Đồ án tốt nghiệp chế tạo mô hình điều hòa trên ô tô

TRƯỜNG CAO ĐẴNG GIAO THÔNG VẬN TẢI TRUNG ƯƠNG V
KHOA CƠ KHÍ – ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

CHẾ TẠO MƠ HÌNH ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ

Sinh viên thực hiện:

Lớp:
Giáo viên hướng dẫn:
Giáo viên duyệt:

Đà Nẵng – 2019

Đồ án tốt nghiệp
Trang 1


MỤC LỤC
Trang
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.........................................................
1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.............................................................
2

LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................................................
5

PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ Ơ TƠ.......
7
1.1 Giới thiệu chung về hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ......................................
7
1.2 Tính cấp thiết của đề tài...............................................................................................
8

PHẦN II. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ Ơ TƠ..............
9
2.1 Chức năng, phân loại, lý thuyết điều hịa khơng khí.................................................
9
2.1.1 Chức năng của điều hịa khơng khí..............................................................................
9
2.1.2 Phân loại điều hịa khơng khí trên ơ tơ.......................................................................
11
2.1.3 Lý thuyết về điều hịa khơng khí................................................................................
13
2.1.4 Đơn vị đo nhiệt lượng, mơi chất lạnh và dầu bôi trơn................................................
15
2.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống điện lạnh trên ô tô...............................
19
2.2.1 Cấu tạo chung của hệ thống điện lạnh trên ô tô..........................................................
19
2.2.2 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điện lạnh trên ô tô.....................................
20

Đồ án tốt nghiệp
Trang 2

2.2.3 Vị trí lắp đặt của hệ thống điện lạnh trên ơ tơ............................................................
20
2.3 Các thành phần chính trong hệ thống điện lạnh ô tô...............................................
22
2.3.1 Máy nén.....................................................................................................................
22
2.3.2 Bộ ngưng tụ (Giàn nóng)...........................................................................................
28
2.3.3 Bình lọc (Hút ẩm mơi chất)........................................................................................
30
2.3.4 Van giãn nở hay van tiết lưu.......................................................................................
32
2.3.5 Bộ bốc hơi (Giàn lạnh)...............................................................................................
37
2.4 Các thành phần phụ khác trong hệ thống điện lạnh ô tơ.........................................
39
2.4.1 Ống dẫn mơi chất lạnh...............................................................................................
39
2.4.2 Cửa sổ kính................................................................................................................
39
2.5 Các phương pháp điều khiển hệ thống điện lạnh trên ô tô......................................
40
2.5.1 Bộ điều khiển nhiệt độ...............................................................................................
40
2.5.2 Bộ điều khiển tốc độ quạt............................................................................................
43
2.5.3 Bộ điều khiển tốc độ không tải (bù ga)........................................................................
45
2.5.4 Bộ điều khiển chống đóng băng giàn lạnh...................................................................
47

2.5.5 Bộ điều khiển đóng ngắt máy nén...............................................................................
49

Đồ án tốt nghiệp
Trang 3


2.5.6 Điều chỉnh tốc độ quạt.................................................................................................
56
2.6 Hệ thống điều hòa khơng khí tự động trên ơ tơ.........................................................
58
2.6.1 Khái qt về hệ thống điều hịa khơng khí tự động trên ơ tơ.......................................
58
2.6.2 Các bộ phận của hệ thống điều hịa khơng khí tự động...............................................
60
2.6.3 Các dạng điều khiển hệ thống điều hịa khơng khí tiêu biểu........................................
64

PHẦN III. THIẾT KẾ MƠ HÌNH ĐIỆN LẠNH TRÊN Ơ TƠ...............................
73
3.1 Mục đích và u cầu của mơ hình...............................................................................
73
3.1.1 Mục đích của mơ hình.................................................................................................
73
3.1.2 u cầu của mơ hình...................................................................................................
73
3.2 Chọn phương án, phân tích ưu điểm và nhược điểm của các mơ hình....................
74
3.2.1 Xây dựng mơ hình điện lạnh trên ơ tơ.........................................................................
76

3.2.2 Sơ đồ điện điều khiển hệ thống điện lạnh trên ô tô......................................................
81

PHẦN IV. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI.....................................................
82
4.1 Giảng dạy về lý thuyết.................................................................................................
82
4.1.1 Cấu tạo các bộ phận trong hệ thống điện lạnh ô tô......................................................
82
4.1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện lạnh ô tô........................................................
82

Đồ án tốt nghiệp
Trang 4


4.2 Giảng dạy về thực hành...............................................................................................
82
4.2.1 Các dụng cụ, thiết bị sử dụng khi bảo dưỡng, sửa chữa..............................................
82
4.2.2 Các bài thực tập trên mơ hình......................................................................................
86
4.3 Chẩn đốn xác định hỏng hóc, sửa chữa....................................................................
93
4.3.1 Chẩn đốn tình trạng của hệ thống..............................................................................
93
4.3.2 Xác định hỏng hóc và sửa chữa...................................................................................
99

PHẦN V. THAM KHẢO................................................................................................

