Tính toán thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống điều hòa không khí cho xe toyota hiace

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG

TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH
HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
CHO XE TOYOTA HIACE

Sinh viên thực hiện: TRẦN THANH BÌNH
TRỊNH VĂN TIẾN
LÊ ĐẮC TÍN THỊNH

Đà Nẵng – Năm 2018


Tính tốn thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí cho xe Toyota Hiace

LỜI NĨI ĐẦU

Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, cùng với sự phát triển của xã
hội thì phương tiện giao thông cũng phát triển không ngừng trong đó ơ tơ là phương
tiện phổ biến. Do nhu cầu cấp thiết của nhà tiêu dùng, nghành công nghiệp ô tô đã cho
ra đời rất nhiều loại ô tô với các tính năng và cơng dụng khác nhau.
Ngay từ khi ra đời, ô tô đã chứng tỏ được tầm quan trọng của mình trong cuộc
sống của con người hàng ngày. Không những yêu cầu từ những kiểu dáng, chất lượng,
dễ sử dụng mà hiện nay yêu cầu khắt khe hơn đó là trang thiết bị nội thất trong xe, hệ
thống điều hòa, hệ thống âm thanh… phải hiện đại, đơn giản nhưng tinh tế và hiệu quả
sử dụng cao. Đây cũng là một trong những yêu cầu mà các hảng xe lớn trên thế giới
hiện nay không ngừng nghiên cứu cải tiến.

Đối với sinh viên ngành cơ khí ơtơ việc thiết kế, nghiên cứu về hệ thống điều hịa
càng có ý nghĩa thiết thực hơn. Để giải quyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu
rõ về nguyên lý hoạt động, kết cấu các chi tiết, bộ phận trong hệ thống điều hịa. Từ đó
tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống điều hòa nhằm tăng hiệu quả sử dụng và
tiện nghi hơn. Đó là lý do em chọn đồ án tốt nghiệp với đề tài “TÍNH TỐN THIẾT
KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ CHO XE
TOYOTA HIACE “. Với những nội dung cơ bản được trình bày như sau:
Chương 1: Lý do chọn đề tài, mục đích, ý nghĩa đề tài.
Chương 2: Tổng quan về hệ thống điều hòa khơng khí trên xe ơ tơ.
Chương 3: Hệ thống điều hịa khơng khí trên xe ơ tơ Toyota Hiace
Chương 4: Tính tốn thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí trên xe ô tô
Toyota Hiace
Chương 5: Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tô
Toyota Hiace
Chương 6: Kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống điều hịa khơng khí trên
ơ tơ Toyota Hiace
Chương 7: Kết luận
Trang bị hệ thống điều hịa trên ơ tơ là rất quan trọng, nhờ vậy tính tiện nghi của
ơ tô ngày một nâng cao, giúp con người cảm thấy thoải mái khi sử dụng ơ tơ. Nhận
thức được tính cấp thiết của đề tài, nên ngay sau khi nhận được đề tài em đã tìm hiểu
những vấn đề có liên quan, sưu tập tài liệu.
ii


Tính tốn thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí cho xe Toyota Hiace

Trong q trình thực hiện chúng em gặp khơng ít những khó khăn, nhưng với sự
hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Triều cùng các thầy cô trong khoa và các
bạn cùng lớp chúng em đã dần khắc phục được những khó khăn. Đến nay đề tài của
chúng em đã hồn thành đề tài đúng thời gian quy định.

Do kiến thức chun mơn cịn hạn chế, tính rộng lớn của đề tài nên mặc dù đã cố
gắng hết sức nhưng đề tài cũng không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong
nhận được sự đóng góp ý kiến của các quý thầy cô và các bạn trong lớp để đề tài của
chúng em được hoàn thiện hơn nữa. Em hy vọng đề tài của chúng em sẽ là tài liệu
tham khảo hữu ích cho các bạn sinh viên khóa sau và là bài giảng hữu ích trong việc
giảng dạy của nhà trường.
Em xin chân thành cảm ơn!

iii


Tính tốn thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí cho xe Toyota Hiace

CAM ĐOAN
•
•

Trực tiếp thực hiện các nhiệm vụ được giao dưới sự chỉ đạo của giáo
viên hướng dẫn
Sử dụng các trang thiệt bị sẵn có tại xưởng đã được sự cho phép của các
thầy giáo phụ trách.

•

Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án đã được cảm ơn và các thơng tin
trích dẫn trong đồ án đã được thơng tin trích dẫn rõ ràng và được phép cơng bố.

Sinh viên thực hiện

iv

Tính tốn thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí cho xe Toyota Hiace

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................... ii
CAM ĐOAN ..................................................................................................................iv
MỤC LỤC ......................................................................................................................v
DANH MỤC BẢNG .....................................................................................................xi
Chương 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI, MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI ....................1
1.1.

