Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống điện lạnh trên ôtô

Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
1

NHậN XéT CủA GIáO VIÊN HƯớng dẫn






















Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
2

MụC Lục

Lời nói đầu
Ngày nay, ôtô đợc sử dụng rộng rãi nh một phơng tiện giao thông
thông dụng. ôtô hiện đại thiết kế nhằm cung cấp tối đa về mặt tiện
nghi cũng nh tính năng an toàn cho ngời sử dụng. Các tiện nghi đợc sử
dụng trên ôtô hiện đại ngày càng phát triển, hoàn thiện và giữ vai trò
hết sức quan trọng đối với việc đảm bảo nhu cầu của khách hàng nh
nghe nhạc, xem truyền hình, Một trong những tiện nghi phổ biến đó
là hệ thống điều hoà không khí (hệ thống điện lạnh) trong ôtô.
Hệ thống điều hoà không khí giới thiệu những kiến thức cơ bản về
lý thuyết điều hoà không khí, về cấu tạo và nguyên lý làm việc, thiết
kế mô hình để giảng dạy cho học sinh, sinh viên trong nhà trờng và
thực hiện các bài thực hành trên mô hình trong xởng, cách vận hành các
máy lạnh trên ôtô hiện nay. Nội dung cơ bản của hệ thống điện lạnh ôtô
gồm 3 chơng: Chơng 1: Tổng quan về hệ thống điện lạnh trang bị trên
ôtô, chơng 2: Thiết kế mô hình của hệ thống điện lạnh trên ôtô, chơng
3: Xây dựng các bài thực hành trên mô hình.
Là sinh viên đợc đào tạo tại trờng Đại học SPKT Hng Yên, chúng em đã
đợc các thầy cô trang bị cho những kiến thức cơ bản về chuyên môn.
Đến nay đã kết thúc khoá học, để tổng kết, đánh giá quá trình học tập
và rèn luyện tại trờng, chúng em đợc nhà trờng và khoa cơ khí động lực
giao cho trách nhiệm hoàn thành đề tài tốt nghiệp với nội dung: Thiết
kế chế tạo mô hình hệ thống điện lạnh trên ôtô.
Chúng em rất mong rằng khi đề tài của chúng em đợc hoàn thành sẽ
đóng góp phần nhỏ trong công tác giảng dạy trong nhà trờng. Đồng thời
có thể làm tài liệu tham khảo cho các bạn học sinh, sinh viên chuyên
ngành ôtô và các bạn sinh viên học các chuyên ngành khác ham thích
tìm hiểu về kĩ thuật ôtô.

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
3

Do nội dung đề tài còn mới, kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế
nên không thể tránh khỏi thiếu sót trong quá trình thực hiện đề tài,
chúng em rất mong đợc sự giúp đỡ của các thầy cô và bạn bè đồng
nghiệp để đề tài của em đợc hoàn thiện hơn.

Chơng 1. Tổng Quan về điều hòa không khí trong ô tô
1.1. Lý thuyết về điều hòa không khí
1.1.1. Mục đích về điều hoà không khí
- Lọc sạch, tinh khiết khối không khí trớc khi đa vào cabin ôtô.
- Rút sạch chất ẩm ớt
trong khối không khí này.
- Làm mát khối không
khí và duy trì độ mát ở

Làm sạch

Làm
lạnh
hút ẩm

nhiệt độ thích hợp.
- Giúp cho khách hàng
và ngời lái xe cảm thấy

Hình 1.1. Sơ đồ khối giới thiệu

thoải mái, mát dịu, khi xe

quá trình lọc sạch, hút ẩm và làm

chạy trên đờng trờng trong

lạnh khối không khí đa vào cabin

khi thời tiết nóng bức.

ôtô.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện lạnh ôtô đợc mô tả theo sơ

đồ khối (hình 1.1).

1.1.2. Lý thuyết về điều hoà không khí trong ôtô
Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
4

Hệ thống điện lạnh đợc
thiết kế dựa trên các đặc tính

Mỏ hàn

cơ bản của sự truyền dẫn nhiệt
sau đây: Dòng nhiệt, sự hấp
thụ nhiệt và áp suất đối với
điểm sôi.
1.1.2.1. Dòng nhiệt
Hệ thống điện lạnh đợc
thiết kế để xua đẩy nhiệt từ

Hình 1.2. Truyền nhiệt nhờ sự

vùng này sang vùng khác. Nhiệt

dẫn nhiệt. Nhiệt độ của mỏ hàn đ

có tính truyền dẫn từ vật nóng

ợc truyền đi trong thanh đồng.

sang vật nguội. Sự chênh lệch
nhiệt độ giữa hai vật càng lớn thì dòng điện lu thông càng mạnh.
Nhiệt

truyền

dẫn

từ

vật

này

sang

khác theo ba cách:
- Dẫn nhiệt.
- Sự đối lu.
- Sự bức xạ.
a. Dẫn nhiệt
Sự dẫn nhiệt xảy ra giữa hai vật
thể khi chúng đợc tiếp xúc trực tiếp
nhau. Nếu đầu của một đoạn dây
đồng tiếp xúc với ngọn lửa (hình
1.2), nhiệt độ của ngọn lửa sẽ
truyền đi nhanh chóng xuyên qua
đoạn dây đồng. Trong dây đồng,
nhiệt lu thông từ phân tử này sang

Hình 1.3. Nhiệt đợc truyền
dẫn do sự đối lu. Không khí
trên bề mặt nung nóng, bay
nên nung chín gà.