104

KẾT LUẬN.......................................................................................................................
115

TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................
116

LỜI NĨI ĐẦU
Trong giai đoạn cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước ngành cơng nghiệp ơ tô
của nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ. Trong những năm gần đây lượng ô tô
tham gia giao thông không ngừng tăng lên. Ngày nay ô tô đã trở thành phương tiện đi
lại thân thiện đối với người dân Việt Nam. Nhận ra nhu cầu này nhiều hãng xe nổi
tiếng trên thế giới đã đầu tư vào Việt Nam. Theo đó Nhà nước cũng có những chính
sách phù hợp để thúc đẩy ngành công nghiệp ô tô phát triển. Ngồi những cơng ty đã
phát triển từ lâu đời ở Việt Nam như Công ty ô tô mùng 1 tháng 5 hay cơng ty cơ khí ơ
tơ Sài Gịn. Những năm gần đây nhiều công ty ô tô nước ngoài đã đầu tư vào thị
trường Việt nam như : Toyota, Suzuki, Ford, Mercedes, Mazda, Huynđai.

Đồ án tốt nghiệp
Trang 5


Việc xuất hiện các cơng ty nước ngồi đã tác động mạnh mẽ tới việc đào tạo kỹ
thuật viên trong nước sao cho đáp ứng được với nền công nghiệp ô tô nước nhà. Theo
dự án đào tạo nghề của Cộng Hòa Liên Bang Đức đầu tư vào Việt Nam.. Trong đó
ngành cơ khí động lực được chú trọng ngay từ đầu. Trong quá trình hoạt động đã đào
tạo được các kỹ thuật viên có trình độ chun mơn cao đáp ứng nhu cầu của xã hội.
Là sinh Đại học được đào tạo chính quy, qua thời gian học tập và nghiên cứu tại
trường dưới một mơ hình đào tạo có chất lượng. Để khẳng định chất lượng đào tạo của

Nhà trường nói chung và khoa cơ khí động lực nói riêng, chúng em được giao đề tài
tốt nghiệp: “Thiết kế, lắp đặt và khai thác mơ hình điều hịa khơng khí trên ơ tơ’’.
Đề tài gồm bốn phần:
Phần I : Tổng quan về hệ thống điều hịa khơng khí trên ô tô
Phần II : Lý thuyết chung về điều hịa khơng khí trên ơ tơ
Phần III : Chọn lựa phương án thiết kế mơ hình điện lạnh ơ tơ
Phần IV : Phạm vi ứng dụng của đề tài
Phần V : Tham khảo
Trang bị hệ thống điều hịa trên ơ tơ là rất quan trọng, nhờ vậy tính tiện nghi của
ô tô ngày một nâng cao, giúp con người cảm thấy thoải mái khi sử dụng ô tô. 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.
Trong q trình thực hiện chúng em gặp khơng ít những khó khăn, nhưng với sự
hướng dẫn tận tình của thầy 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 hoàn
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!

Đồ án tốt nghiệp
Trang 6


PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG
KHÍ TRÊN Ô TÔ

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ
Điều hịa khơng khí là một hệ thống quan trọng trên xe. Nó điều khiển nhiệt độ
và tuần hồn khơng khí trong xe giúp cho hành khách trên xe cảm thấy dễ chịu trong
những ngày nắng nóng mà cịn giúp giữ độ ẩm và lọc sạch khơng khí. Ngày nay, điều
hịa khơng khí trên xe cịn có thể hoạt động một cách tự động nhờ các cảm biến và các
ECU điều khiển. Điều hồ khơng khí cũng giúp loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như
sương mù, băng đọng trên mặt trong của kính xe.
Để làm ấm khơng khí đi qua, hệ thống điều hịa khơng khí sử dụng ngay két nước
như một két sưởi ấm. Két sưởi lấy nước làm mát động cơ đã được hâm nóng bởi động

