ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô
ThS. Nguyễn Văn Long Giang
11
CHƯƠNG II
CẤU TẠO VÀ NGUYỄN LÝ HOẠT ĐỘNG
CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ
I. Giới thiệu chung
1. Cấu tạo chung của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.
Thiết bị lạnh nói chung và thiết bị lạnh ô tô nói riêng bao gồm các bộ phận và
thiết bị nhằm thực hiện một chu trình l ấy nhiệt từ môi trường cần làm lạnh và
thải nhiệt ra môi trường bên ngoài. Thiết bị lạnh ô tô bao gồm các bộ phận: Máy nén,
thiết bị ngưng tụ (giàn nóng), bình lọc và tách ẩm, thiết bị giãn nở (van tiết lưu), thiết
bị bay hơi (giàn lạnh), và một số thiết bị khác nhằm đảm bảo cho hệ thống hoạt động
có hiệu quả nhất. Hình vẽ dưới đây giới thiệu các bộ phận trong hệ thống điều hòa
không khí trên ô tô.
Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều hòa không khíô 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. Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.
Hệ thống điều hòa không khíô tô hoạt động theo các bước cơ bản sau đây.
Môi chất lạnh được bơm đi từ máy nén (A) dưới áp suất cao và dưới nhiệt độ
bốc hơi cao, giai đoạn này môi chất lạnh được bơm đến bộ ngưng tụ (B) hay
giàn nóng ở thể hơi.
Tại bộ ngưng tụ (B) nhiệt độ của môi chất rất cao, quạt gió thổi mát giàn nóng,
môi chất ở thể hơi được giải nhiệt, ngưng tụ thành thể lỏng dưới áp suất cao
nhiệt độ thấp.
Môi chất lạnh dạng thể lỏng tiếp tục lưu thông đến bình lọc hay bộ hút ẩm (C),
tại đây môi chất lạnh được làm tinh khiết hơn nhờ được hút hết hơi ẩm và tạp
chất.
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô
ThS. Nguyễn Văn Long Giang
12
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 h ạ thấp áp suất của môi chất lạnh. Do giảm
áp n ên môi chất từ thể lỏng biến thành thể hơi trong bộ bốc hơi.
Trong quá trình bốc hơi, môi chất lạnh hấp thụ nhiệt trong cabin ô tô, có nghĩa
là làm mát khối không khí trong cabin. Không khí lấy từ bên ngoài vào đi qua
giàn lạnh (Bộ bốc hơi). Tại đây không khí bị dàn lạnh lấy đi nhiều năng
lượng thông qua các lá t ản nhiệt, do đó nhiệt độ của không khí s ẽ bị giảm
xuống rất nhanh đồng thời hơi ẩm trong không khí cũng bị ngưng tụ lại
và đưa ra ngoài. Tại giàn lạnh khi môi chất ở thể lỏng có nhiệt độ, áp suất cao
sẽ trở thành môi chất ở thể hơi có nhiệt độ, áp suất thấp. Khi quá trình này xảy
ra môi chất cần một năng lượng rất nhiều, do vậy nó sẽ lấy năng lượng từ không
khí xung quanh giàn l ạnh (năng lượng không mất đi mà chuyển từ dạng này
sang dạng khác). Không khí mất năng lượng nên nhiệt độ bị giảm xuống, tạo
nên không khí lạnh. Môi chất lạnh ở thể hơi, dưới nhiệt độ cao và áp suất
thấp được hồi về máy nén.
3. Vị trí lắp đặt của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.
Đối với xe du lịch diện tích trong xe nhỏ vì vậy hệ thống điều hòa được lắp ở
phía trước (táp lô) hoặc phía sau (cốp xe) là đảm bảo được việc cung cấp khí
mát vào trong xe khi cần thiết.
Đối với xe khách diện tích trong xe lớn nếu lắp hệ thống điều hòa giống xe con
thì sẽ không đảm bảo làm mát toàn bộ xe hay quá trình làm mát sẽ kém đi
nhiều. Vì vậy xe khách được lắp hệ thống điều hòa trên trần xe để đảm bảo làm
mát toàn bộ xe tạo ra cảm giác thoải mái cho hành khách trên xe.
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống điều hòa xe du lịch
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô
ThS. Nguyễn Văn Long Giang
13
Hình 3.3: Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống điều hòa xe khách
II. Cấu tạo hệ thống điều hòa không khí.
1. Máy nén.
a. Chức năng.
Máy nén nhận dòng khí ở trạng thái có nhiệt độ và áp suất thấp. Sau đó dòng
khí này được nén, chuyển sang tr ạng thái khí có nhiệt độ và áp su ất cao và đư ợc
đưa tới giàn nóng. Máy nén là b ộ phận quan trọng nhất trong hệ thống lạnh, công
suất, chất lượng, tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu đều do máy nén
quyết định. Trong quá trình làm việc tỉ số nén vào khoảng 5÷8,1. Tỉ số này phụ thuộc
vào nhiệt độ không khí môi trường xung quanh và loại môi chất lạnh.
Hình 3.4: Kết cấu của máy nén
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô
ThS. Nguyễn Văn Long Giang
14
b. Phân loại .
Nhiều loại máy nén được sử dụng trong hệ thống điện lạnh ô tô, mỗi loại
máy nén đều có đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc khác nhau. Nhưng tất cả các
loại máy nén đều thực hiện một chức năng như nhau: Nhận hơi có áp suất thấp từ bộ
bốc hơi và chuyển thành hơi có áp suất cao bơm vào bộ ngưng tụ. Thời gian trước
đây, hầu hết các máy nén sử dụng loại hai piston và một trục khuỷu, piston
chuyển động tịnh tiến trong xy lanh, loại này hiện nay không còn sử dụng nữa.
Hiện nay loại đang sử dụng rộng rãi nhất là loại máy nén piston dọc trục và máy nén
quay dùng cánh trượt.
Hình 3.5: 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 x ả 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:
Một cặp piston được gắn chặt với đĩa chéo cách nhau một khoảng 720
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.
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô
ThS. Nguyễn Văn Long Giang
15
Hình 3.6: Cấu tạo máy nén loại piston
- 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 3.7: Sơ đồ nguyên lý máy nén loại piston
Khi piston sang phải, van hút đóng lại và môi chất bị nén. Khi môi chất
trong xy lanh cao, làm van đẩy mở ra. Môi chất được nén vào đường ống áp suất cao
(van hút và van đẩy được làm kín và ngăn chặn môi chất quay trở lại). Nếu vì một lý
do nào đó, áp suất ở phần cao áp của hệ thống lạnh quá cao, van an toàn được lắp
trong máy nén sẽ xả một phần môi chất ra ngoài. Điều này giúp bảo vệ các bộ phận
của hệ thống điều hòa.