Vai trò: Khi động cơ chạy không tải, công suất động cơ nhỏ. Bật máy nén sẽ làm quá tải động cơ. Điều này có thể gây chết máy hoặc động cơ quá nóng. Để máy điều hòa hoạt động khi xe chạy ở chế độ không tải thì tốc độ động cơ phải được tăng lên một cách tự động gọi là điều khiển tốc độ không tải hay bù ga.
Giải pháp điều khiển tốc độ không tải (bù điều hòa). * Đối với động cơ phun xăng điện tử:
+ Điều khiển van ISC để mở thông đường gió từ trước ra sau bướm ga khi xe chạy ở chế độ không tải.
+ Sử dụng hệ thống bướm ga điện tử thông minh (ETCS-i) điều khiển mô tơ điện để kênh ga.
+ Đối với động cơ không sử dụng bướm ga mà điều khiển bằng xupap thì sẽ mở thêm xupap khi bật điều hòa ở chế độ không tải
VD: Xe BMW 318i
Khi xe chạy không tải bình thường xupap mở: 0,5 (mm).
Khi xe chạy không tải, mở điều hòa xupap mở: 0,57(mm) ÷ 0,58 (mm). * Đối với động cơ diesel điện tử: Thực hiện bù điều hòa theo nguyên tắc thay đổi xung điều khiển phun nhiên liệu.
* Đối với động cơ xăng dùng chế hòa khí, động cơ diesel thông thường:
Thực hiện bù điều hòa bằng cách sử dụng các hộp màng chân không (động cơ xăng) để kéo bướm ga mở thêm hoặc kéo cần ga của bơm cao áp (động cơ diesel).
Hình 2.22: Điều khiển tốc độ không tải bằng van ISC
Nguyên lý hoạt động:
ECU điều khiển động cơ nhận tín hiệu công tắc A/C (ON) từ bộ điều khiển điều hòa. ECU điều khiển mở van điều chỉnh tốc độ không tải (van ISC). Một lượng khí nạp được đi tắt từ trước bướm ga ra sau bướm ga theo đường van ISC. Khi đó cả lượng khí nạp và nhiên liệu đều tăng, giúp tăng tốc độ động cơ tới tốc độ thích hợp. 2.4.9. Điều chỉnh tốc độ quạt giàn nóng.
Trong xe có két nước giải nhiệt bằng quạt điện. Một cặp quạt của két nước và giàn nóng được sử dụng trong quá trình hoạt động của hệ thống điều hòa không khí. Các quạt này cung cấp 3 cấp điều khiển: dừng, tốc độ thấp, tốc độ cao.
Hệ thống điều hòa sử dụng cặp quạt có thể chuyển đổi giữa cách mắc nối tiếp và cách mắc song song phụ thuộc vào điều kiện áp suất môi chất và nhiệt độ nước làm mát động cơ.
+ Mắc nối tiếp: Khi máy nén hoạt động nếu cả áp suất môi chất và nhiệt độ nước làm mát động cơ đều thấp, cặp quạt điện được mắc nối tiếp và quay ở tốc độ thấp.
+ Mắc song song: Khi máy nén hoạt động, nếu áp suất môi chất và nhiệt độ nước làm mát động cơ đều cao. Cặp quạt được mắc song song và quay ở tốc độ cao. Khi máy nén ngừng hoạt động thì quạt giàn nóng sẽ không quay.
Hình 2.23: Sơ đồ điều khiển tốc độ quạt giàn nóng và quạt két nước
Chú thích:
Rơle côn từ điều khiển đóng ngắt máy nén được điều khiển bởi ECU điều hòa.
Công tắc rơle 1 là công tắc thường đóng.
Công tắc rơle 2 là công tắc kép để chuyển đổi chế độ mắc nối tiếp và mắc song song của quạt giàn nóng và quạt két nước làm mát.
Công tắc rơle 3 là công tắc thường mở.
Công tắc áp suất trung gian mở khi: Pga > 14,5 ÷ 15 (kg/cm2).
Công tắc nhiệt độ nước làm mát mở khi: t0nước > 900C ÷ 950C Chế độ Ly hợp từ Áp suất môi chất Nhiệt độ nước Quạt giàn nóng Quạt két nước 1 - Thấp Dừng Dừng 2 - Cao Tốc độ thấp Tốc độ cao Thấp Thấp Tốc độ thấp (mắc nối tiếp) Thấp Cao Tốc độ cao (mắc song song) 4 Cao Thấp Cao Cao
Hình 2.24: Bảng trạng thái của hệ thống điều khiển quạt giàn nóng và quạt két nước ở các chế độ làm việc
Hình 2.25: Sơ đồ mạch điện quạt giàn nóng và quạt két nước ở các chế độ.
2.4.10. Điều khiển tan băng.
Khi nhiệt độ bên trong giàn lạnh nhỏ hơn nhiệt độ đóng băng (00C), tuyết sẽ hình thành trên bề mặt của cánh tản nhiệt. Tuyết trong giàn lạnh ngăn chặn dòng khí qua các cánh này. Điều này làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, vì vậy năng suất làm lạnh giảm. Điều khiển tan băng sẽ ngăn chặn hiện tượng trên.
Có ba phương pháp điều khiển tan băng đó là: + Dùng van EPR (Van điều áp giàn lạnh). + Dùng nhiệt điện trở.
+ Dùng công tắc nhiệt.
Hình 2.26: Vị trí và cấu tạo của van EPR
Bộ điều hòa áp suất giàn lạnh (EPR) là một van điều chỉnh áp suất gồm một ống kim loại, piston và lò xo. 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 để ngăn chặn sự đóng băng.
Máy nén hoạt động liên tục trong loại sử dụng van EPR vì vậy sự thay đổi nhiệt độ đầu ra thấp.
Loại điều hòa không khí dùng van EPR hoạt động không sinh ra tiếng ồn nên được dùng rộng rãi trên các xe đắt tiền.
Nguyên lý hoạt động.
Hình 2.27: Nguyên lý hoạt động của van EPR
Trong quá trình hoạt động, piston của van EPR chịu lực tác dụng của áp suất bay hơi môi chất (Ps) và áp lực lò xo (Pe) sẽ dịch chuyển làm đóng hoặc mở đường dẫn môi chất từ giàn lạnh tới máy nén. Chuyển động này sẽ điều chỉnh áp suất bay hơi (Pe) cho giàn lạnh. Vì thế áp suất giàn lạnh không xuống dưới 0,18 Mpa, ngăn chặn tuyết xuất hiện.
Cụ thể:
+ Khi nhiệt độ trong xe cao, tải nhiệt tăng áp suất bay hơi (Pe) lớn hơn so với áp lực lò xo (Ps). Piston dịch chuyển sang phía trái làm mở van. Môi chất bay hơi ở giàn lạnh được hút vào máy nén.
+ Khi nhiệt độ trong xe thấp, tải nhiệt giảm (áp suất (Pe) thấp hơn 0,18 Mpa) . Lúc này trong van EPR, giá trị (Pe) nhỏ hơn giá trị áp lực lò xo (Ps) và piston bị kéo trở lại qua phía phải. Van được đóng lại ngắt dòng môi chất trở về máy nén. Vì vậy áp suất giàn lạnh được tăng cao hơn, ngăn chặn hiện tượng đóng băng giàn lạnh. b. Nhiệt điện trở (Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh).
Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh được lắp ở phía sau giàn lạnh để cảm nhận nhiệt độ của gió sau khi đi qua giàn lạnh. Nó là một nhiệt điện trở có giá trị điện trở thay đổi tỷ lệ nghịch với nhiệt độ.
Sự thay đổi nhiệt độ được nhận biết bởi cảm biến nhiệt độ giàn lạnh sẽ được chuyển thành tín hiệu điện áp gửi tới ECU A/C.
Khi nhiệt độ giàn lạnh xấp xỉ 00C (nhiệt độ đóng tuyết) ECU A/C sẽ điều khiển tranzistor (OFF) không nối mát cho rơ le côn từ, máy nén bị ngắt điện ngừng hoạt động không cung cấp môi chất cho giàn lạnh. Vì vậy nhiệt độ giàn lạnh sẽ tăng lên, giúp ngăn chặn hiện tượng đóng băng giàn lạnh.
Hình 2.28: Điều hòa đang hoạt động (Máy nén ON)
Hình 2.29: Điều hòa ngừng hoạt động (Máy nén OFF) c. Công tắc nhiệt.
Cấu tạo của công tắc nhiệt gồm có:
+ Một ống cảm ứng nhiệt có một đầu được gắn trên đường ống ra của giàn lạnh, một đầu được nối với hộp màng xếp.
+ Hộp màng xếp có chứa khí He là một loại khí trơ có khả năng giãn nở vì nhiệt.
+ Một cần đẩy được liên kết với một vi công tắc để đóng ngắt dòng điện cấp cho cuộn dây của rơ le côn từ.
Nguyên lý hoạt động:
Khi nhiệt độ đầu ra của giàn lạnh giảm đến gần 00C (Nhiệt độ tạo tuyết), đầu cảm ứng nhiệt sẽ cảm nhận nhiệt. Khi nhiệt độ giảm sẽ làm cho khí He trong hộp
màng xếp co lại. Cần đẩy bị kéo xuống, vi công tắc ngắt mạch không cho dòng điện qua cuộn dây rơ le côn từ. Khi đó máy nén không được cấp điện sẽ ngừng hoạt động không cung cấp môi chất lạnh cho giàn lạnh. Vì vậy, nhiệt độ giàn lạnh sẽ tăng dần lên, ngăn chặn được hiện tượng đóng băng giàn lạnh.
Hình 2.30: Công tắc nhiệt đóng.
Hình 2.31: Công tắc nhiệt mở
Nhận xét:
Đối với hệ thống điều hòa sử dụng van EPR, máy nén hoạt động liên tục vì vậy sự thay đổi nhiệt độ đầu ra thấp.
Hiện nay cảm biến nhiệt độ giàn lạnh được sử dụng phổ biến trên các xe, chỉ còn một số đời xe cũ sử dụng công tắc nhiệt vì tính hiệu quả cảm ứng và tốc độ xử lý không cao.
2.4.11. Điều khiển đóng ngắt máy nén.a. Tín hiệu công tắc A/C và ECON. a. Tín hiệu công tắc A/C và ECON.
Trên bảng điều khiển điều hòa của một số xe, ngoài công tắc A/C còn có thêm công tắc ECON.
Công tắc điều chỉnh A/C và ECON phân ra hai mức cảm nhận nhiệt độ không khí đã làm lạnh và gửi tín hiệu tới ECU A/C để điều khiển hoạt động của máy nén. Nguyên lý hoạt động:
Hình 2.32: Chọn chế độ A/C
Khi đó:
+ Nếu nhiệt độ giàn lạnh nhỏ hơn 30C máy nén ngắt. + Nếu nhiệt độ giàn lạnh lớn hơn 40C máy nén bật.
TH2: Khi muốn điều hòa không khí hoạt động ở chế độ tiết kiệm, ta bật công tắc ECON.
Hình 2.33: Chọn chế độ ECON
Khi đó:
+ Nếu nhiệt độ giàn lạnh xấp xỉ 100C hoặc thấp hơn, máy nén ngắt. + Nếu nhiệt độ giàn lạnh xấp xỉ 110C hoặc cao hơn, máy nén bật. b. Tín hiệu đánh lửa từ cuộn sơ cấp.
Khi xe chạy ở chế độ không tải, công suất động cơ nhỏ việc bật điều hòa sẽ khiến động cơ quá tải hay quá nóng dẫn đến chết máy.
Để phát hiện ra tốc độ động cơ, ECU A/C sẽ nhận tín hiệu từ tín hiệu đánh lửa ở cuộn sơ cấp gửi về. Khi đó nếu tốc độ động cơ giảm xuống dưới mức cho phép ECU A/C sẽ điều khiển ngắt máy nén để ngăn ngừa động cơ chết máy.
Hình 2.34: Điều khiển máy nén (ON/OFF) theo tốc độ động cơ.
* Tín hiệu đánh lửa sơ cấp:
Khi tranzistor trong IC đánh lửa khóa (tia lửa điện xuất hiện ở bugi), dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp của bôbin bị ngắt. Trên cuộn sơ cấp sẽ xuất hiện sức điện động tự cảm (khoảng 300V). Mỗi lần bugi có tia lửa điện, sức điện động tự cảm được đưa tới ECU A/C như một tín hiệu (xung) và dựa vào đó tốc độ động cơ được tính ra.
c. Điều khiển ngắt máy nén khi tăng tốc.
Kiểu điều khiển này sử dụng có hiệu quả trong việc kiểm soát công suất động cơ của các xe có công suất và kích thước nhỏ. Máy nén được ngắt tạm thời trong quá trình tăng tốc để giảm tải cho động cơ.
Quá trình tăng tốc được nhận biết bởi ECU động cơ, dựa vào một loạt các tín hiệu. Khi sự tăng tốc được nhận biết ECU động cơ sẽ gửi tín hiệu tới ECU A/C để điều khiển ngắt máy nén trong vài giây.
Hình 2.35: Điều khiển máy nén khi tăng tốc.
Tham khảo: Trên một số xe còn sử dụng loại ngắt máy nén bằng công tắc.
Loại này gồm: Công tắc được đặt ở phía dưới chân ga. Khi đạp chân ga, máy nén ngừng hoạt động trong vài giây.
d. Điều khiển ngắt máy nén khi áp suất môi chất bất thường.
Khi áp suất của môi chất lạnh trong hệ thống không bình thường: + Quá cao (P > 3,1 Mpa): Do nạp thừa ga, đường dẫn bị tắc… + Quá thấp (P< 0,2 Mpa): Do nạp thiếu ga, ga bị rò rỉ…
Công tắc áp suất kép sẽ phát hiện và gửi tín hiệu về cho ECU A/C điều khiển ngắt máy nén. Như vậy, nhờ có công tắc áp suất kép sẽ ngăn chặn được những hỏng hóc các thiết bị trong hệ thống do sự thay đổi áp suất môi chất lạnh gây nên.
Hình 2.36: Tín hiệu ngắt áp suất từ công tắc áp suất kép
Nhận xét: Tùy theo thiết kế mà công tắc áp suất kép làm nhiệm vụ cấp nguồn (+) cho ECU A/C hoặc nối mát cho ECU A/C.
e. Nhận biết máy nén bị kẹt.
Trong trường hợp máy nén bị kẹt do bị cháy hoặc do nguyên nhân khác, pu ly máy nén sẽ bị bó cứng với ly hợp máy nén. Điều này dẫn đến trượt dây curoa, nếu tình trạng kéo dài ma sát sẽ làm hư dây curoa làm cho dây cuaroa mòn nhanh và có thể bị đứt. Khi đó xe sẽ mất trợ lực lái gây ra tai nạn xe.
Để ngăn chặn tình trạng trên ECU A/C sẽ phát hiện sự kẹt máy nén bằng cách so sánh tốc độ động cơ và tốc độ máy nén nhờ tín hiệu từ cảm biến máy nén.
Khi dây curoa bị trượt (tốc độ máy nén bằng 0) kéo dài khoảng 3(s) ECU A/C sẽ điều khiển ngắt máy nén.
Cùng lúc này, đèn báo A/C sẽ nhấp nháy để báo cho tài xế biết máy nén bị kẹt.
Hình 2.37: Tín hiệu cảm biến tốc độ máy nén
f. Điều khiển ngắt A/C khi nhiệt độ nước làm mát cao.
Khi nhiệt độ nước làm mát cao, động cơ có thể đang trong tình trạng quá tải. Để giảm tải cho động cơ điều hòa sẽ được ngắt.
Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát động cơ sẽ được truyền từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát tới ECU động cơ. ECU động cơ sẽ gửi tín hiệu đó tới ECU A/C để điều khiển máy nén ngừng hoạt động.
Tham khảo: Trên một số xe sử dụng loại máy nén thay đổi lưu lượng. Khi nhiệt độ nước lớn hơn 950C công suất của máy nén giảm 50%. Khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn 950C công suất máy nén đạt 100%.
2.4.12. Điều khiển theo mạng lưới thần kinh(tham khảo)
Mô tả: Tuy cùng tiếp nhận chung luồng không khí lạnh cửa ra (TAO) nhưng mỗi hành khách lại cảm thấy nhiệt độ khác nhau tùy theo môi trường. Đối với hệ thống điều hòa tự động thông thường, nó sử dụng TAO được tính toán làm cơ sở cho mọi điều khiển, thì việc điều chỉnh nhiệt độ có tính tới cảm giác của mỗi cá nhân hành khách là rất khó khăn. Vì rất khó để xác lập được cảm giác đó.
Để nâng cao khả năng điều khiển thậm chí nhạy cảm với cả cảm giác của hành khách người ta đã sử dụng công nghệ mạng lưới thần kinh. Mạng lưới thần kinh là một mô hình kỹ thuật truyền dẫn thông tin thần kinh của cơ thể. Người ta đã xây dựng được mô hình thần kinh cho các mối quan hệ phức tạp giữa đầu vào và đầu ra của việc truyền dẫn thần kinh của con người.
Mạng lưới thần kinh là sự kết hợp của một số mô hình thần kinh và gồm có các lớp đầu vào, trung gian và đầu ra.
Hình 2.38: Điều khiển theo mạng lưới thần kinh
PHẦN III: PHÂN TÍCH MỘT SỐ MẠCH ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG TIÊU BIỂU CỦA MỘT SỐ HÃNG XE Ô TÔ.
3.1. MẠCH ĐIỆN ĐIỀU HÒA TRÊN XE 2000 TOYOTA CAMRY LE 2.2L3.1.1. Ký hiệu màu dây. 3.1.1. Ký hiệu màu dây.
Ký hiệu Giải thích Màu
B Black Đen
L Blue Xanh da trời
R Red Đỏ
BR Brown Nâu
LG Light Green Xanh lá cây nhạt
V Violet Tím
G Green Xanh lá cây
O Orange Cam
GR Gray Xám
P Pink Hồng
Y Yellow Vàng
3.1.2. Ký hiệu các chân giắc.Tín hiệu Điều khiển Tín hiệu Điều khiển
SG mass
LOCK Tín hiệu cảm biến tốc độ máy nén. FACE Tín hiệu gió thổi lên mặt
AIF Tín hiệu lấy gió ngoài AIR Tín hiệu lấy gió trong AMC Tín hiệu điều khiển COOL AMH Tín hiệu điều khiển HOT HR Rơ le quạt giàn lạnh
S5 Điện áp 5V
B Điện áp ắc quy
GND Mass
SPD Tín hiệu tốc độ động cơ IGN Tín hiệu bật khóa điện B/L Điều khiển Bi- Level.
FOOT Điều khiển gió thổi xuống chân
F/D Điều khiển gió thổi xuống chân và sấy kính DEF Điều khiển sấy kính
IG+ Điện áp ECU
MGCR Tín hiệu rơ le ly hợp máy nén.
TAM Tín hiệu cảm biến nhiệt độ môi trường. TR Tín hiệu cảm biến nhiệt độ trong xe. TS Tín hiệu cảm biến bức xạ mặt trời TE Tín hiệu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh TPI Tín hiệu điều khiển Fresh/Rec TP Tín hiệu điều khiển Cool/Hot PSW Tín hiệu công tắc áp suất kép
TW Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát động cơ BLW Tín hiệu quạt giàn lạnh
3.1.3. Các điều khiển cơ bản trong hệ thống.