Giáo trình Hệ thống điều hòa ô tô

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô

GV: Bùi Văn Hoàng

- 1 -

ỦY BAN NHÂN DÂN TP. HỒ CHÍ MINH

TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC

KHOA CƠ KHÍ Ô TÔ

GIÁO TRÌNH

HỌC PHẦN: HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA Ô TÔ

NGÀNH: BẢO TRÌ VÀ SỬA CHỮA Ô TÔ

TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP

(LƢU HÀNH NỘI BỘ)

Ban hành kèm theo Quyết định số:... ../QĐ-CNTĐ-CN

ngày....tháng….năm... của………………………………

TP. Hồ Chí Minh, năm 2017

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô

GV: Bùi Văn Hoàng

- 2 -

MỤC LỤC

MỤC LỤC ......................................................................................................................................1

PHẦN I. LÝ THUYẾT...................................................................................................................3

I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN XE Ô TÔ: ....................3

1. Giới thiệu chung về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô: ...............................................3

2. Chức năng của hệ thống điều hòa không khí:.....................................................................4

3. Phân loại điều hòa không khí trên ô tô................................................................................6

II. LÝ THUYẾT CHUNG ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ TRÊN ÔTÔ..........................................9

1. Lý thuyết điều hòa ..............................................................................................................9

2. Đơn vị đo nhiệt lƣợng, môi chất lạnh và dầu bôi trơn. .....................................................12

III. CẤU TẠO NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG SƢỞI VÀ THÔNG GIÓ

TRÊN ÔTÔ:..............................................................................................................................16

1. Hệ thống sƣởi:...............................................................................................................16

2. Thông gió ......................................................................................................................18

IV. CẤU TẠO NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ

TRÊN ÔTÔ:..............................................................................................................................19

1. Sơ đồ cấu tạo:....................................................................................................................19

2. Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điện lạnh ô tô..................................................19

3. Vị trí lắp đặt của hệ thống điện lạnh trên ô tô...................................................................20

4. Cấu tạo và làm việc của các chi tiết:.................................................................................21

5. Điều khiển hệ thống điều hòa không khí trên ô tô. ...........................................................38

6. Hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô.................................................................56

PHẦN 2: THỰC HÀNH...............................................................................................................73

I. MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU .....................................................................................................73

1. Mục đích ...........................................................................................................................73

2. Yêu cầu ............................................................................................................................73

II. VẬT TƢ, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ........................................................................................73

1. Các dụng cụ, thiết bị sử dụng khi bảo dƣỡng, sửa chữa. ..................................................73

III. KIỂM TRA CHUẨN ĐOÁN SỬA CHỮA HỆ THỐNG ............................................79

1. Chẩn đoán tình trạng của hệ thống. ..................................................................................79

2. Xác định hỏng hóc và sửa chữa ........................................................................................85

4. Thay ga hệ thống điều hòa không khí ..............................................................................88

5. Quy trình tháo ráp máy lạnh .............................................................................................95

6. Kiểm tra các bộ phận của hệ thống điện lạnh ô tô. ...........................................................99

PHẦN 3:......................................................................................................................................100

MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN THAM KHẢO.....................................................................................100

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................Error! Bookmark not defined.

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô

GV: Bùi Văn Hoàng

- 3 -

PHẦN I. LÝ THUYẾT

I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN

XE Ô TÔ:

1. Giới thiệu chung về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô:

Điều hòa không khí là một hệ thống quan trọng trên xe. Nó điều khiển

nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe giúp cho hành khách trên xe cảm thấy dễ

chịu trong những ngày nắng nóng mà còn giúp giữ độ ẩm và lọc sạch không khí.

Ngày nay, điều hòa không khí trên xe còn có thể hoạt động một cách tự động nhờ

các cảm biến và các ECU điều khiển. Điều hoà không khí cũng giúp loại bỏ các

chất cản trở tầm nhìn nhƣ sƣơng mù, băng đọng trên mặt trong của kính xe.

Để làm ấm không khí đi qua, hệ thống điều hòa không khí sử dụng ngay két

nƣớc nhƣ một két sƣởi ấm. Két sƣởi lấy nƣớc làm mát động cơ đã đƣợc hâm nóng

bởi động cơ và dùng nhiệt này để làm nóng không khí nhờ một quạt thổi vào xe, vì

vậy nhiệt độ của két sƣởi là thấp cho đến khi nƣớc làm mát nóng lên. Do đó ngay

sau khi động cơ khởi động két sƣởi không làm việc.

Để làm mát không khí trong xe, hệ thống điện lạnh ô tô hoạt động theo một

chu trình khép kín. Máy nén đẩy môi chất ở thế khí có nhiệt độ cao áp suất cao đi

vào giàn ngƣng. Ở giàn ngƣng môi chất chuyển từ thể khí sang thể lỏng. Môi chất

ở dạng lỏng này chảy vào bình chứa (bình sấy khô). Bình này chứa và lọc môi

chất. Môi chất lỏng sau khi đã đƣợc lọc chảy qua van giãn nở, van giãn nở này

chuyển môi chất lỏng thành hỗn hợp khí - lỏng có áp suất và nhiệt độ thấp. Môi

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 không khí chạy qua giàn lạnh. Tất cả

môi chất lỏng đƣợc chuyển thành hơi trong giàn lạnh và chỉ có môi chất ở thể hơi

vừa đƣợc gia nhiệt đi vào máy nén và quá trình đƣợc lặp lại nhƣ trƣớc.

Nhƣ vậy để điều khiển nhiệt độ trong xe, hệ thống điều hòa không khí kết

hợp cả két sƣởi ấm và giàn lạnh đồng thời kết hợp điều chỉnh vị trí các cánh hòa

trộn và vị trí của van nƣớc.

Để điều khiển thông khí trong xe, hệ thống điều hòa không khí lấy không

khí bên ngoài đƣa vào trong xe nhờ chênh áp đƣợc tạo ra do chuyển động của xe

đƣợc gọi là sự thông gió tự nhiên.

Sự phân bổ áp suất không khí trên bề mặt của xe khi nó chuyển động, một

số nơi có áp suất dƣơng, còn một số nơi khác có áp suất âm. Nhƣ vậy cửa hút đƣợc

bố trí ở những nơi có áp suất dƣơng và cửa xả khí đƣợc bố trí ở những nơi có áp

suất âm.

Trong các hệ thống thông gió cƣỡng bức, ngƣời ta sử dụng quạt điện hút

không khí đƣa vào trong xe.

Các cửa hút và cửa xả không khí đƣợc đặt ở cùng vị trí nhƣ trong hệ thống

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô

GV: Bùi Văn Hoàng

- 4 -

thông gió tự nhiên. Thông thƣờng, hệ thống thông gió này đƣợc dùng chung với

các hệ thống thông khí khác (hệ thống điều hoà không khí, bộ sƣởi ấm).

2. Chức năng của hệ thống điều hòa không khí:

Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô là một thiết bị đƣợc sử dụng để tạo

không gian vi khí hậu thoải mái cho ngƣời lái xe và khách ngồi trên ô tô.

Hệ thống điều hòa không khí là thuật ngữ chung dùng để chỉ những thiết bị

đảm bảo không khí trong phòng ở nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Khi nhiệt độ trong

phòng cao, nhiệt đƣợc lấy đi để giảm nhiệt độ (gọi là “sự làm lạnh”) và ngƣợc lại

khi nhiệt độ trong phòng thấp, nhiệt đƣợc cung cấp để tăng nhiệt độ (gọi là

“sƣởi”). Mặt khác, hơi nƣớc đƣợc thêm vào hay lấy đi khỏi không khí để đảm bảo

độ ẩm trong phòng ở mức độ phù hợp.

Vì lý do này, thiết bị thực hiện việc điều hòa không khí sẽ gồm tối thiểu một

bộ làm lạnh, một bộ sƣởi, một bộ điều khiển độ ẩm và một bộ thông gió.

Hệ thống điều hòa không khí trên ôtô nói chung bao gồm một bộ lạnh (hệ

thống làm lạnh), một bộ sƣởi, một bộ điều khiển độ ẩm và một bộ thông gió.

Chức năng chính của hệ thống điều hòa không khí:

 Điều khiển nhiệt độ.

 Điều khiển lƣu lƣợng không khí.

 Điều khiển độ ẩm.

 Lọc sạch không khí.

+ Sưởi ấm: Ngƣời ta dùng một két sƣởi ấm nhƣ một bộ trao đổi nhiệt để

làm nóng không khí. Két sƣởi lấy nƣớc làm mát của động cơ đã đƣợc hâm nóng

bởi động cơ và dùng nhiệt độ này để làm nóng không khí nhờ một quạt thổi vào

xe, vì vậy nhiệt độ của két sƣởi là thấp cho đến khi nƣớc làm mát nóng lên. Do đó

ngay sau khi động cơ khởi động két sƣởi không làm việc nhƣ là một bộ sƣởi ấm.

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô

GV: Bùi Văn Hoàng

- 5 -

Hình 1.1: Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi ấm

+ Làm mát không khí: Giàn lạnh làm việc nhƣ là một bộ trao đổi nhiệt để

làm mát không khí trƣớc khi đƣa vào trong xe. Khi bật công tắc điều hòa không

khí, máy nén bắt đầu làm việc đẩy môi chất lạnh (ga điều hòa) tới giàn lạnh.

Giàn lạnh đƣợc làm mát nhờ chất làm lạnh và sau đó nó làm mát không khí đợƣc

thổi vào trong xe từ quạt gió. Việc làm nóng không khí phụ thuộc vào nhiệt độ

của nƣớc làm mát động cơ nhƣng việc làm mát không khí hoàn toàn độc lập với

nhiệt độ nƣớc làm mát động cơ.

Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát

+ Hút ẩm: Lƣợng hơi nƣớc trong không khí tăng lên khi nhiệt độ không khí

cao hơn và giảm xuống khi nhiệt độ không khí giảm xuống. Khi đi qua giàn lạnh,

không khí đƣợc làm mát. Hơi nƣớc trong không khí ngƣng tụ lại và bám vào các

cánh tản nhiệt của giàn lạnh. Kết quả là độ ẩm trong xe bị giảm xuống. Nƣớc dính

vào các cánh tản nhiệt đọng lại thành sƣơng và đƣợc chứa trong khay xả nƣớc.

Cuối cùng, nƣớc này đƣợc 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 đƣa vào trong xe nhờ

chênh áp đƣợc tạo ra do chuyển động của xe đƣợc gọi là sự thông gió tự nhiên. Sự

phân bổ áp suất không khí trên bề mặt của xe khi nó chuyển động đƣợc chỉ ra trên

hình vẽ, một số nơi có áp suất dƣơng, còn một số nơi khác có áp suất âm. Nhƣ vậy

cửa hút đƣợc bố trí ở những nơi có áp suất dƣơng và cửa xả khí đƣợc bố trí ở

những nơi có áp suất âm.

Trong các hệ thống thông gió cƣỡng bức, ngƣời ta sử dụng quạt điện hút

không khí đƣa vào trong xe. Các cửa hút và cửa xả không khí đƣợc đặt ở cùng

vị trí nhƣ trong hệ thống thông gió tự nhiên. Thông thƣờng, hệ thống thông gió

này đƣợc dùng chung với các hệ thống thông khí khác (hệ thống điều hoà không

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô

GV: Bùi Văn Hoàng

- 6 -

khí, bộ sƣởi ấm).

3. Phân loại điều hòa không khí trên ô tô.

Hệ thống điều hòa không khí đƣợc phân loại theo vị trí lắp đặt và theo

phƣơng thức điều khiển.

a. Phân loại theo vị trí lắp đặt.

+ Kiểu phía trước: Giàn lạnh của kiểu phía trƣớc đƣợc gắn sau bảng đồng

hồ và đƣợc nối với giàn sƣởi. Quạt giàn lạnh đƣợc dẫn động bằng mô tơ quạt. Gió

từ bên ngoài hoặc không khí tuần hoàn bên trong đƣợc cuốn vào. Không khí đã

làm lạnh (hoặc sấy) đƣợc đƣa vào bên trong.

Hình 1.3: Kiểu phía trước

+ Kiểu kép: Kiểu kép là kiểu kết hợp giữa kiểu phía trƣớc với giàn lạnh

phía sau đƣợc đặt trong khoang hành lý. Cấu trúc này không cho không khí thổi ra

từ phía trƣớc hoặc từ phía sau. Kiểu kép cho năng suất lạnh cao hơn và nhiệt độ

đồng đều ở mọi nơi trong xe.

Hình 1.4: Kiểu kép

+ Kiểu kép treo trần: Kiểu này đƣợc sử dụng trong xe khách. Phía trƣớc

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô

GV: Bùi Văn Hoàng

- 7 -

bên trong xe đƣợc bố trí hệ thống điều hòa kiểu phía trƣớc 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 1.5: 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 lƣợng gió, hƣớng gió.

Kiểu bằng tay (Khi trời nóng)

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô

GV: Bùi Văn Hoàng

- 8 -

Hình 1.6: 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 tƣơng ứng, nhằm điều khiển nhiệt độ bên trong xe theo

nhiệt độ mong muốn.

Hình 1.7: Kiểu tự động (Khi trời nóng)

Hình 1.8: Kiểu tự động (Khi trời lạnh)

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô

GV: Bùi Văn Hoàng

- 9 -

II. LÝ THUYẾT CHUNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN ÔTÔ

1. Lý thuyết điều hòa

Để có thể biết và hiểu đƣợc hết nguyên lý làm việ c 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.

Ta cảm thấy lạnh sau khi bơi ngay cả trong một ngày nóng. Điều đó do nƣớc

trên cơ thể đã lấy nhiệt khí bay hơi khỏi cơ thể.

Một bình có khóa đƣợc đặt

trong hộp cách nhiệt tốt. Bình chứa

một loại chất lỏng dễ bay hơi ở

nhiệt độ thƣờng.

Khi mở khóa, chất lỏng trong

bình sẽ lấy đi một lƣợng nhiệt cần

thiết từ không khí trong hộp để bay

hơi thành khí và thoát ra ngoài.

Lúc đó, nhiệt độ không khí

trong hộp sẽ giảm xuống thấp hơn

lúc trƣớc khi khóa mở.

Cũng tƣơng tự nhƣ vậy, ta cảm thấy lạnh khi bôi cồn lên cánh tay, cồn lấy

nhiệt từ cánh tay khi nó bay hơi.

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô

GV: Bùi Văn Hoàng

- 10 -

Quy trình làm lạnh đƣợc mô tả nhƣ 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.

Vì vậy hệ thống điều hòa không khí hoạt động dựa trên nguyên lý cơ

bản sau đây:

+ 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 lƣợng 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 lƣợng lớn nhiệt lƣợng đƣợc hấp thụ khi chất lỏng thay đổi

trạng thái biến thành hơi.

Tất cả các hệ thống điều hòa không khí ô tô đều đƣợc 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

0

F đƣợc đặt cạnh một vật nóng

có nhiệt độ 80

0

F thì vật nóng có nhiệt

độ là 80

0

F sẽ truyền nhiệt cho vật 30

0

F.

Sự chênh lệch nhiệt độ càng lớn thì

dòng nhiệt lƣu thông càng mạnh. Sự

truyền nhiệt có thể đƣợc truyền bằng:

Dẫn nhiệt, đối lƣu, bức xạ hay kết hợp

giữa ba cách trên.

. TruyÒn nhiÖt nhê sù dÉn nhiÖt.

NhiÖt ®é cña má hµn ®-îc truyÒn ®i

trong thanh ®ång

+ Dẫn nhiệt: Là sự truyền có hƣớng 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.

Khoa Cơ khí ô tô_ Hệ thống điều hòa ôtô

GV: Bùi Văn Hoàng

- 11 -

+ Sự đối lƣu: Là sự truyền

nhiệt qua sự di chuyển của một

chất lỏng hay một chất khí đã

đƣợc 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 đƣợc 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 dƣới tạo thành vòng luân

chuyển khép kín, nhờ vậy các

vật thể trong phòng đƣợc nung

nóng đều, đó là hiện tƣợng của

sự đối lƣu.

Nhiệt được truyền dẫn do sự đối lưu.

Không khí trên bề mặt nung nóng,

bay nên nung chín gà.

+ Sự bức xạ: Là sự phát và

truyền nhiệt dƣới 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 dƣới ánh sáng mặt

trời hay cả dƣới ánh sáng đèn

pha khi ta đứng gần nó. Đó là

bởi nhiệt của mặt trời hay đèn

pha đƣợc 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.

Truyền dẫn nhiệt do bức xạ. Mặt trời truyền

nhiệt nung nóng Trái Đất nhờ tia hồng ngoại.

- 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 lƣợng nhất định. Ví dụ khi ta hạ nhiệt độ của nƣớc xuống 32

0

F

(0

0C) thì nƣớc đóng băng thành đá. Nó đã thay đổi trạng thái từ thể lỏng sang thể

rắn. Nếu nƣớc đƣợc đun tới 212

0

F (100

0C), nƣớc sẽ sôi và bốc hơi (thể khí). Ở đây

đặc biệt thú vị khi thay đổi nƣớc đá (thể rắn) thành nƣớc ở thể lỏng và nƣớc thành

hơi ở thể khí. Trong quá trình thay đổi trạng thái của nƣớc ta phải tác động nhiệt

vào.