Đồ án tốt nghiệp
Trang 7


cơ và dùng nhiệt này để làm nóng khơng khí nhờ một quạt thổi vào xe, vì vậy nhiệt độ
của két sưởi là thấp cho đến khi nước làm mát nóng lên. Do đó ngay sau khi động cơ
khởi động két sưởi khơng làm việc.
Để làm mát khơng khí trong xe, hệ thống điện lạnh ô tô hoạt động theo một chu
trình khép kín. Máy nén đẩy mơi chất ở thế khí có nhiệt độ cao áp suất cao đi vào giàn
ngưng. Ở giàn ngưng môi chất chuyển từ thể khí sang thể lỏng. Mơi chất ở dạng lỏng
này chảy vào bình chứa (bình sấy khơ). Bình này chứa và lọc môi chất. Môi chất lỏng
sau khi đã được lọc chảy qua van giãn nở, van giãn nở này chuyển mơi chất lỏng thành
hỗn hợp khí - lỏng có áp suất và nhiệt độ thấp. Mơi chất dạng khí - lỏng có nhiệt độ
thấp này chảy tới giàn lạnh. Quá trình bay hơi chất lỏng trong giàn lạnh sẽ lấy nhiệt
của khơng khí chạy qua giàn lạnh. Tất cả mơi chất lỏng được chuyển thành hơi trong
giàn lạnh và chỉ có mơi chất ở thể hơi vừa được gia nhiệt đi vào máy nén và quá trình
được lặp lại như trước.
Như vậy để điều khiển nhiệt độ trong xe, hệ thống điều hịa khơng khí kết hợp cả
két sưởi ấm và giàn lạnh đồng thời kết hợp điều chỉnh vị trí các cánh hịa trộn và vị trí
của van nước.

Để điều khiển thơng khí trong xe, hệ thống điều hịa khơng khí lấy khơng khí bên
ngồi đưa vào trong xe nhờ chênh áp được tạo ra do chuyển động của xe được gọi là
sự thơng gió tự nhiên.
Sự phân bổ áp suất khơng khí trên bề mặt của xe khi nó chuyển động, một số nơi
có áp suất dương, cịn 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.
Trong các hệ thống thơng gió cưỡng bức, người ta sử dụng quạt điện hút khơng
khí đưa vào trong xe.
Các cửa hút và cửa xả không khí được đặt ở cùng vị trí như trong hệ thống thơng
gió tự nhiên. Thơng thường, hệ thống thơng gió này được dùng chung với các hệ thống
thơng khí khác (hệ thống điều hồ khơng khí, bộ sưởi ấm).

1.2 Tính cấp thiết của đề tài.
Ngày nay ô tô được sử dụng rộng rãi như một phương tiện tham gia giao thơng
thơng dụng. Ơ tơ hiện đại nhằm cung cấp tối đa về mặt tiện nghi cũng như tính năng
an tồn cho con người khi sử dụng. Các tiện nghi được sử dụng trên xe 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 như nghe nhạc, xem truyền hình. Một trong những trang bị tiện
nghi phổ biến đó là hệ thống điện lạnh trên ơ tô.

Đồ án tốt nghiệp
Trang 8


Ngày nay hệ thống điện lạnh ô tô ngày càng được phát triển và hoàn thiện phục
vụ nhu cầu của con người. Nó tạo ra một cảm giác thoải mái khi sử dụng xe trong bất
kỳ thời tiết nào. Đặc biệt nó giải quyết được vấn đề khí hậu ở Việt Nam, khí hậu khắc
nghiệt, khơng khí bụi bẩn ơ nhiễm. Tuy nhiên hệ thống càng hiện đại thì khả năng tiếp
cận nó càng khó khăn khi xảy ra hư hỏng. Một sinh viên ngành công nghệ ô tô cần
phải trang bị cho mình những kiến thức cơ bản nhất về tất cả các hệ thống trên ô tô.

Đặc biệt là hệ thống điện lạnh trên ô tô mà ngày nay sự tiếp cận nó gặp rất nhiều
khó khăn. Chính vì vậy việc lựa chọn đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế, lắp đặt và khai thác
mơ hình điện lạnh trên ô tô’’ là rất cần thiết. Đề tài được hoàn thành sẽ là cơ sở giúp
cho chúng em sau này có thể tiếp cận với những hệ thống điện lạnh được trang bị trên
các ô tô hiện đại. Chúng em mong rằng đề tài sẽ góp phần nhỏ vào cơng tác giảng dạy
trong nhà trường. Đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho các bạn học sinh và sinh
viên chuyên ngành ô tô và các bạn sinh viên đang theo học các chun ngành khác
thích tìm hiểu về kỹ thuật ô tô.

PHẦN II. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
TRÊN Ơ TƠ
2.1 Chức năng, phân loại, lý thuyết điều hịa khơng khí.
2.1.1 Chức năng của điều hịa khơng khí.
+ Sưởi ấm.

Đồ án tốt nghiệp
Trang 9


Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi ấm
Người ta dùng một két sưởi ấm như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóng khơng khí.
Két sưởi lấy nước làm mát của động cơ đã được hâm nóng bởi động cơ và dùng nhiệt
độ này để làm nóng khơng khí nhờ một quạt thổi vào xe, vì vậy nhiệt độ của két sưởi
là thấp cho đến khi nước làm mát nóng lên. Do đó ngay sau khi động cơ khởi động két
sưởi không làm việc như là một bộ sưởi ấm.
+ Làm mát khơng khí.
Giàn lạnh làm việc như là một bộ trao đổi nhiệt để làm mát không khí trước khi
đưa vào trong xe. Khi bật cơng tắc điều hịa khơng khí, máy nén bắt đầu làm việc đẩy
mơi chất lạnh (ga điều hịa) tới giàn lạnh. Giàn lạnh được làm mát nhờ chất làm lạnh
và sau đó nó làm mát khơng khí được thổi vào trong xe từ quạt gió. Việc làm nóng

khơng khí phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát động cơ nhưng việc làm mát
khơng khí hồn tồn độc lập với nhiệt độ nước làm mát động cơ.

Đồ án tốt nghiệp
Trang 10


Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát
+ Hút ẩm.
Lượng hơi nước trong khơng khí tăng lên khi nhiệt độ khơng khí cao hơn và giảm
xuống khi nhiệt độ khơng khí giảm xuống. Khi đi qua giàn lạnh, khơng khí được làm
mát. Hơi nước trong khơng khí ngưng tụ lại và bám vào các cánh tản nhiệt của giàn
lạnh. Kết quả là độ ẩm trong xe bị giảm xuống. Nước dính vào các cánh tản nhiệt đọng
lại thành sương và được chứa trong khay xả nước. Cuối cùng, nước này được tháo ra
khỏi khay của xe bằng một vịi nhỏ.
Ngồi ba chức năng trên hệ thống điều hịa khơng khí cịn có chức năng điều
khiển thơng gió trong xe. Việc lấy khơng khí bên ngồi đưa vào trong xe nhờ chênh áp
được tạo ra do chuyển động của xe được gọi là sự thơng gió tự nhiên. Sự phân bổ áp
suất khơng khí trên bề mặt của xe khi nó chuyển động được chỉ ra trên hình vẽ, một số
nơi có áp suất dương, cịn 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.
Trong các hệ thống thơng gió cưỡng bức, người ta sử dụng quạt điện hút khơng
khí đưa vào trong xe. Các cửa hút và cửa xả khơng khí được đặt ở cùng vị trí như
trong hệ thống thơng gió tự nhiên. Thơng thường, hệ thống thơng gió này được dùng
chung với các hệ thống thơng khí khác (hệ thống điều hồ khơng khí, bộ sưởi ấm).

Đồ án tốt nghiệp
Trang 11

2.1.2 Phân loại điều hịa khơng khí trên ơ tơ.
Hệ thống điều hịa khơng khí được phân loại theo vị trí lắp đặt và theo phương
thức điều khiển.
a. 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 2.3: Kiểu phía trước
+ 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 khơng cho khơng 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.

Hình 2.4: Kiểu kép

Đồ án tốt nghiệp
Trang 12


+ Kiểu kép treo trần.
Kiểu này được sử dụng trong xe khách. Phía trước bên trong xe được bố trí hệ
thống điều hịa kiểu phía trước kết hợp với giàn lạnh treo trần phía sau. Kiểu kép treo
trần cho năng suất lạnh cao và nhiệt độ phân bố đều.

Hình 2.5: Kiểu kép treo trần

b. Phân loại theo phương pháp điều khiển.

+ Kiểu bằng tay.
Kiểu này cho phép điều khiển nhiệt độ bằng tay các công tắc và nhiệt độ đầu ra
bằng cần gạt. Ngồi ra cịn có cần gạt hoặc cơng tắc điều khiển tốc độ quạt, điều khiển
lượng gió, hướng gió.

Hình 2.6: Kiểu bằng tay (Khi trời nóng)

Hình 2.7: Kiểu bằng tay (Khi trời lạnh)
Đồ án tốt nghiệp
Trang 13


+ Kiểu tự động.
Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ mong muốn, bằng cách trang bị bộ điều
khiển điều hòa và ECU động cơ. Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ khơng khí ra và
tốc độ động cơ quạt một cách tự động dựa trên nhiệt độ bên trong xe, bên ngoài xe, và
bức xạ mặt trời báo về hộp điều khiển thông qua các cảm biến tương ứng, nhằm điều
khiển nhiệt độ bên trong xe theo nhiệt độ mong muốn.

Hình 2.8: Kiểu tự động (Khi trời nóng)

Hình 2.9: Kiểu tự động (Khi trời lạnh)
2.1.3 Lý thuyết về điều hịa khơng khí.
Để có thể biết và hiểu được hết nguyên lý làm việc, đặc điểm cấu tạo của hệ
thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ, ta cần phải tìm hiểu kỹ hơn về cơ sở lý thuyết căn
bản của hệ thống điều hịa khơng khí.
Quy trình làm lạnh được mơ tả như một q trình tách nhiệt ra khỏi vật thể. Đây
cũng là mục đích chính của hệ thống làm lạnh và điều hịa khơng khí.

Đồ án tốt nghiệp
Trang 14


Vì vậy hệ thống điều hịa khơng khí hoạt động dựa trên ngun lý cơ bản sau
đây:
+ Dịng nhiệt ln truyền từ nơi nóng đến nơi lạnh.
+ Khi bị nén chất khí sẽ làm tăng nhiệt độ.
+ Sự giãn nở thể tích của chất khí sẽ phân bố năng lượng nhiệt ra một vùng rộng
lớn và nhiệt độ của chất khí sẽ bị giảm xuống.
+ Để làm lạnh bất cứ một vật nào thì ta phải lấy nhiệt ra khỏi vật thể đó.
+ Một số lượng lớn nhiệt lượng được hấp thụ khi chất lỏng thay đổi trạng thái
biến thành hơi.
Tất cả các hệ thống điều hịa khơng khí ơ tô đều được thiết kế dựa trên cơ sở lý
thuyết của ba đặc tính căn bản: Dịng nhiệt, sự hấp thụ, áp suất và điểm sơi.

- Dịng nhiệt: Nhiệt truyền từ nơi có nhiệt độ cao hơn (các phần tử có chuyển
động mạnh hơn) đến những nơi có nhiệt độ thấp hơn (các phần tử có chuyển động yếu
hơn).Ví dụ: Một vật nóng 300F được đặt cạnh một vật nóng có nhiệt độ 80 0F thì vật
nóng có nhiệt độ là 800F sẽ truyền nhiệt cho vật 300F. Sự chênh lệch nhiệt độ càng lớn
thì dịng nhiệt lưu thơng càng mạnh. Sự truyền nhiệt có thể được truyền bằng: Dẫn
nhiệt, đối lưu, bức xạ hay kết hợp giữa ba cách trên.
+ Dẫn nhiệt: Là sự truyền có hướng của nhiệt trong một vật hay sự dẫn nhiệt xảy
ra giữa hai vật thể khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau. Ví dụ khi ta nung nóng một
đầu thanh thép thì đầu kia dần dần ấm lên do sự dẫn nhiệt.
+ Sự đối lưu: Là sự truyền nhiệt qua sự di chuyển của một chất lỏng hay một
chất khí đã được làm nóng hay đó là sự truyền nhiệt từ vật thể này sang vật thể khác
nhờ khối khung khí trung gian bao quanh nó. Khi khối khơng khí được đun nóng bởi
một nguồn nhiệt, khơng khí nóng sẽ bốc lên phía trên tiếp xúc với vật thể nguội hơn và

làm nóng vật thể này. Trong một phịng khơng khí nóng bay lên trên, khơng khí lạnh di
chuyển xuống dưới tạo thành vịng ln chuyển khép kín, nhờ vậy các vật thể trong
phịng được nung nóng đều, đó là hiện tượng của sự đối lưu.
+ Sự bức xạ: Là sự phát và truyền nhiệt dưới dạng các tia hồng ngoại, mặc dù
giữa các vật khơng có khơng khí hoặc khơng tiếp xúc với nhau. Ta cảm thấy ấm khi
đứng dưới ánh sáng mặt trời hay cả dưới ánh sáng đèn pha khi ta đứng gần nó. Đó là
bởi nhiệt của mặt trời hay đèn pha được biến thành các tia hồng ngoại và khi các tia
này chạm vào một vật nó sẽ làm cho các phần tử của vật đó chuyển động, gây cho ta
cảm giác nóng. Tác dụng truyền nhiệt này gọi là sự bức xạ.

Đồ án tốt nghiệp
Trang 15


- Sự hấp thụ nhiệt: Vật chất có thể tồn tại ở một trong ba trạng thái: Thể lỏng,
thể rắn, thể khí. Muốn thay đổi trạng thái của một vật thể, cần phải truyền cho nó một
nhiệt lượng nhất định. Ví dụ khi ta hạ nhiệt độ của nước xuống 32 0F (00C) thì nước
đóng băng thành đá. Nó đã thay đổi trạng thái từ thể lỏng sang thể rắn. Nếu nước được
đun tới 2120F (1000C), nước sẽ sôi và bốc hơi (thể khí). Ở đây đặc biệt thú vị khi thay
đổi nước đá (thể rắn) thành nước ở thể lỏng và nước thành hơi ở thể khí. Trong q
trình thay đổi trạng thái của nước ta phải tác động nhiệt vào.
Ví dụ: Khối nước đá đang ở nhiệt độ 32 0F ta nung nóng cho nó tan ra, nhưng
nước đá đang tan vẫn giữ nhiệt độ là 32 0F. Đun nước nóng đến 2120F thì nước sơi,
nhưng khi ta tiếp tục đun nữa nước sẽ bốc hơi và nhiệt độ đo được vẫn là 212 0F
(1000C) chứ khơng nóng hơn nữa. Lượng nhiệt được hấp thụ trong nước sôi, trong
nước đá để làm thay đổi trạng thái của nước gọi là ẩn nhiệt.

