Thiết kế, lắp đặt mô hình điều hòa không khí và ứng dụng phần mềm matlab vào mô phỏng ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số bộ phận chính trong hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.. Các tiện nghi được sử dụng trên ô tô hiện đại ngày càng phát triển, giữ vai trò quan

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2021

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

GVHD: Th.S NGUYỄN THÀNH TUYÊN

S K L 0 0 8 2 6 2

SVTH: NGUYỄN KHẮC HÙNG KHUẤT ĐỨC DUYTHIẾT KẾ, LẮP ĐẶT MÔ HÌNH ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB VÀO MÔ PHỎNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

SVTH: KHUẤT ĐỨC DUY MSSV: 17145268

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸTHUẬT

Họ tên sinh viên: 1 Nguyễn Khắc Hùng MSSV: 17145304

Email: 17145304@student.hcmute.edu.vn Số điện thoại: 0393716337

2 Khuất Đức Duy MSSV: 17145268 Email: 17145268@student.hcmute.edu.vn Số điện thoại: 0976215311 Ngành: Công nghệ Kỹ Thuật ô tô

Khóa: 2017-2021 Lớp: 171452A

1 Tên đề tài: “Thiết kế, lắp đặt mô hình điều hòa không khí và ứng dụng phần mềm Matlab vào mô phỏng.”

2 Nhiệm vụ đề tài

• Ôn lại các kiến thức nền tảng về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

• Tra cứu mở rộng về các tài liệu mới có liên quan về đề tài

• Nghiên cứu sâu rộng hơn về giải thuật, lập trình cũng như thiết kế điện

• Thi công cải tiến hoàn thiện mô hình điều hòa thực tế dựa trên vật tư tại xưởng

• Mô phỏng hệ thống điều hoà

3 Sản phẩm của đề tài

• Mô hình điều hòa đã được thi công hoàn thiện và đặt tại xưởng điện của khoa sẵn sàng

cho việc học tập và giảng dạy

• Biên soạn hoàn chỉnh cuốn sách thiết minh đi kèm mô hình

• Mô phỏng hệ thống thành công trên MATLAB/SIMULINK

4 Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 10/03/2021

5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Theo kế hoạch khoa CKĐ

TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

────────

Bộ môn : Điện – Điện tử ô tô

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

────────

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Khắc Hùng MSSV: 17145304

Khuất Đức Duy MSSV: 17145268

Tên đề tài: “Thiết kế, lắp đặt mô hình điều hòa không khí và ứng dụng phần mềm

Matlab vào mô phỏng.”

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thành Tuyên

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên.

2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN 2.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: .

2.2 Nội dung đồ án: .

2.3 Kết quả đạt được: .

2.4 Những tồn tại (Nếu có):

3 Đánh giá:

tối đa

Điểm đạt được

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

khoa học xã hội,…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

 Không được phép bảo vệ

Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 8 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

────────

Bộ môn : Điện – Điện tử ô tô

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

────────

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Khắc Hùng MSSV: 17145304

Khuất Đức Duy MSSV: 17145268

Tên đề tài: “Thiết kế, lắp đặt mô hình điều hòa không khí và ứng dụng phần mềm

Matlab vào mô phỏng.”

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV phản biện: (Mã GV):

Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: .

2 Nội dung đồ án: .

3 Kết quả đạt được: .

4 Những kiến thức còn thiếu sót .

5 Câu hỏi .

6 Đánh giá. TT Mục đánh giá Điểm tối đa Điểm đạt được 1 Hình thức và kết cấu ĐATN 30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Tính cấp thiết của đề tài 10

2 Nội dung ĐATN 50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa học xã hội,… 5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế 15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

4 Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10

Tổng điểm 100

7 Kết luận

 Được phép bảo vệ

 Không được phép bảo vệ

Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 08 năm 2021

Giảng viên phản biện

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸTHUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

────────────

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN

Tên đề tài: Thiết kế, lắp đặt mô hình điều hòa không khí và ứng dụng phần mềm

Matlab vào mô phỏng

Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Khắc Hùng MSSV: 17145304

Khuất Đức Duy MSSV: 17145268

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn toàn thể quý thầy cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức hết sức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường Đặc biệt với sự giúp đỡ của các quý thầy cô Khoa Cơ Khí Động Lực đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định

Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

• Giảng viên Th.S Nguyễn Thành Tuyên, thầy đã hướng dẫn tận tình cũng như theo sát đôn đốc chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án

• Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy trong khoa Cơ khí động lực – trường Đại học

Sư Phạm Kỹ Thuật đã hỗ trợ kiến thức, tư vấn kỹ thuật và cho chúng em mượn dùng các thiết bị tại xưởng thực hành

• Cảm ơn gia đình và bạn bè đã hỗ trợ, động viên, khuyến khích chúng em tự tin trong cuộc sống cũng như cố gắng vươn lên trong học tập

Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn và kính chúc quý thầy cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý thầy cô khoa Cơ Khí Động Lực dồi dào sức khỏe, niềm vui và nhiệt huyết với nghề giáo để góp phần vào sự nghiệp trăm năm trồng người

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Nguyễn Khắc Hùng

Khuất Đức Duy

TÓM TẮT

1 Tên đề tài: Thiết kế, lắp đặt mô hình điều hòa không khí và ứng dụng phần mềm

Matlab vào mô phỏng

2 Thời gian và địa điểm thực hiện:

 Thời gian: 30/03/2021 – 24/08/2021

 Địa điểm: Xưởng thực tập bộ môn Điện tử Ô tô, khoa Cơ khí Động Lực, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh

3 Mục đích đề tài:

 Nghiên cứu lý thuyết tổng quan về hệ thống điều hòa trên ôtô

 Tìm hiểu các kết cấu, nguyên lý làm việc và sơ đồ mạch điện của các bộ phận

 Xây dựng bài thực hành nối dây trên mô hình Nhắm giúp sinh viên hiểu rõ về sơ

đồ mạch điện một cách trực quan hơn

 Áp dụng các kiến thức đã học để chọn lọc và thiết kế mô hình hệ thống

 Mô hình hóa hệ thống điều hòa trên oto bằng ứng dụng Matlab/SIMULINK

4 Phương tiện:

 Phương tiện lý thuyết:

 Ôn lại các kiến thức đã học về hệ thống điều hòa cũng như các kiến thức về điện

 Tra cứu tài liệu bằng các công cụ trực tuyến, giáo trình

 Sử dụng các dụng cụ cơ khí đã được trang bị sẵn trong xưởng

 Tận dụng các trang thiết bị và nguồn lực sẵn có để tiết kiệm chi phí

 Áp dụng kiến thức đã học từ môn ứng dụng máy tính vào mô phỏng hệ thống

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC BẢNG xi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1

1.1 Lí do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đề tài 1

1.3 Phương pháp nghiên cứu 2

1.4 Phạm vi ứng dụng 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Giới thiệu chung về điều hòa không khí 3

2.1.1 Vùng nhiệt độ lý tưởng đối với cơ thể con người 3

2.1.2 Nhiệt và sự truyền nhiệt 3

2.2 Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí 5

2.2.1 Điều khiển nhiệt độ 5

2.2.1.1 Hệ thống sưởi không khí 5

2.2.1.2 Hệ thống làm mát không khí 6

2.2.1.3 Hệ thống hút ẩm không khí 6

2.2.1.4 Điều khiển nhiệt độ không khí 7

2.2.2 Điều khiển dòng không khí trong xe 8

2.2.2.1 Thông gió tự nhiên 8

2.2.2.2 Thông gió cưỡng bức 9

2.2.3 Bộ lọc không khí 9

2.2.3.3 Nguyên lý hoạt động bộ lọc không khí 10

2.3 Khái quát hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 10

2.3.1 Công dụng 10

2.3.2 Yêu cầu 10

2.3.3 Phân loại điều hòa theo vị trí lắp đặt 11

2.4 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa ô tô 13

2.4.1 Cấu tạo chung của hệ thống 13

2.4.2 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa ô tô 14

2.5 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số bộ phận chính trong hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 15

2.5.1 Máy nén 15

2.5.1.1 Chức năng 15

2.5.1.2 Phân loại 15

2.5.3 Bộ ngưng tụ (Giàn nóng) 22

2.5.4 Bình lọc/ bộ hút ẩm 24

2.5.5 Van tiết lưu hay van giãn nở 26

2.5.6 Bộ bốc hơi (Giàn lạnh) 28

2.6 Một số bộ phận khác 30

2.6.1 Cửa sổ kính (mắt ga) 30

2.6.2.Quạt dàn nóng 31

2.6.3 Quạt lồng sóc 31

2.7 Khái quát về hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô 33

2.7.1 Các bộ phận của hệ thống điều hòa không khí tự động 34

2.7.1.1 ECU điều khiển A/C 35

2.7.1.2 Cảm biến 36

2.7.1.3 Các motor trợ động 38

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BÀI THỰC HÀNH NỐI DÂY 42

3.1 Tổng quan 42

3.2 Đặc điểm 42

3.3 Cấu tạo 42

3.3.1 Relay 5 chân 42

3.3.2 Motor Trợ động thổi khí 43

3.3.2.1 Nguyên lí hoạt động 44

3.3.4 Mô Tơ trợ động dẫn khí vào 45

3.3.4.1 Nguyên lí hoạt động 45

3.3.5 Mô Tơ trợ động thổi khí 46

3.3.5.2 Nguyên lí hoạt động 47

3.3.6 Hộp điều khiển hệ thống 48

3.3.7 Sơ đồ mạch điện của mô hình 51

CHƯƠNG 4: MỘT SỐ BÀI TẬP THỰC HÀNH ỨNG DỤNG CỦA MÔ HÌNH 53

4.1 Bài thực hành nạp gas cho hệ thống điều hòa sử dụng gas lạnh R314a 53

4.1.1 Mục đích 53

4.1.2 Chuẩn bị 53

4.1.3 Chú ý an toàn 53

4.1.4 Tiến hành thực hiện 53

4.1.4.1 Hút chân không 53

4.1.4.2 Nạp gas vào hệ thống 55

4.2 Bài thực hành phát hiện hư hỏng hệ thống điều hòa bằng đồng hồ đo áp suất gas 57

4.2.1 Mục đích 57

4.2.2 Chuẩn bị 58

4.2.3 Chú ý an toàn 58

4.2.4 Tiến hành thực hiện 58

4.2.4.1 Hệ thống điều hòa khi làm việc bình thường 58

4.2.4.2 Hệ thống bị lọt khí 59

4.2.4.3 Hệ thống điều hòa hoạt động khi thiếu ga 59

4.2.4.4 Hệ thống điều hòa giải nhiệt kém 60

4.2.4.5 Hệ thống điều hòa hỏng máy nén, tắt bầu ngưng 61

4.2.4.6 Hệ thống điều hòa bị tắt van tiết lưu 62

4.3 Bài thực hành nối dây trên mô hình 62

4.3.1 Mục đích 62

4.3.2 Chuẩn bị 63

4.3.3 Chú ý an toàn 63

4.3.4 Tiến hành thực hiện 63

4.3.4.1 Xác định đúng các chân Motor trợ động dẫn khí vào (Air inlet control servo motor) 63

4.3.4.2 Motor trợ động trộn khí (Air mix control servo motor) 63

4.3.4.3 Motor trợ động thổi khí (Air vent mode servo motor) 64

4.3.4.4 Kết quả sau khi nối dây 65

4.4 Quy trình chẩn đoán lỗi hệ thống điện của mô hình 66

CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK 67

5.1 Giới thiệu 67

5.2 Lý thuyết mô phỏng hệ thống điều hòa trên ô tô 67

5.2.1 Tổng quan 67

5.2.2 Xác định vấn đề 68

5.2.3 Mục tiêu 68

5.2.4 Phương pháp tiếp cận 69

5.3 Phương pháp xây dựng 69

5.3.1 Xây dựng mô hình trên Matlab 70

5.3.2 Chứng minh tính hiệu quả của mô hình 70

5.4 Kết quả của quá trình 70

5.5 Các phương trình được nghiên cứu và áp dụng 70

5.6 Quá trình thực hiện: 75

5.6.1 Tổng quan toàn bộ quá trình 75

5.6.2 Nhiệt độ ở trong cabin 75

5.6.3 Dàn nóng 76

5.6.4 Giàn lạnh 78

5.6.5 Van tiết lưu 81

5.6.6 Máy nén 82

5.7 Kết quả thu được của việc mô phỏng hệ thống 83

5.8 So sánh năng suất của hệ thống điều hoà với các điều kiện đầu vào khác nhau 88 5.9 Kết luận 92

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 93

6.1 Kết luận 93

6.2 Hướng phát triển 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

PHỤ LỤC 95

DANH MỤC HÌNH

Hình 2 1: Sự trao đổi nhiệt 5

Hình 2 2: Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi ấm .6

Hình 2 3: Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát không khí .6

Hình 2 4: Nguyên lý hút ẩm .7

Hình 2 5: Điều khiển nhiệt độ mát .7

Hình 2.6: Điều khiển nhiệt độ bình thường .8

Hình 2.7: Điều khiển chế độ nóng 8

Hình 2 8: Thông gió tự nhiên .9

Hình 2 9: Thông gió cưỡng bức .9

Hình 2 10: Cấu tạo bộ lọc 10

Hình 2 11: Lọc gió lạnh trong thực tế 10

Hình 2.12: Kiểu điều hòa phía trước 11

Hình 2.13: Kiểu điều hòa phía sau 11

Hình 2.14: Kiểu điều hòa kép 12

Hình 2 15: Kiểu điều hòa kép treo trần 12

Hình 2 16: Điều khiển bằng tay (Khi trời nóng) 12

Hình 2 17: Điều khiển bằng tay (Khi trời lạnh) 13

Hình 2 18: Điều khiển tự động 13

Hình 2.19: Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống điều hòa trên ô tô 14