Tài liệu học tập

vật


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
5

phân tử kia. Một vài vật chất có đặc tính dẫn nhiệt nhanh hơn các vật
chất khác.
b. Sự đối lu
Nhiệt có thể truyền dẫn từ vật thể này sang vật thể kia, nhờ trung
gian của khối không khí bao quanh chúng. đặc tính này là hình thức
của sự đối lu. Lúc khối không
khí đợc đun nóng bên trên

Sóng

một nguồn nhiệt, không khí

ngoại

tia

Mặt trời

hồng

nóng sẽ bốc lên phía trên tiếp
xúc với vật thể nguội hơn ở
phía trên và làm nóng vật
thể này (hình 1.3). Trong
Trái Đất

một phòng, không khí nóng
bay lên trên, không khí nguội
đi

chuyển

thành

xuống

vòng

tròn

dới

tạo

luân

chuyển khép kín, nhờ vậy
các vật thể trong phòng đợc

Hình 1.4. Truyền dẫn nhiệt do bức xạ.
Mặt trời truyền nhiệt nung nóng Trái
Đất nhờ tia hồng ngoại.

nung nóng đều, đó là hiện tợng của sự đối lu.
c. Sự bức xạ
Sự bức xạ là sự truyền nhiệt do tia hồng ngoại truyền qua không gian
xuống Trái Đất, nung nóng Trái Đất (Hình 1.4).
1.1.2.2. Sự hấp thu nhiệt
Vật có thể đợc tồn tại ở một trong ba trạng thái : Thể rắn, thể lỏng

và thể khí. Muốn thay đổi trạng thái của vật thể, cần phải truyền cho
nó một lợng nhiệt. Ví dụ khi ta hạ nhiệt độ của nớc xuống đến 320F (00C)
nớc sẽ đông thành đá, nếu đun nóng lên đến 212 0F (1000 C) nớc sôi sẽ
bốc hơi. Nếu ta đun nớc đá ở 00C thì nó sẽ tan ra, nhng nớc đá đang tan
vẫn giữ nguyên nhiệt độ. Đun nớc nóng đến 1000C ta tiếp tục truyền

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
6

nhiệt nhiều hơn nữa cho nớc bốc hơi chỉ thấy nhiệt độ của nớc giữ
nguyên 1000C. Hiện tợng này gọi là ẩn nhiệt hay tiềm nhiệt.
1.1.2.3. áp suất và điểm sôi
Sự ảnh hởng của áp suất đối với điểm sôi có một tác động quan
trọng đối với hoạt động biến thể của môi chất lạnh trong máy điều hoà
không khí. Thay đổi áp suất trên măt thoáng của chất lỏng sẽ làm thay
đổi điểm sôi của chất lỏng này. áp suất càng lớn thì điểm sôi càng
cao, có nghĩa là nhiệt độ lúc chất lỏng sôi sẽ cao hơn so với áp suất
bình thờng. Ngợc lại, nếu giảm áp suất trên mặt thoáng chất lỏng thì
điểm sôi của nó sẽ giảm. Hệ thống điều hoà không khí cũng nh hệ
thống điện lạnh ôtô ứng dụng ảnh hởng này của áp suất đối với sự bốc
hơi và sự ngng tụ của một loại chất lỏng đặc biệt để sinh hàn gọi là
môi chất lạnh.
1.1.2.4. Lý thuyết về điều hoà không khí
Lý thuyết về điều hoà không khí đợc tóm lợc theo ba nguyên tắc
sau:
+ Nguyên tắc thứ nhất: Làm lạnh một vật thể là rút bớt nhiệt của vật
thể đó.

+ Nguyên tắc thứ hai: Mục tiêu làm lạnh chỉ thực hiện tốt khi
khoảng cách không gian cần làm lạnh đợc bao kín chung quanh. Vì vậy
cabin ôtô cần phải đợc bao kín và cách nhiệt tốt.
+ Nguyên tắc thứ ba: Khi cho bốc hơi chất lỏng, quá trình bốc hơi
sẽ sinh hàn và hấp thu một lợng nhiệt đáng kể. Ví dụ cho một ít rợu cồn
vào lòng bàn tay, cồn hấp thu nhiệt từ lòng bàn tay để bốc hơi. Hiện tợng này làm ta cảm thấy mát lạnh tại điểm giọt cồn đang bốc hơi.

1.1.3. Đơn vị đo nhiệt lợng Môi chất lạnh Dầu nhờn bôi
trơn
1.1.3.1. Đơn vị đo nhiệt lợng

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
7

Để đo nhiệt lợng truyền từ vật thể này sang vật thể khác, thông thờng ngời ta dùng đơn vị Calorie và BTU.
- Calorie là số nhiệt lợng cần cung cấp cho 1kg nớc để tăng nhiệt độ
lên 1 0 C .
- BTU viết tắt của chữ British Thermal Unit. Nếu cần nung 1 pound
nớc ( 0,454kg) đến 10F (0,550C) phải truyền cho nớc 1 BTU nhiệt.
1.1.3.2. Môi chất lạnh:....
Môi chất lạnh còn gọi là tác nhân lạnh hay ga lạnh dùng trong hệ
thống điều hoà không khí ôtô phải đạt đợc các yêu cầu sau đây:
- Dễ bốc hơi có điểm sôi thấp.
- Phải trộn lẫn đợc với dầu bôi trơn.
- Có hoá tính trơ, nghĩa là không làm hỏng các ống cao su, nhựa
dẻo, không gây sét gỉ cho kim loại.
- Không gây cháy nổ và độc hại.

Hệ thông điện lạnh ôtô sử dụng hai loại môi chất lạnh phổ biến là R12 và R-134a.
a. Môi chất lạnh R-12
Môi chất lạnh R-12 là một hợp chất gồm clo, flo và cacbon. Điểm sôi
của R-12 là -220F (-300C), nhờ vậy:
- Ưu điểm: Nó bốc hơi nhanh chóng trong giàn lạnh và hấp thu nhiều
nhiệt. R-12 hoà tan đợc trong dầu nhờn bôi trơn chuyên dùng cho máy
lạnh (loại dầu khoáng chất), không phản ứng làm hỏng kim loại, các ống
mềm và gioăng đệm. Nó có khả năng lu thông xuyên suốt qua hệ thống
lạnh nhng không bị giảm hiệu suất lạnh.
- Nhợc điểm: Chất này thải vào không khí, nguyên tử clo tham gia
phản ứng làm thủng tầng ôzôn bao bọc bảo vệ Trái Đất. Trên tầng cao từ
16 ữ 48 km, tầng ôzôn bảo vệ Trái Đất bằng cách ngăn chặn tia cực tím
của mặt trời phóng vào Trái Đất. Do đó, ngày nay hệ thống điện lạnh
ôtô dùng loại môi chất mới R-134a thay thế cho R-12.

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
8

b. Môi chất lạnh R-134a
Môi chất lạnh R-134a là hợp chất gồm flo và cacbon. Điểm sôi của môi
chất R-134a là -150F (-260C).
- Ưu điểm:
Hợp chất này không tham gia phá hỏng tầng ôzôn. Vì trong phân tử
này không chứa clo.
- Nhợc điểm:
R-134a không hoà tan đợc với dầu nhờn bôi trơn khoáng chất.
- Một số khác biệt quan trọng của môi chất lạnh R-134a so với R-12 là:

+ Dầu nhờn bôi trơn chuyên dùng cùng với môi chất lạnh R-134a là các
chất bôi trơn tổng hợp polyalkalineglycol (PAG) hay polyolester (POE). Hai
chất bôi trơn này không thể hoà lẫn với môi chất lạnh R-12.
+ Chất khử ẩm dùng cho R-134a khác với chất khử ẩm dùng cho R-12.
+ Hệ thống điện lạnh ôtô dùng môi chất lạnh R-134a cần áp suất
bơm của máy nén và lu lợng không khí giải nhiệt giàn nóng (bộ ngng tụ)
phải tăng cao hơn so với hệ thống điện lạnh dùng R-12.
Chú ý: Trong quá trình bảo trì sửa chữa cần tuân thủ các yếu tố kỹ
thuật sau đây:
+ Không đợc nạp lẫn môi chất lạnh R-12 vào trong hệ thống đang
dùng môi chất lạnh R-134a và ngợc lại. Nếu không tuân thủ điều này sẽ
gây ra sai hỏng cho hệ thống điện lạnh.
+ Không đợc dùng dầu bôi trơn máy nén của hệ thống R-12 cho máy
nén của hệ thống R-134a. Nên dùng đúng loại.
+ Phải sử dụng chất khử ẩm đúng loại dành riêng cho R-12 và R134a.
c. Đề phòng tai nạn đối với môi chất lạnh
Tính chất vật lý của môi chất lạnh là không mầu sắc, không mùi vị,
không cháy nổ. Nếu tiếp xúc trực tiếp với môi chất lạnh có thể bị mù
mắt hay hỏng da. Môi chất lạnh bắn vào mắt sẽ gây đông lạnh phá
hỏng mắt. Nếu không may bị môi chất lạnh bắn vào mắt phải nhanh
chóng tự cấp cứu nh sau:

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
9

+ Không đợc dụi mắt.
+ Tạt nhiều nớc lã sạch vào mắt để làm tăng nhiệt độ cho mắt.

+ Băng che mắt tránh bụi bẩn.
+ Đến ngay bệnh viện mắt để chữa trị kịp thời.
+ Nếu bị chất lạnh phun vào da thịt, nên tiến hành chữa trị nh trên.
Không nên xả bỏ môi chất lạnh vào trong một phòng kín, vì môi
lạnh làm phân tán khí ôxi gây ra chứng buồn ngủ, bất tỉnh và tử vong.
Nếu để môi chất lạnh tiếp xúc với ngọn lửa hay kim loại nóng sẽ sinh ra
khí độc. Nên tuân thủ một số nguyên tắc an toàn sau đây mỗi khi
thao tác với môi chất lạnh:
+ Lu trữ các bình chứa môi chất lạnh vào chỗ thoáng mát. Tuyệt đối
không đợc hâm nóng môi chất lạnh lên quá 510C .
+ Không đợc va chạm hay gõ mạnh vào bình chứa môi chất lạnh.
+ Không đợc trộn lẫn R 12 với R 134a.
1.1.2.3. Dầu nhờn bôi trơn hệ thống điện lạnh
Tuỳ theo quy định của nhà chế
tạo, lợng dầu bôi trơn khoảng 150 ml
đến 200ml đựơc nạp vào máy nén
nhằm đảm bảo các chức năng: Bôi
trơn các chi tiết của máy nén tránh
mòn và kẹt cứng, một phần dầu nhờn
sẽ hoà lẫn với môi chất lạnh và lu thông
khắp nơi trong hệ thống giúp van giãn
nở hoạt động chính xác, bôi trơn cổ
trục máy nén .v.v
Dầu nhờn bôi trơn máy nén phải
tinh khiết, không sủi bọt, không lẫn lu
huỳnh. Dầu nhờn bôi trơn máy nén
không có mùi, trong suốt màu vàng
nhạt. Khi bị lẫn tạp chất dầu nhờn đổi

Hình 1.5. Bình chứa

sang màu nâu đen. Vì vậy nếu phát

2ounces (59 ml) dầu nhờn

hiện thấy dầu nhờn trong hệ thống

bôi trơn dùng để cho thêm

điện lạnh đổi sang màu nâu đen

vào hệ thống điện lạnh ôtô.

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
10

đồng thời có mùi hăng nồng, thì dầu đã bị nhiễm bẩn. Cần phải xả sạch
dầu cũ và thay dầu mới đúng chủng loại và đúng dung lợng quy định.
Chủng loại và độ nhớt của dầu bôi trơn máy nén tuỳ thuộc vào quy
định của nhà chế tạo máy nén và tuỳ thuộc vào loại môi chất lạnh đang
sử dụng. Để có thể cho thêm dầu nhờn vào máy nén bù đắp cho lợng dầu
bị thất thoát do xì ga, ngời ta sản xuất những bình dầu nhờn áp suất
( Pressurizedoil) nh giới thiệu trên (hình 1.5) . Loại bình này chứa 59 ml
dầu nhờn và một lợng thích ứng môi chất lạnh. Lợng môi chất lạnh cùng
chứa trong bình có công dụng tạo áp suất đẩy dầu nhờn nạp vào hệ
thống.
Cho thêm dầu nhờn vào hệ thống điện lạnh ôtô.

Trong công tác bảo trì sửa chữa điện lạnh ôtô, cụ thể nh xả môi
chất lạnh, thay mới các bộ phận, cần phải cho thêm dầu nhờn bôi trơn
đúng chủng loại và đúng lợng. Dầu nhờn phải đợc cho thêm sau khi tiến
hành tháo xả môi chất lạnh, sau khi thay mới một bộ phận và trớc khi rút
chân không. Dầu nhờn hoà tan với môi chất lạnh và lu thông khắp xuyên
suốt hệ thống, do vậy bên trong mỗi bộ phận đều có tích tụ một số dầu
bôi trơn khi tháo rời bộ phận này ra khỏi hệ thống.
Lợng dầu nhờn bôi trơn phải cho thêm sau khi thay mới bộ phận đợc
quy định do nhà chế tạo và đợc chế trực tiếp vào bộ phận đó. Sau
đây là quy định của hãng ôtô Ford:
. Giàn lạnh (bộ bốc hơi)

.... 90 cc.

. Giàn nóng (bộ ngng tụ) . 30 cc.
. Bầu lọc hút/ẩm

. 30 cc.

Tổng thể tích dầu bôi trơn trong hệ thống điện lạnh ôtô khoảng
240 cc.

1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điện lạnh
ôtô
1.2.1. Hệ thống điện lạnh và các thành phần chính
1.2.1.1. Cấu tạo chung của hệ thống điện lạnh ôtô

Tài liệu học tập

Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
11

Hệ thống điện lạnh ôtô là một hệ thống hoạt động áp xuất khép
kín, gồm các bộ phận chính đợc mô tả theo sơ đồ hình 2.1.

Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo hệ thống điện lạnh trên ôtô.
A. Máy nén còn gọi là blốc lạnh .
B. Bộ ngng tụ, hay giàn nóng.

I. Bộ tiêu âm.
H . Van xả phía

thấp áp.
C. Bình lọc/hút ảm hay fin lọc.

1. Sự nén.

D. Van giãn nở hay van tiết lu .

2. Sự ngng tụ.

E. Van xả phía cao áp.
F. Van giãn nở.

3. Sự giãn nở.
4. Sự bốc hơi.

G. Bộ bốc hơi, hay giàn lạnh.
1.2.1.2. Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điện lạnh ôtô

Hoạt động của hệ thống điện lạnh (hình 1.6) đợc tiến hành theo
các bớc cơ bản sau đây nhằm truất nhiệt, làm lạnh khối không khí và
phân phối luồng khí mát bên trong cabin ôtô:
a. Môi chất lạnh thể hơi đợc bơm đi từ máy nén (A) dới áp suất cao
và nhiệt độ cao đến bộ ngng tụ( B) .

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
12

b.Tại bộ ngng tụ (giàn nóng) (B) nhiệt độ của môi chất lạnh rất cao,
quạt gió thổi mát giàn nóng, môi chất lạnh thể hơi đợc giải nhiệt, giảm
áp nên ngng tụ thành thể lỏng dới áp suất cao nhiệt độ thấp .
c. Môi chất lạnh thể lỏng tiếp tục lu thông đến bình lọc/hút ẩm (C),
tại đây môi chất lạnh đợc tiếp tục làm tinh khiết nhờ đợc hút hết hơi ẩm
và lọc tạp chất.
d. Van giãn nở hay van tiết lu (F) điều tiết lu lợng của môi chất lạnh
thể lỏng để phun vào bộ bốc hơi (giàn lạnh) (G), làm lạnh thấp áp của
môi chất lạnh. Do đợc giảm áp nên môi chất lạnh thể lỏng sôi, bốc hơi
biến thành thể hơi bên trong bộ bốc hơi.
e. Trong quá trình bốc hơi, môi chất lạnh hấp thu nhiệt trong cabin
ôtô, và làm cho bộ bốc hơi trở lên lạnh. Quạt lồng sóc hay quạt giàn lạnh
thổi một khối lợng lớn không khí xuyên qua giàn lạnh đa khí mát vào
cabin ôtô.
f. Sau đó môi chất lạnh ở thể hơi, áp suất thấp đợc hút trở về lại máy
nén.
Hệ thống điện lạnh ôtô đợc thiết kế theo 2 kiểu: Hệ thống dùng van
giãn nở TXV (Thermostatic Expansion Valve) và hệ thốngs tiết lu cố định

FOT (Fexed Orfice Tube) để tiết lu môi chất lạnh thể lỏng phun vào bộ
bốc hơi.

1.2.2. Máy nén
Máy nén trong hệ thống điện lạnh ôtô thực hiện một lúc hai vai trò
quan trọng sau đây:
Vai trò thứ nhất: Máy nén tạo sức hút hay tạo ra điều kiện giảm áp tại
cửa hút của nó nhằm thu hồi ẩn nhiệt của hơi môi chất lạnh từ bộ bốc
hơi. Điều kiện giảm áp này giúp cho van giãn nở hay ống tiết lu điều tiết
đợc lợng môi chất lạnh thể lỏng cần phun vào bộ bốc hơi.
Vai trò thứ hai: Trong quá trình bơm, máy nén làm tăng áp suất,
biến môi chất lạnh thể hơi thấp áp thành môi chất lạnh thể hơi cao áp.
áp suất nén càng cao thì nhiệt độ của hơi môi chất lạnh càng tăng lên.
Yếu tố này làm tăng cao áp suất và nhiệt độ của hơi môi chất lạnh lên
gấp nhiếu lần so với nhiệt độ môi trờng giúp thực hiện tốt quá trình trao
đổi nhiệt tại giàn nóng.

