hợp khử mùi. 1.1.3. Chức năng loại bỏ các chất cản chở tầm nhìn. Khi nhiệt độ ngoài trời thấp, nhiệt độ và độ ẩm trong xe cao. Hơi nước sẽ đọng lại trên mặt kính xe, gây cản trở tầm nhìn cho người lái. Để khắc phục hiện tượng này hệ thống xông kính trên xe sẽ dẫn một đường khí thổi lên phía mặt kính để làm tan hơi nước. 1.2. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ. Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô được phân loại theo vị trí lắp đặt và theo phương thức điều khiển. 1.2.1. Phân loại theo vị trí lắp đặt. a. Kiểu giàn lạnh đặt phía trước. Ở loại này, giàn lạnh được gắn sau bảng đồng hồ. Gió từ bên ngoài hoặc không khí tuần hoàn bên trong được quạt giàn lạnh thổi qua giàn lạnh rồi đẩy vào trong khoang xe. Kiểu này được dùng phổ biến trên các xe con 4 chỗ, xe tải.. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 9 Hình 1.6: Kiểu giàn lạnh đặt phía trước. b. Kiểu giàn lạnh đặt phía trước và sau xe. (Kiểu kép) Kiểu giàn lạnh này là sự kết hợp của kiểu phía trước với giàn lạnh phía sau được đặt trong khoang hành lý. Cấu trúc này cho không khí thổi ra từ phía trước hoặc từ phía sau. Kiểu kép cho năng suất lạnh cao hơn và nhiệt độ đồng đều ở mọi nơi trong xe. Loại này được dùng phổ biến trên các loại xe 7 chỗ.. Hình 1.7 : Kiểu giàn lạnh kép. c. Kiểu kép treo trần. Kiểu kép treo trần bố trí hệ thống điều hòa có giàn lạnh phía trước kết hợp với giàn lạnh treo trên trần xe. Kiểu thiết kế này giúp tăng được không gian khoang xe nên thích hợp với các loại xe khách. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 10 Hình 1.8: Kiểu kép treo trần. 1.2.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển. a. Phương pháp điều khiển bằng tay. Phương pháp này cho phép điều khiển bằng cách dùng tay để tác động vào các công tắc hay cần gạt để điều chỉnh nhiệt độ trong xe. Ví dụ: công tắc điều khiển tốc độ quạt, hướng gió, lấy gió trong xe hay ngoài trời... Hình 1.9: Ví dụ bảng điều khiển điều hòa cơ trên xe Ford b.Phương pháp điều khiển tự động. Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ mong muốn thông qua bộ điều khiển điều hòa ( ECU A/C). Nhiệt độ không khí được điều khiển một cách tự động dựa vào tín hiệu từ các cảm biến gửi tới ECU. VD: cảm biến nhiệt độ trong xe, cảm biến nhiệt độ môi trường, cảm biến bức xạ mặt trời Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 11 Hình 1.10: Ví dụ bảng điều khiển điều hòa tự động trên ô tô Toyota Camry 1.3. LÝ THUYẾT LÀM LẠNH 1.3.1. Cơ sở lý thuyết căn bản của hệ thống điều hòa không khí. Quy trình làm lạnh được mô tả như một quá trình tách nhiệt ra khỏi vật thể. Đây cũng là mục đích chính của hệ thống làm lạnh. Vì vậy, hệ thống điều hòa không khí hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản sau đây: + Dòng nhiệt luôn truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp. + Khi chất khí bị nén nhiệt độ của nó sẽ tăng. + Sự giãn nở thể tích của chất khí sẽ làm phân bố nhiệt ra vùng xung quanh và nhiệt độ của chất khí sẽ bị giảm xuống. + Để làm lạnh bất cứ một vật nào thì phải lấy nhiệt ra khỏi vật thể đó. + Một lượng nhiệt sẽ được hấp thụ khi chất lỏng thay đổi trạng thái biến thành hơi. Tất cả các hệ thống điều hòa không khí ô tô đều được 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 nơi có nhiệt độ cao hơn đến những nơi có nhiệt độ thấp hơn. Ví dụ: Một vật nóng 300 F được đặt cạnh một vật nóng có nhiệt độ 800F thì vật nóng 800F sẽ truyền nhiệt cho vật 300F. Sự chênh lệch nhiệt độ càng lớn thì dòng nhiệt lưu thông càng mạnh. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 12 Sự truyền nhiệt có thể được truyền bằng: Dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hay kết hợp giữa ba cách trên. - Dẫn nhiệt: Là sự truyền nhiệt có hướng trong một vật hay giữa hai vật thể khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau. Ví dụ khi ta nung nóng một đầu thanh thép thì đầu kia dần dần ấm lên do sự dẫn nhiệt. - Sự đối lưu: Là sự truyền nhiệt thông qua sự di chuyển của dòng chất khí (chất lỏng) được làm nóng hay đó là sự truyền nhiệt từ vật thể này sang vật thể khác nhờ khối không khí trung gian bao quanh nó (Khi khối không khí được nung nóng bởi một nguồn nhiệt, không khí nóng sẽ bốc lên phía trên tiếp xúc với vật thể nguội hơn và làm nóng vật thể này). Khí nóng luôn di chuyển lên trên và khí lạnh chìm xuống dưới tạo thành vòng luân chuyển khép kín. Quy trình này được gọi là đối lưu tự nhiên. Đối lưu nhiệt cũng có thể bị tác động cưỡng bức bởi gió hoặc dùng quạt. - 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 với nhau. Ta cảm thấy ấm khi đứng dưới ánh sáng mặt trời hay cả dưới ánh sáng đèn sợi đốt khi ta đứng gần nó. Đó là bởi nhiệt của mặt trời hay của đèn sợi đốt 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 cảm giác nóng. Tác dụng truyền nhiệt này gọi là sự bức xạ. + Sự hấp thụ nhiệt: Vật chất có thể tồn tại ở một trong ba trạng thái: Thể lỏng, thể rắn, thể khí. Muốn thay đổi trạng thái của một vật thể, cần phải truyền cho nó một lượng nhiệt nhất định. Ví dụ: Khi ta hạ nhiệt độ của nước xuống 320F (00C) thì nước đóng băng thành đá. Nó đã thay đổi trạng thái từ thể lỏng sang thể rắn. Nếu nước được đun tới 2120F (1000C), nước sẽ sôi và bốc hơi chuyển từ thể lỏng sang thể khí. Ví dụ: Khối nước đá đang ở nhiệt độ 320F ta đun nóng cho nó tan ra, nhưng nước đá đang tan vẫn giữ nhiệt độ là 320F. Đun nước nóng đến 2120F thì nước sôi, nhưng khi ta tiếp tục đun nữa nước sẽ bốc hơi và nhiệt độ đo được vẫn là 2120F (1000C) chứ không nóng hơn nữa. Lượng nhiệt được hấp thu trong nước sôi, trong nước đá để làm thay đổi trạng thái của nước được gọi là nhiệt ẩn. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 13 + Áp suất và điểm sôi: Áp suất giữ vai trò quan trọng trong hệ thống điều hòa không khí. Khi tác động áp suất lên 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 mức bình thường. Ngược lại nếu giảm áp suất tác động lên một vật chất thì điểm sôi của vật chất đó sẽ bị giảm xuống. Ví dụ điểm sôi của nước ở nhiệt độ 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 hay đặt chất lỏng trong chân không. Đối với điểm ngưng tụ của hơi nước, áp suất cũng có tác dụng như thế. 1.3.2. Đơn vị đo nhiệt lượng, môi chất lạnh và dầu bôi trơn. a. Đơn vị đo nhiệt lượng. Để đo nhiệt lượng truyền từ vật này sang vật kia người ta dùng đơn vị BTU. Nếu cần đun nóng một Pound nước (0,454 kg) nóng đến 10F (0,550C) thì phải truyền cho nước 1 BTU nhiệt. Năng suất của một hệ thống lạnh ô tô được định rõ bằng BTU/giờ, vào khoảng 12000 đến 24000 BTU/giờ (1 BTU = 0,252 kcal = 252 cal), (1kcal =4,187 kJ). b. Môi chất lạnh. Môi chất lạnh hay còn gọi là ga lạnh. Trong hệ thống điều hòa không khí nó phải đạt được những yêu cầu sau đây: + Môi chất lạnh phải có điểm sôi thấp dưới 320 F (00C) để có thể bốc hơi và hấp thụ ẩn nhiệt tại những nhiệt độ thấp. + Môi chất lạnh phải hòa trộn được với dầu bôi trơn để tạo thành một hóa chất bền vững có khả năng di chuyển thông suốt trong hệ thống và không gây ăn mòn kim loại hoặc các vật liệu khác như cao su, nhựa được sử dụng để chế tạo. + Môi chất lạnh phải đảm bảo không gây độc hại, không cháy nổ và không gây ô nhiễm môi trường khi nó xả vào khí quyển. * Môi chất lạnh R-12 Môi chất lạnh R-12 là hợp chất của cacbon, clo và flo có công thức hóa học là CCl2F2(CFC). Nó là một chất khí không màu, nặng hơn không khí bốn lần ở 30 0 C, có mùi thơm rất nhẹ, có điểm sôi là -21,64 0F (-29,80C), áp suất hơi Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 14 trong bộ bốc hơi là 30 (PSI) và trong bộ ngưng tụ là 150 ÷ 300 (PSI), có nhiệt lượng ẩn để bốc hơi là 70 BTU/ 1Pound. R-12 rất dễ hòa tan trong dầu khoáng chất, và không tham gia phản ứng với các kim loại, các ống mềm và đệm kín sử dụng trong hệ thống. Cùng với đặc tính có khả năng lưu thông xuyên suốt trong hệ thống ống dẫn nhưng không bị giảm thiểu hiệu suất. Chính những đặc điểm này đã làm cho R-12 được xem là chất làm lạnh lý tưởng để sử dụng trong hệ thống điều hòa ô tô. Tuy nhiên, khi người ta nghiên cứu đã phát hiện ra rằng R-12 có đặc tính phá hủy tầng ôzon và gây nên hiệu ứng nhà kính, do các phân tử R-12 có thể bay lên khí quyển trước khi phân giải. Tại đây, nguyên tử clo tham gia phản ứng hóa học với nguyên tử 03 trong tầng ôzon khí quyển. Chính điều này đã làm phá hủy tầng ozon của khí quyển. Do đó ngày nay môi chất lạnh R-12 đã bị cấm sử dụng và lưu hành trên thị trường. Hình 1.11: Sự phá hủy tầng ozon của R-12. * Môi chất lạnh R- 134a. Môi chất lạnh R-134a có công thức hóa học là CF3-CH2F (HFC). Do trong thành phần hợp chất không có chứa clo nên đây chính là lý do cốt yếu mà ngành công nghiệp ô tô chuyển từ việc sử dụng môi chất lạnh R-12 sang sử dụng môi chất lạnh R-134a. Môi chất R-134a có điểm sôi là -15,20F (-26,90C), 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 R-134a không bằng R-12. Vì vậy hệ thống điều hòa không khí ô tô dùng môi chất lạnh R-134a phải được thiết kế với áp suất bơm cao hơn, đồng thời phải tăng lượng không khí giải nhiệt qua giàn nóng . Ngoài ra Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 15 R-134a còn có nhược điểm nữa đó là không kết hợp được với dầu bôi trơn ở hệ thống R-12. Hình 1.12: Đường cong áp suất hơi của môi chất lạnh R-134a. Đồ thị đường cong áp suất hơi của môi chất lạnh R-134a mô tả mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ của môi chất lạnh R-134a. Đồ thị chỉ ra điểm sôi của R-134a ở mỗi cặp giá trị nhiệt độ và áp suất. Phần diện tích trên đường cong áp suất biểu diễn R-134a ở trạng thái khí và phần diện tích dưới đường cong áp suất biểu diễn R-134a ở trạng thái lỏng. Ga lạnh ở thể khí có thể chuyển sang thể lỏng bằng cách tăng áp suất mà không cần thay đổi nhiệt độ hoặc giảm nhiệt độ mà không cần thay đổi áp suất. Ngược lại ga lỏng có thể chuyển sang ga khí bằng cách giảm áp suất