hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Chương 1: TỔNG

QUAN

1.1 Lịch sử về điều hòa không khí trên ô tô
Máy điều hòa ô tô Máy tính điều khiển tự động bắt đầu phát triển vào những năm
1960, 1970, 1980, 1990

Hình 1-1: Lịch sử về điều hòa không khí trên ô tô
Điều hoà không khí điều khiển nhiệt độ trong xe. Nó hoạt động như là một máy hút
ẩm có chức năng điều khiển nhiệt độ lên xuống. Điều hoà không khí cũng giúp loại bỏ
các chất cản trở tầm nhìn như sương mù, băng đọng trên mặt trong của kính xe.
Điều hòa không khí là một hệ thống quan trọng trên xe. Nó điều khiển nhiệt độ và
tuần hoàn không khí trong xe giúp cho chúng ta cảm thấy dễ chịu trong những ngày nắng
nóng mà còn giúp giữ độ ẩm và lọc sạch không khí
1.2 Mối quan hệ giữa con người và môi trường
Không có tiêu chuẩn nào giống nhau cho tất cả con người. Bình thường cơ thể
con người được xem như một cỗ máy nhiệt, có thân nhiệt là ~37 0C. Do cơ thể luôn luôn
sinh ra lượng nhiệt nhiều hơn cần thiết của con người để duy trì ổn định thân nhiệt, vì
vậy cơ thể con người luôn thải ra môi tường xung quanh một lượng nhiệt. Tuỳ theo mức
độ hoạt động, vận động mà lượng nhiệt thải ra khác nhau. Lượng nhiệt thoát ra theo 3
hình thức: đối lưu, bức xạ, bay hơi.
Trường hợp đối lưu thì lớp không khí tiếp xúc cơ thể dần dần nóng lên do nhận
nhiệt từ cơ thể và có xu hướng đi lên, khi đó lớp không khí lạnh hơn sẽ tiến đến thế chỗ,
từ đó hình thành nên sự chuyển động tự nhiên của lớp không khí quanh cơ thể, chính sự
chuyển động này đã lấy đi lượng nhiệt của cơ thể. Cường độ trao đổi nhiệt phụ thuộc độ
chênh lệch nhiệt độ giữa “môi trường” và “bề mặt cơ thể.”

Bức xạ là hình thức cơ thể thải nhiệt ra xung quanh có nhiệt độ thấp hơn cơ thể.
Cường độ trao đổi nhiệt phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa nhiệt độ “cơ thể” và “không
HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -1-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

gian điều hoà.” Khi độ chênh lệch nhiệt độ này giảm thì “ lượng nhiệt ” phát ra từ cơ thể
do đối lưu và bức xạ cũng giảm xuống. Ta gọi lượng nhiệt nạy là “nhiệt hiện” (qh).
Quá trình bay hơi này sẽ nhỏ khi nhiệt độ không khí thấp và sẽ tăng dần khi nhiệt
độ không khí tăng. Cho dến khi nhiệt độ không khí lớn hơn hoặc bằng 35 0C thì cơ thể chỉ
thải nhiệt qua đường bay hơi nước trên bề mặt da (sự thoát mồ hôi). Nếu độ ẩm cao và
tốc độ không khí thấp thì con người sẽ cảm thấy ngột ngạt khó chịu vì cơ thể không thể
giải nhiệt được. Khi nhiệt lượng đi vào môi trường thông qua hình thức này được gọi là
“nhiệt ẩn.” (qa).
Các yếu tố môi trường ành hưởng đến mức độ trao đổi nhiệt giữa môi trường và
cơ thể: nhiệt độ, độ ẩm tương đối và đặc điểm chuyển động của không khí.
Theo nghiên cứu thì ở vùng nhiệt độ từ 22 0C – 270C là thích hợp nhất cho con
người.
Độ ẩm tương đối: Độ ẩm ảnh hưởng đến xự bay hơi ẩm từ cơ thể con người ra
môi trường. Kinh nghiệm cho thấy nếu nhiệt độ của không khí là 27 0C thì độ ẩm tương
đối là 50% là tạo cảm giác dễ chịu.
Tốc độ không khí: Để cảm giác dễ chịu thì Vkk từ 0,25 m/s 0.3m/s
Bảng biểu diễn tương quan giữa nhiệt độ và tốc độ không khí:
Nhiệt độ, 0C

