Thiết kế hệ thống điều hòa trên xe bán tải 5 chỗ 1,85 tấn

Các đại lượng cần tạo ra, duy trì và khống chế trong hệ thống điều hòa không khí bao gồm:nhiệt độ, độ ẩm, sự lưu thông và tuần hoàn của không khí, khử bụi, tiếng ồn, khí độc hại và vi kh

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển của nền công nghiệp ô tô ở mỗi quốc gia là một trong những điều kiện cơ bản để đánh giá tình hình phát triển của đất nước đó Tại Việt Nam chúng ta đây là một ngành mới bắt đầu phát triển trong những năm gần đây, tuy nhiên nó diễn ra rất mạnh mẽ và đòi hỏi những kiến thức của hầu hết các ngành khoa học

Đối với mỗi sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp đóng vai trò rất quan trọng,

nó không đơn thuần là một bài kiểm tra cuối khóa học mà nó còn là sự tổng hợp và khái quát lại tất cả những kiến thức đã học, từ những kiến thức cơ sở đến kiến thức

chuyên ngành Em nhận được đề tài tốt nghiệp là:“Thiết kế hệ thống điều hòa trên

xe bán tải 5 chỗ 1,85 tấn”

Ngoài vấn đề giải quyết cho con người về phương tiện đi lại, vận chuyển hành khách, hàng hóa phục vụ cho nền kinh tế quốc dân, thì tiện nghi trên xe ngày càng được yêu cầu khắt khe hơn, nhằm tạo sự thoải mái cho người sử dụng Tìm hiểu đề tài về điều hòa không khí trên xe, giúp em hiểu rỏ thêm về nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa trên ôtô nói riêng và về kỹ thuật điện lạnh nói chung, từ

đó phân tích tìm hiểu thêm về kết cấu và hoạt động của các bộ phận trong hệ thống điều hòa không khí trên ôtô Từ đó giúp ta biết được những hư hỏng thường gặp của

hệ thống điều hòa để đưa ra cách sử dụng hợp lý khi vận hành xe

Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô giáo trong bộ môn chỉ bảo để đồ

án của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Việt Hải, các thầy

cô giáo trong khoa Cơ Khí Giao Thông cùng tất cả các bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này

1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

1.1 MỤC ĐÍCH

Môi trường không khí xung quanh chúng ta có tác động rất lớn trực tiếp đến đời sống con người và các hoạt động khác của chúng ta Khi cuộc sống con người

đã được nâng cao thì nhu cầu về việc tạo ra môi trường nhân tạo phục vụ cuộc sống

và mọi hoạt động của con người trở nên vô cùng cần thiết

Môi trường không khí tác động lên con người và các quá trình sản xuất thông qua nhiều nhân tố như nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ ôxi, CO

2 , độ ồn và các chất độc hại

Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ đã mang lại nhiều lợi ích cho

xã hội, trong đó có cả ngành công nghiệp ôtô chúng ta Cùng với những yêu cầu khắt khe về chất lượng sản phẩm, xe ôtô ngày càng được cải tiến về công nghệ nhưng phải đem lại sự thoải mái cho khách hàng khi sử dụng Do vậy người ta nghiên cứu và hoàn thiện dần hệ thống điều hòa không khí của xe nhằm phục vụ tốt hơn cho nhu cầu thị hiếu của con người trong các xe đời mới và nó có thể xem là một tiêu chuẩn của các hãng sản xuất ô tô Khảo sát hệ thống điều hòa không khí trên ôtô là việc tìm hiểu rõ về chức năng hoạt động của hệ thống điều hòa, tìm hiểu

về kỹ thuật điện lạnh và những chi tiết cấu thành một hệ thống điều hòa hoàn chỉnh của hệ thống điều hoà

Kỹ thuật điều hòa không khí là ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp, công nghệ và thiết bị để tạo ra và duy trì một môi trường không khí phù hợp với công nghệ sản xuất, chế biến hoặc thuận tiện cho sinh hoạt của con người Các đại lượng cần tạo ra, duy trì và khống chế trong hệ thống điều hòa không khí bao gồm:nhiệt độ, độ ẩm, sự lưu thông và tuần hoàn của không khí, khử bụi, tiếng ồn, khí độc hại và vi khuẩn, …

Trong đồ án này, em đã tìm hiểu, giới thiệu một cách khái quát về hệ thống điều hoà không khí lắp trên xe bán tải cũng như kết cấu các chi tiết trong hệ thống điều hòa, nguyên lý hoạt động để từ đó đưa ra phương pháp sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa hợp lý

1.2 Ý NGHĨA

Việc tìm hiểu hệ thống điều hòa giúp cho ta hiểu rõ hơn về tính năng kỹ thuật của hệ thống, cũng như để sử dụng hệ thống hiệu quả hơn Và có thể chuẩn

Ở nước ta, là một nước nhiệt đới không khí thay đổi theo mùa, khí hậu khắc nghiệt nóng ẩm mưa nhiều, mùa hè thì rất nóng, còn mùa đông thì lại rất lạnh Vì vậy nhu cầu về một hệ thống điều hòa trên ô tô là một vấn đề luôn được nhắc đến

Hệ thống điều hòa tạo ra cảm giác thoải mái khi sử dụng xe ở bất kỳ thời tiết hoặc khí hậu như thế nào

Vì vậy là một sinh viên ngành cơ khí động lực, em thấy mình cần trang bị tốt nhất những kiến thức cơ bản của tất cả các hệ thống điều hòa trên ô tô Với kĩ thuật hiện đại và đang phát triển như ngày nay thì đòi hỏi người sửa chữa phải nắm bắt được các tiến bộ trong lĩnh vực, những kĩ thuật tiên tiến nhất là rất cần thiết cho việc học tập tại trường cũng như kiến thức cơ bản sau này khi ra trường

2 TỔNG QUAN

2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRÊN Ô TÔ

Hình 1-1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều hòa trên ô tô

A- Máy nén, B- Bộ ngưng tụ ; C- Bình lọc hút ẩm; D- Van giãn nở; E- Van xả phía cao áp; F-Van giãn nở; G- Bộ bốc hơi; I- Bộ tiêu âm; H- Van xả phía thấp

áp; 1- Sự nén; 2- Sự ngưng tụ; 3- Sự giãn nở; 4- Sự bốc hơi

- Hoạt động của hệ thống điện lạnh trên ô tô trên hình 1-1, được tiến hành theo các bước sau đây:

a Môi chất lạnh ở thể hơi được bơm đi từ máy nén ( A ) dưới áp suất cao

và nhiệt độ cao đến bộ ngưng tụ ( B )

b Tại bộ ngưng tụ (B) nhiệt độ của môi chất lạnh rất cao, quạt gió thổi mát giàn nóng, môi chất lạnh thể hơi được giảm nhiệt, giảm áp nên ngưng tụ thành thể lỏng dưới áp suất cao và nhiệt độ thấp

c Môi chất lạnh thể lỏng tiếp tục được lưu thông đến bình lọc/ hút ẩm (C), tại đây môi chất lạnh được tiếp tục làm tinh khiết nhờ được hút hết hơi ẩm và lọc tạp chất

d Van giãn nở hay van tiết lưu ( F) điều tiết lưu lượng của môi chất lạnh thể lỏng để phun vào bộ bốc hơi (giàn lạnh) (G), làm lạnh thấp áp của môi chất lạnh Do được giảm áp nên môi chất từ thể lỏng có thể biến thành thể hơi trong bộ bốc hơi

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

f Sau đó môi chất lạnh ở thể hơi

2.1.1 Công dụng

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

và tuần hoàn không khí trong xe không những giúp 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 Ngày nay, điều hòa không khí trên xe còn có thể hoạt động một cách tự động nhờ các cảm biến và các ECU điều khiển Điều hòa không khí cũng giúp loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như sương mù, băng đọng trên mặt trong của kính xe Để làm

