Báo cáo Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ôtô (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ôtô (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ÐIỀU KHIỂN ÐIỀU HÒA KHÔNGS K C 0 0 KHÍ3 9 5 9 TRÊN ÔTÔ MÃ SỐ: T2013-66 S KC 0 0 5 0 3 6 Tp. Hồ Chí Minh, 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN ÔTÔ Mã số: T2013-66 Chủ nhiệm đề tài: GV.ThS Nguyễn Trọng Thức TP. HCM, THÁNG 11 NĂM 2013
3. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô MỤC LỤC Danh mục các hình 00 Phần A MỞ ĐẦU Trang 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 01 2 Tính cấp thiết 02 3 Mục tiêu - nhiệm vụ nghiên cứu 02 4 Cách tiếp cận 02 5 Phương pháp nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu 02 Phần B NỘI DUNG CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ 1.1. Tổng quát 04 1.2. Cấu tạo các bộ phận chính 07 1.3. Đối tượng điều khiển chính trong điều hòa không khí ôtô 10 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 2.1. Các bộ phận chính 16 2.2. Những hệ thống điều khiển tự động 23 CHƯƠNG 3: THI CÔNG MÔ HÌNH 3.1. Cấu tạo mô hình 30 3.2. Sơ đồ đấu dây 33 3.3. Vị trí các chân A/C CONTROL ASSEMBLY 36 Phần C KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN 38 Phần D PHỤ LỤC – TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
4. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Giàn lạnh kiểu phía trước. Error ! Bookmark not defined. Hình 1.2: Các vị trí của những lỗ thoát khí. Error ! Bookmark not defined. Hình 1.3: Giàn lạnh kiểu kép. Error ! Bookmark not defined. Hình 1.4: Giàn lạnh kiểu kép treo trần. Error ! Bookmark not defined. Hình 1.5: Vị trí lắp đặt các bộ phận chính của hệ thống lạnh. Error ! Bookmark not defined. Hình 1.6: Chu trình hệ thống lạnh trên ôtô. Error ! Bookmark not defined. Hình 1.7: Bộ điều chỉnh dòng khí thổi tới phần trên thân người. Error ! Bookmark not defined. Hình 1.8: Bộ điều chỉnh dòng khí thổi tới phần trên thân người và chân. Error ! Bookmark not defined. Hình 1.9: Bộ điều chỉnh dòng khí thổi tới phần trên chân người. Error ! Bookmark not defined. Hình 1.10: Bộ điều chỉnh dòng khí thổi tới phần trên chân người và lên trước kính để sấy. Error ! Bookmark not defined. Hình 1.11: Bộ điều chỉnh dòng khí sấy kính chống tụ sương. Error ! Bookmark not defined. Hình 1.12: Sơ đồ mạch điện bù gas kiểu điện. Error ! Bookmark not defined. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
5. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô Hình 2.1: A/C Control Assembly. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.2: Quạt gió. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.3: Motor Servo đóng mở cánh thông gió. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.4: Motor Servo để đóng mở cánh cửa ở từng vị trí. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.5: Motor Servo để đóng mở cánh trộn khí. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.6: Cảm biến bức xạ nhiệt. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.7: Cảm biến nhiệt độ bên trong xe. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.8: Cảm biến nhiệt độ môi trường. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.9: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.10: Cảm biến giàn lạnh. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.11: Công tắc áp suất. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.12: Transistor công suất. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.14: Sơ đồ mạch điện điều khiển quạt giàn lạnh. Error ! Bookmark not defined. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
6. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô Hình 2.15: Bộ điều khiển dòng khí. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.16: Mạch điện điều khiển dòng khí ra chuyển từ lạnh sang ấm. Error ! Bookmark not defined. Hình 2.17: Mạch điện điều khiển dòng khí ra chuyển từ trung gian đến mát. Error ! Bookmark not defined. Hình 3.1: Cấu tạo mô hình. Error ! Bookmark not defined. Hình 3.2: Biến trở giả lập các cảm biến. Error ! Bookmark not defined. Hình 3.3: Các công tắc tín hiệu vào. Error ! Bookmark not defined. Hình 3.4: Điều khiển ly hợp và quạt giàn lạnh Error ! Bookmark not defined. Hình 3.5: Các motor motor servo điều khiển trộn gió và điều khiển hướng gió vào ra Error ! Bookmark not defined. Hình 3.6: Bảng điều khiển Error ! Bookmark not defined. Hình 3.7: Công tắc tạo PAN Error ! Bookmark not defined. Hình 3.8: Giắc đo kiểm Error ! Bookmark not defined. Hình 3.9: Sơ đồ mạch điện. Error ! Bookmark not defined. Hình 3.10: Vị trí các cực của A/C Control Assembly Error ! Bookmark not defined. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
7. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô Hình 3.11: Bảng giắc của A/C Control Assembly. Error ! Bookmark not defined. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
8. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA CKĐ Tp. HCM, ngày 26 tháng 11 năm 2013 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô - Mã số: T2013-66 - Chủ nhiệm: GV.ThS Nguyễn Trọng Thức - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: từ tháng 01/2013 đến tháng 11/2013 2. Mục tiêu: - Chế tạo được mô hình phục vụ giảng dạy, chẩn đoán, tìm pan. - Mô hình được ứng dụng để thí nghiệm tìm hiểu quá trình điều khiển điều hòa không khí trên ô tô với chế độ hoạt động bất kỳ. 3. Tính mới và sáng tạo: Tất cả các thông số đầu vào của ECU được giả lập không giới hạn, các thông số đầu ra điều khiển được thể hiện một cách trực quan giúp người học hiểu sâu sắc về hệ thống điều khiển điều hòa không khí tự động trên ô tô. 4. Kết quả nghiên cứu: Đề tài đã được thiết kế và chế tạo thành công, mô hình hoạt động tốt, ổn định, không tốn nhiều năng lượng. 5. Sản phẩm: - Mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô. 6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: Giá thành sản xuất thấp, linh kiện dễ tìm mua, chi phí sản xuất cho các mô hình tiếp theo thấp vì không cần đầu tư cho thiết kế, có thể áp dụng tốt trong giảng dạy và nghiên cứu ở các cấp bậc từ cao đẳng, đại học. Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên, đóng dấu) (ký, họ và tên)
9. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô MỤC LỤC Danh mục các hình Phần A MỞ ĐẦU Trang 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 01 2 Tính cấp thiết 02 3 Mục tiêu - nhiệm vụ nghiên cứu 02 4 Cách tiếp cận 02 5 Phương pháp nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu 02 Phần B NỘI DUNG CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ 1.1. Tổng quát 04 1.2. Cấu tạo các bộ phận chính 07 1.3. Đối tượng điều khiển chính trong điều hòa không khí ôtô 10 CHƢƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 2.1. Các bộ phận chính 16 2.2. Những hệ thống điều khiển tự động 23 CHƢƠNG 3: THI CÔNG MÔ HÌNH 3.1. Cấu tạo mô hình 30 3.2. Sơ đồ đấu dây 33 3.3. Vị trí các chân A/C CONTROL ASSEMBLY 36 Phần C KẾT LUẬN – HƢỚNG PHÁT TRIỂN 38 Phần D PHỤ LỤC – TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường i
10. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Giàn lạnh kiểu phía trước. 4 Hình 1.2: Các vị trí của những lỗ thoát khí. 4 Hình 1.3: Giàn lạnh kiểu kép. 5 Hình 1.4: Giàn lạnh kiểu kép treo trần. 5 Hình 1.5: Vị trí lắp đặt các bộ phận chính của hệ thống lạnh 6 Hình 1.6: Chu trình hệ thống lạnh trên ôtô. 6 Hình 1.7: Bộ điều chỉnh dòng khí thổi tới phần trên thân người. 12 Hình 1.8: Bộ điều chỉnh dòng khí thổi tới phần trên thân người và chân. 12 Hình 1.9: Bộ điều chỉnh dòng khí thổi tới phần trên chân người. 13 Hình 1.10: Bộ điều chỉnh dòng khí thổi tới phần trên chân người và lên trước kính để sấy. 13 Hình 1.11: Bộ điều chỉnh dòng khí sấy kính chống tụ sương. 14 Hình 1.12: Sơ đồ mạch điện bù gas kiểu điện. 14 Hình 2.1: A/C Control Assembly. 16 Hình 2.2: Quạt gió. 17 Hình 2.3: Motor Servo đóng mở cánh thông gió. 19 Hình 2.4: Motor Servo để đóng mở cánh cửa ở từng vị trí. 19 Hình 2.5: Motor Servo để đóng mở cánh trộn khí. 20 Hình 2.6: Cảm biến bức xạ nhiệt. 20 Hình 2.7: Cảm biến nhiệt độ bên trong xe. 21 Hình 2.8: Cảm biến nhiệt độ môi trường. 21 Hình 2.9: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. 22 Hình 2.10: Cảm biến giàn lạnh. 22 Hình 2.11: Công tắc áp suất. 23 Hình 2.12: Transistor công suất. 23 Hình 2.14: Sơ đồ mạch điện điều khiển quạt giàn lạnh. 25 Hình 2.15: Bộ điều khiển dòng khí. 26 Hình 2.16: Mạch điện điều khiển dòng khí ra chuyển từ lạnh sang ấm. 27 Hình 2.17: Mạch điện điều khiển dòng khí ra chuyển từ trung gian đến mát. 29 Hình 3.1: Cấu tạo mô hình. 30 Hình 3.2: Biến trở giả lập các cảm biến. 31 Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường ii
11. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô Hình 3.3: Các công tắc tín hiệu vào. 31 Hình 3.4: Điều khiển ly hợp và quạt giàn lạnh 31 Hình 3.5: Các motor motor servo điều khiển trộn gió và điều khiển hướng gió vào ra 32 Hình 3.6: Bảng điều khiển 32 Hình 3.7: Công tắc tạo PAN 32 Hình 3.8: Giắc đo kiểm 33 Hình 3.9: Sơ đồ mạch điện. 35 Hình 3.10: Vị trí các cực của A/C Control Assembly 36 Hình 3.11: Bảng giắc của A/C Control Assembly. 37 Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường iii
12. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA CKĐ Tp. HCM, ngày 26 tháng 11 năm 2013 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô - Mã số: T2013-66 - Chủ nhiệm: GV.ThS Nguyễn Trọng Thức - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: từ tháng 01/2013 đến tháng 11/2013 2. Mục tiêu: - Chế tạo được mô hình phục vụ giảng dạy, chẩn đoán, tìm pan. - Mô hình được ứng dụng để thí nghiệm tìm hiểu quá trình điều khiển điều hòa không khí trên ô tô với chế độ hoạt động bất kỳ. 3. Tính mới và sáng tạo: Tất cả các thông số đầu vào của ECU được giả lập không giới hạn, các thông số đầu ra điều khiển được thể hiện một cách trực quan giúp người học hiểu sâu sắc về hệ thống điều khiển điều hòa không khí tự động trên ô tô. 4. Kết quả nghiên cứu: Đề tài đã được thiết kế và chế tạo thành công, mô hình hoạt động tốt, ổn định, không tốn nhiều năng lượng. 5. Sản phẩm: - Mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô. 6. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: Giá thành sản xuất thấp, linh kiện dễ tìm mua, chi phí sản xuất cho các mô hình tiếp theo thấp vì không cần đầu tư cho thiết kế, có thể áp dụng tốt trong giảng dạy và nghiên cứu ở các cấp bậc từ cao đẳng, đại học. Trƣởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên, đóng dấu) (ký, họ và tên) Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường iv
13. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô Phần A: MỞ ĐẦU 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc: Như chúng ta đã biết trong lĩnh vực Giáo dục đào tạo nói chung, đào tạo kỹ thuật nói riêng, chất lượng đào tạo là chỉ tiêu đánh giá hàng đầu trong xu thế phát triển hiện nay. Nhu cầu chung hiện nay là nguồn lao động với hàm lượng chất xám cao đáp ứng được nhu cầu sản xuất và nghiên cứu. Để làm được điều này, ngoài lực lượng cán bộ giảng dạy chuyên môn cao, các thiết bị, mô hình dạy học tốt thì chúng ta còn cần phải có những cách tiếp cận nội dung mới phù hợp với từng đối tượng đào tạo. Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển khoa học công nghệ, ngành công nghệ ô tô hoà mình vào sự phát triển đó và không ngừng cải tiến tất cả các hệ thống trang thiết bị trên ô tô từ cơ khí đến các hệ thống điều khiển bằng điện tử để cho chiếc xe ngày càng hoàn thiện và hiện đại hơn, giúp cho người sử dụng dể dàng, thoải mái và tiện nghi. Trong đó, hệ thống điều hòa không khí là hệ thống hầu như không thể thiếu trên bất kỳ chiếc ô tô nào. Do đó, nó được dần dần cải tiến từ đơn giản đến phức tạp để có được chất lượng tốt nhất và năng lượng tối ưu, giúp cho người sử dụng dễ dàng trong mọi tình huống. tuy nhiên, hiện nay các mô hình đều hoạt động trên hệ thống thực, mô hình khá đắt tiền và hoạt động tốn nhiên liệu. Vì những vấn đề cấp thiết như trên, nhóm đã bắt tay vào thực hiện đề tài: “Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô”. 2. Tính cấp thiết: Trong xã hội ngày càng phát triển lượng kiến thức cần được truyền tải trong nhà trường ngày càng nhiều mà thời gian cho phép thì có giới hạn và ngày càng phải rút ngắn, khi đó sự nổ lực của cả người học và người dạy là rất cần thiết. Đặc biệt là trong lĩnh vực nghiên cứu, dạy và học về hệ thống điều khiển điều hòa không khí tự động. Việc thiết kế xây dựng mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí tự động giúp cho người học và nghiên cứu có cách tiếp cận trực quan và sâu rộng hơn. Tất cả các thiết bị sẽ được mô phỏng qua mạch giao tiếp để có thể dễ dàng điều khiển quan sát và can thiệp trực tiếp vào các tín hiệu của hệ thống. 3. Mục tiêu - nhiệm vụ nghiên cứu: Mục tiêu của nhóm là chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí tự động, mô tả hoàn chỉnh hoạt động của hệ thống điều khiển điều hòa không khí tự động để qua đó có thể hiểu một cách sâu sắc nhất quá trình hoạt động và làm việc của hệ thống trên thực tế. Ngoài ra đề tài còn giúp cho những ai quan tâm và tìm hiểu có thể nắm rõ phần nào hoạt động hệ thống điều khiển điều hòa không khí tự động cũng như các hệ thống, bộ phận khác trên xe một cách khái quát và trực quan nhất. Đề tài này có thể Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 1
14. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô ứng dụng trong công tác giảng dạy và nghiên cứu để sinh viên và giáo viên có thể tiếp cận một cách đơn giản và hệ thống trên một thiết bị mô hình nhỏ gọn. Mục tiêu quan trong hơn nữa là giúp cho người học có thể hệ thống lại kiến thức đã học và nâng cao hơn nữa những kiến thức mới, từ đây có thể hiểu biết và sáng tạo hơn nữa trong việc tìm hiểu và chế tạo những thiết bị mới đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu cũng như có thể rút ngắn khoảng cách giữa lý thuyết và thực tế. 4. Cách tiếp cận Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm kết hợp cả phương pháp quan sát, thực nghiệm và tham khảo ý kiến của các thầy cô và bạn bè để hoàn thành tốt đề tài này. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu Để đề tài được hoàn thành nhóm đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu và thiết kế xây dựng mô hình, đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu và khảo sát thực tế cách thiết kế và xây dựng mô hình để có thể nắm rõ nguyên lý hoạt động, cấu tạo của hệ thống và có thể thiết kế và tính toán chính xác các thiết bị trên mô hình Đối tượng nghiên cứu của đề tài là xây dựng và thiết kế mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí tự động của hãng TOYOTA Vì điều kiện và tình hình thực tế nên nhóm chỉ nghiên cứu và thiết kế mô hình các thiết bị là của TOYOTA. Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 2
15. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô Phần B: NỘI DUNG Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 3
16. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ 1.1 Tổng quát 1.1.1 Các chức năng của hệ thống điều hòa không khí ôtô: Điều hòa không khí ôtô dùng để làm lạnh, giảm ấm và sưởi ấm, nhằm làm mát và giảm ẩm không khí trong xe. Kết quả làm cho môi trường trong xe trở nên thoải mái. Điều hòa không khí ôtô phát huy tốt trong mùa hè, hoặc trong mùa mưa, nhưng ít cần thiết vào mùa đông. 1.1.2 Phân loại 1.1.2.1 Phân loại theo vị trí thiết bị: Kiểu phía trước: Hình 1.1: Giàn lạnh kiểu phía trước. - Giàn lạnh kiểu phía trước được gắn sau bảng đồng hồ và được nối với giàn sưởi. - Quạt giàn lạnh được dẫn động bằng motor quạt. Không khí tươi (gió ngoài) hoặc không khí tuần hoàn (gió trong) được cuốn vào. Không khí đã làm lạnh (hoặc sấy) được hút vào bên trong. Hình 1.2: Các vị trí của những lỗ thoát khí. Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 4
17. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô - Những lỗ thoát khí bao gồm: lỗ thoát khí vào mặt, vào chân, và tan sương trên kính (làm tan sương ở trước kính). Có một ít không khí luôn được thổi ra từ bên hông. Kiểu kép: Hình 1.3: Giàn lạnh kiểu kép. - Kiểu kép là sự kết hợp giữa kiểu phía trước và giàn lạnh phía sau được đặt trong khoang hành lý. - Cấu trúc này cho phép không khí lạnh thổi ra từ phía trước và phía sau. - Kiểu kép cho năng suất lạnh cao hơn và nhiệt độ đồng đều ở mọi nơi trong xe. Kiểu kép treo trần: Hình 1.4: Giàn lạnh kiểu kép treo trần. - Kiểu kép treo trần được sử dụng trong xe khách. - Phía trước bên trong xe được bố trí hệ thống điều hòa kiểu phía trước kết hợp với giàn lạnh treo trần phía sau xe. - Kiểu kép treo trần cho năng suất lạnh cao và nhiệt độ phân bố đều. 1.1.2.2 Phân loại theo phƣơng pháp điều khiển: Kiểu bằng tay: - Kiểu này cho phép điều khiển bằng tay các công tắc và nhiệt độ ngõ ra bằng cần gạt. Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 5
18. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô - Ngoài ra còn có cần gạt hoặc công tắc điều khiển tốc độ quạt, điều khiển lượng gió và hướng gió. Kiểu tự động: - Điều hòa tự động điều chỉnh nhiệt độ mong muốn, bằng cách sử dụng máy tính. - Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ không khí ra và tốc độ động cơ quạt một cách tự động dựa trên nhiệt độ bên trong xe, bên ngoài xe, và bức xạ mặt trời báo về hộp điều khiển qua các cảm biến tương ứng, nhằm điều chỉnh nhiệt độ bên trong xe theo nhiệt độ mong muốn. 1.1.3 Các thiết bị của hệ thống lạnh: Hình 1.5: Vị trí lắp đặt các bộ phận chính của hệ thống lạnh. Hình 1.6: Chu trình hệ thống lạnh trên ôtô. Dựa vào hình minh họa, giàn lạnh luân chuyển chất lỏng bay hơi (gọi là lãnh chất lạnh) bên trong hệ thống các ống kín. Sự hiệu quả lạnh đạt được là nhờ vào sự hấp thụ và giải phóng nhiệt thông qua sự biến đổi chất lỏng sang hơi, rồi biến trở lại lỏng. Vòng tuần hoàn này được gọi là “Hệ thống lạnh”. Hệ thống lạnh bao gồm: giàn lạnh, máy nén, giàn nóng. Các thiết bị của hệ thống lạnh:  Máy nén: Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 6
19. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô - Máy nén nén lãnh chất đã bay hơi ở giàn lạnh thành hơi lãnh chất có nhiệt độ cao, áp suất cao. Do đó, giàn nóng có thể dễ dàng hóa lỏng hơi lãnh chất, cả môi trường xung quanh có nhiệt độ hơi cao. - Máy nén cũng tuần hoàn lãnh chất trong hệ thống lạnh.  Giàn nóng: - Giàn nóng dùng để làm mát cưỡng bức và hóa lỏng hơi lãnh chất có nhiệt độ cao và áp suất cao được nén bởi máy nén.  Van giãn nở hay van tiết lưu: - Van giãn nở là một van tiết lưu. - Van đẩy nhanh quá trình giãn nở của lãnh chất lỏng áp suất cao đã được giải nhiệt và hóa lỏng ở giàn nóng. - Lãnh chất dạng lỏng dễ dàng bay hơi chuyển đổi thành hơi sương có áp suất thấp và nhiệt độ thấp.  Giàn lạnh - Giàn lạnh có nhiệm vụ làm bay hơi hơi sương của lãnh chất trong ống. - Nhiệt (nhiệt hóa hơi) được lấy từ không khí xung quanh ống và cánh tản nhiệt nên không khí bên trong xe được làm lạnh. 1.2 Cấu tạo các bộ phận chính: 1.2.1 Máy nén: Vai trò của máy nén: Máy nén hút hơi lãnh chất từ giàn lạnh và thực hiện quá trình nén. Kết quả, tạo thành hơi lãnh chất có nhiệt độ cao, áp suất cao và được đẩy đến ống áp suất cao giúp hóa lỏng lãnh chất dễ dàng trong giàn nóng. 1.2.2 Ly hợp từ: Máy nén được truyền động từ động cơ nhờ dây đai. Ly hợp từ điều khiển sự kết nối giữa động cơ đốt trong và máy nén. Khi động cơ quay, ly hợp từ dùng để nối hoặc ngắt với máy nén. Điều này xảy ra khi nhiệt độ trong xe đạt được nhiệt độ mong muốn hoặc khi nhiệt độ trong xe còn cao. Ly hợp từ gồm stator, puli và chốt trung tâm. Chốt trung tâm được gắn chặt với trục máy nén. Stator nằm ở vỏ trước của máy nén. 1.2.3 Giàn nóng: Giàn nóng gồm có ống và cánh tản nhiệt đặt phía trước két nước. Giàn nóng dùng quạt để giải nhiệt hoặc các phương pháp giải nhiệt khác để giải nhiệt cho hơi lãnh chất có áp suất cao nhiệt độ cao đã được nén bởi máy nén. Điều đó làm lãnh chất thành lỏng (hỗn hợp lỏng với một ít hơi) có nhiệt độ cao và áp suất cao. Hơi lãnh chất có nhiệt độ cao, áp suất cao được giải nhiệt khi đi xuyên qua ba ống của giàn nóng. Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 7
20. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô Các loại ống khác: ống đơn, ống kép và nhiều ống. 1.2.4 Lọc gas Lọc gas hay bình chứa tạm thời tích trữ lãnh chất dạng lỏng từ giàn nóng, để cung cấp lượng chất lỏng cần thiết. Bình chứa gồm một phin lọc và chất hút ẩm để giữ lại hơi nước và cặn bẩn của lãnh chất. Lãnh chất có thể không ngưng tụ hoàn sau khi được giải nhiệt ở giàn nóng, vì những yếu tố như điều kiện môi trường. Lãnh chất chứa một hỗn hợp hơi và lỏng, làm giảm lượng lãnh chất qua van tiết lưu, khiến giảm năng suất lạnh. Bình chứa lọc gas trữ lãnh chất dạng lỏng. Lãnh chất dạng hơi và dạng lỏng được tách ra nhờ sự khác nhau về trọng lượng và lãnh chất lỏng được cung cấp cho bộ phận tiếp theo từ phía đáy của bình chứa. Bình chứa lọc gas trữ lãnh chất lỏng. Lãnh chất dạng hơi và dạng lỏng được tách ra nhờ sự khác nhau về trọng lượng và lãnh chất lỏng được cung cấp cho bộ phận tiếp theo từ đáy của bình chứa. 1.2.5 Van tiết lƣu: Van tiết lưu có hai chức năng: - Sau khi qua bình chứa tách ẩm, lãnh chất lỏng có nhiệt độ cao, áp suất cao được phun ra từ lỗ tiết lưu. Kết quả làm lãnh chất giãn nở nhanh, và biến lãnh chất thành hơi sương có áp suất thấp và nhiệt độ thấp. - Van tiết lưu điều chỉnh được lãnh chất cấp cho giàn lạnh theo tải nhiệt một cách tự động. Van tiết lưu dạng hộp: Van tiết lưu kiểu hộp gồm thanh cảm ứng nhiệt, giống như đầu cảm ứng nhiệt của van tiết lưu loại cũ. Phần cảm ứng nhiệt được thiết kế để tiếp xúc trực tiếp với lãnh chất. Thanh cảm ứng nhiệt nhận biết nhiệt độ của lãnh chất (tải nhiệt) tại ngõ ra của giàn lạnh và truyền đến hơi chắn trên màng. Lưu lượng của lãnh chất được điều chỉnh khi kim van di chuyển. Điều này xảy ra khi sự chênh lệch áp suất trên màn thay đổi (giãn ra hoặc co lại), do nhiệt độ và lực tác dụng của lò xo. Nhiệt độ tại ngõ ra giàn lạnh thay đổi theo tải nhiệt. Khi tải nhiệt nhỏ: nhiệt độ ngõ ra giàn lạnh thấp. Khi tải nhiệt thấp: nhiệt độ tại ngõ ra giàn lạnh hơi cao. Khi tải nhiệt tăng, nhiệt độ tại ngõ ra giàn lạnh tăng, điều này làm nhiệt truyền đến hơi chắn trên màng tăng, vì thế hơi chắn đó giãn ra. Màng chắn di chuyển sang phía trái, làm thanh cảm ứng nhiệt độ và đầu của kim van nén lò xo. Lỗ tiết lưu mở ra cho một lượng lớn lãnh chất vào giàn lạnh. Điều này làm tăng lưu lượng lãnh chất tuần hoàn trong hệ thống lạnh, bằng cách đó tăng năng suất lạnh. Khi tải nhiệt nhỏ, nhiệt độ ngõ ra của giàn lạnh giảm. Điều này làm cho nhiệt truyền đến hơi chắn trên màng giảm nên hơi lãnh chất co lại. Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 8
21. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều khiển điều hòa không khí trên ô tô Màng di chuyển về phía phải, làm thanh cảm ứng nhiệt và đầu của kim van đẩy sang phía phải bởi lò xo. Lỗ tiết lưu đóng bớt lại nên lưu lượng lãnh chất tuần hoàn trong hệ thống giảm, bằng cách đó làm giảm năng suất lạnh. Van tiết lưu loại thường: Trong van tiết lưu loại thường, bộ phận cảm ứng (đầu cảm ứng) được lắp ở ống ra của giàn lạnh. Có hai loại: van tiết lưu cân bằng trong và van tiết lưu cân bằng ngoài, phụ thuộc vào nơi lấy tín hiệu áp suất hơi của giàn bay hơi. Van tiết lưu cân bằng ngoài gồm có một ống cân bằng và một đầu cảm ứng nhiệt, nhưng có cùng nguyên lý hoạt động như van tiết lưu cân bằng trong. Khoang trên của màng nối với đầu cảm ứng nhiệt được điền đầy lãnh chất. Nhiệt độ tại ngõ ra giàn lạnh thay đổi. Lưu lượng lãnh chất được điều chỉnh khi kim van di chuyển. Điều đó xảy ra do sự chênh lệch lực tác dụng phía trên màng và lực tác dụng phía dưới màng (áp suất lãnh chất tại ngõ ra + lò xo). Khi nhiệt độ ngõ ra của giàn lạnh cao (tải nhiệt lớn), lãnh chất nhận được một lượng nhiệt lớn từ không khí trong xe. Điều đó làm cho quá trình bay hơi tuần hoàn diễn ra sớm hơn và làm tăng nhiệt độ của hơi lãnh chất tại ngõ ra của giàn lạnh. Khi cả nhiệt độ và áp suất của đầu cảm ứng nhiệt tăng, màng dịch chuyển xuống phía dưới, đẩy kim van xuống. Do đó, kim van mở ra và cho một lượng lớn lãnh chất đi vào trong giàn lạnh. Điều đó làm tăng lưu lượng của môi chất tuần hoàn trong hệ thống. Bằng cách đó làm tăng năng suất lạnh. Khi nhiệt độ ngõ ra của giàn lạnh thấp (tải nhiệt nhỏ), môi chất nhận được một lượng nhiệt nhỏ từ không khí trong xe. Quá trình bay hơi không hoàn toàn, làm giảm nhiệt độ của hơi lãnh chất tại ngõ ra của giàn lạnh. Khi cả nhiệt độ và áp suất của đầu cảm ứng nhiệt giảm, màng dịch chuyển lên phía trên, kéo kim van lên. Điều đó, làm kim van đóng lại và giới hạn lưu lượng lãnh chất đi vào trong giàn lạnh. Kết quả là làm giảm lưu lượng lãnh chất tuần hoàn trong hệ thống, bằng cách đó làm giảm năng suất lạnh. 1.2.6 Giàn lạnh: Giàn lạnh làm bay hơi hỗn hợp lỏng khí (dạng sương) có nhiệt độ thấp, áp suất thấp được cung cấp từ van tiết lưu. Do đó làm lạnh không khí xung quanh giàn lạnh. Có hai loại giàn lạnh: Kiểu giàn lạnh có cánh gấp khúc và kiểu giàn lạnh cánh phẳng. Quạt thổi không khí bên trong xe hoặc bên trong xe qua giàn lạnh. Lãnh chất nhận nhiệt hóa hơi từ không khí (lấy nhiệt từ môi trường xung quanh nhờ biến đổi từ lỏng sang hơi), kết quả làm hơi lãnh chất nóng lên. Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 9
22. S K L 0 0 2 1 5 4