21

Tốc độ không
0,15 – 0,20
khí, m/s

22

23

24

0,20 – 0,24

0,25 – 0,30

0,30 – 0,35

1.3 Lý thuyết về điều hòa không khí trong ôtô.
Am hiểu tường tận lý thuyết cơ bản về hệ thống điều hoà không khí trong ô tô
(điện lạnh ô tô) là điều quan trọng của một kỹ thuật viên điện lạnh ô tô. Nhờ nắm vững
tại sao hệ thống điện lạnh tống khử được hơi nóng trong cabin ô tô ra ngoài để thay thế
vào đó luồng không khí mát tinh khiết, ta sẽ đủ khả năng bảo trì và sửa chữa chính xác
hệ thống điện lạnh ô tô.
Tất cả các hệ thống điện lạnh được thiết kế dựa trên 3 đặc tính căn bản sau đây:
dòng nhiệt, sự hấp thu nhiệt, áp suất và điểm sôi.
1. Dòng nhiệt.
Hệ thống điện lạnh được thiết kế để xua đuổi nhiệt từ vùng này sang vùng khác.
Nhiệt có đặc tính truyền dẫn từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn hay từ vật nóng sang vật
lạnh. Chênh lệch nhiệt độ giữa hai vật càng lớn thì dòng nhiệt lưu thông càng mạnh.

Nhiệt truyền từ vật này sang vật kia theo ba cách:
Dẫn nhiệt (conduction).
Sự đối lưu (convection).
HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -2-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Sự bức xạ (radiation).
a) Dẫn nhiệt.
Sự dẫn nhiệt xảy ra giữa hai vật thể khi chúng được tiếp xúc trực tiếp với nhau.
Nếu đầu của một đoạn dây đồng tiếp xúc với ngọn lửa, nhiệt độ của ngọn lửa sẽ truyền đi
nhanh chóng xuyên qua đoạn dây đồng. Trong dây đồng nhiệt lưu thông từ phân tử này
sang phân tử kia. Một vài vật chất có đặc tính dẫn nhiệt nhanh hơn các vật chất khác.
Như :vàng, bạc đồng …
b) Sự đối lưu.
Nhiệt có thể truyền dẫn từ vật thể này sang vật thể kia nhờ khối không khí bao
quanh chúng. Đặc tính này là hình thức của sự đối lưu. Lúc khối không khí được đun
nóng bên trên một vật thể nóng, không khí nóng sẽ bốc lên phía trên tiếp xúc với vật thể
nguội hơn để làm nóng vật thể này. Trong một phòng, không khí nóng bay lên trên,
không khí nguội đi xuống dưới tạo thành vòng luân chuyển khép kín, nhờ vậy các vật thể
trong phòng được nung nóng đều, đó là hiện tượng của sự đối lưu.
c) Sự bức xạ.
Cho dù không có không khí giữa hai vật thể hay không có sự tiếp xúc vật lý giữa
hai vật thể với nhau, nhiệt vẫn truyền dẫn được nhờ tia hồng ngoại (infrared rays). Mắt
trần không thể nhìn thấy tia hồng ngoại. Trong trường hợp nhiệt được truyền dẫn do dẫn

nhiệt và do sự đối lưu thì quá trình truyền nhiệt xảy ra tương đối chậm. Nhưng nếu dẫn
nhiệt do bức xạ nhiệt thì nhiệt được truyền với vận tốc rất cao.
2. Sự hấp thu nhiệt.
Vật chất có thể tồn tại ra bên ngoài ở một trong ba trạng thái: Thể đặc, thể lỏng và
thể khí. Muốn thay đổi trạng thái của vật thể, cần phải truyền dẫn một lượng nhiệt.
Ví dụ lúc ta hạ nhiệt độ nước xuống đến 320F (00C), nước sẽ đông thành đá, nó đã
thay đổi từ thể lỏng qua thể đặc.
Nếu đun nóng lên đến 212 0F (1000C) nước sẽ sôi và bốc hơi ( thể khí ). Ở đây có
điều đặc biệt thú vị khi thay đổi nước đá ( thể đặc ) thành nước ( thể lỏng ) và nước thành
hơi nước ( thể lỏng thành 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 (00C), ta nung nóng cho nước tan ra,
nhưng nước đá đang tan vẫn giữ ở nhiệt độ 32 0F (00C). Đun nước nóng đến 2120F
(1000C) 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 thu trong nước đá, trong nước sôi để làm thay đổi trạng thái
của nước gọi là ẩn nhiệt (latent heat hay didden), gọi tên ẩn nhiệt vì không đo lường phát
hiện ra nó bằng nhiệt kế.
Hiện tượng ẩn nhiệt là nguyên lý cơ bản của quá trình làm lạnh ứng dụng cho tất
cả hệ thống điều hoà không khí.
HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -3-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Giá trị tương đương giữa đơn vị t 0F và t0C được tính theo công thức sau đây.

