chế tạo mô hình điều hòa ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

ChẾ TẠO MÔ HÌNH ĐIỀU HÒA Ô TÔ
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: SV23-2009

S KC 0 0 2 4 9 7

Tp. Hồ Chí Minh, 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM


ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐIỀU HÒA Ô TÔ

MÃ SỐ: SV2009_23

THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT
NGƯỜI CHỦ TRÌ

: NGUYỄN THANH NHÀN

ĐƠN VỊ

: KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP. HỒ CHÍ MINH – 3/2010


Chương 1 .Mở đầu

1.Giới thiệu chung.
Kỹ thuật điều hòa không khí la ngành khoa học nghiên cứu các phương
pháp, công nghệ và thiết bị để tao ra và duy trì một môi trường phù hợp với
công nghệ sản xuất, chế biến hoặc thuận tiện cho sinh hoạt của con người.

Các đại lượng cần tạo ra, duy trì và khồng chế 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 hòa không khí đúng nghĩa là hệ thống có thể duy trì
trạng thái của không khí trong không gian điều hòa, trong vùng qui định nào
đó.Nó không chịu ảnh hưởng bởi sự thay đổi của khí hậu bên ngoài hoặc sự
thay đổi của phụ tải bên trong.Từ đó ta thấy rằng,có mối liên hệ mật thiết giữa
điều kiện thời tiết bên ngoài không gian điều hòa với chế độ hoạt động và các
đặc điểm cấu tạo của hệ thống điều hoà không khí.
Khi xét đến sự ảnh hưởng của môi trường không khí đến con người,thì
qua thực nghiệm cho thấy: con người dễ chịu , thoải mái trong vùng nhiệt độ
khoảng từ 22 đến 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
0,25m/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 thì tốc độ dòng không khí cũng
tăng, điều này sẽ ảnh hưởng đến sự thoải mái và cảm giác dễ chịu của con
người.
Về mặt thiết bị hệ thống điều hòa không khí là một tổ hợp bao gồm các
thành phầnsau:
Máy lạnh: Là bộ phận cơ bản của hệ thống, đóng vai trò chủ yếu trong

việc khống chế trạng thái của không khí trong không gian cần điều hòa ở vùng
quy định.
Bộ phận gia nhiệt và hâm nóng: Là bộ phận hỗ trợ với máy lạnh trong

việc điều chỉnh các thông số của không khí. Bộ phận này không nhất thiết phải

có mặt trong tất cả các hệ thống điều hòa không khí - ở những vùng thường
xuyên nóng bức, sự biến động của phụ tải không nhiều và các yêu cầu kỹ
thuật không quá cao thì có thể không cần dùng đến.
Hệ thống vận chuyển chất tải lạnh: Là hệ thống dùng để vận chuyển chất

tải lạnh từ nguồn sinh lạnh đến không gian cần thực hiện kỹ thuật lạnh. Ở đây
chất tải lạnh có thể là nước, không khí hoặc kết hợp giữa nước và không khí ở các hệ thống nhỏ, chất tải lạnh thường chính là tác nhân lạnh.
Hệ thống phun ẩm: Thường được dùng cho những nơi có nhu cầu gia

tăng độ chứa hơi không khí trong không gian điều hòa.
Hệ thống thải không khí trong không gian cần điều hòa ra ngoài trời hoặc
tuần hoàn trở lại vào hệ thống.
Bộ điều chỉnh và khống chế tự động: để theo dõi, duy trì và ổn định tự
động các thông số chính của hệ thống.
Hệ thống giảm ồn, chống cháy, lọc bụi, khử mùi. Hệ thống phân phối không
khí.
Tuy nhiên, không phải bất kỳ hệ thống điều hòa không khí nào cũng phải
có đầy đủ các thiết bị nêu trên. Ở một số trường hợp có thể có thêm các bộ
phận phụ khác giúp cho hệ thống làm việc ổn định và thích ứng hơn. Hệ thống
điều hòa không khí có thể ứng dụng cho các không gian đứng yên: nhà ở, hội
trường, phòng làm việc… ngoài ra còn được ứng dụng cho các không gian di
động như: ôtô, xe lửa, máy bay…

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ
Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nền công nghiệp
ôtô đã và đang rất phát triển. Những xe ra đời sau này được cải tiến tiện nghi,
an toàn và hiện đại hơn những chiếc xe đời cũ. Trên ôtô hiện đại đều được
trang bị hệ thống điều hòa không khí, hệ thống này góp phần đáng kể vào việc
tạo ra sự thoải mái, dễ chịu và khỏe khoắn cho hành khách trong xe. 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.

Không khí trong ôtô thích hợp nhất là khi sự trao đổi nhiệt giữa người trong xe
với môi trường xung quanh tiến hành ở điều kiện cường độ cực tiểu của hệ
thống tự điều chỉnh thân nhiệt của người. Để tạo sự thích hợp trên, có thể bằng
biện pháp tự nhiên hoặc bằng thiết bị. Biện pháp đầu gắn liền với môi trường
không khí bên ngoài, nên không khí bên trong ôtô sẽ bị thay đổi theo vùng xe
chạy, tốc độ của xe, điều kiện thời tiết khi chạy xe và điều kiện phát nhiệt máy
móc cũng như sự hấp thụ nhiệt của vỏ xe. Biện pháp sau sẽ tạo được vùng
tiểu khí hậu trong xe thích hợp với người trên xe. Dovậy, hệ thống điều không
khí được sử dụng rộng rãi và ngày càng hoàn chỉnh hơn trên ôtô hiện đại.
Trước khi xem xét các thiết bị được sử dụng trong hệ thống này, ta hãy
đề cập đến một số yếu tố ảnh hưởng tới người trên xe gây bởi bầu không khí
trong cabin - từ đó có thể điều chỉnh cho thích hợp. Khi cabin có nhiều người,
mỗi cá thể có những thích nghi riêng, nhưng nhìn chung vẫn có một điều kiện
khí hậu gây cảm giác dễ chịu chungChính vì vậy mà vùng tiểu khí hậu trong


cabin xe cần điều trên nhưng quan điểm tác dụng riêng, đặc biệt ưu tiên đối với
vị trí của người lái xe - người chịu trách nhiệm điều hành xe. Chẳng hạn, nhiệt
độ thấp trong cabin sẽ mau chóng làm mệt mỏi người lái xecó thể tạo ra những
hoạt động kém chính xác (từ 10 ÷20%), làm giảm các chỉ số tâm lý của người lái
xe.
Ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ lên các phần cơ thể con người cũng
khác nhau: đầu thì nhạy cảm với bức xạ nhiệt còn chân tay thì với sự lạnh giá.
Trong xe, cần duy trì nhiệt độ đồng đều trên một phần mặt phẳng nằm ngang

và giảm dần theo độ cao trong xe nhưng chênh lệch lớn nhất không quá 3 ÷ 4
0C, nếu độ chênh nhiệt độ lớn hơn sẽ dẫn tới phá vỡ sự điều chỉnh nhiệt của
cơ thể con người.
Đặc điểm của vùng tiểu khí hậu trong xe là sự tuần hoàn của không
khí. Tốc độ luân 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%
Lượng bụi, khí CO2, hơi nhiên liệu, khí xả trong không khí ở cabin
cũng không được quá giới hạn cho phép


Những yêu cầu và mục tiêu trên chỉ được thực hiện tốt khi khoang
không gian cần làm lạnh được bao kín, cách ly hẳn với các nguồn nhiệt xung
quanh. Vì vậy cabin ôtô cần phải được bao kín và cách nhiệt tốt.
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.
Qui trình làm lạnh được mô tả như là một hoạt động tách nhiệt ra khỏi
vật thể -đây cũng chính là mục đích chính của hệ thống làm lạnh và điều hòa
không khí.
Vậy nên, hệ thống điều hòa không khí hoạt động dựa trên những
nguyên lý cơ bản sau:
- Dòng nhiệt luôn truyền từ nơi nóng đến nơi lạnh.
- Khi bị nén chất khí sẽ làm tăng nhiệt độ.
- Sự giãn nở thể tích của chất khí sẽ phân bố năng lượng nhiệt


ra khắp một vùng rộng lớn và nhiệt độ của chất khí đó sẽ bị hạ
thấp xuống
- Để làm lạnh một người hay một vật thể, phải lấy nhiệt ra khỏi người

hay vật thểđó.
- Một số lượng lớn nhiệt lượng được hấp thụ khi một chất lỏng thay
đổi trạng thái biến thành hơi.
Tất cả các hệ thống điều không khí ôtô đều được thiết kế dựa trên Cơ
sở 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
(300F) được đặt kề bên vật nóng 80 độ Fahrenheit (800F), thì nhiệt sẽ truyền
từ vật nóng 800F 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 lưu, 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 được tiếp xúc trực tiếp với nhau. Ví dụ,
nếu nung nóng một đầu thanh thép thì đầu kia sẽ dần dần ấm lên do sự dẫn
nhiệt.
Sự đối lưu: Là sự truyền nhiệt qua sự di chuyển của một chất lỏng
hoặc một chất khí đã được làm nóng hay đó là sự truyền nhiệt từ vật thể này
sang vật thể kia nhờ trung gian của khối không khí bao quanh chúng. Ví dụ,
khi nhiệt được cấp tại phần đáy một bình chứa khí hay chất lỏng, các phần tử
đã được làm nóng lên sẽ 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 đướng dưới ánh sáng mặt trời hay cả dưới ánh đèn pha ôtô nếu
ta đứng gần nó. Đó là bởi nhiệt của mặt trời hay đèn pha đã được biến thành

các tia hồng ngoại và khi các tia này chạm vào một vật nó sẽ làm cho các
phần tử của vật đó chuyển động, gây cho ta cẩm giác nóng. Tác dụng truyền
nhiệt này gọi là bức xạ
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
dẫn một nhiệt lượng. 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 nước đá (thể rắn)
thành nước (thể lỏng) và nước thành hơi nước (thể khí). Trong quá trình
làm thay đổi trạng thái của nước, ta phải tác động nhiệt vào, nhưng lượng
nhiệt này không thể đo lường cụ thể được. Ví dụ khối nước đá đang ở nhiệt
độ 320F, 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 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.
Đối với điểm ngưng tụ của hơi nước, áp suất cũng có tác dụng tương

đương như thế. Trong hệ thống điều hòa không khí, cũng như hệ thống điện lạnh
ôtô đã ứng dụng hiện tượng này của áp suất đối với sự bốc hơi và ngưng tụ
của một số loại chất lỏng đặc biệt để tham gia vào quá trình sinh lạnh và điều
hòa của hệ thống. Những chất lỏng này được gọi là môi chất lạnh hay còn gọi
là tác nhân lạnh, gas lạnh, chất sinh hàn
Đơn vị BTU ( British Thermal Unit)
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 nước ( 0,454 kg) nóng đến 10F (
0,550C) thì cần phải truyền cho nước 1 BTU nhiệt.
Năng suất của của một hệ thống điện lạnh ôtô được định rõ bằng 1 BTU/giờ,
vào khoảng 12000-24000 BTU/gi

3. ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ
“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
phòng cao, nhiệt được lấy đi để giảm nhiệt độ (gọi là “làm lạnh”) và ngược lại
khi nhiệt độ trong phòng thấp, nhiệt được cung cấp để tăng nhiệt độ (gọi là
“sưởi”). Mặt khác, hơi nước được thêm vào hay lấy đi khỏi không khí để đảm
bảo độ ẩm trong phòng ở mức thích hợp.
Do vậy, trong hệ thống điều hòa không khí trên ô tô nói chung bao
gồm một bộ thông gió, một bộ hút ẩm, một bộ sưởi ấm và một bộ làm lạnh.
Các bộ phận này làm việc độc lập hoặc phối hợp, liên kết với nhau tạo ra một
không gian được điều hòa không khí với những thông số điều hòa thích ứng


