Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hòa trên ô tô (Nghề Công nghệ ô tô)

0
BỘ LAO ĐỘNG
NG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TỔ
ỔNG CỤC DẠY NGHỀ

GIÁO TRÌNH

Mơ đun: Bảo
ảo d
dưỡng và sửa
ửa chữa hệ
thống
ống điều h
hịa trên ơ tơ
NGHỀ:
Ề: CƠNG NGHỆ Ơ TƠ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban
Ban hành kèm theo Quy
Quyết định số:...)


1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể
được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và
tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
MÃ TÀI LIỆU: MĐ 37

LỜI GIỚI THIỆU
Trong nhiều năm gần đây tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở
nước ta khá nhanh. Nhiều kết cấu hiện đại đã trang bị cho ô tô nhằm thỏa mãn
càng nhiều nhu cầu của người sử dụng. Trong đó có hệ thống điều hịa ơ tơ
giúp cho người sử dụng cảm giác thoải mái, dễ chịu khi ở trong xe. Và trong
quá trình sử dụng qua thời gian sẽ khó tránh khỏi những trục trặc.
Để phục vụ cho học viên học nghề và thợ sửa chữa ô tô những kiến
thức cơ bản cả về lý thuyết và thực hành bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống điều
hòa. Với mong muốn đó giáo trình được biên soạn, nội dung giáo trình bao
gồm bốn bài:
Bài 1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống điều hịa
khơng khí trên ơ tơ
Bài 2. Kỹ thuật tháo – lắp hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ
Bài 3. Kỹ thuật kiểm tra và chẩn đoán hệ thống điều hịa khơng khí trên
ơ tơ
Bài 4. Kỹ thuật bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hịa khơng khí
trên ô tô
Kiến thức trong giáo trình được biên soạn theo chương trình Tổng cục
Dạy nghề, sắp xếp logic từ nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ
thống điều hịa đến cách phân tích các hư hỏng, phương pháp kiểm tra và quy
trình thực hành sửa chữa. Do đó người đọc có thể hiểu một cách dễ dàng.
Xin trân trọng cảm ơn Tổng cục Dạy nghề, khoa Động lực trường Cao
đẳng nghề Cơ khí Nơng nghiệp cũng như sự giúp đỡ quý báu của đồng nghiệp
đã giúp tác giả hồn thành giáo trình này.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn khơng tránh khỏi sai sót, tác
giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau
giáo trình được hồn thiện hơn.
Hà Nội, ngày…..tháng…. năm 2012
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Đinh Quang Vinh

2
MỤC LỤC
ĐỀ MỤC

TRANG

Lời giới thiệu

1

Mục lục

2

Thuật ngữ chuyên môn
Bài 1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống
điều hịa khơng khí trên ơ tơ
Bài 2. Kỹ thuật tháo – lắp hệ thống điều hịa khơng khí trên
ơ tơ
Bài 3. Kỹ thuật kiểm tra và chẩn đốn hệ thống điều hịa
khơng khí trên ơ tơ
Bài 4. Kỹ thuật bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hịa
khơng khí trên ơ tơ
Tài liệu tham khảo

3
5
57

112
127
152


3
THUẬT NGỮ CHUYÊN MÔN
A/C - Air Conditioning: hệ thống điều hịa nhiệt độ trên xe
BTU - British Thermal Unit: cơng suất làm lạnh
PTC - Positive temperature coefficient: hệ số nhiệt dương
EPR - Evaporator Pressure regulator: phương pháp điều áp giàn lạnh
ECU - Engine Control Unit: hộp điều khiển
CFC - Clorofluorocacbon: mơi chất lạnh dùng trong hệ thống điều hịa
VSV - Vacuum Switching Valve: van chân không
EFI - Electronic fuel injection: hệ thống phun xăng điện tử
ECU - Engine Control Unit: hộp điều khiển
TAO - Temperature air outlet: nhiệt độ không khí cửa ra
DTC - Diagnostic Trouble Code: mã chẩn đốn hư hỏng
DLC - Data link connector: giắc nối liên kết giữ liệu.


4
BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRÊN Ơ TƠ
Mã mơ đun: MĐ 37
Vị trí, ý nghĩa, vai trị mơ đun:

- Vị trí: mơ đun được bố trí dạy sau các môn học/ mô đun sau: MH 07, MH 08,
MH 09, MH 10, MH 11, MH 12, MH 13, MH 14, MH 15, MH 16, MH 17, MĐ
18, MĐ 19, MĐ 20, MĐ 21, MĐ 22, MĐ 23, MĐ 24, MĐ 25, MĐ 26, MĐ 27,
MĐ 28, MĐ 29, MĐ 30, MĐ 31, MĐ 32, MĐ 33, MĐ 34, MĐ 35, MĐ 36.

- Là mô đun chuyên môn nghề trang bị cho người học kiến thức về hệ thống
điều hịa trên ơ tơ.
- Tài liệu được dùng cho học viên nghề cơng nghệ ơ tơ trình độ cao đẳng và
trung cấp.
Mục tiêu của mơ đun:

- Trình bày được u cầu, nhiệm vụ của hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ
- Trình bày được sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều hịa
khơng khí trên ơ tơ.
- Nêu được các hiện tượng và giải thích được ngun nhân các sai hỏng thơng
thường.
- Trình bày được phương pháp kiểm tra, chẩn đốn, bảo dưỡng và sửa chữa
sai hỏng của hệ thống điều hòa khơng khí trên ơ tơ.
- Lựa chọn được các thiết bị, dụng cụ và thực hiện được công việc sửa chữa,
bảo dưỡng hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ.
- Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề cơng nghệ ơ tơ.
- Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên.
Nội dung chính của mơ đun


5

BÀI 1: SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA
HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
MĐ 37 - 01
Giới thiệu chung

Hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ là một thiết bị được sử dụng để
tạo không gian khí hậu thoải mái cho người lái xe và khách ngồi trên ơ tơ. H ệ
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 phịng 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.
Mục tiêu:

- Phát biểu đúng nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ.
- Giải thích được cấu tạo và ngun tắc hoạt động của hệ thống điều hịa khơng
khí trên ơ tơ.
- Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề cơng nghệ ơ tơ.
- Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên.
Nội dung chính:
1.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TÔ
Mục tiêu:

- Phát biểu đúng nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ.
Hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ là một thiết bị được sử dụng để
tạo khơng gian và khí hậu thoải mái cho người lái xe và khách ngồi trên ơ 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 phòng 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. Hệ thống điều hịa khơng khí
trên ơ tơ nói chung bao gồm một bộ lạnh (hệ thống 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 và thay đổi độ ẩm trong xe.


6
- Điều khiển dịng
ịng khơng khí trong xe.
- Lọc và làm sạch
ạch khơng khí.
Bộ sưởi ấm
Người ta dùng một
ột két ssưởi như một
ột bộ trao đổi nhiệt để làm
l
nóng
khơng khí. Két sưởi lấy nước
ớc llàm mát động cơ đã được hâm nóng bởi
ởi động cơ
c
và dùng nhiệt này để làm
àm nóng khơng khí nh
nhờ một quạt thổi vào
ào xe, vì vậy
v
nhiệt độ của két sưởi là thấp
ấp cho đến khi nnước làm mát nóng lên.
Vì lý do này, ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi
ởi không làm
l việc
như là một bộ sưởi ấm.

Hình 1.1. Bộ sưởi ấm.

HƯ thèng làm mát không 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 công tắc điều hoà không khí, máy nén bắt
đầu làm việc và đẩy chất làm lạnh (ga điều hoà) tới giàn lạn
lạnh.
h. Giàn lạnh được
làm mát nhờ chất làm lạnh và sau đó nó làm mát không khí được thổi vào
trong xe từ quạt gió. Việc làm nóng không khí phụ thuộc vào nhiệt độ nước
làm mát động cơ nhưng việc làm mát không khí là hoàn toàn độc lập với nhiệt
độ nước làm mát động cơ.


7

Hình 1.2. H
Hệ thống làm mát khơng khí.

Máy hút ẩm
Lượng hơi nước
ớc trong khơng khí tăng llên khi nhiệt
ệt độ khơng khí cao
hơn và giảm
ảm xuống khi nhiệt độ khơng khí giảm xuống. Khơng khí được
đ
làm
mát khi đi qua giàn lạnh.
ạnh. N
Nước trong khơng khí ngưng tụ vàà bám vào các

cánh tản nhiệt của giàn lạnh.
ạnh. Kết quả llà độ
ộ ẩm trong xe bị giảm xuống. Nước
N
dính vào các cánh tản
ản nhiệt đọng lại th
thành sương và được
ợc chứa trong khay xả
nước. Cuối cùng, nước này
ày đư
được
ợc tháo ra khỏi khay của xe bằng một vịi.
v

Hình 1.3. Ch
Chức năng hút ẩm.

Điều khiển nhiệt độ

Hình 1.4. Điều khiển nhiệt độ.

Điều hồà khơng khí trong ơ tơ điều
ều khiển nhiệt độ bằng cách sử dụng
cả két sưởi và giàn lạnh, vàà bbằng cách điều chỉnh vị trí cánh hồà trộn
tr khơng
khí cũng như van nước.
ớc. Cánh ho
hồ trộn khơng khí và van nước
ớc phối hợp để
chọn

ọn ra nhiệt độ thích hợp từ các núm chọn nhiệt độ tr
trên bảng
ảng điều khiển.
kh
Gần đây, số xe không dùng
ùng van nư
nước đang ngay càng tăng lờn.
Điều khiển tuần hoàn không khí
(1) Thông gió tự nhiên
nhiên.


8
Việc
ệc lấy khơng khí bbên ngồi đưa vào trong xe nhờ
ờ chênh
ch
áp
được tạo ra do chuyển động
ộng của xe đđược gọi là sự thơng gió tự nhiên.
ên. Sự phân
bổ áp suấtt khơng khí trên bbề mặt của
xe khi nó chuyển động
ng đư
được chỉ ra
trên hình vẽ, một số nơi có áp su
suất
dương, cịn một số nơi khác có áp
suất âm. Như vậy cửaa hút đư
được bố trí