- Áp suất và điểm sôi: Áp suất giữ vai trò quan trọng trong hệ thống điều hịa
khơng khí. Khi tác động áp suất trên mặt chất lỏng thì sẽ làm thay đổi điểm sơi của
chất lỏng này. Áp suất càng lớn điểm sơi càng cao có nghĩa là nhiệt độ lúc chất lỏng

sôi cao hơn so với mức bình thường. Ngược lại nếu giảm áp suất tác động lên một vật
chất thì điểm sơi của vật chất đó sẽ bị giảm xuống. Ví dụ điểm sơi của nước ở nhiệt độ
bình thường là 1000C. Điểm sơi này có thể tăng cao hơn bằng cách tăng áp suất trên
chất lỏng đồng thời cũng có thể hạ thấp điểm sôi bằng cách giảm bớt áp suất trên chất
lỏng hay đặt chất lỏng trong chân không. Đối với điểm ngưng tụ của hơi nước, áp suất
cũng có tác dụng như thế. Trong hệ thống điều hịa khơng khí, cũng như hệ thống điện
lạnh ô tô đã áp dụng hiện tượng này của áp suất đối với sự bốc hơi và ngưng tụ của
một số loại chất lỏng đặc biệt tham gia vào q trình sinh lạnh và điều hịa của hệ
thống.
2.1.4 Đơn vị đo nhiệt lượng, môi chất lạnh và dầu bôi trơn.

a. Đơn vị đo nhiệt lượng. Để đo nhiệt lượng truyền từ vật này sang vật kia người ta
dùng đơn vị BTU. Nếu cần nung một Pound nước (0,454 kg) nóng đến 1 0F (0,550C)
thì phải truyền cho nước 1 BTU nhiệt. Năng suất của một hệ thống nhiệt lạnh ô tô
được định rõ bằng BTU/giờ, vào khoảng 12000 đến 24000 BTU/giờ.(1BTU= 0,252 cal
= 252 kcal), (1 kcal = 4,187 kJ).

b. Môi chất lạnh. Môi chất lạnh còn gọi là tác nhân lạnh hay ga lạnh trong hệ thống
điều hịa khơng khí phải đạt được những u cầu sau đây:
+ Mơi chất lạnh phải có điểm sơi thấp dưới 32 0F (00C) để có thể bốc hơi và hấp
thụ ẩn nhiệt tại những nhiệt độ thấp.
Đồ án tốt nghiệp
Trang 16


+ Phải có tính chất tương đối trơ, hịa trộn được với dầu bơi trơn để tạo thành một
hóa chất bền vững, khơng ăn mịn kim loại hoặc các vật liệu khác như cao su, nhựa.
+ Đồng thời chất làm lạnh phải là chất không độc, không cháy, và không gây nổ,
không sinh ra các phản ứng phá hủy môi sinh và mơi trường khi nó xả ra vào khí
quyển.

Phân loại và kí hiệu mơi chất lạnh.
- Các freon: Là các cacbuahydro no hoặc chưa no mà các nguyên tử hydro được
thay thế một phần hoặc toàn bộ bằng nguyên tử clo, flo hoặc brom.
+ R (refrigerant): Chất làm lạnh, mơi chất lạnh.
+ Các đồng phân có thêm chữ a, b để phân biệt. Ví dụ như R-134a
+ Các olefin có số 1 đứng trước 3 chữ số. Ví dụ như C3F6 kí hiệu là R1216.
+ Các hợp chất có cấu trúc mạch vịng thêm chữ C.Ví dụ như C4H8 là RC138.

- Các chất vơ cơ: Kí hiệu là R7M, trong đó với M là phân tử lượng làm trịn của
chất đó.Ví dụ NH3 kí hiệu là R717.

- Mơi chất lạnh R-12.
Môi chất lạnh R-12 là hợp chất của cacbon, clo và flo có cơng thức hóa học là
CCl2F2 (CFC). Nó là một chất khí khơng màu nó nặng hơn khơng khí bốn lần ở 30 0C,
có mùi thơm rất nhẹ, có điểm sơi là 21,7 0C (-29,80C), áp suất hơi của nó trong bộ bốc
hơi là 30 PSI và trong bộ ngưng tụ là 150-300 PSI, và có nhiệt lượng ẩn để bốc hơi là
70 BTU trên 1 Pound.
R-12 rất dễ hịa tan trong dầu khống chất, và khơng tham gia phản ứng với các
kim loại, các ống mềm và đệm kín sử dụng trong hệ thống. Cùng với đặc tính có khả
năng lưu thơng xun suốt hệ thống ống dẫn nhưng khơng bị làm giảm hiệu suất,
chính những đặc điểm này đã làm cho R-12 là môi chất lý tưởng sử dụng trong hệ
thống điều hịa ơ tơ.
Tuy nhiên R-12 lại có đặc tính phá hủy tầng ơzơn và gây ra hiệu ứng nhà kính, do
các phân tử này có thể bay lên bầu khí quyển trước khi phân giải, và tại bầu khí quyển,
nguyên tử clo đã tham gia phản ứng hóa học với nguyên tử O 3 trong tầng ơzơn khí
quyển. Do đó ngày nay mơi chất lạnh R-12 đã bị cấm sử dụng và lưu hành trên thị
trường.

Đồ án tốt nghiệp

Trang 17


Hình 2.10: Sự phá hủy tầng ơzơn của CFC
- Mơi chất lạnh R-134a.
Mơi chất lạnh R134a có cơng thức hóa học là CF 3-CH2F (HFC). Do trong thành
phần hợp chất khơng có chứa clo nên đây chính là lý do cốt yếu mà ngành công nghiệp
ô tô chuyển từ việc sử dụng môi chất lạnh R-12 sang sử dụng môi chất lạnh R134a.
Các đặc tính, các mối quan hệ áp suất và nhiệt độ của mơi chất R134a có điểm
sơi là -15,20F (-26,90C), và có lượng nhiệt ẩn để bốc hơi là 77,74 BTU/Pound. Điểm
sôi này cao hơn so với mơi chất R-12 nên hiệu suất có phần khơng bằng so với R-12.
Vì vậy hệ thống điều hịa khơng khí ô tô dùng môi chất lạnh R134a được thiết kế với
áp suất bơm cao hơn, đồng thời phải tăng khối lượng lớn khơng khí giải nhiệt thổi
xun qua giàn nóng (bộ ngưng tụ). R134a có nhược điểm nữa là khơng kết hợp được
với các dầu khống dùng để bơi trơn hệ thống.
Đồ thị mô tả mối quan 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 R134a ở trạng thái khí và phần diện tích dưới đường cong áp suất biểu diễn
R134a ở trạng thái lỏng. Ga lạnh ở 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.

Đồ án tốt nghiệp
Trang 18


Hình 2.11: Đường cong áp suất hơi của mơi chất lạnh R-134a
Khi thay thế môi chất lạnh R-12 của hệ thống điều hịa khơng khí bằng mơi chất
R134a thì phải thay đổi các bộ phận của hệ thống nếu nó không phù hợp với R134a,

cũng như phải thay đổi dầu bôi trơn, chất khử ẩm của hệ thống. Dầu bôi trơn chuyên
dùng cùng với môi chất lạnh R134a là các chất bôi trơn tổng hợp polyalkalineglycol
(PAG) hay polyolester (POE). Hai chất này khơng hịa trộn với mơi chất lạnh R-12. Ta
có thể phân biệt được giữa hai mơi chất lạnh R-12 và R134a vì thơng thường nó được
ghi rõ và dán trên các bộ phận chính của hệ thống.

c. Dầu bôi trơn.
+ Tùy theo quy định của nhà chế tạo lượng dầu bôi trơn vào khoảng 150-200 ml
được nạp vào máy nén nhằm đảm bảo các chức năng sau đây: Bơi trơn các chi tiết của
máy nén tránh mịn và két cứng, một phần dầu nhờn sẽ hòa trộn với môi chất lạnh và
lưu thông khắp nơi trong hệ thống, giúp van giãn nở hoạt động chính xác, bơi trơn cổ
trục máy nén.
+ Dầu bôi trơn máy nén phải tinh khiết không được sủi bọt, không lẫn lưu huỳnh.
Dầu bôi trơn máy nén khơng có mùi, trong suốt màu vàng nhạt. Khi bị lẫn tạp chất nó
có màu nâu đen. Vì vậy nếu phát hiện dầu bơi trơn trong hệ thống điện lạnh đổi sang
màu nâu đen, thì dầu đã bị nhiễm bẩn. Nó cần được xả sạch và thay dầu mới theo đúng
chủng loại và đúng dung lượng quy định.
+ Chủng loại và độ nhớt của dầu bôi trơn máy nén tùy thuộc vào quy định của
nhà chế tạo máy nén và tùy thuộc vào lượng môi chất lạnh đang sử dụng trong hệ
thống. Dầu nhờn được hòa ta với môi chất lạnh và lưu thông xuyên suốt hệ thống, do
vậy bên trong mỗi bộ phận đều có dầu bơi trơn khi tháo rời các bộ phận đó ra khỏi hệ
thống. Lượng dầu bôi trơn phải được cho thêm sau khi thay mới bộ phận được quy
định do nhà chế tạo.
Đồ án tốt nghiệp
Trang 19


2.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống điện lạnh trên ô tô.
2.2.1 Cấu tạo chung của hệ thống điện lạnh trên ơ tơ.
Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh ơ tơ nói riêng bao gồm các bộ phận và

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 ơ 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 dưới đây giới thiệu các bộ phận trong hệ thống điện lạnh ơ tơ.

Hình 2.12: Sơ đồ cấu tạo hệ thống điện lạnh ô tô
A. Máy nén (bốc lạnh)

F. Van tiết lưu

B. Bộ ngưng tụ (Giàn nóng)

G. Bộ bốc hơi

C. Bộ lọc hay bình hút ẩm

H. Van xả phía thấp áp

D. Công tắc áp suất cao

I. Bộ tiêu âm

E. Van xả phía cao áp
2.2.2 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điện lạnh ô tô.

Hệ thống điện lạnh ô tô hoạt động theo các bước cơ bản sau đây.
Đồ án tốt nghiệp
Trang 20

+ 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,
mơi chất ở thể hơi được giải nhiệt, ngưng tụ thành thể lỏng dưới áp suất cao nhiệt độ
thấp.
+ Môi chất lạnh dạng thể lỏng tiếp tục lưu thơng 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.
+ 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 hơi trong bộ bốc hơi.
+ Trong q trình bốc hơi, mơi chất lạnh hấp thụ nhiệt trong cabin ơ tơ, có nghĩa
là làm mát khối khơng khí trong cabin.
Khơng khí lấy từ bên ngồi vào đi qua giàn lạnh (Bộ bốc hơi). Tại đây khơng khí
bị dàn lạnh lấy đi nhiều năng lượng thông qua các lá tản nhiệt, do đó nhiệt độ của
khơng khí sẽ bị giảm xuống rất nhanh đồng thời hơi ẩm trong khơng khí cũng bị
ngưng tụ lại và đưa ra ngồi. Tại giàn lạnh khi mơi chất ở thể lỏng có nhiệt độ, áp suất
cao sẽ trở thành môi chất ở thể hơi có nhiệt độ, áp suất thấp.
Khi q trình này xảy ra môi chất cần một năng lượng rất nhiều, do vậy nó sẽ lấy
năng lượng từ khơng khí xung quanh giàn lạnh (năng lượng không mất đi mà chuyển
từ dạng này sang dạng khác). Khơng khí mất năng lượng nên nhiệt độ bị giảm xuống,
tạo nên khơng khí lạnh. Môi chất lạnh ở thể hơi, dưới nhiệt độ cao và áp suất thấp
được hồi về máy nén.
2.2.3 Vị trí lắp đặt của hệ thống điện lạnh trên ơ tơ.

- Đối với xe du lịch diện tích trong xe nhỏ vì vậy hệ thống điều hịa được lắp ở
phía trước (táp lơ) 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 hịa giống xe con

thì sẽ khơng đảm bảo làm mát tồn 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.

Đồ án tốt nghiệp
Trang 21


Hình 2.13: Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống điều hịa xe du lịch

Hình 2.14: Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống điều hịa xe khách
2.3 Các thành phần chính trong hệ thống điện lạnh.
2.3.1 Máy nén.
Đồ án tốt nghiệp
Trang 22


a. Chức năng.
Máy nén nhận dịng khí ở trạng thái có nhiệt độ và áp suất thấp. Sau đó dịng 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
khơng khí mơi trường xung quanh và loại mơi chất lạnh.

Hình 2.15: Kết cấu của máy nén
b. Phân loại. Nhiều loại máy nén được sử dụng trong hệ thống điện lạnh ơ tơ,
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.

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 khơng cịn 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.

Đồ án tốt nghiệp
Trang 23


Hình 2.16: Các loại máy nén trong hệ thống làm mát
c. 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.

d. Một số loại máy nén thông dụng.
+ Máy nén loại piston.

- Cấu tạo.

Hình 2.17: Cấu tạo máy nén loại piston
Đồ án tốt nghiệp
Trang 24


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.

- 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.

Hình 2.18: Sơ đồ nguyên lý máy nén loại piston
Khi piston sang phải, van hút đóng lại và mơi 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 mơi chất quay trở lại).
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 hịa.

Hình 2.19: Van an tồn

Đồ án tốt nghiệp
Trang 25