Thiết kế trang phục dạ hội lấy cảm hứng từ mỹ nhân Hồng Kông thập niên 80-90

Với những kiến thức được học trên trường kèm với định hướng của thầy Nguyễn Thành Tuyên thì nhóm sinh viên thực hiện đồ án tốt nghiệp lựa chọn cho mình là đề tài: “Nghiên

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

GVHD: ThS NGUYỄN THÀNH TUYÊN SVTH: NGUYỄN LƯƠNG TRỌNG NHÂN PHẠM LƯU TRỌNG

S K L 0 1 0 3 8 4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

NGHIÊN CỨU, MÔ PHỎNG VÀ CẢI TIẾN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ NHẦM PHỤC VỤ GIẢNG DẠY

Trang 2

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

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022

NGHIÊN CỨU, MÔ PHỎNG VÀ CẢI TIẾN

HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

NHẰM PHỤC VỤ GIẢNG DẠY

Trang 3

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

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, MÔ PHỎNG VÀ CẢI TIẾN

HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

NHẰM PHỤC VỤ GIẢNG DẠY

SVTH: NGUYỄN LƯƠNG TRỌNG NHÂN

Trang 4

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

********

Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 12 năm 2022

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên Sinh viên:

Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thành Tuyên

1 Tên đề tài: Nghiên cứu, mô phỏng và cải tiến hệ thống điều hòa không khí nhằm phục

vụ giảng dạy

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

Mô hình dạy học hệ thống điều hoà không khí của xe Hyundai Porter đời 2006

3 Nội dung thực hiện đề tài:

- Tìm hiểu hệ thống điều hòa không khí

- Mô phỏng điều hòa không khí và đưa ra sự thay đổi nhiệt độ

- Nghiên cứu và cải tiến hệ thống (nhận diện giọng nói, …)

- Kết hợp cải tiến và hoàn chỉnh mô hình

- Biên soạn nội dung, hướng dẫn bài thực hành

4 Sản phẩm: 01 mô hình điều hoà không khí, 01 cuốn thuyết minh

Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 12 năm 2022

TRƯỞNG BỘ MÔN

ThS Lê Quang Vũ

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS Nguyễn Thành Tuyên

Trang 5

********

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Nguyễn Lương Trọng Nhân MSSV: 18110166

Tên đề tài: Nghiên cứu, mô phỏng và cải tiến hệ thống điều hòa không khí nhằm phục

vụ giảng dạy

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thành Tuyên

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

Giáo viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

Trang 6

********

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

1 Nguyễn Lương Trọng Nhân MSSV: 18110166

Tên đề tài: Nghiên cứu, mô phỏng và cải tiến hệ thống điều hòa không khí nhằm phục

vụ giảng dạy

Họ và tên Giáo viên phản biện: ThS Nguyễn Quang Trãi

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm:……….(Bằng chữ: )

Giáo viên phản biện

(Ký & ghi rõ họ tên)

Trang 7

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 ThS 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

- Giảng viên ThS Nguyễn Quang Trãi đã đóng góp những ý kiến quý báu để chúng em hoàn thiện đồ án tốt nghiệp, bổ sung thêm kiến thức của mình

- 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, 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 thầy cô khoa Cơ Khí Động Lực dồi dào sức khoẻ, 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!

Nhóm sinh viên thực hiện đề tài:

Nguyễn Lương Trọng Nhân Phạm Lưu Trọng

Trang 8

TÓM TẮT

Vào thế kỉ XIX, chiếc ô tô “thực sự” đầu tiên được ra đời bởi ông Karl Benz chạy bằng động cơ đốt trong và có ba bánh Nói chung ô tô từ một chiếc rất thô sơ thì cho tới ngày hôm nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ để góp phần phát triển ngành công nghệ kỹ thuật ô tô một cách đáng kinh ngạc so với những ngành công nghiệp khác

Ngày nay, việc sử dụng ô tô rất phổ biến và thông dụng cho việc di chuyển, vận tải,…nên nhu cầu cũng theo đó mà trở nên rộng rãi và nâng cao hơn Họ đòi hỏi nhiều hơn cho mỗi chiếc xe của mình về tính năng an toàn, những tiện ích có thể sử dụng trên chiếc xe Do đó mà các nhà sản xuất phải đáp ứng cho khách hàng của mình như là: Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS – Anti-lock Brake System), Hệ thống điều khiển hành trình (Cruise Control), Hệ thống đỗ xe tự động (Automatic Parking), Bluetooth, màn hình DVD, loa, Một trong những tiện nghi bắt buộc và phải có trong xe vì nếu không có hệ thống này hay hệ thống bị hư, trục trặc sẽ gây cho người sử dụng cảm thấy rất khó chịu đó là hệ thống điều hòa không khí