Lý do chọn đề tài .................................................................................................1

1.2.

Mục đích, ý nghĩa của đề tài ...............................................................................1

Chương 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ .3
2.1.

Mục đích việc điều hịa khơng khí .....................................................................3

2.2. Giới thiệu hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ du lịch .................................3
2.2.1. Hệ thống sưởi ấm...................................................................................................3
2.2.2. Giới thiệu hệ thống làm lạnh .................................................................................6
2.3. Phân loại và yêu cầu hệ thống điều hòa khơng khí trên xe ơ tơ .......................13
2.3.1. Phân loại ..............................................................................................................13
2.3.2. u cầu hệ thống hệ thống điều hịa khơng khí trên xe ô tô ............................... 17
Chương 3: HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÊN XE Ơ TƠ TOYOTA

HIACE .......................................................................................................................... 18
3.1. Giới thiệu chung về TOYOTA HIACE .............................................................. 18
3.1.1. Sự ra đời và phát triển của HIACE......................................................................18
3.1.2. Thông số kỹ thuật của TOYOTA HIACE ........................................................... 19
3.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh trên xe Toyota Hiace ............................ 23
3.3. Cấu tạo các thành phần trên hệ thống điều hịa ơ tô HIACE .......................... 23
3.3.1. Máy nén ...............................................................................................................25
3.3.2. Ly hợp từ .............................................................................................................28
3.2.3. Bộ ngưng tụ (hay giàn nóng) ...............................................................................30
3.2.4. Bình lọc khô (phin) .............................................................................................. 32
3.2.5. Van tiết lưu hay van giản nở ...............................................................................34
3.2.6. Bộ bay hơi (bộ giản nở) .......................................................................................35
3.2.7. Công tắc áp suất...................................................................................................38
v


Tính tốn thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí cho xe Toyota Hiace

3.2.8. Bộ phận sưởi phía sau (chỉ trang bị trên dịng xe 10 chỗ) ...................................39
3.2.9. Các bộ phận phụ khác.......................................................................................... 40
Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
TRÊN XE Ơ TƠ TOYOTA HIACE ..........................................................................47
4.1. u cầu, mục đích chung khi thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ 47
4.2. Tính tốn các đại lượng cơ bản của hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tô
Toyata Hiace ................................................................................................................47
4.2.1. Xác định lớp cách nhiệt của trần xe ....................................................................47
4.2.2. Tính nhiệt .............................................................................................................50
4.3. Tính tốn các thơng số chu trình ............................................................................55
Chương 5: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG
KHÍ TRÊN XE TOYOTA HIACE ............................................................................57

5.1. Phương án thiết kế mơ hình ................................................................................57
5.1.1. Mục đích của việc thiết kế mơ hình.....................................................................57
5.1.2. u cầu của việc thiết kế mơ hình.......................................................................57
5.1.3. Phương án thiết kế mơ hình .................................................................................57
5.2. Thiết kế chế tạo mơ hình ......................................................................................58
5.2.1. Khái qt về mơ hình .......................................................................................... 58
5.2.2. Xây dựng mơ hình ............................................................................................... 60
5.3. Sơ đồ điện và hệ thống điều khiển trên mô hình ...............................................62
Chương 6: KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA
KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ TOYOTA HIACE .......................................................63
6.1. Các dạng hư hỏng, nguyên nhân, triệu chứng và biện pháp khắc phục của hệ
thống điều hịa khơng khí trên xe Toyota Hiace .......................................................63
6.1.1. Kiểm tra lượng gas .............................................................................................. 63
6.1.2. Kiểm tra áp suất ga điều hòa bằng bộ đồng hồ chân khơng ................................ 64
6.2. Quy trình chẩn đốn, bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa hệ thơng điều hịa trên
xe Toyota Hiace ............................................................................................................71
6.2.1. Quy trình kiểm tra ............................................................................................... 71
6.2.2. Bảo dưỡng và kiểm tra hệ thống điện lạnh ô tô ..................................................72
6.2.3. Dụng cụ, thiết bị chuyên dùng khi bảo trì, sửa chữa hệ thống ĐHKK ơtơ .........73
6.2.4. An tồn kỹ thuật trong bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lạnh ................................ 75
vi


Tính tốn thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí cho xe Toyota Hiace

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Q trình lọc sạch, hút ẩm và làm lạnh khối khơng khí đưa vào cabin ơ tơ ....3
Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi .....................................................................4
Hình 2.3 Ngun lý hoạt động cánh trộn khí ..................................................................4

Hình 2.4 Nguyên lý hoạt động bộ điều khiển lưu lượng nước ........................................5
Hình 2.5 Van nước ..........................................................................................................5
Hình 2.6 Két sưởi ............................................................................................................5
Hình 2.7 Quạt gió ............................................................................................................6
Hình 2.8 lý thuyết cơ bản của việc làm lạnh ...................................................................6
Hình 2.9 Sự hình thành và phá hủy tầng ozơne ............................................................... 8
Hình 2.10 So sánh nhiệt độ sơi giữa R134a và nước ......................................................9
Hình 2.11 Đường cong áp suất hơi của mơi chất lạnh R-134a .......................................9
Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh .....................................................................10
Hình 2.13 Sự giãn nở và bay hơi ...................................................................................11
Hình 2.14 sự ngưng tụ mơi chất lạnh ............................................................................12
Hình 2.15 Chu trình làm lạnh ........................................................................................13
Hình 2.16 Sự lưu thông và thay đổi nhiệt độ - áp suất của mơi chất lạnh trong chu ....13
trình làm lạnh .................................................................................................................13
Hình 2.17 Kiểu phía trước ............................................................................................. 14
Hình 2.18 Kiểu phía sau ................................................................................................ 14
Hình 2.19 Kiểu kép........................................................................................................15
Hình 2.20 Kiểu kép treo trần .........................................................................................15
Hình 2.21 Kiểu bằng tay (Khi trời nóng) ......................................................................16
Hình 2.22 Kiểu bằng tay (Khi trời lạnh) .......................................................................16
vii


Tính tốn thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí cho xe Toyota Hiace

Hình 2.23 Kiểu tự động (Khi trời nóng) ........................................................................16
Hình 2.24 Kiểu tự động (Khi trời lạnh) .........................................................................16
Hình 3.1 Toyota Hiace 2005 .........................................................................................19
Hình 3.2 Kích thước tổng thể ........................................................................................20
Hình 3.3 Sơ đồ ngun lý làm việc của hệ thống lạnh ..................................................23

Hình 3.4 Bố trí trên xe hệ thống lạnh trên xe HIACE ...................................................25
Hình 3.5 Máy nén trên ơ tơ HIACE ..............................................................................25
Hình 3.6 Cấu tạo máy nén ............................................................................................. 26
Hình 3.7. Mặt cắt của loại máy nén kiểu cam nghiêng .................................................27
Hình 3.8. Nguyên lý hoạt động của nén piston kiểu cam nghiêng ................................ 27
Hình 3.9 Bộ phận của ly hợp điện từ .............................................................................28
Hình 3.10. Mặt cắt của bộ ly hợp từ trường .................................................................29
Hình 3.11 Cấu tạo ly hợp từ .......................................................................................... 29
Hình 3.12 Nguyên lý hoạt động của bộ ly hợp từ trường..............................................30
Hình 3.13. Cấu tạo và ngun lý của giàn nóng............................................................ 31
Hình 3.14 Hoạt động của giàn nóng ké .........................................................................32
Hình 3.15 Vị trí của bình lọc/hút ẩm trên hệ thống .......................................................33
Hình 3.16 Cấu tạo của Bình lọc/hút ẩm ........................................................................33
Hình 3.17. Cấu tạo van tiết lưu......................................................................................34
Hình 3.18 Hoạt động van giãn nở dạng hộp ..................................................................35
Hình 3.19. Cụm giàn lạnh trước ....................................................................................36
Hình 3.20. Cụm giàn lạnh treo trần ...............................................................................36
Hình 3.21 Cấu tạo của giàn lạnh. ..................................................................................37
Hình 3.22 Cơng tắc áp suất kép .....................................................................................39
Hình 3.23. Bộ sưởi phía sau .......................................................................................... 40

viii


Tính tốn thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí cho xe Toyota Hiace

Hình 3.24 Các đường ống trên hệ thống .......................................................................40
Hình 3.25 Cấu tạo ống dẫn ga .......................................................................................41
Hình 3.26 Cấu tạo bên ngồi kính xem ga ....................................................................42
Hình 3.27 Các tình trạng khác nhau của dịng chảy mơi chất khi quan sát...................42

