Hệ thống điều hòa oto là gì? Cấu tạo, nhiệm vụ và nguyên lý

Cấu tạo hệ thống điều hòa trên ô tô:

Cấu tạo và chức năng của hệ thống điều hòa oto bao gồm:

1. Máy nén (lốc lạnh)

Máy nén của hệ thống điều hòa được kết nối với động cơ và ly hợp từ qua dây đai dẫn động. Hoạt động này được điều khiển thông qua công tắc A/C trên taplo. Khi bạn kích hoạt, lập tức ly hợp từ kết nối với động cơ để quay puly máy nén.

Ngoài ra, gas lạnh điều hòa có áp suất và nhiệt độ thấp được hóa hơi thông qua việc lấy nhiệt từ bên trong xe được hút và nén bởi máy nén. Tiếp đó, máy nén bơm môi chất có nhiệt độ và áp suất cao vào giàn nóng làm chúng có thể hóa lỏng dễ dàng.

1.1. Nhiệm vụ

Máy nén tạo ra điều kiện giảm áp tại cửa hút của nó nhằm thu hồi ẩn nhiệt của hơi môi chất lạnh từ bộ bốc hơi. Điều kiện giảm áp này giúp cho van giãn nở hay ống tiết lưu điều tiết được lượng môi chất lạnh thể lỏng cần phun vào bộ bốc hơi .

Trong thời gian bơm, máy nén làm tăng áp suất, biến đổi chất lạnh thể hơi thấp áp thành môi chất lạnh để hơi áp cao. Áp suất nén ngày càng cao thì nhiệt độ của hơi môi chất lạnh càng tăng lên. 

1.2. Các loại máy nén

Máy nén loại piston tay quay

Máy nén kiểu piston thường sử dụng các van lưỡi gà để điều khiển dòng môi chất lạnh đi vào và đi ra xylanh. 

Khi piston di chuyển xuống phía dưới, môi chất ở bộ bốc hơi sẽ được điền đầy vào xylanh thông qua van lưỡi gà hút, van lưỡi gà xả  sẽ ngăn chất làm lạnh ở phía áp suất và nhiệt độ cao không cho vào xylanh. Khi piston di chuyển lên phía trên, van lưỡi gà hút đóng kín, piston chạy lên nén chặt môi chất lạnh đang ở thể khí, làm tăng nhanh chóng áp suất và nhiệt độ của môi chất, khi van lưỡi gà xả mở môi chất lạnh được đẩy tới bộ ngưng tụ.

 Máy nén piston kiểu cam nghiêng

Đây là loại máy nén khí với 10 xylanh được bố trí ở hai đầu máy nén (5 ở phía trước và 5 ở phía sau). Có 5 piston tác động hai chiều được dẫn động nhờ một trục có tấm cam nghiêng (đĩa lắc) khi xoay sẽ tạo ra lực đẩy piston.

Hoạt động của máy nén cam nghiêng được chia làm hai hành trình sau:

Hành trình hút: khi piston chuyển động về phía bên trái sẽ tạo nên sự chênh lệch áp suất trong khoảng không gian phía bên phải của piston. Van hút mở ra cho hơi môi chất lạnh có áp suất và nhiệt độ thấp từ bộ bay hơi nạp vào trong máy nén qua van hút. Van hút mở ra cho tới khi hết hành trình hút của piston thì được đóng lại, kết thúc hành trình nạp.

Hành trình xả: khi piston chuyển động về phía bên trái thì tạo ra hành trình hút phía bên phải. Đồng thời, phía bên trái của piston cũng thực hiện cả hành trình xả hay hành trình bơm của máy nén. Đầu cảu piston phía bên trái sẽ nén khối hơi môi chất lạnh đã được nạp vào, nén lên áp suất cao. Van xả mở ra và hơi môi chất lạnh có áp suất và nhiệt độ cao được đẩy đi tới bộ ngưng tụ. Lúc này, van xả mở ra cho đến hết hành trình bơm thì đóng lại bằng lực đàn hồi của van lò xo lá. Kết thúc hành trình xả và cứ thế tiếp tục các hành trình mới.