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
13

Máy nén còn có công dụng bơm môi chất lạnh chảy xuyên suốt trong
hệ thống.
Máy nén đợc phân ra làm những loại sau:
-

Máy nén kiểu piston :
Máy nén kiểu piston loại đặt đứng.

-

Máy nén kiểu piston loại đặt nằm.

-

Máy nén loại cánh van quay.

-

Máy nén thay đổi thể tích bơm.
1

2

1. Mặt bích.
2. Vỏ máy nén.
3. Van hút/van áp
suất.
4. Piston.

8

7

6

5

10

5

3

4

5. Đĩa cam.
6. Mặt bích chặn.
7. Đầu trục truyền
động.
8. Đĩa bị động.
9. Buly.
10. Bulông xả môi
chất.
9

Hình 1.7. Mặt cắt của máy nén kiểu piston đặt nằm có thể
tích bơm thay đổi.
1.2.2.1. Cấu tạo

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
14

Máy nén đợc cấu tạo gồm các chi tiết nh giới thiệu hình 1.7 và hình
1.8.

1.2.2.2. Nguyên lý hoạt động chung của máy nén
Xét nguyên lý hoạt động của một loại máy nén nh giới thiệu ở (hình
1.8). Đó là một loại máy nén kiểu piston đặt nằm có thể tích buồng
bơm thay đổi.
- Máy nén kiểu piston loại đặt nằm, còn gọi là máy nén piston đặt
dọc trục có kích thớc nhỏ gọn đợc trang bị phổ biến cho ôtô thế hệ mới .
10

9

11

12

8
1

7

6

5

4

3

2

Hình1.8. Cấu tạo của máy nén piston đặt nằm có thể

tích bơm thay đổi.
1. Trục truyền.

7.

Phía trên.
2. Trục phát động.

8. Lỗ

khoan tiết lu.
3. Lò xo.

9. Van

điều chỉnh.
4. Buồng áp suất.

10.

Đĩa cam.
5. Phía dới.

11.

Thanh răng trợt.

Tài liệu học tập

6. Piston.

ly.

12. Bu


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
15

Hình (1.7) và (1.8) giới thiệu kiểu máy nén này. Năm piston của máy
nén đợc dẫn động nhờ tấm dao động có khả năng thay đổi góc
nghiêng. Mỗi khi góc nghiêng của tấm dao động thay đổi thì khoảng
cách chạy hữu ích của piston sẽ thay đổi theo, nhờ vậy thể tích môi
chất lạnh bơm đi cũng thay đổi.
Khoảng cách của các piston thay đổi tuỳ thuộc vào môi chất lạnh
cần bơm đi. Nh đã giới thiệu ở trên, chiều dài khoảng chạy piston đợc
điều khiển do tấm dao động. Tấm dao động có thể thay đổi góc
nghiêng của nó trong lúc đang bơm. Góc nghiêng này càng lớn thì
khoảng chạy của piston càng dài ( hình 1.8) và bơm đi càng nhiều môi
chất lạnh góc nghiêng của tấm dao động càng bé thì khoảng chạy của
các piston càng ngắn và bơm đi càng ít môi chất lạnh. Đặc tính hoạt
động này giúp cho máy nén có thể bơm liên tục vì nó chỉ cần bơm đi
một số lợng môi chất lạnh lúc ít lúc nhiều tuỳ nhu cầu làm lạnh.
Góc nghiêng của đĩa dao động đợc điều khiển nhờ một van kiểm
soát kiểu lồng xếp bố trí phía sau bơm. Van này tự động thu ngắt hay
duỗi dài mỗi khi áp suất trong phía thấp áp tăng hay giảm. Động tác co,
duỗi của van lồng xếp điếu khiển một viên bi đóng hay mở để kiểm
soát bên trong cácte máy nén. Sự chênh lệch áp suất giữa phía thấp và
áp suất bên trong cácte máy nén sẽ quyết định vị trí hay góc nghiêng
của tấm dao động.

Khi áp suất phía thấp áp bằng áp suất bên trong cácte máy nén thì
góc nghiêng của đĩa dao động sẽ tối đa và bơm đi một lợng tối đa môi
chất lạnh. Ngợc lại khi nhu cầu làm lạnh thấp, áp suất tại cửa hút bằng áp
suất chuẩn, van kiểm soát sẽ mở cho hơi môi chất lạnh từ phía cao áp nạp
vào cácte máy nén tạo ra chênh lệnh áp suất giữa cácte với cửa hút, lúc
này góc nghiêng của tấm dao động sẽ tối thiểu, môi chất lạnh bơm đi
tối thiểu. Chỉ cần tăng nhẹ áp suất bên trong cácte máy nén là có thể
thay đổi góc nghiêng của tấm dao động.
. Duy chì đợc mức độ lạnh theo yêu cầu bằng cách thay đổi thể
tích bơm của máy nén.
. Không cần cắt nối liên tục của bộ ly hợp điện từ theo chu kỳ nh đối
với kiểu máy nén thờng.

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
16

. Hệ thống hoạt động êm dịu, duy chì độ lạnh của bộ bốc hơi ở
mức 320F .
. Đạt hiệu quả làm lạnh cao.
Cơ cấu điều khiển thay đổi thể tích bơm đợc lắp đặt phía sau
máy nén bao gồm piston điều khiển van điện từ cuộn dây điện từ,
van một chiều và van xả.
* Bộ phận điều chỉnh của máy nén.
Hình 1.9 (a,b) giới thiệu kết cấu và hoạt động của bộ phận này.
* Nguyên lý hoạt động của van điều chỉnh (van lồng xếp).
- Khi công suất lu lợng lớn thì áp suất môi chất ở đờng cao áp và ở đờng thấp áp đều lớn (hình 1.9a).
Khi đó màng xếp (2) bị nén lại, áp suất lớn và màng xếp (1) bị ép

lại do áp suất lớn của đờng thấp áp.
Van điều chỉnh mở phần áp suất thấp của buồng thấp áp bị giảm
đi vì qua đờng đầu van điều chỉnh ra phía ngoài. Khi đó, áp suất ở
phần trên piston và lực của lò xo (1) lớn hơn áp suất ở phần dới piston và
lò xo (2).
Nó làm cho vị trí lệch nghiêng của đĩa cam tăng, phần tăng đúng
bằng phần yêu cầu của công suất làm lạnh.
- Khi công suất làm lạnh thấp thì áp suất ở đờng cao áp và đờng
thấp áp đều thấp (hình 1.9b). Màng xếp (2) bị giãn nở và màng xếp (1)
cũng giãn nở nhng thông qua áp suất thấp ở đờng thấp áp nó làm van
điều chỉnh đóng. Dẫn đến phần
thấp áp ở buồng áp suất bị đóng
lại. Lúc này áp suất ở buồng áp suất

3

2
1

đợc tăng bởi lỗ khoan tiết lu.
4

1. Van điều chỉnh.

5

10

2. Màng xếp 1.
3. Màng xếp 2.

9

4. Buồng áp suất.
5. Buồng áp suất.
6. Lò xo 2.

Tài liệu học tập

8
7

6


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
17

7. Lò xo 1.
8. Đờng áp suất thấp.
9. Đờng áp suất cao.
10. Lỗ khoan tiết lu.

Hình 1.9 a) Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy nén trong
trờng hợp công suất vận chuyển cao hơn khi công suất làm lạnh cao hơn
Buồng áp suất thấp hơn.
1. Van điều chỉnh.

2

3

1

2. Màng xếp 1.

4

3. Màng xếp 2.
4. Buồng áp suất.

1

5. Buồng áp suất.

5

0

6. Lò xo 2.
7. Lò xo 1.
8. Đờng áp suất thấp.
9. Đờng áp suất cao.
10. Lỗ khoan tiết lu.

9
8

Hình 1.9 b) Sơ đồ cấu tạo và

7

6

nguyên lý hoạt động của máy nén trong trờng hợp công suất vận chuyển
thấp hơn khi công suất làm lạnh thấp hơn Buồng áp suất cao hơn.
1.2.2.3. Bộ ly hợp điện từ
a. Cấu tạo
Tất cả các máy nén (Blốc lạnh) của hệ thống điện lạnh ôtô đều đợc
trang bị bộ ly hợp điện từ. Bộ ly hợp này đợc xem nh một phần của buly
máy nén, có công dụng ngắt và nối sự truyền động giữa động cơ và
máy nén mỗi khi cần thiết.

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
18

Bộ ly hợp điện từ bên trong buly máy nén có cấu tạo nh trình bày ở
(hình 1.10) giới thiệu chi tiết tháo dời của một bộ ly hợp điện từ gắn bên
trong buly máy nén và (hình 1.11)
cấu tạo của bộ ly hợp điện từ.
H
2

ì
h

n

3
4

7

10

6
5

1
9
8

1.10. Chi tiết tháo rời bộ ly hợp điện từ trang bị bên trong máy nén.
1. Máy nén.

5. ốc siết mâm bị động.

2. Cuộn dây bộ ly hợp,

6. Mâm bị động.

9.

Vòng bi.
10.

Shim điều chỉnh khe.
3. Vòng giữ cuộn dây.

7. Vòng hãm bu ly.

hở bộ

ly hợp.
4. Bu ly.

8. Nắp che bụi.

b. Nguyên lý hoạt động
Khi động cơ ôtô khởi động, nổ máy, buly máy nén quay theo trục
khuỷu nhng trục khuỷu của máy nén vẫn đứng yên. Cho đến khi ta bật
công tắc A/C nối điện máy lạnh, bộ ly hợp điện từ sẽ khớp buly vào trục
máy nén cho trục khuỷu động cơ dẫn động máy nén bơm môi chất
lạnh. Sau khi đã đạt đến nhiệt độ lạnh yêu cầu, hệ thống điện sẽ tự
động ngắt mạch điện bộ ly hợp từ cho máy nén ngừng bơm.
Hình 1.11 giới thiệu mặt cắt của bộ ly hợp điện từ trục máy nén (4)
liên kết với đĩa bị động (2). Khi hệ thống điện lạnh đợc bật lên dòng

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
19

điện chạy qua cuộn dây nam châm điện của bộ ly hợp, lực từ của nam
châm điện hút đĩa bị động (2) áp dính vào mặt bu ly (3) nên lúc này
cả buly lẫn trục máy nén khớp cứng một khối và cùng quay với nhau để
6

Hình 1.11

8

3

2

Kết cấu

của bộ ly hợp điện từ
trang bị trong bộ buly
máy nén:
1.

Cuộn

dây

nâm

châm điện,
2. Đĩa bị động,

4

3. Buly máy nén,
4. Trục máy nén,
5. Vòng bi kép,

6. Phớt kín trục,
7. Khe hở khi bộ ly hợp
cắt khớp,
8. Nắp chắn bụi.

7
1

bơm môi chất lạnh.

5

0,56
-1,45mm

Khi ta ngắt dòng điện lực từ trờng hút mất, các lò xo phẳng sẽ kéo
các đĩa bị động (2) tách dời mặt buly, lúc này trục khuỷu động cơ
quay, buly máy nén quay, nhng trục máy nén đứng yên. Quan sát (hình
1.11), trong quá trình hoạt động với khớp nam châm điện không quay,
lực hút của nó đợc truyền dẫn qua buly (3) đến đĩa bị động (2). Đĩa
bị động (2) đợc gắn cố định vào đầu trục máy nén nhờ chốt hay rãnh
then hoa và đai ốc. Khi ngắt điện cắt khớp bộ ly hợp, các lò xo phẳng
kéo đĩa bị động tách ra khỏi mặt ma sát của buly (3) để đảm bảo
khoảng cách ly hợp từ 0,56mm đến 1,45mm.

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
20

Trong quá trình hoạt động, buly máy nén quay trơn trên vòng bi kép
5 bố trí lắp trớc máy nén.
Tùy theo cách thiết kế. Trong quá trình hoạt động, bộ ly hợp điện từ
đợc điều khiển cắt nối nhờ công tắc hay bộ ổn nhiệt, bộ ổn nhiệt
này hoạt động dựa theo áp suất nhiệt độ của hệ thống điện lạnh. Một
vài kiểu bộ ly hợp cho nối khớp liên tục mỗi khi đóng nối mạch công tắc
A/C máy lạnh.

1.2.3. Bộ ngng tụ ( giàn nóng)
1

1. Giàn nóng
2. Cửa vào
3. Khí nóng

2

3

10
9

4. Môi chất lạnh từ
máy nén đến.

8

5. Cửa ra

4

6. Môi chất lạnh đi
ra giàn lạnh (bộ bốc

7
5

hơi).
7. Không khí lạnh

6

8. Quạt giàn nóng
9. ống dẫn chữ U
10. Cánh tản nhiệt.
1.2.3.1. Cấu tạo

Hình 1.12 Cấu tạo và nguyên lý của
giàn nóng.

Bộ ngng tụ (hình 1.12) đợc 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 tản nhiệt bám chắc và bám sát quanh ống kim loại.
Trên ôtô, bộ ngng tụ thờng đợc lắp đứng trớc đầu xe, phía trớc giàn nớc
toả nhiệt của động cơ, trên ôtô tải nhẹ bộ ngng tụ đợc lắp dới gầm xe, ở

Tài liệu học tập

Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
21

vị trí này bộ ngng tụ tiếp nhận tối đa luồng khí mát thổi xuyên qua do
xe đang lao tới và do quạt gió tạo ra.
* Công dụng:
Công dụng của bộ ngng tụ là làm cho môi chất lạnh ở thể hơi dới áp
suất và nhiệt độ cao, từ máy nén bơm đến, ngng tụ thành thể lỏng.
1.2.3.2. Nguyên lý làm việc
Trong quá trình hoạt động, bộ ngng tụ nhận đợc hơi môi chất lạnh
dới áp suất và nhiệt độ rất cao do máy nén bơm vào. Hơi môi chất lạnh
nóng chui vào bộ ngng tụ qua ống nạp bố trí phía trên giàn nóng, dòng
hơi này tiếp tục lu thông trong ống dẫn đi dần xuống phía dới, nhiệt của
khí môi chất truyền qua các cánh con toả nhiệt và đợc luồng gió mát
thổi đi. Quá trình trao đổi này làm toả một lợng nhiệt rất lớn vào trong
không khí. Lợng nhiệt đợc tách ra khỏi môi chất lạnh thể hơi để nó ngng
tụ thành thể lỏng tơng đơng với lợng nhiệt
mà môi chất lạnh hấp thụ trong giàn lạnh để
biến môi chất thể lỏng thành thể hơi.
Dới áp suất bơm của máy nén, môi chất
lạnh thể lỏng áp suất cao này chảy thoát ra
từ lỗ thoát bên dới bộ ngng tụ, theo ống dẫn
đến bầu lọc/hút ẩm. Giàn nóng chỉ đợc làm
mát ở mức trung bình nên hai phần ba phía

6

trên bộ ngng tụ vẫn còn ga môi chất nóng,

5

một phần ba phía dới chứa môi chất lạnh thể
lỏng, nhiệt độ nóng vừa vì đã đợc ngng tụ.

1.2.4. Hệ thống điện lạnh với van
giãn nở
1.2.4. 1. Bình lọc/hút ẩm

4

a. Cấu tạo
Bình lọc/hút ẩm môi chất lạnh (hình
1.13) là một bình kim loại bên trong có lới lọc
(2) và chất khử ẩm (3). Chất khử ẩm là vật

3

Tài liệu học tập
1

2


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
22

liệu có đặc tính hút chất ẩm ớt lẫn trong môi chất lạnh. Bên trong bầu
lọc/hút ẩm, chất khử ẩm đợc đặt giữa hai lớp lới lọc hoặc đợc chứa trong
một túi riêng. Túi khử ẩm đợc đặt cố định hay đặt tự do trong bầu lọc.
Khả năng hút ẩm của chất này tùy thuộc vào thể tích và loại chất hút ẩm

cũng nh tuỳ thuộc vào nhiệt độ.
Phía trên bình lọc/hút ẩm có gắn cửa sổ kính (6) để theo dõi
dòng chảy của môi chất, cửa này còn đợc gọi là mắt ga. Bên trong bầu
lọc, ống tiếp nhận môi chất lạnh đợc lắp đặt bố trí tận phía đáy bầu
lọc nhằm tiếp nhận đợc 100% môi chất thể lỏng cung cấp cho van giãn
nở.
b. Nguyên lý hoạt động
Môi chất lạnh, thể lỏng, chảy từ bộ ngng tụ vào lỗ (1) bình lọc/hút
ẩm(hình 1.13), xuyên qua lớp lới lọc (2) và bộ khử ẩm (3). Chất ẩm ớt tồn
tại trong hệ thống là do chúng xâm nhập vào trong quá trình lắp ráp
sửa chữa hoặc do hút chân không không đạt yêu cầu. Nếu môi chất
lạnh không đợc lọc sạch bụi bẩn và chất ẩm thì các van trong hệ thống
cũng nh máy nén sẽ chóng bị hỏng (hình 1.13).
Sau khi đợc tinh khiết và hút ẩm, môi chất lỏng chui vào ống tiếp
nhận (4) và thoát ra cửa (5) theo ống dẫn đến van giãn nở.
Môi chất lạnh R-12 và môi chất lạnh R-134a dùng chất hút ẩm loại khác
nhau. ống tiếp nhận môi chất lạnh đợc bố trí phía trên bình tích luỹ.
Một lới lọc tinh có công dụng ngăn chặn tạp chất lu thông trong hệ thống.
Bên trong lới lọc có lỗ thông nhỏ cho phép một ít dầu nhờn trở về máy
nén.

Hình 1.13 Kết cấu và nguyên lý hoạt
động của bình lọc hút ẩm.

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
23

1. Dòng môi chất lạnh từ giàn nóng vào,
2. Lới lọc,
3. Bộ khử ẩm,
4. ống tiếp nhận,
5. Dòng môi chất lạnh đến van giãn nở,
6. Cửa sổ kính để quan sá dòng chảy của
môi chất .

1.2.4.2. Van giãn nở trang bị bầu cảm biến nhiệt
a) Cấu tạo van giãn nở trang bị bầu cảm biến

3

2

4

10
5
9

1

6
7
8

Hình 1.14 Cấu tạo van giãn nở trang bị bầu cảm biến.
1. Bầu cảm biến nhiệt độ,

Tài liệu học tập

7. Thân van.


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
24

2. ống mao dẫn

8. Môi chất lạnh ở thể lỏng từ

bầu lọc đi vào.
3. Màng tác động.

9. Cửa ra của môi chất lạnh

thể lỏng phun vào
4. Lò xo.
5. Chốt van

giàn lạnh.
10. Đĩa chặn lò xo.

6. Lỗ tiết lu thay đổi.
Trong hệ thống điện lạnh ô tô, van giãn nở đợc bố trí tại cửa vào của
bộ bốc hơi, nó phân chia hệ thống thành hai phía thấp áp và cao áp,
khoảng 100 ữ 200 Psi (7 ữ 17kg /cm2).
Van giãn nở có công dụng định lợng môi chất lạnh nạp vào bộ bốc hơi
đúng theo yêu cầu làm lạnh. Môi chất lạnh thoát ra khỏi van giãn nở là thể

lỏng 100% để nạp vào bộ bốc hơi và sau đó biến thành 100% thể hơi
khi đến cửa ra của bộ bốc hơi. Tại điểm mà môi chất lạnh bốc hơi hoàn
toàn đợc gọi là hơi môi chất bão hoà. Hơi môi chất bão hoà tiếp tục thu
hút nhiệt bên trong bộ bốc hơi và trong ống hút cho đến khi đi vào máy
nén. Sau khi đã thu hút nhiệt đợc gọi là môi chất lạnh quá nhiệt.
Hình 1.14 giới thiệu kết cấu của một van giãn nở trang bị bầu cảm
biến nhiệt (1) và ống mao dẫn (2).
b. Nguyên lý hoạt động
áp suất của bầu cảm biến nhiệt tác động vào màng (3) thắng lực
căng của lò xo (4) mở lớn lỗ định lợng (6) cho nhiều môi chất lạnh thể
lỏng nạp vào bộ bốc hơi. Kích thớc của lỗ định lợng thay đổi tuỳ theo áp
suất của bầu cảm biến nhiệt tác động lên màng (3).
Khi van (5) mở lớn tối đa đờng kính lỗ định lợng khoảng 0,2 mm.
Do lỗ thoát của van giãn nở bé lên chỉ có một lợng rất ít môi chất lạnh thể
lỏng phun vào bộ bốc hơi, tạo giảm áp giúp cho môi chất lạnh thể lỏng sôi
và bốc hơi. Trong quá trình bốc hơi môi chất lạnh hấp thu một lợng lớn
nhiệt của khối không khí xuyên qua giàn lạnh và làm cho bộ bốc hơi
cũng nh không khí trong cabin ôtô trở lên lạnh .
Chức năng của van giãn nở :

Tài liệu học tập


Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên
25

- Định lợng môi chất lạnh phun vào bộ bốc hơi, từ đó làm hạ áp suất
của môi chất tạo điều kiện sôi và bốc hơi.
- Cung cấp cho bộ bốc hơi lợng môi chất cần thiết, chính xác thích
ứng với mọi chế độ hoạt động của môi chất lạnh.

- Ngăn ngừa môi chất lạnh tràn ngập trong bộ bốc hơi .
1.2.4.3. Van giãn nở có ống cân bằng bên ngoài (Hình 1.15)
a. Cấu tạo
Hình 1.15 giới thiệu kết cấu và nguyên lý hoạt động của kiểu van
giãn nở có ống cân bằng bố trí ngoài van. Màng tác động (4) tác động
lên cây đẩy (5) để mở van (2). Mặt trên của màng đợc đặt dới áp suất
của bầu cảm biến nhiệt độ (7) qua ống mao dẫn (8). Mặt dới của màng
chịu lực hút của máy nén thông qua ống cân bằng (3). Cửa vào của van
có lới lọc tinh (6). Lò xo (1) đẩy van (2). Cửa ra chính đa môi chấ lạnh
nạp vào bộ bốc hơi.
Bên trong bầu cảm biến nhiệt chứa môi chất dễ bốc hơi (môi chất
lạnh). Trong quá trình lắp ráp bầu cảm biến nhiệt phải đợc lắp chặt
vào ống của giàn lạnh nhằm giúp cho van giãn nở hoạt động chính xác.
b. Nguyên lý tiết lu môi chất lạnh phun vào bộ bốc hơi của
kiểu van giãn nở
- Lò xo (1) đội van lên đóng mạch môi chất.
- Sức hút trong đờng ống hút (khoảng giữa từ đầu ra của bộ bốc hơi
và đầu vào của máy nén) tác động qua ống cân bằng áp suất (3) có
khuynh hớng mở van.

Tài liệu học tập