CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.6. Ngun lý hoạt động của hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ
Hình 1.26 Sơ đồ cơ bản của hệ thống điều hịa khơng khí
Máy nén lấy mơi chất dạng khí từ đầu ra của giàn lạnh nén thành mơi chất có áp cao suất (nhiệt độ cao, vẩn ở dạng khí), mơi chất này theo ống dẩn đi đên giàn ngưng. Tại giàn ngừng môi chất được thông qua đường ống chữ U nối liên tiếp nhau được giải nhiệt bằng các lá thép mỏng và quạt giả nhiệt, môi chất lúc này giảm nhiệt độ (đặc tính của mơi chất là dễ hóa lỏng khi giảm nhiệt độ), và môi chất ra khỏi giàn ngưng hóa thành dạng lỏng hồn tồn.
25
Tiếp đến môi chất dạng lỏng nhiệt độ cao áp suất cao đi qua bình lọc ẩm để khử hồn tồn lượng nước tồn tại trong nó (khử ẩm để mơi chất khơng bị đóng băng ở van tiết lưu). Sau khi khử ấm môi chất đi qua van tiết lưu (van tiết lưu có vài trị như một cái béc) điều tiết lượng môi chất đi vào giàn lạnh theo nhiệt độ mong muốn.
Van tiết lưu có chức năng phun tơi lượng môi chất, để cho môi chất dễ bay hơi, và khi hiện tượng bay hơi xảy ra môi chất sẽ hấp thụ nhiệt độ xung quanh từ đó xẽ hấp thụ nhiệt độ môi trường xung quanh két làm mát và tạo ra nhiệt độ thấp cho khơng khí thổi qua két làm mát. Quạt gió ở két làm mát liên tục thổi qua két làm mát và sẽ vận chuyển khơng khí được hấp thụ nhiệt độ nhờ hiện tượng bay hơi của môi chất vào bên trong ca bin.
Môi chất sau khi ra khỏi giàn lạnh phải hồn tồn ở trạng thái khí, và lượng mơi chất dạng khí ở áp suất thấp (nhiệt độ thấp) sẽ được tuần hoàn đến van thấp áp của máy nén để tiếp tục chu trình tuần hồn trong hệ thống điều hịa.
26
CHƯƠNG 2:
PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
TRÊN Ơ TƠ 2.1. Chú ý khi sử dụng thiết bị.
Các nguyên tắc cơ bản khi sử dụng dụng cụ và thiết bị đo:
B1. Tìm hiểu chức năng và cách sử dụng đúng.
Hãy tìm hiểu chức năng và cách sử dụng đúng từng dụng cụ và thiết bị đo. Nếu sử dụng cho mục đích khác với thiết kế, dụng cụ hay thiết bi đo có thể bị hỏng, và chi tiết có thể bị hư hỏng hay chất lượng cơng việc có thể bị ảnh hưởng.
B2. Tìm hiểu cách sử dụng đúng các thiết bị.
Mỗi một dụng cụ và thiết bị đều có quy trình thao tác định trước. Chắn chắn phải áp dụng đúng dụng cụ cho từng công việc, tác dụng đúng lực cho dụng cụ và sử dụng tư thế làm việc thích hợp.
B3. Lựa chọn chính xác.
Có nhiều dụng cụ để tháo bu lơng, tuỳ theo kích thước, vị trí và các tiêu chí khác. Hãy ln chọn dụng cụ vừa khít với hình dáng của chi tiết và vị trí mà ở đó cơng việc được tiến hành.
B4. Hãy cố gắng giữ ngăn nắp.
Dụng cụ và các thiết bị đo phải được đặt ở những vị trí sao cho chúng có thể dễ dàng với tới khi cần, cũng như được đặt đúng vị trí ban đầu của chúng sau khi sử dụng
B5. Quản lý và bảo quản dụng cụ nghiêm ngặt.