Hình 2 20: Cấu tạo máy nén cánh trượt 16

Hình 2 21: Nguyên lý hoạt động máy nén cánh gạt 16

Hình 2 22: Cấu tạo máy nén khí dạng đĩa lắc 17

Hình 2 23: Nguyên lý hoạt động máy nén khí dạng đĩa lắc 18

Hình 2 24: Cấu tạo máy nén xoắn ốc 18

Hình 2 25: Nguyên lý hoạt động máy nén xoắn ốc 19

Hình 2 26: Cách cho thêm dầu vào máy nén 20

Hình 2 27: Cấu tạo của ly hợp điện từ 21

Hình 2 28: Ly hợp từ ON 21

Hình 2 29: Ly hợp từ OFF 22

Hình 2 30: Giàn nóng 23

Hình 2 31: Cấu tạo giàn nóng 23

Hình 2 32: Cấu tạo của giàn nóng kép (Giàn nóng tích hợp) 24

Hình 2 33: Sơ đồ cấu tạo của bình lọc 25

Hình 2 34: Van tiết lưu dạng hộp 27

Hình 2 35: Nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải cao) 27

Hình 2 36: Nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải thấp) 28

Hình 2 37: Các loại giàn lạnh 28

Hình 2 38: Cấu tạo của giàn lạnh 29

Hình 2 39: Hình dạng thực tế của mắt gas 30

Hình 2 40: Trạng thái môi chất qua cửa sổ kính 31

Hình 2 41: Các loại quạt 31

Hình 2 42: Quạt lồng sóc 32

Hình 2 43: Hệ thống điều khiển bằng điện tử 33

Hình 2 44: Sơ đồ điều khiển điều hòa không khí tự động ô tô 34

Hình 2 45: Vị trí các bộ phận trong hệ thống điều hòa tự động 35

Hình 2 46: ECU điều khiển A/C 36

Hình 2 47: Cảm biến nhiệt độ trong xe 36

Hình 2 48: Cảm biến nhiệt độ ngoài xe 37

Hình 2 49: Cảm biến bức xạ mặt trời 37

Hình 2 50: Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 38

Hình 2 51: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 38

Hình 2 52: Vị trí và cấu tạo motor trợ động trộn khí 39

Hình 2 53: Nguyên lí hoạt động motor trợ động khí 39

Hình 2 54: Vị trí và cấu tạo motor trợ động dẫn khí vào 40

Hình 2 55: Nguyên lí hoạt động motor trợ động dẫn khí vào 40

Hình 2 56: Vị trí và cấu tạo motor trợ động thổi khí 41

Hình 2 57: Sơ đồ mạch nguyên lí hoạt động motor trợ động thổi khí 41

Hình 3.1: Relay 5 chân 42

Hình 3.2: Bề mặt taplo trên mô hình 43

Hình 3.3: Chân giắc mô tơ trợ động thổi khí 43

Hình 3.4: Sơ đồ thiết kế lúc thi công Motor Trợ động thổi khí trên mô hình 44

Hình 3.5: Sơ đồ thiết kế lúc thi công Motor dẫn khí vào trên mô hình 45

Hình 3.6: Chân giắc của motor trộn khí 46

Hình 3.7: Sơ đồ thiết kế lúc thi công Motor Trợ động trộn khí trên mô hình 47

Hình 3.8: Chân giắc của hộp điều khiển 48

Hình 3.9: Sơ đồ mạch điện hệ thống điều hòa Toyota Camry 2005 52

Hình 4 1: Mô phỏng kết nối máy nén, đồng hồ đo vào mô hình 53

Hình 4 2: Mô hình thực tế 54

Hình 4 3: Mô phỏng quá trình hút chân không 54

Hình 4 4: Giá trị đồng hồ đo sau khi hút chân không 54

Hình 4 5: Vặn đai ốc để xả không khí trong ống ra ngoài 55

Hình 4 6: Mô phỏng quá trình nạp gas từ phía cao áp 55

Hình 4 7: Giá trị đồng hồ đo sau khi nạp gas đường áp cao 56

Hình 4 8: Mô phỏng trạng thái nạp gas từ phía thấp áp 56

Hình 4 9: Bật điều hòa MAX COOL, công tác gió HI 57

Hình 4 10: Giá trị đồng hồ sau khi nạp gas ở đường áp thấp 57

Hình 4 11: Áp suất ga bình thường 58

Hình 4 12: Áp suất khi hệ thống bị lọt khí 59

Hình 4 13: Áp suất khi thiếu ga 59

Hình 4 14: Áp suất khi giải nhiệt kém 60

Hình 4 15: Áp suất khi hỏng máy nén hay tắt bầu ngưng 61

Hình 4 16: Áp suất khi bị tắt van tiết lưu 62

Hình 4.17: Kết quả sau khi hoàn tất nối dây 65

Hình 4 18: Quy trình chẩn đoán lỗi của hệ thống 66

Hình 5.1: Ứng dụng matlab trong mô phỏng 67

Hình 5.2: Các thành phần cấu tạo nên hệ thống 68

Hình 5.3: Các thông số đầu vào và đầu ra của model 69

Hình 5.4: Các thành phần của hệ thống và các yếu tố ảnh hưởng 69

Hình 5.5: Sơ đồ tổng quát hệ thống 75

Hình 5.6 Tính toán nhiệt độ trong cabin 75

Hình 5.7: Tính tốc độ dòng chảy Mref từ máy nén 76

Hình 5.8: Các khối dùng để tính Tm 76

Hình 5.9: Các khối dung để tính Td 77

Hình 5.10: Các khối dung để tính Tw 77

Hình 5.11: Các khối dung để tính Ts 78

Hình 5.12: Tính tốc độ dòng chảy Mref từ máy nén 78

Hình 5.13: Các khối dung để tính Tm 79

Hình 5.14: Các khối dung để tính Td 79

Hình 5.15: Các khối dung để tính Tw 80

Hình 5.16: Các khối dung để tính Ts 80

Hình 5.17: Phương trình cân bằng năng lượng ở Van tiết lưu 81

Hình 5.18: Phường trình cân bằng năng lượng trong máy nén 82

Hình 5.19: Đồ thị nhiệt độ trong cabin xe 83

Hình 5.20: Đồ thị nhiệt độ của môi chất lạnh trong dàn lạnh 84

Hình 5.21: Đồ thị của nhiệt độ môi chất trong máy nén 85

Hình 5.22: Đồ thị nhiệt độ của môi chất trong dàn nóng 86

Hình 5.23: Đồ thị nhiệt độ của môi chất lạnh trong van giãn nở 87

Hình 5.24: Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của không gian đến nhiệt độ trong cabin 88

Hình 5.25: Đồ thị so sánh nhiệt độ của môi chất lạnh trong máy nén với công suất khác nhau 89

Hình 5.26: Đồ thị so sánh nhiệt độ môi chất lạnh trong dàn nóng với công suất khác nhau 90

Hình 5.27: Đồ thị so sánh nhiệt độ của môi chất lạnh trong van giãn nở với công suất khác nhau 91

Hình 5.28: Đồ thị so sánh nhiệt độ của môi chất lạnh trong dàn lạnh với công suất khác nhau 92

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3 1: Ý nghĩa chân giắc A40(B) 48

Bảng 3 2: Ý nghĩa chân giắc A39(A) 49

Bảng 4 1: Giá trị điện áp các chân của Air inlet control servo motor 63

Bảng 4 2: Giá trị điện áp các chân của Air mix control servo motor 64

Bảng 4 3: Giá trị điện áp các chân của Air vent control servo motor 65

Bảng 5.1: Ý nghĩa của các thông số 72

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

A/C: Air Conditioner

ECU: Electronic Control Unit

EATC: Electronic Automatic Temperature Control

HI: High

MH: Max Hot

MC: Max Cool

MCU: Micro Controller Unit

NTC: Negative temperature coefficient

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Lí do chọn đề tài

Ngày nay nhu cầu sống của con người ngày một nâng cao, ô tô ngày càng được sử dụng rộng rãi như một phương tiện giao thông thông dụng Ô tô hiện đại được thiết kế nhằm cung cấp tối đa về các tiện nghi cũng như tính năng an toàn cho người sử dụng Các tiện nghi được sử dụng trên ô tô hiện đại ngày càng phát triển, giữ vai trò quan trọng đối với việc đảm bảo nhu cầu của khách hàng như xem phim, nghe nhạc, một số

hệ thống thông minh trên xe để phục vụ cho các tài xế( nhớ vị trí ghế, sưởi ghế, guơng chiếu hậu thông minh, khóa thông minh,…), và một trong những tiện nghi không thế thiếu trên một chiếc ôtô đó là hệ thống điều hòa nhiệt độ

Để kịp thời nắm bắt được xu thế chung đó trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã sớm đưa hệ thống điều hòa vào việc giảng dạy trên cơ sở lý thuyết chuyên sâu và đi kèm với đó là mô hình thực tế minh họa nguyên lý hoạt động bên ngoài lẫn hệ thống trên xe Dựa trên nền tảng kiến thức được học nhóm chúng em quyết định chọn đề tài:

“Thiết kế, lắp đặt mô hình điều hòa không khí và ứng dụng phần mềm Matlab

vào mô phỏng” với mục đích chính là nghiên cứu sâu hơn về hệ thống điều hòa cũng

như tạo nên một hệ thống hoàn chỉnh

Chúng em rất mong rằng khi đề tài của chúng em được hoàn thành sẽ đóng góp phần nhỏ trong công tác giảng dạy của nhà trường

Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh những thiếu sót trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em rất mong được sự giúp đỡ và góp ý từ các thầy cô

để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn

1.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đề tài

Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại xưởng thực hành nhóm chúng em nhận thấy các mô hình mô tả hoạt động của hệ thống điều hòa có tại xưởng đa số đều khá cũ

và hoạt động không ổn định cũng như hư hỏng khá nhiều Vì vậy dựa trên những kiến thức được học kèm với quá trình nghiên cứu nhóm chúng em áp dụng thể thực hiện các vấn đề sau:

- Vệ sinh và tu sửa mô hình cũ sau đó nâng cấp thêm

- Biên soạn tập thuyết minh một cách rõ ràng và chi tiết về cơ sở lí thuyết, nguyên lí hoạt động của hệ thống điều hòa cũng như chi tiết về mô hình

- Nghiên cứu lý thuyết và áp dụng các kiến thức đã học để lập trình và mô phỏng hệ thống bằng matlab

- Sử dụng các kiến thức về phần điện đã học để xây dựng phần thực hành nối dây trên

mô hình

Phạm vi nghiên cứu: Vì đây là mô hình cũ nên trong quá trình thi công mô hình một

số vật tư trong mô hình đã mất vì vậy nhóm em đã tìm mọi cách để thay thế và sữa chữa và cũng vì thế mà một số thông số trên mô hinh có thể sai lệch đôi chút so với trên xe thực tế

1.3 Phương pháp nghiên cứu

- Ôn tập các kiến thức còn thiếu sót và phát sinh trong quá trình thực hiện đề tài

- Tham khảo các ý kiến từ giảng viên hướng dẫn

- Tìm hiểu các tài liệu liên quan đến đề tài để hoàn thiện một cách tốt nhất

- Thực nghiệm nhiều lần trên mô hình kết hợp mô phỏng bằng máy tính nhằm cho ra kết quả chính xác nhất

1.4 Phạm vi ứng dụng

Mô hình thực tế có thể đưa vào chương trình giảng dạy và học tập Các bạn sinh viên có thể thực hành trực tiếp trên mô hình dưới sự hướng dẫn của giảng viên nhằm hiểu sâu hơn về nguyên lí hoạt động của hệ thống điều hòa

Tài liệu đi kèm mô tả chi tiết về hoạt động của hệ thống giúp các bạn sinh viên có cái nhìn tổng quan hơn về hệ thống đang học

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung về điều hòa không khí

Điều hòa không khí là thiết bị kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong không gian kín Ngoài ra điều hòa không khí còn kiểm soát áp lực đồng thời xử lý mức nhiệt độ và độ

ẩm của không khí Điều hòa không khí còn có nghĩa là điều tiết không khí xung quanh

vị trí thiết bị được lắp đặt Điều tiết không khí còn là một ngành khoa học nghiên cứu tạo ra phương pháp bằng cách sử dụng công nghệ, thiết bị nhằm tạo ra và duy trì môi trường không khí phù hợp với nhu cầu của con người

Nguyên nhân hình thành điều hòa không khí là do thời tiết và khí hậu ngày càng khắc nghiệt, trái đất đang dần nóng lên, gây nên nhiều hệ lụy ảnh hưởng tới sức khỏe cũng như công việc hàng ngày của con người Việc chế tạo ra thiết bị điều hòa không khí là chế biến nhiệt độ theo ý thích của người sử dụng Điều hòa không khí ở đây bao gồm những tính năng: điều hòa nhiệt độ, độ ẩm, lưu thông tuần hoàn không khí, lọc bụi và thành phần gây hại đến sức khỏe con người

2.1.1 Vùng nhiệt độ lý tưởng đối với cơ thể con người

Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh đối với con người Cơ thể con người có nhiệt độ là Tct = 37oC Trong quá trình vận động cơ thể con người luôn luôn toả ra nhiệt lượng Qtỏa Lượng nhiệt do cơ thể toả ra phụ thuộc vào cường độ vận động Để duy trì thân nhiệt cơ thể thường xuyên trao đổi nhiệt với môi trường Sự trao đổi nhiệt đó sẽ biến đổi tương ứng với cường độ vận động

Theo các nhà khoa học nghiên cứu chỉ ra rằng con người sinh trưởng và phát triển tốt nhất trong khoảng nhiệt độ từ 22oC đến 27oC Xét về độ ẩm, độ ẩm không khí tốt cho sức khỏe con người là ở mức 55% - 65% Con người có xu hướng vẫn cảm thấy

dễ chịu nếu độ ẩm cao trên 70% nhưng nhiệt độ thấp dưới 22oC hoặc nhiệt độ cao khoảng 28oC đến 32oC nhưng độ ẩm thấp chỉ khoảng 30%

2.1.2 Nhiệt và sự truyền nhiệt

Nói một cách ngắn gọn thì nhiệt là một dạng năng lượng dự trữ trong vật chất nhờ vào chuyển động nhiệt hỗn loạn của các hạt cấu tạo nên vật chất Trong vật chất, các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động hỗn loạn không ngừng, do đó chúng có động năng Động năng này có thể chia làm động năng chuyển động của khối tâm của phân tử, cộng với động năng trong dao động của các nguyên tử cấu tạo nên phân tử quanh khối tâm

chung, và động năng quay của phân tử quanh khối tâm Tổng các động năng này của các phân tử chính là nhiệt năng của vật

Nhiệt có xu hướng truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp, ví dụ như

cơ thề chúng ta cảm thấy mát mẻ là do nhiệt từ cơ thể đã truyền ra môi trường có nhiệt

độ thấp hơn làm giảm nhiệt độ tại vùng cơ thể đó

Có 3 cách truyền nhiệt chính là: Dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ:

- Dẫn nhiệt (hay tán xạ nhiệt) là sự truyền động năng giữa các nguyên tử hay phân tử

lân cận mà không kèm theo sự trao đổi phần tử vật chất Hình thức trao đổi nhiệt luôn diễn ra từ vùng có mức năng lượng cao hơn (với nhiệt độ cao hơn) đến vùng có mức năng lượng thấp hơn (với nhiệt độ thấp hơn) Sự truyền nhiệt trong kim loại thông qua

sự chuyển động của các electron cũng là sự dẫn nhiệt

- Đối lưu nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện nhờ sự chuyển động của chất

lỏng hay chất khí giữa các vùng có nhiệt độ khác nhau hoặc sự truyền nhiệt từ một hệ rắn sang một hệ lỏng (hoặc khí) và ngược lại Người ta phân biệt giữa đối lưu tự nhiên (dòng vật chất chuyển động nhờ nội năng trong chất lỏng, khí) và đối lưu cưỡng bức (dòng chuyển động do ngoại lực tác dụng, ví dụ như quạt, bơm v.v )

- Bức xạ nhiệt là sự trao đổi nhiệt thông qua sóng điện từ Bức xạ nhiệt có thể truyền

qua mọi loại vật chất cũng như qua chân không Tất cả các vật thể có nhiệt độ lớn hơn

độ không tuyệt đối (0 Kelvin) đều bức xạ nhiệt Trong bức xạ nhiệt, dòng nhiệt không

chỉ truyền từ nơi nóng sang nơi lạnh mà còn theo chiều ngược lại Tuy nhiên, vì dòng nhiệt từ nóng sang lạnh luôn luôn lớn hơn dòng từ lạnh sang nóng nên dòng nhiệt tổng hợp luôn theo chiều từ nóng sang lạnh Hiểu theo một cách khác, sự chênh lệch nhiệt

độ luôn nhỏ đi Trong bức xạ nhiệt, dòng nhiệt được tính thông qua định luật Boltzmann

Stefan-Hình 2 1: Sự trao đổi nhiệt

2.2 Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí

Điều hòa không khí còn gọi là điều tiết không khí là quá trình tạo ra và giữ ổn định các thông số trạng thái của không khí theo một chương trình định sẵn không phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài Khác với thông gió, trong hệ thống điều hòa, không khí trước khi thổi vào phòng đã được xử lý về mặt nhiệt ẩm Vì thế điều tiết không khí đạt đạt hiệu quả cao hơn thông gió

Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô là một hệ thống quan trọng bởi nó không chỉ điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe mà nó còn hoạt động như một máy hút ẩm có chức năng điều khiển nhiệt độ lên xuống Điều hòa không khí cũng giúp loại

bỏ các tác nhân gây cản trở tầm nhìn như sương mù, băng đọng trên mặt trong của kính

xe

Các chức năng của điều hòa không khí trên ô tô:

- Điều khiển nhiệt độ và thay đổi độ ẩm trong xe

- Điều khiển dòng không khí trong xe

là thấp cho đến khi nước làm mát nóng lên Do đó ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi không làm việc như là một bộ sưởi ấm

Hình 2 2: Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi ấm

2.2.1.2 Hệ thống làm mát không khí

Giàn lạnh trong hệ thống điều hòa làm việc như là một bộ trao đổi nhiệt để làm mát không khí trước khi đưa vào trong xe Khi bật công tắc điều hòa không khí, máy nén bắt đầu làm việc đẩy môi chất lạnh (ga) tới giàn lạnh Giàn lạnh được làm mát nhờ môi chất làm lạnh và sau đó nó làm mát không khí được thổi vào trong xe từ quạt gió Việc làm nóng không khí phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát động cơ nhưng việc làm mát không khí hoàn toàn độc lập với nhiệt độ nước làm mát động cơ

Hình 2 3: Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát không khí

2.2.1.3 Hệ thống hút ẩm không khí

Lượng hơi nước trong không khí tăng lên khi nhiệt độ không khí cao và giảm xuống khi nhiệt độ không khí giảm Khi đi qua giàn lạnh, không khí được làm mát Hơi nước trong không khí ngưng tụ lại 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 nhỏ

Hình 2 4: Nguyên lý hút ẩm

2.2.1.4 Điều khiển nhiệt độ không khí

Điều hòa không khí trong ô tô điều khiển nhiệt độ bằng cách sử dụng cả két sưởi và giàn lạnh, và bằng cách điều chỉnh vị trí cánh hòa trộn không khí cũng như van nước Cánh hòa 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 2 5: Điều khiển nhiệt độ mát

Hình 2.6: Điều khiển nhiệt độ bình thường

Hình 2.7: Điều khiển chế độ nóng

2.2.2 Điều khiển dòng không khí trong xe

2.2.2.1 Thông gió tự nhiên

Việc lấy không khí bên ngoài đưa vào trong xe nhờ sự chênh áp được tạo ra do sự chuyển động của xe được gọi là sự thông gió tự nhiên Sự phân bổ 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 có một số nơi có áp suất âm Như vậy cửa hút được bố trí ở những nơi có

áp suất dương (+) và cửa xả được bố trí ở những nơi có áp suất (-)

Hình 2 8: Thông gió tự nhiên

2.2.2.2 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 hệ thống thông gió tự nhiên Thông thường hệ thống thông gió này được dùng chung với hệ thống thông khí khác (hệ thống điều hòa không khí và bộ sưởi ấm)

Hình 2 9: Thông gió cưỡng bức

2.2.3 Bộ lọc không khí

Chức năng bộ lọc không khí

Bộ lọc không khí là một thiết bị dùng để loại bỏ khói thuốc lá, bụi bẩn, tạp chất, được đặt ở cửa hút điều hòa không khí để làm sạch không khí đưa vào trong xe

Cấu tạo bộ lọc không khí

Bộ làm sạch không khí gồm có một quạt gió, mô tơ quạt gió, cảm biến khói, bộ khuếch đại, điện trở và bầu lọc có cacbon hoạt tính

Hình 2 10: Cấu tạo bộ lọc

Hình 2 11: Lọc gió lạnh trong thực tế

2.2.3.3 Nguyên lý hoạt động bộ lọc không khí

Bộ lọc không khí dùng một mô tơ 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 khói thuốc và tự động khởi động mô tơ quạt gió ở vị trí “HI”

2.3 Khái quát hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

2.3.1 Công dụng

- Lọc sạch không khí trước khi đưa vào cabin ôtô - Hút ẩm trong không khí này

- Làm mát lạnh không khí và duy trì nhiệt độ thích hợp trong xe

- Giúp cho người ngồi trong xe và người lái xe cảm thấy thoải mái khi chạy xe

2.3.2 Yêu cầu

- Không khí phải sạch

- Không khí trong cabin phải lạnh

- Không khí lạnh phải được lan truyền đều khắp cabin

- Không khí lạnh khô (có độ ẩm thấp)

2.3.3 Phân loại điều hòa theo vị trí lắp đặt

Điều hòa kiểu phía trước

Giàn lạnh của điều hòa kiểu phía trước được gắn sau bảng đồng hồ và được nối với giàn sưởi Quạt giàn lạnh được dẫn động bằng mô tơ quạt Gió từ bên ngoài hoặc không khí tuần hoàn bên trong được cuốn vào Không khí đã làm lạnh (hoặc sấy) được đưa vào bên trong

Hình 2.12: Kiểu điều hòa phía trước

Điều hòa kiểu phía sau

Ở kiểu này cụm điều hòa không khí đặt ở cốp sau xe Cửa ra và cửa vào của khí lạnh được đặt ở lưng ghế sau

Do cụm điều hòa gắn ở cốp sau nơi có khoảng trống lớn nên điều hòa kiểu này có

ưu điểm của một bộ điều hòa với công suất giàn lạnh lớn và có công suất làm lạnh dự trữ

Hình 2.13: Kiểu điều hòa phía sau

Điều hòa kiểu kép:

Kiểu kép là kiểu kết hợp giữa kiểu phía trước với giàn lạnh phía sau được đặt trong khoang hành lý Cấu trúc này không cho không khí thổi ra từ phía trước hoặc từ phía sau

Kiểu kép cho năng suất lạnh cao hơn và nhiệt độ đồng đều ở mọi nơi trong xe

Hình 2.14: Kiểu điều hòa kép

Kiểu điều hòa kép treo trần:

Kiểu này được sử dụng trong xe khách Phía trước bên trong xe được bố trí hệ thống điều hòa kiểu phía trước 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 2 15: Kiểu điều hòa kép treo trần

2.3.4 Phân loại điều hòa 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 lượng gió, hướng gió

Hình 2 16: Điều khiển bằng tay (Khi trời nóng)

Hình 2 17: Điều khiển 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 tương ứng, nhằm điều khiển nhiệt độ bên trong xe theo nhiệt độ mong muốn

Hình 2 18: Điều khiển tự động

2.4 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa ô tô

2.4.1 Cấu tạo chung của hệ thống

Hệ thống điều hòa nói chung và hệ thống điều hòa ô tô nói riêng bao gồm các bộ phận và thiết bị nhằm thực hiện một chu trình khép kín lấy nhiệt từ môi trường cần làm lạnh và thải nhiệt ra môi trường bên ngoài Hệ thống điều hòa ô tô bao gồm các bộ phận: Máy nén, thiết bị ngưng tụ (giàn nóng), bình lọc và tách ẩm, thiết bị giãn nở (van tiết lưu), thiết bị bay hơi (giàn lạnh), và một số thiết bị khác nhằm đảm bảo cho hệ thống hoạt động có hiệu quả nhất Hình vẽ dưới đây giới thiệu các bộ phận trong hệ thống điều hòa không khí ô tô

Hình 2.19: Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống điều hòa trên ô tô

2.4.2 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa ô tô

Hệ thống điều hòa ô tô hoạt động theo các bước cơ bản sau đây:

- Môi chất ở dàn lạnh ( thể hơi, nhiệt độ thấp, áp suất thấp) được mấy nén nén chuyển đến dàn nóng ( thể hơi, nhiệt độ cao, áp suất cao)

- Tại dàn nóng thì môi chất được quạt gió thổi mát, môi chất ở thể hơi được giải nhiệt ngưng tụ thành thể lỏng dưới áp suất cao nhiệt độ cao

- Môi chất tiếp tục lưu thông đến bình lọc hay bộ hút ẩm, tại đây môi chất lạnh được làm tinh khiết hơn nhờ được hút hết hơi ẩm và tạp chất

- Van giãn nở hay van tiết lưu điều tiết lưu lượng của môi chất lỏng chảy vào bộ bốc hơi (giàn lạnh), làm hạ thấp áp suất của môi chất Do giảm áp nên môi chất từ thể lỏng biến thành thể hơi, nhiệt độ thấp trong bộ bốc hơi

- Trong quá trình bốc hơi, môi chất lạnh hấp thụ nhiệt trong khoang ô tô, có nghĩa là làm mát khối không khí trong khoang

- Không khí lấy từ bên ngoài vào đi qua giàn lạnh (bộ bốc hơi) Tại đây không khí

bị dàn lạnh lấy đi nhiều năng lượng thông qua các lá tản nhiệt, do đó nhiệt độ của không khí sẽ bị giảm xuống rất nhanh đồng thời hơi ẩm trong không khí cũng bị ngưng tụ lại và đưa ra ngoài Tại giàn lạnh khi môi chất ở thể lỏng có nhiệt độ, áp suất cao sẽ trở thành môi chất ở thể hơi có nhiệt độ, áp suất thấp Khi quá trình này xảy ra môi chất cần một năng lượng rất nhiều, do vậy nó sẽ lấy năng lượng từ không

khí xung quanh giàn lạnh Không khí mất năng lượng nên nhiệt độ bị giảm xuống, tạo nên không khí lạnh Môi chất lạnh ở thể hơi, dưới nhiệt độ cao và áp suất thấp được hồi về máy nén

2.5 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số bộ phận chính trong hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

2.5.1 Máy nén

2.5.1.1 Chức năng

Máy nén trong hệ thống điều hòa không khí là loại máy nén đặc biệt 15auk trong kỹ thuật lạnh, hoạt động như một cái bơm để hút môi chất ở áp suất thấp nhiệt độ thấp sinh ra ở giàn bay hơi rồi nén lên áp suất cao (100 psi; 7÷17.5 kg/cm2) và nhiệt độ cao

để đẩy vào giàn ngưng tụ, đảm bảo sự tuần hoàn của môi chất lạnh một cách hợp lý và mức độ trao đổi nhiệt của môi chất lạnh trong hệ thống

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 Có thể so sánh máy nén lạnh có tầm quan trọng giống như trái tim của cơ thể sống Khi được chuyển về trạng thái khí có nhiệt

độ và áp suất thấp môi chất được nén và chuyển thành trạng thái khí ở nhiệt độ cao và

áp suất cao Sau đó nó được chuyển tới giàn nóng

2.5.1.2 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

Máy nén kiểu cánh gạt

• Cấu tạo

Máy nén cánh gạt gồm một rotor gắn chặt với hai cặp cánh gạt và được bao quanh bởi xylanh máy nén Mỗi cánh gạt của máy nén này được đặt đối diện nhau, có 2 cặp cánh gạt như vậy mỗi cánh gạt được đặt vuông góc với cánh kia trong rãnh của roto Khi roto quay cánh gạt sẽ được nâng theo chiều hướng kính vì các đầu của chúng trượt trên mặt trong của xylanh

Hình 2 20: Cấu tạo máy nén cánh trượt

Máy nén khí dạng đĩa lắc

• Cấu tạo:

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 quay của piston trong xylanh để thực hiện hút, nén và xả trong môi chất

Hình 2 22: Cấu tạo máy nén khí dạng đĩa lắc

• Nguyên lý hoạt động:

Van điều khiển áp suất trong buồng đĩa chéo tùy theo mức độ lạnh Nó làm thay đổi góc độ nghiêng của đĩa chéo nhờ chốt dẫn hướng và trục có tác dụng như là bản lề và hành trình piston để điều khiển máy nén hoạt động một cách phù hợp

Khi độ lạnh thấp, áp suất trong buồng áp suất giảm thấp xuống thì van mở ra vì áp suất của ống xếp lớn hơn áp suất trong buồng áp suất thấp từ đó 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

Công suất máy nén này thay đổi vì sự thay đổi thể tích hút và đẩy theo tải nhiệt nên công suất cũng được điều chỉnh tối ưu theo tải nhiệt Công suất máy nén này thay đổi

vì sự thay đổi thể tích hút và đẩy theo tải nhiệt nên công suất cũng được điều chỉnh tối

ưu theo tải nhiệt

Máy nén thay đổi lưu lượng theo tải nhiệt có thể thay đổi góc nghiêng của đĩa Sự thay đổi hành trình của piston giúp công suất máy nén luôn được điều chỉnh và đạt cao nhất

Hình 2 23: Nguyên lý hoạt động máy nén khí dạng đĩa lắc

Máy nén kiểu xoắn ốc

Hình 2 25: Nguyên lý hoạt động máy nén xoắn ốc

Dầu máy nén:

Chức năng:

Dầu máy nén là một loại dầu chuyên dụng cho máy nén, cần thiết để bôi trơn các chi tiết chuyển động trong máy nén Dầu máy nén bôi trơn cho máy nén bằng cách hòa vào môi chất và tuần hoàn trong mạch của hệ thống điều hòa Vì vậy cần phải sử dụng dầu phù hợp Dầu máy nén sử dụng trong hệ thống R-134a không thể thay thế cho dầu máy nén dùng trong R- 12 Nếu dùng sai dầu bôi trơn có thể làm cho máy nén bị kẹt gây ra

hư hỏng cho máy nén

Lượng dầu bôi trơn trong máy nén:

Nếu không có đủ lượng dầu bôi trơn trong mạch của hệ thống điều hòa, thì máy nén không thể được bôi trơn tốt Mặt khác nếu lượng dầu bôi trơn trong máy nén quá nhiều, thì một lượng lớn dầu sẽ phủ lên bề mặt trong của giàn lạnh và làm giảm hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt và do đó khả năng làm lạnh của hệ thống giảm xuống Vì lí do này nên cần phải duy trì đúng một lượng dầu quy định trong hệ thống làm lạnh

Bổ sung dầu sau khi thay thế các chi tiết:

Khi mở mạch môi chất thông với không khí, môi chất sẽ bay hơi và được xả ra khỏi

hệ thống Tuy nhiên vì dầu máy nén không bị bay hơi ở nhiệt độ thường, hầu hết dầu còn lại ở trong hệ thống Do đó khi thay thế một bộ phận chẳng hạn như bình chứa bộ hút ẩm, giàn lạnh hoặc giàn nóng thì cần phải bổ sung một lượng dầu tương đương với lượng dầu ở lại trong bộ phận cũ vào bộ phận mới

Hình 2 26: Cách cho thêm dầu vào máy nén

2.5.2 Bộ ly hợp từ

Tất cả các loại máy nén của hệ thống điều hòa không khí trên xe đều được trang bị

bộ ly hợp hoạt động nhờ từ trường Bộ ly hợp này được xem như một phần của pully máy nén