ấm không khí đi qua, hệ thống điều hòa không khí sử dụng ngay két nước như một két sưởi ấm Két nước lấy nước làm mát động cơ đã được hâm nóng bởi động cơ và dùng nhiệt này để làm nóng không khí nhờ một quạt thổi vào xe Vì vậy nhiệt độ của két sưởi là thấp cho đến khi nước làm mát nóng lên Do đó ngay sau khi động

cơ khởi động két sưởi không làm việc Để làm mát không khí trong xe, hệ thống điện lạnh ôtô hoạt động theo một chu trình khép kín Máy nén đẩy môi chất ở thể khí có nhiệt độ cao áp suất cao đi vào giàn ngưng Ở giàn ngưng môi chất chuyển từ thể khí sang thể lỏng Môi chất ở dạng lỏng này chảy vào bình chứa (bình sấy khô) Bình này chứa và lọc môi chất Môi chất lỏng sau khi đã được lọc chảy qua van giãn nở, van giãn nở này chuyển môi chất lỏng thành hổn hợp khí - lỏng có áp suất

và nhiệt độ thấp Môi chất có dạng khí - lỏng có nhiệt độ thấp này chảy tới giàn lạnh Quá trình bay hơi chất lỏng trong giàn lạnh sẽ lấy nhiệt của không khí chạy qua giàn lạnh Tất cả môi chất lỏng được chuyển thành hơi trong giàn lạnh và chỉ có

Như vậy, hệ thống điều khiển nhiệt độ trong xe, hệ thống điều hòa không khí kết hợp cả két sưởi ấm và giàn lạnh đồng thời kết hợp điều chỉnh vị trí các cánh hòa trộn và vị trí của van nước

Hệ thống điều hòa không khí có tác dụng điều chỉnh không khí trong xe mát

mẻ hay ấm áp; ẩm ướt hay khô ráo, làm sạch bụi, khử mùi; đặc biệt rất có lợi cho những nơi thời tiết nóng bức hoặt bị kẹt xe trên đường dài và là một trang thiết bị cần thiết giúp cho người lái xe an toàn

Hệ thống điều hòa không khí có tác dụng duy trì trạng thái của không khí trong không gian điều hòa không khí, trong vùng quy định nào đó mà nó không chịu ảnh hưởng bởi sự thay đổi của khí hậu bên ngoài hoặt sự thay đổi phụ tải bên trong

2.1.2 Yêu cầu

- Lọc sạch, tinh khiết khối không khí trước khi đưa vào cabin ô tô

- Rút sạch chất ẩm ướt trong khối không khí này

- Dễ dàng sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa

- Hệ thống hoạt động ổn định , bền và tuổi thọ cao

lái ngay lập tức cảm nhận thấy hiệu quả làm lạnh

2.1.3.2 Phân loại theo chức năng

Do chức năng và tính năng cần có của hệ thống điều hoà khác nhau tuỳ theo môi trường tự nhiên và quốc gia sử dụng, điều hoà có thể chia thành 2 loại tuỳ theo tính năng của nó

a)Cho một mùa

Hình 1-5 Bố trí hệ thống điều hoà cho một mùa

1- Nạp khí sạch 2- Nạp khí tuần hoàn; 3- Quạt; 4- Cửa ra thông gió; 5- Cửa ra sấy kính; A- Van nạp khí; B- Van điều khiển luồng khí ra; E- Giàn lạnh; H- Giàn sưởi

b) Loại cho tất cả các mùa

Loại này kết hợp với một bộ thông gió thoáng với một bộ sưởi ấm và hệ thống làm lạnh Hệ thống điều hoà này có thể sử dụng trong những ngày lạnh, ẩm để làm khô không khí Tuy nhiên, điều đó cũng hạ thấp nhiệt độ không khí, làm cho nó trở nên lạnh đối với hành khách Để tránh điều đó, nó cũng cho khí đi qua két sưởi để sấy nóng

Hình 1-6 Bố trí hệ thống điều hoà cho tất cả các mùa

1- Cửa vào khí trong lành; 2- Cửa vào khí tuần hoàn; 3- Quạt; 4- Cửa ra sàn xe; 5- Cửa ra thông gió; 6- Cửa ra sấy kính; A Van khí nạp; B Van điều khiển nhiệt

độ; C- Van điều khiển luồng khí ra; E- Giàn lạnh; H- Giàn sưởi

Điều này cho phép điều hoà không khí đảm bảo được không khí có nhiệt độ và

độ ẩm thích hợp Đây là một ưu điểm chính của điều hoà không khí cho tất cả các mùa

Loại này cũng có thể chia thành loại điều khiển nhiệt độ thường, lái xe phải điều khiển nhiệt độ bằng tay khi cần, loại điều khiển nhiệt độ tự động, nhiệt độ bên ngoài, trong xe luôn được máy tính nhận biết, bộ sưởi và điều hoà không khí tự động hoạt động theo nhiệt độ do lái xe đặt ra Vì vậy duy trì được nhiệt độ trong xe không đổi

2.1.3.3 Phân loại theo môi chất làm lạnh

a) Các phân tử FREON

Là cacbuahydro no hoặc chưa no mà các nguyên tử hydro được thay thế một phần hoặc toàn bộ bằng các nguyên tử hidro hay clo hoặc brom

- Các phân tử có thêm chữ a ,b để phân biệt ví dụ :R134a

- Các olrfen có số 1 trước 3 chữ số ví dụ như R1216

- Các hợp chất có cấu trúc vòng có thêm chữ c ví dụ : RC138

b) Các chất vô cơ

Kí hiệu R7M với M là phân tử lượng làm tròn của chất đó ví dụ :như R717

2.1.3.4 Phân loại theo phương pháp điều khiển

Trên xe ôtô, lò sưởi và máy điều hoà không khí hợp nhất nhau thành một hệ thống gọi là máy điều hoà không khí - sưởi ấm Nó có thể điều khiển bằng tay hoặc

tự động

a) Kiểu điều khiển bằng tay

Kiểu này cho phép điều khiển nhiệt độ bằng tay các công tắc và nhiệt độ đầu

ra bằng cần gạt Ngoài ra còn có cần gạt hoặc công tắc điều khiển tốc độ quạt, điều khiển lượng gió, hướng gió

Cửa hổn hợp nhiệt độ thường được điều chỉnh bằng cần điều khiển dùng dây cáp cơ khí Ở một số xe hiện đại người ta sử dụng một động cơ trợ lực chạy bằng điện để điều khiển vị trí của cửa hổn hợp nhiệt độ Khi cần điều khiển nhiệt độ được thiết lập ở chế độ lạnh nhất, cửa hổn hợp nhiệt độ sẽ ngăn dòng không khí không cho qua lõi của bộ sưởi ấm, không khí vào trong ôtô sẽ lạnh nhất vì dòng không khí đến thẳng từ bộ bốc hơi Khi cần điều khiển được thiết lập ở chế độ nóng nhất, cửa hổn hợp nhiệt độ sẽ cho toàn bộ không khí đi qua lõi của bộ sưởi ấm, dòng không khí được nung nóng đi vào khoang hành khách Khi thiết đặt cần điều khiển ở một chế độ giữa nóng và lạnh, dòng không khí nạp vào sẽ trộn lẫn không khí nóng và lạnh, cho phép người lái xe điều khiển đến một nhiệt độ thích hợp

Trong hệ thống điều khiển không khí bằng tay nhiều ôtô sử dụng cơ cấu dẫn động bằng chân không, để vận hành cổng nạp không khí vào các cửa chế độ Những

cơ cấu này được vận hành bằng các van chân không, các van này hoạt động nhờ các đầu điều khiển Sự điều khiển bằng chân không được vận hành dễ dàng hơn khi điều khiển bằng dây cáp Bowden và các ống dẫn chân không dễ dàng xuyên qua

sử dụng để điều khiển cửa hổn hợp nhiệt độ trong hầu hết các hệ thống này, bởi vì

nó có khả năng điều khiển chính xác vị trí của cửa theo yêu cầu

Mạch điều khiển chân không bắt đầu ở động cơ, đi qua các ống nhỏ được điều khiển bằng một hay nhiều van và kết thúc tại một trong nhiều động cơ chân không Nguồn chân không lấy lại tại đường ống nạp của động cơ, được tạo ra do cánh bướm ga đóng lại một phần khi động cơ xăng làm việc Hầu hết các hệ thống đều sử dụng van kiểm tra một chiều và bình chứa chân không trên đường ống từ động cơ đến để duy trì nguồn cung cấp chân không, trong lúc cánh bướm ga mở rộng hoàn toàn

Hình 1-7 Sơ đồ mạch điều khiển bằng chân không điển hình

1- Đến bảng điều khiển; 2- Đến làm băng tan; 3- Lõi bộ sưởi; 4- Cửa hổn hợp nhiệt độ; 5- Lõi bộ bốc hơi; 6- Không khí ngoài trời; 7- Không khí tuần hoàn;

8- Bình chứa không khí; 9- Van kiểm tra; 10- Đầu nối + Màu trắng: Tác động đến cổng chức năng lấy không khí từ ngoài vào + Màu đỏ: Tác động đến cổng hỗn hợp

+ Màu xanh dương: Tác động đến cổng chức năng phân phối khí

+ Màu vàng: Tác động đến cổng làm tan băng kính chắn gió

b) Kiểu điều khiển tự động

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

Điều hoà không khí tự động phát hiện nhiệt độ bên trong xe và môi trường, sự toả nhiệt của mặt trời và điều chỉnh nhiệt độ khí thổi cũng như tốc độ một cách tự động theo nhiệt độ đặt trước bởi người lái xe, do vậy duy trì được nhiệt độ bên trong xe tại nhiệt độ đặt trước

Điều hòa không khí tự động có lắp các cảm biến để phát hiện sự thay đổi nhiệt

tiếp vào bộ điều khiển Tín hiệu từ các cảm biến được gửi đến bộ điều khiển và tại đây bộ điều khiển sẽ xử lý thông tin xác định các chế độ làm việc gửi đến bộ chấp hành điều khiển nhiệt độ khí thổi và tốc độ khí thổi

Hình 1-8 Sơ đồ điều khiển hệ thống điều hòa không khí tự động

1-Các cảm biến; 2-Điều khiển chế độ khí thổi; 3- Giàn sưởi ấm;

4&7-Điều khiển nhiệt độ; 5-Điều khiển khí vào; 6- Điều khiển tốc độ quạt;

8- Điều khiển máy nén; 9- Máy nén Trong loại tự động được chia làm hai loại: loại điều khiển bằng bộ khuếch đại và loại điều khiển bằng bộ vi xử lý

* Loại điều khiển bằng bộ khuếch đại

Trong điều hoà không khí tự động điều khiển bằng bộ khuếch đại, cảm biến nhiệt độ không khí trong xe và cảm biến nhiệt độ môi trường được mắc nối tiếp vào

bộ khuếch đại Từ đây các tín hiệu gửi đến bộ chấp hành để điều khiển nhiệt độ khí thổi, tốc độ khí thổi

Môtơ điều khiển hòa trộn khí được lắp bên dưới bộ sưởi ấm Nó dẫn động cánh điều khiển hòa trộn khí và công tắc điều khiển tốc độ quạt thổi qua thanh nối

Nó có một bộ giới hạn biến trở, công tắc điều khiển van nước và công tắc điều khiển chế độ dòng khí

Trong sơ đồ hệ thống (hình 1-9.) công tắc điều khiển tốc độ thổi khí, công

tắc điều khiển chế độ thổi và công tắc điều khiển van nước hoạt động cùng với cánh điều khiển hòa trộn khí bằng motor điều khiển hòa trộn khí, do vậy cho phép điều khiển được nhiệt độ, tốc độ quạt thổi khí và chế độ thổi khí

Hình 1-9 Sơ đồ điều khiển bằng bộ khuếch đại

1- Mô tơ điều khiển hoà trộn khí; 2- Công tắc điều khiển van nước; 3- Công tắc

điều khiển chế độ thổi khí; 4-Biển trở; 5- Công tắc điều khiển quạt thổi khí; 6- Mô

tơ quạt thổi khí; 7- Cánh điều khiển trộn khí; 8- Giàn lạnh; 9- Két sưởi; 10- Cánh

điều khiển chế độ dòng khí; 11- Cảm biến nhiệt độ bên trong; 12- Cảm biến bức xạ

mặt trời, 13- Cảm biến nhiệt độ bên ngoài; 14- Khuếch đại hệ thống; 15- Điện trở

đặt nhiệt độ; 16- Buồng khí; 17- Van nước

Điều hoà không khí tự động lắp trong xe này bao gồm các hệ thống điều

khiển tự động như:

•Điều khiển nhiệt độ

• Điều khiển tốc độ quạt thổi

• Điều khiển chế độ thổi (điều khiển khí ra)

Các hệ thống điều khiển này hoạt động bằng cách gạt các cần điều khiển và

bật các công tắc đặt trên bảng điều khiển điều hòa

* Loại điều khiển bằng bộ vi xử lý

Điều hòa không khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý, từng cảm biến gửi

tín hiệu đến bộ khuếch đại điều hòa không khí tự động (hay còn gọi là ECU điều

hoà) một cách độc lập, sau đó hệ thống sẽ phát hiện dựa vào chương trình có sẵn

trong bộ vi xử lý của khuếch đại điều hoà tự động, do đó điều khiển độc lập các bộ

chấp hành

Hình 1-10 Sơ đồ điều khiển bằng bộ vi xử lý

1- Transistor, 2- Máy nén, 3- Motor thổi khí, 4- Motor điều khiển khí nạp, 5- Giàn lạnh, 6- Cảm biến giàn lạnh, 7- Motor điều khiển hoà trộn khí, 8- Giàn sưởi, 9 Cảm biến nhiệt độ nước, 10- Motor điều khiển chế độ thổi khí, 11- Cảm biến mặt trời, 12- Cảm biến nhiệt độ trong xe, 13- Cảm biến nhiệt độ khí trời, 14- Bộ vi xử lý,

15- Bộ khuếch đại điều hoà tự động Điều hòa không khí tự động lắp trên các xe này bao gồm các hệ thống điều khiển tự động sau:

• Điều khiển nhiệt độ

• Điều khiển tốc độ quạt thổi

• Điều khiển khí vào (tuỳ chọn, chỉ có ở các xe hay thị trường đặc biệt)

• Điều khiển chế độ dòng khí (điều khiển khí ra)

• Điều khiển máy nén

2.2 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU VÀ CÁC HỆ THỐNG CƠ BẢN TRÊN XE THAM KHẢO

2.2.1 Sơ đồ tổng thể của xe và thông số kỹ thuật

2.2.1.1 Sơ đồ tổng thể

TOYOTA HILUX với động cơ diesel mạnh mẽ và tiết kiệm nhiên liệu, cùng với hệ khung gầm chắc chắn, loại xe này được đánh giá cao, đã được ưa chuộng sử dụng rộng rãi tại Việt Nam và trên thế giới, Toyota Hilux trang bị động cơ 3L mang

mã số 1KD-FTV, 4 xi-lanh thẳng hàng, có tăng áp turbo và hệ thống phun nhiên

có kết cấu rất vững chắc với hệ thống treo trước độc lập với tay đòn kép, lò xo Treo sau dùng cầu cứng và lá nhíp

