Nghiên cứu hệ thống điều hòa tự động ô tô và xây dựng các bài kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng

Quạt gió Hình 1.1: Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa trên ô tô [3] Điều hoà không khí điều khiển nhiệt độ trong xe.. Chức năng làm mát Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của giàn lạnh [1] Giàn

MỞ ĐẦU

Điều hòa không khí là một hệ thống quan trọng trên xe Nó điều khiển nhiệt độ

và tuần hoàn không khí trongxegiúp cho hành khách trên xe cảm thấy dễ chịu trong những ngày nắng nóng mà còn giúp giữ độ ẩm và lọc sạch không khí Điều hòa không khí trên xecòn có thể hoạt động một cách tự động nhờ các cảm biến và các ECU điều khiển

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 chiếm một số lượng ngày càng nhiều Điều đó đồng nghĩa với việc nhu cầu sửa chữa hệ thống điều hòa trên ô tô ngày càng lớn Vì vậy yêu cầu đặt ra đối với những người thợ, kỹ sư sửa chữa điều hòa đó là phải có được những kiến thức về hệ thống điều hòa nói chung để từ đó thực hiện việc sửa chữa một cách hiệu quả

Từ những vấn đề trên em đã được định hướng lựa chọn đề tài tốt nghiệp:

“Nghiên cứu hệ thống điều hòa tự động ô tô và xây dựng các bài kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng”

Nội dung của đề tài gồm:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Chương này, đồ án tạp trung vào các kiến thức tổng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Chương 2: Hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô

Đồ án đi sâu vào cấu tạo, hoạt động và vấn đề điều khiển hệ thống điều hòa tự đông ô tô

Chương 3: Xây dựng các bài kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng

Trên cơ sở các kiến thức cơ bản về hệ thống điều hòa ô tô nói chung và hệ thống điều hòa tự động ô tô nói riêng, nội dung chương này tập trung vào việc đề xuất các bài kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng đối với hệ thống điều hòa tự động ô tô nói chung và hệ thống điều hòa trên ô tô Toyota Vitz đời 2009 nói riêng

Bằng những kiến thức lý thuyết tiếp thu được trong quá trình học tập trển giảng đương và thực tế tại Toyota Thái Nguyên, đồ án đã cố gắng tìm hiểu hết những kiến thức chuyên sâu về hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô Nhưng do thời gian còn hạn chế nên em vẫn chưa giải quyết được các vấn đề nâng cao và em vẫn không tránh khỏi các khiếm khuyết Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các quý thầy cô và các bạn để đề tài của em hoàn thiện hơn

Em hy vọng đề tài có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên nghiên cứu tìm hiểu về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điều hòa tự động ô tô và xây dựng các bài kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng” được thực hiện nhằm mục đích:

 Nghiên cứu về hệ thống điều hòa tự động trên ô tô;

 Xây dụng các bài kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng

Đồ án này cung cấp kiến thức chuyên sâu nhất về điều hòa trong năm năm trở lại đây Đây là những tài liệu cần thiết cho các khóa học sau tham khảo cả về lý thuyết cũng như thực hành về hệ thống điều hòa không khí tự động trên xe ô tô

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài mặc dù gặp không ít những khó khăn nhưng

được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy Phạm Quốc Thịnh và các bạn học em

đã từng bước hoàn thiện được đề tài của mình Đến nay đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành các mục tiêu đề ra theo đúng thời gian quy định

Em xin chân thành cảm ơn thầy cô và các bạn!

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu là do bản thân tìm hiểu nghiên cứu trong một thời gian dài Không có sự sao chép nội dung từ các đồ án khác Tất cả nội dung hình ảnh minh họa đều có nguồn gốc rõ ràng từ các tài liệu tham khảo được cho phép tham khảo và các trang mạng uy tín trên Internet Em xin cam đoan những lời trên là đúng, mọi thông tin sai lệch em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng

Thái Nguyên, tháng 06 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Đào Xuân Bách

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ii

LỜI CẢM ƠN iii

LỜI CAM ĐOAN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC BẢNG x

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi

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

1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống điều hòa 1

1.2 Chức năng của điều hòa không khí trên ôtô 2

1.2.1 Chức năng sưởi ấm 3

1.2.2 Chức năng làm mát 3

1.2.3 Chức năng hút ẩm 4

1.2.4 Chức năng lọc gió 4

1.3 Phân loại hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 5

1.3.1 Phân loại theo vị trí lắp đặt 5

1.3.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển 7

1.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí ô tô 8

1.4.1 Cấu tạo 8

1.3.2 Nguyên lý hoạt động 15

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG 16

2.1 Khái quát về hệ thống điều hòa không khí tự động trên ôtô 16

2.1.1 Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động 16

2.1.2 Chức năng của hệ thống điều hòa không khí tự động 17

2.1.3.Vị trí các chi tiết trong hệ thống 18

2.1.4 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa không khí tự động 18

2.2 Các cảm biến trong hệ thống điều hòa tự động 20

2.2.1 Cảm biến nhiệt độ trong xe 20

2.2.2 Cảm biến nhiệt độ môi trường 21

2.2.3 Cảm biến bức xạ mặt trời 21

2.2.4 Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 22

2.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 23

2.2.6 Cảm biến tốc độ máy nén 24

2.3 Các cụm chi tiết đặc trưng cho hệ thống điều hòa tự động trên ôtô 24

2.3.1 Mô tơ trộn gió 24

2.3.2 Mô tơ trợ động dẫn gió vào 26

2.3.3 Mô tơ chia gió 27

2.4 Các điều khiển chính trong hệ thống điều hòa tự động trên ôtô 30

2.4.1 Điều khiển nhiệt độ không khí cửa ra (TAO) 30

2.4.2 Điều khiển trộn gió .30

2.4.3 Điều khiển chia gió .32

2.4.4 Điều khiển tốc độ quạt giàn lạnh 33

2.4.5 Điều khiển hâm nóng 34

2.4.6 Điều khiển gió trong thời gian quá độ .35

2.4.7 Điều khiển dẫn gió vào .36

2.4.8 Điều khiển tốc độ không tải 36

2.4.9 Điều chỉnh tốc độ quạt giàn nóng 38

2.4.10 Điều khiển tan băng .38

2.4.11 Điều khiển theo mạng lưới thần kinh(tham khảo) 42

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG BÀI KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG 43

3.1 Phương pháp kiểm tra,chẩn đoán hư hỏng 43

3.1.1 Kiểm tra, sửa chữa một số hư hỏng thường gặp của điều hòa trên xe ô tô 43

3.1.2 Kiểm tra, chẩn đoán, sửa chữa thông qua việc đo áp suất ga 44

3.1.3 Hệ thống tự chẩn đoán 47

3.1.3 Modul thực hành của hệ thống điều hòa trên xe Vitz 51

3.2 Xây dựng các bài kiểm tra hư hỏng trên modul thực hành xe Vitz 52

3.2.1 Lỗi mạch cảm biến nhiệt độ trong xe 52

3.2.2 Lỗi mạch cảm biến nhiệt độ ngoài xe 54

3.2.3 Lỗi cảm biến áp suất ga điều hòa 56

3.2.4 Lỗi cảm biến bức xạ mặt trời 59

KẾT LUẬN 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHỤ LỤC 1 0

SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHI TRÊN XE Ô TÔ VITZ DỜI 2009 0

PHỤ LỤC 2 0

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa trên ô tô [3] 2

Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của két sưởi [1] 3

Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của giàn lạnh [1] 3

Hình 1.4: Bộ lọc không khí [1] 4

Hình 1.5: Bộ lọc gió kết hợp khử mùi [2] 5

Hình 1.6: Kiểu giàn lạnh đặt phía trước [2] 6

Hình 1.7: Kiểu ở khoang hành lý [2] 6

Hình 1.8: Kiểu giàn lạnh kép [2] 7

Hình 1.9: Ví dụ bảng điều khiển điều hòa cơ trên xe Ford .7

Hình 1.10: Ví dụ bảng điều khiển điều hòa tự động trên ô tô Vitz của Toyota 8

Hình 1.11: Máy nén kiểu piston [2] 9

Hình 1.12: Nguyên lý hoạt động của máy nén [2] 9

Hình 1.13: Giàn nóng [3] 10

Hình 1.14: Loại hộp [1] 11

Hình 1.15: Loại kim [1] 12

Hình 1.16: Bình lọc và hút ẩm [1] 13

Hình 1.17: Giàn lạnh [1] 14

Hình 1.18: Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô [2] 15

Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống điều hòa tự động trên ô tô [1] 16

Hình 2.2: Bảng điều khiển điều hòa tự động trên Vitz 17

Hình 2.3: Vị trí các chi tiết trong hệ thống điều hòa tự động [1] 18

Hình 2.4: Sơ đồ xử lý thông tin của ECU [1] 19

Hình 2.5: Cảm biến nhiệt độ trong xe [1] 20

Hình 2.6: Cảm biến nhiệt độ môi trường [1] 21

Hình 2.7: Cảm biến bức xạ mặt trời [1] 22

Hình 2.8: Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh [1] 22

Hình 2.9: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát [1] 23

Hình 2.10: Cảm biến tốc độ máy nén [1] 24

Hình 2.11: Mô tơ trộn gió [1] 24

Hình 2.12: Nguyên lý hoạt động của mô tơ trộn gió [1] 25

Hình 2.13: Mô tơ trợ động dẫn gió vào [1] 26

Hình 2.14: Công tắc ở vị trí RECIRC [1] 27

Hình 2.15: Công tắc ở vị trí FRESH [1] 27

Hình 2.16: Công tắc ở vị trí FACE [1] 28

Hình 2.17: Công tắc ở vị trí DEF [1] 29

Hình 2.18: Công thức tính nhiệt độ không khí cửa ra (TAO) [2] 30

Hình 2.19: Điều khiển trộn gió [2] 31

Hình 2.20: Điều khiển chia gió [1] 32

Hình 2.21: Điều khiển tốc độ quạt [1] 33

Hình 2.22: Điều khiển hâm nóng [1] 34

Hình 2.23: Điều khiển tốc độ quạt trong thời gian quá độ [1] 35

Hình 2.24: Điều khiển dẫn gió vào [1] 36

Hình 2.25: Điều khiển tốc độ không tải bằng van ISC [3] 37

Hình 2.26: Vị trí và cấu tạo của van EPR [1] 38

Hình 2.27: Nguyên lý hoạt động của van EPR [1] 39

Hình 2.28: Điều hòa đang hoạt động (Máy nén ON) [1] 40

Hình 2.29: Điều hòa ngừng hoạt động (Máy nén OFF) [1] 40

Hình 2.30: Công tắc nhiệt đóng [3] 41

Hình 2.31: Công tắc nhiệt mở [1] 41

Hình 2.32: Điều khiển theo mạng lưới thần kinh [1] 42

Hình 3.1: Áp suất ga ở mức tiêu chuẩn 45

Hình 3.2 Hệ thống tự chẩn đoán 47

Hình 3.3: Đèn báo [1] 48

Hình 3.4: Kiểm tra cảm biến [1] 48

Hình 3.5: Kiểm tra bộ chấp hành [1] 49

Hình 3.6: Ví dụ màn hình kiểm tra mã lỗi trên xe Toyota 49

Hình 3.7: Ví dụ mã lỗi hiển thị (Mã 11) 49

Hình 3.8: Hộp cầu chì chính [1] 50

Hình 3.9: Modul thực hành hệ thống điều hòa tự động 51

Hình 3.10: Các công tắc đánh ban 52

Hình 3.11: Mạch cảm biến nhiệt độ trong xe 52

Hình 3.12: Lỗi cảm biến nhiệt độ trong xe hiển thì trên OBD 53

Hình 3.13: Đồ thị điện trở so với nhiệt độ 54

Hình 3.14: Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ ngoài xe 54

Hình 3.15: Lỗi cảm biến nhiệt độ ngoài xe hiện thị trên OBD 55

Hình 3.16: Đồ thị điện trở so với nhiệt độ 56

Hình 3.17: Sơ đồ mạch điện cảm biến áp suất ga 57

Hình 3.18: Lỗi cảm biến áp suất ga điều hòa hiển thị trên OBD 58

Hình 3.19: Dùng vôn kế kiểm tra cảm biến áp suất điều hòa 59

Hình 3.20: Biểu đồ giá trị điển áp và áp suất ga điều hòa 59

Hình 3.21: Đồ thị điện áp của cảm biến mặt trời 60

Hình 3.22: Sơ đồ mạch điện cảm biến mặt trời 60

Hình 3.23: Lỗi cảm biến mặt trời hiển thị trên OBD 61

Hình 4.1: Sơ đồ mạch điện của xe Vitz

Hình 4.2: Sơ đồ mạch điện của xe Vitz

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1: Một số hư hỏng thường gặp của hệ thống điều hòa không khí trên xe ô tô 43

Bảng 3.2 Một số hư hỏng thường gặp được kiểm tra bằng đồng hồ đo áp suất: 45

Bảng 3.3: Mã lỗi trên xe Toyota 50

Bảng 3.4: Đo điện trở điện trở tiêu chuẩn 53

Bảng 3.5: Đo điện trở điện trở tiêu chuẩn 55

Bảng 3.6: Chuẩn bị trước khi đo 58

Bảng 3.7: Đo điện áp tiêu chuẩn 61

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

TAO Điều khiển nhiệt độ không khí cửa ra ECU Bộ điều khiển điện tử

EPR Bộ điều hòa áp suất giàn lạnh

ECU A/C Bộ điều khiển điều hòa không khí

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Ô TÔ 1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống điều hòa

Hệ thống giao thông ban đầu với các phương tiện giao thông là xe ngựa Sau

đó người ta phát minh ra ô tô để thay thế Những ô tô ban đầu đã có không giao cabin được mở với môi trường bên ngoài Khi đó con người phải mặc trang phục phù hợp với từng điều kiện thời tiết khác nhau Theo yêu cầu của khách hàng, một không gian cabin kín với hệ thống sưởi ấm, làm mát và thông gió được phát triển

Hệ thống sưởi ấm đầu tiên bao gồm gạch đất sét nung nóng và đặt chúng bên trong

xe hoặc sử dụng lò đốt nhiên liệu đơn giản để thêm nhiệt cho không gian cabin

Thông gió bên trong xe bằng cách mở hay nghiêng cửa sổ hoặc kính chắn gió, lỗ thông hơi đã được thêm vào các cửa và vách ngăn để cải thiện lưu thông không khí và tấm mái hắt là tương ứng với ống dẫn khí hiện đại của chúng ta ngày nay, luồng không khí rất khó kiểm soát vì nó phụ thuộc vào tốc độ xe và đôi khi đưa bụi bận, không khí ẩm có chứa khói của động cơ vào cabin Làm lạnh có thể đơn giản là để một khối băng trong xe và cho nó tan chảy

Năm 1939 Packard tiếp thị các hệ thống điều hòa ô tô cơ khí đầu tiên làm việc theo một chu trình khép kín Hệ thống này sử dụng một máy nén, bình ngưng, máy sấy và thiết bị bay hơi để vận hành hệ thống Việc kiểm soát hệ thống chỉ là một công tắc quạt Chiến dịch tiếp thị của Packard với thông điệp: 'Hãy quên đi cái nóng mùa hè này trong xe với điều hòa không khí"

Trong giai đoạn 1940-1941 một số nhà sản xuất xe với hệ thống điều hòa nhưng với khối lượng nhỏ và không được thiết kế cho mọi người Mãi cho đến sau thế chiến thứ hai, Cadillac quảng cáo một tính năng mới cho hệ thống điều hòa mà người dùng có thể điều khiển được Hệ thống này được đặt ở ghế sau, người lái xe phải leo vào ghế sau để chuyển đổi hệ thống

Trong 1954-1955 Nash-KELVINATOR giới thiệu điều hòa không khí cho thị trường đại chúng Đó là một hệ thống điều hòa nhỏ gọn hơn và giá cả phải chăng

và được gắn trên bảng điều khiển

1.2 Chức năng của điều hòa không khí trên ôtô

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 Hình 1.1: Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa trên ô tô [3]

Điều hoà không khí điều khiển nhiệt độ trong xe Nó hoạt động như là một máy hút

ẩm có chức năng điều khiển nhiệt độ lên xuống Điều hoà không khí cũng giúp loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như sương mù, băng đọng trên mặt trong của kính xe

Nó có các chức năng sau:

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

 Điều khiển tuần hoàn không khí trong xe

 Lọc và làm sạch không khí

1.2.1 Chức năng sưởi ấm

Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của két sưởi [1]

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 sưới 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

1.2.2 Chức năng làm mát

Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của giàn lạnh [1]

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 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 nước làm mát động cơ nhưng việc làm mát không khí là hoàn toàn độc lập với nhiệt độ nước làm mát động cơ

1.2.3 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 tàn 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 tàn nhiệt và chảy xuống khay xả nước sau đó được đưa ra ngoài xe thông qua vòi dẫn

Hình 1.4: Bộ lọc không khí [1]

- Bộ làm sạch không khí: Bộ làm sạch không khí là một thiết bị dùng để loại bỏ khói thuốc lá, bụi,.v.v để làm sạch không khí trong xe

Hình 1.5: Bộ lọc gió kết hợp khử mùi [2]

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 khi mô tơ quạt gió ở vị trí ''HI‘'

1.3 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 theo phương thức điều khiển

1.3.1 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

Đặc điểm của loại này là không khí lạnh từ cụm điều hòa được thổi thẳng đến mặt trước người lái nên hiệu quả làm lạnh có cảm giác hơn so với công suất của cụm điều hòa, cửa ra không khí lạnh được điều chỉnh bởi bản thân người lái nên người lái có thể cảm nhận được hiệu quả làm lạnh

Hình 1.6: Kiểu giàn lạnh đặt phía trước [2]

Hình 1.7: Kiểu ở khoang hành lý [2]

c) 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 1.8: Kiểu giàn lạnh kép [2]

1.3.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển

a) 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

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 Ví dụ: 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 Vitz của Toyota

1.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí ô tô 1.4.1 Cấu tạo

a) Máy nén

Máy nén có tác dụng nén môi chất đã bay hơi ở giàn lạnh thành môi chất dạng hơi có nhiệt độ và áp suất cao Từ đó giàn nóng có thể dễ dàng hóa lỏng hơi môi chất, cả khi môi trường xung quanh có nhiệt độ cao Máy nén còn có tác dụng tuần hoàn môi chất trong hệ thống lạnh Máy nén nằm bên hông động cơ và được dẫn động bởi pulley trục khuỷu động cơ

Tất cả các máy nén của hệ thống lạnh trên ôtô đều được trang bị bộ ly hợp kiểu điện từ

Khi động cơ hoạt động, pulley máy nén quay theo nhưng trục máy vẫn đứng yên cho đến khi bật công tắc A/C, bộ ly hợp điện từ sẽ khớp với pulley vào trục của máy nén cho trục khuỷu động cơ dẫn động

Khi bật công tắc máy lạnh A/C, dòng điện chạy qua cuộn dây của bộ ly hợp điện từ và sinh ra từ trường lớn.Lực điện từ kéo ly hợp vào pulley và nối chặt chúng lại với nhau và trục của máy nén quay cùng với pulley của máy nén

Hình 1.11: Máy nén kiểu piston [2]

- Cấu tạo: Piston, đĩa xupap, vỏ máy nén, đĩa ép, cảm biến puly, đĩa đẩy

piston, cụm puly

- Nguyên lý hoạt động:

Hình 1.12: Nguyên lý hoạt động của máy nén [2]

+ Giai đoạn 1: Hút môi chất

Khi piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, các van hút được mở

ra, các van đẩy đóng, môi chất được hút vào xylanh công tác và kết thúc khi piston tới điểm chết dưới

+ Giai đoạn 2: Nén môi chất

Khi piston đi từ điểm chết dưới tới điểm chết trên, van hút đóng, van đẩy lúc này vẫn đóng Môi chất đang ở áp suất thấp, nhiệt độ thấp được nén lên áp suất cao, nhiệt độ cao Khi piston đi được 2/3 quãng đường thì van đẩy bắt đầu mở nhưng mở với tiết diện nhỏ hơn làm tăng thêm áp suất của môi chất ra Quá trình này kết thúc khi piston đi tới điểm chết trên

+ Giai đoạn 3: Khi piston đi tới điểm chết trên, thì quy trình lại được lặp lại

từ đầu

b) Giàn nóng(bộ ngưng tụ):

1 Giàn nóng 6 Môi chất giàn nóng ra

2 Cửa vào 7.Không khí lạnh

3 Khí nóng 8.Quạt giàn nóng

4 Đầu từ máy nén đến 9.ỐngdẫnchữU

5 Cửa ra 10.Cánh tản nhiệt

Hình 1.13: Giàn nóng [3]

- Chức năng: Làm mát môi chất ở thể khí có áp suất và nhiệt độ cao bị nén

bởi máy nén và chuyển nó thành môi chất ở trạng thái và nhiệt độ áp suất cao (phần lớn môi chất ở trạng thái lỏng và có lẫn một số ở trạng thái khí)

- Cấu tạo:

Giàn nóng dùng trong hệ thống lạnh trên ô tô sử dụng giàn ngưng tụ không khí cưỡng bức gồm các ống xoắn có cánh xếp trong nhiều dãy và dùng quạt để tạo chuyển động của không khí

Cánh tản nhiệt: được chế tạo bởi các lá nhôm mỏng và xếp song song với nhau suy ra dẫn nhiệt, tỏa nhiệt tốt

Ống xoắn chữ U: dùng để truyền môi chất và tỏa nhiệt, thường dùng là ống đồng vừa tỏa nhiệt tốt vừa có độ bền cao

- Nguyên lý hoạt động: Giàn nóng tiếp nhận hơi môi chất lạnh dưới áp suất

và nhiệt độ cao từ máy nén đưa hơi môi chất lưu thông trong ống, nhiệt của khí môi chất truyền qua các cánh tỏa nhiệt và được quạt gió thổi đi Quá trình này làm tỏa một lượng nhiệt rất lớn vào không khí, do bị mất nhiệt, hơi môi chất giảm nhiệt độ đến nhiệt độ bằng nhiệt độ bão hòa(hay nhiệt độ sôi) ở áp suất ngưng tụ thì ngưng

c) Van tiết lưu

Van tiết lưu được lắp giữa bộ bốc hơi và bình lọc có tác dụng:

- Phối hợp với cảm biến nhiệt độ để điều khiển lưu lượng của môi chất lạnh

và nhiệt độ của giàn lạnh

- Giảm áp suất môi chất sau khi đi qua van tiết lưu

Thông thường van tiết lưu có hai loại: loại hộp và loại dạng kim

+ Loại hộp

Hình 1.14: Loại hộp [1]

Một van trực tiếp phát hiện nhiệt độ của môi chất (độ lạnh) xung quanh đầu

ra của giàn lạnh bằng một thanh cảm nhận nhiệt và truyền tới khí ở bên trong màng ngăn Sự thay đổi áp suất khí là do sự thay đổi nhiệt độ cân bằng giữa áp suất đầu ra của dòng lạnh và áp lực lò xo đẩy van kim để điều chỉnh lượng môi chất

+ Loại kim:

Hình 1.15: Loại kim [1]

Bộ phận cảm nhận nhiệt độ của van giãn nở được đặt ở bên ngoài của cửa ra của giàn lạnh ở đỉnh của màng dẫn tới ống cảm nhận điện, có chứa môi chất và áp suất của môi chất thay đổi tuỳ theo nhiệt độ bên ngoài của giàn lạnh

Áp suất môi chất ở bên ngoài của giàn lạnh tác động vào đáy màng

Sự cân bằng giữa lực đẩy màng lên (áp suất môi chất ở bên ngoài của giàn lạnh + lò xo) và áp suất môi chất của ống cảm nhận nhiệt làm dịch chuyển van kim

do đó điều chỉnh được dòng môi chất

Hình 1.16: Bình lọc và hút ẩm [1]

Cấu tạo bình lọc ( bình hút ẩm ):

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

e) Giàn lạnh(thiết bị bay hơi)

- Chức năng: là thiết bị trao đổi nhiệt, làm bay hơi môi chất ở dạng sương

sau khi qua van tiết lưu có nhiệt độ và áp suất thấp và làm lạnh không khí ở xung quanh nó Ngoài ra giàn lạnh có có tác dụng hút ẩm trong cabin: khi luồng không khí thổi qua giàn lạnh,không khí được làm lạnh chất ẩm ướt trong không khí sẽ ngưng tụ thành nước quanh các ống của giàn lạnh, nước ngưng tụ này được hứng và đưa ra ngoài xe qua ống xả bố trí bên dưới giàn lạnh

Hình 1.17: Giàn lạnh [1]

- Cấu tạo:

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

- Nguyên lý hoạt động: Môi chất lạnh ở thể lỏng được van tiết lưu phun tơi

sương vào bộ bốc hơi Luồng không khí do quạt điện thổi xuyên qua bộ bốc hơi trao đổi nhiệt và làm sôi môi chất lạnh Trong lúc chả xuyên qua các ống của bộ bốc hơi, môi chất lạnh hấp thụ một lượng nhiệt rất lớn và bốc hơi hoàn toàn Khi môi chất lạnh sôi, hấp thu nhiệt, bộ bốc hơi trở nên lạnh, quạt điên hút không khí trong cabin

và không khí từ ngoài thổi xuyên qua giàn lạnh, cho ra luồng không khí đã được làm lạnh và hút ẩm vào trong cabin ô tô

1.3.2 Nguyên lý hoạt động

Hình 1.18: Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô [2]

Môi chất ở áp suất thấp nhiệt độ thấp được đưa vào từ máy nén và đẩy tới giàn nóng ở áp suất cao nhiệt độ cao Tại đây khi môi chất ở áp suất cao nhiệt độ cao đi qua các ống chữ U và được quạt thổi để giảm nhiệt thì ngưng tụ thành thể lỏng áp suất cao nhiệt độ thấp tiếp tục được đưa đến bình lọc và hút ẩm để lọc sạch tạp chất và hút hết hơi ẩm tiếp sau đó được đưa đén van tiết lưu Van tiết lưu điều tiết lưu lượng môi chất lạnh thể lỏng để phun vào giàn lạnh và quạt đồng sóc thổi một lượng khí lớn qua giàn lạnh và đưa vào cabin

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG

2.1 Khái quát về hệ thống điều hòa không khí tự động trên ôtô

2.1.1 Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động

Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống điều hòa tự động trên ô tô [1]

Hệ thống điều hoà không khí tự động được kích hoạt bằng cách đặt nhiệt độ mong muốn bằng núm chọn nhiệt độ và ấn vào công tắc AUTO Hệ thống sẽ điều chỉnh ngay lập tức và duy trì nhiệt độ ở mức nhiệt độ mà con người chúng ta cảm thấy thoải mái nhất (nhiệt độ thích hợp là 25ºC) đã thiết lập nhờ chức năng điều khiển tự động của ECU

2.1.2 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 2.2: Bảng điều khiển điều hòa tự động trên Vitz

2.1.3.Vị trí các chi tiết trong hệ thống

1 ECU điều khiển A/C 8.Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

2 ECU động cơ 9 Công tắc áp suất A/C

3 Bảng điều khiển 10 Mô tơ trộn gió

4 Cảm biến nhiệt độ trong xe 11 Mô tơ lấy gió vào

5 Cảm biến nhiệt độ ngoài xe 12 Mô tơ chia gió

6 Cảm biến bức xạ mặt trời 13 Mô tơ quạt gió (quạt giàn lạnh)

7 Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 14 Bộ điều khiển quạt giàn lạnh

Hình 2.3: Vị trí các chi tiết trong hệ thống điều hòa tự động [1]

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

ECU tính toán nhiệt độ và lượng không khí được hút vào và quyết định xem chớp thông gió nào sẽ được sử dụng dựa trên nhiệt độ được xác định bởi mỗi cảm biến và nhiệt độ mong muốn xác lập ban đầu

Những giá trị này được sử dụng để điều khiển vị trí cánh trộn khí, tốc độ mô

tơ quạt gió và vị trí cánh điều tiết thổi khí

Hình 2.4: Sơ đồ xử lý thông tin của ECU [1]

Có bẩy nguồn thông tin được gửi đến ECU để xử lý 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 giàn lạnh

 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

2.2 Các cảm biến trong hệ thống điều hòa tự động

2.2.1 Cảm biến nhiệt độ trong xe

Hình 2.5: Cảm biến nhiệt độ trong xe [1]

Cấu tạo:

Cảm biến nhiệt độ trong xe là 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

Chức năng:

Cảm biến phát hiện nhiệt độ trong xe dùng làm cơ sở cho việc điều khiển nhiệt độ

2.2.2 Cảm biến nhiệt độ môi trường

Hình 2.6: Cảm biến nhiệt độ môi trường [1]

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

Hình 2.7: Cảm biến bức xạ mặt trời [1]

2.2.4 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 2.8: Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh [1]

2.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 2.9: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát [1]

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

2.2.6 Cảm biến tốc độ máy nén

Hình 2.10: Cảm biến tốc độ máy nén [1]

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

2.3 Các cụm chi tiết đặc trưng cho hệ thống điều hòa tự động trên ôtô

2.3.1 Mô tơ trộn gió

a) Cấu tạo:

Hình 2.11: Mô tơ trộn gió [1]

Mô tơ trộn gió gồm có mô tơ, bộ hạn chế, chiết áp, và tiếp điểm động Mô tơ được kích hoạt bởi tín hiệu từ ECU A/C

b) Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.12: Nguyên lý hoạt động của mô tơ trộn gió [1]

 Khi cánh điều khiển trộn gió được chuyển tới vị trí HOT thì cực MH được cấp điện và cực MC được nối mát để quay mô tơ trộn gió điều khiển cánh trộn gió Khi cực MC trở thành nguồn cấp điện và cực MH được nối mát thì mô tơ quay theo

chiều ngược lại để xoay cánh trộn gió về vị trí COOL

 Khi tiếp điểm động của chiết áp dịch chuyển đồng bộ với sự quay của mô

tơ, tạo ra các tín hiệu điện theo vị trí của cánh trộn gió và đưa thông tin vị trí thực tế của cánh điều khiển trộn gió tới ECU A/C

 Mô tơ trộn gió được trang bị một bộ hạn chế để ngắt dòng điện tới mô tơ khi đi đến vị trí hết hành trình Khi tiếp điểm động dịch chuyển đồng bộ với mô tơ tiếp xúc với các vị trí hết hành trình, thì mạch điện bị ngắt để dừng mô tơ lại

2.3.2 Mô tơ trợ động dẫn gió vào

a) Cấu tạo:

Mô tơ trợ động dẫn gió vào gồm có một mô tơ, bánh răng, đĩa động…

Hình 2.13: Mô tơ trợ động dẫn gió vào [1]