CHƯƠNG 3 KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE TRÊN Ô TÔ FORD RANGER
3.10. Các hệ thống phụ
3.10.1. Hệ thống điều hoà không khí
Trên xe Ford Ranger được trang bị hệ thống điều hoà không khí, hệ thống này góp phần đáng kể vào việc tạo ra sự thoải mái, dể chịu và khoẻ khoắn cho hành khách trong xe.
Máy điều hoà nhiệt độ điều chỉnh không khí trong xe mát mẻ hoặc ấm áp; khô ráo, làm sạch bụi, đặc biệt rất có lợi ở những nơi thời tiết nóng bức hoặc khi bị kẹt xe trên đường dài.Và là một trang bị cần thiết giúp cho người lái xe điều khiển xe an toàn.
3.10.1.1. Cấu tạo, nguyên lý hệ thống điều hoà
Hệ thống điều hoà không khí là một tổ hợp bao gồm các thiết bị sau:
Hình 3.55: Cấu tạo hệ thống điều hoà không khí
1.Máy nén; 2. Giàn nóng; 3.Quạt; 4. Bình lọc/ hút ẩm; 5. Van giản nở; 6.Giàn lạnh; 7.Đường ống hút ( áp suất thấp); 8. Đường ống xã (áp suất cao); 9. Bộ tiêu âm; 10. Cửa sổ quan sát; 11.Bình sấy khô nối tiếp; 12. Không khí lạnh; 13. Quạt lồng sóc; 14. Bộ ly hợp từ cửa quạt gió; 15. Bộ ly
hợp máy nén; 16. Không khí.
Không khí được lấy từ bên ngoài vào và đi qua giàn lạnh (bộ bôc hơi). Tại đây không khí bị giàn lạnh lấy đi rất nhiều năng lượng thông qua các lá tản nhiệt, do đó nhiệt độ không khí sẽ bị giảm xuống rất nhanh đồng thời hơi ấm trong không khí củng bị ngưng tụ lại và đưa ra ngoài.
Tại giàn lạnh khi môi chất ở thể lỏng có nhiệt độ, áp suất cao sẻ trở thành môi chất thể hơi có nhiệt độ, áp suất thấp. Khi quá trình này xảy ra môi chất cần một năng lượng rất nhiều, do vậy sẽ lấy năng lượng từ không khí xung quanh giàn lạnh (năng lượng không mất đi mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác). Không khí mất năng lượng nên nhiệt độ bị giảm xuống, tạo nên không khí lạnh.
Trong hệ thống, máy nén làm nhiệm vụ làm môi chất từ dạng hơi áp suất, nhiệt độ thấp trở thành hơi có áp suất, nhiệt độ cao. Máy nén hút môi chất dạng hơi áp suất, nhiệt độ thấp từ giàn lạnh về và nén lên tới áp suất yêu cầu 12 – 20 bar. Môi chất ra khỏi máy nén sẻ ở dạng hơi có áp suất, nhiệt độ cao đi vào giàn nóng (bộ ngưng tụ).
Khi tới giàn nóng, không khí sẽ lấy đi một phần năng lượng của môi chất thông qua các lá tản nhiệt. Khi môi chất mất năng lượng, nhiệt độ của môi chất sẻ bị giảm xuống cho đén khi bằng nhiệt độ, áp suất bốc hơi thì môi chất sẽ trở về dạng lỏng có áp suất cao.
Môi chất sau khi ra khỏi giàn nóng sẽ tới bình hút ẩm. Trong bình lọc hút ẩm có lưới lọc và chất hút ẩm. Đồng thời nó củng ngăn chặn áp suất vượt quá giới hạn.
Sau khi qua bình lọc hút ẩm, môi chất tới van tiết lưu. Van tiết lưu quyết định lượng môi chất phun vào giàn lạnh, lượng này được điều chỉnh bằng 2 cách: Bằng áp suất hoặc bằng nhiệt độ ngõ ra của giàn lạnh. Việc điều chỉnh rất quan trọng nó giúp hệ thống hoạt động được tối ưu.
3.10.1.2. Mạch điện hệ thống điều hoà xe trên xe Ford Ranger
Hình 3.56: Sơ đồ mạch điện điều hòa trên ô tô Ford Ranger.
Khi công tắc máy bật (ON) trong mạch xuất hiện dòng điện:
(+) Ắc quy → Hộp cầu chì chính → Công tắc máy→ Cuộn dây rơle → Mass.
Dòng điện này sẽ từ hoá cuôn dây của rơle hút tiếp điểm của rơle đóng lại.
Trong mạch lại xuất hiện dòng sau (trừ vị trí công tắc quạt ở vị trí OFF):
(+) Ắc quy → Hộp cầu chì chính → Mô tơ quạt → Công tắc quạt → Mass. Tuy theo nhu cầu của hành khách và lái xe đang ngồi trong xe. Ta có thể điều khiển các chế độ nhanh chậm của quạt gió.
Khi mà nhiệt độ trong xe lớn hơn 300c cảm biên nhiệt gửi tín hiệu tới bộ khuyết đại A/C. Bộ khuyết đại sẽ điều khiển đóng rơle A/C lại cho dòng chạy qua cuộn dây của máy nén, cuộn dây bị từ hoá sẽ hút đĩa bị động lại →Máy nén hoạt động.
Nếu nhiệt độ bề mặt giàn lạnh giảm xuống bằng hoặc dưới 30C, khuếch đại A/C sẽ tắt rơ le ly hợp từ. Công tắt A/C tắt → Cắt nguồn cung cấp cho bộ khuếch đại A/C → Máy nén khí không hoạt động.
3.10.1.3. Các bộ phận chính của hệ thống 1/Máy nén.
Máy nén là một thiết bị dùng để hút môi chất ở áp suất thấp, nhiệt độ thấp sinh ra ở giàn bay hơi và nén lên áp suất cao, nhiệt độ cao để đẩy vào giàn ngưng tụ, đảm bảo sự tuần hoàn của môi chất một cách hợp lý và tăng mức độ trao đổi nhiệt của môi chất trong hệ thống.
Hình 3.57: Cấu tạo máy nén Hoạt động của máy nén có 3 giai đoạn:
* Giai đoạn 1: Hút môi chất
Khi piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, các van hút được mở ra môi chất được hút vào xylanh công tác và kết thúc khi piston xuống điểm chết dưới.
* Giai đoạn 2: Nén môi chất
Khi piston đi từ điểm chết dưới tới điểm chất trên, van hút đóng, van đẩy mở với tiết diện nhỏ hơn nên áp suất của môi chất ra sẽ cao hơn khi được hút vào. Qúa trình này kết thúc khi piston tới điểm chết trên.
* Giai đoạn 3: Khi piston tới điểm chết trên, thì quy trình lại được lập lại từ đầu
2/Ly hợp điện từ
Trên tất cả các loại máy nén sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí ôtô đều được trang bị bộ ly hợp nhờ hoạt động từ trường. Bộ ly hợp sẽ ăn khớp hay không ăn khớp để điều khiển trục máy nén quay khi cần thiết, phần puly sẽ quay liên tục bởi dây đai được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ khi làm việc.
Hình 3.58: Kết cấu ly hợp điện từ.
1.Vòng bi kép; 2. Trục máy nén; 3. Cuộn dây nam châm điện; 4. Vòng phớt; 5. Puly; 6. Đĩa bị động; 7. Khe hở khi bộ ly hợp cắt khớp.
Nguyên lý hoạt động:
Khi hệ thống máy lạnh được bật lên, dòng điện chạy qua cuộn dây nam châm điện (3) của bộ ly hợp, lực điện từ của nam châm điện hút đĩa bị động (6) dính cứng vào mặt ngoài của puly đang quay (5).Đĩa bị động (6) liên kết với trục máy nén (2) nên lúc này cả puly lẫn trục máy nén được khớp nối cứng một khối và cùng quay với nhau. Lúc ta ngắt dòng điện, lực hút từ trường mất, một lò xo phẳng sẽ đẩy đĩa bị động (6) tách rời mặt ngoài puly.
Lúc này, trục khuỷu động cơ quay, puly máy nén quay trơn trên vòng bi (1) nhưng trục máy nén đứng yên.
3/Thiết bị ngưng tụ (giàn nóng)
Thiết bị ngưng tụ của hệ thống điều hoà không khí ôtô (hay còn gọi là giàn nóng) là thiết bị trao đổi nhiệt để biến hơi môi chất lạnh có áp suất và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành trạng thái lỏng trong chu trình làm lạnh.
Hình 3.59: Cấu tạo của bộ ngưng tụ
Bộ ngưng tụ tiếp nhân hơi môi chất lạnh dưới áp suất và nhiệt độ cao do máy nén bơm vào, qua lỗ nạp được bố trí trên dàn nóng. Dòng khí này tiếp tục lưu thông trong ống dẫn đi dần xuống phía dưới, nhiệt của môi chất lạnh truyền qua các cánh tản nhiệt và được luồng gió mát thổi đi. Quá trình trao đổi khí này làm toả một nhiệt lượng rất lớn vào trong không khí, do bị mất nhiệt, hơi môi chất giảm nhiệt độ, đến nhiệt độ bằng nhiệt độ bảo hoà (hay nhiệt độ sôi) ở áp suất ngưng tụ thì bắt đầu ngưng tụ thành thể lỏng. Môi chất thể lỏng, áp suất cao này tiếp tục chảy đến bộ bốc hơi (giàn lạnh).
4/Thiết bị bay hơi (giàn lạnh)
Thiết bị bay hơi (hay còn gọi là giàn lạnh) là thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi chất lạnh lỏng hấp thụ nhiệt từ môi trường cần làm lạnh sôi và hoá hơi .
Hình 3.60: Các bộ phân trong thiết bị bay hơi.
1. Vỏ bộ bốc hơi; 2. Lõi bộ bốc hơi; 3. Quạt của bộ bay hơi; 4. Mô tơ quạt; 5. Nắp chắn bụi và làm kín bộ bốc hơi
Môi chất lạnh ở thể lỏng, được thiết bị giản nở (van tiết lưu) phun tơi sương vào bộ bốc hơi. Luồng không khí do quạt điện thổi xuyên qua bộ bốc hơi, trao đổi nhiệt cho bộ này và làm sôi môi chất lạnh. Trong lúc chảy xuyên qua các ống của bộ bốc hơi, môi chất hập thụ một lượng nhiệt rất lớn và bốc hơi hoàn toàn. Khi môi chất lạnh sôi, hấp thụ nhiệt, bộ bốc hơi trở nên lạnh, quạt điện hút không khí nóng trong cabin và cả không khí ngoài vào thổi xuyên qua các cửa khí được bố trí trong hệ thống. Cứ như thế tạo ra một sự đối lưu không khí trong ôtô, tạo cảm giác thoải mái mát mẻ cho con người.
5/Ống tiết lưu
Dùng để điều chỉnh lượng môi chất làm lạnh đi đến két hóa hơi. Tách rời hai bên cao áp và thấp áp.Ống tiết lưu nằm giữa thiết bị ngưng tụ và bình hút ẩm.
Hình 3.61: Ống tiết lưu.
1. Ống tiết lưu; 2,5. Tấm lọc; 3. Lỗ tiết lưu; 4. Gioăng
Hoạt động:
Môi chất làm lạnh từ két ngưng tụ với áp suất cao đến lối vào của ống tiết lưu (1).
Hai vòng chữ O (4) tránh không cho môi chất làm lạnh rò rỉ qua van.
Hai tấm lọc (2) và (5) tại cửa vào và cửa ra của van có nhiệm vụ làm sạch các hạt bụi nhỏ trong môi chất làm lạnh.
Tấm lọc bên cửa ra còn có nhiệm vụ phun môi chất làm lạnh thật tơi. Lượng môi chất làm lạnh có thể qua được đường kính xác định phía trong của van (3) luôn luôn được xác định thông qua áp suất. Đây là sự giới hạn lượng đi qua.
Đường kính trong của van thay đổi tùy thuộc vào thế hệ của xe và yêu cầu làm
lạnh của hệ thống điều hòa không khí. Vỏ của ống tiết lưu có mã màu để chỉ thị sự khác nhau về đường kính trong (và không thể thay đổi khi sửa chữa).
3.10.2. Hệ thống xông kính phía sau 3.10.2.1. Công dụng
Dùng sưởi nóng kính sau, làm tan sương bằng các điện trở, được bố trí giữa lớp kính sau. Các điện trở này được cung cấp dòng điện để nung nóng kính khi sương bám.
3.10.2.2. Sơ đồ mạch điện:
Hình 3.62: Sơ đồ mạch điện hệ thống xông kính phía sau
Hệ thống sử dụng nguồn dương (+) ăcquy cung cấp trực tiếp qua cầu chì và rơ le sấy kính (defogger relay), rơ le được điều khiển bởi công tắc sấy kính (defogger switch) trên công tắc (defogger switch) có một đèn báo sấy và một đèn soi công tắc.
Theo sơ đồ mạch điện, khi bật công tắc xông kính, điện trở xông nóng lên, đèn báo xông sáng.
Vào ban đêm, mạch đèn kích thước (Tail) sẽ soi sáng công tắc qua biến trở điều chỉnh độ sáng. Nhờ đó người lái dễ dàng sử dụng hệ thống xông kính khi cần thiết.
3.10.3. Hệ thống gạt nước và rửa kính
Hệ thống gạt nước và rửa kính là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn được rõ bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính sau khi trời mưa. Hệ thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính.
Vì vậy, đây là thiết bị cần thiết cho sự an toàn của xe khi chạy.
Hệ thống gạt nước và rửa kính trên xe Ford Ranger gồm các bộ phận sau: Cần gạt nước; motor và cơ cấu dẫn động gạt nước; vòi phun của bộ rửa kính ; bình chứa nước rửa kính (có motor rửa kính); công tắc gạt nước và rửa kính (Có relay điều khiển gạt nước gián đoạn).
3.10.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong hệ thống gạt nước rửa kính
1/Mô tơ gạt nước
Hình 3.63: Cấu tạo mô tơ gạt nước
Động cơ điện với mạch kích từ bằng nam châm vĩnh cửu được dùng cho các motor gạt nước. Motor gạt nước bao gồm một motor và cơ cấu trục vít – bánh vít để giảm tốc độ của motor. Công tắc dừng tự động được gắn trên bánh vít để cần gạt nước dừng tại một vị trí cuối khi tắt công tắc gạt nước ở bất kỳ thời điểm nào, nhằm tránh giới hạn tầm nhìn tài xế. Một motor gạt nước thường sử dụng ba chổi than: Chổi tốc độ thấp, chổi tốc độ cao và chổi dùng chung (để nối mass).
2/Công tắc dừng tự động
Hình 3.64: Công tắc điều khiển dừng tự động loại mass chờ.
Công tắc dừng tự động bao gồm một đĩa đồng có khoét rãnh và ba tiếp điểm. Ở vị trí OFF của công tắc gạt nước, tiếp điểm giữa được nối với chổi than tốc độ thấp của motor gạt nước qua công tắc. Nhờ vậy, mặc dù ngắt công tắc, motor sẽ tiếp tục quay đến điểm dừng nhờ đường dẫn thông qua tiếp điểm tì trên lá đồng. Ở điểm dừng, hai đầu chổi than của motor được nối với nhau tạo ra mạch hãm điện động, ngăn không cho motor tiếp tục quay do quán tính.
3/Rơle gạt nước gián đoạn
Rơle này có tác dụng làm gạt nước hoạt động gián đoạn. Ngày nay, kiểu rơ le gắn trong công tắc gạt nước được sử dụng rộng rãi. Một rơle nhỏ và một mạch điện tử bao gồm transitor, các tụ điện và điện trở được kết hợp trong rơ le gián đoạn. Thực chất nó là một mạch định thời. Dòng điện chạy qua motor gạt nước được điều khiển bởi rơle tương ứng với tín hiệu từ công tắc gạt nước làm motor gạt nước quay gián đoạn.
4/Công tắc điều khiển gạt nước, rửa kính
Hình 3.65: Công tắc gạt nước và rửa kính
Công tắc gạt nước được bố trí trên trục trụ lái, đó là vị trí mà người lái có thể điều khiển bất kỳ lúc nào khi cần. Công tắc gạt nước có các vị trí OFF (dừng), LO (tốc độ thấp) và HI (tốc độ cao) và các vị trí khác để điều khiển chuyển động của nó.Vị trí MIST (gạt nước hoạt động trong điều kiện thời tiết có sương mù), vị trí INT (gạt nước hoạt động ở chế độ gián đoạn trong một khoảng thời gian nhất định).
3.10.3.2. Sơ đồ mách điện hệ thống gạt nước và rửa kính của xe Ford Ranger
Hình 3.66: Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt nước và rửa kính
- Khi công tắc ở vị trí LOW hoặc MIST dòng điện chạy đến chổi tốc độ thấp của mô tơ gạt nước như sơ đồ dưới và gạt nướt hoạt động ở tốc độ thấp.
(+)Ắc quy→ Hộp cầu chì chính → Công tắc máy → Tiếp điểm MIST/LOW (công tắc gạt nước)→ Mô tơ gạt nước ( LOW) → Mass.
- Khi công tắc gạt nước ở vị trí HIGH, dòng điện tới chổi tốc độ cao của motor (HI) như sơ đồ dưới và motor quay ở tốc độ cao.
(+)Ắc quy→ Hộp cầu chì chính → Công tắc máy → Tiếp điểm (HI) của công tắc gạt nước (1)→ Mô tơ gạt nước (HI) → Mass.
- Nếu tắt công tắc gạt nước (vị trí OFF) trong khi motor gạt nước đang quay, dòng điện sẽ chạy đến chổi tốc độ thấp của motor gạt nước qua công tắc và gạt nước tiếp tục hoạt động ở tốc độ thấp.
(+)Ắc quy→ Hộp cầu chì chính → Công tắc máy → Tiếp điểm (B) của công tắc dừng tự động →Tiếp điểm (A) của rơle INT → Tiếp điểm (OFF) của công tắc gạt nước (2) → Mô tơ gạt nước ( LOW) → Mass.
Khi gạt nước đến vị trí dừng, tiếp điểm công tắc dừng tự động sẽ chuyển từ phía (B) sang phía (A) và motor dừng lại.
- Khi công tắc gạt nước dịch đến vị trí INT, Transitor bật trong một thời gian ngắn làm tiếp điểm relay chuyển từ A sang B: . Khi các tiếp điểm relay đóng tại B, dòng điện chạy đến motor (LO) và motor bắt đầu quay ở tốc độ thấp:
(+)Ắc quy→ Hộp cầu chì chính → Công tắc máy→ Tiếp điểm (INT) của công tắc gạt nước (1)→Tiếp điểm (B) của rơle INT→Tiếp điểm (INT) của công tắc gạt nước (2) → Mô tơ gạt nước (LOW) → Mass.
Transitor nhanh chóng tắt, làm tiếp điểm của relay lại quay ngược từ B về A.
Tuy nhiên, một khi motor bắt đầu quay tiếp điểm của công tắc dừng tự động bật từ vị trí A sang vị trí B nên dòng điện tiếp tục chạy qua chổi tốc độ thấp của motor và gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp:
(+)Ắc quy→ Hộp cầu chì chính → Công tắc máy → Tiếp điểm (B) của công tắc dừng tự động →Tiếp điểm (A) của rơ le INT → Tiếp điểm (INT) của công tắc gạt nước (2) → Mô tơ gạt nước ( LOW) → Mass.
Khi gạt nước đến vị trí dừng tiếp điểm của công tắc dừng tự động lại gạt từ B về A làm dừng motor. Một thời gian xác định sau khi gạt nước dừng Transitor lại bật trong thời gian ngắn, làm gạt nước lập lại hoạt động của nó.
Biến trở thay đổi giá trị nhờ xoay công tắc điều chỉnh và mạch điện tranzisto điều chỉnh khoảng thời gian cấp điện cho tranzisto và làm cho thời gian hoạt động gián đoạn được thay đổi.
Khi công tắt rửa kính bật ON, dòng điện chạy đến motor rửa kính: