Nghiên cứu đặc tính điều khiển tự động của hệ thống điều hòa trên ô tô

Tại khoa Cơ khí trường ĐH GTVT TPHCM, việc học tập và nghiên cứu mảng hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô còn hạn chế, cơ sở vật chất kỹ thuật cho việc dạy và học còn thiếu thốn. Vì vậy, sinh viên chưa tiếp cận được nhiều với mảng đề tài này. Điều này sẽ là hạn chế về mặt kiến thức cũng như gặp khó khăn hơn khi ra trường làm việc trong môi trường nghiên cứu, sửa chữa hệ thống điều hòa nói chung và hệ thống điều hòa tự động nói riêng. Xuất phát từ những lý do trên đây, em xin mạnh dạn nhận đề tài: ““Nghiên cứu đặc tính điều khiển tự động của hệ thống điều hòa trên ô tô. Thiết kế mô hình điều hòa không khí trên ôtô””.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ 4

1.1 Chức năng của điều hòa không khí trên ô tô 4

1.1.1 Chức năng điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe 5

1.1.2 Chức năng hút ẩm và lọc gió 6

1.1.3 Chức năng loại bỏ các chất cản chở tầm nhìn 7

1.2 Phân loại hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 7

1.2.1 Phân loại theo vị trí lắp đặt 7

1.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển 9

1.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh 10

1.3.1 Các vấn đề cơ bản về nhiệt và trạng thái vật chất 10

1.3.2 Môi chất làm lạnh sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ôtô 11

1.3.3 Chu trình làm lạnh của hệ thống lạnh 12

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU KHÁI QUÁT CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRÊN HỆ THỐNG LẠNH CỦA Ô TÔ 15

2.1 Máy nén 15

2.1.1 Chức năng 15

2.1.2 Phân loại 15

2.2.Ly hợp điện từ 19

2.2.1.Cấu tạo 19

2.2.2 Hoạt động 19

2.3Giàn nóng 19

2.4 Bình lọc và hút ẩm 20

2.5 Van tiết lưu 21

2.5.1 Chức năng 21

2.5.2 Phân loại 21

2.6 Bình tích lũy 25

2.7 Mắt ga 26

2.8 Giàn lạnh 26

2.9 Bộ tiêu âm 27

2.10 Quạt trong hệ thống lạnh 27

2.11:Hệ thống đường ống áp thấp và áp cao 28

2.12 Công tắc áp suất kép 28

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 30

3.1 Khái quát về hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô 30

3.1.1 Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động 30

3.1.2 Chức năng của hệ thống điều hòa không khí tự động 31

3.1.3.Vị trí các chi tiết trong hệ thống 31

3.1.4 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa không khí tự động 32

3.2 Các cảm biến trong hệ thống điều hòa tự động trên ô tô 32

3.2.1 Cảm biến nhiệt độ trong xe 32

3.2.2 Cảm biến nhiệt độ môi trường 33

3.2.3 Cảm biến bức xạ mặt trời 33

3.2.4 Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 33

3.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 34

3.2.6 Cảm biến tốc độ máy nén 35

3.2.7 Cảm biến ống dẫn gió và cảm biến khói xe 35

3.3 Các cụm thiết bị đặc trưng trên hệ thống điều hòa tự động trên ô tô 37

3.3.1 Mô tơ trộn gió 37

3.3.2 Mô tơ dẫn gió vào 39

3.3.3 Mô tơ chia gió 40

3.4 Các điều khiển chính trong hệ thống điều hòa tự động 42

3.4.1 Điều khiển nhiệt độ không khí cửa ra (TAO) 42

3.4.2 Điều khiển trộn gió 43

3.4.3 Điều khiển chia gió 44

3.4.4 Điều khiển tốc độ quạt giàn lạnh 48

3.4.5 Điều khiển hâm nóng 51

3.4.6 Điều khiển gió trong thời gian quá độ 53

3.4.7 Điều khiển dẫn gió vào 54

3.4.8 Điều khiển tốc độ không tải 55

3.4.9 Điều chỉnh tốc độ quạt giàn nóng 57

3.4.10 Điều khiển tan băng 59

3.4.11 Điều khiển đóng ngắt máy nén 64

CHƯƠNG 4 : CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA 72

4.1 Kiểm tra sơ bộ 72

4.1.1 Kiểm tra bảng điều khiển 72

4.1.2 Kiểm tra lượng môi chất bằng mắt gas 72

4.1.3 Kiểm tra ống nối 73

4.2 Kiểm tra bằng đồng hồ áp lực 73

4.3 Các trường hợp hư hỏng thường xảy ra trên xe 78

4.3.1 Hệ thống điều hoà vẫn làm việc bình thường nhưng không mát hoặc rất yếu 78

4.3.2 Hệ thống máy lạnh vẫn làm việc bình thường, có mát nhưng không sâu 78

4.3.3 Hệ thống điều hoà làm việc bình thường nhưng có mùi khó chịu 79

CHƯƠNG 5:THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LẠNH TRÊN Ô TÔ 80

5.1 Yêu cầu 80

5.2.Mục đích của mô hình 80

5.3.Phương án thiết kế mô hình 80

5.3.1 Các kích thước cơ bản của mô hình 80

5.3.2-Sơ đồ lập định 81

5.3.3- Các thiết bị sử dụng trên mô hình 82

5.3.4Lắp ráp các bộ phận và xây dựng mô hình hoàn chỉnh 82

5.4.Sơ đồ mạch điện điều khiển của mô hình 83

5.4.1.Các thành phần trên sơ đồ mạch điện điều khiển 83

5.4.2Nguyên lý hoạt động 84

5.5 Hướng dẫn sử dụng mô hình 84

5.6.Một số tài tập thực hành trên mô hình 85

5.6.1Thực hành tháo lắp, kiểm tra các bộ phận của hệ thống lạnh 85

5.6.2Thực hành đấu mạch của hệ thống điện lạnh theo sơ đồ mạch .85

5.6.3Tạo các lỗi của hệ thống để đo đạc để xác định các nguyên nhân xảy ra sự cố .85

5.6.4Thực hành xả gas,hút chân không, nạp gas cho hệ thống lạnh 85

5.6.5Thực hành kiểm tra nạp môi chất vào hệ thống có đủ hay không 87

KẾT LUẬN 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

Ngày nay, việc sử dụng ô tô ở Việt Nam đã trở nên rất phổ biến Các xe được trang bị hệ thống điều hòa tự động chiếm một số lượng ngày càng nhiều Điều đó đồng nghĩa với việc nhu cầu sửa chữa hệ thống điều hòa tự động trên ô tô ngày càng lớn Vì vậy yêu cầu đặt ra đối với những người thợ, người kỹ sư sửa chữa điều hòa

đó là phải có được những kiến thức về hệ thống điều hòa nói chung và hệ thống điều hòa tự động nói riêng để từ đó thực hiện việc sửa chữa một cách hiệu quả Tại khoa Cơ khí- trường ĐH GTVT TPHCM, việc học tập và nghiên cứu mảng hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô còn hạn chế, cơ sở vật chất kỹ thuật cho việc dạy và học còn thiếu thốn Vì vậy, sinh viên chưa tiếp cận được nhiều với mảng đề tài này Điều này sẽ là hạn chế về mặt kiến thức cũng như gặp khó khăn hơn khi ra trường làm việc trong môi trường nghiên cứu, sửa chữa hệ thống điều hòa nói chung và hệ thống điều hòa tự động nói riêng

Xuất phát từ những lý do trên đây, em xin mạnh dạn nhận đề tài: ““Nghiên cứu đặc tính điều khiển tự động của hệ thống điều hòa trên ô tô Thiết kế mô hình điều hòa không khí trên ôtô””

2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài: ““Nghiên cứu đặc tính điều khiển tự động của hệ thống điều hòa trên

ô tô Thiết kế mô hình điều hòa không khí trên ôtô”” được thực hiện nhằm mục

 Đưa ra và hướng dẫn phân tích một số sơ đồ mạch điện điều hòa

 Chẩn đoán và sửa chữa những hư hỏng thường gặp trong hệ thống điều hòa không khí ô tô

 Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là: Hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô

Khách thể nghiên cứu là: Trên ô tô

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết

Nghiên cứu các tài liệu, các sách hướng dẫn về hệ thống điều hòa trên xe ô

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Cung cấp các kiến thức cơ bản về hệ thống điều hòa trên ô tô nói chung và

hệ thống điều hòa tự động nói riêng nhằm xây dựng kiến thức cơ bản và chuyên sâu cho người học

Thực hiện phân tích các mạch điện điều khiển chính trong hệ thống điều hòa giúp cho người học làm quen với việc phân tích các mạch điện trên sơ đồ

Bản thuyết minh và mô hình sử dụng làm tài liệu học tập, giảng dạy chuyên ngành

6 Giới hạn đề tài

Do điều kiện và thời gian có hạn, cũng như kiến thức còn hạn chế nên đề tài của em mới chỉ nghiên cứu và phân tích đặc điểm hệ thống điều hòa tự động một cách khái quát chung

Đề tài tập trung nghiên cứu về mặt lý thuyết cơ bản Phần nghiên cứu các điều khiển và các cụm thiết bị chính trong hệ thống điều hòa tự động còn hạn chế

CHƯƠNG 1: 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-Khái quát hệ thống điều hòa trên ô tô

1.1.1 Chức năng điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe

1.1.1.1 Chức năng sưởi ấm

Hình 1.2- Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống sưởi

Người ta dùng két sưởi như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóng không khí trong xe Két sưởi lấy nước làm mát đã được hâm nóng bởi động cơ này để làm nóng không khí trong xe nhờ quạt gió Nhiệt độ của két sưởi vẫn còn thấp cho đến khi nước làm mát nóng lên Do đó ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi không làm việc như một bộ sưởi ấm

1.1.1.2 Chức năng làm mát

Hình 1.3- Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hoạt động của hệ thống lạnh

Giàn lạnh là một bộ phận trao đổi nhiệt để làm mát không khí trước khi đưa vào khoang 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 được làm mát nhờ môi chất lạnh Khi đó không khí thổi qua giàn lạnh bởi quạt gió sẽ được làm mát để đưa vào

trong xe

Như vậy,việc làm nóng không khí phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát động cơ còn việc làm mát không khí lại phụ thuộc vào môi chất lạnh Hai chức năng này hoàn toàn độc lập với nhau

