nước trong không 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 vòi nhỏ.
Ngoài ba chức năng trên hệ thống điều hòa không khí còn có chức năng điều khiển thông
gió trong xe. Việc lấy không khí bên ngoài đưa vào trong xe nhờ chênh áp được tạo ra do
chuyển động của xe được gọi là sự thông gió tự nhiên. Sự phân bổ áp suất không khí
trên bề mặt của xe khi nó chuyển động được chỉ ra trên hình vẽ, một số nơi có áp suất
dương, còn 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 thông gió cưỡng bức, người ta sử dụng quạt điện hút không khí đưa
vào trong xe. Các ửca hút và cửa xả không khí được đặt ở cùng vị trí như trong hệ thống
thông gió tự nhiên. Thông thường, hệ thống thông gió này được dùng chung với các hệ
thống thông khí khác (hệ thống điều hoà không khí, bộ sưởi ấm).
2.1.2 Phân loại điều hòa không khí trên ô tô.
Hệ thống điều hòa không 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 mô tơ quạt. Gió từ bên ngoài hoặc không khí tuần
hoàn bên trong được cuốn vào. Không khí đã làm lạnh (hoặc sấy) được đưa vào
bên trong.
+ Kiểu kép.
Hình 2.3: Kiểu phía trước
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.
Hình 2.4: Kiểu kép
+ Kiểu kép treo trần.
Kiểu này được sử dụng trong xe khách. Phía trước bên trong xe được bố trí hệ thống điều
hòa 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. Ngoài ra còn có cần gạt hoặc công 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)
+ 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 không 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 hòa không khí.
Để có thể biết và hiểu được hết nguyên lý làm vệic, đặc điểm cấu tạo của hệ thống điều
hòa không khí trên ô tô, ta cần phải tìm hiểu kỹ hơn về cơ sở lý thuyết căn bản của hệ
thống điều hòa không khí.
Quy trình làm lạnh được mô tả như một quá trình tách nhiệt ra khỏi vật thể. Đây
cũng là mục đích chính của hệ thống làm lạnh và điều hòa không khí.
đây:
Vì vậy hệ thống điều hòa không khí hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản sau
+ Dòng nhiệt luôn 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 hòa không khí ô tô đều được thiết kế dựa trên cơ sở lý
thuyết của ba đặc tính căn bản: Dòng nhiệt, sự hấp thụ, áp suất và điểm sôi.
- Dòng 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 30 0F được đặt cạnh một vật nóng có nhiệt độ 800F thì vật nóng có nhiệt
độ là 800F sẽ truyền nhiệt cho vật 300F. Sự chênh lệch nhiệt độ càng lớn thì dòng nhiệt
lưu thông 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 không khí được đun nóng bởi một nguồn
nhiệt, không khí nóng sẽ bốc lên phía trên tiếp xúc với vật thể nguội hơn và làm nóng
vật thể này. Trong một phòng không khí nóng bay lên trên, khôn g khí lạnh di chuyển
xuống dưới tạo thành vòng luân chuyển khép kín, nhờ vậy các vật thể trong phòng 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 không có không khí hoặc không 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.
- 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 quá trình
thay đổi trạng thái của nước ta phải tác động nhiệt vào.
Ví dụ : Khối nước đá đang ở nhiệt độ 320F ta nung nóng cho nó tan ra, nhưng nước đá
đang tan vẫn giữ nhiệt độ là 32 0F. Đun nước nóng đến 212 0F thì nước sôi, nhưng khi ta
tếip tục đun nữa nước sẽ bốc hơi và nhiệt độ đo được vẫn là 212 0F (1000C) chứ không
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 hòa không khí.
Khi tác động áp suất trên mặt chất lỏng thì sẽ làm thay đổi điểm sôi của chất lỏng này.
Áp suất càng lớn điểm sôi 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 sôi của
vật chất đó sẽ bị giảm xuống. Ví dụ điểm sôi của nước ở nhiệt độ bình thường là 100 0C.