với các yêu cầu đặt ra của con người, tạo nên sự thoải mái, dễ chịu và một
bầu không khí trong lành ở cabin ô tô.
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. Vì vậy, trên ô tô phải có hệ thống
thông gió, đó là một thiết bị để thổi khí sạch từ môt trường bên ngoài vào bên
trong xe, và cũng có tác dụng làm thông thoáng xe. Có hai cách thông gió:
thông gió không điều khiển và thông gió có điều khiển (còn gọi là thông gió
cưỡng bức).
Sự thông gió không điều khiển xảy ra khi các cửa sổ được mở; còn sự
thông gió có điều khiển thông qua một hệ thống thông gió gồm quạt thổi gió
và các đường ống dẫn không khí để tạo ra sự tuần hoàn của không khí trong
xe, không phụ thuộc vào tốc độ của xe. Quạt thổi gió cũng là 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 trong xe ra ngoài và hút không khí mát hơn vào
trong xe. Khi quạt thông gió ngưng hoạt động hoặc những ngày thời tiết mát,
không cần sự thông gió, năng lượng từ pin mặt trời sẽ nạp vào Accu.
3.2. Bộ sưởi ấm
Là một thiết bị sấy nóng không khí sạch lấy từ ngoài 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 sưởi để sấy nóng không khí. Tuy nhiên, do nước làm mát
đóng vai trò nguồn nhiệt nên két sưởi sẽ không được nóng lên khi động cơ
vẫn còn nguội vì vậy nhiệt độ khí thổi qua giàn sưởi sẽ không tăng.
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 khiển cơ bản: điều khiển chức năng,
điều khiển nhiệt độ và điều khiển tốc độ thổi gió. Điều khiển chức năng xác định
ngõ ra nào sẽ phát khí nóng. Điều khiển nhiệt độ là điều tiết nhiệt độ của không
khí và điều khiển tốc độ thổi gió là điều khiển tốc độ quạt thổi.
Khi dịch chuyển các núm (hoặc cần gạt) điều khiển chức năng và nhiệt
độ sẽ làm thay đổi vị trí của các cửa nhiệt bên trong bộ sưởi. Thay đổi vị trí của
các cửa nhiệt sẽ thay đổi lượng khí đi ngang qua lõi nhiệt từ đó điều khiển
được nhiệt độ không khí phát ra cũng như ngõ ra của nó.


Các cửa được điều khiển bằng cáp hoặc motorchân không. Khi xoay
các númđiều khiển, chân không từ cụm ống nạp sẽ được truyền đến motor để
vận hành nó. Khi màng của motor chân không chuyển động tác động lên cơ
cấu đòn bẩyđể thay đổi vị trí các cửa thổi luồng không khí đã được sưởi ấm.
Không khí từ lò sưởi được phân phối đến các cửa trên bảng điều khiển đến
dãy ghế phía sau và đến kính chắn gió đểlàm tan băng, cũng có thể có vòi khí
làm tan băng ở kính các cửa phía trước và kính phía sau.
3.3. Sự làm lạnh và làm mát không khí trong ôtô
Máy điều hòa không khí trên xe ôtô là một hệ thống làm lạnh cơ khí kiểu
khí nén. Sự làm lạnh được tạo ra bằng cách nén khí sau khi hấp thụ nhiệt bên
trong xe (khoang hành khách). Sau đó nhiệt được truyền qua hệ thống lam
lạnh ra không khí bên ngoài. Vị trí của các bộ phận trong hệ thống điều hòa
không khí ôtô:


Một chu trình làm lạnh cơ bản bao gồm các bước sau đây nhằm lấy
nhiệt, làm lạnh khối không khí và phân phối luồng khí mát trong cabin ôtô:
- Môi chất lạnh được bơm đi từ máy nén dưới áp suất cao và nhiệt độ
cao, giai đoạn này môi chất lạnh được bơm đến bộ ngưng tụ ở thể hơi.
- Tại bộ ngưng tụ nhiệt độ của môi chất rất cao, được quạt 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 lưu 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.


- Van giãn nở hay van tiết lưu điều tiết lưu lượng của môi chất lỏng
phun vào bộ bốc hơi hay giàn lạnh, làm hạ thấp áp suất của môi chất lạnh.
Do giảm áp nên nhiệt độ sôi của môi chất giảm xuống, cùng với sự tác động
của nhiệt độ không khí bên trong cabin xe đã làm cho môi chất sôi lên, nên
trạng thái của môi chất lúc này là từ thể lỏng biến thành thể hơi trong bộ bốc
hơi.
- Trong quá trình bốc hơi, môi chất lạnh hấp thu nhiệt rất mạnh làm cho
toàn bộ giàn lạnh giảm nhiệt độ xuống, rồi nhờ quạt gió giàn lạnh hút khối
không khí bên trong cabin ôtô 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.


Thông thường, hệ thống điều hòa không khí ôtô có thể được chia ra
làm 2 phần: Phần cao áp nhiệt và Phần hạ áp nhiệt. Phần cao áp nhiệt thuộc
phía môi chất được bơm đi dưới áp suất và nhiệt độ cao, những thiết bị chủ yếu
ở phía có áp lực, nhiệt độ cao làm máy nén, bộ ngưng tụ, bình sấy lọc môi chất.
Phần hạ áp nhiệt của hệ thống là phần môi chất lạnh hồi về máy nén dưới áp
suất và nhiệt độ thấp, các thiết bị chủ yếu ở phía áp lực, nhiệt độ thấp bao gồm
bộ bốc hơi và thiết bị giãn nở (van tiết lưu).

Vị trí các bộ phận cũng như chu trình làm lạnh cơ bản của hệ thống điều hòa
không khí ôtô được trình bày trên có thể tương tự đối với những hệ thống
được lắp trên các xe ôtô khác. Chỉ khác nhau ở những đặc điểm cấu tạo cụ
thể của từng bộ phận được sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí trên
ôtô được sản xuất ra bởi những hãng khác nhau mà thôi.


Chương 2

CẤU TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Ô TÔ

Một hệ thống điều không khí đúng nghĩa là hệ thống có thể duy trì trạng
thái của không khí trong không gian cần điều hòa. Nó không chịu ảnh hưởng
bởi sự thay đổi của điều kiện khí hậu bên ngoài hoặc sự thay đổi của phụ tải
bên trong. Do đó, cómột mối liên hệ mật thiết giữa điều kiện thời tiết bên ngoài
không gian cần điều hòa với chế độ hoạt động và các đặc điểm cấu tạo của hệ
thống điều hòa không khí.


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

2. 1. Máy nén
1) Chức năng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động


Máy nén trong hệ thống điều hòa không khí là loại máy nén đặc biệt dùng trong
kỹ thuật lạnh, hoạt động như một cái bơm để hút hơi môi chất ở áp suất thấp
nhiệt độ thấp sinh ra ở giàn bay hơi rồi nén lên áp 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.
Vì máy điều hòa nhiệt độ trên xe ôtô là một hệ thống làm lạnh kiểu nén
khí, nên máy nén là một bộ phận quan trọng nhất của hệ thống lạnh. Công suất,
chất lượng, tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu đều do máy nén
lạnh quyết định. Có thể so sánh máy nén lạnh có tầm quan trọng giống như trái
tim của cơ thể sống. Trong quá trình làm việc, máy nén sẽ tăng áp suất chất làm
lạnh lên khoảng 10 lần: tỉ số nén vào khoảng 5÷8:1, tỉ số nén này phụ thuộc vào
nhiệt độ không khí môi trường xung quanh và loại môi chất lạnh. Áp suất phải
tăng lên đến điểm mà nhiệt độ của chất làm lạnh cao hơn nhiệt độ của không khí
ở môi trường xung quanh và phải đủ tại bộ ngưng tụ để giải phóng toàn bộ nhiệt
hấp thụ ở trong bộ bốc hơi
Máy nén sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ôtô là loại máy nén
hở 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. Ở tốc độ chạy cầm chừng của động cơ ôtô, máy nén làm
việc với tốc độ khoảng 600 rpm.
Khi tốc độ động cơ đạt tốc độ tối đa thì tốc độ máy nén rất cao. Vì vậy,
máy nén phải có độ tin cậy cao và phải làm việc hiệu quả trong điều kiện tốc độ
động cơ luôn thay đổi trong quá trình làm việc. Đặc biệt là các chi tiết như cụm bịt
kín cổ trục, các vòng bi, các clappe phải làm việc với độ tin cậy cao.


Nhiều loại máy nén khác nhau được dùng trong kỹ thuật điều hòa không
khí trên ôtô, mỗi loại máy nén đều có đặc điểm cấu tạo và làm việc theo nguyên
tắc khác nhau. Nhưng tất cả các loại máy nén đều thực hiện nhiệm 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 và một
trục khuỷu, piston chuyển động tịnh tiến lên xuống trong xi lanh nên gọi là máy

nén có piston tịnh tiến. Có loại máy nén sử dụng piston tịnh tiến làm việc theo
chiều hướng trục hoạt động nhờ đĩa lắc hay tấm dao động; còn có loại máy nén
cánh quay và máy nén kiểu cuộn xoắn ốc. Tuy nhiên, hiện nay đang dùng phổ
biến nhất là loại máy nén piston dọc trục và máy nén quay dùng cánh van li tâm.
Nguyên lý hoạt động của máy nén có 3 giai đoạn:


- Giai đoạn 1: Hút môi chất
Khi piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, các van hút được
mở ra môi chất được hút vào xylanh công tác và kết thúc khi piston tới điểm chết
dưới.
- Giai đoạn 2: Nén môi chất
Khi piston đi từ điểm chết dưới tới điểm chết trên, van hút đóng, van đẩy
mở với tiết diện nhỏ hơn nên áp suất của môi chất ra sẽ cao hơn khi được hút
vào. Quá trình này kết thúc khi piston tới điểm chết trên.
- Giai đoạn 3: Khi piston tới điểm chết trên, thì quy trình lại được lập lại từ
đầu.
Bộ ly hợp điện từ

Trên tất cả các loại máy nén sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí
ôtô đều được trang bị bộ ly hợp nhờ hoạt động từ trường. Bộ ly hợp này được
xem như một phần của puly máy nén. Ly hợp sẽ ăn khớp hay không ăn khớp để
điều khiển trục máy nén quay khi cần thiết, phần puly sẽ quay liên tục bởi dây đai
được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ khi động cơ làm việc.
Ly hợp điện từ làm việc theo nguyên lý điện từ (hình 2.18a), có hai loại cơ
bản: loại cực từ tĩnh (cực từ được bố trí trên thân của máy nén) (hình 2.18b) và
loại cực từ quay (các cực từ được được lắp trên roto và cùng quay với roto, cấp
điện thông qua các chổi than đặt trên thân máy nén).

Nguyên lý hoạt động của ly hợp từ được mô tả như sau (hình 2.19). 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 vào
mặt ngoài của puly đang quay (3). 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 vòng bi (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 trường của nó được truyền dẫn xuyên qua puly đến
đĩa bị động (2). Đĩa bị động (2) và mayor của nó liên kết vào đầu trục máy nén
nhờ chốt clavet, đồng thời có thể trượt dọc trên trục để đảm bảo khoảng cách của
ly hợp là 0,022÷0,057 inch (0,56÷1,47mm).

Với loại ly hợp có cực từ tĩnh, hiệu suất cắt và nối cao; ít bị mài mòn và đỡ
công kiểm tra, bảo trì thường xuyên. Nên loại này được sử dụng rộng rãi hơn so
với loại ly hợp từ có cực từ di động, vì phải thường xuyên kiểm tra sự tiếp xúc
giữa 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 này hoạt động dựa theo áp
suất hay nhiệt độ của hệ thống điều hòa không khí. Trong một vài kiểu bộ ly hợp


được thiết kế cho nối khớp liên tục mỗi khi đóng nối mạch công tắc máy lạnh.
2. 2. Thiết bị ngưng tụ
Chức năng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Thiết bị ngưng tụ của hệ thống điều hòa không khí ôtô (hay còn gọi là giàn nóng)
là thiết bị trao đổi nhiệt để biến hơi môi chất lạnh có áp suất và nhiệt độ cao sau

quá trình nén thành trạng thái lỏng trong chu trình làm lạnh. Đây là một thiết bị cơ
bản trong hệ thống điều không khí, có ảnh hưởng rất lớn đến các đặc tính năng
lượng của hệ thống.
Công dụng của bộ ngưng tụ là làm cho môi chất lạnh đang ở thể hơi áp
suất và nhiệt độ cao từ máy nén bơm đến, ngưng tụ biến thành lỏng. Quá trình
môi chất lạnh ngưng tụ thành thể lỏng được mô tả như sau: Trong quá trình hoạt
động bộ ngưng tụ tiếp nhận hơi môi chất lạnh dưới áp suất và nhiệt độ rất cao do
máy nén bơm 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 trình trao đổi
khí này làm tỏa một lượng nhiệt rất lớn vào trong không khí; do bị mất nhiệt, hơi
môi chất giảm nhiệt độ,đến nhiệt độ bằng nhiệt độ bão hòa (hay nhiệt độ sôi) ở
áp suất ngưng tụ thì bắt đầu ngưng tụ thành thể lỏng. Môi chất lạnh thể lỏng, áp
suất cao này tiếp tục chảy đến bộ bốc hơi (giàn lạnh).


2. 3. Thiết bị bay hơi
Chức năng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Thiết bị bay hơi (hay còn gọi là giàn lạnh) là thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi
chất lạnh lỏng hấp thụ nhiệt từ môi trường cần làm lạnh sôi và hóa hơi. Do vậy,
cùng với thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi cũng là thiệt bị trao đổi nhiệt quan trọng
và không 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 trường lạnh chính là
nhiệt làm hóa hơi môi chất lạnh. Trong quá trình bốc hơi môi chất lạnh sinh hàn,
hấp thu nhiệt làm mát khối không khí thổi xuyên qua thiết bị.
Trên ôtô thiết bị bay hơi được bố trí bên dưới bảng taplo điều khiển trong
cabin. Trong giàn lạnh, không khí thường có truyền động cưỡng bức dưới tác