TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ 3 2.1 Mục đích việc điều hòa không khí
Giới thiệu hệ thống điều hòa không khí trên ô tô du lịch
Một thiết bị sấy không khí trong xe hay hút khí sạch bên ngoài vào bên trong khoang hành khách
Có nhiều loại bộ sưởi, bao gồm bộ sưởi sử dụng nhiệt từ nước làm mát động cơ, nhiệt từ khí cháy và nhiệt từ khí xả Trong số đó, bộ sưởi dùng nước làm mát là lựa chọn phổ biến nhất.
Làm lạnh hót Èm Làm sạch
2.2.1.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống sưởi
Trong hệ thống sưởi sử dụng nước làm mát, nước được tuần hoàn qua két sưởi để làm nóng ống dẫn Sau đó, quạt gió sẽ thổi không khí qua két nước sưởi, giúp làm nóng không khí trong không gian.
Két sưởi không nóng lên khi động cơ còn nguội vì nước làm mát đóng vai trò là nguồn nhiệt Do đó, nhiệt độ không khí thổi qua bộ sưởi sẽ không tăng.
Có hai loại bộ sưởi sử dụng nước làm mát, phân loại theo hệ thống điều khiển nhiệt độ: loại thứ nhất là bộ sưởi trộn khí và loại thứ hai là bộ sưởi điều khiển lưu lượng nước.
Kiểu trộn khí hiện nay sử dụng một van để điều chỉnh tỷ lệ giữa khí lạnh qua két sưởi và khí lạnh không qua két sưởi, từ đó thay đổi nhiệt độ không khí một cách hiệu quả Phương pháp này đang ngày càng trở nên phổ biến trong các hệ thống điều hòa không khí.
Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động cánh trộn khí
2.3.1.2.2 Loại điều khiển lưu lượng nước
Hệ thống điều khiển nhiệt độ không khí hoạt động bằng cách điều chỉnh lưu lượng nước làm mát động cơ qua két sưởi thông qua một van nước Việc này cho phép thay đổi nhiệt độ của két sưởi, từ đó điều chỉnh nhiệt độ của không khí lạnh được thổi qua két sưởi.
Bộ điều khiển lưu lượng nước hoạt động thông qua van nước được lắp đặt trong mạch làm mát của động cơ, giúp điều chỉnh lượng nước làm mát chảy qua két sưởi Người lái có thể điều khiển van nước dễ dàng bằng cách di chuyển cần điều khiển trên bảng táp lô.
Hình 2.5 Van nước Két sưởi được làm từ các ống và cánh tản nhiệt
Quạt gió bao gồm môtơ (kiểu Ferit và kiểu Sirocco) và cánh quạt
2.2.2 Giới thiệu hệ thống làm lạnh
Hệ thống làm lạnh là thiết bị quan trọng giúp làm lạnh hoặc làm khô không khí bên trong xe, cũng như không khí từ bên ngoài, nhằm tạo ra một môi trường dễ chịu cho người sử dụng.
2.2.2.1 Lý thuyết cơ bản của việc làm lạnh
Ta cảm thấy lạnh sau khi bơi ngay cả trong một ngày nóng Điều đó do nước trên cơ thể đã lấy nhiệt khí bay hơi khỏi cơ thể
Hình 2.8 lý thuyết cơ bản của việc làm lạnh
Một bình có khóa được đặt trong hộp cách nhiệt tốt Bình chứa một loại chất lỏng dễ bay hơi ở nhiệt độ thường
Khi mở khóa, chất lỏng trong bình hấp thụ nhiệt từ không khí trong hộp để bay hơi thành khí và thoát ra ngoài, dẫn đến việc nhiệt độ không khí trong hộp giảm xuống thấp hơn so với trước khi khóa được mở.
Chúng ta có thể áp dụng hiện tượng tự nhiên này để chế tạo thiết bị làm lạnh bằng cách sử dụng chất lỏng từ một vật thể khi nó bay hơi.
Để làm lạnh một vật, cần thêm chất lỏng vào bình do quá trình bay hơi Tuy nhiên, phương pháp này không hiệu quả Do đó, người ta đã phát triển thiết bị làm lạnh hoạt động hiệu quả hơn bằng cách ngưng tụ khí thành dạng lỏng và sau đó làm bay hơi chất lỏng.
2.2.2.2 Môi chất làm lạnh (ga lạnh)
Ga lạnh hoạt động bằng cách tuần hoàn qua các bộ phận của hệ thống làm lạnh, giúp hấp thụ nhiệt thông qua quá trình giãn nở và bay hơi, từ đó tạo ra hiệu ứng làm lạnh.
Yêu cầu đối với ga lạnh:
Môi chất lạnh CFC-12 (thường gọi là R-12) là ga lạnh được dùng trong các hệ thống điều hòa không khí thông thường, thỏa mãn các yêu cầu trên
Nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng Clo phát thải từ CFC-12 gây hại cho tầng ozône trong khí quyển Tầng ozône đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ tia cực tím (UV) từ mặt trời, bảo vệ động thực vật khỏi các tác động có hại của những tia này.
Hình 2.9 Sự hình thành và phá hủy tầng ozône
Cần thay thế R-12 bằng một loại ga lạnh không gây hại cho tầng ozon HFC-134a (R-134a) là lựa chọn phù hợp, có đặc tính tương tự như R-12, được sử dụng để thay thế loại gas này.
Mặc dù HFC không phá hủy tầng ozône nhưng nó vẫn có xu hướng làm nhiệt độ trái đất ấm lên
Bảng 2.1 Tính chất của môi chất lạnh CFC và HFC
Kể từ năm 1989, việc sử dụng ga lạnh CFC đã bị hạn chế theo quyết định của Hội nghị quốc tế về bảo vệ tầng ozône, nhằm tăng cường nỗ lực trong việc kiểm soát sản xuất các loại CFC.
HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN XE Ô TÔ TOYOTA
Giới thiệu chung về TOYOTA HIACE
3.1.1 Sự ra đời và phát triển của HIACE
Toyota Hiace, ra mắt lần đầu vào năm 1967 bởi Toyota Motor Corporation, đã trở thành một mẫu xe đa dạng với nhiều phiên bản như wagon, van, minibus, taxi, xe cứu thương và xe gia đình.
Thế hệ thứ nhất Được sản xuất vào năm 1967, Hiace được bán dưới dạng pick-up, van và commuter
The 1977 Hiace features a single headlight design and introduces a diesel engine alongside the gasoline option New models in the 20-40 series include the Double Cab Pick-up, Superlong Wheelbase Van, and Highroof Commuter.
Hiace van ra mắt lần đầu vào năm 1982, sau đó Hiace pick-up được giới thiệu, chia sẻ cabin với chiếc xe tải nhẹ Toyoace Mã số của chiếc Van là 50 cho phiên bản ngắn, 60 cho phiên bản dài và 70 cho phiên bản siêu dài Toyota Moblie Lounge được giới thiệu tại triển lãm Tokyo Motor Show năm 1987, là nền tảng cho chiếc Highroof Commuter Khi Hiace Van và Commuter được thiết kế lại, chúng đã tạo nên những cải tiến đáng kể trong dòng sản phẩm này.
1989 thì phiên bản pick-up cũng không còn sản xuất nửa
Mẫu xe thế hệ thứ tư được giới thiệu vào năm 1989 với nhiều phiên bản như wagon, long wagon, grand cabin, van, long van, long highroof van và Super long highroof van, chia sẻ khung gầm với chiếc Commuter 15 chỗ Xe có nhiều loại động cơ, từ động cơ xăng 2.0L đến động cơ turbo diesel 3.0L Hệ thống dẫn động chủ yếu là 4WD bán phần, nhưng một số phiên bản sử dụng động cơ đặt trước với dẫn động bánh sau hoặc dẫn động 4 bánh toàn phần.
Hiace thế hệ thứ năm ra mắt vào tháng 8 năm 2004, bao gồm các phiên bản Wide long wagon và long high roof van Điểm nổi bật của thế hệ này là cần số được chuyển lên mặt táp-lô, giúp việc chuyển số trở nên dễ dàng hơn Tất cả các mẫu xe đều được trang bị động cơ 4 xi-lanh DOHC, với nhiều tùy chọn như 1TR-FE 2000cc xăng, 2TR-FE 2700cc xăng và 2KD-FTV 2500cc diesel turbo tăng áp.
3.1.2 Thông số kỹ thuật của TOYOTA HIACE
Hình 3.1 Toyota Hiace 2005 Kích thước tổng thể:
Hình 3.2 Kích thước tổng thể Bảng 3.1: Các phiên bảng HIACE tai thị trường Việt Nam
MÃ MODEL ĐỘNG CƠ HỘP SỐ SỐ CHỔ NGỒI
TRH213L-JDMNK 2TR-FE (động cơ xăng)
TRH213L JEMDK 2TR-FE (động cơ xăng) 16 chổ
KDH212L-JEMDY 2KD-FTV (động cơ diesel 16 chổ
COMMON RAIL) Bảng 3.2 Các thông số cơ bản
2TR-FE, xăng không chì
2TR-FE, xăng không chì 2KD-FTV
KÍCH THƯỚC VÀ TRỌNG LƯỢNG
Rộng cơ sở bánh trước 1655 mm
Rộng cơ sở bánh sau 1650 mm
Khoảng sáng gầm xe 184,6 mm 183 mm 182,3 mm
Trọng lượng không tải 1905 30 (kg) 1885 30 (kg) 1945 30 (kg) Trọng lượng toàn tải 2750 (kg) 3100 (kg) 3150 (kg) Bán kính quay vòng tối thiểu 5.2 m
TRANG THIẾT BỊ CHÍNH Đèn pha Halogen, phản xạ đa chiều Đèn sương mù Có Không Không
Kính chiếu hậu ngoài Mạ crôm, chỉnh điện Đen, chỉnh tay Đen, chỉnh tay
Chất liệu ghế Nỉ (cao cấp) Nỉ Nỉ
Hệ thống âm thanh 2 Din, 1 CD, AM/FM, 4 loa Điều hòa nhiệt độ 2 dàn lạnh với hệ thống sưởi 2 dàn lạnh với các cửa gió riêng biệt trước/sau
Hệ thống sưởi phía sau Có Không Không
Cửa sổ điều khiển điện Có Không Không
Chức năng trượt ghế trước ghế người lái Có
Chức năng trượt ghế trước ghế hành khách phía trước
Chức năng ngả ghế trước ghế người lái Có (180 o )
Chức năng ngả ghế trước ghế hành khách phía trước
Chức năng ngả ghế sau Có Không Không
Dây đai an toàn các ghế Có
Phanh trước/sau Đĩa 15 ’ /Tang trống Đèn báo phanh phía trên Có (LED) Không Không
Hộp đựng vật dụng trung tâm phía trước Có Không Không
• Công suất cực đại: 120kw/ 5200v/p
• Công suất cực đại: 75kW/ 3600v/p
Nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh trên xe Toyota Hiace
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh
Môi chất được nén bởi máy nén sử dụng động cơ đốt trong, sau đó đi vào ống dẫn đến giàn ngưng, nơi nó được giải nhiệt qua két tản nhiệt bằng nhôm và quạt điện, làm môi chất ngưng tụ thành dạng lỏng với áp suất cao Tiếp theo, môi chất đi vào bình chứa và phin lọc để loại bỏ hơi nước và bụi bẩn Sau đó, qua van tiết lưu, môi chất áp suất cao và nhiệt độ cao được phun ra, khiến nó giãn nở nhanh và biến thành dạng hơi sương với áp suất và nhiệt độ thấp Van tiết lưu tự động điều chỉnh lượng môi chất cấp cho dàn lạnh theo nguyên lý tải nhiệt, giúp môi chất thu nhiệt và làm giảm nhiệt độ xung quanh trước khi trở về máy nén.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN XE Ô TÔ TOYOTA HIACE
Yêu cầu, mục đích chung khi thiết kế hệ thống điều hòa không khí trên ô tô 47 4.2 Tính toán các đại lượng cơ bản của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô
Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng không khí bên trong xe, tạo ra môi trường khí hậu lý tưởng cho sức khỏe con người Hệ thống này bao gồm các chức năng chính như tăng nhiệt độ (chế độ sưởi ấm), giảm nhiệt độ (chế độ làm lạnh), thông gió và hút ẩm.
Tùy thuộc vào kích thước không gian và độ phức tạp của ô tô, hệ thống điều hòa không khí có thể đơn giản hoặc phức tạp với đầy đủ chức năng Khi thiết kế hệ thống điều hòa ô tô, cần đảm bảo đáp ứng các yêu cầu và tiêu chí nhất định.
- Không khí trong khoang hành khách phải lạnh
- Không khí lạnh phải được lan truyền khắp khoang hành khách
- Không khí lạnh khô (không có độ ẩm)
- Chỉ tiêu tối ưu của môi trường bên trong: Nhiệt độ 18 ÷ 25ºC, độ ẩm 40 ÷ 60%; tốc độ thông gió 0,1 ÷ 0,4 [m/s], lượng bụi nhỏ hơn 0,001 [g/m 3 ]
Việc tính toán sẽ giúp chọn các thiết bị phù hợp theo yêu cầu từ đó giảm giá thành mang lại hiệu quả kinh tế
4.2 Tính toán các đại lượng cơ bản của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Toyata Hiace
4.2.1 Xác định lớp cách nhiệt của trần xe
Kết cấu trần xe Toyota Hiace bao gồm lớp hợp kim nhôm ở bề mặt tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, bên trong được trang bị lớp cách nhiệt bằng bông khoáng ép và bọc da, như thể hiện trong Hình 4.1.
Hình 4.1 Kết cấu bao che trần xe
1-Hợp kim nhôm; 2-Bông khoáng ép bọc da
Theo ([1] - Bài tập nhiệt động truyền nhiệt và kỹ thuật lạnh Nhà Xuất Bản Khoa Học và Kỹ Thuật Ta có kết cấu bao che trần xe như bảng 4.1
Bảng 4.1 Kết cấu bao che trần xe
- : Là chiều dày lớp cách nhiệt
- : Là hệ số dẫn nhiệt
Như vậy, ta có sơ đồ tính toán của xe Toyota Hiace như hình 4.2
Hình 4.2 Sơ đồ tính toán của xe Toyota Hiace
Q- Tổn thất lạnh; t ng, φ ng - Nhiệt độ và độ ẩm bên ngoài; t tr, φ tr - Nhiệt độ và độ ẩm bên trong; Q 0 - Công suất giải nhiệt
Qua hình 4.2 ta thấy: tng = 35ºC, φng = 80% lần lượt là nhiệt độ, độ ẩm bên ngoài Còn ttr = 25ºC, φtr = 70% lần lượt là nhiệt độ, độ ẩm bên trong
- Nhiệt độ phía ngoài: tng = 35ºC,
- Nhiệt độ trong xe: ttr = 25ºC,
- Độ ẩm tương đối của không khí phía ngoài: ng = 80%, ttr
- Độ ẩm tương đối của không khí phía trong: tr = 70%,
- Tra đồ thị (I - d) ta có nhiệt độ đọng sương là: ts = 31ºC và được thể hiện như hình 4.3
4.2.1.3 Bề dày lớp cách nhiệt
Bề dày lớp cách nhiệt xác định theo công thức:
- cn : Là hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt
- K: Là hệ số truyền nhiệt qua kết cấu Chọn K = 0,8 [W/m 2 độ], (Bảng 13 - Tr
- tr : Là hệ số trao đổi nhiệt bên trong của trần [W/m 2 độ] Chọn tr = 7
[W/m 2 độ], (không khí đối lưu tự nhiên) (Bảng 17 - Tr 74 - TL1)
- ng : Là hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài của trần Chọn ng = 58.3 [W/m 2 độ] (Bảng 17 - Tr 74 - TL1)
Thực tế lớp cách nhiệt theo quy chuẩn: tt = 0,04 [m]
4.2.1.4 Kiểm tra đọng sương bề mặt ngoài kết cấu Để đảm bảo không động sương, hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che phải thỏa điều kiện:
0,95 ng s th ng s ng tr t t
- ng : Hệ số tỏa nhiệt về phía có nhiệt độ cao hơn, W/m 2 độ
- t ng : Nhiệt độ bên ngoài xe, ºC
- t tr : Nhiệt độ bên trong xe, ºC
- Ts: Nhiệt độ đọng sương
➢ Hệ số truyền nhiệt thực tính theo tường (Do Kth (vách trần)>Kth (vách sàn) nên vách trần thỏa biểu thức thì vách sàn cũng thỏa)
1 1 th cn i ng cn i tr
Do Kth < Ks nên vách ngoài của kết cấu bao che không bị đọng sương
Mục đích của việc tính toán nhiệt là xác định tổng tổn thất lạnh, được tính bằng tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất Do đó, tải nhiệt cho thiết bị sẽ được xác định dựa trên những yếu tố này.
- Q1: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che [W]
- Q2: Tổn thất nhiệt do người tạo ra [W]
- Q3: Tổn thất nhiệt do động tạo ra [W]
- Q4: Tổn thất nhiệt khi mở cửa [W]
- Q5: Tổn thất nhiệt đèn toả ra [W]
➢ Tính nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che
Nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che được xác định theo công thức:
- QBX: Nhiệt lượng bức xạ [W]
- Qt: Nhiệt lượng qua tường [W]
- Qtr: Nhiệt lượng qua trần [W]
- QS: Nhiệt lượng qua sàn [W]
* Xác định nhiệt lượng bức xạ: Q BX
Nhiệt lượng bức xạ được tính theo công thức:
+ A: Diện tích mặt bức xạ và được xác định:
+ R: Nhiệt trở qua mặt bức xạ lấy lớn nhất
* Xác định nhiệt lượng qua tường: Q t
Nhiệt lượng qua tường được xác định theo công thức:
+ Kt: Là hệ số truyền nhiệt trên tường (Tra bảng tài liệu [1]), chọn: Kt = 1
+ Dt = (tng - tt): Độ chênh lệch nhiệt độ bên trong xe và ngoài môi trường
+ Ft: Diện tích bề mặt tường bức xạ và được xác định:
* Xác định nhiệt lượng qua trần: Q tr
Nhiệt lượng qua trần được xác định theo công thức:
Qtr = Kt.Ft.Dt.jm [W] [4.8]
Hệ số truyền nhiệt trên trần (Ktr) được chọn là 1,9 theo bảng tài liệu Độ chênh lệch nhiệt độ bên trong xe và bên ngoài môi trường được ký hiệu là Dt, tính bằng công thức Dt = (tng - tt) Diện tích bề mặt trần bức xạ được xác định là Ftr.
+ jm: Là hệ số màu sẩm Tra bảng lấy: jm = 0,86
* Xác định nhiệt lượng qua sàn: Q S
Nhiệt lượng qua sàn được xác định theo công thức:
QS= KS FS.Dt [kcal/h] [4.9]
+ KS: Là hệ số truyền nhiệt gồm có lớp tôn tráng kẽm và thảm lấy lớn nhất Tra bảng tài liệu [1] chọn: KS = 0,64
+ Dt = (tng - tt): Là độ chênh lệch nhiệt độ bên trong xe và ngoài môi trường + FS: Là diện tích bề mặt sàn bức xạ và được xác định:
Vậy lần lượt thay số ta xác định được nhiệt tổn thất qua bao che là:
➢ Tính nhiệt do người tạo ra
Nhiệt do người tạo ra được xác định theo công thức:
- N: Là số người ngồi trên xe Với N = 16 người
- Qn: Là nhiệt lượng do người trên xe tỏa ra ở 25ºC [1] Ta lấy Qn = 56 [W/n] Suy ra Q2 = 16.56 = 896 [W]
➢ Tính nhiệt do động cơ tạo ra
Vì động cơ đặt trước mui xe nên nhiệt do động cơ thải ra có ảnh hưởng đến khoang hành khách
Ta giả thiết lượng nhiệt do động cơ toả ra mà khoang hành khách nhận được là từ
5 ÷ 10% Chọn 5% cho quá trình động cơ hoạt động
- Ne: Là công suất cực đại của động cơ xe Hiace: Ne = 75 [KW]
- j: Hệ số hoạt động đồng thời phụ thuộc hệ số tải trọng Theo [1] ta chọn: j = 1
➢ Tính tổn thất nhiệt khi mở cửa
Tổn thất nhiệt khi mở cửa được xác định theo công thức:
- B: Là tổn thất nhiệt riêng khi mở cửa
- Fc: Là diện tích khi mở cửa Fc< 50m 2 theo bảng [1] chọn: B = 23 [W/m 2 ]
➢ Tính tổn thất nhiệt do đèn toả ra
Tổn thất nhiệt do đèn tỏa ra được xác định theo công thức:
- Fsk: Diện tích sàn khoang
- W: Nhiệt toả ra khi chiếu sáng 1m 2 diện tích sàn, có 2 đèn, 1đèn công suất là 12 [W]
Như vậy, tổng tổn thất nhiệt sẽ là:
Theo [1] tr60 là hệ số kinh nghiệm S= 1,2 1,3 Chọn S=1,2
4.2.3 Tính chu trình và kiểm tra máy nén
Hình 4.4 Đồ thị lgP-h của chu trình 1-2: quá trình nén đoạn nhiệt đẳng entropy ở máy nén
2-3: quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ
3-4: quá trình tiết lưu đảng enthalpy ở van tiết lưu
4-1: quá trình bay hơi đẳng áp ở thiết bị bay hơi
Chu trình lý thuyết bắt đầu với hơi môi chất ở nhiệt độ và áp suất thấp được đưa vào máy nén, nơi nó được nén thành hơi quá nhiệt cao áp qua quá trình 1-2, tiêu tốn công ngoại l Sau đó, môi chất ở trạng thái cao áp và nhiệt độ cao vào thiết bị ngưng tụ, nơi nó ngưng tụ theo quá trình 2-3, nhả nhiệt qk và chuyển thành lỏng hoàn toàn nhưng vẫn giữ nhiệt độ và áp suất cao Lỏng cao áp tiếp tục đi qua bình tách lỏng, nơi các giọt lỏng bão hòa được tách ra trước khi vào van tiết lưu, nơi nó được tiết lưu đẳng enthalpy thành hơi bão hòa ẩm hạ áp ở trạng thái 4 Cuối cùng, với trạng thái 4, môi chất vào cụm thiết bị bay hơi và nhận nhiệt q0 đẳng áp, đẳng nhiệt cho đến khi trở về trạng thái 1, tiếp tục chu trình.
THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN XE TOYOTA HIACE
Phương án thiết kế mô hình
5.1.1 Mục đích của việc thiết kế mô hình
Việc thiết kế mô hình sẽ giúp ích rất nhiều cho cả việc dạy và học, bao gồm các mục đích chính như sau:
+ Giúp chúng ta có thể tìm hiểu thực tế về hệ thống điều hòa để không còn bối rối khi ra làm thực tế
+ Giúp cho việc thực hiện một số bài thực hành trên hệ thống điều hòa không khí trang bị trên Ôtô một cách dễ dàng
+ Giúp thực hiện các phương pháp chẩn đoán, kiểm tra, sửa chữa các cơ cấu trên hệ thống điều hòa không khí ô tô
Thực hiện các thí nghiệm trên mô hình giúp sinh viên củng cố kiến thức lý thuyết cơ bản thông qua nhận xét và đánh giá Mô hình chi tiết về hệ thống điều hòa kết hợp với tài liệu giảng dạy chuyên môn cung cấp nguồn tài liệu hữu ích cho sinh viên trong quá trình học tập.
5.1.2 Yêu cầu của việc thiết kế mô hình
+ Mô hình phải có kết cấu chắc chắn, làm việc ổn định
+ Mô hình phải có các công tắc điều chỉnh hoạt động ở các chế độ khác nhau giúp cho việc nghiên cứu, học tập sinh động và dễ hiểu hơn
+ Mô hình được thiết kế phải mang tính khoa học, sáng tạo và thẩm mĩ phù hợp với mục đích nghiên cứu và học tập
5.1.3 Phương án thiết kế mô hình
Tất cả các bộ phận của hệ thống được lắp đặt ở phía dưới mô hình, trong khi sơ đồ nguyên lý hoạt động và tên đề tài được đặt ở phía trên Phương án này mang lại độ vững cao cho kết cấu, nhưng lại gây khó khăn trong việc quan sát các thiết bị, tìm hiểu nguyên lý hoạt động, cấu tạo của các bộ phận và xác định nguyên nhân hỏng hóc của hệ thống.
+ Khi quan sát mô hình khó có thể hiểu được nguyên lý hoạt động, sơ đồ điện của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô
Mô hình thiếu bộ đồng hồ đo áp suất cho cả phía áp suất thấp và cao, dẫn đến việc không thể xác định tình trạng hoạt động của hệ thống Điều này cũng gây khó khăn trong việc phát hiện các hư hỏng xảy ra khi hệ thống hoạt động không bình thường.
Các thiết bị được bố trí phía trên hỗ trợ giảng dạy và tìm hiểu nguyên lý hoạt động, bảo trì, sửa chữa và khắc phục sự cố, đồng thời cho phép xác định áp suất của đầu đẩy và đầu hút Tuy nhiên, việc bố trí này gặp khó khăn trong việc truyền động giữa máy nén và mô tơ dẫn động.
+ Mô hình thiết kế sử dụng van tiết lưu nên có thể thay đổi được lượng môi chất đi vào giàn lạnh
+ Mô tơ được thiết kế đặt phía dưới tránh được rung động gây hỏng, rơi các bộ phận và các chi tiết của hệ thống
Quan sát mô hình người học giúp dễ dàng hiểu nguyên lý làm lạnh và sơ đồ điện của hệ thống, từ đó hỗ trợ hiệu quả trong giảng dạy và nghiên cứu.
+ Kết hợp ưu điểm của hai phương án trên cho việc thiết kế mô hình Kết cấu mô hình dạng hình hộp L chia làm hai phần:
- Phía trên để lắp đặt giàn lạnh, giàn nóng và bản điều khiển
- Phía dưới lắp đặt môtơ dẫn động và máy nén
Cách bố trí này có ưu điểm là tạo điều kiện thuận lợi cho việc quan sát các chi tiết và nguyên lý hoạt động nhờ khoảng trống lớn giữa các bộ phận, giúp sửa chữa và lắp đặt bộ đồng hồ đo áp suất dễ dàng Tuy nhiên, nhược điểm là khoảng cách xa giữa các chi tiết và máy nén dẫn đến chi phí cao cho đường dây thấp và cao áp, cũng như làm tăng lượng gas và dầu nạp vào.
Kết luận: Vì mô hình thiết kế là mô hình trên xe khách 16 chỗ nên nhóm chúng tôi lựa chọn phương án 3 là phù hợp nhất.
Thiết kế chế tạo mô hình
5.2.1 Khái quát về mô hình
Bảng 5.1 Các thiết bị cần thiết
Tên thiết bị Số lượng Đơn vị tính
Quạt giàn lạnh 1 Cái Điện trở quạt 1 Cái
Công tắc áp suất 1 Cái
Mô tơ điện 1 Cái Ống dẫn ga 3 Mét
Rờ le 3 Cái Đai dẫn động 1 Cái
Khung thép mô hình 1 Cái
Bu lông đai ốc 40 Cái
Bảng 5.2 Dụng cụ cần thiết
Hình 5.1 Kích thước tổng thể khung mô hình
Hình 5.2 Bố trí tổng thể mô hình
Kết cấu mô hình dạng hình hộp chữ L Phía trên lắp đặt giàn nóng, giàn lạnh, công tắc điều khiển, lọc và các reley
Phía dưới lắp đặt mô tơ dẫn động và máy nén
Bố trí mô tơ dẫn động và máy nén có ưu điểm nổi bật là tạo không gian rộng rãi giữa các chi tiết, giúp dễ dàng quan sát nguyên lý hoạt động Điều này không chỉ thuận tiện cho việc sửa chữa mà còn dễ dàng bố trí bộ đồng hồ đo áp suất.
KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ TOYOTA HIACE
Các dạng hư hỏng, nguyên nhân, triệu chứng và biện pháp khắc phục của hệ thống điều hòa không khí trên xe Toyota Hiace
Kiểm tra kính quan sát được gắn trên cụm ống dẫn ga lỏng A Các điều kiện kiểm tra:
• Động cơ đang chạy ở tốc độ 1,500 vòng/phút
• Công tắc điều khiển tốc độ quạt tại vị trí "HI"
• Công tắc điều khiển nhiệt độ đặt tại vị trí mát nhất "MAX COOL"
• Các cửa mở hoàn toàn
Hình 6.1 Kính quan sát được gắn trên ống dẫn ga Bảng 6.1 Một số triệu chứng của ga quan sát được
Hạng mục Triệu chứng Lượng gas điều hòa Cách xử lý
1 Có bọt khí Làm mát không đủ 1 Kiểm tra rò rỉ ga điều hoà và sửa chữa nếu cần
2 Bổ sung ga điều hoà cho đến khi bọt biến mất
2 Không có bọt Không đủ hoặc quá nhiều ga
3 Không có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu ra và đầu vào của máy nén
Hết ga hoặc gần hết 1 Kiểm tra rò rỉ ga điều hoà bằng bộ phát hiện rò ra và sửa chữa nếu cần
2 Bổ sung ga điều hoà cho đến khi bọt biến mất
4 Có chênh lệch nhiệt độ đáng kể giữa đầu vào và đầu ra của máy nén Đủ hoặc quá nhiều ga
5 Ngay sau khi tắt điều hoà không khí, ga trong không đục
Quá nhiều 1 Xả ga điều hoà 2
Hút khí và cấp đủ lượng ga sạch
6 Ngay sau khi tắt điều hoà, ga sẽ tạo bọt và sau đó trở nên trong
Bọt trong kính quan sát khi nhiệt độ bên ngoài cao hơn bình thường có thể coi đó là bình thường nếu vẫn đủ mát
6.1.2 Kiểm tra áp suất ga điều hòa bằng bộ đồng hồ chân không Đây là phương pháp mà trong đó hư hỏng đã được định vị bằng cách dùng bộ đồng hồ đo áp suất Hãy đọc giá trị áp suất khi các điều kiện sau đã được thành lập Các điều kiện kiểm tra:
• Nhiệt độ tại đường khí vào khi công tắc đặt tại RECIRC là 30 đến 35°C
• Động cơ đang chạy ở tốc độ 1,500 vòng/phút
• Công tắc điều khiển tốc độ quạt tại vị trí "HI"
• Vòng điều khiển nhiệt độ đặt tại vị trí mát "COOL"
• Các cửa mở hoàn toàn
6.1.2.1 Hệ thống làm lạnh hoạt động bình thường
Chỉ số của đồng hồ:
Phía áp suất cao: 1.37 đến 1.57MPa (14 đến 16 kgf/cm2, 199 đến 228 psi)
Hình 6.2 Áp suất ga bình thường
6.1.2.2 Có hơi nước trong hệ thống làm lạnh
Tình trạng: Mát sau đó không mát rồi lặp lại theo chu kỳ
Hình 6.3 Áp suất ga áp thấp quá thấp Bảng 6.2 Bảng triệu chứng và cách xử lý hiện tượng có hơi nước
Triệu chứng Nguyên nhân có thể Chẩn đoán Cách xử lý
Trong khi hoạt động, chu kỳ áp suất bên phía áp suất thấp là giữa bình thường và chân không
Hơi nước trong hệ thống làm lạnh do sự đông lạnh tạ lỗ van giãn nở gây nên sự ngừng hoạt động tạm thời của chu kỳ lạnh
Tuy nhiên, khi nso tan ra, sẽ phục hổi lại trạng thái bình thường
• Bộ hút ẩm ở trong trạng thái bảo hòa
• Hơi nước trong hệ thống làm lạnh do sự đông lạnh tại lỗ van giản nở và chặn lại sự tuần hoàn của ga điều hòa
2 Tháo hơi nước trong chu kỳ làm lạnh bằng cách rút khí lặp đi lặp lại
3 Cấp đúng lượng ga điều hòa mới
6.1.2.3 Làm mát không đủ Điều kiện: Hệ thống làm mát không hoạt động hiệu quả
Hình 6.4 Áp suất ga ở áp cao và áp thấp đều thấp Bảng 6.3 Cách xử lý hiện tượng làm mát không đủ
Hệ thống Nguyên nhân thường gặp Chẩn đoán Cách xử lý
• Áp suất thấp ở cả hai phía thấp áp và cao áp
• Các bọt khí có thể nhìn thấy qua kính quan sát một cách liên tục
• Tính năng làm mát không đủ
• Rò rỉ ga trong hệ thống làm lạnh
• Ga điều hòa không đủ
• Rò rỉ ga điều hòa
1 Kiểm tra rò rỉ ga điều hòa và sửa chữa nếu cần
2 Cấp đủ lượng ga điều hòa mới
3 Nếu chỉ thị áp suất trên đồng hồ gần bằng 0 khi đã nối với đồng hồ, hãy tạo chân không sau khi kiểm tra và sửa chữa vị trí rò rỉ
6.1.2.4 Tuần hoàn ga kém Điều kiện: Hệ thống làm mát không hoạt động hiệu quả
Hình 6.5 Áp suất ga ở áp cao và áp thấp đều thấp Bảng 6.4 Cách xử lý hiện tượng tuần hoàn ga kém
Hệ thống Nguyên nhân thường gặp Chẩn đoán Cách xử lý
• Áp suất thấp ở cả hai phía cao áp và thấp áp
• Có tuyết đọng trong đường ống từ giàn nóng đến bộ điều hòa
Bẩn trong bình chứa sẽ làm tắt dòng ga điều hòa
6.1.2.5 Ga không tuần hoàn Điều kiện: Hệ thống làm mát không hoạt động đúng chức năng (thỉnh thoảng hoạt động đúng)
Hình 6.6 Áp suất gas ở áp thấp giảm xuống chân không Bảng 6.5 Cách xử lý hiện tượng gas không tuần hoàn
Hệ thống Nguyên nhân thường gặp Chẩn đoán Cách xử lý
• Độ chân không được chỉ ra bên phía thấp áp và áp suất rất thấp được chỉ ra bên phía cao áp
• Có tuyết hoặc hơi nước trong đường ống ở các hai phía của bình chứa/Hút ẩm hoặc van giãn nở
• Dòng ga bị tắc do hơi nước hoặc có bẩn trong hệ thống ga điều hoà
• Dòng ga bị tắc do có rò ga từ van giãn nở
1 Kiểm tra van giãn nở
3 Làm khô khí và cấp đủ lượng ga điều hoà mới
4 Rò rỉ ga từ van giãn nở, hãy thay thế van giãn nở
6.1.2.6 Ga điều hoà được nạp quá nhiều hoặc hiệu quả làm mát của giàn nóng là không đủ Điều kiện: Hệ thống làm mát không hoạt động đúng chức năng
Hình 6.7 Áp suất gas ở áp cao và áp thấp đều cao
Bảng 6.6 Cách xử lý hiện tượng
Hệ thống Nguyên nhân thường gặp Chẩn đoán Cách xử lý
• Áp suất quá cao ở cả hai phía thấp áp và cao áp
• Không thể phát huy được đủ tính năng do ga điều hoà quá nhiều
• Ga điều hoà quá nhiều trong chu trình → Cấp quá nhiều ga điều
2 Kiểm tra quạt với môtơ quạt đang khí khi nhìn qua kính quan sát thậm chí khi tốc độ động cơ giảm xuống
• Hiệu quả làm của giàn nóng không đủ hoà
• Hiệu quả làm mát của giàn nóng là không đủ → các cánh tản nhiệt của giàn nóng bị tắc tại quạ hoạt động
3 Nếu 1 và 2 là bình thường, hãy kiểm tra lượng ga và cấp lượng ga chính xác
6.1.2.7 Có khí trong hệ thống ga điều hoà Điều kiện: Hệ thống làm mát không hoạt động đúng chức năng
Áp suất gas trong hệ thống làm lạnh có thể cao ở cả áp cao và áp thấp Lưu ý rằng chỉ thị trên đồng hồ sẽ xuất hiện khi hệ thống làm lạnh đang hoạt động và gas điều hòa đang được nạp mà không có chân không.
Bảng 6.7 Cách xử lý hiện tượng có khí trong hẹ thống gas điều hòa
Hệ thống Nguyên nhân thường gặp Chẩn đoán Cách xử lý
• Áp suất quá cao ở cả hai phía thấp áp và cao áp
• Ống phía thấp áp quá nóng khi sờ vào
• Các bọt khí có thể nhìn thấy qua kính quan sát
Có khí trong hệ thống
• Có khí trong hệ thống ga điều hoà
1 Kiểm tra xem dầu máy nén có bị bẩn hay có đủ hay không
2 Chân không và cấp ga điều hoà mới
6.1.2.8 Hỏng van giãn nở Điều kiện: không đủ mát
Hình 6.9 Áp suất gas ở áp cao và áp thấp đều cao Bảng 6.8 Cách xử lý hiện tượng hỏng van giản nở
Hệ thống Nguyên nhân thường gặp
Chẩn đoán Cách xử lý
• Áp suất quá cao ở cả hai phía thấp áp và cao áp
• Có tuyết hoặc một lượng lớn hơi nước đọng trong đường ống phía thấp á
Khắc phục hư hỏng trong van giãn n
• Ga điều hoà quá nhiều trong đường ống thấp áp
• Van giãn nở mở quá rộn
Kiểm tra van giãn nở
Tình trạng: không đủ mát
Hình 6.10 Áp suất gas ở áp cao quá thấp và áp thấp quá cao
Bảng 6.9 Cách xử lý hiện tượng máy nén bị hỏng
Hệ thống Nguyên nhân thường gặp
Chẩn đoán Cách xử lý
• Áp suất quá cao ở cả hai phía thấp áp và cao áp
• Áp suất quá thấp ở phía cao áp
Rò rỉ bên trong máy né
• Rò rỉ từ van bị hỏng hoặc các chi tiết trượt bị v
Sửa chữa hoặc thay máy nén
❖ Chỉ số của đồng hồ (Tham khảo)
Hình 6.11 Một số chỉ số của đồng hồ
Quy trình chẩn đoán, bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa hệ thông điều hòa trên
Trước khi tiến hành kiểm tra, đo kiểm cần phải quan sát, xem xét kỹ chi tiết của hệ thống điện lạnh như sau:
Dây curoa của máy nén cần được căng đúng mức quy định và phải được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo không bị mòn, khuyết, tước sợi, chai bóng, đồng thời phải thẳng hàng giữa các puly truyền động Nên sử dụng thiết bị chuyên dụng để kiểm tra độ căng của dây curoa, tránh việc xác định mức căng chỉ bằng cảm tính Ngoài ra, chân gắn máy nén cần được siết chặt vào thân động cơ, không để xảy ra tình trạng nứt, vỡ hoặc long lỏng.
- Các đường ống dẫn môi chất lạnh không được mòn khuyết, xì hơi và phải bố trí xa các bộ phận di động
Trục máy nén cần phải đảm bảo độ kín để tránh rò rỉ Nếu có hiện tượng hở, sẽ xuất hiện vết dầu xung quanh trục máy nén, trên bề mặt puly và mâm của bộ ly hợp điện từ máy nén.
- Mặt ngoài giàn nóng phải thật sạch sẽ bảo đảm thông gió tốt và được lắp ráp đúng vị trí, không áp sát vào két nước động cơ
Trong mọi trường hợp nên tạo điều kiện cho gió lưu thông tốt xuyên qua giàn nóng
Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, cần kiểm tra kỹ lưỡng tất cả các ống dẫn khí, hộp dẫn khí, cửa cánh gà và hệ thống cơ khí điều khiển phân phối luồng khí Tất cả các bộ phận này phải được duy trì thông suốt, hoạt động nhạy bén, nhẹ nhàng và hiệu quả.
Để đảm bảo hiệu suất hoạt động của giàn lạnh, cần giữ cho bề mặt bên ngoài của các ống và bộ giàn lạnh luôn sạch sẽ, không có bụi bẩn Nếu phát hiện mùi hôi trong không khí lạnh thổi ra, đó là dấu hiệu cho thấy giàn lạnh đã bị bám bẩn.
Động cơ điện quạt gió lồng sóc cần hoạt động hiệu quả và đạt đủ mọi tốc độ quy định Nếu không đạt yêu cầu này, cần tiến hành kiểm tra tình trạng chập mạch của các điện trở điều khiển tốc độ quạt gió.
- Các bộ lọc không khí phải thông sạch
Nếu bạn thấy vết dầu bám trên các bộ phận của hệ thống lạnh hoặc trên ống dẫn môi chất lạnh, điều này có thể chỉ ra rằng có hiện tượng rò rỉ gas Khi môi chất lạnh bị xì, nó thường đi kèm với dầu nhờn bôi trơn.
6.2.2 Bảo dưỡng và kiểm tra hệ thống điện lạnh ô tô
• Cứ sau 6000 giờ thì phải đại tu máy một lần
• Kiểm tra dầu bên trong cacte qua cửa quan sát dầu
6.2.2.2 Bảo dưỡng ly hợp máy nén
• Kiểm tra sự đóng mở của thermistor
• Kiểm tra các cảm biến điều khiển ly hợp
• Kiểm tra rờ le ly hợp
• Vệ sinh bề mặt trao đổi nhiệt
• Xả khí không ngưng ở thiết bị ngưng tụ
• Vệ sinh bể nước, xả cặn
• Kiểm tra thay thế các vòi phun nước, các tấm chắn nước (nếu có)
• Sửa chữa thay thế thiết bị điện
6.2.2.4 Bảo dưỡng bộ sấy khô
6.2.2.5 Bảo dưỡng quạt dàn nóng
• Kiểm tra độ ồn, rung động bất thường
• Kiểm tra bạc trục, vô dầu mỡ
• Vệ sinh cánh quạt, trong trường hợp cánh quạt chạy không êm cần phải sửa chữa thay thế
• Tiến hành sửa chữa để cân bằng động tốt nhất
6.2.3 Dụng cụ, thiết bị chuyên dùng khi bảo trì, sửa chữa hệ thống ĐHKK ôtô
Một số dụng cụ thông thường phục vụ cho công tác sữa chữa hệ thống điện lạnh:
Hình 6.13 Dụng cụ chuyên dùng
6.2.3.1 Bộ đồng hồ đo kiểm áp suất hệ thống điện lạnh ôtô
Bộ đồng hồ đo áp suất hệ thống điện lạnh là công cụ thiết yếu cho thợ điện lạnh, thường được sử dụng trong các công việc như xả ga, rút chân không, nạp ga và phân tích chẩn đoán hỏng hóc của hệ thống điện lạnh ôtô.
Hình 6.14 Đồng hồ đo áp suất
Chiếc đồng hồ áp suất thấp màu xanh bên trái được sử dụng để kiểm tra áp suất trong hệ thống lạnh Mặt đồng hồ được chia theo đơn vị PSI và kgf/cm², thường từ 0 đến 8 kgf/cm² và từ 0 đến 120 PSI Vùng đo chân không màu xanh nằm dưới vạch số 0, với nấc chia từ 0 xuống 30 inches chân không.
Đồng hồ bên phải màu đỏ là đồng hồ cao áp, chuyên dùng để đo áp suất trong hệ thống lạnh Mặt đồng hồ có thang đo từ 0 đến 35 kgf/cm².
Đầu nối ống màu vàng với áp suất 500 PSI, nằm giữa bộ đồng hồ, được sử dụng cho cả đồng hồ thấp áp và cao áp khi thực hiện thao tác rút chân không hoặc nạp môi chất lạnh vào hệ thống Ống màu xanh biển và ống màu đỏ được dùng để kết nối đồng hồ thấp áp và cao áp với hệ thống lạnh.
Khi hệ thống bị xì hoặc mất nhiều môi chất lạnh, hoặc cần xả hết môi chất lạnh để thay thế bộ phận và sửa chữa, người thợ điện lạnh cần thực hiện rút chân không đúng kỹ thuật trước khi nạp lại môi chất lạnh vào hệ thống.
Quá trình rút chân không một hệ thống điện lạnh sẽ thực hiện được hai mục đích quan trọng:
Để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống, cần rút hết không khí ra ngoài, tạo không gian cho môi chất lạnh Quá trình này giúp giảm áp suất trong hệ thống, tạo điều kiện cho độ ẩm sôi và bốc hơi, sau đó được loại bỏ hoàn toàn.
Sau khi rút chân không, nếu vẫn còn một lượng nhỏ không khí hoặc độ ẩm, nó có thể gây hại cho hệ thống lạnh Điều này không chỉ làm giảm hiệu suất làm lạnh mà còn có thể dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng, đặc biệt là hỏng máy nén.
Hình 6.15 Máy hút chân không Không khí có lẫn chất ẩm ướt gây ra một số tác hại như:
Tạo áp suất cao trong hệ thống giúp cho môi chất lạnh duy trì ổn định, giảm thiểu khả năng chuyển đổi từ thể hơi sang thể lỏng trong suốt chu kỳ hoạt động.
Làm sút đáng kể khả năng lưu thông cũng như khả năng hấp thụ nhiệt của môi chất
Hiện tượng đóng băng đá trong ống dẫn và van giãn nở gây tắc nghẽn hệ thống, đồng thời sản sinh axit clohydric khi kết hợp với môi chất lạnh Axit này không chỉ gây rỉ sét mà còn làm mòn, thủng bên trong hệ thống, đặc biệt là gây nguy hiểm cho máy nén.
6.2.4 An toàn kỹ thuật trong bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lạnh