Thiết bị lạnh và hệ thống điều hòa không khí ô tô - 1 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT CHƯƠNG 1 THIẾT BỊ LẠNH VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU H ÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ LẠNH ÔTÔ Thiết bị lạnh nói chung v à thiết bị lạnh Ôtô nói ri êng là bao gồm những thiết bị nhằm thực hiện một chu tr ình lấy nhiệt từ môi tr ường 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 nh ư một cái bơm để hút hơi môi chất ở áp suất thấp nhiệt độ thấp sinh ra ở gi àn bay hơi rồi nén lên áp suất cao (100PSI; 7- 17,5 kg/cm 2 ) 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 tr ường 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 c ơ. 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 đ ược 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 h ơi 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 v à 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, th ường sử dụng các van l ưỡi gà để điều khiển dòng môi chất lạnh đi vào và đi ra xylanh. Lư ỡi 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 l ỗ 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, l àm tăng nhanh chóng áp su ất 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 n ày, do tốc độ của động c ơ 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 l ò 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 v à chất lượng làm việc của hệ thống điều hòa không khí ôtô. Kiểu máy nén này khó th ực hiện việc điều khiển tự động trong quá tr ình làm việc khi tốc độ của động c ơ 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 lo ại máy nén khí với 10 x ylanh 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 đ ược đặt lên tấm cam nghiêng với khoảng cách từng cặp piston là 72 0 - 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 b ên trái, sẽ tạo nên sự chênh lệch áp suất trong khoảng không gian phía b ên phải của piston; lúc n ày 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 l ò 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 h ành 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 b ên trái thì tạo ra hành trình hút phía bên phải, đồng thời phía b ên 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 ng ưng tụ. Van hút phía b ên trái lúc này được đóng kín bởi áp lực nén của hơi môi chất. Van xả mở ra cho đến hết h ành 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 r ãi 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 v à - 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 v à van xả loại lò xo lá. Với cấu tạo nhỏ gọn n ên 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 155cm 3 /rev; n = 17 thì công suất của máy nén là 178 cm 3 /rev). Tương ứng với các ký hiệu tr ên, tùy theo loại máy nén được sử dụng trên các xe có công suất của động cơ được quy định như sau: động cơ có công suất từ 1500 ÷ 2000 (cm 3 ) thì dùng loại máy nén 10PA15 hay 10PA17; với động cơ có công suất từ 2100 (cm 3 ) trở lên thì dùng loại 10PA17 hoặc 10PA20. 1.2.1.4. Máy nén piston mâm dao đ ộng Máy nén này có nguyên lý ho ạt động giống như loại máy nén píton kiểu cam nghiêng, tuy nhiên v ề mặt cấu tạo cũng có v ài điểm khác nhau. Máy né n 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 đư ợc 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 đ ộng 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 32 0 F (0 0 C) vì máy nén này có cơ cấu giảm thể tích làm việc và dung tích bơm c ủa 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 v ới 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 nh ỏ, hành trình của píton sẽ ngắn, môi chất lạnh sẽ đ ược bơm đi ít hơn. Đi ều này cho phép máy nén có th ể 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 v ào roto và một vỏ bơm có vách trong tinh ch ế. Khi chụp bơm và các cánh gạt quay, vách vỏ b ơm 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 l àm lạnh đi đến phía có áp lực, nhiệt độ cao. Lỗ van xả của bơm bố trí tại một điểm tr ên vỏ bơm mà ở đó hơi môi chất lạnh được nén đến áp suất cao nhất. H.1.10 Cấu tạo máy nén cánh tr ượt * Nguyên lý hoạt động của máy nén cánh gạt đ ược trình bày như sau: H.1.11 Nguyên lý hoạt động của máy nén cánh gạt [...]... 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. .. bởi tính tự động hóa và hiệu suất làm việc của hệ thống điều hòa không khí trên tô ít được thỏa mãn H.1.18 Sơ đồ hệ thống điều hòa không khí tô 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 tô 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... 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, Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT - 22 - cho ra luồng không khí mới đã được làm lạnh và hút ẩm đi vào cabin tô thông qua các cửa khí được bố trí trong hệ thống Cứ nh ư thế tạo ra một sự đối lưu không khí trong tô, tạo cảm giác thoải... 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 tô hoặc đ ưa không khí sạch từ bên ngoài vào không. .. 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 l ành, dễ chịu cho những người ngồi trong xe Vì 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... 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 tô 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, l àm lạnh khối không khí: - Môi... có điều khiển (còn gọi là thông gió cưỡng bức) H.1.39 Bộ thông gió trên xe tô 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 s ưởi ấm và điều hòa. .. giàn lạnh hút khối không khí bên trong cabin tô thổi qua bộ bốc hơi và ra lại cabin nhờ các của sổ dẫn gió – làm lạnh khối không khí bên trong cabin tô - 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. .. chứa để sử dụng trong hệ thống điều h òa không khí trên tô 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... 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 . Thiết bị lạnh và hệ thống điều hòa không khí ô tô - 1 - Lê Trọng Hiệp CK45-DLOT CHƯƠNG 1 THIẾT BỊ LẠNH VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU H ÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ 1.1 VỀ THIẾT BỊ LẠNH ÔTÔ Thiết bị lạnh nói chung v à thiết bị lạnh tô nói ri êng là bao gồm những thiết bị nhằm thực hiện một chu tr ình lấy nhiệt từ môi