mà không cần thay đổi nhiệt độ hoặc tăng nhiệt độ mà không cần thay đổi áp suất. Như vậy, khi thay thế môi chất lạnh R-12 của hệ thống điều hòa không khí bằng môi chất lạnh R-134a thì phải thay đổi các bộ phận của hệ thống điều hòa nếu nó không phù hợp với R-134a, cũng như phải thay đổi dầu bôi trơn, chất khử ẩm của hệ thống. Dầu bôi trơn chuyên dùng với môi chất lạnh R-134a là các chất bôi trơn tổng hợp polyalkalineglycol (PAG) hay polyolester (POE). Ta có thể phân biệt được giữa hai môi chất lạnh R-12 và R-134a vì thông thường nó được ghi rõ và dán trên các bộ phận chính của hệ thống. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 16 Hình1.13: Ga lạnh R134a của hệ thống điều hòa. c. Dầu bôi trơn. Chức năng: Dầu bôi trơn trong hệ thống điều hòa được hòa trộn với môi chất lạnh sẽ lưu thông khắp nơi trong hệ thống nhằm bôi trơn, tránh mài mòn và két cứng các chi tiết. Yêu cầu: Dầu bôi trơn phải tinh khiết không được sủi bọt, không lẫn lưu huỳnh, không mùi, trong suốt màu vàng nhạt. Khi bị lẫn tạp chất nó có màu nâu đen. Vì vậy nếu phát hiện dầu bôi trơn trong hệ thống đổi sang màu nâu đen thì dầu đã bị nhiễm bẩn. Cần phải xả sạch và thay dầu mới theo đúng chủng loại và dung lượng quy định. VD: Dầu Clavus (32, 46, 68, 100), Dầu Emkarate Hình1.14: Dầu bôi trơn máy nén. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 17 1.4. CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN LẠNH TRÊN Ô TÔ. 1.4.1. Chu trình làm lạnh cơ bản . Hình 1.15: Sơ đồ chu trình làm lạnh cơ bản. Hệ thống điện lạnh ô tô hoạt động theo các bước cơ bản sau đây:  Môi chất lạnh ở thể hơi được bơm từ máy nén (Compressor) dưới áp suất và nhiệt độ bốc hơi cao đến giàn nóng (condenser).  Tại giàn nóng, nhờ quạt giàn nóng thổi mát, môi chất thể hơi ngưng tụ thành thể lỏng dưới áp suất cao, nhiệt độ cao.  Môi chất lạnh thể lỏng tiếp tục lưu thông đến phin lọc (Receiver - driver), tại đây môi chất lạnh được lọc sạch nhờ được hút hết hơi ẩm và tạp chất.  Môi chất lạnh từ phin lọc được đưa tới van bốc hơi (Expansion Valve). Tại đây một lượng môi chất dạng sương có nhiệt độ thấp và áp suất thấp được điều tiết để đưa vào giàn lạnh.  Tại giàn lạnh (Evaporator), quá trình bốc hơi của môi chất đã hấp thụ nhiệt của giàn lạnh để làm lạnh giàn lạnh. Vì vậy, khi gió được thổi qua giàn lạnh nó sẽ được làm mát trước khi đi vào trong xe. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 18  Sau khi qua giàn lạnh, môi chất ở thể hơi có áp suất và nhiệt độ thấp được chuyển về máy nén kết thúc một chu trình làm lạnh. 1.4.2. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của các chu trình làm lạnh. a. Chu trình làm lạnh kiểu 1. Hình 1.16: Sơ đồ minh họa hệ thống điện lạnh có một giàn lạnh Đặc điểm: Hệ thống điện lạnh với chu trình làm lạnh kiểu 1 có một giàn lạnh, một phin lọc và một van bốc hơi. Trong đó van bốc hơi có khả năng điều tiết lượng ga cấp vào giàn lạnh theo nhiệt độ cửa ra của giàn lạnh (do có ống cảm nhận nhiệt). b.Chu trình làm lạnh kiểu 2. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 19 Hình 1.17: Sơ đồ hệ thống điện lạnh với chu trình làm lạnh kiểu 2 Đặc điểm: Ở chu trình làm lạnh kiểu 2 không có van bốc hơi mà thay vào đó là ống tiết lưu cố định. Vì thế lượng ga cấp vào giàn lạnh không được điều tiết theo nhiệt độ cửa ra của giàn lạnh. Bình tích lũy được lắp sau giàn lạnh sẽ thay thế cho phin lọc và làm nhiệm vụ tích trữ môi chất dự trữ cho giàn lạnh. c. Chu trình làm lạnh kiểu 3. Hình 1.18: Sơ đồ hệ thống điện lạnh với chu trình làm lạnh kiểu 3 Đặc điểm: Hệ thống điện lạnh với chu trình làm lạnh kiểu 3 có đặc điểm giống với chu hệ thống điện lạnh với chu trình làm lạnh kiểu 1. Chỉ khác là sử dụng hai hoặc nhiều giàn lạnh trong hệ thống. Với cách thiết kế này đảm bảo tối ưu việc điều khiển nhiệt độ ở khu vực phía trước và phía sau trong cabin, đồng thời giảm tải được cho máy nén. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 20 Ở hệ thống này để điều khiển hai mạch môi chất cần phải bố trí thêm các van điện từ cho giàn lạnh phía trước và phía sau. Nguyên tắc hoạt động: Khi bật công tắc điều hòa trước (Front A/C), dòng điện đi qua van điện từ phía trước và van này mở trong khi đó dòng điện không đi qua van điện từ phía sau nên nó vẫn đóng do đó môi chất chỉ tuần hoàn trong mạch phía trước. Khi công tắc điều hòa phía sau (Rear A/C) được bật dòng điện đi qua cả van điện từ phía trước và phía sau nên cả hai van này cùng mở. Do vậy môi chất tuần hoàn trong cả hai mạch trước và sau. Ở một số mẫu xe mạch điều khiển hai van điện từ độc lập với nhau. 1.5. CÁC CỤM THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN LẠNH. 1.5.1. Máy nén (Block lạnh). a. Chức năng. Máy nén là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống điện lạnh, nó nhận môi chất lạnh ở trạng thái khí có nhiệt độ và áp suất thấp từ giàn lạnh chuyển tới. Tại đây dòng khí này được nén lại, chuyển sang trạng thái khí có nhiệt độ và áp suất cao và được đưa tới giàn nóng. Công suất, chất lượng, tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu đều do máy nén quyết định. Trong quá trình làm việc tỷ số nén vào khoảng 5÷ 8,1. Tỷ số này phụ thuộc vào nhiệt độ không khí môi trường xung quanh và loại môi chất lạnh. b. Phân loại. Hệ thống điện lạnh ô tô sử dụng nhiều loại máy nén, tuy mỗi loại máy nén có đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau nhưng tất cả đều thực hiện cùng 1 chức năng. Trước đây, hầu hết các máy nén sử dụng loại piston-trục khuỷu nhưng loại này hiện nay không còn được sử dụng nữa. Thay vào đó là loại máy nén piston dọc trục và máy nén cánh trượt được sử dụng rộng rãi. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 21 Hình 1.19: Các loại máy nén. Máy nén loại piston. + Máy nén piston làm việc hai phía. Hình 1.20: Cấu tạo máy nén loại piston Cấu tạo: Máy nén piston loại làm việc hai phía cấu tạo gồm 3 hoặc 5 cặp piston đặt đối nhau. Một đĩa vát được gắn trên trục máy nén và đặt nghiêng một góc so với trục máy nén. Tại các cửa môi chất ra và vào trong xylanh được bố trí một van hút và một van đẩy đặt ngược chiều nhau. Nguyên lý hoạt động: Khi trục máy nén quay, đĩa vát quay theo làm cho piston chuyển động tịnh tiến sang trái hoặc sang phải. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 22 Khi piston dịch chuyển sang trái. Áp suất trong xylanh khoang phải giảm. Áp suất môi chất ở ống áp suất thấp lớn hơn đẩy cho van hút mở ra, môi chất được điền đầy vào trong xylanh. Đồng thời, áp suất ở ống áp suất cao sẽ đẩy cho van hút đóng lại không cho môi chất quay trở lại xylanh. Trong khi đó ở phía khoang bên trái, piston dịch chuyển nén môi chất lại làm cho áp suất trong khoang bên trái cao. Lúc này van hút bị đóng lại ngắt đường cung cấp môi chất vào trong xylanh, van đẩy mở ra đưa môi chất bị nén có suất cao và nhiệt độ cao tới giàn nóng. Khi piston dịch chuyển sang phải nguyên tắc hoạt động tương tự nhưng ngược lại. Hình 1.21: Sơ đồ nguyên lý hoạt động. + Máy nén piston có lưu lượng thay đổi. Hình 1.22: Cấu tạo máy nén loại đĩa lắc. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 23 Cấu tạo: Cấu tạo của loại máy nén này gồm có các piston dịch chuyển tịnh tiến trong xylanh. Một đĩa chéo được liên kết với trục của máy nén và một van điều khiển lưu lượng môi chất. Nguyên lý hoạt động: Khi trục quay, chốt dẫn hướng quay đĩa chéo thông qua đĩa có vấu được nối trực tiếp với trục. Chuyển động quay này của đĩa chéo được chuyển thành chuyển động tịnh tiến của piston trong xylanh để thực hiện việc hút, nén và xả trong môi chất. Van điều khiển thay đổi áp suất trong buồng đĩa chéo tùy theo mức độ lạnh. Nó làm thay đổi góc nghiêng của đĩa chéo dẫn tới thay đổi hành trình của piston để điều khiển máy nén hoạt động một cách phù hợp Hình 1.23: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy nén loại đĩa lắc. Khi độ lạnh thấp, áp suất trong buồng áp suất thấp giảm xuống. Van mở ra vì áp suất của ống xếp lớn hơn áp suất trong buồng áp suất thấp. Áp suất của buồng áp suất cao tác dụng vào buồng đĩa chéo. Kết quả là áp suất tác dụng sang bên phải thấp hơn áp suất tác dụng sang bên trái. Do vậy hành trình piston trở nên nhỏ hơn do được dịch sang phải. Khi độ lạnh cao thì hoạt động ngược lại. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 24 + Máy nén loại cánh gạt. Hình 1.24: Hình ảnh loại máy nén cánh gạt. Hình1.25: Máy nén hai cánh gạt. Hình 1.26: Máy nén nhiều cánh gạt. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 25 Máy nén loại cánh gạt có dạng các cánh gạt xuyên hoặc dạng chùm cánh gạt được gắn với roto máy nén. Khi roto quay các cánh sẽ quyét tạo ra trong thân máy nén những khoang có áp suất thay đổi. Môi chất lạnh sẽ được đẩy từ khoang hút vào khoang đẩy để đi ra giàn nóng. +Máy nén loại xoắn ốc . Hình 1.27: Hình ảnh loại máy nén loại xoắn ốc. Hình 1.28: Cấu tạo của máy nén loại xoắn ốc. Cấu tạo: Máy nén này gồm có một đường xoắn ốc cố định và một đường xoắn ốc quay tròn. Nguyên lý hoạt động: Khi máy nén hoạt động, vòng xoắn ốc di động sẽ quay. Chuyển động quay này sẽ tạo ra giữa đường xoắn ốc cố định và đường xoắn ốc những khoảng không gian trống dịch chuyển từ to tới nhỏ. Khi môi chất lạnh được lấy từ khoang hút sẽ theo các khoảng trống đó để tới khoang đẩy để tới giàn nóng. Mỗi lần vòng xoắn ốc di động thực hiện quay ba vòng thì môi chất được xả ra từ cửa xả. Trong thực tế môi chất được xả ngay sau mỗi vòng. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 26 + Máy nén loại trục khuỷu (Tham khảo). Hình 1.29: Cấu tạo máy nén loại trục khuỷu. Ở loại máy nén trục khuỷu này chuyển động quay của trục khuỷu sẽ được chuyển thành chuyển động tịnh tiến của piston. Loại này ngày nay ít được sử dụng trên xe. 1.5.2. Ly hợp điện từ. a. Chức năng: Ly hợp từ là một thiết bị được dẫn động bằng đai để nối động cơ với máy nén. Nó thực hiện chức năng dẫn động hoặc dừng máy nén khi cần thiết. Hình 1.30: Hình ảnh của ly hợp điện từ. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 27 b.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Ly hợp từ gồm có một Stator (nam châm điện), puli, bộ phận định tâm và các bộ phận khác. Bộ phận định tâm được lắp cùng với trục máy nén và Stator được lắp ở thân trước của máy nén. Khi ly hợp hoạt động, cuộn dây Stato được cấp điện. Stator trở thành nam châm điện và hút đĩa ép để quay máy nén cùng với puli. a) b) Hình 1.31: Nguyên lý hoạt động của ly hợp máy nén. a) Ly hợp máy nén ngắt b) Ly hợp máy nén hoạt động + Khi cuộn dây của rơ le ly hợp từ không được cấp điện, tiếp điểm rơ le mở không cấp điện cho cuộn dây của ly hợp. Lúc này đĩa ép không được ép quay cùng với puly máy nén (puly máy nén quay trơn trên trục). Vì vậy máy nén không hoạt động. + Khi cuộn dây của rơ le ly hợp từ được cấp điện, hút tiếp điểm đóng lại cấp điện cho cuộn dây ly hợp. Đĩa ép được hút ép vào và chuyển động quay cùng với puly máy nén. Trục máy nén quay, máy nén làm việc. 1.5.3. Bộ ngưng tụ (Giàn nóng). a. Chức năng. Chức năng của bộ ngưng tụ là làm cho môi chất lạnh ở thể hơi dưới áp suất và nhiệt độ cao từ máy nén bơm đến ngưng tụ thành thể lỏng. b. Cấu tạo. Bộ ngưng tụ được cấu tạo bằng một ống kim loại dài uốn cong thành nhiều hình chữ U nối tiếp nhau, xuyên qua vô số cánh tản nhiệt mỏng. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 28 Hình 1.32: Cấu tạo của giàn nóng (Bộ ngưng tụ) 1. Giàn nóng 6. Môi chất giàn nóng ra 2. Cửa vào 7. Không khí lạnh 3. Khí nóng 8. Quạt giàn nóng 4. Đầu từ máy nén đến 9. Ống dẫn chữ U. 5. Cửa ra 10. Cánh tản nhiệt Trên ô tô bộ ngưng tụ được lắp ráp ngay trước đầu xe, phía trước két nước làm mát động cơ. Ở vị trí này bộ ngưng tụ tiếp nhận tối đa luồng không khí mát thổi xuyên qua do xe đang di chuyển và do quạt gió quay hút vào. c. Nguyên lý hoạt động. Trong quá trình hoạt động, bộ ngưng tụ nhận được hơi môi chất lạnh dưới áp suất và nhiệt độ rất cao do máy nén chuyển tới. Dòng hơi môi chất này được lưu thông trong ống dẫn đi dần từ phía trên xuống phía dưới. Nhiệt độ của môi chất truyền qua các cánh tản nhiệt và được luồng gió mát thổi đi. Quá trình trao đổi này làm tỏa một lượng nhiệt rất lớn vào trong không khí. Nhờ đó môi chất lạnh thể hơi được ngưng tụ trở thành môi chất lạnh ở thể lỏng. Dưới áp suất bơm của máy nén, môi chất lạnh thể lỏng áp suất cao này chảy thoát ra từ lỗ thoát bên dưới bộ ngưng tụ, theo ống dẫn đến bình chứa và tách ẩm. Giàn nóng chỉ được làm mát ở mức trung bình nên hai phần ba phía trên bộ ngưng tụ vẫn là môi chất ở thể khí, chỉ một phần ba phía dưới chứa môi chất lạnh thể lỏng. Khoa Động Lực Điều hòa không khí Ôtô 29 Ngày nay, trên xe người ta trang bị giàn nóng kép hay còn gọi là giàn nóng tích hợp để hóa lỏng ga tốt hơn nhằm tăng hiệu suất của quá trình làm lạnh. Trong hệ thống giàn lạnh tích hợp, môi chất lỏng được tích lũy trong bộ điều biến (bộ chia hơi - lỏng), nên không cần bình tích lũy hoặc lọc ga. Hình 1.33: Hệ thống điều hòa sử dụng giàn nóng tích hợp. Ở chu trình làm lạnh của giàn nóng tích hợp, bộ điều biến (bộ chia hơi- lỏng) hoạt động như phin lọc, nó lưu trữ môi chất dạng lỏng ở bên trong. Trong bộ chia có bộ phận lọc và chất hú