Hình 2-1 Hình dáng của xe TOYOTA HILUX

Hình 2-2 Sơ đồ tổng thể xe TOYOTA HILUX

Hilux sử dụng hộp số sàn 5 cấp với hệ thống cài cầu và số chậm điều khiển

cơ, nội thất của Hilux khá rộng, trang thiết bị đơn giản, dễ sử dụng với ghế nỉ, chỉnh ghế cơ, CD một đĩa, hệ thống an toàn hai túi khí, cụm tay lái có tích hợp phím điều chỉnh âm thanh, đầu CD một đĩa có tích hợp radio và MP3

Hệ thống điều hòa của Hilux một giàn lạnh chỉnh tay, Hilux được trang bị hệ thống phanh ABS với phanh đĩa trước và tang trống phía sau, Giống như mẫu Fortuner, vị trí lái của Hilux cao cho tầm nhìn thoáng, nhưng cột chữ A khá “tức mắt” trong các cua hẹp đòi hỏi góc quan sát rộng Tay lái của Hilux khá đầm tay - không quá nặng như Fotuner, nhưng cũng không cho cảm nhận mặt đường tốt Khi vận hành trong phố, hộp số 5 cấp của Hilux có các bước chuyển số hợp

lý - tốc độ và cấp số khá dễ đi Điểm nổi bật là động cơ diesel của Hilux có mô-men xoắn cực đại rất sớm ở vòng tua chỉ 1400 vòng/phút và sức kéo cực đại trải dài đến

3400 vòng/phút Điều này giúp xe vận hành rất nhẹ nhàng vì người lái không phải lên ga nhiều và rút ngắn thời gian thay đổi tốc độ trên phố Ngoài ra, turbo thế hệ mới của Toyota cũng xử lý rất tốt hiện tượng trễ ga khiến động cơ phản ứng nhanh với chân ga người lái

Tuy nhiên, với động cơ diesel, Toyota vẫn còn có những nhược điểm! Độ rung

và ồn của Hilux vẫn mang đặc trưng của xe máy dầu, tiếng gõ động cơ khá lớn khi vòng tua động cơ lên trên 2000 vòng/phút - dải tốc độ thường dùng nếu đi trong phố Mức ồn đo trong ca-bin Hilux khi đi trong phố xê dịch trong khoảng 68 đến 74dB - cao hơn so với mức trung bình 65dB của Isuzu Dmax

Trên đường trường, Hilux hoạt động khá ổn định, tăng tốc tốt nhưng khả năng

ôm cua kém - do trọng tâm xe cao và kiểu phân bổ trọng lượng lệch trước/sau của

xe bán tải (nặng đầu, nhẹ đuôi - xe dễ văng đuôi)

Trên địa hình xấu, Hilux mới có thể “tỏa sáng” với khả năng offroad Độ cao gầm và góc tiếp, góc thoát của Hilux rất lớn khiến xe vượt địa hình phức tạp khá dễ dàng Hơn nữa, lợi thế động cơ có sức kéo lớn ở vòng tua thấp kết hợp với hộp số chậm khiến ai cũng có thể thành một tay lái offroad cứng với Hilux! nếu dùng Hilux như một chiếc xe gia đình, sẽ không thể thoải mái ở ghế sau do kiểu treo sau của xe dùng nhíp rất xóc và xe thường xuyên “hất đuôi” khi rơi ổ gà Tuy nhiên, những ai

đề cao tính kinh tế hơn sự tiện dụng vẫn có thể bị Hilux thuyết phục do mức tiêu thụ nhiên liệu rất tiết kiệm cho một động cơ 3.0: 8L/100km đường trường và

11L/100km đường phố Toyota Hilux thật sự thích hợp cho các công việc nặng

2.2.1.2 Các thông số kỹ thuật

Bảng 2-1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe TOYOTA HILUX

2.2.2 Các hệ thống cơ bản trên xe

2.2.2.1 Giới thiệu động cơ 1KD-FTV

Động cơ ô tô TOYOTA HILUX có những đặc điểm và thông số kỹ thuật như sau:

Loại động cơ: 1KD-FTV

Động cơ Diesel 4 kỳ

Tăng áp khí nạp, làm mát khí nạp

Dung tích xy lanh 3 liter, 4 xy lanh thẳng hàng

Hệ thống cam kép tác dụng trực tiếp DOHC 16 xu páp

Tiêu chuẩn khí thải EURO 2

Động cơ 1KD-FTV có công suất động cơ tăng 17% trong khi mức tiêu thụ nhiên liệu ít hơn 11% so với động cơ 1KZ trước đó

Một ưu điểm nữa là động cơ diesel của TOYOTA HILUX có mô-men xoắn cực đại rất sớm ở vòng tua chỉ 1400 vòng/phút và sức kéo cực đại trải dài đến 3400 vòng/phút Điều này giúp xe vận hành rất nhẹ nhàng vì người lái không phải lên ga nhiều và rút ngắn thời gian thay đổi tốc độ

Hình 2-3 Động cơ 1KD-FTV trên xe TOYOTA HILUX

Bảng 2-2 Các thông số kỹ thuật của động cơ 1KD-FTV trên xe TOYOTA HILUX

Số xy lanh và cách bố trí 4-xy lanh thẳng hàng

Dẫn động đai và bánh răng

Công suất phát tối đa (Kw/rpm) 120/3400

Mô men xoắn cực đại (N.m/rpm) 343/1400-3200

2.2.2.2 Hệ thống treo

Trên ô tô hệ thống treo dùng để nối đàn hồi giữa khung với các bánh xe, nó cùng vơi lốp hấp thụ và cản lại các rung động, các va đập tác dụng lên xe, dập tắt dao động do chuyển động trên đường không bằng phẳng sinh ra Vì vậy tạo cảm giác

êm dịu cho người sử dụng xe

Hệ thống treo là tập hợp tất cả các cơ cấu dùng để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ôtô với các cầu hay hệ thống truyền động Hệ thống treo nói chung, gồm có ba bộ

+ Bộ phận đàn hồi: Dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng, làm giảm va đập và tải trọng tác động lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho ôtô khi chuyển động

+ Bộ phận dẫn hướng: Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung các lực dọc, lực ngang cũng như các mômen phản lực và mômen phanh tác dụng lên bánh xe

+ Bộ phận giảm chấn: Cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực cản, dập tắt dao động của phần được treo và phần không được treo, biến cơ năng của dao động thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh

a Hệ thống treo trước

Phía trước được trang bị hệ thống dùng lò xo cuộn, tay đòn kép, thanh cân bằng

Với một loạt ưu điểm là tăng độ võng tĩnh và động của hệ thống treo, tăng độ êm dịu chuyển động Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng momen con quay; tăng được khả năng bám đường, do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe

Hình 2-4: Hệ thống treo phía trước của xe

1-thanh ổn định; 2-trục lắp; 3- Lò xo trụ đứng Phía sau là nhíp lá hợp kim, kiểu bán nguyệt Với kết cấu này ở đầu các lá nhíp giảm được ứng suất tiếp xúc so với kiểu hình chữ nhật

Hệ thống lái duy trì hoặc thay đổi hướng di chuyển của ô tô bằng cách thay đổi góc lệch của bánh xe dẫn hướng so với đường tâm của xe (khung xe) Qua đó người điều khiển tác động vào cả hệ thống và cho xe di chuyển đi theo điều kiện cần làm việc

Hình 2-6 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực

1-bánh xe; 2-xilanh trợ lực lái; 3-cơ cấu lái; 4-hộp điều khiển lái;