2. Giàn nóng

2.1. Giàn nóng là gì?

Giàn nóng điều hòa ô tô là một bộ phận quan trọng thuộc hệ thống điều hòa của ô tô. Hệ thống dàn nóng điều hòa ô tô được cấu tạo bao gồm các ống nhỏ và cánh tản nhiệt bằng nhôm, được lắp ngay phía trước của két nước. Khi ô tô vận hành, không khí sẽ đi qua giàn nóng để làm mát, kèm theo đó là một quạt làm mát để làm giảm nhiệt độ của môi chất lạnh. Giàn nóng có nhiệm vụ chuyển đổi môi chất lạnh từ dạng hơi thành môi chất lạnh có dạng lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao.

2.2. Nhiệm vụ 

Nằm trong hệ thống điều hòa oto, cũng giống như điều hòa trong gia đình, giàn nóng được thiết kế nhằm mục đích tản nhiệt và xả hơi nóng ra bên ngoài môi trường.

2.3. Phương thức hoạt động của giàn nóng

Môi chất lạnh dạng hơi qua giàn nóng được chuyển thành môi chất lạnh dạng lỏng với mức nhiệt độ và áp suất cao. Giàn nóng lấy nước làm mát động cơ đã được làm nóng bởi động cơ và dùng nhiệt lượng này để làm nóng không khí, sau đó quạt gió thổi khí được nén vào bên trong xe.

3. Giàn lạnh

3.1. Dàn lạnh là gì?

Dàn lạnh điều hòa trên ô tô là nơi môi chất làm lạnh với nhiệt độ thấp hấp thụ nhiệt từ môi trường trong xe ô tô, chuyển về dạng khí đưa về máy nén.

Tuy có cấu tạo gần giống với dàn nóng nhưng dàn lạnh được thiết kế nhỏ hơn. Giàn lạnh có nhiệm vụ làm bay hơi môi chất lạnh dưới dạng hơi sương ở nhiệt độ và áp suất thấp thông qua van tiết lưu. Lúc này, môi chất được giảm nhiệt độ đột ngột sẽ tỏa hơi lạnh ra môi trường.

3.2. Cấu tạo

Giàn lạnh ô tô được làm bằng chất liệu cao cấp, có khả năng chịu nhiệt và chịu lực tốt với cấu tạo bằng một ống kim loại uốn cong hình chi và xuyên qua các lớp lá mỏng hút nhiệt để tạo ra nguồn không khí mát lạnh, trong lành (các lớp lá mỏng sẽ hút nhiệt và tiếp trực tiếp với các ống dẫn môi chất lạnh hay còn gọi là gas lạnh). Thông thường giàn lạnh ô tô trong hệ thống điều hòa không khí trên ô tô được thiết kế và đặt ở vị trí dưới bảng đồng hồ.

3.3. Nguyên lý hoạt động

Trong quá trình hoạt động, bên trong dàn lạnh xảy ra hiện tượng sôi và bốc hơi của môi chất lạnh. Quạt gió sẽ thổi luồng không khí qua dàn lạnh trên hệ thống điều hòa oto. Khối không khí đó được làm mát và được đưa vào trong xe. 

4. Van tiết lưu

4.1. Van tiết lưu là gì?

Van tiết lưu điều hòa ô tô là một loại van thủy lực rất nhỏ nhưng đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm lạnh của máy lạnh trong ô tô.

4.2. Nhiệm vụ

Van tiết lưu trong hệ thống điều hòa không khí trên ô tô có 2 nhiệm vụ chính:

• Thứ nhất, sau khi môi chất lạnh ở dạng lỏng với nhiệt độ và áp suất cao đi qua giàn nóng, chúng sẽ được phun qua các lỗ nhỏ trong van tiết lưu. Làm cho môi chất lạnh sau khi qua van tiết lưu, sẽ có nhiệt độ thấp và áp suất thấp.
• Thứ hai, lượng môi chất lạnh được phun vào giàn lạnh sẽ được van tiết lưu sẽ điều chỉnh, tùy thuộc vào nhiệt độ trong xe.

4.3. Nguyên lý hoạt động

Khi dòng môi chất đi qua van được lắp trên đường ống thì áp suất môi chất sẽ giảm xuống do ma sát mạnh và những dòng xoáy được sinh ra. Áp suất sẽ phụ thuộc vào bản chất, trạng thái môi chất cũng như độ co hẹp của ống dẫn và tốc độ dòng chảy.

Cách điều chỉnh van tiết lưu thường làm cho hiệu suất môi chất giảm đi. Đôi khi chúng ta phải tạo ra sự tiết lưu để điều chỉnh công suất các thiết bị đo lưu lượng, sử dụng hơi nước, giảm áp,...

Tốc độ của dòng khí sẽ tăng lên ở trong lỗ. Khi đi qua lỗ, tốc độ khí giảm, áp suất đồng thời tăng nhưng không bằng ban đầu. Vận tốc khí thay đổi, áp suất giảm dẫn tới khối lượng riêng tăng.

5. Quạt lồng sóc

Vai trò của của quạt lồng sóc là đưa hơi lạnh từ dàn lạnh vào bên trong cabin xe. Tùy theo cách bố trí khe gió của mỗi kiểu xe ô tô, mà quạt lồng sóc này sẽ được hãng xe trang bị với số lượng khác nhau.

6. Bộ lọc khô

Hay còn được biết đến với cái tên khác là bộ hút ẩm, nó có tác dụng loại bỏ hơi nước trong môi chất, phòng ngừa tình trạng nước bị đóng băng thành tinh thể dễ làm cho hệ thống bị phá hủy. Ngoài ra, bộ lọc khô này còn có một nhiệm vụ khác là giúp giữlại các chất ô nhiễm trong hoạt động của môi chất và hệ thống.

Nguyên lý làm việc của hệ thống điều hòa trên ô tô

Để tạo ra được một chiếc điều hòa không khí trên ô tô chất lượng, các kỹ sư phải áp dụng rất nhiều định luật vật lý. Thế nhưng, có hai nguyên tắc cơ bản là hiện tượng thu nhiệt khi một chất lỏng bay hơi, và tỏa nhiệt khi nó chuyển từ hơi sang lỏng. Vì vậy, chiếc điều hòa không khí nào cũng những bộ phận như: máy nén, bình ngưng, bình làm khô, van giãn nở nhiệt, máy hóa hơi và “dòng máu” là chất làm lạnh. Chất làm lạnh là chất lỏng có khả năng bay hơi ở nhiệt độ thấp. Trước kia, ngành công nghiệp điện lạnh sử dụng chất R-12 nhưng do chứa chlorofluorocarbon (CFC) gây thủng tầng ozon nên nó được thay bằng R-134a từ 1996.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa trên ô tô được vận hành tuần tự như sau: Đầu tiên, máy nén, được nối với động cơ thông qua dây curoa, hút chất làm lạnh ở thể khí (từ bình chứa gas) rồi nén ở áp suất cao. Khi bị nén, nhiệt độ chất làm lạnh tăng lên và nó được đẩy sang giàn nóng, nằm ở vị trí phía đầu xe, gần lưới tản nhiệt và có quạt riêng. Ở giàn nóng, do được tản nhiệt ở áp suất cao nên chất làm lạnh hóa thành thể lỏng và chuyển sang van giãn nở (hoặc van tiết lưu).

Sau đó, tại van tiết lưu, áp suất giảm đột ngột nên chất làm lạnh hóa hơi và chuyển tới giàn lạnh. Ở đây, nó lấy nhiệt từ môi trường xung quanh và khiến nhiệt độ giảm xuống. Hơi lạnh sẽ được quạt gió thổi ra môi trường. Gió thổi ra từ giàn lạnh có thể là gió ngoài (làm lạnh ngoài), gió trong ca-bin hoặc cả hai.

Trên đây là nguyên lý cũng như cấu tạo của một hệ thống điều hòa oto mà chúng tôi tổng hợp. Hy vọng bài viết đã giúp bạn hiểu rõ hơn về nó. Ở bài viết tiếp theo rất mong gặp lại quí đọc giả thân thương, thân chào!

Xem thêm: Hãy tắt điều hòa trong 5 trường hợp dưới đây

Carmudi Vietnam là website hàng đầu trong việc cung cấp thông tin và trao đổi mua bán ô tô đáng tin cậy nhất tại Việt Nam!

Carmudi Việt Nam