ở những nơi có áp suấtt dương (+) và
cửa xả khí được bố trí ở nhữ
ững nơi có
áp suất âm (-).
(2) Thơng gió cưỡng
ỡng bức
bức.
Trong các hệệ thống thơng gió
cưỡng bức, người
ời ta sử dụng quạt
điện hút khơng khí đưa
ưa vào trong xe.
Các cửa hút và cửa
ửa xả khơng khí
được đặt ở cùng vị trí như
ư trong hhệ
thống thơng gió tự nhiên.
ên. Thơng
thường, hệệ thống thơng gió nnày được
dùng chung với
ới các hệ thống thơng
khí khác (hệệ thống điều ho
hồ khơng
khí, bộ sưởi ấm).
Hình 1.5. Thơng gió trên ơ tơ.
tơ
ĐIỀU HỊA
ỊA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ
Mục tiêu:

ủa hệ thống điều
u hịa khơng
khí trên ơ tô.
Sự truyền nhiệt
Hệ thống sưởi ấm cũng
ng như hệ thống làm mát khơng khí trong xe đều
dựa trên ngun lý cơ bản củủa quá trình trao đổi nhiệt của vật chất.
Vật chất ở trạng thái xác
ác định ln có một năng lượng nhiệt nhất
nh định và
trạng thái nhiệt của vật thể được đánh giá bằng nhiệt độ của nó.. Khi có
c sự
chênh lệch nhiệt độ giữa các
ác vật thể hay giữa các vùng của vật thểể sẽ có sự
truyền nhiệt (trao đổi nhiệt)) gi
giữa chúng và nhiệt chỉ có thể truyền một
m cách tự
nhiên từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp.
Lượng nhiệt trao đổi ph
phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ,, môi
m trường
truyền nhiệt và phương thứcc truyền nhiệt. Nhiệt lượng truyền đượ
ợc đo bằng
đơn vị Calorie, kJ hoặc BTU (Brit
(British Thermal Unit). Calorie là nhiệt
nhi lượng
o
cần cung cấp cho 1 kg nướcc để tăng nhiệt độ lên 1 C. BTU là nhiệt lượng cần

9
cung cấp cho 1 pound nướcc (0,454 kg) để nóng lên 1oF (0,5555oC). 1 cal =
3,97 BTU.
Quá trình truyền nhiệt ccó thể thực hiện theo 3 phương thức:
Dẫn nhiệt
Xảy ra ở trong vật rắnn hoặc giữa hai vật rắn tiếp xúc
trực tiếp với nhau. Lưu lượng
ng dòng nhiệt Q (W) dẫn qua vật
rắn có bề dày δ tỷ lệ thuận với hệ số dẫn nhiệt λ (W/m.độ)
của vật, diện tích truyền nhi
nhiệt (m2) và chênh lệch nhiệt độ
giữa 2 mặt của vật và tỷ lệ ngh
nghịch với bề dày của vật:
Q=

λ
F (t1 − t 2 )
δ

W

Các vật liệu kim loại thường có hệ số dẫn nhiệt khá lớn trong khi các
c
vật liệu phi kim, chất lỏng vàà chất khí có hệ số dẫn nhiệt rất nhỏ.
Truyền nhiệt đối lưu
Xảy ra giữa bề mặt vvật rắn và môi trường chất lỏng và chấtt khí hoặc
xảy ra trong lịng chất lỏng hoặc chất khí khi có sự chênh lệch nhiệệt độ. Khi
đó sẽ xuất hiện dịng chất lỏỏng (chất khí) lưu động từ nơi có nhiệt độ
ộ cao sang
nơi có nhiệt độ thấp và ngượ

ợc lại nên nó sẽ mang nhiệt từ nơi này đến
đ nơi kia
cho đến khi đạt được sự cânn bbằng nhiệt độ.
Truyền nhiệt đối lưuu gi
giữa chất lỏng (khí) và bề mặt vật rắắn (bề mặt
trong và ngồi của đường ốống) tỷ lệ với hệ số tỏa nhiệt α (W/m2.đ
độ) của bề
mặt vật, diện tích truyền nhi
nhiệt F và chênh lệch nhiệt độ giữa chất lỏng
l
(hoặc
chất khí) và bề mặt vật rắn.
Q = α 1 F (t A − t1 )
W
α phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng, tốc độ chuyển động tương đối
của chất lỏng trên bề mặt vậật rắn và đặc tính bề mặt của vật rắn.
Bức xạ nhiệt
Xảy ra giữa 2 vật có nhiệt độ khác nhau khơng tiếp xúc với nhau. Khi
đó nhiệt sẽ truyền từ vật cóó nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ
ộ thấp hơn
theo nguyên lý bức xạ.
 T1  4  T2  4 
Q = C F 
 −
 
 100   100  

W

Trong đó C là hệ số bức xạ. Ở nhiệt độ <300oC, nhiệt bức xạ

x của vật
thường khá nhỏ.
Sự trao đổi nhiệt củaa vvật chất khi thay đổi trạng thái
Vật chất có thể tồn tạại ở một trong 3 trạng thái: rắn, lỏng và khí và có
thể chuyển trạng thái ở các điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định nếu được


10
cấp nhiệt hoặc giải nhiệt.
- Khi được cấp nhiệt vật chấất sẽ chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng (chảy) rồi
lỏng sang khí (bay hơi).
- Ngược lại, khi được giải nhi
nhiệt (tách nhiệt) vật chất sẽ chuyển từ
ừ dạng hơi
sang lỏng (ngưng tụ) rồi từ ddạng lỏng sang rắn (đông đặc).
- Mặc dù được cấp nhiệt,, nhi
nhiệt độ của vật chất khơng đổi trong suốtt q trình
chuyển trạng thái và phụ thu
thuộc vào áp suất trên bề mặt vật chất.
- Khi bị nén, chất khí sẽ tăng
ng ccả áp suất và nhiệt độ, khi đó chất khí
kh tích luỹ
một năng lượng nhiệt ở dạng
ng nội năng. Khi giãn nở, cả áp suất và nhiệt
nhi độ của
nó giảm xuống và chất khí gi
giải phóng một lượng nhiệt tương đương
ng cơng
c
giãn

nở.
Ví dụ: dưới áp suất khí quyểển 1 at (1 kg/cm2) nước đá nếu được cấấp nhiệt sẽ
bắt đầu tan thành nước ở 0oC, nnếu tiếp tục được cấp nhiệt nước đá sẽ
s tiếp tục
o
tan cho đến khi chuyển hoàn
àn toàn thành nước ở 0 C và sau đó nhiệt độ tăng
o
đến 100 C thì sơi và bay hơ
ơi, nếu tiếp tục cấp nhiệt thì nước tiếp tục sơi và
bay hơi cho đến khi chuyểnn hết thành hơi ở 100oC. Ngược lại nếu làm nguội
hơi nước (tách nhiệt ra) thì hơi sẽ ngưng tụ thành nước rồi nhiệt độ
ộ giảm và
o
đóng băng ở 0 C.
1.
1.2.1.1 Hệ thống sưởi ấm trên
ên ô tô

Người ta dùng một kkét sưởi làm bộ trao đổi nhiệt để sấy nóng
óng khơng
khí. Két sưởi lấy nhiệt từ nnước làm mát động cơ đã được hâm nóng
óng để làm
nóng khơng khí. Để tăng
ng hi
hiệu quả truyền nhiệt giữa két sưởi và khơng
kh
khí
người ta tăng diện tích trao đổi nhiệt của két sưởi nhờ tăng các ống
ng dẫn nước

và các cánh tản nhiệt và đồng
ng thời bố trí một quạt gió để tăng lưu
u lượng
l
gió
qua két.


11
Hình 1.6. Bộ sưởi ấm.

Hệ thống sưởi
ởi ấm bao gồm
các chi tiết sau đây:
1. Van nước
2. Két sưởi
ởi (Bộ phận trao đổi nhiệt)
3. Quạt gió (mơ tơ, quạt)

Hình 1.7. Hệ thống sư
ưởi.

Van nước
Van tiết lưu được
ợc lắp trong
mạch nước làm mát của
ủa động ccơ và
được dùng để điều khiển lượng
ợng nnước
làm mát động cơ tới

ới két ssưởi (bộ
phận trao đổi nhiệt). Người
ời lái điều
khiển độ mở của van nư
ước bằng
cách dịch
ịch chuyển núm chọn nhiệt độ
Hình 1.8. Van nước.
ớc.
trên bảng điều khiển.
Một sốố mẫu xe gần đây khơng có van nnước. ở các xe này nước
ớc làm
l mát
chảy liên tục và ổn định qua két ssưởi.
Két sưởi
Nước làm mát động cơ
ơ (kho
(khoảng 800C) chảy vào két sưởi vàà khơng khí
khi qua két sưởi
ởi nhận nhiệt từ nnước làm mát này.
Két sưởi
ởi gồm có các đđường ống/cánh tản nhiệt và vỏ.
ỏ. Việc chế tạo các
đường
ờng ống dẹt sẽ cải thiện đđược việc dẫn nhiệt và truyền nhiệt.


12
Hình 1.9. Két sưởi.

Một số biện
n pháp tăng nhi
nhiệt độ sưởi ấm

Hình 1.10. Các lo
loại sưởi ấm.

Một số kiểu xe có hiệệu suất nhiệt động cơ cao và do đó nhiệtt cung cấp
cho bộ sưởi ấm từ nước làm
àm mát động cơ khơng đủ. Chính vì vậy
y, cần phải
gia nhiệt cho nước làm mát động cơ bằng các phương pháp khác để
đ sử dụng
cho bộ sưởi ấm.
Một số phương pháp gia nhi
nhiệt cho nước làm mát động cơ như
ư sau:
a) Hệ thống sưởi PTC (Hệ ssố
nhiệt dương): đưa bộ sưở
ởi
ấm PTC qua két sưởi để làm
nóng nước làm mát động cơ..

Hình 1.11. Hệ thống sưởi
ởi PTC.


13

b) Bộ sưởi ấm bằng điện: đặặt

thiết bị giống
ng như bugi đánh
lửa vào đường nước ở xy
lanh để hâm nóng nước

Hình 1.12. Bộ sưởi ấm bằng điện.
điện

c) Bộ sưởi ấm loại đốtt nóng
bên trong: đốt nhiên liệệu
trong một buồng đốtt và cho
nước làm mát động cơ chảảy
xung quanh buồng đốtt đđể
nhận nhiệt và nóng lên.

Hình 1.13. Bộ sưởi
ởi ấm loại đốt nóng bên
b trong.

d) Bộ sưởi ấm loạii ma sát
trong chất lỏng: quay khớ
ớp
chất lỏng bằng động
ng cơ đđể
làm nóng nước làm mát động
ng
cơ.

Hình 1.14. Bộ sưởi
ởi ấm loại ma sát trong chất lỏng.

1.2.1.2 Hệ thống làm lạnh trên
ên ô tô

a. Lý thuyết làm lạnh


14
Làm lạnh
nh là quá trình gi
giải nhiệt khỏi vật thể hay khốii khí trong phịng
để duy trì nhiệt độ của nó thấấp hơn nhiệt độ mơi trường bên ngồi.
Như đã nói ở trên, vvật chất
khi bay hơi sẽ lấy nhiệtt ở mơi
trường xung quanh nó. Tứcc là, nnếu
nhiệt độ bay hơi của vậtt ch
chất lớn
hơn nhiệt độ mơi trường
ng thì để vật
chất đó bay hơi cần phảii ccấp nhiệt
cho nó, cịn nếu nhiệt độ bay hơi ccủa
vật chất đó nhỏ hơn nhiệtt đđộ mơi
trường xung
ung quanh thì nó ssẽ tự hấp
thụ nhiệt từ môi trường
ng xung quanh
và bay hơi, làm giảm nhiệtt đđộ mơi
trường xung quanh.
Ví dụ: sau khi bơi ở bể bơi
lên, chúng ta thấy hơi lạnh.
nh. Đó là vvì

nước bám trên ngườii bay hơi đđã lấy
nhiệt của chúng ta.
Tương tự, chúng ta cũng
ũng ccảm
thấy lạnh khi bôi cồnn vào tay, ccồn đã
lấy nhiệt củaa chúng ta khi bay hhơi.
Một bình có vịi đựng
ng ch
chất lỏng
dễ bay hơi (bay hơi ở nhiệtt đđộ thấp
hơn nhiệt độ trong phòng) đđặt trong
một hộp cách nhiệt tốt.
t. Ch
Chất lỏng
trong bình sẽ bốcc hơi ngay ở nhiệt
độ trong hộp và hấp thụ nhiệt từ
khơng khí trong hộpp làm nhi
nhiệt độ
khơng khí trong hộp giảm
m xu
xuống.

ình làm lạnh.
l
Hình 1.15. Ví dụ về q trình

Dựa vào tính chấtt này ccủa vật chất, người ta đã sử dụng
ng các loại
lo vật
chất có nhiệt độ bay hơi thấpp hơn nhi

nhiệt độ môi trường để làm lạnh
nh môi trường
trư
xung quanh. Các loại vậtt ch
chất này được sử dụng trong máy lạnh
nh và được
đư gọi
là môi chất lạnh
nh hay tác nhân llạnh (gas lạnh).


15
Để cho đỡ tốnn môi ch
chất lạnh, người ta thu hồi hơi môi chất lạnh
nh sau khi
bốcc hơi và sau đó dùng các bi
biện pháp làm nguội hơi mơi chất lạạnh để hơi
ngưng tụ lại thành dạng lỏng
ng rrồi lại cung cấp trở lại bình bay hơi.
ơi. Như vậy
v
mơi chất lạnh thực hiện mộtt chu trình kín.

Hình 1.16. Thí nghi
nghiệm mơ phỏng q trình làm lạnh.

b. Mơi chất lạnh
* Khái niệm: môi chất lạnh
nh là ch
chất được nạp vào hệ thống

ng máy lạnh,
l
tuần
hoàn trong hệ thống và thựcc hiện việc trao đổi nhiệt. Môi chất lạnh nhận
nh nhiệt
khi bay hơi và giải phóng nhi
nhiệt khi ngưng tụ (hố lỏng).
* u cầu: môi chất lạnh cầnn ph
phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Có nhiệt độ bay hơi thấpp hơn nhi
nhiệt độ cần có trong phịng lạnh
nh nhưng áp
suất bay hơi không quá thấpp ho
hoặc quá cao.
- Áp suất ngưng tụ khơng q cao.
- Có nhiệt ẩn hố hơi lớn để có năng suất làm lạnh riêng khối lượng
ng lớn.
l
- An tồn, khơng làm hỏng
ng vvật liệu máy lạnh và khơng độc hạii cho con người
ngư
và môi sinh.
- Chất lượng ổn định, dễ sảnn xu
xuất và giá thành rẻ.
Môi chất lạnh CFC-12
12 (thư
(thường gọi là R-12) là ga lạnh đượcc dùng trong
các hệ thống điềuu hịa khơng khí thơng th
thường, thỏa mãn các yêu cầu
u trên.

trên
Tuy nhiên, những
ng nghiên ccứu gần đây cho thấy, do Clo xả ra từ
t CFC12 phá hủy tầng ơ zơn củaa khí quy
quyển. Tầng ơ zơn này có tác dụng
ng như một
m
tấm lọc hấp thụ các tia cựcc tím (UV) ttừ mặt trời, bảo vệ cuộc sống
ng của
c động
vật và thực vật khỏi ảnh hưở
ởng của các tia có hại này.
Vì vậy, cần phảii thay đđổi R-12 bằng một loại ga lạnh
nh khác không phá
hủy tầng ô zôn. HFC-134a
134a (R
(R-134a) là một loại ga lạnh có đặcc tính gần
g giống
như R-12 được sử dụng đểể thay thế R-12. Mặcc dù HFC không phá hủy
h tầng
ô zôn nhưng nó vẫnn có xu hư
hướng làm nhiệt độ trái đất ấm lên.


16

Hình 1.17. S
Sự phá hủy tầng ơ zơn của CFC.