1.1.2 Chức năng hút ẩm và lọc gió

1.1.2.1 Chức năng hút ẩm

Nếu độ ẩm trong không khí lớn khi đi qua giàn lạnh, hơi nước trong 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

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

1.2.1.1 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

Kiểu này được dùng phổ biến trên các xe con 4 chỗ, xe tải

Hình 1.6- Kiểu giàn lạnh đặt phía trước 1.2.1.2 Kiểu giàn lạnh đặt phía trước và sau xe (Kiểu kép)

Kiểu giàn lạnh này là sự kết hợp của kiểu phía trước với giàn lạnh phía sau được đặt trong khoang hành lý Cấu trúc này 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

Loại này được dùng phổ biến trên các loại xe 7 chỗ

Hình 1.7- Kiểu giàn lạnh kép 1.2.1.3 Kiểu kép treo trần

Kiểu kép treo trần bố trí hệ thống điều hòa có giàn lạnh phía trước kết hợp với giàn lạnh treo trên trần xe Kiểu thiết kế này giúp tăng được không gian khoang

xe nên thích hợp với các loại xe khách

Hình 1.8- Kiểu kép treo trần

1.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển

1.2.2.1 Phương pháp điều khiển bằng tay

Phương pháp này cho phép điều khiển bằng cách dùng tay để tác động vào các công tắc hay cần gạt để điều chỉnh nhiệt độ trong xe Ví dụ: công tắc điều khiển tốc độ quạt, hướng gió, lấy gió trong xe hay ngoài trời

Hình 1.9- Ví dụ bảng điều khiển điều hòa cơ trên xe Ford 1.2.2.2.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…

Hình 1.10- Ví dụ bảng điều khiển điều hòa tự động trên ô tô Toyota Camry

1.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh

1.3.1 Các vấn đề cơ bản về nhiệt và trạng thái vật chất

Có 3 trạng thái của vật chất: rắn , lỏng và khí

 Khi một vật chất thay đổi trạng thái thì nhiệt sẽ được hấp thụ hoặc nhả ra

 Có 3 hình thức trao đổi nhiệt: dẫn nhiệt , đối lưu và bức xạ

 Sự di chuyển của nhiệt độ: nhiệt di chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp Lạnh là hình thức của sự mất nhiệt

 Sự thay đổi trạng thái của vật chất:

 Sự bốc hơi: là sự chuyển hóa từ thể lỏng sang thể khí và trong quá trình này nhiệt nhận vào

 Sự ngưng tụ : là sự chuyển hóa từ thể khí sang thể lỏng và nhiệt nhả ra trong suốt quá trình

 Vật lạnh đi khi nó bốc hơi và nhả nhiệt khi ngưng tụ

 Mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất:

 Áp suất của vật chất tăng thì nhiệt độ và điểm sôi của vật chất sẽ tăng

 Áp suất của vật chất giảm thì nhiệt độ và điểm sôi của vật chất sẽ giảm

Hình 1.11-Nguyên lý sự thay đổi trạng thái vật chất

Hình 1.12-Mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất

1.3.2 Môi chất làm lạnh sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ôtô

Các ôtô đời cũ sử dụng môi chất R-12 (Freon 12) Môi chất lạnh R12 gây ảnh hưởng đến tầng ozôn bao xung quanh trái đất

Các ôtô ngày nay sử dụng môi chất R-134a (H-FKW 134a) Đây là môi chất dạng khí, không màu, mùi ête nhẹ, nhiệt độ sôi là 26,5oC và ít gay hại cho tầng ozôn

Trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa không được dùng lẫn môi chất này với môi chất kia Nếu không sẽ gây hư hỏng cho hệ thống lạnh Đồng thời, không nên

dùng dầu bôi trơn của máy nén cho hệ thống R12 cho hệ thống R134a vì đặc tính hai môi chất này hoàn toàn khác nhau

1.3.3 Chu trình làm lạnh của hệ thống lạnh

1.3.3.1 Các bộ phận chính của hệ thống lạnh

Quạt thổi không khí lạnh , Van tiết lưu , Giàn lạnh , Giàn nóng , Máy nén ,

Ly hợp điện từ của máy nén , Lọc ga , Cảm biến nhiệt độ , Bộ điều chỉnh nhiệt

Hình 1.13- Các thành phần và hướng di chuyển của dòng khí trong hệ thống lạnh

1.3.3.2 Chu trình của máy lạnh bao gồm 4 quá trình

1.3.3.3.Hoạt động của hệ thống lạnh trên ôtô

Khi động cơ đang hoạt động và đóng mạch điện điều khiển ly hợp điện từ, máy nén hoạt động và chất làm lạnh được dẫn đến bình ngưng tụ (giàn nóng) nhờ máy nén Ở đây, chất làm lạnh chuyển sang thể lỏng, nhả nhiệt ra ngoài không khí

và được làm mát nhờ quạt làm mát

 Sau khi qua giàn nóng, chất làm lạnh được đẩy qua van tiết lưu Chất làm lạnh qua nơi có tiết diện thu hẹp (van tiết lưu) nên gây giảm áp suất sau van tiết lưu

 Chất làm lạnh lại được đưa vào giàn bốc hơi (giàn lạnh) và hấp thụ nhiệt Nhiệt

di chuyển từ khoang hành khách đến giàn lạnh và đi vào môi chất làm lạnh

 Sự hấp thụ nhiệt của hành khách bởi môi chất làm lạnh khiến cho nhiệt độ giảm xuống Môi chất làm lạnh lại được đi vào máy nén cho chu trình tiếp theo

 Trong quá trình làm việc, ly hợp điện từ sẽ thường xuyên đóng ngắt nhờ bộ điều khiển A/C control nhằm đảm bảo nhiệt độ trong xe luôn ổn định ở một trị số ấn định Như vậy, áp suất môi chất làm lạnh được phân thành hai nhánh: nhánh có

áp suất thấp và nhánh có áp suất cao

 Nhánh có áp suất thấp được giới hạn bởi phần môi chất sau van tiết lưu và cửa vào (van nạp) của máy nén

 Nhánh có áp suất cao được giới hạn bởi phần môi chất ngay trước van tiết lưu và cửa ra (van xả) của máy nén

 Không khí lạnh lan truyền trong khoang hành khách được thực hiện bởi máy quạt giàn lạnh

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU KHÁI QUÁT CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRÊN

dễ dàng hóa lỏng môi chất trong giàn nóng

Bên trong máy nén được bôi trơn nhờ dầu máy nén được hòa trong môi chất

2.1.2 Phân loại

2.1.2.1.Máy nén kiểu piston có biên dạng

cam thay đổi

Đây là loại máy nén khí với 10

xylanh được bố trí ở 2 đầu máy nén(5 ở

phía trước và 5 ở phía sau) và được dẫn

động bằng 1 tấm cam nghiêng(đĩa vát) khi

xoay sẽ tạo ra lực đẩy piston

Hành trình hút:Khi piston chuyển

động về phía bên trái sẽ tạo nên sự chênh

lệch áp suất trong khoảng không gian bên

phải của piston,lúc này van hút mở cho

hơi lạnh của môi chất có áp suất thấp và

nhiệt độ thấp từ dàn lạnh đi vào máy nén

qua van hút,và van xả ở phía bên phải sẽ

được đóng kín do lực nén của lò xo.Van

hút được mở ra cho tới khi hết hành trình

hút của piston thì đóng lại kết thúc quá

trình hút

Khi piston di chuyển sang trái thì

bên phải thực hiện quá trình hút,đồng thời

bên trái thực hiện quá trình xả hay là quá

trình bơm của máy nén.Đầu của piston

bên trái sẽ nén môi chất lạnh được hút vào

cho tới khi nào thắng được lực tì của van

xả thì van xả sẽ được mở ra và môi chất

lạnh có nhiệt độ cao và áp suất cao được

bơm tới dàn ngưng tụ,van hút bên trái lúc

này được đóng kín do áp suất nén của môi

chất lạnh,van xả mở đến khi nào hết hành

trình xả thì đóng lại nhờ áp lực của lò

xo,kết thúc quá trình xả và cứ thế tiếp tục

các quá trình mới Hình 2.1-Máy nén trục khuỷu có biên

dạng cam thay đổi

2.1.2.2 Máy nén kiểu cánh gạt

Máy nén cánh gạt gồm một rotor

gắn chặt với 2 cánh gạt và được bao

quanh bởi xylanh máy nén

Khi roto quay các cánh gạt sẽ văng

ra do lực ly tâm,lúc này các đầu của cánh

gạt sẽ tỳ sát vào thành xylanh.Lúc này

giữa 2 cánh gạt và thành xylanh sẽ tạo

thành một khoảng không gian gọi là

buồng hút.Khi buồng hút này đi ngang

qua lỗ nạp môi chất thì nó sẽ hút môi chất

lạnh có áp suất thấp vào máy nén.Roto

quay làm cho khoảng không gian chứa

môi chất nhỏ lại thực hiện quá trình nén

môi chất tới áp suất cao,nhiệt độ cao

Khi môi chất được đẩy tới lỗ xả thì

môi chất được nén tới nhiệt độ cao và áp

suất cao để đẩy tới dàn ngưng tụ(dàn

lạnh)

Hình 2.2-Máy nén kiểu 2 cánh gạt

2.1.2.3.Máy nén nhiều cánh gạt

Máy nén nhiều cánh trượt gồm một

rotor gắn chặt với 5 cánh, một xilanh, 2

van đẩy và 1 cặp đĩa phẳng phía trước và

phía sau Khi rotor quay, 5 cánh gạt quay

theo, cùng lúc đó nó sẽ áp vào mặt trong

của xilanh nhờ lực ly tâm và áp suất

ngược của cánh gạt

Khi rotor quay, dung tích xilanh

tăng, làm cho môi chất được hút vào trong

xilanh từ khoang hút

Sau khi hút xong, van đóng lạị và

môi chất được nén khi rotor quay Khi đạt

tới áp suất đẩy, môi chất được đẩy ra qua

lá van đẩy

Có hai khoang hút, hai khoang

đẩy, mỗi vòng quay của rotor thực hiện

mười chu trình hút -> nén -> đẩy

Hình 2.3-Máy nén nhiều cánh gạt

2.1.2.4.Máy nén kiểu xoắn ốc

Máy nén này gồm có vòng xoắn ốc

cố định và vòng xoăn ốc di động

Vòng xoắn ốc xoay sẽ chuyển

động tuần hoàn bên trong vòng xoắn ốc

cố định, 3 khoảng trống giữa đường xoắn

ốc quay và đường xoắn ốc cố định sẽ dịch

chuyển để làm cho thể tích của chúng nhỏ

dần Môi chất được hút vào qua cửa hút bị

nén do chuyển động tuần hoàn của đường

xoắn ốc và mỗi lần vòng xoắn ốc quay

thực hiện quay 3 vòng thì môi chất được

xả ra từ cửa xả

Hình 2.4-Máy nén kiểu xoắn ốc

2.1.2.5.Máy nén có lưu lương thay đổi

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

Sự thay đổi hành trình của piston

là do sự thay đổi góc nghiêng của đĩa và

góc nghiêng này được điều khiển bởi một

van điều khiển tùy thuộc vào áp lưc đưa

vào tăng hay giảm.Sứ thay đổi hành trình

piston giúp máy nén luôn được điều

chỉnhvà đạt công suất cao nhất

Hình 2.5-Máy nén có lưu lượng thay đổi

Stato gắn trên vỏ máy nén và đĩa ép gắn trên trục máy nén

Hai ổ bi cầu được đặt nằm giữa mặt trong của roto và vỏ trước của máy nén (hay đĩa ép, phụ thuộc kiểu ly hợp sử dụng)

2.2.2 Hoạt động

Khi động cơ hoạt động, puly

quay theo do nó được nối với trục khuỷu

nhờ dây đai dẫn động, nhưng máy nén

chưa hoạt động do ly hợp từ chưa đóng

Khi bật công tắc A/C hệ thống điều hòa

không khí, bộ điều khiển cấp dòng cho

stato Lực điện từ sẽ hút đĩa ép và kéo

đĩa ép ép lên bề mặt ma sát của puly

chuyển động Một số kiểu xe có trang bị

quạt điện dành riêng cho giàn nóng

Hình 2.7- Dàn nóng trên ô tô

Công dụng của bộ ngưng tụ là làm cho môi chất lạnh đang ở thể hơi với áp suất và nhiệt độ cao từ máy nén bơm tới biến thành thể lỏng, ở nơi này nó tỏa ra một lượng nhiệt lớn Hơi nóng của môi chất lạnh bơm vào bộ ngưng tụ qua ống nạp

bố trí phía trên giàn ống dẫn và đi dần xuống phía dưới, nhiệt của môi chất lạnh

truyền qua cánh tản nhiệt và được làm mát bằng gió

2.4 Bình lọc và hút ẩm

Bình lọc và hút ẩm có vỏ làm bằng kim loại, bên trong có lưới lọc và túi chứa chất khử ẩm Chất khử ẩm là một vật liệu có đặc tính hút ẩm lẫn trong môi chất rất tốt như oxyt nhôm, silica alumina và chất silicagel

Trên bình lọc có trang bị van an toàn, van này mở khi áp suất trong bình lọc tăng lên đột ngột vì nguyên nhân nào đó Sau khi môi chất được khử ẩm sẽ đi đến van tiết lưu

Một số loại hệ thống lạnh có bình khử nước được lắp giữa bình lọc, hút ẩm

và van tiết lưu Bình khử nước một lần nữa hút sạch hơi nước còn sót lại trong môi chất lạnh có tác dụng bảo vệ van tiết lưu không bị đóng băng Ngoài ra phần trên của bình lọc có bộ phận làm bằng kính trong suốt giúp cho quá trình quan sát, kiểm tra tình trạng của môi chất lạnh

Một số loại có lắp cảm biến áp suất trên bình lọc Tín hiệu áp suất cao của môi chất được chuyển thành tín hiệu điện áp báo về cho ECU để điều khiển tốc độ quạt và máy nén

Hình 2.8-Cấu tạo bình lọc – hút ẩm

2.5 Van tiết lưu

2.5.1 Chức năng

Sau khi qua bình chứa tách ẩm, môi chất lỏng có nhiệt độ cao, áp suất cao được phun ra từ lỗ tiết lưu Kết quả làm môi chất giãn nở nhanh và biến môi chất

thành hơi sương có áp suất thấp va nhiệt độ thấp

Van tiết lưu điều chỉnh được lượng môi chất cấp cho giàn lạnh theo tải nhiệt

Van tiết lưu kiểu hộp gồm thanh cảm ứng nhiệt, phần cảm ứng nhiệt được

thiết kế để tiếp xúc trực tiếp với môi chất

Thanh cảm ứng nhiệt nhận biết nhiệt độ của môi chất (tải nhiệt) tại cửa ra của giàn lạnh và truyền đến hơi chắn trên màn Lưu lượng của môi chất được điều chỉnh khi kim van di chuyển Điều này xảy ra khi có sự chênh lệch áp suất trên màn thay đổi giãn ra hoặc co lại do nhiệt độ và tác dụng của lò xo

b Nguyên lý hoạt động

Khi tải nhiệt tăng, nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh tăng Điều này làm nhiệt truyền đến hơi chắn trên màn tăng, vì thế hơi chắn đó dãn ra Màn chắn di chuyển sang phía bên trái, làm thanh cảm biến nhiệt độ và đầu của kim van nén lò xo Lỗ tiết lưu mở ra cho một lượng lớn môi chất vào trong giàn lạnh Điều này làm tăng lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống lạnh, bằng cách đó làm tăng khả năng làm lạnh cho hệ thống

Hình2.10-Sơ đồ nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải cao)

Khi tải nhiệt nhỏ, nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh giảm Điều đó làm cho nhiệt truyền đến hơi chắn trên màn giảm nên hơi môi chất co lại Màng di chuyển

về phía phải, làm thanh cảm ứng nhiệt và đầu của kim van đẩy sang phía phải bởi lò

xo Lỗ tiết lưu đóng bớt lại, nên lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống giảm, bằng cách đó làm giảm mức độ lạnh của hệ thống

Hình2.1-Sơ đồ nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải thấp)

2.5.2.2 Van tiết lưu loại thường

a Cấu tạo

Trong van tiết lưu loại thường, bộ phận cảm ứng nhiệt (đầu cảm ứng) được lắp ở ống ra của giàn lạnh Có hai loại: Van tiết lưu cân bằng trong và van tiết lưu cân bằng ngoài, phụ thuộc vào nơi lấy tín hiệu áp suất hơi của giàn lạnh Van tiết lưu cân bằng ngoài gồm có một ống cân bằng và một đầu cảm ứng nhiệt, nhưng có

cùng hoạt động như van tiết lưu cân bằng trong

Khoang trên của màn chắn được nối với đầu cảm ứng nhiệt được điền đầy môi chất Nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh thay đổi làm cho áp suất của hơi chắn trên màn thay đổi Lưu lượng của môi chất được điều chỉnh khi kim van thay đổi Điều đó xảy ra do sự chênh lệch lực tác dụng phía trên màng và phía dưới màng

Hình 2.12-Van tiết lưu loại thường

b Nguyên lý hoạt động

Khi nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh cao (tải nhiệt lớn), môi chất nhận được một lượng nhiệt lớn từ không khí trong xe Điều đó làm cho quá trình bay hơi hoàn toàn diễn ra sớm hơn và làm tăng nhiệt độ của môi chất tại cửa ra của giàn lạnh

Khi cả nhiệt độ và áp suất của đầu cảm ứng nhiệt tăng, màn dịch chuyển xuống phía dưới, đẩy kim van xuống Do đó kim van mở ra và cho một lượng lớn môi chất đi vào trong giàn lạnh Điều đó làm tăng lưu lượng của môi chất tuần hoàn

trong hệ thống, bằng cách đó làm tăng năng suất lạnh

Hình 2.13- Sơ đồ nguyên lý của van tiết lưu loại thường (tải nhiệt cao)

Khi nhiệt độ tại cửa ra của giàn lạnh thấp (tải nhiệt nhỏ), môi chất nhận được một lượng nhiệt nhỏ từ không khí trong xe Quá trình bay hơi không hoàn toàn, làm giảm nhiệt độ của môi chất lạnh tại cửa ra của giàn lạnh

Hình 2.14-Sơ đồ nguyên lý của van tiết lưu loại thường (tải nhiệt thấp)

Khi cả nhiệt độ và áp suất của đầu cảm ứng nhiệt đều giảm, màn dịch chuyển lên phía trên, kéo kim van lên Điều đó làm kim van đóng lại và giới hạn lưu lượng môi chất đi vào trong giàn lạnh Điều đó làm giảm lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống, bằng cách đó làm giảm năng suất lạnh

Một số xe không sử dụng van bốc hơi mà sử dụng ống tiết lưu cố định Nó là một đường ống có tiết diện cố định, khi môi chất qua ống tiết lưu thì áp suất của môi chất sẽ bị giảm xuống

Để giải quyết vấn đề này, bình tích luỹ được thiết kế để tích luỹ môi chất lạnh thể hơi lẫn thể lỏng cũng như dầu nhờn bôi trơn từ bộ bốc hơi thoát ra, sau đó giữ lại môi chất lạnh thể lỏng và dầu nhờn, chỉ cho phép môi chất lạnh thể hơi trở

2.7 Mắt ga

Mắt gas cho phép quan sát dòng

chảy của môi chất lạnh trong hệ thống

lạnh Nó dùng để kiểm tra mức độ điền

đầy của môi chất lạnh Có hai loại mắt

gas: một loại đặt ở ngõ ra của bình lọc

gas và một loại đặt giữa bình lọc và

van tiết lưu

Hình 2.16- Mắt gas

2.8 Giàn lạnh

Môi chất sau khi qua van tiết lưu làm áp suất giảm nhanh, nhiệt nhận vào trong quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí này Môi chất lạnh được dẫn đến giàn lạnh nhờ các ống xếp thành hình chữ U cùng với các cánh tản nhiệt Tại đây, nhiệt độ thấp của giàn lạnh được dẫn ra ngoài bởi quạt giàn lạnh

Ở một số nước nhiệt độ thấp, giàn lạnh có hai nhiệt điện trở, một cho thiết bị chống đóng băng, một đóng vai trò là cảm biến giàn lạnh Cảm biến giàn lạnh phát hiện nhiệt độ khí đi qua giàn lạnh và chỉ dùng cho hệ thống điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý

Hình 2.17- Giàn lạnh trên ô tô

2.9 Bộ tiêu âm

Bộ tiêu âm có tác dụng giảm tiếng ồn phát sinh do máy nén Thông thường

bộ tiêu âm được lắp tại van xả của máy nén Một vài kiểu kết cấu có bọc cao su bên ngoài của bộ tiêu âm ngăn tiếng ồn truyền vào xe Ngoài ra, để giảm được lượng dầu bôi trơn ứ đọng trong bộ tiêu âm, cửa vào của nó bố trí bên trên, cửa ra được bố trí dưới đáy

2.10 Quạt trong hệ thống lạnh

Quạt giàn lạnh có tác dụng thổi luồng không khí xuyên qua Quạt trong hệ thống lạnh có hai loại:

- Loại cánh: thường lắp trước giàn nóng để giải nhiệt cho giàn nóng

Hình 2.18- Cấu tạo quạt làm mát giàn nóng

- Loại lồng sóc: thường được lắp ở giàn lạnh để thổi khí lạnh vào trong xe

Hình 2.19- Cấu tạo quạt làm mát giàn lạnh (kiểu lồng sóc)

 Nhánh có áp suất cao được giới hạn bởi phần môi chất ngay trước van tiết lưu và cửa ra (van xả) của máy nén Đường kính đường ống của nhánh này nhỏ hơn nhánh trên và nhiệt độ cao hơn

Hình 2.20-Hệ thống đường ống trong hệ thống lạnh

2.12 Công tắc áp suất kép

Công tắc áp suất kép hay còn gọi là ( dù áp suất ) được đặt trên đường ống dẫn môi chất lạnh ở thể lỏng,giữa bình sấy lọc với van tiết lưu.Thiết bị này rất nhạy cảm với sự biến đổi bất thường của áp suất môi chất lạnh,do phụ tải nhiệt không ổn định cùng với tốc độ động cơ luôn thay đổi,do vậy áp suất cũng biến đổi lúc cao lúc thấp

ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng làm việc của hệ thống,nhất là đối với máy nén.Những lúc như thế công tắc sẽ ngắt điện của bộ ly hợp từ,máy nén ngưng hoạt động để ngăn cản nhưng hư hỏng có thể xảy ra trong quá trình làm việc của hệ thống

Hình 2.21- Sơ đồ hoạt động ngắt máy nén khi áp suất bất thường

Khi áp suất trong quá trình làm việc của hệ thống tăng cao khác thường,làm cho năng suất lạnh thay đổi đột ngột.Có nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra tình trạng này,nhưng nếu hệ thống tiếp tục làm việc trong trạng thái này sẽ dẫn đến hỏng hóc cho các thiết bị khác trong hệ thống.Với thiết bị này khi nó nhận ra sự thay đổi khác thường trong hệ thống,cụ thể là khi áp suất bỗng tăng cao,thông thường khoảng 32 kg/cm2

(3.14 Mpa),thì công tắc sẽ chuyển sang vị trí OFF,ngắt điện bộ ly hợp từ làm cho máy nén ngưng hoạt động

Trong quá trình làm việc,khi môi chất lạnh trong hệ thống vì một lý do nào đó

bị thiếu hụt,không đủ cho chu trình làm việc của hệ thống,và áp suất giảm xuống còn khoảng 2.0 kg/cm2

(0.2 Mpa) hoặc thấp hơn nữa,công tắc sẽ chuyển sang vị trí OFF.Bộ ly hợp điện từ bị ngắt điện và máy nén cũng ngưng hoạt động

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ

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

Điều hòa không khí thông thường luôn hoạt động tại một nhiệt độ khí thổi vào và tốc độ thổi khí do lái xe định trước Tuy nhiên, những yếu tố như sự tỏa nhiệt của mặt trời, nhiệt độ động cơ, nhiệt từ ống xả, nhiệt do hành khách thải ra…sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ trong xe theo thời gian

Vì vậy, với hệ thống điều hòa loại này cần phải điều chỉnh lại nhiệt độ, tốc

độ thổi khí, hay cả hai khi cần thiết

Hệ thống điều hòa không khí tự động đã được phát triển để loại bỏ các thao tác điều chỉnh không thuận tiện này

Hệ thống điều hòa không khí tự động phát hiện nhiệt độ bên trong xe và nhiệt độ môi trường, bức xạ mặt trời…từ đó điều chỉnh nhiệt độ khí thổi cũng như tốc độ quạt một cách tự động theo nhiệt độ đặt trước một cách tự động theo nhiệt độ đặt trước bởi người lái, do vậy duy trì nhiệt độ trong xe tại nhiệt độ đặt trước

Ngày nay, một số kiểu xe cũng bao gồm cả các chức năng điều khiển khác: điều khiển khí vào, chế độ thổi khí, điều khiển máy nén bên cạnh điều khiển nhiệt

độ và tốc độ thổi khí

3.1.1 Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động

Hình 3.1- Cấu trúc hệ thống điều hòa tự động trên ô tô

Cấu trúc của hệ thống điều hòa tự động trên ô tô bao gồm các tín hiệu đầu vào (các cảm biến), bộ xử lý tín hiệu và điều khiển (ECU) và bộ phận chấp hành (Quạt gió, van điều khiển)

3.1.2 Chức năng của hệ thống điều hòa không khí tự động

Khi bật điều hòa, nhấn nút Auto và chọn nhiệt độ mong muốn Hệ thống điều hòa tự động sẽ điều chỉnh nhiệt độ trong xe đến nhiệt độ đã chọn và duy trì nhiệt độ

đó nhằm mang lại cảm giác thoải mái cho người ngồi trên ô tô trong mọi điều kiện thời tiết

Hình 3.2-Ví dụ bảng điều khiển điều hòa tự động trên ô tô

3.1.3.Vị trí các chi tiết trong hệ thống

Hình 3.3- Vị trí các chi tiết trong hệ thống điều hòa tự động

3.1.4 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa không khí tự động

Hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động tiếp nhận thông tin nạp vào từ sáu nguồn khác nhau, xử lý thông tin và sau cùng ra lệnh bằng tín hiệu để điều khiển các bộ tác động cổng chức năng Sáu nguồn thông tin bao gồm:

 Bộ cảm biến bức xạ nhiệt

 Bộ cảm biến nhiệt độ bên trong xe

 Bộ cảm biến nhiệt độ bên ngoài xe

 Bộ cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ

 Công tắc áp suất A/C

 Tín hiệu cài đặt từ bảng điều khiển

Sau khi nhận được các thông tin tín hiệu đầu vào, cụm điều khiển điện tử sẽ phân tích, xử lý thông tin và phát tín hiệu điều khiển bộ chấp hành điều chỉnh tốc độ quạt giàn nóng, giàn lạnh, quạt két nước động cơ, điều chỉnh chế độ trộn gió, lấy gió

và chia gió ứng với từng yêu cầu nhiệt độ

3.2 Các cảm biến trong hệ thống điều hòa tự động trên ô tô

3.2.1 Cảm biến nhiệt độ trong xe

Hình 3.4- Cảm biến nhiệt độ trong xe

Cảm biến nhiệt độ trong xe là một nhiệt điện trở được lắp trong bảng táp lô

có một đầu hút Đầu hút này dùng không khí được thổi vào từ quạt gió để hút không khí bên trong xe nhằm phát hiện nhiệt độ trung bình trong xe Sau đó nó sẽ gửi tín hiệu đến ECU A/C

3.2.2 Cảm biến nhiệt độ môi trường

Hình 3.5- Cảm biến nhiệt độ môi trường

Cảm biến nhiệt độ môi trường là một nhiệt điện trở được lắp ở phía trước giàn nóng để xác định nhiệt độ ngoài xe

Cảm biến này phát hiện nhiệt độ ngoài xe để điều khiển thay đổi nhiệt độ trong xe do ảnh hưởng của nhiệt độ ngoài xe

3.2.4 Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh

Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh là một nhiệt điện trở được lắp ở giàn lạnh để phát hiện nhiệt độ của không khí khi đi qua giàn lạnh

Nó được dùng để ngăn chặn đóng băng bề mặt giàn lạnh, điều khiển nhiệt độ

và điều khiển luồng khí trong thời gian quá độ

Hình 3.7- Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh

3.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 3.8-Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến nhiệt độ nước là một nhiệt điện trở có giá trị điện trở thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ nước làm mát của động cơ Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát sẽ được gửi tới ECU động cơ Thông qua sự trao đổi tín hiệu giữa ECU động cơ và ECU A/C mà ECU A/C nhận thông tin về nhiệt độ nước làm mát động

cơ để điều khiển nhiệt độ

3.2.6 Cảm biến tốc độ máy nén

Hình3.9- Cảm biến tốc độ máy nén

Cảm biến tốc độ máy nén được gắn trên máy nén Cấu tạo của nó gồm một lõi sắt và một cuộn dây có chức năng như máy phát điện Đĩa vát trong máy nén có gắn một nam châm Khi đĩa vát quay sinh ra các xung điện ECU A/C có thể đếm tốc độ xung để biết tốc độ máy nén

Việc phát hiện tốc độ máy nén xẽ giúp cho ECU A/C xác định được trạng thái làm việc của máy nén cũng như kịp thời ngắt máy nén khi máy nén gặp sự cố

3.2.7 Cảm biến ống dẫn gió và cảm biến khói xe

Cảm biến ống dẫn gió là một nhiệt điện trở và được lắp trong bộ cửa gió bên Cảm biến này phát hiện nhiệt độ của luồng khí thổi vào bộ cửa gió bên và điều khiển chính xác nhiệt độ của mỗi dòng không khí

Cảm biến khói ngoài xe được lắp ở phía trước của xe để xác định nồng độ

CO (Cacbonmonoxit), HC (hydro cacbon) và NOX (các oxit nitơ), để bật tắt giữa các chế độ FRESH và RECIRC

Hình 3.10 - Cảm biến ống dẫn gió và cảm biến khói ngoài xe

Đối với cảm biến nhiệt độ trong xe (hình 3.4), cảm biến nhiệt độ ngoài xe (hình 3.5), cảm biến nhiệt độ giàn lạnh (hình 3.7), cảm biến nhiệt độ nước làm mát (hình 3.8) có cấu tạo là một nhiệt điện trở có giá trị điện trở thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ

Hình 3.11- Đồ thị biểu thị mối tương quan giữa điện trở và nhiệt độ