t0F = 1,8.t0C+32
t0C = 0,55.(t0F – 32)
3. Áp suất và điểm sôi.
Áp suất giữ một vai trò quan trọng đối với hoạt động của máy điều hoà không khí.
Tác động áp suất trên mặt chất lỏng 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 lúc áp
suất bình thường. Ngược lại nếu giảm áp suất tác động lên một vật chất thì điểm sôi của
vật chất ấy hạ xuống. ví dụ điểm sôi của nước ở áp suất bình thường là 100 0C. Điểm sôi
này có thể tăng cao hơn bằng cách tăng áp suất trên chất lỏng đồng thời có thể làm hạ
thấp điên 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 động tương đương như
thế. Hệ thống điều hoà không khí, cũng như hệ thống điện lạnh ô tô ứng dụng ảnh hưởng
này của áp suất đối với sự bốc hơi và ngưng tụ của môi chất lỏng đặc biệt để sinh lạnh.
Loại chất lỏng này được gọi là môi chất lạnh .
Lý thuyết về điều hoà không khí có thể tóm lược trong ba nguyên tắc:
Làm lạnh một vật thể là rút bớt nhiệt của vật thể đó ra.
Mục tiêu làm lạnh chỉ được thực hiện tốt khi khoảng không gian cần làm lạnh
được bao kín, cách ly hẳn với các nguồn nhiệt chung quanh. Vì vậy cabin ô tô cần phải
được bao kín và cách nhiệt tốt.
Khi cho bốc hơi chất lỏng, quá trình bốc hơi sẽ hấp thu một lượng nhiệt đáng kể.
Ví dụ như cho một ít rượu cồn vào lòng bàn tay, cồn hấp thu nhiệt từ lòng bàn tay để bốc
hơi. Hiện tượng này làm cho ta cảm thấy lạnh tại điểm giọt cồn đang bốc hơi.
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 và Calorie.
BTU chữ viết tắt của British Thermal Unit. Nếu cần nung 1 pound nước (0,454 kg
) nóng đến 10F ( 0,550C ) phải truyền cho nước 1 BTU nhiệt.
Clorie là số nhiệt lượngcần cung cấp cho 1kg nước để tăng nhiệt độ lên 10C.
Năng suất của một hệ thống điện lạnh ô tô được định rõ bằng BTU/giờ, vào

khoảng 12000 – 24 000 BTU/giờ
1.4 Lý thuyết làm mát cơ bản
Chúng ta cảm thấy hơi lạnh thậm chí sau khi bơi trong một ngày nóng. Đó là khi
bay hơi nước đã lấy đi nhiệt từ cơ thể của chúng ta.
Tương tự như vậy chúng ta cảm thấy lạnh khi chúng ta bôi cồn vào tay, cồn đã lấy
nhiệt của chúng ta khi bay hơi, chúng ta có thể làm cho các vật lạnh đi bằng cách sử
dụng các hiện tượng tự nhiên này.
HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -4-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Ví dụ: Chất lỏng bay hơi có thể lấy nhiệt từ các chất.
Một bình có vòi được đặt trong một hộp cách điện tốt. chất lỏng trong bình sẽ bốc
hơi ngay ở nhiệt độ không khí.
Khi miệng vòi được mở chất lỏng trong bình sẽ bay hơi và nhiệt cần thiết cho sự
bay hơi từ không khí nằm giữa bình và hộp sẽ được truyền vào hơi của chất lỏng và bay
ra ngoài.
Ở thời điểm này nhiệt độ của không khí trong hộp sẽ thấp hơn so với nhiệt độ của
nó trước khi mở vòi

Hình 1-2: Sự bay hơi

1.5 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí trên ôtô
1. Mô tả
HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -5-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh ô tô nói riêng bao gồm các bộ phận và
thiết bị nhằm thực hiện một chu trình lạnh, lấy nhiệt từ môi trường cần làm lạnh và thải
nhiệt ra môi trường bên ngoài. Thiết bị lạnh ô tô bao gồm các bộ phận: Máy nén, thiết bị
ngưng tụ (giàn nóng), bình lọc và tách ẩm, thiết bị giãn nở (van tiết lưu), thiết bị bay hơi
(giàn lạnh), và một số thiết bị khác nhằm đảm bảo cho hệ thống hoạt động có hiệu quả
nhất. Hình vẽ trên đây giới thiệu các bộ phận trong hệ thống điện lạnh ô tô.

Hình 1-3: Các thành phần chính của máy lạnh
2. Cấu tạo

A. Máy nén
G. Bộ bay hơi
HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

F. Van tiết lưu
B. Bộ ngưng tụ
C. Bộ lọc hay bình hút ẩm H.Van xả phía thấp áp
Trang -6-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

D. Công tắc áp suất cao

I. Bộ tiêu âm

E. Van xả phía cao áp

Hình 1-4: Sơ đồ cấu tạo hệ thống lạnh ô tô
3. Nguyên lý hoạt động

Hình 1-5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cơ bản
Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô hoạt động theo các bước cơ bản sau đây.
+ Môi chất lạnh được bơm đi từ máy nén (A) dưới áp suất cao và dưới nhiệt độ
bốc hơi cao, giai đoạn này môi chất lạnh được bơm đến bộ ngưng tụ (B) hay giàn nóng ở
thể hơi.
+ Tại bộ ngưng tụ (B) nhiệt độ của môi chất rất cao, quạt gió thổi mát giàn nóng,
môi chất ở thể hơi được giải nhiệt, ngưng tụ thành thể lỏng dưới áp suất cao nhiệt độ
thấp (ngưng tụ).
+ Môi chất lạnh dạng thể lỏng tiếp tục lưu thông đến bình lọc hay bộ hút ẩm (C),
tại đây môi chất lạnh được làm tinh khiết hơn nhờ được hút hết hơi ẩm và tạp chất.

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -7-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

+ Van giãn nở hay van tiết lưu (F) điều tiết lưu lượng của môi chất lỏng chảy vào
bộ bốc hơi (Giàn lạnh) (G), làm hạ thấp áp suất của môi chất lạnh. Do giảm áp nên môi
chất từ thể lỏng biến thành thể hổm hợp hơi- lỏng trong bộ bốc hơi.
+ Trong quá trình bốc hơi, môi chất lạnh hấp thụ nhiệt trong cabin ô tô, có nghĩa là
làm mát khối không khí trong cabin.
Không khí lấy từ bên ngoài vào đi qua giàn lạnh (Bộ bốc hơi). Tại đây không khí
bị dàn lạnh lấy đi nhiều năng lượng thông qua các lá tản nhiệt, do đó nhiệt độ của không
khí sẽ bị giảm xuống rất nhanh đồng thời hơi ẩm trong không khí cũng bị ngưng tụ lại và
đưa ra ngoài. Tại giàn lạnh khi môi chất ở thể lỏng có nhiệt độ, áp suất thấp sẽ trở thành
môi chất ở thể hơi có nhiệt độ, áp suất thấp.
Khi quá trình này xảy ra môi chất cần một năng lượng rất nhiều, do vậy nó sẽ lấy
năng lượng từ không khí xung quanh giàn lạnh (năng lượng không mất đi mà chuyển từ
dạng này sang dạng khác). Không khí mất năng lượng nên nhiệt độ bị giảm xuống, tạo
nên không khí lạnh. Môi chất lạnh ở thể hơi, dưới nhiệt độ và áp suất thấp được hút về
máy nén.
4. Vị trí lắp đặt của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.

Hình 1-6: Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống điều hòa xe du lịch
- Đối với xe du lịch diện tích trong xe nhỏ vì vậy hệ thống điều hòa được lắp ở
phía trước (táp lô) hoặc phía sau (cốp xe) là đảm bảo được việc cung cấp khí mát vào
trong xe khi cần thiết.
- Đối với xe khách diện tích trong xe lớn nếu lắp hệ thống điều hòa giống xe con
thì sẽ không đảm bảo làm mát toàn bộ xe hay quá trình làm mát sẽ kém đi nhiều. Vì vậy
xe khách được lắp hệ thống điều hòa trên trần xe để đảm bảo làm mát toàn bộ xe tạo ra
cảm giác thoải mái cho hành khách trên xe.

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -8-

Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Hình 1-7: Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống điều hòa xe khách
5. Chu trình lạnh cơ bản

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -9-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Hình 1-8: Sơ đồ nguyên lý và Đồ thò nhiệt động lgp - h
Trong sơ đồ bao gồm các thiết bò như sau: 1- Máy nén; 2Thiết bò ngưng tụ; 3- Van tiết lưu; 4- Thiết bò bốc hơi
Các quá trình của chu trình đó là:
- Quá trình 1-2: Là quá trình ép nén đoạn nhiệt môi
chất (ở dạng hơi ). Hơi môi chất ở trạng thái điểm 1 được
máy nén hút và ép nén lên đến trạng thái tại điểm 2
trong quá trình ép nén này tiêu tốn một công l. Ở quá
trình này có đặc điểm: S 1= S2 ( hoặc ∆S = 0); nhiệt độ của
môi chất lạnh tăng từ T 0 đến TK ; áp suất tăng từ p0 đến
pK. Điểm 2 nằm trong vùng hơi quá nhiệt.
- Quá trình 2-3: Quá trình làm mát & ngưng tụ đẳng áp
hơi môi chất, xảy ra tại thiết bò ngưng tụ. Môi chất trao đổi

nhiệt với môi trường làm mát bằng nước hoặc không khí.
Khi môi chất được đưa đến thiết bò ngưng tụ, môi chất được
làm mát và hạ nhiệt độ xuống tới đường bảo hòa khô
(x=1), trong quá trình này, nhiệt độ thì giảm còn áp suất thì
không đổi.
Trong vùng hơi ẩm môi chất chuyển đổi pha từ dạng
bảo hòa khô sang dạng lỏng nhờ có nước làm mát (hoặc
không khí). Trong quá trình này, áp suất không đổi p 2 = p3 =
pK.
- Quá trình 3 - 4: Đây là quá trình tiết lưu đẳng Enthalpy
môi chất lạnh ở điểm 3 được tiết lưu đến điểm 4 , trong quá
trình tiết lưu này môi chất có nhiệt độ và áp suất từ t K, pK
giảm xuống đến nhiệt độ và áp suất t0, p0.
- Quá trình 4 - 1: Đây là quá trình sôi và bốc hơi đẳng
áp và đẳng nhiệt. Trong quá tình này môi chất nhận nhiệt
của môi trường cần làm lạnh sôi và bốc hơi đẳng áp
đồng thời sinh lạnh ( đây là quá trình mà ta cần thực hiện ).
Sau đó môi chất lạnh được máy nén hút về khép kín vòng
tuần hoàn và bắt đầu một chu trình mới.
HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ƠTƠ

Trang -10-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

1.6 Điều khiển tuần hoàn không khí trên ô tô
1. Thông gió tự nhiên

Việc lấy không khí bên ngoài
đưa vào trong xe nhờ chênh áp được
tạo ra do chuyển động của xe được gọi
là sự thông gió tự nhiên. Sự phân bổ
áp suất không khí trên bề mặt của xe
khi nó chuyển động được chỉ ra trên
hình vẽ, một số nơi có áp suất dương,
còn một số nơi khác có áp suất âm.
Như vậy cửa hút được bố trí ở những
nơi có áp suất dương (+) và cửa xả khí
được bố trí ở những nơi có áp suất âm
(-)
2. Thông gió cưỡng bức
Trong các hệ thống thông gió
cưỡng bức, người ta sử dụng quạt điện
hút không khí đưa vào trong xe. Các
cửa hút và cửa xả không khí được đặt
ở cùng vị trí như trong hệ thống thông
gió tự nhiên. Thông thường, hệ thống
thông gió này được dùng chung với
các hệ thống thông khí khác (hệ thống
điều hoà không khí, bộ sưởi ấm).
Hình 1-9: Điều khiển tuần hoàn không khí
Chương 2: THIẾT BỊ

CHÍNH TRONG HỆ THỐNG ĐHKK ÔTÔ

2.1 Khái quát
Các thành phần chính của máy lạnh ô tô bao gồm: 1. Máy nén ( compressor ); 2.
bộ ngưng tụ ( condenser ); 3. van tiết lưu; 4. bộ bốc hơi ( expansion value).

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -11-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Hình 2-1: giới thiệu sơ đồ hoạt động của máy nén và các thiết bị:
+ Ngoài các bộ phận cơ bản trên còn có một quạt gió để tạo ra dòng khí và một bộ
lọc không khí để làm sạch không khí hút vào.
+ Ngoài ra còn có các thiết bị khác và các chức năng giúp tạo ra các chức năng
hoàn chỉnh cho hệ thống như chống tạo sương mù, tránh chết máy và bù không tải động
cơ.
2.2 Máy nén.
1. Chức năng.

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -12-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Hình 2-2: Kết cấu của máy nén
Máy nén nhận dòng khí ở trạng thái có nhiệt độ và áp suất thấp. Sau đó dòng khí

này được nén, chuyển sang trạng thái khí có nhiệt độ và áp suất cao và được đưa tới giàn
nóng. Máy nén là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống lạnh, 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 tỉ số nén vào khoảng 5÷8,1. Tỉ số này phụ thuộc vào nhiệt độ không khí
môi trường xung quanh và loại môi chất lạnh.
2. Phân loại.

Hình 2-3: Các loại máy nén trong hệ thống làm mát
Nhiều loại máy nén được sử dụng trong hệ thống điện lạnh ô tô, mỗi loại máy nén
đều có đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc khác nhau. Nhưng tất cả các loại máy nén
đều thực hiện một chức năng 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.
HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -13-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Thời gian trước đây, hầu hết các máy nén sử dụng loại hai piston và một trục
khuỷu, piston chuyển động tịnh tiến trong xy lanh, loại này hiện nay không còn sử dụng
nữa. Hiện nay loại đang sử dụng rộng rãi nhất là loại máy nén piston dọc trục và máy
nén quay dùng cánh trượt.
3. Nguyên lý hoạt động của máy nén.
+ Bước 1: Sự hút môi chất của máy nén: Khi piston đi từ điểm chết trên xuống
điểm chết dưới, các van hút mở ra môi chất được hút vào xy lanh công tác và kết thúc
khi piston xuống điểm chết dưới.
+ Bước 2: Sự nén của môi chất: Khi piston từ điểm chết dưới lên điểm chết trên,

van hút đóng van xả mở ra với tiết diện nhỏ hơn nên áp suất của môi chất ra sẽ cao hơn
khi được hút vào. Quá trình kết thúc khi piston nên đến điểm chết trên.
+ Bước 3: Khi piston nên đến điểm chết trên thì quá trình được lặp lại như trên.
4. Một số loại máy nén thông dụng.
a) Máy nén loại piston.
α) Cấu tạo.
Một cặp piston được gắn chặt với đĩa chéo cách nhau một khoảng 72 0 đối với
máy nén có 10 xylanh và 1200 đối với loại máy nén 6 xilanh. Khi một phía piston ở
hành trình nén, thì phía kia ở hành trình hút.

Hình 2-4: Cấu tạo máy nén loại piston
β) Nguyên lý hoạt động.
Khi trục quay và kết hợp với đĩa vát làm cho piston dịch chuyển qua trái hoặc qua
phải. Kết quả làm môi chất bị nén lại. Khi piston qua trái, nhờ chênh lệch áp suất giữa
bên trong xy lanh và ống áp suất thấp. Van hút được mở ra và môi chất đi vào xy lanh
Khi piston sang phải, van hút đóng lại và môi chất bị nén. Khi môi chất trong xy
lanh cao, làm van đẩy mở ra. Môi chất được nén vào đường ống áp suất cao (van hút và
van đẩy được làm kín và ngăn chặn môi chất quay trở lại).
HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -14-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Hình 2-5: Sơ đồ nguyên lý máy nén loại piston
Nếu vì một lý do nào đó, áp suất ở phần cao áp của hệ thống lạnh quá cao, van an
toàn được lắp trong máy nén sẽ xả một phần môi chất ra ngoài. Điều này giúp bảo vệ

các bộ phận của hệ thống điều hòa.
Van an toàn được thiết kế để hoạt động khi gặp tình huống khẩn cấp. Bình thường
máy nén được ngắt bởi công tắc áp suất cao trong hệ thống điều khiển.

Hình 2-6: Van an toàn
b) Máy nén loại đĩa lắc.
α) Cấu tạo.

Hình 2-7: Cấu tạo máy nén loại đĩa lắc
HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -15-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

β) Nguyên lý hoạt động của máy nén loại đĩa lắc.
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 của
piston trong xylanh để thực hiện việc hút, nén và xả trong môi chất.
Để thay đổi dung tích của máy nén có 2 phương pháp: Một là dùng van điều
khiển được nêu ở trên và dùng loại van điều khiển điện từ.
Khi độ lạnh của dàn lạnh nhiều, áp suất và nhiệt độ khoang áp suất thấp (Suction)
đều nhỏ. Ống xếp bị co lại để đóng van, không cho áp suất cao từ khoang áp suất cao
thông vào khoang đĩa chéo, nên đĩa chéo nằm ở một vị trí nhất định.

Hình 2-8: Nguyên lý hoạt động máy nén loại đĩa lắc
Khi độ lạnh kém thì nhiệt độ và áp suất của khoang ống xếp tăng lên. Ống xếp nở

ra đẩy van mở cho một phần ga áp suất cao từ khoang áp suất cao, đưa vào khoang đĩa
chéo đẩy đĩa chéo nghiêng lên, làm tăng hành trình của piston và tăng lưu lượng của
máy nén.
c) Máy nén loại trục khuỷu
α) Cấu tạo.

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -16-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Hình 2-9: Cấu tạo máy nén loại trục khuỷu
β) Nguyên lý hoạt động của máy nén loại trục khuỷu.
Ở máy nén khí dạng chuyển động tịnh tiến qua lại, chuyển động quay của trục
khuỷu máy nén thành chuyển động tịnh tiến qua lại của piston.
d) Máy nén kiểu đĩa chéo
α) Cấu tạo
Một cặp píttiông được đặt trong đĩa chéo cách nhau một khoảng 72 0 đối với máy
nén 10 xylanh và 1200 đối với loại máy nén 6 xilanh. Khi một phía píttông ở hành trình
nén, thì phía kia ở hành trình hút.
β) Nguyên lý hoạt động
Píttông chuyển động sang trái, sang phải đồng bộ với chiều quay của đĩa chéo,
kết hợp với trục tạo thành một cơ cấu thống nhất và nén môi chất (ga điều hoà). Khi
píttông chuyển động vào trong, van hút mở do sự chênh lệch áp suất và hút môi chất
vào trong xy lanh. Ngược lại, khi piston chuyển động ra ngoài, van hút đóng lại để nén
môi chất. áp suất của môi chất làm mở van xả và đẩy môi chất ra. Van hút và van xả

cũng ngăn không cho môi chất chảy ngược lại.
e) Máy nén loại xoắn ốc
α) Cấu tạo:
Máy nén này gồm có một đường xoắn ốc cố định và một đường xoắn ốc quay
tròn.
β) Nguyên lý hoạt động
Tiếp theo chuyển động tuần hoàn của đường xoắn ốc quay, 3 khoảng trống giữa
đường xoắn ốc quay và đường xoắn ốc cố định sẽ dịch chuyển để làm cho thể tích của
chúng nhỏ dần. Đó là môi chất được hút vào qua cửa hút bị nén do chuyển động tuần
hoàn của đường xoắn ốc và mỗi lần vòng xoắn ốc quay thực hiện quay 3 vòng thì môi
chất được xả ra từ cửa xả. Trong thực tế môi chất được xả ngay sau mỗi vòng.

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -17-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Hình 2-10: Máy nén loại xoắn ốc
f). Loại cánh gạt xuyên:
Mỗi cánh gạt của máy nén khí loại này được đặt đối diện nhau. Có hai cặp cánh
gạt như vậy mỗi cánh gạt được đặt vuông góc với cánh kia trong rãnh của Rôto. Khi
Rôto quay cánh gạt sẽ được nâng theo chiều hướng kính vì các đầu của chúng trượt trên
mặt trong của xylanh.
g) Van giảm áp và Phớt làm kín trục
α) Van giảm áp
Nếu vì một lý do nào đó, áp suất ở phần cao áp của hệ thống lạnh quá cao, van an

toàn được lắp trong máy nén sẽ xả một phần môi chất ra ngoài. Điều này giúp bảo vệ
các bộ phận của hệ thống điều hòa.
Nếu giàn nóng không được thông hơi bình thường hoặc độ lạnh vượt mức độ cho
phép, thì áp suất phía cao áp của giàn nóng và bình chứa. Máy hút ẩm sẽ trở nên cao bất
bình thường tạo nên sự nguy hiểm cho đường ống dẫn. Để ngăn cho hiện tượng này xảy
ra, nếu áp suất phía cao áp tăng lên khoảng 3,43 MPa (35kgf/cm 2) đến,14 MPa (42
kgf/cm2) tì van giảm áp mở để giảm áp suất
Van an toàn được thiết kế để hoạt động khi gặp tình huống khẩn cấp. Bình thường
máy nén được ngắt bởi công tắc áp suất cao trong hệ thống điều khiển.

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -18-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Hình 2-11: Van an toàn
β) Phớt làm kín trục
Phớt làm kín trục được lắp trên trục dẫn động máy nén. Khi phớt làm kín trục bị
mòn hoặc hỏng thì môi chất sẽ rò rỉ.
CHÚ Ý:
Đối với máy nén khí loại đĩa lắc, Phớt làm kín trục không thể thay thế được, vì
máy nén khí này là loại không thể tháo rời.

Hình 2-12: Phớt làm kín trục
h) Ly hợp từ
HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -19-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Hình 2-13: chi tiết bộ ly hợp từ, trang bị trong buli máy nén
1. Máy nén; 2. Cuộn dây bộ ly hợp; 3. Vòng chặn; 4. Buli; 5. Ốc; 6. Vỏ li hợp; 7.
khoen chặn; 8. Che bụi; 9. Bạc đạn
Tất cả máy nén của hệ thống điện lạnh ôtô đều được trang bị bộ ly hợp họat động
nhờ từ trường. Bộ ly hợp này được xem như một phần của buli máy nén.
Ly hợp từ được động cơ dẫn động bằng đai. Ly hợp từ là một thiết bị để nối động
cơ với máy nén. Ly hợp từ dùng để dẫn động và dừng máy nén khi cần thiết.
α) Chức năng
Khi động cơ khởi động, nổ máy, buli máy nén quay theo nhưng trục của máy nén
vẫn đứng yên. Cho đến khi ta bật công tắt nối điện máy lạnh, bộ ly hợp từ trường sẽ
khớp với buli vào trục máy nén cho trục khuỷu động cơ kéo dẫn động máy nén.

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -20-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Hình 2-14: Ly hợp từ

β) Cấu tạo

Hình 2-15: Cấu tạo của ly hợp điện từ

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -21-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

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.
δ) Nguyên lý hoạt động của ly hợp điện từ.
Khi ly hợp từ được đóng, dòng điện chạy qua cuộn dây Stator và làm cho từ
trường của nam châm điện mạnh lên. Kết quả là Stato hút bộ phận định tâm với một lực
từ trường mạnh đủ để máy nén khí quay cùng với puli.
+ Khi ngắt ly hợp từ dòng điện không qua Stato bộ phận định tâm không bị hút
và chỉ có puli quay trơn

hoạt
từ

Hình 2-16: Nguyên lý
động của ly hợp điện

2.3 Bộ

nóng).

ngưng

tụ

(Giàn

a)
ngưng

Chức năng của bộ
tụ.

Công dụng 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
Giàn nóng (giàn ngưng) làm mát môi chất ở thể khí có áp suất và nhiệt độ cao bị
nén bởi máy nén và chuyển nó thành môi chất ở trạng thái và nhiệt độ áp suất cao (phần
lớn môi chất ở trạng thái lỏng và có lẫn một số ở trạng thái khí).
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. Các cánh tỏa nhiệt bám sát
quanh ống kim loại. Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa
và không gian chiếm chỗ là tối thiểu.
Trên ô tô bộ ngưng tụ được lắp ráp ngay trước đầu xe, lắp đặt ở mặt trước của két
nước làm mát, phía trước thùng nước tỏa nhiệt của động cơ, ở vị trí này bộ ngưng tụ
tiếp nhận tối đa luồng không khí mát thổi xuyên qua do đang lao tới và do quạt gió tạo
ra.

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -22-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Hình 2-17: Cấu tạo của giàn nóng (Bộ ngưng tụ)
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 bơm vào. Hơi môi chất lạnh nóng chui vào bộ ngưng tụ
qua ống nạp bố trí phía trên giàn nóng, dòng hơi này tiếp tục lưu thông trong ống dẫn đi
dần xuống phía dưới, nhiệt của khí môi chất truyền qua các cánh toả nhiệt và được luồng
gió mát thổi đi. Quá trình trao đổi này làm toả một lượng nhiệt rất lớn vào trong không
khí. Lượng nhiệt được tách ra khỏi môi chất lạnh thể hơi để nó ngưng tụ thành thể lỏng
tương đương với lượng nhiệt mà môi chất lạnh hấp thụ trong giàn lạnh để biến môi chất
thể lỏng thành thể hơi.
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 bầu lọc (hút ẩm). Giàn nóng chỉ
được làm mát ở mức trung bình nên hai phần ba phía trên bộ ngưng tụ vẫn còn ga môi
chất nóng, một phần ba phía dưới chứa môi chất lạnh thể lỏng, nhiệt độ nóng vừa vì đã
được ngưng tụ.

Hình 2-18: Cấu tạo của giàn nóng kép (Giàn nóng tích hợp)
HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -23-

Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Môi chất dạng khí ở nhiệt độ và áp suất cao được đưa từ máy nén qua 3 đường
ống của giàn nóng để được làm mát.
Ngày nay trên xe người ta trang bị giàn nóng kép hay còn gọi là giàn nóng tích
hợp để nhằm hóa lỏng ga tốt hơn và tăng hiệu suất của quá trình làm lạnh trong một số
chu trình.
Trong hệ thống có giàn lạnh tích hợp, môi chất lỏng được tích lũy trong bộ chia
hơi-lỏng, nên không cần bình chứa hoặc lọc ga. Môi chất được làm mát tốt ở vùng làm
mát trước làm tăng năng suất lạnh.

Hình 2-19: Chu trình làm lạnh cho giàn nóng tích hợp
d) Giàn nóng loại làm mát phụ
α) Mô tả
Ở các xe ngày nay giàn nóng làm mát phụ được sử dụng cải thiện khả năng làm
lạnh.
Bộ phân chia hơi-lỏng bao gồm một phi lọc và chất hút ẩm để giữ hơi nước và
cặn bẩn của môi chất.

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -24-


Chương 1: Tổng quan

Lê Quang Liêm

Hình 2-20: Cấu tạo của bộ chia hơi - lỏng
β) Nguyên lý hoạt động

Ở chu trình làm lạnh của giàn nóng làm mát phụ, bộ điều biến hoạt động như là
bình chứa, bộ hút ẩm và lưu trữ môi chất ở dạng lỏng bên trong bộ điều biến. Ngoài ra
môi chất tiếp tục được làm mát ở bộ phận làm mát để được chuyển hoàn toàn thành
dạng lỏng và do đó khả năng làm mát được cải thiện.
Trong bộ điều biến, có bộ phận lọc và hút ẩm để loại trừ hơi ẩm cũng như vật thể
lạ trong môi chất.
Để thay thế chất hút ẩm và bộ phận lọc trong bộ điều biến, phải xả môi chất và
sau đó tháo nắp đậy

HỆ THỐNG ĐHKK TRÊN ÔTÔ

Trang -25-