Dụng cụ phải được làm sạch bảo quản ngay sau khi sử dụng và bôi dầu nếu cần thiết. Mọi công việc sửa chữa cần thiết phải thực hiện ngay, sao cho dụng cụ ln ở trong tình trạng hồn hảo
B6. Lau sạch chi tiết được đo và dụng cụ đo.
Những chất bẩn hay dầu có thể dẫn đến sai số về giá trị đo. Bề mặt phải được làm sạch trước khi đo để được giá trị chính xác nhất
27
2.2. Vấn đề cần khắc phục.
Chế độ sưởi ở ô tô hầu hết đều lấy nhiệt từ nước làm mát động cơ để đưa vào trong két sưởi, điều này tạo ra độ trễ trong nhu cầu sử dụng ngay lập tức chế độ sưởi khi vào mùa đơng lạnh.
Hình 2.1 Sơ đồ mạch điện hệ thống sưởi
Mơ hình lần này nhóm sẽ khắc phục vấn đề này bằng cách thêm vào sau két sưởi một thiết bị sưởi PTC là một loại nhiệt điện trở sinh nhiệt khi có dịng điện chạy qua. Thiết bị này sẽ giúp cho khoang hành khách có nhiệt độ ấm khi mà nước làm mát động cơ chưa đủ nhiệt độ để làm nóng két sưởi.
2.2.1. Chuẩn bị.
Một công tắc hẹn giờ.
Hai điện trở hệ số nhiệt dương (thay cho PTC). Hai rơ le 4 chân.
28
Hình 2.2 Nhiệt điện trở. Hình 2.3 Cơng tác hẹn giờ
Hình 2.4 Rơ le bốn chân.
Hình 2.5 Điện trở cản dịng. Hình 2.6 Diode chỉnh lưu. 2.2.2. Thực hiện.
Nối đầu vào của công tắc hẹn giờ vào điện lưới.
Nối chung hai đầu của nhiệt điện trở vào nhau và nối vào 1 đầu của phích cắm điện. Hai đầu cịn lại của nhiệt điện trở, mỗi đầu nối với một diode chỉnh lưu, rồi nối tiếp với rơ le, cuối cùng nối với các điện trở cản dòng rồi nhập hai đầu lại nối với đầu cịn lại của phích cắm điện. Nối phích cắm điện trên vào cơng tắc hẹn giờ.
29
Hình 2.7 Bản thảo mạch điện PTC. 2.3. Một số hư hỏng khác và cách khắc phục
Bảng 2.1 Một số hư hỏng thường gặp của hệ thống lạnh
STT Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục
1 Thiếu môi chất lạnh. + Rị rỉ ga
+ Thiếu mơi chất lạnh
+ Kiểm tra rò rỉ và sửa chữa
+ Nạp môi chất lạnh 2 Hệ thống thừa ga + Thừa môi chất hay
giải nhiệt dàn nóng kém
+ Điều chỉnh đúng lượng môi chất
+ Vệ sinh dàn nóng
+ Kiểm tra quạt dàn nóng. 3 Khơng khí lạnh thổi ra
từng quãng, lúc lạnh, lúc không.
+ Bộ ly hợp từ trường của puly máy nén bị trượt.
+ Van tiết lưu hỏng. Quá nhiều chất ẩm trong hệ thống.
+ Kiểm tra van tiết lưu. + Rút chân không và nạp môi chất lạnh lại
4 Luồng gió lạnh thổi ra yếu. + Dàn lạnh bị nghẽn hay bị đóng sương trên mặt ngoài. + Vệ sinh sạch các lá thu nhiệt của dàn nóng. + Kiểm tra sửa chữa
30
+ Cửa gió hút vào bị tắt nghẽn.
+ Moto quạt gió hỏng. 5 Gió lạnh chỉ thổi ra
khi xe động cơ hoạt động mạnh
+ Dàn nóng bị tắt nghẽn.
+ Dây curoa máy nén trượt.
+ Máy nén hỏng.
+ Kiểm tra dàn nóng. + Kiểm tra máy nén. + Kiểm tra lượng môi chất lạnh trong hệ thống. 6 Có hơi ẩm trong hệ thống lạnh + Hơi ẩm lọt vào hệ thống làm lạnh + Thay phin lọc, bình chứa.
+ Hút chân không triệt để trước khi nạp ga.
7 Van tiết lưu mở quá lớn
+ Hỏng van tiết lưu hoặc điều chỉnh không đúng
+ Kiểm tra và sửa chữa tình trạng lắp đặt của ống cảm nhận nhiệt.
31
CHƯƠNG 3:
QUY TRÌNH THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ
3.1. Lên ý tưởng xây dựng mơ hình điện lạnh trên ơ tơ.
Từ mục đích và u cầu của mơ hình cần xây dựng nên chúng em đưa ra phương án lựa chọn, lên ý tưởng tính tốn để đặt vị trí các bộ phận của hệ thống lên khung như: motor điện, máy nén, quạt dàn nóng, dàn nóng, quạt dàn lạnh, dàn lạnh.
Bảng 3.1 Phương án thực hiện và thiết kế sơ bộ
Chiều dài khung sắt 100 cm
Chiều ngang khung sắt 90 cm
Chiều cao khung sắt 110 cm
Động cơ và máy nén Được đặt trên 2 thanh dài 100 cm riêng ra với tồn bộ thiết bị chính của hệ thống lạnh để chống sự rung lắc, ảnh hưởng đến q trình làm mát
Dàn nóng và dàn lạnh Dàn lạnh và dàn được đặt ở hai phía bên hơng để tránh sự rung động của motor khi hoạt động
Ván ép Thiết kế bên trên để chứa ngõ ra dàn lạnh (như đi vào cabin)
Bình lọc ga Treo giữa dàn nóng và dàn lạnh để giảm diện tích dây dẫn, tiết kiệm được chi phí Bản vị trí cơng tắc Được lắp sau motor để giảm hao phí dây
điện và dễ kiểm tra sữa chữa nếu có sự cố xảy ra.
32
Hình 3.1 Khung mơ hình và các vị trí các chi tiết chính Ưu điểm. Ưu điểm.
- Các thiết bị bố trí thuận tiện cho việc giảng dạy, cũng như việc tìm hiểu về nguyên lý hoạt động, bảo dưỡng sửa chữa khắc phục sự cố, đồng thời có thể xác định được áp suất của đầu đẩy và đầu hút.
- Giàn nóng bố trí ở dưới để thổi khí nóng ra cịn giàn lạnh bố trí phía trên thổi khí mát vào mặt và thân của hành khách.
- Mô hình thiết kế sử dụng van tiết lưu nên có thể thay đổi được lượng môi chất đi vào dàn lạnh.
- Khi quan sát mơ hình người học có thể dễ dàng hiểu được nguyên lý làm lạnh, cũng như sơ đồ điện của hệ thống, do đó sẽ thuận lợi hơn trong quá trình giảng dạy và nghiên cứu.
Nhược điểm.
- Trên mơ hình khơng có bộ đồng hồ đo áp suất phía áp suất thấp và phía áp suất cao. Do đó khơng thể xác định được tình trạng hoạt động của hệ thống, đồng thời khơng xác định được những hư hỏng xảy ra trong hệ thống khi nó hoạt động trong tình trạng khơng bình thường mà phải kiểm tra hư hỏng bên ngoài
33
- Mơ hình hồn tồn là điều khiển cơ khí khơng liên quan đến tự động vì vậy nó chỉ là cơ sở để giảng dạy những gì cơ bản nhất về hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tô.
3.2. Sơ đồ khối của hệ thống điều hịa khơng khí.
`
Hình 3.2 Sơ đồ khối bộ điều hịa khơng khí ơ tơ Ngun lý hoạt động:
Mơi chất lạnh tuần hồn từ máy nén → dàn ngưng → phin lọc ga → van tiết lưu → dàn lạnh → van tiết lưu → máy nén. Quá trình được lặp đi lặp lại liên tục khi hệ thống làm mát hoạt động.
Môi chất ở trạng khí, áp suất thấp đi vào máy nén rồi được máy nén nén thành môi chất áp suất cao nhưng vẫn ở dạng lỏng, sau đó mơi chất di chuyển đến dàn ngưng. Tại dàn ngưng nhờ quạt tản nhiệt mà cấu tạo các lá thép tản nhiệt của giàn ngưng môi chất trao đổi nhiệt với mơi trường làm hạ nhiệt độ của nó xuống rồi chuyển thành môi chất dạng lỏng áp suất cao hồn tồn khi ra khỏi dàn ngưng. Mơi chất tiếp tục đi đến phin lọc ga (chủ yếu để khử ẩm cho môi chất) sau khi ra khỏi phin lọc, môi chất di chuyển đến van tiết lưu. Tại đây môi chất được điều tiết một lượng đi vào giàn lạnh, và lượng mơi chất tồn tại trong giàn lạnh phải có áp suất thấp để dễ dàng bay hơi và nhờ hiện tượng bay hơi này mà môi chất hấp thụ nhiệt của khơng khí thổi qua giàn lạnh để làm mát nó, sau khi ra khỏi giàn lạnh mơi chất
34
phải hồn tồn ở dạng khí, lượng mơi chất dạng khí áp suất thấp này lại di chuyển đến đầu vào máy nén và tiếp tục chu trình tuần hồn khép kín.
Hình 3.3 Sơ đồ khối mạch điện của hệ thống điều hịa Giải thích sơ đồ khối của phần điện hệ thống điều hòa khơng khí.
ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến :
Cảm biến nhiệt độ đặt ở giàn nóng và lạnh và tại cửa gió điều hịa bên trong cabin Cảm biến nhiệt độ nước làm mát đặt ở khoang nước làm mát
Cảm biến áp suất môi chất đặt ở dàn nóng
Từ đó xữ lý các tín hiệu này rồi đưa ra tín hiệu điều khiển đến các thiết bị chấp hành là:
+ Động cơ quạt gió: để tăng lượng khơng khí đã qua xử lý nhiệt vào trong cabin, tạo môi trường mát hay ấm tùy theo điều chỉnh.
+ Bộ đổi chế độ: bên trong hệ thống phân phối không khí để đóng, mở làm cho khơng khí lạnh hay nóng tràn vào ca bin
+ Máy nén : khi áp suất trong hệ thống tuần hồn đã đủ cao thì máy nén sẽ được ECU đưa về trạng thái nghỉ còn nếu trong hệ thống chưa đủ áp suất thì ECU sẽ điều khiển máy nén tăng áp suất cho môi chất đầu ra.
+ Điện trở trước dàn nóng: để thay đổi tốc độ quạt khi tăng tải nhiệt
+ Quạt dàn nóng : cũng là quạt tản nhiệt cho động cơ khi giàn nóng có nhiệt độ cao quạt sẽ tăng tốc theo để tối ưu quá trình giải nhiệt.
35
+ PTC : là nhiệt điện trở hệ số dương, khi có dịng điện chạy qua nó sẽ nóng. PTC ở cùng vị trí với két sưởi, phụ két sưởi gia nhiệt cho khơng khí xung quanh. Khi két sưởi khơng đủ nhiệt độ để gia nhiệt cho khơng khí điều hịa thì ECU sẽ cấp tín hiệu điện điều khiển cho PTC nóng lên từ đó PTC sẽ gia nhiệt cho khơng khí điều hịa, đáp ứng nhanh mong muốn sưởi ấm.
3.3. Sơ đồ mạch điện của hệ thống điều hịa khơng khí.
Hình 3.4 Sơ đồ mạch điện điều khiển quạt hệ thống làm mát
Khi AC ON lúc này mạch kín nên có dịng đi qua cuộn dây kéo role RL1 và RL2 hút lại và kích hoạt ly hợp máy nén và quạt dàn nóng.