qua kính cửa sổ ..............................................................................................................42
Hình 3.28 Vị trí bộ lọc khơng khí..................................................................................43
Hình 3.29 Quạt giải nhiệt giàn nóng .............................................................................44
Hình 3.30 Mạch điện điều khiển quạt giải nhiệt giàn nóng và quạt két nước ...............44
Hình 3.31 Kết cấu quạt lồng sóc ..................................................................................45
Hình 3.32 Mạch điện quạt gió ......................................................................................45
Hình 3.33 Cấu tạo của van giảm áp ..............................................................................46
Hình 4.1. Kết cấu bao che trần xe. ................................................................................47
Hình 4.2. Sơ đồ tính tốn của xe Toyota Hiace............................................................. 48
Hình 4.3. Đồ thị I-d. ......................................................................................................49
Hình 4.4 Đồ thị lgP-h của chu trình ..............................................................................54
Hình 5.1 Kích thước tổng thể khung mơ hình ............................................................... 60
Hình 5.2 Bố trí tổng thể mơ hình ...................................................................................61
Hình 5.3 Bố trí mơ tơ dẫn động và máy nén .................................................................61
Hình 5.4 Các reley và cơng tắc điều khiển ....................................................................62
Hình 5.5 Sơ đồ mạch điện ............................................................................................. 62
Hình 6.1 Kính quan sát được gắn trên ống dẫn ga ........................................................63
Hình 6.2 Áp suất ga bình thường ..................................................................................65
Hình 6.3 Áp suất ga áp thấp quá thấp ............................................................................65
Hình 6.4 Áp suất ga ở áp cao và áp thấp đều thấp ........................................................66
Hình 6.5 Áp suất ga ở áp cao và áp thấp đều thấp ........................................................67

ix


Tính tốn thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí cho xe Toyota Hiace

Hình 6.6 Áp suất gas ở áp thấp giảm xuống chân không ..............................................67
Hình 6.7 Áp suất gas ở áp cao và áp thấp đều cao ........................................................68
Hình 6.8 Áp suất gas ở áp cao và áp thấp đều cao ........................................................69

Hình 6.9 Áp suất gas ở áp cao và áp thấp đều cao ........................................................70
Hình 6.10 Áp suất gas ở áp cao quá thấp và áp thấp quá cao .......................................70
Hình 6.11 Một số chỉ số của đồng hồ ............................................................................71
Hình 6.12 Bộ sấy khơ ....................................................................................................73
Hình 6.13 Dụng cụ chuyên dùng ...................................................................................73
Hình 6.14 Đồng hồ đo áp suất .......................................................................................74
Hình 6.15 Máy hút chân khơng .....................................................................................75

x


Tính tốn thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí cho xe Toyota Hiace

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Tính chất của mơi chất lạnh CFC và HFC .......................................................8
Bảng 3.1: Các phiên bảng HIACE tai thị trường Việt Nam ..........................................20
Bảng 4.1 Kết cấu bao che trần xe. .................................................................................48
Bảng 4.2 thông số các điểm nút.....................................................................................56
Bảng 5.1. Các thiết bị cần thiết......................................................................................58
Bảng 5.2. Dụng cụ cần thiết .......................................................................................... 59
Bảng 6.1 Một số triệu chứng của ga quan sát được ......................................................63
Bảng 6.2 Bảng triệu chứng và cách xử lý hiện tượng có hơi nước ............................... 65
Bảng 6.3 Cách xử lý hiện tượng làm mát không đủ ......................................................66
Bảng 6.4 Cách xử lý hiện tượng tuần hoàn ga kém ......................................................67
Bảng 6.5 Cách xử lý hiện tượng gas khơng tuần hồn ..................................................67
Bảng 6.6 Cách xử lý hiện tượng ....................................................................................68
Bảng 6.7 Cách xử lý hiện tượng có khí trong hẹ thống gas điều hịa ........................... 69
Bảng 6.8 Cách xử lý hiện tượng hỏng van giản nở .......................................................70
Bảng 6.9 Cách xử lý hiện tượng máy nén bị hỏng ........................................................71

xi


Chương 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI, MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

1.1. Lý do chọn đề tài
Khi nền kinh tế ngày càng được phát triển, đời sống con người ngày một được
nâng cao. Sự đòi hỏi được cung cấp những gì tốt nhất là một nhu cầu chính đáng.
Một chiếc xe hiện đại ngày nay có thể được ví như một tịa nhà di động. Như vậy
có nghĩa, khơng thể chỉ dừng lại ở việc đảm bảo về độ an tồn, về tính hiệu quả kinh tế
hay tính thẩm mỹ của một chiếc xe, mà còn cần phải đảm bảo trang bị được những hệ
thống, thiết bị tiện nghi nhằm thỏa mãn nhu cầu của người tiêu dung. Vì thế đó là một
trong những yêu cầu hàng đầu mà buộc các nhà thiết kế, chế tạo ô tô phải đặc biệt
quan tâm.
Ngày nay, việc sử dụng ô tô ở Việt Nam đã trở nên rất phổ biến. Điều đó đồng
nghĩa với việc nhu cầu sửa chữa hệ thống điều hịa trên ơ tơ ngày càng lớn. Vì vậy u
cầu đặt ra đối với những người thợ, người kỹ sư sửa chữa điều hịa đó là phải có được
những kiến thức về hệ thống điều hịa ơ tơ nói chung và hệ thống điều hịa trên xe
TOYOTA HIACE nói riêng để từ đó thực hiện việc sửa chữa một cách hiệu quả. Xe
TOYOTA HIACE từng là loại xe thịnh hành ở Việt Nam trong nhiều năm để sử dụng
trong vận tải hành khách và du lịch vì xe có kích thước nhỏ gọn, di chuyển linh hoạt
cùng khả năng vận tải tốt.
Tại khoa Cơ khí giao thơng trường Đại học Bách Khoa – ĐH Đà Nẵng, việc học
tập và nghiên cứu mảng hệ thống điều hịa khơng khí ơ tơ còn hạn chế, cơ sở vật chất
kỹ thuật cho việc giảng dạy và học cịn thiếu thốn. Vì vậy các sinh viên chưa tiếp cận
được nhiều với mảng đề tài này. Điều này sẽ là hạn chế về mặt kiến thức cũng như gặp
khó khăn hơn khi ra trường làm việc trong môi trường nghiên cứu, sửa chữa hệ thống
điều hịa trên ơ tơ.
Xuất phát từ những lý do trên, nhóm xin nhận đề tài: “TÍNH TỐN THIẾT KẾ

VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ CHO XE
TOYOTA HIACE”
1.2.

Mục đích, ý nghĩa của đề tài

Đề tài: “TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG
ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ CHO XE TOYOTA HIACE” được thực hiện nhằm mục
đích:
- Tìm hiểu chung về hệ thống điều hịa trên ơ tơ.
Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

1


- Tìm hiểu về hệ thống điều hịa trên xe Toyota Hiace về cấu tạo và hoạt động
của các cụm thiết bị chính, phương pháp điều khiển.
- Đưa ra và hướng dẫn phân tích sơ đồ mạch điện điều hịa của xe.
- Chẩn đoán và sửa chữa những hư hỏng thường gặp trong hệ thống điều hòa trên
xe theo phương pháp chẩn đốn, sửa chữa thơng thường

Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

2

Chương 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
TRÊN Ơ TƠ

2.1.

Mục đích việc điều hịa khơng khí
Hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ là một thiết bị được sử dụng để tạo khơng

gian vi khí hậu thoải mái cho người lái xe và khách ngồi trên ô tơ.
Hệ thống điều hịa khơng khí là thuật ngữ chung dùng để chỉ những thiết bị đảm
bảo khơng khí trong phịng ở nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Khi nhiệt độ trong phòng
cao, nhiệt được lấy đi để giảm nhiệt độ (gọi là “sự 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 khơng khí để đảm bảo độ ẩm trong phịng ở mức
độ phù hợp.
Vì lý do này, thiết bị thực hiện việc điều hịa khơng khí sẽ gồm tối thiểu một bộ
làm lạnh, một bộ sưởi, một bộ điều khiển độ ẩm và một bộ thơng gió.
Chức năng chính của hệ thống điều hịa khơng khí:
- Điều khiển nhiệt độ.
- Điều khiển lưu lượng khơng khí.
- Điều khiển độ ẩm.
- Lọc sạch khơng khí.
Ngun lý hoạt động của hệ thống điện lạnh được mô tả nh hỡnh 2.1.
Làm
sạch

Làm
lạnh
hút
ẩm

Hỡnh 2.1 Quỏ trỡnh lc sch, hỳt m và làm lạnh khối khơng khí đưa vào cabin ơ tơ
2.2. Giới thiệu hệ thống điều hịa khơng khí trên ô tô du lịch
2.2.1. Hệ thống sưởi ấm
Một thiết bị sấy khơng khí trong xe hay hút khí sạch bên ngồi vào bên trong
khoang hành khách.
Có nhiều loại bộ sưởi khác nhau bao gồm: bộ sưởi dùng nhiệt từ nước làm mát
động cơ, dùng nhiệt từ khí cháy và dùng nhiệt từ khí xả. Tuy nhiên, người ta thường sử
dụng bộ sưởi dùng nước làm mát.
Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

3


2.2.1.1. Nguyên lý hoạt động hệ thống sưởi
Trong hệ thống sưởi sử dụng nước làm mát, nước làm mát được tuần hoàn qua
két sưởi làm cho đường ống của bộ sưởi nóng lên. Sau đó quạt gió sẽ thổi khơng khí
qua két nước sưởi để sấy nóng khơng khí.

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi
Tất nhiên, do nước làm mát đóng vai trị là nguồn nhiệt nên két sưởi sẽ khơng
nóng lên khi động cơ cịn nguội. Vì vậy, nhiệt độ khơng khí thổi qua bộ sưởi sẽ khơng
tăng.
2.3.1.2. Các loại bộ sưởi
Có hai loại bộ sưởi dùng nước làm mát phụ thuộc vào hệ thống sử dụng để điều
khiển nhiệt độ. Loại thứ nhất là loại trộn khí và loại thứ hai là loại điều khiển lưu
lượng nước.
2.3.1.2.1. Kiểu trộn khí

Kiểu này dùng một van để điều khiển trộn khí để thay đổi nhiệt độ khơng khí
bằng cách điều khiển tỉ lệ lạnh đi qua két sưởi và tỷ lệ khí lạnh khơng qua két sưởi.
Ngày nay, kiểu trộn khí được sử dụng phổ biến.

Hình 2.3 Ngun lý hoạt động cánh trộn khí
Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

4


2.3.1.2.2. Loại điều khiển lưu lượng nước
Kiểu này điều khiển nhiệt độ khơng khí bằng cách điều chỉnh lưu lượng nước
làm mát động cơ (nước nóng) qua két sưởi nhờ một van nước, vì vậy thay đổi nhiệt độ
của chính két sưởi và điều chỉnh được nhiệt độ của không khí lạnh thổi qua két sưởi.

Hình 2.4 Ngun lý hoạt động bộ điều khiển lưu lượng nước
Van nước được lắp bên trong mạch nước làm mát của động cơ và điều khiển
lượng nước làm mát đi qua két sưởi. Người lái điều khiển van nước bằng cách di
chuyển cần điều khiển trên bảng táplơ.

Hình 2.5 Van nước
Két sưởi được làm từ các ống và cánh tản nhiệt.

Hình 2.6 Két sưởi
Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

5


Quạt gió bao gồm mơtơ (kiểu Ferit và kiểu Sirocco) và cánh quạt

Hình 2.7 Quạt gió
2.2.2. Giới thiệu hệ thống làm lạnh
Hệ thống làm lạnh là thiết bị để làm lạnh hoặc làm khơ khơng khí trong xe hoặc
khơng khí hút từ ngồi vào nhằm tạo bầu khơng khí dễ chịu trong xe.
2.2.2.1. Lý thuyết cơ bản của việc làm lạnh
Ta cảm thấy lạnh sau khi bơi ngay cả trong một ngày nóng. Điều đó do nước trên
cơ thể đã lấy nhiệt khí bay hơi khỏi cơ thể.

Hình 2.8 lý thuyết cơ bản của việc làm lạnh
Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

6


Một bình có khóa được đặt trong hộp cách nhiệt tốt. Bình chứa một loại chất lỏng
dễ bay hơi ở nhiệt độ thường.
Khi mở khóa, chất lỏng trong bình sẽ lấy đi một lượng nhiệt cần thiết từ khơng
khí trong hộp để bay hơi thành khí và thốt ra ngồi. Lúc đó, nhiệt độ khơng khí trong
hộp sẽ giảm xuống thấp hơn lúc trước khi khóa mở
Chúng ta có thể ứng dụng hiện tượng tự nhiên này để chế tạo thiết bị làm lạnh
tức bằng cách cho chất lỏng lấy từ một vật khi nó bay hơi.
Ta có thể làm lạnh một vật bằng cách này, nhưng ta phải thêm chất lỏng vào bình
vì nó bay hơi hết. Cách này rất khơng hợp lý. Vì vậy, người ta chế tạo thiết bị làm lạnh

hoạt động hiệu quả hơn bằng phương pháp ngưng tụ khí thành dạng lỏng sau đó lại
làm bay hơi chất lỏng.
2.2.2.2. Môi chất làm lạnh (ga lạnh)
Ga lạnh là chất tuần hoàn qua các chi tiết chức năng của bộ làm lạnh để tạo ra tác
dụng làm lạnh bằng cách hấp thụ nhiệt từ việc giãn nở và bay hơi.
Yêu cầu đối với ga lạnh:
- Không cháy.
- Khơng nổ.
- Khơng độc.
- Khơng ăn mịn.
- Khơng mùi.
Mơi chất lạnh CFC-12 (thường gọi là R-12) là ga lạnh được dùng trong các hệ
thống điều hịa khơng khí thơng thường, thỏa mãn các yêu cầu trên.
Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây cho thấy, do Clo xả ra từ CFC-12 phá hủy
tầng ozơne của khí quyển. Tầng ozơne này có tác dụng như một tấm lọc hấp thụ các tia
cực tím (UV) từ mặt trời, bảo vệ cuộc sống của động vật và thực vật khỏi ảnh hưởng
của các tia có hại này.

Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

7


Hình 2.9 Sự hình thành và phá hủy tầng ozơne
Vì vậy, cần phải thay đổi R-12 bằng một loại ga lạnh khác không phá hủy tầng
ozône. HFC-134a (R-134a) là một loại ga lạnh có đặc tính gần giống như R-12 được
sử dụng để thay thế R-12.
Mặc dù HFC không phá hủy tầng ozơne nhưng nó vẫn có xu hướng làm nhiệt độ

trái đất ấm lên.
Bảng 2.1 Tính chất của mơi chất lạnh CFC và HFC

Ga lạnh CFC bắt đầu bị hạn chế từ năm 1989. Hội nghị quốc tế về bảo vệ tầng
ozône đã đưa ra quyết định này nhằm củng cố hơn nữa việc hạn chế sản xuất các loại
CFC.
Hội nghị lần thứ tư của công ước Montreal tổ chức tháng 11 năm 1992 đã đưa ra
quyết định giảm sản lượng CFC năm 1994 và 1995 xuống còn 25% so với năm 1996
và sẽ chấm dứt hoàn toàn việc sản xuất CFC vào cuối năm 1995.

Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

8


Vì vậy, nhằm triệt để tuân thủ theo quyết định hạn chế CFC, một số chi tiết của
hệ thống lạnh sử dụng R-12 sẽ bị thay thế để có thể làm việc thích ứng với mơi chất
lạnh R-134a.
2.2.2.3. Đặc điểm của R-134a.
Nước sơi ở 100 ºC dưới áp suất khí quyển (121 ºC ở áp suất 1kgf/cm 2) nhưng R134a sôi ở -26,9 ºC dưới áp suất này ( -10,6 ºC ở áp suất 1kgf/cm 2).

Hình 2.10 So sánh nhiệt độ sơi giữa R134a và nước
Nếu R-134a bị rị và bay vào khơng khí ở nhiệt độ và áp suất khí quyển, nó sẽ
hấp thụ nhiệt của khơng khí xung quanh và sơi ngay lập tức, rồi chuyển thành khí. R134a cũng rất dễ ngưng tụ dưới điều kiện chịu nén và lấy nhiệt khỏi mơi chất lạnh.

Hình 2.11 Đường cong áp suất hơi của môi chất lạnh R-134a
Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

9


Đồ thị mô tả mối liên hệ giữa áp suất và nhiệt độ. Đồ thị chỉ ra điểm sôi của R134a ở mỗi cặp giá trị nhiệt độ và áp suất. Phần diện tích trên đường cong áp suất biểu
diễn R-134a ở trạng thái khí và phần diện tích dưới đường cong áp suất biểu diễn R134a ở trạng thái lỏng. Ga lạnh thể khí có thể chuyển sang thể lỏng chỉ bằng cách tăng
áp suất mà không cần thay đổi nhiệt độ hoặc giảm nhiệt độ mà không cần thay đổi áp
suất.
Ngược lại, ga lỏng có thể chuyển sang ga khí bằng cách giảm áp suất mà khơng
cần thay đổi nhiệt độ hoặc tăng nhiệt độ mà không cần thay đổi áp suất.
2.2.2.4. Hệ thống làm lạnh
- Các thành phần chính
Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh ôtô nói riêng là bao gồm những thiết bị
nhằm thực hiện một chu trình lấy nhiệt từ mơi trường cần làm lạnh và thải nhiệt ra mơi
trường bên ngồi. Thiết bị lạnh ôtô bao gồm: Máy nén, thiết bị ngưng tụ, bình lọc/hút
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 2.12 giới thiệu các thành phần của hệ thống
lạnh trên ôtô và vị trí của nó trên hệ thống.

Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh
1- Máy nén; 2- Bộ tiêu âm; 3- Van xả phía thấp áp; 4- Van tiết lưu; 5- Giàn lạnh;
6- Van xả phía cao áp; 7- Cơng tắc áp suất cao; 8- Bình lọc; 9- Giàn nóng
- Nguyên lý làm việc
a. Sự giãn nở và bay hơi:
Trong hệ thống làm lạnh cơ khí, khí lạnh được tạo ra bằng phương pháp sau:
Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

10


Ga lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao được chứa trong bình. Sau đó ga lỏng được xả
vào giàn bay hơi (giàn lạnh) qua một lỗ nhỏ gọi là van giãn nở, cùng lúc đó nhiệt độ và
áp suất ga lỏng giảm và một lượng nhỏ ga lỏng bay hơi.
Ga có áp suất thấp và nhiệt độ thấp chảy vào trong bình chứa gọi là giàn bay hơi.
Trong giàn bay hơi, ga lỏng bay hơi, trong quá trình này nó lấy nhiệt từ khơng khí
xung quanh.

Hình 2.13 Sự giãn nở và bay hơi
b. Sự ngưng tụ của khí ga R-134a:
Hệ thống khơng thể làm lạnh khơng khí khi dùng hết ga lỏng. vì vậy phải cung
cấp ga lỏng mới cho bình chứa. Hệ thống làm lạnh cơ khí biến đổi ga lạnh dạng khí
thốt ra từ giàn lạnh thành ga lỏng.
Như ta biết, khi khí ga bị nén, cả áp suất và nhiệt độ của nó đều tăng.
Ví dụ khi khí ga bị nén từ 2,1 kgf/cm2 lên 15kgf/cm2, nhiệt độ của khí ga sẽ tăng
từ 0 ºC lên 80 ºC.
Điểm sôi của ga lạnh ở 15kgf/cm2 là 57 ºC. Nên nhiệt độ 80 ºC của khí ga nén là
cao hơn điểm sơi.
Vì vậy, khí ga sẽ biến thành ga lỏng nếu nó bị mất nhiệt đến khi nhiệt độ của nó
giảm xuống tới điểm sơi hoặc thấp hơn. Ví dụ: khí ga 15kgf/cm2, 80 ºC có thể chuyển
thành dạng lỏng bằng cách giảm đi 23 ºC.
Trong hệ thống cơ khí, việc ngưng tụ khí ga được thực hiện bằng cách tăng áp
suất sau đó giảm nhiệt độ. Khí ga sau khí ra khỏi giàn lạnh bị nén bởi máy nén. Trong
giàn ngưng (giàn nóng) khí ga bị nén tỏa nhiệt vào mơi trường xung quanh và nó
ngưng tụ thành chất lỏng. ga lỏng sau đó quay trở lại bình chứa.
Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

11


Hình 2.14 sự ngưng tụ mơi chất lạnh
c. Chu trình làm lạnh:
1. Máy nén tạo ra ga có áp suất và nhiệt độ cao.
2. Ga dạng khí đi vào dàn ngưng, tại đây nó ngưng tụ thành ga lỏng.
3. Ga lỏng chảy vào bình chứa, bình chứa làm nhiệm vụ chứa và lọc ga lỏng.
4. Ga lỏng đã được lọc chảy đến van giãn nở, van giãn nở ga lỏng thành hỗn hợp
ga lỏng và ga khí có áp suất và nhiệt độ thấp.
5. Hỗn hợp khí/lỏng di chuyển đến giàn bay hơi (giàn lạnh). Do sự bay hơi của
ga lỏng nên nhiệt từ dịng khí ấm đi qua dàn lạnh được truyền cho ga lỏng.
Tất cả ga lỏng chuyển thành ga dạng khí trong giàn lạnh và chỉ có khí ga mang
nhiệt lượng nhận được đi vào máy nén kết thúc chu trình làm lạnh.
Chu trình sau đó được lập lại.

Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

12


Hình 2.15 Chu trình làm lạnh

Hình 2.16 Sự lưu thơng và thay đổi nhiệt độ - áp suất của môi chất lạnh trong chu
trình làm lạnh
2.3. Phân loại và yêu cầu hệ thống điều hịa khơng khí trên xe ơ tơ
2.3.1. Phân loại

Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

13


2.3.1.1. Phân loại theo vị trí lắp đặt.
+ Kiểu phía trước.
Giàn lạnh của kiểu phía trước được gắn sau bảng đồng hồ và được nối với giàn
sưởi. Quạt giàn lạnh được dẫn động bằng mơ tơ quạt. Gió từ bên ngồi hoặc khơng khí
tuần hồn bên trong được cuốn vào. Khơng khí đã làm lạnh (hoặc sấy) được đưa vào
bên trong

.
Hình 2.17 Kiểu phía trước
+ Kiểu phía sau
kiểu này cụm điều hịa khơng khí đặt ở cốp sau xe. Cửa ra và cửa vào của khí
lạnh được đặt ở lưng ghế sau.
Do cụm điều hòa gắn ở cốp sau nơi có khoảng trống lớn nên điều hịa kiểu này có
ưu điểm của một bộ điều hịa với cơng suất giàn lạnh lớn và có cơng suất làm lạnh dự
trữ.

Hình 2.18 Kiểu phía sau
+ Kiểu kép.
Kiểu kép là kiểu kết hợp giữa kiểu phía trước với giàn lạnh phía sau được đặt
trong khoang hành lý. Cấu trúc này không cho không khí thổi ra từ phía trước hoặc từ
phía sau. Kiểu kép cho năng suất lạnh cao hơn và nhiệt độ đồng đều ở mọi nơi trong
xe.
Sinh viên thực hiên: Lê Đắc Tín Thịnh

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

14