Thiết kế, lắp đặt mô hình điều hòa không khí và ứng dụng phần mềm matlab vào mô phỏng ngành công nghệ kỹ thuật ô tô
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.89 MB, 125 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ
THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT MƠ HÌNH ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB VÀO MÔ PHỎNG
GVHD: Th.S NGUYỄN THÀNH TUYÊN
SVTH: NGUYỄN KHẮC HÙNG
KHUẤT ĐỨC DUY
SKL008262
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2021
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Tên đề tài
THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT MƠ HÌNH ĐIỀU HỊA KHƠNG
KHÍ VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB VÀO MÔ
PHỎNG
SVTH: NGUYỄN KHẮC HÙNG
MSSV: 17145304
SVTH: KHUẤT ĐỨC DUY
MSSV: 17145268
GVHD: Th.S NGUYỄN THÀNH TUYÊN
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 8 năm 2021
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸTHUẬT
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TP. HỒ CHÍ MINH
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
────────
────────
TP. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 8 năm 2021
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. Nguyễn Khắc Hùng
MSSV: 17145304
Email: Số điện thoại: 0393716337
2. Khuất Đức Duy
MSSV: 17145268
Email: Số điện thoại: 0976215311
Ngành: Cơng nghệ Kỹ Thuật ơ tơ
Khóa: 2017-2021
Lớp: 171452A
1. Tên đề tài: “Thiết kế, lắp đặt mơ hình điều hịa khơng khí và ứng dụng phần
mềm Matlab vào mơ phỏng.”
2. Nhiệm vụ đề tài
• Ơn lại các kiến thức nền tảng về hệ thống điều hịa khơng khí trên ô tô.
• Tra cứu mở rộng về các tài liệu mới có liên quan về đề tài.
• Nghiên cứu sâu rộng hơn về giải thuật, lập trình cũng như thiết kế điện.
• Thi cơng cải tiến hồn thiện mơ hình điều hòa thực tế dựa trên vật tư tại xưởng. .
• Mơ phỏng hệ thống điều hồ.
3. Sản phẩm của đề tài
• Mơ hình điều hịa đã được thi cơng hoàn thiện và đặt tại xưởng điện của khoa sẵn sàng
cho việc học tập và giảng dạy.
• Biên soạn hồn chỉnh cuốn sách thiết minh đi kèm mơ hình.
• Mơ phỏng hệ thống thành công trên MATLAB/SIMULINK
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 10/03/2021
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Theo kế hoạch khoa CKĐ
TRƯỞNG BỘ MÔN
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
────────
────────
Bộ môn : Điện – Điện tử ô tô
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên Sinh viên:
Nguyễn Khắc Hùng
MSSV: 17145304
Khuất Đức Duy
MSSV: 17145268
Tên đề tài: “Thiết kế, lắp đặt mơ hình điều hịa khơng khí và ứng dụng phần mềm
Matlab vào mô phỏng.”
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thành Tuyên.
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên.
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN.
2.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
2.2 Nội dung đồ án:
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
2.3 Kết quả đạt được:
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
2.4 Những tồn tại (Nếu có):
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
3. Đánh giá:
TT
Mục đánh giá
Điểm
tối đa
Hình thức và kết cấu ĐATN.
30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung.
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài.
10
Tính cấp thiết của đề tài.
10
Nội dung ĐATN.
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,
khoa học xã hội,…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá.
10
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy
trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
15
Khả năng cải tiến và phát triển.
15
5
3.
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài.
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
1.
2.
Tổng điểm
Điểm đạt
được
100
4. Kết luận.
Được phép bảo vệ.
Khơng được phép bảo vệ.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 8 năm 2021
Giảng viên hướng dẫn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
────────
────────
Bộ môn : Điện – Điện tử ô tô
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên Sinh viên:
Nguyễn Khắc Hùng
MSSV: 17145304
Khuất Đức Duy
MSSV: 17145268
Tên đề tài: “Thiết kế, lắp đặt mơ hình điều hịa khơng khí và ứng dụng phần mềm
Matlab vào mô phỏng.”
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô.
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV):.......................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
2. Nội dung đồ án:
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
3. Kết quả đạt được:
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
4. Những kiến thức còn thiếu sót
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
5. Câu hỏi.
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
6. Đánh giá.
TT
1.
2.
Mục đánh giá
Điểm
tối đa
Hình thức và kết cấu ĐATN.
30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung.
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài.
10
Tính cấp thiết của đề tài.
10
Nội dung ĐATN.
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,
khoa học xã hội,…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá.
10
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy
15
Điểm đạt
được
trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển.
15
5
3.
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài.
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
7. Kết luận.
Được phép bảo vệ.
Khơng được phép bảo vệ.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 08 năm 2021
Giảng viên phản biện
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸTHUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
────────────
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Thiết kế, lắp đặt mơ hình điều hịa khơng khí và ứng dụng phần mềm
Matlab vào mô phỏng.