Khi người dùng bật công tắt làm mát (cool). Lúc này sẽ có dùng từ B1 đi qua cầu chì tới quạt thơng gió rồi đến SW1 (các mức tùy chỉnh theo yêu cầu người dùng để điều chỉnh tốc độ quạt low, between1, between2, hight) sau đó về mass. Quy trình được lặp đi lặp lại liên tục và thay đổi tùy theo người sử dụng điều chỉnh SW1
Khi người dùng bật cơng tắt sưởi (heater). Lúc này dịng sẽ từ B1 đi qua cầu chì đến nhiệt trở dương (PTC), kích hoạt role van nước làm mát (cho nước làm mát đi đi qua két sưởi rồi trở về khoang động cơ) sau đó về mass.
36
Hình 3.5 Sơ đồ mạch điện điều khiểu hệ thống lạnh
M1,M2 – Motor quạt giàn nóng lạnh S1 – Nút điều chỉnh (LOW, HIGH, OFF) AC – công tắc AC (cấp điện K2) B1 – Nguồn
K1,K2 – rơ le dàn nóng và ly hợp điện từ L1 – ly hợp điện từ K3 – rơ le điều khiển quạt dàn lạnh S2 – khóa điện
F1, F2, F3, F4 – Cầu chì F1, F2, F3, F4 – Cầu chì
Khi đóng khóa điện S2, bật cộng tắc điều hịa (cơng tắc AC) và bật quạt làm mát (bật S1) ta có dịng từ : ác quy - F1 - F2 - S2 - AC - K2 - S1 - Mass. sinh dịng làm đóng rơ le K2. Vì K2 đóng nên có: dịng từ ác quy - F1 – F2 - S2 - K1 - K2 - Mass. Sinh dịng làm đóng K1 nên có dịng từ: ác quy - F1 - F2 - S2 - K3 - S1 - mass. sinh dịng qua K3 làm K3 đóng. Vì vậy với S2, AC, S1 đóng ta có K3, K2 và K1 đóng và khi K3 đóng làm K2, K1 đóng .
K1 đóng có dịng từ: ác quy - F1 - F3 - K1 - M1 và L1 - Mass. nên làm cho quạt dàn nóng quay và ly hợp máy nén đóng lại. nghĩa là : bật chìa khóa xe (S2), bật
37
cơng tắc điều hịa trong xe (cơng tắc AC), và bạt quạt làm mát (bật S1). thì máy nén quay, quạt dàn nóng quay , quạt dàn lạnh quay.
S1 có 3 mức là LOW, MEDIUM, HIGH tượng trưng cho tốc độ quạt khi bật công tắc s1 lên từng mức, mỗi mức sẽ cho dòng điện đi qua M2 ứng với điện trở mức đó từ đó tốc độ quạt củng thay đổi theo các mứa điện trở của S1
3.4. Tính tốn chọn thiết bị 3.4.1. Motor điện. 3.4.1. Motor điện.
Bảng 3.2 Thông số motor điện
Thông số kỹ thuật Động cơ mô tơ điện
Công suất 1100 W
Điện áp 220 V
Tần số 50 Hz
Tốc độ vòng quay (vòng/phút) 1400
Truyền động Dây curoa
Trọng lượng 13 kg
3.4.2. Máy nén
Bảng 3.3 Thông số của máy nén
Thông số kỹ thuật Máy nén
Kiểu máy Máy cơ
Ly hợp Buly 141 mm/4PK/24 V
Truyền động Dây curoa
38
3.4.3. Quạt
Bảng 3.4 Thông số của quạt
Thông số kỹ thuật Quạt dàn nóng Quạt dàn lạnh
Điện áp 12 V 12 V
Cánh quạt 3 cánh 1 bên
Động cơ quạt Công suất 160 W, điện áp 12 V