Điểm sôi này có thể tăng cao hơn bằn g 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 hòa không 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 quá trình sinh lạnh và điều hòa 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
hòa không khí phải đạt được những yêu cầu sau đây:
+ Môi chất lạnh phải có điểm sôi thấp dưới 320F (00C) để có thể bốc hơi và hấp
thụ ẩn nhiệt tại những nhiệt độ thấp.
+ Phải có tính chất tương đối trơ, hòa trộn được với dầu bôi trơn để tạo thành một
hóa chất bền vững, không ăn mòn 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 pảhn ứng phá hủy môi sinh và môi trường khi nó xả ra vào khí quyển.
Phân loại và kí hiệu môi 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, môi 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 vòng thêm chữ C.Ví dụ như C4H8 là RC138.
- Các chất vô cơ: Kí hiệu là R7M, trong đó với M là phân tử lượng làm tròn của
chất đó.Ví dụ NH3 kí hiệu là R717.
- Môi chất lạnh R-12.
Môi chất lạnh R -12 là hợp chất của cacbon, clo và flo có công thức hóa học là CCl2F2
(CFC). Nó là một chất khí không màu nó nặng hơn không khí bốn lần ở 30 0C, có mùi
thơm rất nhẹ, có điểm sôi 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 hòa tan trong dầu khoáng chất, và không tham gia phản ứng với các kim
loại, các ống mềm và đệm kín sử dụng trong hệ thống. Cùng với đặc tín h có khả năng
lưu thông xuyên sốut hệ thống ống dẫn nhưng không 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 hòa ô
tô.
Tuy nhiên R-12 lại có đặc tính phá hủy tầng ôzôn và gây ra hiệu ứng nhà kính,
do các phân ửt
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 O3 trong tầng ôzôn
khí quyển. Do đó ngày nay môi chất lạnh R-12 đã bị cấm sử dụng và lưu hành trên thị
trường.
Hình 2.10: Sự phá hủy tầng ôzôn của CFC
- Môi chất lạnh R-134a.
Môi chất lạnh R134a có công thức hóa học là CF 3-CH2F (HFC). Do trong thành phần hợp
chất không 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 môi chất R134a có điểm sôi 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 môi chất R-12 nên hiệu suất có phần không bằng so với R -12. Vì vậy hệ
thống điều hòa không khí ô tô dùng môi chất lạnh R 134a được thiết kế với áp suất bơm
cao hơn, đồng thời phải tăng khối lượng lớn không khí giải nhiệt thổi xuyên qua giàn
nóng (bộ ngưng tụ). R134a có nhược điểm nữa là không kết hợp được với các dầu
khoáng dùng để bôi 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 không cần thay
đổi nhiệt độ hoặc tăng nhiệt độ mà không cần thay đổi áp suất.
Hình 2.11: Đường cong áp suất hơi của môi chất lạnh R-134a
Khi thay thế môi chất lạnh R-12 của hệ thống điều hòa không khí bằng môi 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 R 134a là các chất bô i trơn tổng hợp polyalkalineglycol (PAG) hay
polyolester (POE). Hai chất này không hòa trộn với môi chất lạnh R-12. Ta có thể phân
biệt được giữa hai môi chất lạnh R-12 và R134a vì thông 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 : Bôi trơn các chi tiết của máy
nén tránh mòn và két cứng , một phần dầu nhờn sẽ h òa trộn với môi chất lạnh và lưu
thông khắp nơi trong hệ thống , giúp van giãn nở hoạt động chính xác , bôi 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 kh ông có mùi, trong suốt màu vàng nhạt . Khi bị lẫn tạp chất nó có
màu nâu đen . Vì vậy nếu phát hiện dầu bôi 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 hò a ta với môi chất lạnh và lưu thông xuyên suốt hệ thống , do vậy bên
trong mỗi bộ phận đều có dầu bôi 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.
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 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 lấy 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 điện lạnh ô tô.
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.
+ 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.
+ 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 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 ảtn nhiệt, do đó nhiệt độ của không khí sẽ
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 lạnh (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.
2.2.3 Vị trí lắp đặt của hệ thống điện lạnh 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 má t 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.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét