Tiểu luận Hệ thống điều hòa không khí trên xe ô tô
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ
1. Lý thuyết về điều hoà không khí
1.1. Tại sao phải có hệ thống điều hoà không khí
- Ngày nay với sự phát tiển mạnh mẽ của công nghệ, các chiếc xe ô tô ngày càng
trở lên thông minh, các hệ thống tiện nghi trên xe cũng ngày càng phát triển để
đáp ứng được những đòi hỏi của người
sử dụng xe ô tô, và vì thế ngoài các hệ
thống quan trọng cấu thành nên chiếc xe
thì hệ thống điều hoà đã trở thành một
phần không thể thiếu trên những chiếc ô
tô ngày nay.
Hình 1. Hệ thống điều hoà
1.2. Chức năng của hệ thống điều hoà không khí
- Điều khiển nhiệt độ và thay đổi độ ẩm trong xe,
- Điều khiển dòng không khí trong xe,
- Lọc và làm sạch không khí.
2. Các bộ phận của hệ thống điều hoà không khí
2.1. Bộ sưởi ấm.
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 1
Lớp: CN-CN Ô tô K57
Hình 2. Bộ sưởi
- Người ta dùng một két sưởi để làm nóng không khí. Két sưởi lấy nước
làm mát động cơ đã được hâm nóng và dùng nhiệt này để làm nóng không
khí thổi vào trong xe. Khi động cơ khởi động, nhiệt độ nước làm mát còn
thấp nên két sưởi chưa làm việc.
2.2. Bộ làm mát không khí.
Hình 3. Hệ thống làm mát
- Giàn lạnh được dùng 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 lạnh. Giàn lạnh được làm mát nhờ
chất làm lạnh và sau đó nó làm mát không khí được thổi vào trong xe từ
quạt giàn lạnh. 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.
2.3. Hút ẩm.
- Lượng hơi nước trong không khí tăng lên khi nhiệt độ không khí cao hơn
và giảm xuống khi nhiệt độ không khí giảm xuống. Không khí được làm
mát khi đi qua giàn lạnh. Nước trong không khí ngưng tụ 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.
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 2
Lớp: CN-CN Ô tô K57
2.4. Điều khiển nhiệt độ.
- Điều hoà không khí trong ôtô điều khiển nhiệt độ bằng cách sử dụng cả
két sưởi và giàn lạnh, và bằng cách điều chỉnh vị trí cánh hoà trộn không
khí cũng như van nước. Cánh hoà trộn không khí và van nước phối hợp để
chọn ra nhiệt độ thích hợp từ các núm chọn nhiệt độ trên bảng điều
khiển.
Hình 4. Điều khiển nhiệt độ ra thấp
Hình 5. Điều khiển nhiệt độ ra trung bình
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 3
Lớp: CN-CN Ô tô K57
Hình 6. Điều khiển nhiệt độ ra cao
2.5. Điều khiển tuần hoàn không khí
2.5.1. Thông gió tự nhiên.
- 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 bố 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 (-).
Hình 7. Thông gió tự nhiên
Hình 8. Thông gió cưỡng bức
Trang 4 Lớp: CN-CN Ô tô K57
SVTH: Đỗ Công Quảng
2.5.2. Thông gió cưỡng bức.
- Trong các hệ thống thông gió cưỡng bức, người ta sử dụng quạt điện hút
không khí đưa vào trong xe. Các cửa 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).
2.6. Lọc và làm sạch không khí
2.6.1. Bộ lọc không khí.
-Chức năng:
Một bộ lọc được đặt ở cửa hút của điều hoà không khí để làm sạch
không khí đưa vào trong xe.
Hình 9. Bộ lọc không khí
- Thay thế:
Khi bộ lọc không khí bị tắc do bẩn sẽ rất khó đưa không khí vào
trong xe, điều này làm cho hiệu suất của điều hoà kém. Để ngăn
ngừa điều này xảy ra cần phải kiểm tra và thay thế bộ lọc không
khí một cách định kỳ. Chu kỳ để kiểm tra và thay thế bộ lọc không
khí khác nhau tuỳ theo kiểu xe và điều kiện làm việc và do đó phải
có lịch bảo dường xe.
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 5
Lớp: CN-CN Ô tô K57
- Phân loại bộ lọc không khí:
Có hai loại bộ lọc không khí: Một loại chỉ lọc bụi và loại kia còn có
tác dụng khử mùi bằng than hoạt tính.
Bộ lọc không khí được lắp đặt ở phần lớn các xe ngày nay và bộ
lọc có thể được thay thế một cách dễ dàng.
2.6.2. Bộ làm sạch không khí.
- Công dụng:
Bộ làm sạch không khí là một thiết bị dùng để loại bỏ khói thuốc
lá, bụi,.v.v. để làm sạch không khí trong xe.
- Cấu tạo:
Bộ làm sạch không khí gồm có một quạt giàn lạnh, motor quạt giàn
lạnh, cảm biến khói, bộ khuyếch đại, điện trở và bầu lọc có các
bon hoạt tính.
Hình 10. Bộ làm sạch không khí
- Nguyên lý hoạt động:
Bộ lọc không khí dùng một motor quạt để lấy không khí ở trong xe
và làm sạch không khí đồng thời khử mùi nhờ than hoạt tính trong
bộ lọc. Ngoài ra, một số xe có trang bị cảm biến khói để xác định
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 6
Lớp: CN-CN Ô tô K57
khói thuốc và tự động khởi động khi motor quạt giàn lạnh ở vị trí
“HI” .
3. Các chức năng.
3.1. Bảng điều khiển
- Có rất nhiều bộ chọn (núm,
cần) điều chỉnh trên bảng
điều khiển của điều hoà
không khí. Những bộ chọn
này được phân loại như sau:
Bộ chọn dòng khí vào, bộ
chọn nhiệt độ, bộ chọn
luồng không khí và bộ chọn
tốc độ quạt giàn lạnh. Hình
dạng của các núm chọn này
khác nhau tuỳ theo kiểu xe và
cấp nội thất, nhưng các chức
Hình
năng thì giống nhau.
11. Bảng điều khiển
3.2. Các cánh điều tiết không khí
- Việc điều khiển dòng không khí vào xe, nhiệt độ không khí và không khí
ra có thể được thực hiện bằng việc điều chỉnh các bộ chọn (núm hoặc
cần chọn) trên bảng điều khiển. Cánh dẫn lấy khí vào điều chỉnh lượng
không khí vào trong xe, cánh trộn khí làm nhiệm vụ điều khiển nhiệt độ
không khí trong xe, cánh dẫn luồng khí ra điều khiển lượng không khí ra.
Các cánh điều khiển này được điều khiển bằng cáp dẫn hoặc bằng mô tơ.
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 7
Lớp: CN-CN Ô tô K57
Hình 12. Các cánh điều tiết không khí
3.3. Chức năng điều tiết dẫn khí vào
- Núm chọn không khí vào thực hiện việc điều tiết lượng không khí vào
trong xe bằng cách hoặc là tuần hoàn không khí hoặc là lấy không khí từ
bên ngoài vào trong xe. Trong sử dụng thông thường, người ta lựa chọn
việc lấy không khí từ ngoài xe và có quan tâm đến việc tuần hoàn không
khí trong xe. Khi lựa chọn lấy không khí từ ngoài xe thì cánh dẫn khí vào
sẽ mở cửa hút không khí bên ngoài và đóng cửa tuần hoàn không khí bên
trong. Khi không khí bên ngoài bẩn thì có thể điều chỉnh sang chế độ tuần
hoàn không khí bên trong.
Hình 13. Cánh điều tiết dẫn khí vào
3.4. Chức năng điều khiển nhiệt độ
Hình 14. Cánh điều tiết nhiệt độ
- Chức năng điều khiển nhiệt độ bằng cách thay đổi lượng không khí lạnh
đi qua giàn lạnh trộn với không khí ấm đi qua két sưởi nhờ thay đổi độ mở
của cánh trộn không khí.
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 8
Lớp: CN-CN Ô tô K57
3.5. Chức năng điều tiết dòng không khí ra
- Việc điều chỉnh các cánh (cửa gió) điều tiết dòng không khí ra. Có 5 chế
độ dòng không khí ra.
Hình 15. Chế độ FACE
Hình 16. Chế độ BI-LEVEL
- FACE : Thổi lên vào nửa trên của cơ thể.
- BI-LE VEL: Thổi vào phần thân trên của cơ thể và xuống chân
Hình 17. Chế độ FOOT
- FOOT: Thổi vào chân
- DEF: Làm tan sương ở kính trước
Hình 18. Chế độ DEF
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 9
Lớp: CN-CN Ô tô K57
Hình 19. Chế độ FOOT-DEF
- FOOT-DEF: Thổi vào chân và làm tan sương ở kính trước
3.6. Các kiểu hoạt động của cánh điều tiết
3.6.1. Loại điều khiển bằng dây cáp
Hình 20. Cánh điều khiển bằng cáp
- Loại này có cấu tạo sao cho sự dịch chuyển của núm điều chỉnh sẽ tác
động trực tiếp tới các cánh điều tiết. Loại này có cấu tạo đơn giản nhưng
việc lựa chọn chế độ sẽ trở nên khó khăn khi độ ma sát của cáp lớn.
3.6.2. Loại dẫn động bằng motor
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 10
Lớp: CN-CN Ô tô K57
Hình 21. Cánh điều tiết điều chỉnh bằng motor
- Ở loại này do motor điều khiển độ mở của cánh điều tiết nên việc lựa
chọn chính xác nhưng cấu tạo phức tạp. Tuy nhiên loại này giảm được
lực điều khiển và làm cho việc điều khiển dễ dàng hơn.
3.7. Điều khiển tốc độ quạt giàn lạnh
- Việc điều chỉnh cường độ dòng điện qua motor sẽ điều khiển được tốc
độ quạt giàn lạnh.
- Có hai phương pháp điều chỉnh: Điều chỉnh bằng điện trở và điều chỉnh
bằng Transistor.
Hình 22. Điều khiển tốc độ quạt giàn lạnh
3.7.1. Loại điều chỉnh bằng điện trở
- Loại này thay đổi điện trở mắc nối tiếp với quạt giàn lạnh. Cấu tạo của
nó là hai điện trở được mắc nối tiếp. Khi chúng ta thay đổi vị trí của núm
điều chỉnh thì giá trị của điện trở trong mạch thay đổi sẽ làm cho cường
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 11
Lớp: CN-CN Ô tô K57
độ dòng điện trong mạch thay đổi. Khi đặt núm điều chỉnh ở vị trí ''LO''
dòng điện chạy qua tất cả các điện trở. Do đó cường độ dòng điện qua
motor giảm xuống và tốc độ của quạt chậm lại. Khi đặt núm điều chỉnh ở
vị trí ''3" thì dòng điện chỉ qua một điện trở. Khi đặt núm điều chỉnh ở vị
trí "HI" thì không có dòng điện qua các điện trở. Vì vậy toàn bộ dòng điện
chạy qua motor quạt giàn lạnh và tốc độ quạt giàn lạnh là cao nhất.
3.7.2. Loại điều chỉnh bằng Transistor
- Loại này điều chỉnh cường độ dòng điện bằng một Transistor công suất.
So với loại điều chỉnh bằng điện trở loại này có thể điều khiển tốc độ
của quạt giàn lạnh ở nhiều mức hơn do vậy được sử dụng ở hệ thống
điều hoà tự động.
4. Chu kỳ làm lạnh
4.1. Lý thuyết làm mát cơ bản
- Trong một ngày nóng nực, chúng ta cảm thấy hơi lạnh sau khi bơi. Đó là
vì khi bay hơi, nước đã lấy nhiệt từ cơ thể của chúng ta. Tương tự như
vậy chúng ta cũng cảm thấy lạnh khi chúng ta bôi cồn vào tay: Cồn đã lấy
nhiệt của chúng ta khi bay hơi. Chúng ta có thể làm cho các vật lạnh đi
bằng cách sử dụng các hiện tượng tự nhiên này: chất lỏng bay hơi có thể
lấy nhiệt từ các chất.
Hình 23. Nước bay hơi lấy nhiệt
Hình 24. Thí nghiệm về sự
Lớp: CN-CN Ô tô K57
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 12
hấp
của cơ thể
thụ nhiệt
- Quan sát thí nghiệm trên hình vẽ. Một bình có vòi được đặt trong một
hộp cách nhiệt tốt. Chất lỏng trong bình là chất có thể bốc hơi ngay ở
nhiệt độ không khí. Khi miệng vòi được mở chất lỏng trong bình sẽ bay
hơi. Khi đó nó hấp thụ nhiệt từ không khí nằm giữa bình và hộp. Nhiệt
này được truyền vào hơi của chất lỏng và bay ra ngoài. Ở thời điểm này,
nhiệt độ của không khí trong hộp sẽ thấp hơn so với nhiệt độ của nó
trước khi mở vòi.
4.2. Môi chất (Ga điều hoà)
- Môi chất là chất trao đổi nhiệt khi nó tuần hoàn. Nó nhận nhiệt khi bay
hơi và giải phóng nhiệt khi nó hoá lỏng, tuỳ theo áp suất và nhiệt độ mà
môi chất có thể ở trạng thái lỏng, hoặc khí.
Hình 25. Đồ thị trạng thái
tầngOzone
Hình 26. Chức năng của
của môi chất
- Môi chất tên là CFC-12 (R-12) đã được sử dụng trong điều hoà ô tô tới
tận năm 1995. Tuy nhiên người ta phát hiện ra rằng CFC-12 (R-12) có thể
phá huỷ tầng ô zôn khi nó bay vào tầng không khí. Việc phá huỷ tầng ô
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 13
Lớp: CN-CN Ô tô K57
zôn sẽ làm tăng lượng bức xạ tia cực tím từ mặt trời đến trái đất gây ra
bệnh ung thư da và huỷ hoại môi trường, đây là một vấn đề có tính toàn
cầu. Vì vậy khi cần phải thay thế hoặc sửa chữa các chi tiết của điều hoà
phải thu hồi lại môi chất. Nếu môi chất được phục hồi một cách chính
xác bằng máy phục hồi môi chất thì môi chất sẽ không giảm đi các tính
chất của nó khi tái sử dụng. Hiện nay môi chất HFC -134a (R 134a) không
có các chất phá huỷ tầng ô zôn và theo các nghiên cứu thì môi chất này
không gây hại cho sức khoẻ con người khi tiếp xúc với nó, môi chất này
cũng không bắt lửa, hiện nay đang được sử dụng rất rộng rãi trên các hệ
thống làm lạnh. Hệ thống điều hoà được thiết kế để sử dụng môi chất
HFC-134a (R 134a) không tương thích với loại điều hoà được thiết kế để
sử dụng môi chất HFC-12 (R12), do đó cần phải rất cẩn thận không được
nhầm lẫn các loại môi chất và dầu máy nén hoặc sử dụng lẫn lộn chúng.
4.3. Chu trình làm lạnh
Hình 27. Chu trình làm lạnh
- Trong chu trình này môi chất dạng khí được máy nén hút từ giàn lạnh và
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 14
Lớp: CN-CN Ô tô K57
đẩy qua giàn nóng, lúc này môi chất ở dạng khí áp suất cao nhiệt độ cao.
- Tại giàn nóng môi chất bị làm giảm nhiệt độ rất nhanh bằng quạt gió
hoặc gió của môi trường đi qua khi xe chuyển động khiến nó bị hoá lỏng
một phần, khi qua giàn nóng môi chất ở dạng hơi lẫn lỏng áp suất cao và
nhiệt độ cao.
- Sau khi đi ra khỏi giàn nóng môi chất dạng hơi lẫn lỏng có áp suất cao đi
vào phin lọc, tại đây phin lọc lọc các tạp chất bằng màng lọc cùng với đó
phin lọc cũng tách phần hơi và phần lỏng của môi chất làm hai phần riêng
biệt.
- Phần lỏng sẽ bị áp suất cao đẩy sang van tiết lưu.
- Khi môi chất dạng lỏng qua van tiết lưu, do tiết diện của ống tiết lưu
hẹp nên lưu chất bị nén lại và thay đổi áp suất và từ lỏng sang hơi sương
khiến cho nó có nhiệt độ thấp và áp suất đi vào giàn lạnh.
- Môi chất dạng hơi sưởng có nhiệt độ thấp áp suất thấp này đi vào giàn
lạnh làm cho nhiệt độ của giàn lạnh giảm xuống và sau đó quay trở về
máy nén để tiếp tục chu trình.
5. Cấu tạo và cách hoạt động của bộ sưởi
5.1. Bộ sưởi
- Các bộ phận của hệ thống
sưởi:
+ Van nước,
+ Két sưởi (Bộ phận trao đổi nhiệt).
Hình 28. Các bộ phận của hệ thống
sưởi
- Van nước
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 15
Lớp: CN-CN Ô tô K57
Van nước được lắp trong mạch nước làm mát của động cơ và được
dùng để điều khiển lượng nước làm mát động cơ tới két sưởi (bộ phận
trao đổi nhiệt). Người lái điều khiển độ mở của van nước bằng cách dịch
chuyển núm chọn nhiệt độ trên bảng điều khiển.
Một số mẫu xe gần đây không có van nước. Ở các xe này nước làm mát
chảy liên tục và ổn định qua két sưởi.
Hình 29. Van nước
- Két sưởi
Hình 30. Két sưởi
Nước làm mát động cơ (khoảng 800C) chảy vào két sưởi và không
khí khi qua két sưởi nhận nhiệt từ nước làm mát này. Két sưởi gồm có các
đường ống, cánh tản nhiệt và vỏ. Việc chế tạo các đường ống dẹt sẽ cải
thiện được việc dẫn nhiệt và truyền nhiệt.
5.2 Phân loại sưởi ấm
Ở một số kiểu xe hiệu suất nhiệt của động cơ được cải thiện và
do đó nhiệt cung cấp cho bộ sưởi ấm từ nước làm mát động cơ không đủ.
Vì lý do này cần thiết phải cung cấp nhiệt cho nước động cơ bằng các
phương pháp khác để sử dụng cho bộ sưởi ấm.
- Hệ thống sưởi PTC (hệ số nhiệt dương)
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 16
Lớp: CN-CN Ô tô K57
- Gắn bộ sưởi ấm PTC trong két sưởi để làm nóng nước làm mát động
cơ.
Hình 31. Hệ thống sưởi PTC
- Bộ sưởi ấm bằng điện
Hình 32. Bộ sưởi ấm bằng điện
Đặt thiết bị giống như bugi xông vào đường nước ở xy lanh để hâm
nóng nước làm mát động cơ.
- Bộ sưởi loại đốt nóng bên trong
Đốt nhiên liệu trong buồng đốt và cho nước làm mát động cơ chảy
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 17
Lớp: CN-CN Ô tô K57
xung quanh buồng đốt để nhận nhiệt và nóng lên.
Hình 33. Bộ sưởi ấm đốt nóng bên trong
- Bộ sưởi ấm loại khớp chất lỏng
Quay khớp chất lỏng bằng động cơ để làm nóng nước làm mát động
cơ.
Hình 34. Bộ sưởi ấm loại khớp chất lỏng
6. Bộ làm lạnh
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 18
Lớp: CN-CN Ô tô K57
Hình 35. Các bộ phận của bộ làm lạnh
- Bộ làm lạnh cơ bản chỉ cần các thành phần sau
+ Máy nén,
+ Giàn nóng,
+ Giàn lạnh,
+ Van tiết lưu,
+ Phin lọc,
+ Quạt giàn lạnh,
+ Quạt giàn nóng,
+ Các đường tia-ô.
6.1. Máy nén
- Sau khi được chuyển về trạng thái khí có nhiệt độ và áp suất thấp môi
chất được nén bằng máy nén và chuyển thành trạng thái khí ở nhiệt độ và
áp suất cao. Sau đó nó được chuyển tới giàn nóng.
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 19
Lớp: CN-CN Ô tô K57
6.1.1. Máy nén kiểu đĩa chéo
- Cấu tạo
Các cặp píttiông được đặt trong đĩa chéo cách nhau một khoảng 720
đối với máy nén 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.
Hình 36. Cấu tạo máy nén
- Nguyên lý hoạt động
Piston chuyển động sang trái, sang phải đồng bộ với chiều quay của
đĩa chéo, kết hợp với trục tạo thành một cơ cấu thống nhất và nén môi
chất (ga điều hoà). Khi piston chuyển động vào trong, van hút mở do sự
chênh lệch áp suất và hút môi chất vào trong xy lanh. khi piston chuyển
động ra ngoài, van hút đóng lại để nén môi chất.Áp suất của môi chất làm
mở van xả và đẩy môi chất ra. Van hút và van xả cũng ngăn không cho
môi chất chảy ngược lại.
SVTH: Đỗ Công Quảng
Trang 20
Lớp: CN-CN Ô tô K57
Tải về để xem bản đầy đủ
66 trang
28623
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tiểu luận Hệ thống điều hòa không khí trên xe ô tô", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- tieu_luan_he_thong_dieu_hoa_khong_khi_tren_xe_o_to.pdf