5-bơm thủy lực; 6-bình chứa dầu

Hệ thống lái trên xe TOYOTA HILUX là hệ thống lái trợ lực thủy lực Cấu tạo của hệ thống lái bao gồm: vành tay lái, trục lái, các đăng truyền động, cơ cấu lái,

bộ trợ lực thuỷ lực và dẫn động lái

Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm bớt lực điều khiển của người lái, làm giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng Bộ trợ lực còn làm tăng tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị hỏng Vì lúc đó người lái đủ sức giữ tay lái cho xe chuyển động thẳng khi phanh ngặt

Bộ trợ lực thủy lực có kết cấu nhỏ gọn, tác động nhanh hiệu suất trợ lực cao Các bộ phận cơ bản của bộ trợ lực thuỷ lực bao gồm: Bơm thuỷ lực, van phân phối,

xylanh lực, các đường ống dẫn dầu

2.2.2.4 Hệ thống phanh

Hình 2-7 Sơ đồ hệ thống phanh có ABS trên xe TOYOTA HILUX

1- Bánh sau; 2- Đèn báo phanh; 3- Đèn báo ABS; 4- Khối thuỷ lực-điện tử; 5- Dòng dẫn động phanh trước; 6- Dây điện nối với ECU; 7,16- Các cảm biến; 8- Đĩa phanh; 9- Xylanh chính; 10- Bầu trợ lực chân không; 11- Bàn đạp phanh; 12- Công tắc; 13- Xylanh bánh xe; 14- Guốc phanh; 15- Mâm phanh;

17- Dòng dẫn động phanh sau

Hệ thống phanh dùng để: Giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó Ngoài ra hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ

cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường

ngang

Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng

Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc Nhờ thế

ô tô máy kéo mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển

*Sơ đồ dẫn động phanh trên xe Toyota Hilux

Hệ thống phanh trên xe Toyota Hilux được dẫn động bằng thủy lực,với cầu trước phanh đĩa và cầu sau dùng cơ cấu phanh guốc- tang trống,có trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS

a Cơ cấu phanh trước

Cơ cấu phanh trước trên xe TOYOTA HILUX là loại đĩa quay hở, má kẹp tuỳ động-xylanh bố trí trên má kẹp và được dẫn động bằng thuỷ lực

A

12 11

A

10

5 4

3

1 2

6

I 7 8 9

292

15 14

A - A

13

Hình 2-8 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tuỳ động

1- Má phanh; 2- Nắp chặn; 3- Vỏ bộ xylanh thắng; 4- Tấm chắn; 5- Bu lông giữ; 6- Vòng chặn dầu; 7- Nắp chụp chắn bụi; 8- Vít xả khí; 9- Ống dầu; 10- Bu lông khóa; 11- Kẹp đỡ xylanh thắng; 12- Đệm cao su làm kín; 13- Đĩa phanh; 14- Lỗ

kiểm tra má phanh; 15- Lỗ tản nhiệt đĩa phanh

Khi đạp phanh, piston của xi lanh thuỷ lực đặt trên má kẹp sẽ ép các má phanh (1) tỳ sát vào đĩa phanh (13), phanh bánh xe lại

b Cơ cấu phanh sau

Cơ cấu phanh sau trên xe TOYOTA HILUX là cơ cấu phanh guốc loại một bậc tự do, quay quanh hai điểm quay cố định đặt cùng phía với cơ cấu ép

12 13 14

1 2 4

16

11

5 6 7 8 9 10

15 3

Hình 2-9 Sơ đồ kết cấu phanh tang trống

1- Lò xo; 2- Cần phanh tay; 3- Cần điều chỉnh tự động; 4- Lò xo hồi vị; 5- Vít điều chỉnh; 6- Lò xo; 7- Vòng chặn; 8- Vòng làm kín; 9- Xylanh; 10- Piston;

11- Vòng chắn bụi; 12- Chốt tỳ; 13- Guốc phanh; 14- Má phanh;

2.2.2.5 Hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực có nhiệm vụ truyền mômen quay từ động cơ đến bánh xe

đảm bảo thắng lực cản tổng cộng của đường và lực cản gió, thực hiện quá trình

chuyển động của xe

Hệ thống 4 bánh chủ động bán thời gian được sử dụng trên xe Toyota Hilux

3.0G giúp tối ưu hóa khả năng kéo và thể hiện khả năng vượt trội của Toyota Hilux khi di chuyển trên địa hình phức tạp

Trên hệ thống truyền lực được trang bị hộp số tay 5 cấp với hệ thống cài cầu và

số chậm điều khiển cơ Bốn số đầu tiên giúp cho động cơ tăng tốc nhanh chóng, số

5 giữ cho tốc độ động cơ giảm khi chạy đường trường để tăng tính kinh tế và tăng tuổi thọ

Ưu điểm so với hộp số tự động:

- Giúp động cơ phát huy được sức mạnh tối đa

- Cho phép tăng tốc nhanh

- Hộp số tay thường ít gặp trục trặc hơn hộp số tự động

- Có hiệu quả nhiên liệu cao hơn hộp số tự động

Nhược điểm so với hộp số tự động:

- Khó khăn hơn khi thường xuyên chuyển số vì các thao tác cắt ly hợp

- Chuyển số không êm dịu bằng hộp số tự động

2.2.2.6 Hệ thống an toàn

Hệ thống an toàn gồm dây đai an toàn và túi khí, các túi khí được thiết kế để bảo vệ người lái và hành khách ngồi phía trước được tốt hơn ngoài biện pháp bảo vệ chính bằng dây an toàn Trong trường hợp va đập mạnh từ phía trước túi khí làm việc cùng với dây đai an toàn để tránh hay làm giảm sự chấn thương bằng cách phồng lên, nhằm làm giảm nguy cơ đầu hay mặt của người lái hay hành khách phía trước đập thẳng vào vô lăng hay bảng táp lô

Hệ thống an toàn trang bị trên xe Toyota Hilux 3.0G, ngoài dây đai an toàn cho mỗi người trên xe còn có hai túi khí dành cho người lái và hành khách phía trước

Hình 2-10 Túi khí dành cho người lái và hành khách phía trước

trên xe Toyota Hilux 3.0G

Dây đai an toàn là biện pháp chính để bảo vệ hành khách Việc đeo dây an toàn tránh cho hành khách khỏi văng ra khỏi xe khi có tai nạn, hạn chế chấn thương, đồng thời giảm phát sinh va đập thứ cấp trong cabin

3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA

3.1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA

3.1.1 Sơ đồ bố trí chung trên xe

Hệ thống điều hòa không khí (air conditioning) là một hệ thống quan trọng trên xe Nó điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe giúp cho hành khách trên xe cảm thấy dễ chịu trong những ngày nắng nóng, giúp giữ độ ẩm và lọc sạch không khí

Để thiết kế một hệ thống điều hòa không khí hoạt động trên xe ta phải lắp đặt,

bố trí hợp lý, đảm bảo không gian chật hẹp trong xe và phải vận hành một cách hiệu quả nhất, vì vậy vị trí các bộ phận của hệ thống phải bố trí gọn, làm viêc tốt, dễ dàng trong việc lắp đặt cũng như khi tháo ra bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế Đây

là một hệ thống làm viêc tuần hoàn chu kỳ khép kín, đảm bảo độ kín khít, không được rò rỉ môi chất lạnh, các bộ phận làm việc phối hợp liên quan với nhau, khi một

bộ phận nào đó hư hỏng sẽ liên quan ảnh hưởng đến sự làm việc của cả hệ thống, vì vậy vấn đề bố trí lắp đặt hệ thống rất quan trọng, để bộ máy vận hành một cách dễ dàng mà sự hoạt động của nó không làm ảnh hưởng đến các hệ thống khác trên xe, trong khi vẫn đảm bảo được tính kinh tế về giá thành

Dựa vào những yếu tố nêu trên và sơ đồ bố trí của xe tham khảo, yêu cầu cần thiết về kỹ thuật của một hệ thống điều hòa không khí và các tiêu chuẩn khi thiết kế,

ta chọn sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa như (hình 3-1)

Sơ đồ chung của hệ thống điều hòa trên xe thiết kế được lựa chọn bố trí như hình vẽ, Hệ thống gồm có các bộ phận chính; máy nén, giàn lạnh (bộ hoá hơi), van giãn nở, bình lọc, giàn nóng (két ngưng tụ)

Hình 3-1 Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa trên xe thiết kế

1-Quạt giàn nóng; 2- Giàn nóng; 3- Két nước làm mát động cơ; 4- Động cơ; 5- Giàn lạnh; 6- Quạt gió; 7- Công tắc áp suất; 8- Van giãn nở; 9- Két

sưởi; 10- Máy nén; 11- Bình lọc (hút ẩm môi chất)

Để tăng hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa môi chất công tác và không khí xung quanh, người ta đặt các quạt hút không khí lưu thông qua bộ hoá hơi cũng như bộ ngưng tụ Van giãn nở điều khiển được lưu lượng ga lỏng hoá hơi qua van tuỳ theo nhiệt độ hiện thời trong khoang xe Các đường ống dẫn phía cao áp cũng như bên thấp áp được làm bằng kim loại Bộ hoá hơi, quạt hút, van giãn nở và lỗ xả nước thải thường được lắp trong cùng một kết cấu thường gọi là khối làm lạnh

*Chọn vị trí lắp đặt máy nén

Trong chu trình làm lạnh sử dụng van giản nở như thiết kế thì máy nén nằm giữa bộ hóa hơi và két ngưng tụ

Máy nén là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống điều hòa, vị trí lắp đặt của

máy nén trong hệ thống điều hòa trên xe thiết kế sát với động cơ của xe, máy được đặt nằm ngang, phía bên phải và song song với trục khuỷu động cơ Với vị trí này máy nén vận hành một cách dễ dàng từ trục khuỷu động cơ thông qua dây đai và puli của máy nén, kết hợp với cơ cấu căng đai để điều chỉnh dây đai không bị chùng xuống trong quá trình làm việc lâu dài, đảm bảo độ căng đai hợp lý theo yêu cầu làm việc

Hình 3-2 Động cơ 1KD-FTV trang bị trên xe Toyota Hilux 3.0G

A-Vị trí lắp đặt máy nén trên động cơ Việc lắp đặt này tận dụng được không gian chật hẹp trong vùng cận động cơ, loại máy nén được chọn có kết cấu gọn nhẹ, dễ dàng lắp vào cũng như khi tháo ra trong quá trình bảo dưỡng, sữa chữa và thay thế khi hư hỏng

Loại máy nén được chọn thiết kế trên xe là loại đĩa chéo, gồm có 10 piston tác dụng kép, tuy vậy loại máy nén loại này vẫn đảm bảo được công suất lớn và tuổi thọ cao

Hình 3-3 Máy nén trang bị trên hệ thống điều hòa xe tham khảo

(Toyota Hilux 3.0G) *Vị trí lắp đặt bộ ngưng tụ

Trong chu trình làm lạnh thì bộ ngưng tụ nằm về phía cao áp giữa máy nén và van giản nở Trên xe bộ ngưng tụ đươc ráp đứng ngay trước đầu xe, phía trước két nước tỏa nhiệt của động cơ, ở vị trí này bộ ngưng tụ tiếp nhận luồng không khí mát thổi vào khi xe chuyển động, kết hợp với quạt gió tản nhiệt phía sau đươc dẫn động

từ trục khuỷu động cơ, đây là vị trí tốt nhất để két ngưng tụ giải nhiệt cho môi chất lạnh

Hình 3-4 Sơ đồ bố trí giàn nóng và giàn lạnh trên xe thiết kế

A-Vị trí lắp đặt giàn lạnh; B-Vị trí lắp đặt giàn nóng

*Vị trí lắp đặt giàn lạnh

Trong hệ thống điều hòa, giàn lạnh đươc bố trí bên dưới bảng đồng hồ, (Hình 3-3), một quạt điện kiểu lồng sóc thổi một khối lượng lớn không khí xuyên qua bộ này đưa khí mát vào cabin ôtô Quạt lồng sóc, van giản nở, két sưởi ấm và lỗ xả nước thải củng được lắp cùng trong kết cấu này gọi là khối làm lạnh

* Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Khi động cơ hoạt động, nước nóng từ hệ thống làm mát động cơ được đưa qua giàn sưởi, ở đây cánh tản nhiệt làm nhiệm vụ truyền nhiệt cho không khí bao quanh ống làm chúng nóng lên Một quạt gió kiểu ly tâm được sử dụng để đẩy cưỡng bức luồng không khí qua bộ sấy, sưởi nóng chúng trước khí đưa vào khoang hành khách, nước làm mát được đưa về lại động cơ

Hình 3-5 Hệ thống sưởi trên xe thiết kế

1- Két nước làm mát động cơ , 2- Động cơ, 3- Két sưởi, 4-Quạt gió

5- Van nước, 6- Quạt làm mát két nước

Trên xe thiết kế có một giàn sưởi cho khoang lái và khoang hành khách Giàn sưởi này được bố trí chung cùng với cụm giàn lạnh của xe

Hình 3-6 Sơ đồ két sưởi trên xe tham khảo

1-ống nước ra, 2-ống lưu thông, 3-ống nước vào, 4- Cánh tản nhiệt Van nước được lắp đặt trong mạch nước làm mát của động cơ và được dùng để điều khiển lượng nước làm mát động cơ tới két sưởi (bộ phận trao đổi nhiệt)

Người lái điều khiển độ mở của van nước bằng cách dịch chuyển núm chọn nhiệt độ trên bảng điều khiển

Hình 3-7 Van nước điều khiển lượng nước làm mát động cơ tới két sưởi

Điều hòa không khí trên xe điều khiển nhiệt độ bằng cách sử dụng cả két sưởi

và giàn lạnh, và bằng cách điều chỉnh vị trí cánh hòa trộn không khí củng như van nước Cánh hòa trộn không khí và van nước phối hợp để chọn ra nhiệt độ thích hợp

từ các núm chọn nhiệt độ trên bảng điều khiển

Hình 3-8 Sơ đồ điều khiển nhiệt độ trên xe

3.1.3 Hệ thống thông gió

Trong quá trình vận hành sử dụng xe, không khí trong xe phải được lưu thông, thay đổi nhằm tạo sự trong lành, dễ chịu cho người ngồi trong xe, vì vậy ôtô phải có một bộ thông gió trên xe

Là một thiết bị để thổi sạch khí bên ngoài vào trong xe và cũng có tác dụng làm thông thoáng xe

*Thông gió tự nhiên

Việc hút không khí bên ngoài vào trong xe do áp suất không khí tạo ra bởi chuyển động của xe được gọi là thông gió tự nhiên Sự phân bố áp suất không khí bên ngoài xe khi nó chuyển động được phân ra làm hai vùng, vị trí của cửa hút đươc đặt tại vùng áp suất (+), còn cửa thoát đặt ở những vùng có áp suất không khí (-)

Hình 3-9 Thông gió tự nhiên trên xe

A- Vị trí thông gió trên xe

* Thông gió cưỡng bức

Trong hệ thống thông gió cưỡng bức, một quạt điện hay thiết bị tương tự được sử dụng để đẩy không khí vào trong xe Cửa nạp và cửa thoát được đặt ở những vùng giống như hệ thống gió tự nhiên Thông thường hệ thống thông gió này

được dùng kèm với hệ thống khác như hệ thống sưởi hay hệ thống làm lạnh

3.2 TÍNH TOÁN NHIỆT HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA

3.2.1 Kết cấu lớp cách nhiệt

Lớp cách nhiệt có vai trò quan trọng trong việc cách nhiệt, cách ẩm, Dòng nhiệt, ẩm có tác dụng xấu đến vật liệu và lớp cách nhiệt, như làm giảm tuổi thọ vật liệu và mất khả năng cách nhiệt, do vậy kết cấu lớp cách nhiệt phải đáp ứng yêu cầu sau:

* Cách nhiệt, cách ẩm tốt, phải có độ bền, chắc chắn chịu được va đập và khả năng dẫn nhiệt và dẫn ẩm nhỏ nhất

* Chịu được tải trọng bản thân

* Phải chống được ẩm xâm nhập từ ngoài vào và bề mặt bên ngoài xe không được đọng sương

* Phải đảm bảo cách nhiệt tốt, giảm chi phí đầu tư cho máy lạnh và vận hành

* Phải chống được cháy nổ và bảo đảm an toàn

Trần xe có lớp thép tán kẽm tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, bên trong

có lớp cách nhiệt bằng bông khoáng ép bọc da

Hình 3-11 Sơ đồ kích thước cơ bản xe thiết kế

Để đơn giản trong quá trình tính toán ta xem trần xe là một mặt phẳng, hai bên

là hai mặt phẳng, trong khoang hành khách có chiều cao bằng chiều cao toàn bộ trừ khoảng sáng gầm xe, chiều dài chỉ tính phần khoang hành khách và buồng lái, tức là bằng chiều dài tổng thể của xe trừ phần capô phía trước và phần bán tải phía sau chiều rộng bằng chiều rộng cơ sở của xe Vì vậy ta có sơ đồ khối như hình 3-12

Hình 3-12 Sơ đồ khối tính nhiệt trên xe thiết kế

3.2.2 Các thông số ban đầu

- Nhiệt độ phía ngoài: tng = 37,70C (Lấy theo nhiệt độ mùa hè tại Đà Nẵng)

- Nhiệt độ trong xe: ttr = 250C

- Độ ẩm tương đối của không khí phía ngoài: φng = 77%

- Độ ẩm tương đối của không khí phía trong: φtr = 70%

- Tra đồ thị (I-d) ta có nhiệt độ đọng sương là: ts=330C

Hình 3-13 Đồ thị I-d

Phương pháp tra: Từ tn ta dóng qua phải song song với đường nhiệt độ, cắt φng

= 77% tại N, sau đó tại N ta dóng xuống vuông góc với trục d và cắt đường độ ẩm φ= 100% tại S, từ điểm S ta dóng qua trái song song với đường nhiệt độ và cắt trục





1 1

Trong đó :

CN = 0,06 (W/m.độ) - Hệ số dẫn nhiệt

K : Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu

 = 45 (W/m.độ): Hệ số dẫn nhiệt của lớp thép tán kẽm

t: Hệ số trao đổi nhiệt bên trong của trần (W/m2.độ)

ng: Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài của trần, ng = 23,3 (W/m2.độ)

Chọn K = 1,35 (W/m2.độ): Nhiệt truyền qua trần

t = 7 (W/m2.độ): Không khí đối lưu tự nhiên

002 , 0 3 , 23

1 35 , 1

Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt là để xác định năng suất máy lạnh

mà chúng ta cần chọn để lắp đặt

Tổng lượng nhiệt tổn thất của phòng được xác định bởi công thức sau:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

Trong đó:

Q1: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che (W)

Q2: Tổn thất nhiệt do người tỏa ra (W)

Q3: Tổn thất nhiệt do động cơ tạo ra (W)

Q4: Tổn thất nhiệt khi mở cửa (W)

Q5: Tổn thất nhiệt đèn toả ra (W)

3.2.4.1 Tính nhiệt qua kết cấu bao che

Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua hai bên hông xe , trần và sàn của xe, do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài

và bên trong xe cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua hai bên hông và trần Để xác định nhiệt lượng qua kết cấu bao che ta sử dụng biểu thức:

Q1 = QBX + Qh + Qtr + Qs (W)

Trong đó:

Qtr : Nhiệt lượng truyền qua trần xe (W)

Qs : Nhiệt lượng truyền qua sàn xe (W)

Nhiệt bức xạ mặt trời là lượng nhiệt sinh ra do năng lượng ánh mặt trời tác động trực tiếp lên bề mặt hai bên, trần, kính,…làm tăng nhiệt độ của khoang xe Mái che, kính, bao xe được chọn để làm giảm đáng kể năng lượng mặt trời Ta tính nhiệt bức xạ mặt trời bằng công thức:

εds =1-[(ts-20)/10].0,13=1-[(33-20)/10].0,13=0,831

Khi xét bức xạ lớn nhất nghĩa là trời không có mây nên lấy εmm=1 (hệ số ảnh hưởng mây mù), khung làm bằng kim loại nên lấy εkh =1,17(hệ số ảnh hưởng của khung cửa kính) và do đây là loại kính dày 6mm nên ta chọn εk =0,94 (hệ số kính) Suy ra QBX = 2,6 x 317 x 1,0023 x 0,831 x 1 x 1,17x0,94 = 755 (W)

Đây là dòng nhiệt tổn thất qua hai bên thành xe do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và môi trường bên trong xe

Ta có thể tính toán nhiệt lượng truyền qua hai bên thành vào xe theo công

thức:

Qt = Kt.Ft.Δt, (W) Trong đó:

Kt = 1,3: Hệ số truyền nhiệt qua thành xe (W/m2.độ)

Ft : Diện tích bề mặt hai bên thành (m2)

Δt = (tng – ttr) : Độ chênh lệch nhiệt độ bên trong xe và ngoài môi trường

Suy ra Qt = 1,3x (2 x 2,23 x 1,64) x (37,7-25) = 121 (W)

Nhiệt lượng truyền qua trần xe là dòng nhiệt tổn thất qua trần xe do sự chênh

lệch nhiệt độ giưa môi trường bên ngoài và bên trong xe

Ta có thể tính toán nhiệt lượng truyền qua trần vào xe theo công thức:

Qtr = Kt.Ftr Δt (W)

Trong đó:

Kt = 1,9: Hệ số truyền nhiệt trên trần (W/m2.độ)

Δt = (tng – ttr) : Độ chênh lệch nhiệt độ bên trong xe và ngoài môi trường

Ftr: Diện tích bề mặt trần bức xạ

Suy ra Qtr = 1,9 x (2,23 x 1,54) x (37,7-25) = 83 (W)

d- Nhiệt lượng truyền qua sàn xe (Q S )

Nhiệt lượng truyền qua sàn xe là dòng nhiệt tổn thất qua sàn do sự chênh lệch

nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong xe

Ta có thể tính toán nhiệt lượng truyền qua sàn vào xe theo công thức:

QS = KS.FS.Δt (W) Trong đó:

KS = 0,64: Hệ số truyền nhiệt gồm có lớp tôn tráng kẽm và thảm lấy lớn nhất (tra bảng 4.3)

Δt = (tng – ttr): Độ chênh lệch nhiệt độ bên trong xe và ngoài môi trường

Q2 = N.qh (W) Trong đó:

N = 5: Số người ngồi trên xe

qh = 63 (W): Nhiệt lượng do người trên xe tỏa ra ở 250C

Suy ra Q2 = 5 x 63 = 315 (W)

3.2.4.3 Tính nhiệt do động cơ tạo ra

Nhiệt do động cơ tạo ra là dòng nhiệt do động cơ đặt trước mui xe thải ra có ảnh hưởng đến khoang hành khách

Ở đây nhiệt lượng do động cơ tỏa ra mà khoang hành khách nhận được là từ 5÷10% dòng nhiệt động cơ hoạt động, có thể xác định theo công thức:

Q3 = Qđc.(5÷10%) (W)

Trong đó:

Qđc = 1000.Ne.φ (W)

Ne = 120 (KW) : Công suất cực đại của động cơ xe thiết kế

φ = 0,93 : Hiệu suất làm việc thực của động cơ

Chọn lượng nhiệt do động cơ tỏa ra mà khoang hành khách nhận được là 6% dòng nhiệt động cơ hoạt động

Suy ra Q3 = Qđc.(6%) = 1000.Ne.φ (6%) = (1000.120.0,93.6)/100 = 6696 (W)

3.2.4.4 Tính tổn thất nhiệt khi mở cửa

Để tính toán tổn thất dòng nhiệt khi mở cửa, sử dụng biểu thức:

Q4 =B.Fc (W)

B: Tổn thất nhiệt riêng khi mở cửa

Fc: Diện tích khi mở cửa Fc< 50m2 Chọn B = 20 (W/m2)

Suy ra Q4 = 2,23 x 1,64 x 20 = 73 (W)

3.2.4.5 Tính tổn thất nhiệt do đèn tỏa ra

Nhiệt do đèn tỏa ra là dòng nhiệt do các đèn trong quá trình phát sáng sẽ trao đổi nhiệt bằng bức xạ, đối lưu và dẫn nhiệt với các môi trường xung quanh

Trên xe sử dụng các đèn dây tóc chiếu sáng, phần lớn điện năng đầu vào biến thành nhiệt, chỉ có phần nhỏ biến thành ánh sáng…nhưng ánh sáng sau quá trình phản chiếu bởi các bề mặt cuối cùng cũng biến thành nhiệt, Ta có công thức tính nhiệt tỏa ra từ các bóng đèn dây tóc:

Q5 =N (W)

Ở đây:

N: Tổng công suất điện ghi trên các bóng đèn trong buồng xe (W)

Trên xe có 2 đèn 3W gắn phía dưới chân người lái và hành khách phía trước

Máy nén phải có kích thước nhỏ gọn, kết cấu đơn giản, dễ dàng bố trí trong không gian làm việc, nhưng phải đảm bảo đúng theo tiêu chuẩn thiết kế của một hệ thống lạnh

Ngoài ra máy nén nói riêng và toàn hệ thống điều hòa nói chung phải cho tác dụng nhanh, nghĩa là có thể cho hiệu quả làm lạnh khi vừa bật công tắc điều khiển, tính kinh tế và tuổi thọ cao, tối ưu hơn hẳn so với loại máy nén khác, khả năng nén môi chất công tác của máy nén thiết kế là tốt nhất và giảm tối thiểu tổn hao môi chất lạnh trong quá trình làm việc lâu dài của máy Dễ dàng điều chỉnh đóng ngắt máy nén khi ta muốn thay đổi nhiệt độ củng như thao tác đơn giản khi ta tháo lắp máy nén

Qua việc tính nhiệt tổn thất, ta đã xác định được tổn thất nhiệt của các phụ tải,

từ đó ta suy ra nhiệt tải Q0 của máy nén Đây củng chính là năng suất lạnh mà máy nén phải đạt được để đảm bảo duy trì nhiệt độ lạnh yêu cầu trong xe

Q0 = Q = 8082 (W)

3.3.1 Xác định môi chất lạnh sử dụng và chu trình lạnh

3.3.1.1 Môi chất lạnh sử dụng ga R-134a

Hệ thống điều hòa không khí mà ta đang nghiên cứu thiết kế là hệ thống lạnh cỡ

nhỏ, và để tránh gây ảnh hưởng xấu đến môi trường ta sử dụng môi chất lạnh trong

hệ thống là loại môi chất R-134a, môi chất này là hợp chất hydrofluorocarbon, dễ bốc hơi và có điểm sôi thấp, điểm sôi của nó là (-260C), nhờ vậy nó bốc hơi nhanh trong giàn lạnh và hấp thụ nhiều nhiệt, trong hợp chất này không có clo nên không

chất bôi trơn tổng hợp PAG hay POE, hai chất bôi trơn này không thể hòa lẫn với môi chất R-12 Đặc biệt chú ý không đươc dùng dầu bôi trơn máy nén của hệ thống R-12 cho vào hệ thống lạnh của loại môi chất R-134a, nếu không sẽ gây nhiều hỏng hóc cho hệ thống lạnh Ngoài ra vấn đề an toàn và đề phòng tai nạn đối với môi chất lạnh cũng đươc quan tâm để tránh xẩy ra nguy hiểm và cho hiệu quả làm việc cao nhất

Nước sôi ở 100oC dưới áp suất khí quyển nhưng R-134a sôi ở (-26oC) dưới áp suất này Nước sôi ở 121oC dưới áp suất 1kgf/cm2 nhưng R-134a sôi ở (-10,6oC) dưới áp suất 1kgf/cm2

Nếu R-134a bị hở và bay vào không khí ở nhiệt độ bình thường và áp suất khí quyển, nó sẽ hấp thụ nhiệt của không khí xung quanh và sôi ngay lập tức, rồi biến thành khí R-134a rất dễ ngưng tụ thành chất lỏng dưới điều kiện bị nén và lấy nhiệt

Ở đồ thị dưới là đường đặc tính của R-134a, nó mô tả mối liên hệ giữa áp suất

và nhiệt độ Độ thị chỉ ra “điểm sôi” của R-134a ở mỗi nhiệt độ và áp suất Trên đồ thị phần phía trên đường cong là vùng trạng thái khí và phần phía dưới đường cong

là vùng trạng thái lỏng Ga lạnh thể khí có thể biến sang thể lỏng chỉ bằng cách tăng

áp suất mà không cần thay đổi nhiệt độ hay bằng cách giảm nhiệt độ mà không cần thay đổi áp suất như ở vùng 1 và 2 Ngược lại ga lỏng có thể biến thành ga khí bằng cách giảm áp suất mà không cần thay đổi nhiệt độ hay tăng nhiệt độ mà không cần thay đổi áp suất như ở vùng 3 và 4

100 80 60 40 20 0 -20 -30

200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 -20

MPa 40 30 20 10

10

loíng 4

3

2 1

C 0 0 F

[kgf/cm ] 2 Khê

Hình 3-14 Đường cong áp suất hơi của ga điều hòa

3.3.1.2 Sơ đồ nhiệt của chu trình lạnh sử dụng ga điều hòa R-134a

Hình 3-15 Chu trình máy lạnh

1- Giàn lạnh, 2- Van giãn nở, 3- Giàn nóng, 4- Máy nén

a).Các quá trình của chu trình

1-2: Nén đoạn nhiệt từ áp suất bay hơi đến áp suất ngưng tụ

2-3: Quá trình ngưng tụ môi chất đẳng áp thải nhiệt cho môi thường không khí 3-4: Quá trình tiết lưu đẳng Entanpi áp suất ngưng tụ PK xuống áp suất bay hơi P0 4-1: Quá trình bay hơi đẳng áp thu nhiệt của môi trường lạnh

b).Các thông số trạng thái tại các điểm nút cơ bản

Bảng 3-1 Thông số trạng thái tại các điểm nút cơ bản Điểm nút t (0C) p (bar) i (kj/kg) v (l/kg) Trạng thái

+Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh R-134a:

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 phụ thuộc vào nhiệt độ trong buồng lạnh và được xác định bởi công thức:

t0= tb - t0 = tb - (813)

Trong đó:

t0: Hiệu nhiệt độ yêu cầu Chọn t0 = 9

Suy ra t0 = 25 - 9 = 160C

Tra đồ thị (lgP_i) của môi chất lạnh R-134a ta có áp P0 = 0,5042 bar

+ Nhiệt độ ngưng tụ (tk) phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát