TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BÀI GIẢNG DÙNG CHUNG
HỌC PHẦN: ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ
SỐ TÍN CHỈ: 02
LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ & XE CHUYÊN DỤNG

Hưng Yên, năm 2015


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ
HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ
1.1 CHỨC NĂNG CỦA ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ.

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa trên ô tô.
1. Máy nén.
5. Giàn lạnh.
2. Giàn nóng.
6. Bình tích lũy.
3. Phin lọc.
7. Két sưởi.
4. Van tiết lưu.
8. Quạt gió.
Điều hòa không khí là một trang bị tiện nghi thông dụng trên ô tô. Nó có
các chức năng sau:
+ Điều khiển nhiệt độ không khí trong xe.
+ Duy trì độ ẩm và lọc gió.
+ Loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như: hơi nước, băng đọng trên mặt
kính.

không khí sẽ ngưng tụ lại và bám vào các cánh tản nhiệt của giàn lạnh. Kết quả là
không khí sẽ được làm khô trước khi đi vào trong khoang xe. Nước đọng lại
thành sương trên các cánh tản nhiệt và chảy xuống khay xả nước sau đó được
đưa ra ngoài xe thông qua vòi dẫn.
b. Chức năng lọc gió.
Một bộ lọc được đặt ở cửa hút của hệ thống điều hòa không khí để làm
sạch không khí trước khi đưa vào trong xe.
Gồm hai loại:
 Bộ lọc chỉ lọc bụi.
 Bộ lọc lọc bụi kết hợp khử mùi bằng than hoạt tính.

Hình 1.4 : Bộ lọc không khí.

3


Hình 1.5: Bộ lọc gió kết hợp khử mùi.
1.1.3. Chức năng loại bỏ các chất cản chở tầm nhìn.
Khi nhiệt độ ngoài trời thấp, nhiệt độ và độ ẩm trong xe cao. Hơi nước sẽ
đọng lại trên mặt kính xe, gây cản trở tầm nhìn cho người lái. Để khắc phục hiện
tượng này hệ thống xông kính trên xe sẽ dẫn một đường khí thổi lên phía mặt
kính để làm tan hơi nước.
1.2. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ.
Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô được phân loại theo vị trí lắp đặt và
theo phương thức điều khiển.
1.2.1. Phân loại theo vị trí lắp đặt.
a. Kiểu giàn lạnh đặt phía trước.
Ở loại này, giàn lạnh được gắn sau bảng đồng hồ. Gió từ bên ngoài hoặc
không khí tuần hoàn bên trong được quạt giàn lạnh thổi qua giàn lạnh rồi đẩy vào
trong khoang xe.

b.Phương pháp điều khiển tự động.
Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ mong muốn thông qua bộ điều
khiển điều hòa ( ECU A/C). Nhiệt độ không khí được điều khiển một cách tự
động dựa vào tín hiệu từ các cảm biến gửi tới ECU. VD: cảm biến nhiệt độ trong
xe, cảm biến nhiệt độ môi trường, cảm biến bức xạ mặt trời…

6


Hình 1.10: Ví dụ bảng điều khiển điều hòa tự động trên ô tô Toyota Camry
1.3. LÝ THUYẾT LÀM LẠNH
1.3.1. 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.
Vì vậy, hệ thống điều hòa không khí hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản sau
đây:
+ Dòng nhiệt luôn truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp.
+ Khi chất khí bị nén nhiệt độ của nó sẽ tăng.
+ Sự giãn nở thể tích của chất khí sẽ làm phân bố nhiệt ra vùng xung
quanh và nhiệt độ của chất khí sẽ bị giảm xuống.
+ Để làm lạnh bất cứ một vật nào thì phải lấy nhiệt ra khỏi vật thể đó.
+ Một lượng nhiệt sẽ 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 nhiệt, áp suất và
điểm sôi.
+ Dòng nhiệt: Nhiệt truyền từ nơi có nhiệt độ cao hơn đến những nơi có
nhiệt độ thấp hơn.
Ví dụ: Một vật nóng 300 F được đặt cạnh một vật nóng có nhiệt độ 800F
thì vật nóng 800F sẽ truyền nhiệt cho vật 300F. Sự chênh lệch nhiệt độ càng lớn

Ví dụ: Khối nước đá đang ở nhiệt độ 320F ta đun nóng cho nó tan ra,
nhưng nước đá đang tan vẫn giữ nhiệt độ là 320F. Đun nước nóng đến 2120F thì
nước sôi, nhưng khi ta tiếp tục đun nữa nước sẽ bốc hơi và nhiệt độ đo được vẫn
là 2120F (1000C) chứ không nóng hơn nữa. Lượng nhiệt được hấp thu trong nước
sôi, trong nước đá để làm thay đổi trạng thái của nước được gọi là nhiệt ẩn.
+ Áp suất và điểm sôi: Áp suất giữ vai trò quan trọng trong hệ thống điều
hòa không khí. Khi tác động áp suất lên 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 1000C. Điểm sôi này có thể tăng cao
hơn bằng cách tăng áp suất trên chất lỏng đồng thời cũng có thể hạ thấp điểm sôi
8


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.
1.3.2. 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 đun nóng 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 lạnh ô tô được
định rõ bằng BTU/giờ, vào khoảng 12000 đến 24000 BTU/giờ (1 BTU = 0,252
kcal = 252 cal), (1kcal =4,187 kJ).
b. Môi chất lạnh.
Môi chất lạnh hay còn gọi là ga lạnh. Trong hệ thống điều hòa không khí
nó phải đạt được những yêu cầu sau đây:
+ Môi chất lạnh phải có điểm sôi thấp dưới 320 F (00C) để có thể bốc hơi
và hấp thụ ẩn nhiệt tại những nhiệt độ thấp.
+ Môi chất lạnh phải hòa trộn được với dầu bôi trơn để tạo thành một hóa

công nghiệp ô tô chuyển từ việc sử dụng môi chất lạnh R-12 sang sử dụng môi
chất lạnh R-134a.
Môi chất R-134a 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 của R-134a không bằng R-12. Vì vậy hệ thống điều hòa không khí ô tô
dùng môi chất lạnh R-134a phải được thiết kế với áp suất bơm cao hơn, đồng
thời phải tăng lượng không khí giải nhiệt qua giàn nóng . Ngoài ra R-134a còn có
nhược điểm nữa đó là không kết hợp được với dầu bôi trơn ở hệ thống R-12.

Hình 1.12: Đường cong áp suất hơi của môi chất lạnh R-134a.
10


Đồ thị đường cong áp suất hơi của môi chất lạnh R-134a mô tả mối quan
hệ giữa áp suất và nhiệt độ của môi chất lạnh R-134a. Đồ thị chỉ ra điểm sôi của
R-134a ở mỗi cặp giá trị nhiệt độ và áp suất. Phần diện tích trên đường cong áp
suất biểu diễn R-134a ở trạng thái khí và phần diện tích dưới đường cong áp suất
biểu diễn R-134a ở trạng thái lỏng. Ga lạnh ở thể khí có thể chuyển sang thể lỏng
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.
Như vậy, khi thay thế môi chất lạnh R-12 của hệ thống điều hòa không
khí bằng môi chất lạnh R-134a thì phải thay đổi các bộ phận của hệ thống điều
hòa nếu nó không phù hợp với R-134a, cũng như phải thay đổi dầu bôi trơn, chất
khử ẩm của hệ thống. Dầu bôi trơn chuyên dùng với môi chất lạnh R-134a là các
chất bôi trơn tổng hợp polyalkalineglycol (PAG) hay polyolester (POE). Ta có
thể phân biệt được giữa hai môi chất lạnh R-12 và R-134a vì thông thường nó
được ghi rõ và dán trên các bộ phận chính của hệ thống.


 Môi chất lạnh từ phin lọc được đưa tới van bốc hơi (Expansion Valve).
Tại đây một lượng môi chất dạng sương có nhiệt độ thấp và áp suất thấp
được điều tiết để đưa vào giàn lạnh.
 Tại giàn lạnh (Evaporator), quá trình bốc hơi của môi chất đã hấp thụ
nhiệt của giàn lạnh để làm lạnh giàn lạnh. Vì vậy, khi gió được thổi qua
giàn lạnh nó sẽ được làm mát trước khi đi vào trong xe.
 Sau khi qua giàn lạnh, môi chất ở thể hơi có áp suất và nhiệt độ thấp được
chuyển về máy nén kết thúc một chu trình làm lạnh.
1.4.2. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của các chu trình làm lạnh.
a. Chu trình làm lạnh kiểu 1.

Hình 1.16: Sơ đồ minh họa hệ thống điện lạnh có một giàn lạnh

13


Đặc điểm:
Hệ thống điện lạnh với chu trình làm lạnh kiểu 1 có một giàn lạnh, một
phin lọc và một van bốc hơi. Trong đó van bốc hơi có khả năng điều tiết lượng ga
cấp vào giàn lạnh theo nhiệt độ cửa ra của giàn lạnh (do có ống cảm nhận nhiệt).
b.Chu trình làm lạnh kiểu 2.

Hình 1.17: Sơ đồ hệ thống điện lạnh với chu trình làm lạnh kiểu 2
Đặc điểm:
Ở chu trình làm lạnh kiểu 2 không có van bốc hơi mà thay vào đó là ống
tiết lưu cố định. Vì thế lượng ga cấp vào giàn lạnh không được điều tiết theo
nhiệt độ cửa ra của giàn lạnh. Bình tích lũy được lắp sau giàn lạnh sẽ thay thế
cho phin lọc và làm nhiệm vụ tích trữ môi chất dự trữ cho giàn lạnh.
c. Chu trình làm lạnh kiểu 3.


môi chất lạnh.
b. Phân loại.
Hệ thống điện lạnh ô tô sử dụng nhiều loại máy nén, tuy mỗi loại máy nén
có đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau nhưng tất cả đều thực
hiện cùng 1 chức năng.
Trước đây, hầu hết các máy nén sử dụng loại piston-trục khuỷu nhưng loại
này hiện nay không còn được sử dụng nữa. Thay vào đó là loại máy nén piston
dọc trục và máy nén cánh trượt được sử dụng rộng rãi.

15


Hình 1.19: Các loại máy nén.
* Máy nén loại piston.
+ Máy nén piston làm việc hai phía.

Hình 1.20: Cấu tạo máy nén loại piston
Cấu tạo:
Máy nén piston loại làm việc hai phía cấu tạo gồm 3 hoặc 5 cặp piston đặt
đối nhau. Một đĩa vát được gắn trên trục máy nén và đặt nghiêng một góc so với
trục máy nén. Tại các cửa môi chất ra và vào trong xylanh được bố trí một van
hút và một van đẩy đặt ngược chiều nhau.
Nguyên lý hoạt động:
Khi trục máy nén quay, đĩa vát quay theo làm cho piston chuyển động tịnh
tiến sang trái hoặc sang phải.
16


Khi piston dịch chuyển sang trái. Áp suất trong xylanh khoang phải giảm.
Áp suất môi chất ở ống áp suất thấp lớn hơn đẩy cho van hút mở ra, môi chất

Khi độ lạnh thấp, áp suất trong buồng áp suất thấp giảm xuống. Van mở ra
vì áp suất của ống xếp lớn hơn áp suất trong buồng áp suất thấp. Áp suất của
buồng áp suất cao tác dụng vào buồng đĩa chéo. Kết quả là áp suất tác dụng sang
bên phải thấp hơn áp suất tác dụng sang bên trái. Do vậy hành trình piston trở
nên nhỏ hơn do được dịch sang phải. Khi độ lạnh cao thì hoạt động ngược lại.

18


+ Máy nén loại cánh gạt.

Hình 1.24: Hình ảnh loại máy nén cánh gạt.

Hình1.25: Máy nén hai cánh gạt.

Hình 1.26: Máy nén nhiều cánh gạt.

19


Máy nén loại cánh gạt có dạng các cánh gạt xuyên hoặc dạng chùm cánh
gạt được gắn với roto máy nén. Khi roto quay các cánh sẽ quyét tạo ra trong thân
máy nén những khoang có áp suất thay đổi. Môi chất lạnh sẽ được đẩy từ khoang
hút vào khoang đẩy để đi ra giàn nóng.
+Máy nén loại xoắn ốc .

Hình 1.27: Hình ảnh loại máy nén loại xoắn ốc.

Hình 1.28: Cấu tạo của máy nén loại xoắn ốc.
Cấu tạo: Máy nén này gồm có một đường xoắn ốc cố định và một đường

Khi ly hợp hoạt động, cuộn dây Stato được cấp điện. Stator trở thành nam
châm điện và hút đĩa ép để quay máy nén cùng với puli.

a)
b)
Hình 1.31: Nguyên lý hoạt động của ly hợp máy nén.
a) Ly hợp máy nén ngắt
b) Ly hợp máy nén hoạt động
+ Khi cuộn dây của rơ le ly hợp từ không được cấp điện, tiếp điểm rơ le
mở không cấp điện cho cuộn dây của ly hợp. Lúc này đĩa ép không được ép quay
cùng với puly máy nén (puly máy nén quay trơn trên trục). Vì vậy máy nén
không hoạt động.
+ Khi cuộn dây của rơ le ly hợp từ được cấp điện, hút tiếp điểm đóng lại
cấp điện cho cuộn dây ly hợp. Đĩa ép được hút ép vào và chuyển động quay cùng
với puly máy nén. Trục máy nén quay, máy nén làm việc.
1.5.3. Bộ ngưng tụ (Giàn nóng).
a. Chức năng.
Chức năng của bộ ngưng tụ là làm cho môi chất lạnh ở thể hơi dưới áp
suất và nhiệt độ cao từ máy nén bơm đến ngưng tụ thành thể lỏng.
b. Cấu tạo.
Bộ ngưng tụ được cấu tạo bằng một ống kim loại dài uốn cong thành
nhiều hình chữ U nối tiếp nhau, xuyên qua vô số cánh tản nhiệt mỏng.

22


Hình 1.32: Cấu tạo của giàn nóng (Bộ ngưng tụ)
1. Giàn nóng
6. Môi chất giàn nóng ra
2. Cửa vào


Hình 1.33: Hệ thống điều hòa sử dụng giàn nóng tích hợp.
Ở chu trình làm lạnh của giàn nóng tích hợp, bộ điều biến (bộ chia hơilỏng) hoạt động như phin lọc, nó lưu trữ môi chất dạng lỏng ở bên trong. Trong
bộ chia có bộ phận lọc và chất hút ẩm để loại trừ hơi ẩm cũng như vật thể lạ
trong môi chất.

Hình 1.34: Cấu tạo của bộ chia hơi - lỏng.
1.5.4. Bình chứa và tách ẩm (Phin lọc).
a. Chức năng.
Phin lọc là một thiết bị trung gian chứa môi chất được hóa lỏng từ giàn
nóng chuyển tới và từ đó đưa tới giàn lạnh. Trong phin lọc có chất hút ẩm và lưới
lọc dùng để loại trừ các tạp chất hoặc hơi ẩm trong môi chất lạnh.
24