TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Mục tiêu và ý nghĩa của vấn đề thiết kế chế tạo ECU điều khiển hệ thống điều hịa tự động
Khảo sát các hệ thống điều hịa tự động đang sử dụng trên ôtô hiện nay
Nghiên cứu bài toán thiết kế mạch điều khiển hệ thống điều hịa, nhằm mang lại sự tiện nghi và sang trọng
Thực nghiệm để xác định các thông số của hệ thống điều hòa tự động
Sản phẩm từ đề tài này có khả năng ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là hỗ trợ sinh viên trong nghiên cứu về vi điều khiển Nếu được phát triển hoàn thiện, sản phẩm sẽ mang lại giá trị thiết thực cho ngành ôtô tại Việt Nam.
GVHD: PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS LÊ MINH MẪN
Kế hoạch thiết kế chế tạo ECU điều khiển hệ thống điều hịa tự động
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết hệ thống điều hòa tự động
Xây dựng mô hình hệ thống
Mô tả toán học cho hệ thống
Tính toán và thiết kế mạch
Thí nghiệm sản phẩm trên mô hình Hiệu chỉnh các thông số
So sánh và kết luận
GVHD: PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS LÊ MINH MẪN
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỀU
2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống điều hịa khơng khí
2.1.1 Lý thuyết làm mát cơ bản
Hình 2.1: Nước bay hơi lấy nhiệt của cơ thể
Trong những ngày nóng bức, cảm giác lạnh sau khi bơi xuất phát từ việc nước bay hơi, lấy nhiệt từ cơ thể chúng ta Tương tự, khi thoa cồn lên tay, cồn cũng làm mát da bằng cách hấp thụ nhiệt khi bay hơi Chúng ta có thể làm lạnh các vật thể bằng cách tận dụng hiện tượng tự nhiên này, khi chất lỏng bay hơi sẽ lấy đi nhiệt từ các bề mặt.
Trong thí nghiệm được mô tả, một bình có vòi được đặt trong một hộp cách nhiệt, chứa chất lỏng dễ bay hơi Khi miệng vòi mở, chất lỏng bắt đầu bay hơi, hấp thụ nhiệt từ không khí giữa bình và hộp Nhiệt độ này sau đó được truyền vào hơi của chất lỏng và thoát ra ngoài, dẫn đến việc nhiệt độ không khí trong hộp giảm so với mức trước khi mở vòi.
GVHD: PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS LÊ MINH MẪN
Hình 2.2: Thí nghiệm về sự hấp thụ nhiệt
Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí dựa trên chu trình khép kín, trong đó gas bay hơi được làm mát và ngưng tụ thành chất lỏng Việc áp dụng nguyên lý này trực tiếp không thực tế do khí bay hơi sẽ bị mất, vì vậy cần cung cấp gas lỏng liên tục để duy trì hiệu suất làm mát.
Hình 2.3: Chu trình kín làm mát và ngưng tụ
GVHD: PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS LÊ MINH MẪN
2.1.2 Môi chất (Ga điều hoà)
Môi chất là chất chịu trách nhiệm cho quá trình trao đổi nhiệt trong hệ thống tuần hoàn Khi bay hơi, môi chất hấp thụ nhiệt, trong khi khi hóa lỏng, nó sẽ giải phóng nhiệt Tùy thuộc vào áp suất và nhiệt độ, môi chất có thể tồn tại ở dạng lỏng hoặc khí.
Các tính chất cần thiết đối với một môi chất Môi chất dùng cho điều hoà ô tô cần có những tính chất sau đây:
- Dễ bay hơi và hoá lỏng
- Ổn định và chất lượng không thay đổi
Đồ thị trạng thái của môi chất HCF-134a (R134a) cho thấy các đặc tính quan trọng như áp suất và điểm sôi Khi R134a bay hơi ở nhiệt độ và áp suất thấp, nó sẽ chuyển về trạng thái lỏng khi áp suất tăng cao.
GVHD: PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS LÊ MINH MẪN
Các chất lỏng không bay hơi ở nhiệt độ cao, như trong trường hợp điều hòa ô tô, được làm cho dễ dàng hoá lỏng nhờ vào máy nén Chẳng hạn, môi chất ở dạng khí với nhiệt độ 70°C và áp suất 1,47 MPa (15 kgf/cm²) sẽ được nén lại, sau đó được giải nhiệt xuống khoảng 12-13°C, dẫn đến sự chuyển đổi sang trạng thái lỏng.
Môi chất tên là CFC-12 (R-12) đã được sử dụng trong điều hoà ô tô tới tận năm
Năm 1995, người ta phát hiện CFC-12 (R-12) có khả năng phá hủy tầng ô zôn khi thải ra môi trường, dẫn đến việc gia tăng bức xạ tia cực tím từ mặt trời, gây bệnh ung thư da và hủy hoại môi trường, tạo ra một vấn đề toàn cầu Do đó, khi thay thế hoặc sửa chữa các bộ phận của điều hòa, cần thu hồi môi chất một cách đúng cách Việc sử dụng máy phục hồi môi chất sẽ giúp bảo toàn các tính chất của nó, đảm bảo khả năng tái sử dụng hiệu quả.
Bảng 2.1: So sánh đặc tính kỹ thuật của mơi chất lạnh R-12 và R134a Đặc tính kỹ thuật R-134a R-12
- Mật độ dung dịch bão hoà
- Thể tích riêng (hơi bão hoà)
- Nhiệt dung riêng (dung dịch bão hòa ở áp suất ko đổi)
120.3 -26.8 0 C 101.15 0 C 4.065mPa 511kg/cm 3 1206.0kg/cm 3 0.031009m 3 /kg 1.4287kJ/kgK
558 kg/cm 3 1310.9 kg/cm 3 0.027085 m 3 /kg 0.9682 kJ/kgK
GVHD: PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS LÊ MINH MẪN
- Nhiệt ẩn khi bốc hơi
- Tính dẫn nhiệt (dung dịch bão hòa)
- Chỉ số làm suy kiệt ozon
- Chỉ số làm nóng trái đất
216.5kJ/kg 0.0815W/mK Không cháy
166.56 kJ/kg 0.0702 W/mK Không cháy 1.0
2.1.3 Dầu nhờn bôi trơn hệ thống điều hòa không khí
Lượng dầu bôi trơn cần nạp vào máy nén điện lạnh ô tô thường dao động từ 150 đến 200ml, nhằm đảm bảo hiệu suất hoạt động và bảo vệ các chi tiết máy Dầu bôi trơn phải tinh khiết, không sủi bọt và không lẫn lưu huỳnh, có màu vàng nhạt và không có mùi Nếu dầu chuyển sang màu nâu đen và có mùi hăng, điều này cho thấy dầu đã bị nhiễm bẩn, cần phải xả sạch và thay mới Loại và độ nhờn của dầu phụ thuộc vào quy định của nhà chế tạo và loại môi chất lạnh sử dụng Để bổ sung dầu bôi trơn do thất thoát, có những bình chứa 59ml dầu kèm theo môi chất lạnh để tạo áp suất đẩy dầu vào hệ thống Trong quá trình bảo trì, việc châm thêm dầu bôi trơn đúng loại và đúng lượng là rất quan trọng.
GVHD: PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS LÊ MINH MẪN
Khi tháo xả môi chất lạnh, cần thực hiện sau khi thay mới một bộ phận và trước khi rút chân không Dầu nhờn hòa tan với môi chất lạnh và lưu thông trong toàn bộ hệ thống, vì vậy mỗi bộ phận sẽ có một lượng dầu bôi trơn tích tụ bên trong khi được tách ra khỏi hệ thống.
Trong hệ thống làm lạnh, môi chất được lưu chuyển trong một chu trình tuần hoàn khép kín Quá trình bắt đầu từ máy nén, sau đó môi chất đi qua giàn nóng, lọc, van giãn nở, giàn lạnh và cuối cùng trở lại máy nén.
Trạng thái môi chất trước và sau khi qua máy nén:
Trước khi vào máy nén, môi chất được xử lý qua giàn lạnh, nơi nó hấp thụ nhiệt từ không khí, dẫn đến việc chuyển hóa hoàn toàn sang trạng thái hơi với nhiệt độ thấp Sau đó, môi chất được nén lên áp suất cao khi đi qua máy nén.
GVHD: PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS LÊ MINH MẪN
Quá trình nén tạo ra áp suất rất cao lên đến 27 suất, dẫn đến việc nhiệt độ của môi chất tăng cao Do đó, mặc dù áp suất lớn, môi chất vẫn giữ trạng thái hơi do nhiệt độ cao.
Bảng 2.2: Trạng thái mơi chất sau khi qua máy nén
Nhiệt độ Áp suất Trạng thái
Trước khi qua máy nén 3 0 C đến 4 0 C Xấp xỉ 0.2 Mpa Hơi
Sau khi qua máy nén Xấp xỉ 80 0 C Xấp xỉ 1.7MPa Hơi
Trạng thái môi chất trước và sau khi qua giàn nóng:
Giàn nóng đóng vai trò quan trọng trong việc tản nhiệt cho môi chất, khi dòng không khí đi qua giúp giảm nhiệt độ của giàn nóng Nhờ vào quá trình này, môi chất với áp suất cao và nhiệt độ thấp sẽ chuyển đổi sang trạng thái lỏng.
Bảng 2.3: Trạng thái mơi chất trước và sau khi qua giàn nĩng
Nhiệt độ Áp suất Trạng thái
Trước khi qua giàn nóng Xấp xỉ 80 0 C Xấp xỉ 1.7MPa Hơi
Sau khi qua giàn nóng Xấp xỉ 60 0 C Xấp xỉ 1.7MPa Lỏng
Trạng thái môi chất trước và sau khi qua van tiết lưu:
Van tiết lưu, hay còn gọi là van giãn nở, là bộ phận quan trọng trong hệ thống điều hòa không khí, đóng vai trò ngăn cách giữa áp suất thấp và áp suất cao Với tiết diện lưu thông nhỏ, van chỉ cho phép một lượng môi chất nhất định đi qua, tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hai bên Khi máy nén hoạt động, dòng môi chất được phun ra qua van tiết lưu, dẫn đến hiện tượng bay hơi đột ngột, làm giảm nhiệt độ môi chất xuống thấp Kết quả là một phần môi chất không thể bốc hơi hoàn toàn, tạo thành dạng sương.
Bảng 2.4: Trạng thái mơi chất trước và sau van tiết lưu
Nhiệt độ Áp suất Trạng thái
Trước khi qua van tiết lưu Xấp xỉ 60 0 C Xấp xỉ 1.7MPa Lỏng
Sau khi qua van tiết lưu Xấp xỉ 0 0 C Xấp xỉ 0.2 Mpa Hơi sương
GVHD: PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG HVTH: KS LÊ MINH MẪN
Trạng thái môi chất trước và sau khi qua giàn lạnh:
Hơi sương được đưa qua giàn lạnh, nơi dòng không khí thổi qua giúp cấp nhiệt, làm tăng nhiệt độ của môi chất và khiến nó bốc hơi hoàn toàn.
Bảng 2.5: Trạng thái mơi chất trước và sau khi qua giàn lạnh
Nhiệt độ Áp suất Trạng thái
Trước khi qua giàn lạnh Xấp xỉ 0 0 C Xấp xỉ 0.2 Mpa Hơi sương
Sau khi qua giàn lạnh 3 0 C đến 4 0 C Xấp xỉ 0.2 Mpa Hơi
