CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.2. Hệ thống điều hịa khơng khí trên ơtơ
2.2.5. Phương pháp điều khiển hệ thống
2.2.5.1. Bộ điều khiển nhiệt độ
Kiểu điện trở, nhiệt điện trở
38 Cụm sưởi và cụm làm lạnh hoạt động độc lập nhau. Loại thermistor được sử dụng khi hỗn hợp khơng khí thay đổi. Thermistor được làm từ chất bán dẫn đặc trưng bởi sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Điện trở tăng khi nhiệt độ giảm, và điện trở giảm khi nhiệt độ tăng. Nhiệt điện trở được đặt ở phía sau giàn lạnh, để nhận biết nhiệt độ của gió sau khi đi qua giàn lạnh.
Hệ thống điều hịa khơng khí ơ tơ dùng loại nhiệt điện trở cịn có một biến trở gắn trên bảng điều khiển, biến trở này dùng để điều chỉnh nhiệt độ trong xe. Tín hiệu điều khiển nhiệt độ được lấy từ cầu phân áp gồm giá trị điện trở của biến trở và giá trị nhiệt điện trở.
Hình 2.45 : Kiểu nhiệt điện trở
Khi nhiệt độ khơng khí trong xe tăng lên, tác động lên nhiệt điện trở (giá trị điện trở nhỏ), hoặc chuyển nhiệt độ tới vị trí cài đặt cao (giá trị điện trở lớn) làm giảm điện áp rơi trên mạch cảm ứng nhiệt độ của bộ khuếch đại. Mạch cảm ứng trong bộ khuếch đại nhận biết mạch điều hịa khơng khí đang ở trạng thái ON, làm cho transistor mở ra.
Khi nhiệt độ bên trong xe giảm, điện trở của thermistor tăng ( giá trị điện trở lớn), hoặc khi chuyển nhiệt độ cài đặt tới vị trí lạnh ít ( giá trị điện trở lớn) làm tăng điện áp rơi trên mạch cảm ứng nhiệt độ trong bộ khuếch đại của hệ thống điều hịa khơng khí. Mạch cảm ứng nhiệt độ trong bộ khuếch đại nhận biết được trạng thái OFF của hệ thống
39 điều hịa khơng khí, làm cho transistor đóng lại. Điều này làm cho rơ le của ly hợp từ khơng đóng mạch, và máy nén khơng hoạt động, ngừng q trình làm lạnh.
Loại thermostat
Hình 2.46 : Loại thermostat
Thermostat gồm một đầu cảm ứng nhiệt, màng và cơng tắc. Bên trong đầu cảm ứng nhiệt có chứa đầy mơi chất. Đầu cảm ứng nhiệt đặt tại lối ra của giàn lạnh. Khi nhiệt độ bay hơi thấp thì áp suất trong bầu cảm ứng giảm. Cơng tắc được ngắt nhờ màng. Điều này làm cho ly hợp từ bị ngắt, từ đó điều chỉnh được nhiệt độ ra.
2.2.5.2. Bộ điều khiển tốc độ quạt
Lưu lượng gió được điều chỉnh bởi sự thay đổi tốc độ quay của mô tơ quạt. Tốc độ quay của mô tơ quạt phụ thuộc vào điện áp giữa hai đầu mơ tơ. Trong hệ thống điều hịa ô tô, công tắc quạt thay đổi giá trị điện trở mắc nối tiếp với động cơ. Bằng cách này có thể điều chỉnh tốc độ quay của mô tơ.
Khi công tắc quạt cài đặt ở vị trí Low, dịng điện chạy qua cuộn dây của rơ le sưởi và làm cho rơ le này ở vị trí ON. Điện áp qua tiếp điểm của rơ le sưởi của bộ sưởi ấm.
40
Hình 2.47 : Bộ điều chỉnh tốc độ quạt (ở vị trí Low)
Khi bật cơng tắc ở vị trí Me, rơ le sưởi ở vị trí ON giống như khi ta cài đặt ở chế độ Low. Điều này cho phép gửi điện áp tới động cơ quạt. Sau khi đi qua động cơ quạt, dòng điện đi qua một phần qua điện trở quạt rồi ra mass.
Hình 2.48 : Bộ điều chỉnh tốc độ quạt (ở vị trí Medium)
So với chế độ Low, hiệu điện thế giữa hai đầu động cơ quạt lớn hơn. Điều này cho phép động cơ làm việc ở chế độ trong hình 2.48.
41 Khi cơng tắc quạt ở vị trí High thì rơ le ở vị trí giống như ở chế độ thấp và có điện áp đưa tới quạt. Tuy nhiên dịng điện chạy qua động cơ mà khơng đi qua điện trở nào, rồi ra mass theo công tắc quạt. Điều này cho phép điện áp nguồn cấp trực tiếp cho động cơ nên mô tơ quạt quay ở tốc độ cao.
Hình 2.49 : Bộ điều chỉnh tốc độ quạt (ở vị trí High)
2.2.5.3. Bộ điều khiển tốc độ không tải (bù ga)
Khi động cơ chạy không tải, công suất của động cơ nhỏ. Máy nén hoạt động sẽ làm quá tải động cơ. Điều này có thể gây tắt máy hoặc động cơ quá nóng, tốc độ động cơ phải được tăng lên một cách tự động, gọi là điều khiển tốc độ bù ga không tải.
Bù ga kiểu điện
ECU điều khiển động cơ nhận tín hiệu cơng tắc A/C ON từ bộ khuếch đại A/C và mở van điều chỉnh tốc độ khơng tải. Cả lượng khơng khí và nhiên liệu tăng lên, giúp tăng tốc độ động cơ tới giá trị thích hợp. Có hai kiểu bù ga kiểu điện là : kiểu cho khơng khí đi tắt và kiểu dùng van điều chỉnh không tải ISCV.
Bù ga kiểu cơ
Loại này được dùng trên động cơ diesel loại khơng có hộp điều khiển điện tử và động cơ xăng sử dụng chế hịa khí. Khi hệ thống điều hịa hoạt động, van điện từ bù ga hoạt động, áp suất chân không trong bầu chân không được dẫn tới cơ cấu chấp hành và đẩy bướm ga. Điều này làm tăng tốc độ không tải của động cơ.
42
2.2.5.4. Bộ điều khiển chống đóng băng giàn lạnh
Loại EPR
Bộ điều hòa áp suất giàn lạnh (EPR) là một van điều chỉnh áp suất gồm một ống kim loại và một piston. Bộ phận này được lắp giữa giàn lạnh và máy nén để duy trì áp suất môi chất bên trong giàn lạnh ở 0,18 Mpa, hoặc cao hơn, ngăn chặn sự đóng băng. Máy nén hoạt đông liên tục trong loại sử dụng van EPR , vì vậy sự thay đổi nhiệt độ đầu ra là thấp. Loại điều hịa khơng khí sử dụng van EPR khơng gây ra tiếng ồn, nên được dùng rộng rãi trong các loại xe đắt tiền.
Khi nhiệt độ trong xe cao, tải nhiệt cao, áp suất bay hơi (Pe) tăng cao hơn áp lực của lị xo (Ps), piston dịch chuyển sang phía trái làm mở van. Mơi chất bay hơi ở giàn lạnh và được hút vào máy nén. Trong quá trình hoạt động, piston của van EPR sẽ đóng và mở. Chuyển động này điều chỉnh áp suất bay hơi (Pe) cho giàn lạnh, vì thế áp suất không xuống dưới 0,18 Mpa, ngăn chặn sự đóng băng giàn lạnh.
Khi nhiệt độ trong xe giảm và nhiệt độ tải giảm, áp suất (Pe) trở nên thấp hơn. Lúc này trong van EPR, giá trị của (Pe) nhỏ hơn áp lực của lò xo và piston bị kéo trở lại bên phải. Van được đóng lại và ngắt dịng mơi chất lạnh để điều chỉnh năng suất lạnh phù hợp với tải nhiệt.
Loại thermistor
Khi nhiệt độ giàn lạnh tăng, giá trị điện trở giảm, làm cho điện thế tại điểm A trong bộ khuếch đại A/C giảm. Khi điện thế tại điểm A giảm, bộ khuếch đại A/C làm cho transistor chuyển trạng thái ON và ly hợp từ hoạt động. Máy nén hoạt động, quá trình làm lạnh bắt đầu.
Khi nhiệt độ giàn lạnh xấp xỉ 0℃, điện trở của cảm biến nhiệt tăng. Điện thế tại điểm A trong bộ khuếch đại tăng. Khi điện thế tại điểm A tăng lên thì bộ khuếch đại cho transistor OFF và ly hợp từ ngắt làm cho máy nén ngừng hoạt động, ngăn chặn được sự đóng băng của giàn lạnh.
43
2.2.5.5. Bộ điều khiển đóng ngắt máy nén
Trạng thái ON/OFF của máy nén được điều khiển nhờ rơ le điện tử. Có ba loại gửi tín hiệu đến rơ le :
- Kiểu A : Tín hiệu điều khiển được truyền đi từ bộ điều khiển, cùng với các tín
hiệu điều khiển khác được cung cấp từ ECU động cơ.
- Kiều B : Nhận tín hiệu từ máy nén từ bộ điều khiển A/C. Đưa ra tín hiệu tới
ECU động cơ.
- Kiểu C : Nhận tín hiệu độc lập từ bộ điều khiển A/C.
Hình 2.50 : Các kiểu điều khiển máy nén
Bộ điều khiển truyền các tín hiệu sau : Cho phép bật máy nén hoạt động, và bắt đầu bù ga, ECU có thể truyền tín hiệu trở lại phụ thuộc vào trạng thái của động cơ lúc đó.
2.2.5.6. Điều khiển theo tốc độ động cơ
Khi máy nén hoạt động lúc động cơ đang ở trạng thái không tải, công suất của động cơ nhỏ nên động cơ có thể bị chết máy. Khi máy nén hoạt động, việc điều khiển tốc độ động cơ giúp bù ga để duy trì tốc độ động cơ hoặc trên tốc độ quay cố định. Khi tốc độ động cơ giảm, máy nén sẽ được ngắt. Những chức năng này giúp ngăn ngừa động cơ chết máy nhờ việc điều khiển máy nén ON/OFF phụ thuộc vào tốc độ của động cơ (rpm – Revolution per minute : số vòng quay trên phút).[4]
2.2.5.7. Điều khiển ngắt A/C để tăng tốc độ động cơ
Kiểu điều khiển này sử dụng hiệu quả trong việc kiểm sốt cơng suất của động cơ của các xe có cơng suất nhỏ. Máy nén được ngắt tức thời trong quá trình tăng tốc để giảm tải cho động cơ. Quá trình tăng tốc được nhận biết bởi ECU động cơ, dựa trên một loạt
44 tín hiệu. Khi bộ điều khiển A/C nhận biết được sự tăng tốc thì sẽ điều khiển ngắt máy nén trong vài giây.
Loại này gồm một công tắc được đặt ở phía dưới chân ga. Khi đạp chân ga, máy nén ngừng hoạt động trong một thời gian ngắn để tăng tốc độ động cơ.[4]
2.2.5.8. Điều khiển ngắt máy nén trong trường hợp khẩn cấp
Nhằm ngăn chặn hư hỏng và bảo vệ các bộ phận quan trọng trong hệ thống điều hịa khơng khí, cơng tắc áp suất kép được lắp ở phần cao áp của hệ thống lạnh. Khi áp suất quá cao thì máy nén sẽ dừng hoạt động.
Khi mơi chất lạnh trong hệ thống cịn ít do bị rị rỉ hoặc do các nguyên nhân khác dẫn đến thiếu dầu tuần hồn để bơi trơn máy nén. Điều này có thể làm cháy máy nén.
Hình 2.51 : Công tắc áp suất kép
Khi áp suất môi chất quá thấp (áp suất môi chất 0,2 MPa hoặc thấp hơn) công tắc áp suất kép chuyển sang trạng thái ngắt. Nguồn điện tới bộ điều khiển A/C không được cấp và ly hợp từ ngắt dẫn đến máy nén khơng hoạt động. Do đó đảm bảo được an tồn cho các bộ phận trong hệ thống.
Khi áp suất môi chất quá cao (áp suất môi chất khoảng 3,1 MPa hoặc cao hơn), công tắc áp suất kép chuyển sang trạng thái ngắt. Máy nén không hoạt động. Nguyên nhân dẫn đến việc áp suất môi chất quá cao là do giàn nóng giải nhiệt kém, làm quá tải môi chất.
45
2.2.5.9. Điều khiển A/C khi nhiệt độ cao
Hình 2.52 : Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Khi động cơ làm việc quá tải, cảm biến nhiệt độ nước làm mát sẽ cảm nhận được nhiệt độ của động cơ. Khi vượt quá nhiệt độ quy định thì ly hợp từ ngừng hoạt động và máy nén bị ngắt. Điều này làm giảm tải cho động cơ, làm nhiệt độ nước làm mát giảm xuống.
Trong một vài loại xe, điều này có thể thực hiện trong máy nén loại thay đổi lưu lượng. Khi nhiệt độ nước lên tới 100℃ hoặc cao hơn công suất máy nén giảm 50%. Khi nhiệt độ nước từ 95℃ hoặc thấp hơn, cơng suất của máy nén có thể đạt 100%. Điều này làm giảm tải cho động cơ.
2.2.5.10. Điều chỉnh tốc độ quạt
Khi máy nén hoạt động, quạt giàn nóng và quạt két nước được mắc nối tiếp với nhau và quay ở tốc độ thấp khi cả áp suất môi chất lạnh và nhiệt độ nước làm mát đều thấp.
46 Mặt khác, quạt giàn nóng và quạt két nước làm mát động cơ được mắc song song với nhau và quay ở tốc độ cao khi cả áp suất môi chất lạnh và nhiệt độ nước làm mát đều cao.
Khi máy nén ngừng hoạt động thì quạt giàn nóng khơng quay.
Hình 2.54 : Quạt giàn nóng và quạt két nước mắc song song
Nguyên lý điều khiển quạt giàn nóng và quạt két nước
- Chế độ 1 : Quạt giàn nóng và quạt két nước khơng hoạt động.
Khi nhiệt độ nước thấp, điều hịa khơng bật. Cơng tắc áp suất ở trạng thái OFF (áp suất gas lớn hơn hoặc bằng 15 kg/ ), công tắc nhiệt độ nước làm mát cũng ở trạng thái OFF khi nhiệt độ nước lớn hơn hoặc bằng 90℃.
Hình 2.55 : Nguyên lý điều khiển quạt giàn nóng và quạt két nước
47 Khi nhiệt độ nước thấp, bật điều hòa, áp suất gas lớn hoặc bằng 15 kg/ .
- Chế độ 3 : Quạt giàn nóng khơng hoạt động, quạt két nước quay ở tốc độ cao. Khi khơng bật điều hịa, nhiệt độ nước cao (ví dụ như khi leo dốc).
Quạt giàn nóng khơng hoạt động, quạt két nước quay ở tốc độ cao. Bởi vì khi đó công tắc nhiệt độ nước sẽ mở ra và cuộn dây của rơ le số 1 khơng có điện qua do đó tiếp điểm vẫn đóng, dịng điện đi thẳng từ cơng tắc máy tới quạt két nước làm mát động cơ. Do đó quạt két nước sẽ quay ở tốc độ cao.
- Chế độ 4 : Hai quạt quay ở tốc độ cao
Bật điều hòa, nhiệt độ nước thấp, áp suất gas lớn hơn 15 kg/ . Khi đó cơng tắc áp suất sẽ mở ra do đó rơ le 1 vẫn đóng. Khi đó quạt giàn nóng và quạt két nước làm mát được mắc song song với nhau. Do đó dịng điện được tăng lên và hai quạt chạy ở tốc độ cao.
- Chế độ 5 : Hai quạt quay ở tốc độ cao
Bật điều hòa, nhiệt độ nước cao, áp suất gas cao. Khi đó hai quạt vẫn đấu song song và chạy ở tốc độ cao.
48