Ga lạnh CFC bắt đầuu bbị hạn chế từ năm 1989. Hội nghị quốcc tế

t về bảo
vệ tầng ô zôn đã đưa ra quy
quyết định này nhằm củng cố hơn nữa việệc hạn chế
sản xuất các loại CFC.
Hội nghị lần thứ tư củủa công ước Montreal tổ chứcc tháng 11 năm 1992
đã đưa ra quyết định giảm
m ssản lượng CFC năm 1994 và 1995 xuống
ng còn 25%
so với năm 1996 và sẽ chấm
m dứt hoàn toàn việc sản xuấtt CFC vào cuối
cu năm
1995.
Vì vậy, nhằm triệtt đđể tuân thủ theo quyết định hạn chế CFC, một
m số
chi tiết của hệ thống lạnh sử
ử dụng R-12 sẽ bị thay thế để có thể làm việc
vi thích
ứng với mơi chất lạnh R-134a.
134a.
Đặc điểm của R-134a
134a
0
Nước sơi ở 100 C dư
dưới áp suất khí quyển (1210C ở áp suấtt 1kgf/cm2)
nhưng R-134a sôi ở -26,90C dư
dưới áp suất này (-10,60C ở áp suấtt 1kgf/cm2).

Hình 1.18. So sánh nhi
nhiệt độ sôi giữa R134a và nước.

17

Hình 1.19. Đường cong áp suất hơi của mơi chất lạnh R-134a.

Môi chất lạnh bay hơi ở nhiệt độ và áp suất thấp nhưng khi ở áp suất
cao thì nó chuyển về trạng thái lỏng và không bay hơi thậm chí ở nhiệt độ cao.
Do đó trong máy lạnh ơ tơ người ta thực hiện hố lỏng mơi chất sau khi bay
hơi bằng cách dùng máy nén nén môi chất đến một áp suất nhất định và làm
nguội môi chất.
Đồ thị bên biểu diễn đặc tính của mơi chất lạnh R134a (HCF-134a). Đồ
thị cho biết áp suất và điểm sôi của môi chất. Môi chất R134a bay hơi ở nhiệt
độ 0oC và áp suất khoảng 0,2 MN/m2, sau đó hơi môi chất được nén đến áp
suất khoảng 1,7 MN/m2 và nhiệt độ khoảng trên 60oC nó sẽ ngưng tụ và hoá
lỏng.
1.2.2 Nguyên lý hoạt động
1.2.2.1 Sự giãn nở và bay hơi

Trong hệ thống làm lạnh cơ khí, khí lạnh được tạo ra bằng phương
pháp sau:
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 q trình này nó lấy
nhiệt từ khơng khí xung quanh.


18

Hình 1.20. S
Sự giãn nở và bay hơi.
1.2.2.2 Sự ngưng tụ củaa khí ga R
R-134a

Hệ thống khơng thể làm llạnh khơng khí khi dùng hết ga lỏng.
ng. vì vậy
v
phải cung cấp ga lỏng mớii cho bình ch
chứa. Hệ thống làm lạnh
nh cơ khí biến
bi đổi
ga lạnh dạng khí thốt ra từ giàn lạnh thành ga lỏng.
Như ta biết,
t, khi khí ga bbị 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 củ
ủa khí gas
0
0
2
0
0 C lên 80 C. Điểm sôi củaa ga llạnh ở 15kgf/cm là 57 C. Nên nhiệtt độ
đ 800C
của khí ga nén là cao hơn đđiểm sơi. Vì vậy, khí ga sẽ biến
n thành ga lỏng
l
nếu
nó bị mất nhiệt đếnn khi nhi
nhiệt độ của nó giảm xuống tới điểm

m sơi hoặc
ho thấp
2
0
hơn. Ví dụ:: khí ga 15kgf/cm , 80 C có thể chuyển thành dạng lỏng
ng bằng
b
cách
0
giảm đi 23 C.
Trong hệ thống
ng cơ khí, việc ngưng tụ khí ga được thực hiện
n bằng
b
cách
tăng áp suất sau đó giảm
m nhi
nhiệt độ. Khí ga sau khí ra khỏi giàn lạnh
nh bị
b nén bởi
máy nén. Trong giàn ngưng (giàn nóng) khí ga bbị nén tỏa nhiệtt vào mơi
trường
ng xung quanh và nó ngưng ttụ thành chất lỏng, ga lỏng sau
u đó quay trở
tr
lại bình chứa.

Hình 1.21. S
Sự ngưng tụ môi chất lạnh.

19
1.2.2.3 Chu trình làm lạnh

Dựa trên sự hấp thụ nhi
nhiệt của môi chất lạnh khi bay hơi ở nhiệt
nhi độ thấp
hơn nhiệt độ môi trường cầnn đư
được làm lạnh. Do đó để làm lạnh
nh liên tục,
t cần
phải liên tục cấp môi chấtt llạnh lỏng vào bộ bay hơi. Để đảm bảo
o không tốn
t
môi chất lạnh, môi chất lạnh
nh ssẽ được tái sử dụng
ng sau khi bay hơi. Do vậy,
v môi
chất lạnh sẽ đượcc lưu thơng trong m
một chu trình kín trong hệ thống
ng và được
đư
gọi là chu trình của máy lạnh.
nh.
(1) Máy nén tạoo ra ga có áp su
suất và nhiệt độ cao.
(2) Ga dạng
ng khí đi vào dàn ngưng, ttại đây nó ngưng tụ thành ga lỏ
ỏng.
(3) Ga lỏng chảy vào bình

nh ch
chứa, bình chứa làm nhiệm vụ chứaa và lọc
l ga
lỏng.
(4) Ga lỏng đã được lọcc ch
chảy đến van giãn nở, van giãn nở ga lỏng
l
thành
hỗn hợp ga lỏng
ng và ga khí có ááp suất và nhiệt độ thấp.
(5) Hỗn hợp khí/lỏng
ng di chuy
chuyển đến giàn bay hơi (giàn lạnh). Do sự
s bay hơi
của ga lỏng nên nhiệt từ dịng khí ấm đi qua dàn lạnh đượcc truyền
truy cho ga
lỏng.
Tất cả ga lỏng chuyểnn thành ga dạng khí trong giàn lạnh
nh và chỉ
ch có khí
ga mang nhiệt lượng nhậnn đư
được đi vào máy nén kết thúc chu trình làm lạnh.
l
Chu trình sau đó đượ
ợc lặp lại.

Hình 1.22. S
Sơ đồ chu trình làm lạnh.
1.2.2.4 Chu trình 2 giàn lạnh
ạnh (một giàn đặt phía trước, một giàn đặtt phía sau)

Hệ thống có 2 giàn lạạnh, 2 van giãn nở và sử dụng
ng 1 máy nén. Để
Đ điều
khiển 2 mạch môi chất,
t, ngư
người ta bố trí thêm các van điện từ trên các mạch
m
môi chất.


20
Hệ thống
ng này thích hhợp cho các xe cỡ lớn. Có thể bố trí 1 giàn lạnh
l
phía trước và 1 trên trần hoặặc một giàn phía trướcc và 1 giàn phía sau đảm
đ bảo
làm mát tồn bộ khơng gian trong xe
xe.

Hình 1.23. H
Hệ thống điều hịa có 2 giàn lạnh.
1.2.2.5 Bố trí hệ thống làm lạnh
ạnh tr
trên xe

a) Loại 1 giàn lạnh

Hình 1.24. Hệ thống điều hịa
ịa có 1 giàn lạnh.

l

b) Loại kép (2 giàn lạnh)

Hình 1.25. Hệ thống điều hòa
òa kép.


21
- Kiểu kép treo trần: phía
hía
trước bên trong xe bố trí mộột
hệ thống giàn lạnh phía trướ
ớc
kết hợp với giàn lạnh
nh treo
trên trần phía sau xe. Kiểểu
kép treo trần cho năng suấất
lạnh cao và nhiệt độ phân bbố
đều hơn. Kiểu kép treo trầần
thường áp dụng
ng trên xe
khách.

Hình 1.26. Hệ thống điều hòa kép treo trần
tr

* Bài tập:
ập: Nhận dạng vị trí các bộ phận của hệ thơng điều hhịa
ịa trên xe. Nhận

Nh biết
nguyên lý các trường
ờng hợp hoạt động tr
trên mơ hình.
1.3 CẤU
ẤU TẠO CỦA CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU H
HÒA
ÒA
1.3.1 Máy nén
1.3.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu

Máy nén trong hệ thốống điều hịa khơng khí là loạii máy nén đặc
đ biệt
dùng trong kỹ thuật lạnh,
nh, ho
hoạt động như một cái bơm để hút hơi môi chất
ch ở áp
suất thấp nhiệt độ thấpp sinh ra ở giàn bay hơi rồi nén lên áp suấtt cao và nhiệt
nhi
độ cao để đẩyy vào giàn ngưng ttụ, đảm bảo sự tuần hoàn củaa môi chất
ch lạnh
một cách hợp lý và tăng mứcc đđộ trao đổi nhiệt của mơi chất trong hệệ thống.
Vì máy điều hịa nhiệtt đđộ trên xe ơ tơ là một hệ thống làm lạnh
nh kiểu
ki nén
khí, nên máy nén là một bộộ phận quan trọng nhất của hệ thống lạạnh. Công
suất, chất lượng, tuổi thọ và đđộ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu đềều do máy
nén lạnh quyết định. Có thểể so sánh máy nén lạnh có tầm quan trọ
ọng giống
như trái tim của cơ thể số

ệc, máy nén sẽ tăng áp suất
su
chất làm lạnh lên khoảng
ng 10 llần: tỉ số nén vào khoảng 5÷8:1, tỉ số
ố nén này
phụ thuộc vào nhiệt độ khơng khí mơi trư
trường xung quanh và loạii môi chất
ch
lạnh. Áp suất phải tăng lên đến điểm mà nhiệt độ của chất làm lạnh
nh cao hơn
nhiệt độ của khơng khí ở mơi trư
trường xung quanh và phải đủ tại bộ
ộ ngưng tụ
để giải phóng tồn bộ nhiệtt hhấp thụ ở trong bộ bốc hơi.

Hình 1.27. Hình dạng
ng bên ngồi ccủa
máy nén.


22
Máy nén sử dụng
ng trong hhệ thống điều hịa khơng khí ơ tơ là loại
lo máy
nén hở được gắnn bên hông đđộng cơ, nhận truyền động đai từ động
ng cơ ô tô
sang đầu trụcc máy nén qua m
một ly hợp từ. Tốc độ vòng quay củaa máy nén lớn
l
hơn tốc độ quay của động

ng cơ. Ở tốc độ chạy cầm chừng của động
ng cơ ô tô,
máy nén làm việc với tốc độộ khoảng 600 rpm.
Khi tốc độ động cơ đạạt tốc độ tối đa thì tốc độ máy nén rấtt cao. Vì vậy,
v
máy nén phải có độ tin cậyy cao và ph
phải làm việc hiệu quả trong điềều kiện tốc
độ động cơ luôn thay đổii trong quá
ệc. Đặc biệtt là các chi tiết
ti như
cụm bịt kín cổ trục,
c, các vịng bi ph
phải làm việc với độ tin cậy cao.
1.3.1.2 Cấu tạo

Nhiều loạii máy nén khác nhau đư
được dùng trong kỹ thuậtt điều
đi hịa
khơng khí trên ơ tơ, mỗi loạại máy nén đều có đặc điểm cấu tạo
o và làm việc
vi
theo nguyên tắcc khác nhau. Nhưng ttất cả các loại máy nén đều
u thực
th hiện
nhiệm vụ như nhau: nhậnn hơi có áp su
suất thấp từ bộ bốcc hơi và chuyển
chuy thành
hơi có áp suấtt cao bơm vào bbộ ngưng tụ.

Hình 1.28. V

Vị trí lắp đặt máy nén khí.

Thời gian trướcc đây, hhầu hết các máy nén sử dụng loạii 2 piston và một
m
trục khuỷu, piston chuyểnn đđộng tịnh tiến lên xuống trong xy lanh nên gọi
g là
máy nén có piston tịnh tiến.
n. Có lo
loại máy nén sử dụng piston tịnh tiến
n làm việc
theo chiều hướng trục hoạtt đđộng nhờ đĩa lắc hay tấm dao động; cị
ịn có loại
máy nén cánh quay và máy nén ki
kiểu cuộn xoắn ốc. Tuy nhiên, hiện
n nay đang
dùng phổ biến nhất là loạii máy nén piston ddọc trụcc và máy nén quay dùng
cánh van li tâm.


23
Máy nén thường
ng có nh
những bộ phận cơ bản sau (hình 1.29).

Hình 1.29. C
Cấu tạo chung của một máy nén.
* Bài tập: Nhận dạng các bộ ph
phận của máy nén trên ơ tơ, trên mơ hình cắtt bổ.
b
1.3.1.3 Ngun lý hoạt động

Hoạt động củaa máy nén có 3 giai đo
đoạn:
- Giai đoạn 1: hút môi chất.
Khi piston đi từ điểm
m ch
chết trên xuống điểm chết dưới,
i, các van hút được
đư
mở ra môi chất đượcc hút vào xy lanh công tác và kếtt thúc khi piston tới
t điểm
chết dưới.
- Giai đoạn 2: nén môi chất..
Khi piston đi từ điểm
m ch
chết dưới tới điểm chết trên, van hút đóng, van
đẩy mở với tiết diện nhỏ hơn nên áp su
suất của môi chất ra sẽ cao hơn khi đượ
đư
ếtt thúc khi piston ttới điểm chết trên.
- Giai đoạn 3: khi piston tớii đi
điểm chết trên, thì quy trình lại được lặp lạii từ
t đầu.
a. Máy nén piston đặt đứng
ng ddẫn động bằng trục khuỷu


24

Hình 1.30. Máy nén piston đặt đứng dẫn động bằng trục khuỷ

ỷu.

Loại này chỉ sử dụng
ng cho môi ch
chất lạnh R12, có thể được thiếết kế nhiều
xy lanh bố trí thẳng
ng hàng, bbố trí dọc trục hoặc bố trí hình chữ V. Trong loại
lo
máy nén kiểu piston, thường
ng ssử dụng các van lưỡi gà để điều khiển
n dòng
d
chảy
chất làm lạnh đi vào và đi ra ở xy lanh. Lưỡi gà là một tấm
m kim loại
lo mỏng,
mềm dẻo, gắn kín mộtt phía ccủa lỗ ở khn lưỡi gà. Áp suất ở phía dưới
dư lưỡi
gà sẽ ép lưỡi gà tựa chặtt vào khn và đóng kín lỗ thơng lại.
i. Áp suất
su ở phía
đối diện sẽ đẩy lưỡi gà mở ra và cho lưu thơng dịng chất làm lạnh.
Mặt khác, với loạii máy nén này khó th
thực hiện việc điều khiểển tự độ
ệcc khi ttốc độ của động cơ và tốc độ quay củaa máy nén
n
luôn thay đổi. Nên hiệnn nay trong kkỹ thuật điện lạnh ơ tơ khơng cịn dùng loại
lo
máy nén này. Mà loạii máy nén hi
hiện nay hay được sử dụng là loạii máy nén

piston dọc trục được dẫn độộng bằng cam nghiêng, nhờ tấm dao động
ng hay tấm
t
lắc.
b. Máy nén kiểu piston đặtt ngang ddẫn động bằng đĩa chéo
Máy nén kiểuu piston đđặt ngang dẫn động bằng đĩa chéo có thể
th thay đổi
lưu lượng theo tải (làm lạnh
nh nhiều hoặc lạnh ít) bằng cách thay đổi hành
h
trình
piston nhờ thay đổi góc nghi
nghiêng đĩa chéo.