Chính vì sự phát triển đầy tiềm năng của ngành ô tô nói chung thì trường Đại học

Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã đưa ngành Công nghiệp kỹ thuật ô tô vào chương trình đào tạo từ khi mới thành lập trường vào năm 1962 Góp phần tiếp nhận, truyền tải, đóng góp nguốn nhân lực cho xã hội vào việc thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp ô tô Viêt Nam Như đã nói ở trên thì trong mỗi chiếc xe bắt buộc phải có hệ thống điều hòa không khí, là một trong những hệ thống rất cần thiết và thiết yếu

Do đó mà trong học phần của mỗi sinh viên ngành ô tô đều được tiếp cận, học tập trên cơ sở lý thuyết bên cạnh những mô hình thực tế minh họa nguyên lý hoạt động Dựa vào nền tảng kiến thức đã học trên giảng đường và phòng thực hành thì nhóm đã quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu, mô phỏng và cải tiến hệ thống điều hòa không khí nhằm phục vụ giảng dạy” Với mục đích nghiên cứu sâu hơn về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô và cho các bạn sinh viên tham khảo, học tập

Nội dung được thể hiện qua 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Cải tiến mô hình

Chương 4: Một số bài thực hành trên mô hình

Chương 5: Hoàn thiện và phát triển đề tài

Trang 9

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ viii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu và phạm vi ứng dụng đề tài 1

1.3 Phương pháp nghiên cứu 1

1.4 Giới hạn đề tài 2

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Giới thiệu chung về điều hòa không khí 3

2.1.1 Khái niệm 3

2.1.2 Nhiệt và sự truyền nhiệt 3

2.1.3 Nguyên lý làm lạnh bằng cách nén hơi 4

2.2 Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 5

2.2.1 Khái niệm 5

2.2.2 Phân loại 5

2.2.2.1 Theo vị trí lắp đặt 5

2.2.2.2 Theo phương pháp điều khiển 7

2.2.3 Các điều khiển 8

2.2.3.1 Điều khiển nhiệt độ 8

2.2.3.2 Điều khiển dòng không khí trong xe 11

2.2.4 Các chứng năng 12

2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thông điều hòa trên ô tô 18

2.3.1 Khái quát về hệ thống điều hòa trên ô tô 18

2.3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc từng chi tiết 19

2.3.2.1 Máy nén 19

2.3.2.2 Bộ ly hợp từ 20

2.3.2.3 Bộ ngưng tụ (dàn nóng) 22

Trang 10

2.3.2.4 Bộ lọc 25

2.3.2.4 Van tiết lưu (van dãn nở) 26

2.3.3 Một số bộ phận khác 29

2.4 Cách kiểm tra 32

2.4.1 Dùng các giác quan 32

2.4.2 Đo áp suất 33

2.5 Hiển thị thông tin nhiệt độ 39

2.5.1 Giới thiệu về Arduino 39

2.5.2 Giới thiệu về Arduino Uno R3 39

2.5.3 Màn hình LCD 2004 tích hợp I2C 41

2.5.4 Cảm biến nhiệt độ DHT11 42

CHƯƠNG 3 CẢI TIẾN MÔ HÌNH 44

3.1 Mô hình ban đầu 44

3.1.1 Nhận định và đánh giá ban đầu về mô hình 44

3.1.2 Xác định phương hướng cần giải quyết để cải tiến 46

3.2 Cải tiến một số thiết bị trên mô hình có sẵn 47

3.2.1 Phần cơ khí 47

3.2.2 Phần cơ 47

3.3 Khôi phục lại hệ thống mạch điện của mô hình 50

3.3.1 Sơ đồ cấu tạo cụm điều khiển 50

3.3.2 Sơ đồ mạch điện hệ thống điều hòa Hyundai Porter 2006 52

3.4 Thiết kế mica bằng AutoCAD 54

3.5 Hiển thị thông tin lên màn hình LCD kết hợp loa cảnh báo nhiệt độ 54

3.6 Hoàn thiện mô hình 55

CHƯƠNG 4 MỘT SỐ BÀI TẬP THỰC HÀNH TRÊN MÔ HÌNH 56

4.1 Bài thực hành kiểm tra ngoại quang hệ thống điều hoà 56

4.1.1 Những chú ý 56

4.1.2 Tiến hành kiểm tra ngoại quang và chẩn đoán 56

4.2 Bài thực hành phát hiện hư hỏng hệ thống điều hòa bằng đồng hồ đo áp suất gas 58 4.2.1 Mục đích 58

4.2.2 Chuẩn bị 58

Trang 11

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

4.3 Quy trình chẩn đoán lỗi hệ thống của mô hình 59

4.4 Bài thực hành kiểm tra các bộ phận điều khiển hệ thống 60

4.4.1 Intake Actuator (Môtơ điều khiển hướng lấy gió của bộ chia gió) 60

4.4.1.1 Mục đích 60

4.4.1.2 Chuẩn bị 61

4.4.1.3 Chú ý an toàn 61

4.4.1.4 Tiến hành thực hiện 61

4.4.2 Blower Speed Control (Motơ điều khiển tốc độ thổi gió) 61

4.4.2.1 Mục đích 61

4.4.2.2 Chuẩn bị 61

4.4.2.3 Chú ý an toàn 62

4.4.3 Mode Actuator 62

4.4.3.1 Mục đích 62

4.4.3.2 Chuẩn bị 62

4.4.3.3 Chú ý an toàn 63

4.5 Bài thực hành số 1: Lỗi quạt dàn lạnh không chạy ở mức độ 1 64

4.6 Bài thực hành số 2: Lỗi quạt dàn nóng không chạy 67

4.7 Bài thực hành số 3: Lỗi hệ thống lấy gió trong và gió ngoài không hoạt động 70

4.8 Bài thực hành số 4: Lỗi hệ thống điều khiển hướng gió ra 73

CHƯƠNG 5 HOÀN THIỆN VÀ PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 77

5.1 Kết luận 77

5.2 Hướng phát triển 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

PHỤ LỤC 79

Trang 12

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

A/C: Air Conditioner

DEF: Defroster

ECU: Electronic Control Unit

EATC: Electronic Automatic Temperature Control

Trang 13

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật Arduino Uno R3 40

Bảng 2.2: Các chân tín hiệu của màn hình LCD 2004 tích hợp I2C 42

Bảng 3 Các chân giắc cắm của bộ điều khiển điều hòa 51

Bảng 4.1 Bảng liên hệ giữa nhiệt độ môi trường và áp suất 59

Bảng 4.2: Bảng thông số tín hiệu 63

Trang 14

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ

Hình 2.1 Sự trao đổi nhiệt 3

Hình 2.2 Sơ đồ mô tả bốn thiết bị trong chu trình làm lạnh nén hơi 4

Hình 2.3 Hệ thống điều hòa giúp làm mát không khí trên xe ô tô 5

Hình 2.4 Kiểu điều lắp phía trước 6

Hình 2.5 Kiểu điều hòa lắp ở cả phía trước và phía sau 6

Hình 2.6 Điều hòa lắp phía trước và treo trên trần 7

Hình 2.7 Điều hòa không khí tự động 7

Hình 2.8 Điều hòa chỉnh bằng tay 8

Hình 2.9 Điều chỉnh nhiệt độ mát 9

Hình 2.10 Điều chỉnh nhiệt độ bình thường 9

Hình 2.11: Điều chỉnh nhiệt độ nóng 10

Hình 2.12: Hệ thống sưởi không khí 10

Hình 2.13 Hệ thống làm mát không khí 11

Hình 2.14 Thông gió tự nhiên 11

Hình 2.15 Thông gió cưỡng bức 12

Hình 2.16 Hệ thống lọc không khí 12

Hình 2.17 Bảng điều khiển 13

Hình 2.18 Miêu tả khái quát đường luồng không khí 13

Hình 2.19 Cách lấy không khí vào bên trong xe 14

Hình 2.20 Chức năng điều khiển nhiệt độ 14

Hình 2.21 Hướng gió phía trước mặt 15

Hình 2.22 Hướng gió trước mặt và dưới chân 15

Hình 2.23 Hướng gió phía dưới chân 16

Hình 2.24 Dòng khí dùng để sưởi kính 16

Hình 2.25 Cách hoạt động của cánh điều tiết 17

Hình 2.26 Điều khiển tốc độ quạt gió 17

Hình 2.27 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống điều hòa ô tô 18

Hình 2.28: Cấu tạo máy nén khí loại piston 20

Hình 2.29 Cấu tạo của ly hợp từ 21

Trang 15

Hình 2.31 Cấu tạo bộ ngưng tụ 23

Hình 2.32 Nguyên lý làm việc của bộ ngưng tụ 24

Hình 2.33 Bộ chia lỏng - hơi tích hợp với bộ ngưng tụ 24

Hình 2.34 Cấu tạo bình chứa và lọc 25

Hình 2.35 Chu trình làm việc của bộ lọc 26

Hình 2.36 Cấu tạo van tiết lưu dạng hộp 27

Hình 2.37 Sơ đồ nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải cao) 27

Hình 2.38 Sơ đồ nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải thấp) 28

Hình 2.39 Cấu tạo của bộ bốc hơi 29

Hình 2.40 Đường ống dẫn môi chất lạnh 30

Hình 2.41 Quạt tản nhiệt dàn nóng 31

Hình 2.42 Quạt lồng sóc 32

Hình 2.43 Dùng mắt để kiểm tra hệ thống điều hòa trong khoang động cơ 32

Hình 2.44 Kiểm tra bằng dụng cụ đo áp suất 34

Hình 2.45 Đồng hồ đo trường hợp hệ thống điều hòa hoạt động bình thường áp suất tiêu chuẩn 34

Hình 2.46 Đồng hồ đo trường hợp lượng môi chất bị thiếu 35

Hình 2.47 Hệ thống bị dư môi chất hoặc khả năng làm mát của dàn nóng kém 35

Hình 2.48 Đồng hồ đo trường hợp có hơi ẩm trong dàn lạnh 36

Hình 2.49 Đồng hồ đo trường hợp có sự sụt áp bên trong máy nén 37

Hình 2.50 Đồng hồ đo trường hợp bị tắc nghẽn trong chu kỳ làm lạnh 37

Hình 2.51 Đồng hồ đo trường hợp không khí bên trong hệ thống làm lạnh 38

Hình 2.52 Đồng hồ đo trường hợp độ mở của van tiết lưu quá lớn 38

Hình 2.53 Logo của Arduino 39

Hình 2.54 Board mạch của Arduino Uno R3 40

Hình 2.55 Màn hình LCD 2004 41

Hình 2.56 Kết nối giữa Arduino và màn hình LCD thông qua I2C 42

Hình 2.57 Cảm biến nhiệt độ DHT11 43

Hình 3.1 Motor và máy nén trên mô hình ban đầu 44

Hình 3.2 Bộ ngưng tụ và quạt tản nhiệt trên mô hình ban đầu 45

Hình 3.3 Bộ bốc hơi và quạt lồng sóc ban đầu 45

Trang 16

Hình 3.4 Hộp điều khiển hệ thống điều hòa xe Lexus ES300 1993 45

Hình 3.5 Đường dây điện ban đầu 46

Hình 3.6 Khung sắt mô hình 47

Hình 3.7 Motor điện đã được thay thế 48

Hình 3.8 Máy nén đã được thay thế 49

Hình 3.9: Bộ bốc hơi Hyundai Porter 49

Hình 3.10 Sơ đồ, cấu tạo cụm điều khiển 50

Hình 3.11 Cụm điều khiển thực tế 50

Hình 3.12: Sơ đồ chân của bộ điều khiển 50

Hình 3.13: Sơ đồ mạch điện của hệ thống 52

Hình 3.14: Sơ đồ mạch điện của hệ thống (tt) 52

Hình 3.16: Giải thích các ký hiệu trong sơ đồ mạch điện 53

Hình 3.17 Bản thiết kế mica trên phần mềm 54

Hình 3.18 Sơ đồ mạch kết nối giữa Arduino và màn hình LCD kết hợp loa cảnh báo nhiệt độ 54

Hình 3.19 Hiển thị thông tin lên màn hình LCD 55

Hình 3.20 Mô hình hoàn chỉnh 55

Hình 4.1: Áp suất gas bình thường 58

Hình 4.2: Quy trình chuẩn đoán lỗi hệ thống 60

Hình 4.3: Motor hướng gió 60

Hình 4.4: Sơ đồ điều khiển motor hướng gió 60

Hình 4.5: Sơ đồ điều khiển tốc độ motor gió 61

Hình 4.6: Sơ đồ điều khiển bộ điều khiển hướng gió 62

Trang 17

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Lý do chọn đề tài

Chiếc ô tô ngày nay đóng một vai trò vô cùng quan trọng và ngày càng phát triển rộng rãi Không chỉ là một phương tiện đi lại, vận chuyển hàng hóa mà người sử dụng còn sử dụng nó như là ngôi nhà di động của mình Chính vì tính thiết yếu của “ngôi nhà biết đi” đó mà bên trong mỗi chiếc ô tô phải đáp ứng không chỉ là đảm bảo an toàn

mà còn phải có những tiện ích để người lái cảm thấy thoải mái mỗi lần sử dụng Một trong những hệ thống cần thiết và bắt buộc phải có trên mỗi chiếc xe hiện nay đó là hệ thống điều hòa không khí Giúp hành khách mát mẻ hơn khi phải di chuyển dưới trời nắng nóng hay giữ ấm mỗi khi trời trở lạnh

Với những kiến thức được học trên trường kèm với định hướng của thầy Nguyễn Thành Tuyên thì nhóm sinh viên thực hiện đồ án tốt nghiệp lựa chọn cho mình là đề

tài: “Nghiên cứu, mô phỏng và cải tiến hệ thống điều hòa không khí nhằm phục vụ giảng dạy” với mục đích không chỉ tìm hiểu thêm kiến thức về hệ thống điều hòa

không khí trên ô tô mà thông qua đề tài làm một mô hình mô phỏng phục vụ cho việc giảng dạy

1.2 Mục tiêu và phạm vi ứng dụng đề tài

Nhóm được tiếp nhận một mô hình đã có sẵn Mục tiêu của nhóm thực hiện đồ

án đề ra là:

- Tìm hiểu hệ thống điều hòa không khí

- Mô phỏng điều hòa không khí và đưa ra sự thay đổi nhiệt độ

- Nghiên cứu và cải tiến hệ thống (nhận diện giọng nói,…)

- Kết hợp cải tiến và hoàn chỉnh mô hình

- Biên soạn nội dung, hướng dẫn bài thực hành

Sau khi hoàn thiện mô hình có thể đưa vào phục vụ cho sinh viên học tập, nghiên cứu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động thông qua sự hướng dẫn của giảng viên

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu Trong đó đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu, thu nhập các thông tin liên quan, học hỏi kinh nghiệm của thầy cô, bạn

bè Tiến hành đọc sơ đồ mạch điện, kiểm tra, đo…Chạy thử mô hình và đưa ra những giải pháp tối ưu

Trang 18

1.4 Giới hạn đề tài

Nhóm sinh viên thực hiện đồ án được nhận một mô hình cũ có sẵn nên về phần

cơ khí gần như đã hoàn thiện, còn về phần hệ thống điều hòa thì đã lâu đời nên việc phục chế một số cơ cấu gặp nhiều khó khăn, phụ tùng thay thế rất khó

Trang 19

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

2.1.1 Khái niệm.

Điều hòa không khí hay còn gọi cách khác là điều hòa nhiệt độ Là quá trình loại bỏ nhiệt và độ ẩm trong phạm vi không gian để cải thiện sự thoải mái

2.1.2 Nhiệt và sự truyền nhiệt.

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

Nhiệt có xu hướng truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp

Có 3 cách truyền nhiệt:

- Dẫn nhiệt: (hay tán xạ nhiệt) nói ngắn gọn là sự truyền nhiệt từ nơi có nhiệt độ

cao về nơi có nhiệt độ thấp hơn

- 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

- 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

Hình 2.1 Sự trao đổi nhiệt

Trang 20

2.1.3 Nguyên lý làm lạnh bằng cách nén hơi.

Trong hệ thống làm lạnh nén hơi người ta dùng môi chất lạnh, các thiết bị và đường ống tuần hoàn trong hệ thống để trao đổi nhiệt dựa trên sự thay đổi trạng thái của môi chất Có bốn giai đoạn trong chu trình làm lạnh bằng cách nén môi chất lạnh

- Giai đoạn ngưng tụ: Môi chất sau khi rời khỏi máy nén đang ở trạng thái hơi có nhiệt độ và áp suất cao Môi chất đi vào thiết bị trao đổi nhiệt gọi là dàn ngưng tụ Tại dàn ngưng, môi chất truyền nhiệt năng sang một chất tải nhiệt khác như không khí hoặc nước lúc này đang có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của môi chất Hơi môi chất bị mất nhiệt và ngưng tụ thành dạng lỏng

- Giai đoạn dãn nở: Môi chất đang ở trạng thái lỏng có áp suất và nhiệt độ cao, đi qua một thiết bị tiết lưu, gọi là van giãn nở nhiệt Môi chất giảm áp suất khi đi qua van giãn nở; một phần môi chất lỏng lập tức hóa hơi và giảm nhiệt độ

- Giai đoạn bay hơi: Môi chất đi qua một thiết bị trao đổi nhiệt gọi là dàn bay hơi bao gồm nhiều cuộn ống xoắn Môi chất chuyển trạng thái từ lỏng sang hơi, đồng thời thu nhiệt từ môi trường, tạo hiệu ứng làm lạnh

- Giai đoạn nén hơi: Sau khi ra khỏi dàn bay hơi, môi chất đang ở trạng thái hơi

có nhiệt độ và áp suất thấp Môi chất được hút vào máy nén, tăng áp suất và nhiệt độ Sau đó, môi chất lặp lại chu trình tuần hoàn

Hình 2.2 Sơ đồ mô tả bốn thiết bị trong chu trình làm lạnh nén hơi

1 Dàn ngưng tụ 3 Dàn bay hơi

2 Van dãn nở nhiệt 4 Máy nén

Trang 21

2.2 Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.

2.2.1 Khái niệm

Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô là tiện nghi không thể thiếu đối với tất cả các mẫu xe ô tô hiện nay Điều hòa không khí là quá trình làm mát, lọc sạch và khử bớt độ ẩm trong không khí đi vào khoang hành khách, đem lại cảm giác thoải mái cho người ngồi trong xe và giúp loại bỏ các tác nhân gây cản trở tầm nhìn như sương mù, băng đọng trên mặt trong của kính xe

Hình 2.3 Hệ thống điều hòa giúp làm mát không khí trên xe ô tô

2.2.2 Phân loại

2.2.2.1 Theo vị trí lắp đặt

- Kiểu phía trước: có dàn lạnh gắn sau bảng đồng hồ và được nối với dàn sưởi

Quạt của dàn lạnh được dẫn động bằng mô tơ quạt Gió từ bên ngoài hoặc không khí

tuần hoàn được đưa vào làm lạnh không khí bên trong

Trang 22

Hình 2.4 Kiểu điều lắp phía trước

- Kiểu kép: là kiểu kết hợp giữa kiểu phía trước với dàn lành phía sau đặt trong

khoang hành lý Cấu trúc của kiểu này có đặc trưng không cho không khí thổi ra từ phía trước hoặc từ phía sau Điều hòa lắp theo kiểu kép cho năng suất lạnh cao hơn và nhiệt độ lạnh được phân bố trong xe đồng đều hơn

Hình 2.5 Kiểu điều hòa lắp ở cả phía trước và phía sau

- Kiểu kép treo trần: Đối với những loại xe ô tô khách thường áp dụng cách lắp

đặt hệ thống điều hòa không khí kiểu kép treo trần Điều hòa sẽ được bố trí ở phía trước bên trong xe kết hợp với dàn lạnh treo trần phía sau Kiểu lắp đặt điều hòa kép treo trần mang lại năng suất lạnh cao và nhiệt độ mát cũng được phân bố đồng đều khắp xe

Trang 23

Hình 2.6 Điều hòa lắp phía trước và treo trên trần

2.2.2.2 Theo phương pháp điều khiển

- Điều hòa tự động: nhiệt độ sẽ tự động được điều chỉnh phù hợp với không khí

bên ngoài Hệ thống này được trang bị bộ điều khiển điều hòa và ECU động cơ Điều hòa có thể tự động điều khiển nhiệt độ không khí ra và tốc độ động cơ quạt tự động dựa trên nhiệt độ bên trong, bên ngoài xe và bức xạ mặt trời báo về hộp điều khiển thông qua các cảm biến được trang bị Hệ thống điều hòa tự động trên ô tô có một màn hình nhỏ hiển thị nhiệt độ, tốc độ và hướng gió Ngoài ra, điều hòa tự động còn trang bị nút Auto Chế độ Auto của điều hòa ô tô giúp tự động đưa nhiệt độ và tốc độ gió về mức phù hợp nhất, tự động điều chỉnh nhiệt độ cho phù hợp với thời tiết mà tài xế

không cần can thiệp

Hình 2.7 Điều hòa không khí tự động

Trang 24

- Chỉnh tay: cho phép điều chỉnh nhiệt độ bằng tay từ công tắc và cần gạt Thiết

kế của hệ thống điều hòa chỉnh tay thường có 3 núm xoay: nhiệt độ, gió và hướng gió Tài xế tự điều chỉnh nhiệt độ, mức gió phụ thuộc vào cảm giác nóng/lạnh của cơ thể

Hình 2.8 Điều hòa chỉnh bằng tay

2.2.3 Các điều khiển

2.2.3.1 Điều khiển nhiệt độ

Bằng cách sử dụng cả két sưởi và dàn 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

Trang 25

Hình 2.9 Điều chỉnh nhiệt độ mát

Hình 2.10 Điều chỉnh nhiệt độ bình thường

Trang 26

Hình 2.11: Điều chỉnh nhiệt độ nóng

- Hệ thống sưởi không khí: thông qua nhiệt độ nước làm mát của động cơ (đã làm

nóng) để tăng nhiệt độ không khí lên Từ đó làm nóng không khí để sưởi ấm làm tăng nhiệt độ của xe

Hình 2.12: Hệ thống sưởi không khí

- Hệ thống làm mát không khí: được sử dụng môi chất làm lạnh để đi qua dàn lạnh Việc không khí từ bên ngoài môi trường thông qua dàn lạnh sẽ được môi chất làm lạnh làm mát Từ đó giảm nhiệt độ trong ô tô xuống phù hợp với yêu cầu tài xế

Trang 27

Hình 2.13 Hệ thống làm mát không khí

2.2.3.2 Điều khiển dòng không khí trong xe

- 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 2.14 Thông gió tự nhiên

Trang 28

- 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 2.15 Thông gió cưỡng bức

- Hệ thống lọc không khí: được đặt ở cửa hút điều hòa không khí để làm sạch

không khí và đưa vào trong xe

Hình 2.16 Hệ thống lọc không khí

2.2.4 Các chứng năng

Hệ thống điều hòa có các chức năng ở trên các bảng điều khiển Người sử dụng

có thể thay đổi nhiệt độ, hướng gió…sao cho thoải mái nhất

Trang 29

Hình 2.17 Bảng điều khiển

- Sơ đồ khái quát điều tiết luồng không khí của hệ thống điều hòa

Hình 2.18 Miêu tả khái quát đường luồng không khí

- Chức năng điều tiết khí vào: motor sẽ hút không khí sau khi đã được làm sạch

bởi bộ lọc không khí sẽ vào trong xe Nhờ các cánh điều tiết không khí mà không khí sẽ di chuyển đến vị trí mong muốn của người dùng

Trang 30

Hình 2.19 Cách lấy không khí vào bên trong xe

- Chức năng điều khiển nhiệt độ: thông thường dòng khi đi vào trong xe sẽ qua

dàn lạnh để làm mát không khí, nhưng sẽ có lúc cần sưởi ấm thì lúc này cánh điều tiết hay còn gọi là cánh trộn khí chặn ở phía trước két sưởi sẽ mở ra và khép lại đường trống phía trên để làm ấm

Hình 2.20 Chức năng điều khiển nhiệt độ

Trang 31

- Chức năng điều tiết dòng không khí ra: sau khi được làm lạnh hay làm ấm

luồng không khí thì nhờ vào các khoang dẫn và cánh điều tiết sẽ dẫn dòng khí ra đúng khu vực mà người điều khiển đã chọn

Hình 2.21 Hướng gió phía trước mặt

Hình 2.22 Hướng gió trước mặt và dưới chân

Trang 32

Hình 2.23 Hướng gió phía dưới chân

Hình 2.24 Dòng khí dùng để sưởi kính

- Cách hoạt động của cánh điều tiết: Các cánh điều tiết được điều chỉnh bằng cơ

(dùng dây cáp) hoặc là dùng điện (motor)

Trang 33

Hình 2.25 Cách hoạt động của cánh điều tiết

- Điều khiển tốc độ quạt gió: Dùng các con biến trở để điều khiển

Hình 2.26 Điều khiển tốc độ quạt gió

Trang 34

2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thông điều hòa trên ô tô.

2.3.1 Khái quát về hệ thống điều hòa trên ô tô

Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô bao gồm các thiệt bị chính sau:

- Máy nén

- Thiết bị ngưng tụ (dàn nóng)

- Phin lọc và tách ẩm

- Thiết bị dãn nở (van tiết lưu)

- Thiết bị bay hơi (dàn lạnh)

Hình 2.27 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống điều hòa ô tô

Hệ thống điều hòa làm việc dựa trên nguyên lý làm lạnh bằng cách nén hơi môi chất như sau:

- Máy nén (lốc lạnh) được dây đai dẫn động với động cơ thông qua dây curoa,

hút môi chất ở dàn lạnh (thể hơi, nhiệt độ thấp, áp suất thấp) từ bình chứa gas rồi nén lại ở áp suất cao chuyển đến dàn nóng (thể hơi, nhiệt độ cao, áp suất cao)

- Tại dàn nóng thì môi chất được quạt gió thổi mát, do được tản nhiệt trong một

áp suất cao làm cho môi chất ở thể hơi ngưng tụ thành thể lỏng

- Môi chất tiếp tục lưu thông đến phin 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 (dàn lạnh), làm hạ thấp áp suất của môi chất Do giảm áp nên môi chất từ thể

Trang 35

- 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 dàn 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 dàn 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 dàn lạnh (năng lượng không mất đi mà chuyển từ dạng này sang dạng khác) 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

2.3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc từng chi tiết

2.3.2.1 Máy nén

- Chức năng: Máy nén tạo sức hút hay tạo ra điều kiện giảm áp tại cửa hút của nó

nhằm thu hồi ẩn nhiệt của hơi môi chất lạnh từ bộ bốc hơi Điều kiện giảm áp này giúp cho van giãn nở hay ống tiết lưu điều tiết được lượng môi chất lạnh thể lỏng cần phun vào bộ bốc hơi Trong quá trình bơm, máy nén làm tăng áp suất, biến đổi chất lạnh thể hơi thấp áp thành môi chất lạnh để hơi áp cao Áp suất nén ngày càng cao thì nhiệt độ của hơi môi chất lạnh càng tăng lên Yếu tố này làm tăng áp suất và nhiệt độ hơi môi chất lạnh lên gấp nhiều lần so với nhiệt độ môi trường giúp thực hiện tốt quá trình trao đổi tại dàn nóng Máy nén còn có công dụng bơm môi chất lạnh chạy xuyên suốt trong hệ thống

- 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

Trang 36

- Cấu tạo của máy nén loại piston dọc trục:

7 Đầu trục chuyển động

8 Đĩa bị động

9 Buly

10 Bulong xả môi chất

- Nguyên lý làm việc: khi động cơ của máy bơm nén khí bắt đầu hoạt động thì trục thuỷ lực, piston sẽ di chuyển, kéo theo puly quay Lúc này, piston từ điển chết trên

di chuyển xuống điểm chết dưới, tạo chân không trong xi lanh cho van nạp mở Sau khi mở thì van nạp sẽ thông qua bầu lọc để đưa không khí từ bên ngoài vào xi lanh Khi piston quay ngược lại điểm chết trên thì sẽ nảy sinh quá trình hút, đồng thời trong

xi lanh xảy ra quá trình nén khí Khi không khí bị nén lại, áp suất trong bình sẽ tăng cao đẩy mở van nén đưa khí nén đi qua nắp xi lanh để tới bình tích khí Tiếp theo, khi

áp suất trong bình chứa khí đạt 0.75Mpa thì van điều chỉnh sẽ mở ra và thông van nạp giữa 2 xi lanh, chặn đường dẫn của khí nén tới bình chứa Cuối cùng, khi khí đi qua vị trí có áp suất giảm, van áp suất sẽ tự động mở ra để thông đường dẫn khí nén đến bình chứa và quá trình nén, nạp khí lại được tiếp tục để cung cấp khí nén cho các thiết bị trên xe như phanh, cánh cửa, ghế ngồi, … hoạt động

2.3.2.2 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 puli máy nén

Hình 2.28: Cấu tạo máy nén khí loại piston

Trang 37

- Chức năng: Động cơ thông qua dây đai dẫn động ly hợp, ly hợp từ điều khiển

sự kết nối giữa động cơ và máy nén Khi cần thiết, ly hợp từ sẽ dẫn động hoặc dừng

máy nén

- Cấu tạo: Ly hợp từ gồm có một Stator (nam châm điện), puli, bộ phận định tâm

và các bộ phận khác Bộ phận định tâm được lắp cùng với trục máy nén và stator được

lắp ở thân trước của máy nén

Hình 2.29 Cấu tạo của ly hợp từ

Trang 38

- Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.30 Nguyên lý hoạt động của ly hợp từ

Khi ly hợp mở, cuộn dây stato được cấp điện Stato trở thành nam châm điện và hút chốt trung tâm, quay máy nén cùng với puly

Ngược lại, khi ly hợp từ tắt, cuộn dây stato không được cấp điện Bộ phận chốt không bị hút làm puli quay trơn

2.3.2.3 Bộ ngưng tụ (dàn nóng)

- 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 ít trạng thái khí)

- Cấu tạo: Bộ ngưng tụ gồm một ống kim loại dài uốn cong thành nhiều hình chữ

U nối tiếp nhau, xuyên qua vô số cánh tản nhiệt mỏng Các cánh tỏa nhiệt bám sát quanh ống kim loại Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa

và không gian chiếm chỗ là tối thiểu

Trang 39

Hình 2.31 Cấu tạo bộ ngưng tụ

- Nguyên lý hoạt động: Trong quá trình hoạt động, máy nén bơm hơi môi chất

lạnh với áp suất và nhiệt độ rất cao vào bộ ngưng tụ Hơi môi chất lạnh nóng chui vào bộ ngưng tụ qua ống nạp bố trí phía trên dàn nóng, dòng hơi này tiếp tục lưu thông trong ống dẫn đi dần xuống phía dưới, nhiệt của khí môi chất truyền qua các cánh toả nhiệt và được luồng gió mát thổi đi Quá trình trao đổi này làm toả một lượng nhiệt rất lớn vào trong không khí Lượng nhiệt được tách ra khỏi môi chất lạnh thể hơi để nó ngưng tụ thành thể lỏng tương đương với lượng nhiệt mà môi chất lạnh hấp thụ trong dàn lạnh để biến môi chất thể lỏng thành thể hơi Dưới áp suất bơm của máy nén, môi chất lạnh thể lỏng áp suất cao này chảy thoát ra từ lỗ thoát bên dưới bộ ngưng tụ, theo ống dẫn đến bầu lọc (hút ẩm) Dàn nóng chỉ được làm mát ở mức trung bình nên hai phần ba phía trên bộ ngưng tụ vẫn còn gas môi chất nóng, một phần ba phía dưới chứa môi chất lạnh thể lỏng, nhiệt độ nóng vừa vì đã được ngưng tụ

Trang 40

Hình 2.32 Nguyên lý làm việc của bộ ngưng tụ

Bộ chia lỏng – hơi được tích hợp chung với bộ ngưng tụ: là bình chứa, bộ hút ẩm

và lưu trữ môi chất ở dạng lỏng bên trong bộ chia Ngoài ra môi chất tiếp tục được làm mát ở bộ phận làm mát để được chuyển hoàn toàn thành dạng lỏng và do đó khả năng làm mát được cải thiện Trong bộ chia có bộ phận lọc và hút ẩm để loại trừ hơi ẩm cũng như vật thể lạ trong môi chất

Hình 2.33 Bộ chia lỏng - hơi tích hợp với bộ ngưng tụ

Tiêu đề	Nghiên Cứu, Mô Phỏng Và Cải Tiến Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Nhằm Phục Vụ Giảng Dạy
Tác giả	Nguyễn Lương Trọng Nhân, Phạm Lưu Trọng
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Thành Tuyên
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	97
Dung lượng	7,09 MB