1 Máy nén.
a. Chức năng.
Máy nén nhận dòng khí ở trạng thái có nhiệt độ và áp suất thấp. Sau đó dòng khí này được nén, chuyển sang trạng thái khí có nhiệt độ và áp suất cao và được đưa tới giàn nóng. Máy nén là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống lạnh, công suất, chất lượng, tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh chủ yếu đều do máy nén quyết định. Trong quá trình làm việc tỉ số nén vào khoảng 5÷8,1. Tỉ số này phụ thuộc vào nhiệt độ không khí môi trường xung quanh và loại môi chất lạnh.
b. Phân loại . Nhiều loại máy nén được sử dụng trong hệ thống điện lạnh ô tô, mỗi loại máy nén đều có đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc khác nhau. Nhưng tất cả các loại máy nén đều thực hiện một chức năng như nhau: Nhận hơi có áp suất thấp từ bộ bốc hơi và chuyển thành hơi có áp suất cao bơm vào bộ ngưng tụ.
Thời gian trước đây, hầu hết các máy nén sử dụng loại hai piston và một trục khuỷu, piston chuyển động tịnh tiến trong xy lanh, loại này hiện nay không còn sử dụng nữa. Hiện nay loại đang sử dụng rộng rãi nhất là loại máy nén piston dọc trục và máy nén quay dùng cánh trượt
c. Nguyên lý hoạt động của máy nén.
+ Bước 1: Sự hút môi chất của máy nén: Khi piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, các van hút mở ra môi chất được hút vào xy lanh công tác và kết thúc khi piston xuống điểm chết dưới.
+ Bước 2: Sự nén của môi chất: Khi piston từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, van hút đóng van xả mở ra với tiết diện nhỏ hơn nên áp suất của môi chất ra sẽ cao hơn khi được hút vào. Quá trình kết thúc khi piston nên đến điểm chết trên.
+ Bước 3: Khi piston nên đến điểm chết trên thì quá trình được lặp lại như trên.
d. Một số loại máy nén thông dụng.
+ Máy nén loại piston.
Một cặp piston được gắn chặt với đĩa chéo cách nhau một khoảng 720 đối với máy nén có 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.
– Nguyên lý hoạt động.
Khi trục quay và kết hợp với đ ĩa vát làm cho piston dịch chuyển qua trái hoặc qua phải. Kết quả làm môi chất bị nén lại. Khi piston qua trái, nhờ chênh lệch áp suất giữa bên trong xy lanh và ống áp suất thấp. Van hút được mở ra và môi chất đi vào xy lanh.
Khi piston sang phải, van hút đóng lại và môi chất bị nén. Khi môi chất trong xy lanh cao, làm van đẩy mở ra. Môi chất được nén vào đường ống áp suất cao (van hút và van đẩy được làm kín và ngăn chặn môi chất quay trở lại).
Nếu vì một lý do nào đó, áp suất ở phần cao áp của hệ thống lạnh quá cao, van an toàn được lắp trong máy nén sẽ xả một phần môi chất ra ngoài. Điều này giúp bảo vệ các bộ phận của hệ thống điều hòa.
Van an toàn đợưc thiết kế để ho ạt động khi gặp tình huống khẩn cấp. Bình thường máy nén được ngắt bởi công tắc áp suất cao trong hệ thống điều khiển.
+ Máy nén loại đĩa lắc.
– Nguyên lý hoạt động của máy nén loại đĩa lắc.
Khi trục quay, chốt dẫn hướng quay đĩa chéo thông qua đĩa có vấu được nối trực tiếp với trục. Chuyển động quay này của đĩa chéo được chuyển thành chuyển động của piston trong xylanh để thực hiện việc hút, nén và xả trong môi chất.
Để thay đổi dung tích của máy nén có 2 phương pháp: Một là dùng van điều khiển được nêu ở trên và dùng loại van điều khiển điện từ.
Khi độ lạnh của dàn lạnh nhiều, áp suất và nhiệt độ khoang áp suất thấp (Suction) đều nhỏ. Ống xếp bị co lại để đóng van, không cho áp suất cao từ khoang áp suất cao thông vào khoang đĩa chéo, nên đĩa chéo nằm ở một vị trí nhất định.
Khi độ lạnh kém thì nhiệt độ và áp suất của khoang ống xếp tăng lên. Ống xếp nở ra đẩy van mở cho một phần ga áp suất cao từ khoang áp suất cao, đưa vào khoang đĩa chéo đẩy đĩa chéo nghiêng lên, làm tăng hành tìrnh của piston và tăng lưu lượng của máy nén.
+ Máy nén loại trục khuỷu.
– Cấu tạo.
– Nguyên lý hoạt động của máy nén loại trục khuỷu.
Ở máy nén khí dạng chuyển động tịnh tiến qua lại, chuyển động quay của trục
khuỷu máy nén thành chuyển động tịnh tiến qua lại của piston.
e. Ly hợp điện từ.
Ly hợp từ được động cơ dẫn động bằng đai. Ly hợp từ là một thiết bị để nối động cơ với máy nén. Ly hợp từ dùng để dẫn động và dùng máy nén khi cần thiết.
– Cấu tạo.
Ly hợp từ gồm có một Stator (nam châm điện), puli, bộ phận định tâm và các bộ phận khác. Bộ phận định tâm được lắp cùng với trục máy nén và stator được lắp ở thân trước của máy nén.
– Nguyên lý hoạt động của ly hợp điện từ.
Khi ly hợp mở, cuộn dây stato được cấp điện. Stato trở thành nam châm điện và
hút chốt trung tâm, quay máy nén cùng với puli.
Khi ly hợp từ tắt, cuộn dây stato không được cấp điện. Bộ phận chốt không bị hút làm puli quay trơn.
2 Bộ ngưng tụ (Giàn nóng).
a. Chức năng của bộ ngưng tụ.
Công dụng 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. Các cánh tỏa nhiệt bám sát quanh ống kim loại. Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa và không gian chiếm chỗ là tối thiểu.
Trên ô tô bộ ngưng tụ được lắp ráp ngay trước đầu xe, phía trước thùng nước tỏa nhiệt của động cơ, ở vị trí này bộ ngưng tụ tiếp nhận tối đa luồng không khí mát thổi xuyên qua do đang lao tới và do quạt gió tạo ra.
c. Nguyên lý hoạt động.
Trong quá trình hoạt động, bộ ngưng tụ nhận được hơi môi chất lạnh dưới áp suất và nhiệt độ rất cao do máy nén bơm vào. Hơi môi chất lạnh nóng chui vào bộ ngưng tụ qua ống nạp bố trí phía trên giàn nóng, dòng hơi này tiếp tục lưu thông trong ống dẫn đi dần xuống phía dưới, nhiệt của khí môi chất truyền qua các cánh toả nhiệt và được luồng gió mát thổi đi. Quá trình trao đổi này làm toả một lượng nhiệt rất lớn vào trong không khí. Lượng nhiệt được tách ra khỏi môi chất lạnh thể hơi để nó ngưng tụ thành thể lỏng tương đương với lượng nhiệt mà môi chất lạnh hấp thụ trong giàn lạnh để biến môi chất thể lỏng thành thể hơi.
Dưới áp suất bơm của máy nén, môi chất lạnh thể lỏng áp suất cao này chảy thoát ra từ lỗ thoát bên dưới bộ ngưng tụ, theo ống dẫn đến bầu lọc (hút ẩm). Giàn nóng chỉ được làm mát ở mức trung bình nên hai phần ba phía trên bộ ngưng tụ vẫn còn ga môi chất nóng, một phần ba phía dưới chứa môi chất lạnh thể lỏng, nhiệt độ nóng vừa vì đã được ngưng tụ.
Ngày nay trên xe người ta trang bị giàn nóng kép hay còn gọi là giàn nóng tích hợp để nhằm hóa lỏng ga tốt hơn và tăng hiệu suất của quá trình làm lạnh trong một số chu trình.
Trong hệ thống có giàn lạnh tích hợp, môi chất lỏng được tích lũy trong bộ chia hơi-lỏng, nên không cần bình chứa hoặc lọc ga. Môi chất được làm mát tốt ở vùng làm mát trước làm tăng năng suất lạnh.
Ở chu trình làm lạnh của giàn nóng làm mát phụ, bộ chia hoạt động như là bình chứa, bộ hút ẩm và lưu trữ môi chất ở dạng lỏng bên trong bộ chia. Ngoài ra môi chất tiếp tục được làm mát ở bộ phận làm mát để được chuyển hoàn toàn thành dạng lỏng và do đó khả năng làm mát được cải thiện. Trong bộ chia có bộ phận lọc và hút ẩm để loại trừ hơi ẩm cũng như vật thể lạ trong môi chất.
Bộ phân chia hơi-lỏng bao gồm một phi lọc và chất hút ẩm để giữ hơi nước và
cặn bẩn của môi chất.
3 Bình lọc (hút ẩm môi chất).
a. Chức năng.
Bình chứa là một thiết bị để chứa môi chất được hoá lỏng tạm thời bởi giàn nóng và cung cấp một lượng môi chất theo yêu cầu tới giàn lạnh. Bộ hút ẩm có chất hút ẩm và lưới lọc dùng để loại trừ các tạp chất hoặc hơi ấm trong chu trình làm lạnh.
Nếu có hơi ấm trong chu trình làm lạnh, thì các chi tiết ở đó sẽ bị mài mòn hoặc đóng băng ở bên trong van giãn nở dẫn đến bị tắc kẹt.
b. Cấu tạo của bình lọc.
Bình lọc (hút ẩm) môi chất lạnh là một bình kim loại bên trong có lưới lọc (2) và chất khử ẩm (3). Chất khử ẩm là vật liệu có đặc tính hút chất ẩm ướt lẫn trong môi chất lạnh. Bên trong bầu lọc/hút ẩm, chất khử ẩm được đặt giữa hai lớp lưới lọc hoặc được chứa trong một túi khử ẩm riêng. Túi khử ẩm được đặt cố định hay đặt tự do trong bầu lọc. Khả năng hút ẩm của chất này tùy thuộc vào thể tích và loại chất hút ẩm cũng như tuỳ thuộc vào nhiệt độ.
Phía trên bình lọc (hút ẩm) có gắn cửa sổ kính (6) để theo dõi dòng chảy của môi chất, cửa này còn được gọi là mắt ga. Bên trong bầu lọc, ống tiếp nhận môi chất lạnh được lắp đặt bố trí tận phía đáy bầu lọc nhằm tiếp nhận được 100% môi chất thể lỏng cung cấp cho van giãn nở.
c. Nguyên lý hoạt động.
Môi chất lạnh, thể lỏng, chảy từ bộ ngưng tụ vào lỗ (1) bình lọc (hút ẩm), xuyên qua lớp lưới lọc (2) và bộ khử ẩm (3). Chất ẩm ướt tồn tại trong hệ thống là do chúng xâm nhập vào trong quá trình lắp ráp sửa chữa hoặc do hút chân không không đạt yêu cầu. Nếu môi chất lạnh không được lọc sạch bụi bẩn và chất ẩm thì các van trong hệ
thống cũng như máy nén sẽ chóng bị hỏng.
Sau khi được tinh khiết và hút ẩm, môi chất lỏng chui vào ống tiếp nhận (4) và
thoát ra cửa (5) theo ống dẫn đến van giãn nở.
Môi chất lạnh R -12 và môi chất lạnh R -134a dùng chất hút ẩm loại khác nhau. Ống tiếp nhận môi chất lạnh được bố trí phía trên bình tích luỹ. Một lưới lọc tinh có công dụng ngăn chặn tạp chất lưu thông trong hệ thống. Bên trong lưới lọc có lỗ thông nhỏ cho phép một ít dầu nhờn trở về máy nén.
Bộ bốc hơi (giàn lạnh) được cấu tạo bằng một ống kim loại (5) dài uốn cong chữ chi xuyên qua vô số các lá mỏng hút nhiệt, các lá mỏng hút nhiệt được bám sát t iếp xúc hoàn toàn quanh ống dẫn môi chất lạnh. Cửa vào của môi chất bố trí bên dưới và cửa ra bố trí bên trên bộ bốc hơi. Với kiểu thiết kế này, bộ bốc hơi có được diện tích hấp thu nhiệt tối đa trong lúc thể tích của nó được thu gọn tối thiểu.
Trong xe ô tô bộ bốc hơi được bố trí dưới bảng đồng hồ. Một quạt điện kiểu lồng
sóc thổi một số lượng lớn không khí xuyên qua bộ này đưa khí mát vào cabin ô tô.
d. Nguyên lý hoạt động.
Trong quá trình hoạt động, bên trong bộ bốc (giàn lạnh) hơi xảy ra hiện tượng sôi và bốc hơi của môi chất lạnh. Quạt gió sẽ thổi luồng không khí qua giàn lạnh, khối không khí đó được làm mát và được đưa vào trong xe. Trong thiết kế chế tạo, một số yếu tố kỹ thuật sau đây quyết định năng suất của bộ bốc hơi:
+ Đường kính và chiều dài ống dẫn môi chất lạnh.
+ Số lượng và kích thước các lá mỏng bám quanh ống kim loại.
+ Số lượng các đoạn uốn cong của ống kim loại.
+ Khối lượng và lưu lượng không khí thổi xuyên qua bộ bốc hơi.
+ Tốc độ của quạt gió.
Bộ bốc hơi hay giàn lạnh còn có chức năng hút ẩm, chất ẩm sẽ ngưng tụ thành nước và được hứng đưa ra bên ngoài ô tô nhờ ống xả bố trí dưới giàn lạnh. Đặc tính hút ẩm này giúp cho khối không khí mát trong cabin được tinh chế và khô ráo.
Tóm lại, nhờ hoạt động của van giãn nở hay của ống tiết lưu, lưu lượng môi chất phun vào bộ bốc hơi được điều tiết để có được độ mát lạnh thích ứng với mọi chế độ tải của hệ thống điện lạnh. Trong công tác tiết lưu này, nếu lượng môi chất chảy vào bộ bốc hơi quá lớn, nó sẽ bị tràn ngập, hậu quả là độ lạnh kém vì áp suất và nhiệt độ trong bộ bốc hơi cao. Môi chất không thể sôi cũng như không bốc hơi hoàn toàn được, tình trạng này có thể gây hỏng hóc cho máy nén. Ngược lại, nếu môi chất lạnh lỏng nạp vào không đủ, độ lạnh sẽ rất kém do lượng môi chất ít sẽ bốc hơi rất nhanh khi chưa kịp chạy qua khắp bộ bốc hơi.