Họ và tên Sinh viên:
Nguyễn Khắc Hùng
MSSV: 17145304
Khuất Đức Duy
MSSV: 17145268
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng
theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:
Giảng viên hướng dẫn:
Giảng viên phản biện:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 8 năm 2021
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn tồn thể q thầy cơ trường Đại Học Sư
Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến
thức hết sức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Đặc biệt với sự
giúp đỡ của các q thầy cơ Khoa Cơ Khí Động Lực đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn
thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định.
Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
• Giảng viên Th.S Nguyễn Thành Tuyên, thầy đã hướng dẫn tận tình cũng như theo sát đơn
đốc chúng em trong suốt q trình thực hiện đồ án.
• Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy trong khoa Cơ khí động lực – trường Đại học
Sư Phạm Kỹ Thuật đã hỗ trợ kiến thức, tư vấn kỹ thuật và cho chúng em mượn dùng các
thiết bị tại xưởng thực hành. .
• Cảm ơn gia đình và bạn bè đã hỗ trợ, động viên, khuyến khích chúng em tự tin trong cuộc
sống cũng như cố gắng vươn lên trong học tập.
Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn và kính chúc quý thầy cô Trường Đại
Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là q thầy cơ khoa Cơ Khí
Động Lực dồi dào sức khỏe, niềm vui và nhiệt huyết với nghề giáo để góp phần vào sự
nghiệp trăm năm trồng người.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm thực hiện đề tài
Nguyễn Khắc Hùng
Khuất Đức Duy
i
TĨM TẮT
1. Tên đề tài: Thiết kế, lắp đặt mơ hình điều hịa khơng khí và ứng dụng phần mềm
Matlab vào mô phỏng.
2. Thời gian và địa điểm thực hiện:
Thời gian: 30/03/2021 – 24/08/2021.
Địa điểm: Xưởng thực tập bộ mơn Điện tử Ơ tơ, khoa Cơ khí Động Lực, trường
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.
3. Mục đích đề tài:
Nghiên cứu lý thuyết tổng quan về hệ thống điều hịa trên ơtơ.
Tìm hiểu các kết cấu, nguyên lý làm việc và sơ đồ mạch điện của các bộ phận.
Xây dựng bài thực hành nối dây trên mơ hình. Nhắm giúp sinh viên hiểu rõ về sơ
đồ mạch điện một cách trực quan hơn.
Áp dụng các kiến thức đã học để chọn lọc và thiết kế mơ hình hệ thống.
Mơ hình hóa hệ thống điều hịa trên oto bằng ứng dụng Matlab/SIMULINK.
4. Phương tiện:
Phương tiện lý thuyết:
Ôn lại các kiến thức đã học về hệ thống điều hòa cũng như các kiến thức về điện .
Tra cứu tài liệu bằng các cơng cụ trực tuyến, giáo trình...
Sử dụng các dụng cụ cơ khí đã được trang bị sẵn trong xưởng.
Tận dụng các trang thiết bị và nguồn lực sẵn có để tiết kiệm chi phí.
Áp dụng kiến thức đã học từ môn ứng dụng máy tính vào mơ phỏng hệ thống.
5. Kết quả
Mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí kết hợp bài thực hành nối dây trên mơ
hình.
Quyển thuyết minh cơ sở lý thuyết về hệ thống điều hịa, q trình thực hiện,
phiếu công tác và kết quả đề tài.
Đồ thị biểu thị thông số nhiệt độ của môi chất trong hệ thống.
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. i
TÓM TẮT ...................................................................................................................... ii
MỤC LỤC..................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... xi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................... xii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................................1
1.1. Lí do chọn đề tài. ............................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đề tài. ............................................................. 1
1.3. Phương pháp nghiên cứu. .................................................................................. 2
1.4. Phạm vi ứng dụng. ............................................................................................. 2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................3
2.1. Giới thiệu chung về điều hịa khơng khí. ............................................................ 3
2.1.1. Vùng nhiệt độ lý tưởng đối với cơ thể con người. ......................................... 3
2.1.2. Nhiệt và sự truyền nhiệt................................................................................ 3
2.2. Tổng quan về hệ thống điều hịa khơng khí. ....................................................... 5
2.2.1. Điều khiển nhiệt độ. ..................................................................................... 5
2.2.1.1. Hệ thống sưởi khơng khí. ....................................................................... 5
2.2.1.2. Hệ thống làm mát khơng khí. ................................................................. 6
2.2.1.3. Hệ thống hút ẩm khơng khí. ................................................................... 6
2.2.1.4. Điều khiển nhiệt độ khơng khí. ............................................................... 7
2.2.2. Điều khiển dịng khơng khí trong xe. ............................................................ 8
2.2.2.1. Thơng gió tự nhiên. ................................................................................ 8
2.2.2.2. Thơng gió cưỡng bức. ............................................................................ 9
2.2.3. Bộ lọc khơng khí. ......................................................................................... 9
2.2.3.3. Ngun lý hoạt động bộ lọc khơng khí. ................................................ 10
2.3. Khái qt hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ. ............................................. 10
2.3.1. Cơng dụng. ................................................................................................. 10
2.3.2. Yêu cầu. ..................................................................................................... 10
2.3.3 Phân loại điều hòa theo vị trí lắp đặt. ........................................................... 11
2.4. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hịa ơ tơ. ................................ 13
iii
2.4.1. Cấu tạo chung của hệ thống. ....................................................................... 13
2.4.2. Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hịa ơ tô. ............................. 14
2.5. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số bộ phận chính trong hệ thống điều
hịa khơng khí trên ơ tơ. .......................................................................................... 15
2.5.1. Máy nén. .................................................................................................... 15
2.5.1.1. Chức năng. ........................................................................................... 15
2.5.1.2. Phân loại. ............................................................................................. 15
2.5.3. Bộ ngưng tụ (Giàn nóng). ........................................................................... 22
2.5.4. Bình lọc/ bộ hút ẩm .................................................................................... 24
2.5.5. Van tiết lưu hay van giãn nở. ...................................................................... 26
2.5.6. Bộ bốc hơi (Giàn lạnh). .............................................................................. 28
2.6. Một số bộ phận khác. ....................................................................................... 30
2.6.1. Cửa sổ kính (mắt ga). ................................................................................. 30
2.6.2.Quạt dàn nóng. ............................................................................................ 31
2.6.3. Quạt lồng sóc. ............................................................................................ 31
2.7. Khái qt về hệ thống điều hịa khơng khí tự động trên ơ tơ............................. 33
2.7.1. Các bộ phận của hệ thống điều hịa khơng khí tự động. .............................. 34
2.7.1.1. ECU điều khiển A/C............................................................................. 35
2.7.1.2. Cảm biến. ............................................................................................. 36
2.7.1.3. Các motor trợ động............................................................................... 38
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BÀI THỰC HÀNH NỐI DÂY..................... 42
3.1. Tổng quan........................................................................................................ 42
3.2. Đặc điểm. ........................................................................................................ 42
3.3. Cấu tạo. ........................................................................................................... 42
3.3.1. Relay 5 chân. .............................................................................................. 42
3.3.2. Motor Trợ động thổi khí. ............................................................................ 43
3.3.2.1. Ngun lí hoạt động. ............................................................................ 44
3.3.4. Mơ Tơ trợ động dẫn khí vào. ..................................................................... 45
3.3.4.1. Nguyên lí hoạt động. ............................................................................ 45
3.3.5. Mơ Tơ trợ động thổi khí. ........................................................................... 46
3.3.5.2. Ngun lí hoạt động. ............................................................................ 47
3.3.6. Hộp điều khiển hệ thống. ............................................................................ 48
3.3.7. Sơ đồ mạch điện của mơ hình. .................................................................... 51
iv
CHƯƠNG 4: MỘT SỐ BÀI TẬP THỰC HÀNH ỨNG DỤNG CỦA MƠ HÌNH ......... 53
4.1. Bài thực hành nạp gas cho hệ thống điều hòa sử dụng gas lạnh R314a. ............ 53
4.1.1. Mục đích. ................................................................................................... 53
4.1.2. Chuẩn bị. .................................................................................................... 53
4.1.3. Chú ý an toàn. ............................................................................................ 53
4.1.4 Tiến hành thực hiện. .................................................................................... 53
4.1.4.1. Hút chân không. ................................................................................... 53
4.1.4.2. Nạp gas vào hệ thống. .......................................................................... 55
4.2. Bài thực hành phát hiện hư hỏng hệ thống điều hòa bằng đồng hồ đo áp suất gas.
............................................................................................................................... 57
4.2.1. Mục đích. ................................................................................................... 57
4.2.2. Chuẩn bị. .................................................................................................... 58
4.2.3. Chú ý an toàn. ............................................................................................ 58
4.2.4. Tiến hành thực hiện. ................................................................................... 58
4.2.4.1. Hệ thống điều hòa khi làm việc bình thường. ....................................... 58
4.2.4.2. Hệ thống bị lọt khí................................................................................ 59
4.2.4.3. Hệ thống điều hòa hoạt động khi thiếu ga. ............................................ 59
4.2.4.4. Hệ thống điều hòa giải nhiệt kém. ........................................................ 60
4.2.4.5. Hệ thống điều hòa hỏng máy nén, tắt bầu ngưng. ................................. 61
4.2.4.6. Hệ thống điều hòa bị tắt van tiết lưu. .................................................... 62
4.3. Bài thực hành nối dây trên mô hình. ................................................................ 62
4.3.1. Mục đích. ................................................................................................... 62
4.3.2. Chuẩn bị. .................................................................................................... 63
4.3.3. Chú ý an toàn. ............................................................................................ 63
4.3.4. Tiến hành thực hiện. ................................................................................... 63
4.3.4.1. Xác định đúng các chân Motor trợ động dẫn khí vào (Air inlet control
servo motor)...................................................................................................... 63
4.3.4.2. Motor trợ động trộn khí (Air mix control servo motor). ........................ 63
4.3.4.3. Motor trợ động thổi khí (Air vent mode servo motor). .......................... 64
4.3.4.4. Kết quả sau khi nối dây ........................................................................ 65
4.4. Quy trình chẩn đốn lỗi hệ thống điện của mơ hình. ........................................ 66
CHƯƠNG 5: MƠ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG ỨNG DỤNG MATLAB
SIMULINK. .................................................................................................................. 67
v
5.1. Giới thiệu. ....................................................................................................... 67
5.2. Lý thuyết mô phỏng hệ thống điều hịa trên ơ tơ. ............................................. 67
5.2.1. Tổng quan. ................................................................................................. 67
5.2.2. Xác định vấn đề. ......................................................................................... 68
5.2.3 Mục tiêu. ..................................................................................................... 68
5.2.4 Phương pháp tiếp cận. ................................................................................. 69
5.3. Phương pháp xây dựng. ................................................................................... 69
5.3.1. Xây dựng mơ hình trên Matlab. .................................................................. 70
5.3.2. Chứng minh tính hiệu quả của mơ hình. ..................................................... 70
5.4. Kết quả của quá trình. ...................................................................................... 70
5.5. Các phương trình được nghiên cứu và áp dụng. ............................................... 70
5.6. Q trình thực hiện: ......................................................................................... 75
5.6.1. Tổng quan tồn bộ quá trình. ...................................................................... 75
5.6.2. Nhiệt độ ở trong cabin. ............................................................................... 75
5.6.3. Dàn nóng .................................................................................................... 76
5.6.4. Giàn lạnh .................................................................................................... 78
5.6.5. Van tiết lưu................................................................................................. 81
5.6.6. Máy nén ..................................................................................................... 82
5.7. Kết quả thu được của việc mô phỏng hệ thống. ................................................ 83
5.8. So sánh năng suất của hệ thống điều hoà với các điều kiện đầu vào khác nhau 88
5.9. Kết luận ........................................................................................................... 92
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ......................... 93
6.1. Kết luận......................................................................................................... 93
6.2. Hướng phát triển ........................................................................................... 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 94
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 95
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 2. 1: Sự trao đổi nhiệt ..............................................................................................5
Hình 2. 2: Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi ấm. .............................................................6
Hình 2. 3: Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát khơng khí. ...................................6
Hình 2. 4: Ngun lý hút ẩm. ...........................................................................................7
Hình 2. 5: Điều khiển nhiệt độ mát. .................................................................................7
Hình 2.6: Điều khiển nhiệt độ bình thường. .....................................................................8
Hình 2.7: Điều khiển chế độ nóng....................................................................................8
Hình 2. 8: Thơng gió tự nhiên. .........................................................................................9
Hình 2. 9: Thơng gió cưỡng bức. .....................................................................................9
Hình 2. 10: Cấu tạo bộ lọc. ............................................................................................ 10
Hình 2. 11: Lọc gió lạnh trong thực tế. .......................................................................... 10
Hình 2.12: Kiểu điều hịa phía trước. ............................................................................. 11
Hình 2.13: Kiểu điều hịa phía sau. ................................................................................ 11
Hình 2.14: Kiểu điều hịa kép. ....................................................................................... 12
Hình 2. 15: Kiểu điều hịa kép treo trần. ........................................................................ 12
Hình 2. 16: Điều khiển bằng tay (Khi trời nóng). ........................................................... 12
Hình 2. 17: Điều khiển bằng tay (Khi trời lạnh). ............................................................ 13
Hình 2. 18: Điều khiển tự động. ..................................................................................... 13
Hình 2.19: Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống điều hòa trên ô tô. .......................................... 14
Hình 2. 20: Cấu tạo máy nén cánh trượt. ........................................................................ 16
Hình 2. 21: Nguyên lý hoạt động máy nén cánh gạt. ...................................................... 16
Hình 2. 22: Cấu tạo máy nén khí dạng đĩa lắc. ............................................................... 17
Hình 2. 23: Nguyên lý hoạt động máy nén khí dạng đĩa lắc. .......................................... 18
Hình 2. 24: Cấu tạo máy nén xoắn ốc. ........................................................................... 18
Hình 2. 25: Nguyên lý hoạt động máy nén xoắn ốc. ....................................................... 19
Hình 2. 26: Cách cho thêm dầu vào máy nén. ................................................................ 20
Hình 2. 27: Cấu tạo của ly hợp điện từ. .......................................................................... 21
Hình 2. 28: Ly hợp từ ON. ............................................................................................. 21
Hình 2. 29: Ly hợp từ OFF. ........................................................................................... 22
vii
Hình 2. 30: Giàn nóng. ..................................................................................................23
Hình 2. 31: Cấu tạo giàn nóng. ...................................................................................... 23
Hình 2. 32: Cấu tạo của giàn nóng kép (Giàn nóng tích hợp). ........................................ 24
Hình 2. 33: Sơ đồ cấu tạo của bình lọc. .......................................................................... 25
Hình 2. 34: Van tiết lưu dạng hộp. ................................................................................. 27
Hình 2. 35: Nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải cao). .............................................. 27
Hình 2. 36: Nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải thấp). ............................................ 28
Hình 2. 37: Các loại giàn lạnh........................................................................................ 28
Hình 2. 38: Cấu tạo của giàn lạnh. ................................................................................. 29
Hình 2. 39: Hình dạng thực tế của mắt gas. ....................................................................30
Hình 2. 40: Trạng thái mơi chất qua cửa sổ kính. ........................................................... 31
Hình 2. 41: Các loại quạt. .............................................................................................. 31
Hình 2. 42: Quạt lồng sóc. ............................................................................................. 32
Hình 2. 43: Hệ thống điều khiển bằng điện tử. ............................................................... 33
Hình 2. 44: Sơ đồ điều khiển điều hịa khơng khí tự động ơ tơ. ...................................... 34
Hình 2. 45: Vị trí các bộ phận trong hệ thống điều hịa tự động. ....................................35
Hình 2. 46: ECU điều khiển A/C. .................................................................................. 36
Hình 2. 47: Cảm biến nhiệt độ trong xe. ........................................................................ 36
Hình 2. 48: Cảm biến nhiệt độ ngồi xe. ........................................................................ 37
Hình 2. 49: Cảm biến bức xạ mặt trời. ........................................................................... 37
Hình 2. 50: Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh. ....................................................................... 38
Hình 2. 51: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. ................................................................ 38
Hình 2. 52: Vị trí và cấu tạo motor trợ động trộn khí. .................................................... 39
Hình 2. 53: Ngun lí hoạt động motor trợ động khí. ..................................................... 39
Hình 2. 54: Vị trí và cấu tạo motor trợ động dẫn khí vào. .............................................. 40
Hình 2. 55: Nguyên lí hoạt động motor trợ động dẫn khí vào. ........................................ 40
Hình 2. 56: Vị trí và cấu tạo motor trợ động thổi khí...................................................... 41
Hình 2. 57: Sơ đồ mạch nguyên lí hoạt động motor trợ động thổi khí. ........................... 41
Hình 3.1: Relay 5 chân .................................................................................................42
Hình 3.2: Bề mặt taplo trên mơ hình. ............................................................................. 43
Hình 3.3: Chân giắc mơ tơ trợ động thổi khí .................................................................43
viii
Hình 3.4: Sơ đồ thiết kế lúc thi cơng Motor Trợ động thổi khí trên mơ hình ................. 44
Hình 3.5: Sơ đồ thiết kế lúc thi cơng Motor dẫn khí vào trên mơ hình .......................... 45
Hình 3.6: Chân giắc của motor trộn khí. ........................................................................ 46
Hình 3.7: Sơ đồ thiết kế lúc thi cơng Motor Trợ động trộn khí trên mơ hình ................. 47
Hình 3.8: Chân giắc của hộp điều khiển. ........................................................................ 48
Hình 3.9: Sơ đồ mạch điện hệ thống điều hịa Toyota Camry 2005. ............................... 52
Hình 4. 1: Mơ phỏng kết nối máy nén, đồng hồ đo vào mơ hình. ...................................53
Hình 4. 2: Mơ hình thực tế. ............................................................................................ 54
Hình 4. 3: Mơ phỏng q trình hút chân khơng. ............................................................. 54
Hình 4. 4: Giá trị đồng hồ đo sau khi hút chân khơng. ................................................... 54
Hình 4. 5: Vặn đai ốc để xả khơng khí trong ống ra ngồi.............................................. 55
Hình 4. 6: Mơ phỏng q trình nạp gas từ phía cao áp. .................................................. 55
Hình 4. 7: Giá trị đồng hồ đo sau khi nạp gas đường áp cao. .......................................... 56
Hình 4. 8: Mơ phỏng trạng thái nạp gas từ phía thấp áp. ................................................ 56
Hình 4. 9: Bật điều hịa MAX COOL, cơng tác gió HI. .................................................. 57
Hình 4. 10: Giá trị đồng hồ sau khi nạp gas ở đường áp thấp. ........................................ 57
Hình 4. 11: Áp suất ga bình thường. .............................................................................. 58
Hình 4. 12: Áp suất khi hệ thống bị lọt khí. ...................................................................59
Hình 4. 13: Áp suất khi thiếu ga. ................................................................................... 59
Hình 4. 14: Áp suất khi giải nhiệt kém. .......................................................................... 60
Hình 4. 15: Áp suất khi hỏng máy nén hay tắt bầu ngưng. ............................................. 61
Hình 4. 16: Áp suất khi bị tắt van tiết lưu. .....................................................................62
Hình 4.17: Kết quả sau khi hồn tất nối dây...................................................................65
Hình 4. 18: Quy trình chẩn đốn lỗi của hệ thống. ......................................................... 66
Hình 5.1: Ứng dụng matlab trong mơ phỏng. .................................................................67
Hình 5.2: Các thành phần cấu tạo nên hệ thống. ............................................................ 68
Hình 5.3: Các thơng số đầu vào và đầu ra của model. .................................................... 69
Hình 5.4: Các thành phần của hệ thống và các yếu tố ảnh hưởng. ..................................69
Hình 5.5: Sơ đồ tổng quát hệ thống................................................................................ 75
Hình 5.6. Tính tốn nhiệt độ trong cabin. ....................................................................... 75
Hình 5.7: Tính tốc độ dịng chảy Mref từ máy nén. ........................................................ 76
ix
Hình 5.8: Các khối dùng để tính Tm. ............................................................................. 76
Hình 5.9: Các khối dung để tính Td. .............................................................................. 77
Hình 5.10: Các khối dung để tính Tw. ........................................................................... 77
Hình 5.11: Các khối dung để tính Ts.............................................................................. 78
Hình 5.12: Tính tốc độ dịng chảy Mref từ máy nén. ...................................................... 78
Hình 5.13: Các khối dung để tính Tm. ........................................................................... 79
Hình 5.14: Các khối dung để tính Td. ............................................................................ 79
Hình 5.15: Các khối dung để tính Tw. ........................................................................... 80
Hình 5.16: Các khối dung để tính Ts.............................................................................. 80
Hình 5.17: Phương trình cân bằng năng lượng ở Van tiết lưu. ....................................... 81
Hình 5.18: Phường trình cân bằng năng lượng trong máy nén........................................ 82
Hình 5.19: Đồ thị nhiệt độ trong cabin xe. .....................................................................83
Hình 5.20: Đồ thị nhiệt độ của mơi chất lạnh trong dàn lạnh. ......................................... 84
Hình 5.21: Đồ thị của nhiệt độ môi chất trong máy nén. ............................................... 85
Hình 5.22: Đồ thị nhiệt độ của mơi chất trong dàn nóng. .............................................. 86
Hình 5.23: Đồ thị nhiệt độ của mơi chất lạnh trong van giãn nở. ...................................87
Hình 5.24: Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của không gian đến nhiệt độ trong cabin. ...... 88
Hình 5.25: Đồ thị so sánh nhiệt độ của môi chất lạnh trong máy nén với cơng suất khác
nhau. ............................................................................................................................. 89
Hình 5.26: Đồ thị so sánh nhiệt độ môi chất lạnh trong dàn nóng với cơng suất khác nhau.
...................................................................................................................................... 90
Hình 5.27: Đồ thị so sánh nhiệt độ của môi chất lạnh trong van giãn nở với cơng suất khác
nhau. ............................................................................................................................. 91
Hình 5.28: Đồ thị so sánh nhiệt độ của môi chất lạnh trong dàn lạnh với công suất khác
nhau. ............................................................................................................................. 92
x
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3. 1: Ý nghĩa chân giắc A40(B) ............................................................................ 48
Bảng 3. 2: Ý nghĩa chân giắc A39(A). ........................................................................... 49
Bảng 4. 1: Giá trị điện áp các chân của Air inlet control servo motor. ............................ 63
Bảng 4. 2: Giá trị điện áp các chân của Air mix control servo motor.............................. 64
Bảng 4. 3: Giá trị điện áp các chân của Air vent control servo motor. ............................ 65
Bảng 5.1: Ý nghĩa của các thông số ............................................................................... 72
xi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
A/C: Air Conditioner.
ECU: Electronic Control Unit.
EATC: Electronic Automatic Temperature Control.
HI: High
MH: Max Hot.
MC: Max Cool.
MCU: Micro Controller Unit.
NTC: Negative temperature coefficient.
xii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Lí do chọn đề tài.
Ngày nay nhu cầu sống của con người ngày một nâng cao, ô tô ngày càng được sử
dụng rộng rãi như một phương tiện giao thông thông dụng. Ô tô hiện đại được thiết kế
nhằm cung cấp tối đa về các tiện nghi cũng như tính năng an toàn cho người sử dụng.
Các tiện nghi được sử dụng trên ô tô hiện đại ngày càng phát triển, giữ vai trò quan
trọng đối với việc đảm bảo nhu cầu của khách hàng như xem phim, nghe nhạc, một số
hệ thống thông minh trên xe để phục vụ cho các tài xế( nhớ vị trí ghế, sưởi ghế, guơng
chiếu hậu thơng minh, khóa thơng minh,…), và một trong những tiện nghi khơng thế
thiếu trên một chiếc ơtơ đó là hệ thống điều hòa nhiệt độ.
Để kịp thời nắm bắt được xu thế chung đó trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã
sớm đưa hệ thống điều hòa vào việc giảng dạy trên cơ sở lý thuyết chuyên sâu và đi
kèm với đó là mơ hình thực tế minh họa ngun lý hoạt động bên ngoài lẫn hệ thống
trên xe. Dựa trên nền tảng kiến thức được học nhóm chúng em quyết định chọn đề tài:
“Thiết kế, lắp đặt mơ hình điều hịa khơng khí và ứng dụng phần mềm Matlab
vào mơ phỏng” với mục đích chính là nghiên cứu sâu hơn về hệ thống điều hòa cũng
như tạo nên một hệ thống hoàn chỉnh.
Chúng em rất mong rằng khi đề tài của chúng em được hồn thành sẽ đóng góp phần
nhỏ trong công tác giảng dạy của nhà trường.
Do kiến thức và kinh nghiệm cịn hạn chế nên khơng thể tránh những thiếu sót trong
q trình thực hiện đề tài, chúng em rất mong được sự giúp đỡ và góp ý từ các thầy cô
để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn.
1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đề tài.
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại xưởng thực hành nhóm chúng em nhận
thấy các mơ hình mơ tả hoạt động của hệ thống điều hịa có tại xưởng đa số đều khá cũ
và hoạt động khơng ổn định cũng như hư hỏng khá nhiều. Vì vậy dựa trên những kiến
thức được học kèm với quá trình nghiên cứu nhóm chúng em áp dụng thể thực hiện các
vấn đề sau:
- Vệ sinh và tu sửa mô hình cũ sau đó nâng cấp thêm.
- Biên soạn tập thuyết minh một cách rõ ràng và chi tiết về cơ sở lí thuyết, nguyên lí
hoạt động của hệ thống điều hịa cũng như chi tiết về mơ hình.
1
- Nghiên cứu lý thuyết và áp dụng các kiến thức đã học để lập trình và mơ phỏng hệ
thống bằng matlab.
- Sử dụng các kiến thức về phần điện đã học để xây dựng phần thực hành nối dây trên
mơ hình.
Phạm vi nghiên cứu: Vì đây là mơ hình cũ nên trong q trình thi cơng mơ hình một
số vật tư trong mơ hình đã mất vì vậy nhóm em đã tìm mọi cách để thay thế và sữa
chữa và cũng vì thế mà một số thơng số trên mơ hinh có thể sai lệch đơi chút so với
trên xe thực tế.
1.3. Phương pháp nghiên cứu.
- Ôn tập các kiến thức cịn thiếu sót và phát sinh trong q trình thực hiện đề tài.
- Tham khảo các ý kiến từ giảng viên hướng dẫn.
- Tìm hiểu các tài liệu liên quan đến đề tài để hoàn thiện một cách tốt nhất.
- Thực nghiệm nhiều lần trên mơ hình kết hợp mơ phỏng bằng máy tính nhằm cho ra
kết quả chính xác nhất.
1.4. Phạm vi ứng dụng.
Mơ hình thực tế có thể đưa vào chương trình giảng dạy và học tập. Các bạn sinh
viên có thể thực hành trực tiếp trên mơ hình dưới sự hướng dẫn của giảng viên nhằm
hiểu sâu hơn về nguyên lí hoạt động của hệ thống điều hịa.
Tài liệu đi kèm mơ tả chi tiết về hoạt động của hệ thống giúp các bạn sinh viên có
cái nhìn tổng quan hơn về hệ thống đang học.
2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Giới thiệu chung về điều hịa khơng khí.
Điều hịa khơng khí là thiết bị kiểm sốt nhiệt độ và độ ẩm trong khơng gian kín.
Ngồi ra điều hịa khơng khí cịn kiểm sốt áp lực đồng thời xử lý mức nhiệt độ và độ
ẩm của khơng khí . Điều hịa khơng khí cịn có nghĩa là điều tiết khơng khí xung quanh
vị trí thiết bị được lắp đặt. Điều tiết khơng khí cịn là một ngành khoa học nghiên cứu
tạo ra phương pháp bằng cách sử dụng công nghệ, thiết bị nhằm tạo ra và duy trì mơi
trường khơng khí phù hợp với nhu cầu của con người.
Ngun nhân hình thành điều hịa khơng khí là do thời tiết và khí hậu ngày càng
khắc nghiệt, trái đất đang dần nóng lên, gây nên nhiều hệ lụy ảnh hưởng tới sức khỏe
cũng như công việc hàng ngày của con người. Việc chế tạo ra thiết bị điều hịa khơng
khí là chế biến nhiệt độ theo ý thích của người sử dụng. Điều hịa khơng khí ở đây bao
gồm những tính năng: điều hịa nhiệt độ, độ ẩm, lưu thơng tuần hồn khơng khí, lọc
bụi và thành phần gây hại đến sức khỏe con người.
2.1.1. Vùng nhiệt độ lý tưởng đối với cơ thể con người.
Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh đối với con người. Cơ thể con người có
nhiệt độ là Tct = 37oC. Trong quá trình vận động cơ thể con người luôn luôn toả ra nhiệt
lượng Qtỏa. Lượng nhiệt do cơ thể toả ra phụ thuộc vào cường độ vận động. Để duy trì
thân nhiệt cơ thể thường xuyên trao đổi nhiệt với môi trường. Sự trao đổi nhiệt đó sẽ
biến đổi tương ứng với cường độ vận động.
Theo các nhà khoa học nghiên cứu chỉ ra rằng con người sinh trưởng và phát triển
tốt nhất trong khoảng nhiệt độ từ 22oC đến 27oC. Xét về độ ẩm, độ ẩm khơng khí tốt
cho sức khỏe con người là ở mức 55% - 65%. Con người có xu hướng vẫn cảm thấy
dễ chịu nếu độ ẩm cao trên 70% nhưng nhiệt độ thấp dưới 22 oC hoặc nhiệt độ cao
khoảng 28oC đến 32oC nhưng độ ẩm thấp chỉ khoảng 30%.
2.1.2. Nhiệt và sự truyền nhiệt.
Nói một cách ngắn gọn thì nhiệt là một dạng năng lượng dự trữ trong vật chất nhờ
vào chuyển động nhiệt hỗn loạn của các hạt cấu tạo nên vật chất. Trong vật chất, các
phân tử cấu tạo nên vật chuyển động hỗn loạn không ngừng, do đó chúng có động năng.
Động năng này có thể chia làm động năng chuyển động của khối tâm của phân tử, cộng
với động năng trong dao động của các nguyên tử cấu tạo nên phân tử quanh khối tâm
3
chung, và động năng quay của phân tử quanh khối tâm. Tổng các động năng này của
các phân tử chính là nhiệt năng của vật.
Nhiệt có xu hướng truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp, ví dụ như
cơ thề chúng ta cảm thấy mát mẻ là do nhiệt từ cơ thể đã truyền ra mơi trường có nhiệt
độ thấp hơn làm giảm nhiệt độ tại vùng cơ thể đó.
Có 3 cách truyền nhiệt chính là: Dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ:
- Dẫn nhiệt (hay tán xạ nhiệt) là sự truyền động năng giữa các nguyên tử hay phân tử
lân cận mà không kèm theo sự trao đổi phần tử vật chất. Hình thức trao đổi nhiệt ln
diễn ra từ vùng có mức năng lượng cao hơn (với nhiệt độ cao hơn) đến vùng có mức
năng lượng thấp hơn (với nhiệt độ thấp hơn). Sự truyền nhiệt trong kim loại thông qua
sự chuyển động của các electron cũng là sự dẫn nhiệt.
- Đối lưu nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện nhờ sự chuyển động của chất
lỏng hay chất khí giữa các vùng có nhiệt độ khác nhau hoặc sự truyền nhiệt từ một hệ
rắn sang một hệ lỏng (hoặc khí) và ngược lại. Người ta phân biệt giữa đối lưu tự nhiên
(dòng vật chất chuyển động nhờ nội năng trong chất lỏng, khí) và đối lưu cưỡng bức
(dịng chuyển động do ngoại lực tác dụng, ví dụ như quạt, bơm v.v...).
- Bức xạ nhiệt là sự trao đổi nhiệt thông qua sóng điện từ. Bức xạ nhiệt có thể truyền
qua mọi loại vật chất cũng như qua chân không. Tất cả các vật thể có nhiệt độ lớn hơn
độ khơng tuyệt đối (0 Kelvin) đều bức xạ nhiệt. Trong bức xạ nhiệt, dịng nhiệt khơng
chỉ truyền từ nơi nóng sang nơi lạnh mà còn theo chiều ngược lại. Tuy nhiên, vì dịng
nhiệt từ nóng sang lạnh ln ln lớn hơn dịng từ lạnh sang nóng nên dịng nhiệt tổng
hợp ln theo chiều từ nóng sang lạnh. Hiểu theo một cách khác, sự chênh lệch nhiệt
độ luôn nhỏ đi. Trong bức xạ nhiệt, dịng nhiệt được tính thơng qua định luật StefanBoltzmann.
4
Hình 2. 1: Sự trao đổi nhiệt
2.2. Tổng quan về hệ thống điều hịa khơng khí.
Điều hịa khơng khí cịn gọi là điều tiết khơng khí là q trình tạo ra và giữ ổn định
các thông số trạng thái của khơng khí theo một chương trình định sẵn khơng phụ thuộc
vào điều kiện bên ngồi. Khác với thơng gió, trong hệ thống điều hịa, khơng khí trước
khi thổi vào phịng đã được xử lý về mặt nhiệt ẩm. Vì thế điều tiết khơng khí đạt đạt
hiệu quả cao hơn thơng gió.
Hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ là một hệ thống quan trọng bởi nó khơng chỉ
điều khiển nhiệt độ và tuần hồn khơng khí trong xe mà nó cịn hoạt động như một máy
hút ẩm có chức năng điều khiển nhiệt độ lên xuống. Điều hịa khơng khí cũng giúp loại
bỏ các tác nhân gây cản trở tầm nhìn như sương mù, băng đọng trên mặt trong của kính
xe.
Các chức năng của điều hịa khơng khí trên ô tô:
- Điều khiển nhiệt độ và thay đổi độ ẩm trong xe.
- Điều khiển dịng khơng khí trong xe.
- Lọc và làm sạch khơng khí.
2.2.1. Điều khiển nhiệt độ.
2.2.1.1. Hệ thống sưởi khơng khí.
Người ta dùng một két sưởi ấm như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóng khơng khí.
Két sưởi lấy nước làm mát của động cơ đã được hâm nóng bởi động cơ và dùng nhiệt
độ này để làm nóng khơng khí nhờ một quạt thổi vào xe, vì vậy nhiệt độ của két sưởi
5
