nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống điều hòa không khí của ô tô

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (23.69 MB, 147 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH</b>

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH </b>

<b>NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 8520116 </b>

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2024

<b>NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH GIẢNG DẠY HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ CỦA Ơ TƠ</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH </b>

<b>NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH GIẢNG DẠY HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ CỦA Ơ TƠ</b>

<b>NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 8520116 </b>

Hướng dẫn khoa học:

TS. NGUYỄN VĂN LONG GIANG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2024

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>LÝ LỊCH KHOA HỌC </b>

Họ & tên: DANH OANH NA Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 04/8/1978 Nơi sinh: Giồng Riềng - Kiên Giang Quê quán: Xã Ngọc Chúc, huyện Giồng Riêng, tỉnh Kiên Giang

Dân tộc: Khmer

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Xã Vị Tân – TP. Vị Thanh – Hậu Giang Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0913399314

Fax: E-mail:

<b>II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: </b>

Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 05/2001 đến 06/ 2006 Nơi học: Trường Đại Học Cần Thơ

Ngành học: Cơ khí

Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Xét tốt nghiệp

Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Xét tốt nghiệp Người hướng dẫn:

Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2020 đến 04/2022 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>III. Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: </b>

05/2006 – 12/2007

Cơng ty Mía đường cồn Long Mỹ Phát, huyện Long Mỹ - Hậu Giang

Kỹ thuật bảo trì máy 01/2008 đến

3/2017 <sup>Trường Trung cấp nghề Ngã Bảy Giảng dạy nghề Công nghệ ô tô </sup>4/2017 đến

4/2020 <sup>Trường Trung cấp Kỹ thuật – </sup>Công nghệ tỉnh Hậu Giang <sup>Giảng dạy nghề Công nghệ ô tô </sup>4/2020 đến

nay <sup>Trường Cao đẳng Công đồng </sup>Hậu Giang <sup>Giảng dạy nghề Công nghệ ô tô </sup>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>LỜI CAM ĐOAN </b>

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

<i> TP. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 11 năm 2023 (Ký và ghi rõ họ tên) </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>LỜI CẢM ƠN</b>

<b> Xin chân thành cảm ơn: </b>

- TS. Nguyễn Văn Long Giang – Trưởng phòng Thiết bị vật tư Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, giảng viên hướng dẫn khoa học;

- Ban Giám Hiệu trường Cao đẳng Cộng đồng Hậu Giang;

- Quý Thầy khoa Cơ Khí Động Lực, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

Đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi trong suốt khóa học cũng như thực hiện đề tài này.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>TÓM TẮT</b>

<i><b>Luận văn có tựa đề "Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình giảng dạy hệ thống </b></i>

<i><b>điều hịa khơng khí của ô tô”. Nội dung chính bao gồm: </b></i>

- Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa tự động trên ô tô.

- Thu thập, hiển thị các tín hiệu, thơng số hoạt động của hệ thống điều hịa khơng khí tự động của ơ tơ lên máy tính, thơng qua vị mạch Arduino và giao diện hiển thị trên phần mềm LabVIEW.

- Thiết kế và thi cơng mơ hình hệ thống điều hồ khơng khí tự động ơ tơ gồm có: bảng sơ đồ mạch điện cùng các bảng mạch đo kiểm, tạo pan và bảng mạch giả lập tín hiệu của cảm biến nhiệt độ dàn lạnh, nhiệt độ môi trường và nhiệt độ trong xe.

Mơ hình được thiết kế dựa trên hệ thống điều hịa khơng khí tự động trên xe ơ tơ Toyota Camry đời 2007. Giao diện thu thập hiển thị các dữ liệu lên máy tính được thực hiện bằng phần mềm LabVIEW điều khiển bởi board mạch Arduino. Chủ yếu hiển thị các thơng số làm việc như: Tín hiệu điện áp và nhiệt độ của các cảm biến nhiệt độ dàn lạnh, nhiệt độ trong xe, nhiệt độ ngồi xe, nhiệt độ nước làm mát, tín hiệu cảm biến nhiệt bức xạ mặt trời, tín hiệu điều khiển quạt gió, tốc độ quạt gió, tín hiệu điểu khiển lấy gió trong - gió ngồi, tín hiêu điều khiển trộn gió, tín hiệu điều khiển hướng thổi và tín hiệu điều khiển máy nén.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

- Display of parameters and unique modes of operation such as: Evaporator temperature sensor signal, temperature sensor signal room, temperature sensor signal ambient, sensor signal solar, blower control signal, inlet air servo moto control signal, air mixing signal, air blow signal and compressor control signal.

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

1.2. Tổng quan các nghiên cứu liên quan... 2

1.2.1. Nghiên cứu ngoài nước: ... 2

1.2.2. Nghiên cứu trong nước: ... 4

1.3. Tính cấp thiết của đề tài: ... 6

1.4. Mục tiêu nghiên cứu. ... 7

1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ... 8

1.5.1. Đối tượng nghiên cứu... 8

1.5.2. Phạm vi nghiên cứu. ... 8

1.6. Nội dung và phương pháp nghiên cứu. ... 8

1.6.1. Nội dung nghiên cứu ... 8

1.6.2. Phương pháp nghiên cứu ... 9

<b>Chương 2 ... 10</b>

<b>CƠ SỞ LÝ THUYẾT ... 10</b>

2.1. Lý thuyết về điều hịa khơng khí [14] ... 10

2.1.1. Dòng nhiệt ... 10

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

2.1.2. Sự hấp thụ nhiệt ... 12

2.1.3. Áp suất và điểm sôi ... 14

2.2. Đơn vị đo nhiệt lượng [14] ... 14

2.3. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều hịa ơ tơ [15] ... 15

2.4. Hệ thống điều hịa tự động trên ơ tơ [16] ... 16

3.1. Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống điều hịa tự động của ơ tơ ... 48

3.1.1. Các chức năng chính của mơ hình ... 48

3.1.2. Các bộ phận chính của mơ hình ... 48

3.2. Thiết kế, chế tạo bộ thu thập tín hiệu [21], [22], [23] ... 59

3.2.1. Thiết kế phần cứng ... 59

3.2.2. Lưu đồ thuật toán code Arduino ... 63

3.2.3. Lưu đồ đọc tín hiệu từ 11 chân Analog ... 64

3.2.4. Lưu đồ đọc tín hiệu xung các Motor servo. ... 64

3.2.5. Lưu đồ thuật toán LabVIEW ... 64

3.2.6. Phương pháp thu thập và hiển thị các tín hiệu ... 65

3.2.6.1. Tín hiệu các cảm biến ... 65

3.2.6.2. Tín hiệu tốc độ quạt gió ... 68

3.2.6.3. Tín hiệu Motor servo ... 68

<b>Chương 4 ... 71</b>

<b>THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TRÊN MƠ HÌNH ... 71</b>

4.1. Mục đích của thực nghiệm ... 71

4.2. Nội dung thực nghiệm bao gồm ... 71

4.3. Quy trình thực nghiệm và đánh giá kết quả ... 73

4.3.1. Thực nghiệm thu thập tín hiệu cảm biến nhiệt độ và áp suất... 73

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

4.3.2. Thực nghiệm thu thập tín hiệu điều khiển quạt gió (BLW). ... 80

4.3.3. Thực nghiệm thu thập tín hiệu điều khiển các Motor servo. ... 84

4.3.4. Thực nghiệm giả lập tín hiệu nhiệt độ ... 89

4.3.5. Thực nghiệm đánh pan trên mơ hình ... 93

<b>Chương 5 ... 95</b>

<b>KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ... 95</b>

5.1. Kết luận ... 95

5.2. Hướng phát triển của đề tài ... 96

<b>GIỚI THIỆU VỀ LABVIEW ... 100</b>

1.1. Giời thiệu chung: [19] ... 100

1.2. VI (Virtual Instrument) - Thiết bị ảo [19] ... 100

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT </b>

<i>- A/C (Air Conditioner): Chức năng làm lạnh. </i>

<i>- ISCV (Idle Speed Control Valve): Van điều khiển tốc độ không tải. - ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển điện tử. </i>

<i>- IC (Integrated-Circuit): Mạch điện tích hợp. </i>

<i>- TA (Ambient Temperature): Nhiệt độ ngoài xe. </i>

<i>- TR (Room Temperature): Nhiệt độ trong xe. </i>

<i>- TE (Evaporator Temperature): Nhiệt độ dàn lạnh - TS (Solar Sensor): Tín hiệu cảm biến bức xạ mặt trời </i>

<i>- PRE (Pressure Sensor): Tín hiệu cảm biến áp suất mơi chất lạnh </i>

<i>- MGC (Magnetic Clutch): Tín hiệu ly hợp từ máy nén </i>

<i> - VA: Tín hiệu điện áp cảm biến nhiệt độ ngồi xe - VR: Tín hiệu điện áp cảm biến nhiệt độ trong xe - VE: Tín hiệu điện áp cảm biến nhiệt độ dàn lạnh - A/C Amplifier: Hộp khuếch đại A/C </i>

<i>- TAO (Temperature Air Out): Nhiệt độ đầu ra của khơng khí - LIN (Local Interconnect Network): Mạng giao tiếp LIN </i>

<i>- CAN (Controller Area Network) Mạng giao thức truyền thơng nối tiếp - THW: Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ </i>

<i>- BLW (Blower Motor): Tín hiệu quạt gió - AIR MODE: Chế độ thổi gió </i>

<i><b>- AIR MIX: Chế độ trộn gió - AIR INLET: Chế độ lấy gió vào - BTU: (British Thermal Unit) </b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Hình 2.1: Truyền nhiệt nhờ sự dẫn nhiệt. ... 10

Hình 2.2: Nhiệt được truyền dẫn do sự đối lưu. Khơng khí trên mặt lị than bị nung nóng bay lên nung chín gà. ... 11

Hình 2.3: Truyền dẫn nhiệt nhờ bức xạ. Mặt trời truyền nhiệt nung nóng quả đất nhờ tia hồng ngoại ... 12

Hình 2.4: Hiện tượng về ẩn nhiệt. ... 13

Hình 2.5: Hiện tượng ngưng tụ. ... 13

Hình 2.6: Nhiệt độ kế đơn vị độ C và độ F ... 14

Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều hịa ơ tơ ... 15

Hình 2.8: Sơ đồ điều khiển điều hịa tự động ơ tơ ... 17

Hình 2.9: Vị trí các bộ phận trong hệ thống điều hịa tự động ... 17

Hình 2.10: Sơ đồ ECU điều khiển A/C ... 19

Hình 2.11: Cảm biến nhiệt độ trong xe ... 19

Hình 2.12: Sơ đồ mạch và đường đặc tính cảm biến nhiệt độ trong xe ... 20

Hình 2.13: Cảm biến nhiệt độ ngồi xe ... 21

Hình 2.14: Sơ đồ mạch và đường đặc tính cảm biến nhiệt độ mơi trường ... 21

Hình 2.15: Cảm biến bức xạ mặt trời ... 22

Hình 2.16: Sơ đồ mạch điện và đường đặc tính cảm biến bức xạ mặt trời ... 22

Hình 2.17: Cảm biến nhiệt độ dàn lạnh ... 23

Hình 2.18: Sơ đồ mạch và đường đặc tính cảm biến nhiệt độ dàn lạnh ... 23

Hình 2.19: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ... 24

Hình 2.20: Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát ... 24

Hình 2.21: Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ nước làm mát ... 25

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Hình 2.22: Vị trí và cấu tạo motor trợ động trộn gió ... 25

Hình 2.23: Ngun lí hoạt động motor trợ động trộn gió ... 26

Hình 2.24: Đặc tính điện trở và điện áp vị trí của cánh điều khiền trộn gió ... 27

Hình 2.25: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý motor dẫn gió vào ... 28

Hình 2.26: Đặc tính điện trở và điện áp tại vị trí cánh điều khiền dẫn khí vào ... 28

Hình 2.27: Vị trí và cấu tạo motor trợ động thổi gió ... 28

Hình 2.28: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý motor trợ động thổi gió ... 29

Hình 2.29: Đặc tính điện trở vị trí cánh điều khiền hướng gió thổi ... 29

Hình 2.30: Sơ đồ cấu trúc mạng CAN BUS ... 30

Hình 2.31. Sơ đồ hệ thống điều hòa tự động loại hộp khuếch đại. ... 31

Hình 2.32: Hệ thống điều hịa khơng khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý ... 32

Hình 2.33: Bảng điều khiển hệ thống loại vi xử lý ... 33

Hình 2.34: Sơ đồ tính tốn nhiệt độ TAO ... 34

Hình 2.35: Sơ đồ điều khiển nhiệt độ dùng vi xử lý. ... 35

Hình 2.36: Sơ đồ mơ tả việc điều khiển quạt theo TAO ... 37

Hình 2.37: Đồ thị mô tả điều khiển tốc độ quạt theo TAO ... 38

Hình 2.38: Mạch điều khiển quạt gió ở tốc độ thấp ... 38

Hình 2.39: Mạch điều khiển quạt gió từ tốc độ trung bình đến cao... 39

Hình 2.40: Mạch điều khiển quạt ở tốc độ cao nhất ... 40

Hình 2.41: Mạch điều khiển chế độ sưởi ấm ... 41

Hình 2.42: Đồ thi mơ tả hệ thống điều khiển dịng khí trễ ... 42

Hình 2.43: Đồ thị quan hệ tốc độ quạt gió theo thời gian ... 42

Hình 2.44: Mạch điều khiển chế độ thổi gió theo chỉ số TAO ... 43

Hình 2.45: Mạch điều khiển chế độ thổi gió khi chỉ số TAO thay đổi từ thấp đến cao ... 44

Hình 2.46: Mạch điều khiển chế độ thổi gió khi chỉ số TAO thay đổi từ cao đến trung bình ... 45

Hình 2.47: Mạch điều khiển chế độ dịng khí khi giá trị TAO thay đổi từ trung bình đến thấp ... 46

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Hình 2.48: Sơ đồ mạch điều khiển máy nén ... 47Hình 3.1: Hộp điều khiển và chân giắc (A/C control assembly) ... 49Hình 3.2: Chân giắc của hộp khuếch đại A/C (A/C Amplifier). ... 49Hình 3.3: Sơ đồ mạch điện hệ thống điều hịa Toyota Camry 2007 ... 52Hình 3.4: Bản vẽ chi tiết khung của mơ hình ... 53Hình 3.5: Bảng thông tin chân giắc hộp, tạo pan và giả lập tín hiệu nhiệt độ đầu vào ... 54Hình 3.6: Bảng các chân giắc hộp khuếch đại A/C (A/C Amplifier) ... 54Hình 3.7: Bảng cơng tắc tạo pan hư hỏng hệ thống ... 55Hình 3.8: Sơ đồ mạch điện giả lập các tín hiệu nhiệt độ. ... 56Hình 3.9: Bảng giả lập tín hiệu nhiệt độ đầu vào ... 56Hình 3.10: Bảng thơng tin được gia cơng và lắp đặt hồn chỉnh ... 59Hình 3.11: Sơ đồ khối kết nối giữa mơ hình, thiết bị và máy tính ... 60Hình 3.12: Sơ đồ mạch thu thập các tín hiệu từ cảm biến lên board Arduino Mega 2560 ... 61Hình 3.13: Thiết kế, gia cơng mạch in ... 62Hình 3.14: Kết nối các chân tín hiệu lên bảng mạch của board Arduino Mega 2560 ... 62Hình 3.15: Kết nối bảng mạch từ board Arduino Mega 2560 về máy tính thơng qua cổng USB. ... 63Hình 3.16: Thuật tốn tổng qt code Arduino ... 64Hình 3.17: Phương thức xử lý các tín hiệu Analog ... 64Hình 3.18: Phương thức xử lý các tín hiệu Digital ... 64Hình 3.19: Lưu đồ thuật tốn LabVIEW ... 65Hình 3.20: Hàm nội suy từ cơng cụ Chart Microsoft Excel ... 66Hình 3.21: Sơ đồ khối LabView và code Arduino thu thập và hiển thị các cảm biến ... 67Hình 3.22: Sơ đồ khối LabView và code Arduino thu thập và hiển thị tốc độ và tín hiệu xung quạt gió ... 68

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Hình 3.23: Sơ đồ khối LabView và code Arduino thu thập tín hiệu hướng thổi gió và trộn gió ... 68Hình 3.24: Sơ đồ khối LabView và code Arduino thu thập và hiển thị vị trí của các cánh gió ... 69Hình 3.25: Giao diện LabVIEW và các chức năng hiển thị lên máy tính ... 69Hình 4.1: Thực nghiệm thu thập các tín hiệu cảm biến và so sánh kết quả với máy chẩn đốn... 73Hình 4.2: Hàm nội suy và đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ dàn lạnh trên máy chẩn đoán và máy tính. ... 75Hình 4.3: Đường đặc tính và hàm nội suy cảm biến nhiệt độ môi trường đo trên máy chẩn đốn và máy tính. ... 76Hình 4.4: Đường đặc tính và hàm nội suy cảm biến nhiệt độ trong xe đo trên máy chẩn đốn và máy tính. ... 78Hình 4.5: Đường đặc tính và hàm nội suy cảm biến áp suất đo trên máy chẩn đoán và máy tính. ... 79Hình 4.6: Xung điều khiển quạt gió từ tốc độ cao sang tốc độ thấp được đo trên máy chẩn đốn... 81Hình 4.7: Kết quả thu thập tín hiệu điều khiển quạt thổi tại mức tốc độ thấp so với tốc độ trên bảng điều khiển. ... 82Hình 4.8: Kết quả thu thập và hiển thị xung điều khiển quạt thồi ở tốc độ cao... 83Hình 4.9: Kết quả thu thập và hiển thị xung điều khiển quạt thồi từ tốc độ thấp đến trung bình. ... 83Hình 4.10: Xung tín hiệu điều khiển các Motor servo đo trên máy chẩn đốn ... 85Hình 4.11: Kết quả thu thập và hiển thị tín hiệu điều khiển Motor servo và so sánh với kết quả trên bảng điều khiển ... 86Hình 4.12: Xung tín hiệu điều khiển thổi gió trên máy chẩn đốn và hiển thị trên máy tính ... 87Hình 4.13: Kết quả của tín hiệu điều khiển Motor servo ở vị trí B/L, so sánh với kết quả trên bảng điều khiển ... 88

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Hình 4.14: Thực nghiệm tính năng giả lập tín hiệu cảm biến nhiệt độ dàn lạnh (TE) ... 89Hình 4.15: Thực nghiệm tính năng giả lập tín hiệu cảm biến nhiệt độ mơi trường (TA) ... 90Hình 4.16: Thực nghiệm tính năng giả lập tín hiệu cảm biến nhiệt độ trong xe (TR) ... 91Hình 4.17: Xung điều khiển kích hoat chức năng dịng khí trễ cho quạt gió ... 92

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<b>DANH SÁCH CÁC BẢNG </b>

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật động cơ 2AZ-FE ... 48Bảng 3.2: Bảng ký hiệu, mơ tả tín hiệu của chân giắc F16 [17] ... 49Bảng 3.3: Bảng ký hiệu, mô tả tín hiệu của chân giắc E38 [17] ... 49Bảng 3.4: Bảng ký hiệu, mơ tả tín hiệu của chân giắc e1 [17] ... 50Bảng 3.5: Số liệu trị số nhiệt độ ứng với giá trị điện trở của cảm biến dàn lạnh ... 57Bảng 3.6: Số liệu trị số nhiệt độ ứng với giá trị điện trở của cảm biến ... 58nhiệt độ môi trường ... 58Bảng 3.7: Số liệu trị số nhiệt độ ứng với giá trị điện trở của cảm biến ... 58nhiệt độ trong xe ... 58Bảng 3.8: Lựa chọn các chân trên bo Arduino và điện trở để thu thập các tín hiệu cảm biến. ... 60Bảng 3.9: Giá trị nhiệt độ ứng với mức điện áp của cảm biến. ... 65Bảng 4.1: Nội dung, các điều kiện thực nghiệm và kết quả dự kiến. ... 72Bảng 4.2: Giá trị điện áp và nhiệt độ dàn lạnh được đo trên máy chẩn đoán và giá trị hiển thị lên máy tính. ... 74Bảng 4.3: Giá trị điện áp và nhiệt độ môi trường đo trên máy chẩn đoán và giá trị hiển thị trên máy tính. ... 76Bảng 4.4: Giá trị điện áp và nhiệt độ của cảm biến trong xe được đo trên máy chẩn đốn và giá trị hiển thị trên máy tính. ... 77Bảng 4.5: Giá trị điện áp và áp suất mơi chất lạnh được đo trên máy chẩn đốn và giá trị hiển thị trên máy tính. ... 79

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

<b>Chương 1 </b>

<b>TỔNG QUAN </b>

Sự phát triển nhanh chóng của khoa học cơng nghệ nói chung và cơng nghệ trong lĩnh vực ơ tơ nói riêng, những địi hỏi mới của năng lực nghề nghiệp đối vơi doanh nghiệp, những định hướng chiến lược mới của Chính phủ, Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội đặt các cơ sở giáo dục nghề nghiệp đứng trước một thách thức lớn, trong đó việc đổi mới, nâng cao chất lượng đào tạo nghề là vấn đề được quan tâm hàng đầu. Vì vậy, đối với các cơ sở đạo tạo nghề, trước hết cần quan tâm tìm hiểu, cập nhật các công nghệ mới của nghề, nhằm chủ động chuẩn bị các nội dung, thiết bị đưa vào giảng dạy để đáp ứng yêu cầu thực tế của thị trường lao động là hết sức cần thiết. Những năm gần đây, xe ô tô được sản xuất và tiêu thụ ở nước ta ngày càng nhiều về số lượng, chất lượng cũng khơng ngừng hồn thiện, hiện nay cho thấy các hãng sản xuất đang đặc biệt quan tâm đến công nghệ của thiết bị tiện nghi trên xe ô tô, đảm bảo phục vụ một cách tốt nhất cho người tiêu dùng, hệ thống điều hồ ơ tơ cũng khơng ngoại lệ, nó giữ một vai trị hết sức quan trọng trên ô tô. Bên cạnh các công nghệ hiện đại được lắp đặt trên ô tô thì cơng nghệ về điều hịa ơ tơ cũng khơng ngừng cải tiến, hầu hết các ô tô hiện nay phần lớn sử dụng điều hồ tự động có điều khiển bằng vi xử lý. Những công nghệ này luôn đổi mới một cách nhanh chóng, trong khi các cơ sở đào tạo thì khơng thể đáp ứng kịp về thiết bị có cơng nghệ hiện đại, đây là thực trạng và cũng là thách thức lớn nhất cho các cơ sở dạy nghề. Thực trạng khó khăn chung của trường đào tạo nghề đó là những mơ hình, thiết bị phục vụ việc dạy và học do các công ty cung cấp vẫn còn nhiều điểm yếu, chủ yếu hướng về nghiên cứu thực nghiệm, chưa thực tiễn, thiếu nhiều chức năng để giảng dạy, khá đắt tiền và chưa phù hợp với chương trình đào tạo tại đơn vị. Do đó việc cơ sở tự chủ động nghiên cứu, chế tạo được mơ hình để phục vụ giảng dạy là giải pháp

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

tốt nhất, nhằm đáp ứng kịp thời, tiết kiệm kinh phí, vừa phù hợp với nhu cầu thực tế tại đơn vị hướng tới việc đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động.

Tại Trường Cao đẳng Cộng đồng Hậu Giang, có số lượng người học chiếm phần lớn là học nghề Công nghệ ô tô, mặc dù đã hoạt động đào tạo nghề ô tô từ năm 2010 đếm nay, nhưng thiết bị đào tạo nghề này cịn rất ít và lạc hậu. Cho đến nay, nhà trường cũng chưa có được thiết bị, hay mơ hình điều hịa tự động của ô tô để phuc vụ dạy học tại trường.

<b>1.2. Tổng quan các nghiên cứu liên quan </b>

Trong thời gian qua đã có rất nhiều cán bộ khoa học - kỹ thuật, nhiều trường Đại học trong và ngồi nước đã có nhiều nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ra nhiều sản phẩm mơ hình phục vụ lĩnh vực đào tạo điều hịa khơng khí của ơ tơ; những cơ sở sản xuất thiết bị cũng cho ra đời nhiều mơ hình dạy học và được cung cấp ra thị trường ở lĩnh vực này. Tuy nhiên, những đề tài này đa số thiên về việc phục vụ nhằm mục đích nghiên cứu thực nghiệm, nhằm mơ tả ngun lý hoạt động, chẩn đốn, đo kiểm..., có rất ít những mơ hình điều hồ tự động có đầy đủ chức năng để phục vụ tốt cho nhu cầu thực tế của đơn vị.

<b>1.2.1. Nghiên cứu ngoài nước: </b>

Ngày nay, cùng sự phát triển của công nghệ 4.0, ngành chế tạo ơ tơ đang có những bước tiến vượt lên một tầm cao mới đáng được tự hào, với sự ứng dụng công nghệ thông tin, vi điều khiển, trí tuệ nhân tạo, khoa học mơ phỏng, vật liệu mới..., hệ thống tiện nghi trên xe đang được các hãng quan tâm như là một tiêu chí cạnh tranh của các hảng sản xuất. Trong đó, hệ thống điều hịa nhiệt độ trên ơ tơ đã được các hãng ô tô lớn, các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu, đầu tư và phát triển mạnh mẽ hệ thống này. Một số đề tài nghiên cứu tiêu biểu như:

Cơng trình nghiên cứu của J.M. Saiz Jabardo [1] tại Sao Paulo Universitty, đề tài đã đưa ra việc ứng dụng băng thử cho hệ thống điều hịa nhiệt độ, bằng việc thay đổi cơng suất máy nén ở các chế độ khác nhau, tác giả đo kiểm các dữ liệu đầu vào và dữ liệu đầu ra của hệ thống, và từ đó so sánh và kết luận về các nhân tố có tác động đến kết quả làm lạnh của hệ thống bao gồm: độ ngưng tụ của hơi lạnh trên đường

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

ống, độ tăng của nhiệt độ lưu hồi trong xe, khả năng giải nhiệt của dàn nóng, … Toshimitsu Nose, Toshio Ohashi [2] được chuyển nhượng cho Nissan Motor Co., Ltd, Yokohama, Japan đã nghiên cứu liên quan đến các vấn đề việc giải nhiệt cho dàn nóng bằng cách điều chỉnh lưu lượng gió, dựa vào đó lập phương trình và tìm giải pháp điều chỉnh lượng gió tối ưu nhất ứng với từng nhiệt độ nhằm để giải nhiệt dàn nóng giúp giảm được năng lượng tiêu thụ mà vẫn đạt hiệu quả cao. Cơng trình của Hisao Fukudomi [3] được chuyển nhượng cho Mazda Motor Corporation: đã nghiên cứu hệ thống điều khiển tự động trộn khí cho hệ thống làm lạnh trên ô tô, đề tài này mang lại nhiều kết quả tốt trong việc xây dựng được thuật toán tối ưu trong việc điều khiển tự động các cánh chia gió trên xe bằng cách sử dụng động cơ bước. Khi bật cơng tắc AUTO thì chương trình trộn khí tối ưu sẽ hoạt động. J. Steven Brown , Samuel F. Yana-Motta, Piotr A. Domanski [4] đã nghiên cứu hiệu suất làm lạnh của hai mơi chất đó là CO2 và R143a trên cùng một hệ thống, kết quả đưa ra CO<small>2</small> thấp hơn 21% ở 32,2°C và 34% ở 48,9°C.

Mơ Hình Hệ Thống Điều Hịa Khơng Khí FATC Trên Ơ Tơ G-160201, Nhà sản xuất DAESUNG G3 – KOREA [27]. Mơ hình này có nhiều chức năng, có thể áp dụng vào để khai khác dạy học. Tuy nhiên vẫn có những điểm yếu của mơ hình là chỉ trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phục vụ chẩn đoán và đo kiểm hệ thống.

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

<b>Hình 1.1: Mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí FATC do Nhà sản xuất DAESUNG G3 – KOREA. </b>

Mơ Hình Hệ Thống Điều Hịa Khơng Khí tự động trên ơ tơ FXB-I02 nhà sản xuất Guangdong, China [28]. Mơ hình có các chức năng dùng để nghiên cứu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động, chẩn đoán, đo kiểm, tạo pan trên hệ thống. Điểm hạn chế của mơ hình là ít chức năng dùng để dạy thực hành, khơng có thể hiện được thông số hoạt động của hệ thống, giá thành cao.

<b> Hình 1.2: Mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí tự động FXB-I02 nhà sản xuất Guangdong, China </b>

<b>1.2.2. Nghiên cứu trong nước: </b>

Tại Việt Nam nhiều trường Đại Học, nhiều cán bộ kỹ thuật đã nghiên cứu cho ra nhiều sản phẩm thiết bị đào tạo mang lại hiệu quả cao trong phục vụ giảng dạy. Một số đề tài tiêu biểu như:

Tác giả Cái Công Thành [5] đã nghiên cứu chế tạo được thiết bị giảng dạy hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử, giúp sinh viên quan sát được các dữ liệu của các cảm biến và đồ thị biểu diễn đường đặc tuyết của cảm biến thông qua giao diện

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

LabVIEW. Ngồi ra cịn giúp sinh viên trong việc thực hành chẩn đoán, đo kiểm và

<i>khắc phục những pan hư hỏng của hệ thống. Lê Như Thịnh đã nghiên cứu chế tạo các </i>

mạch tạo pan hệ thống điều hịa nhiệt độ của xe ơ tơ có giao tiếp với máy tính [6] giúp việc tạo pan và trực quan các thông số làm việc của hệ thống điều hồ ơ tơ lên máy tính thơng qua phần mềm LabVIEW, từ đó giúp sinh viên quan sát các biểu hiện hỏng hóc, các thơng số hiển thị trên máy tính. Quách Tuấn Vinh [7] đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo mơ hình giảng dạy hệ thống điều hồ nhiệt độ của ơ tơ, sử dụng giao diện LabVIEW để giao tiếp mơ hình với máy tính nhằm hiển thị các thơng số hoạt động của hệ thống. Nó có thể giúp người học trực quan thông số hoạt động, trực quan các bộ phận của hệ thống một cách dễ dàng, phục vụ tốt trong việc tháo lắp, đo kiểm một cách dễ dàng. Lê Minh Mẫn [8] đề tài nghiên cứu và chế tạo ECU cho hệ thống lạnh ơ tơ, có thể dùng để phục vụ giảng dạy và nghiên cứu về điều hòa tự động. Đề tài này giúp rút ngắn khoảng cách cơng nghệ với các nước có cơng nghệ phát triển cao bằng việc chế tạo được ECU để điều khiển hệ thống với chi phí thấp. Phạm Văn Kiên [9] đề tài đã nghiên cứu ứng dụng kiến thức lý thuyết để phân tích và đánh giá khả năng ứng dụng hệ thống điều hòa loại hấp thụ H<small>2</small>O-LiBr trên xe ô tô. Phạm Thanh Đường [10] đề tài này là đi sâu vào nghiên cứu các bộ phận trong hệ thống điều hịa trên xe ơ tơ, ý nghĩa của các bộ phận này trong hệ thống, đồng thời tác giả đề cập đến các môi chất lạnh thường dùng trên ô tô như R12, R22 và mơi chất thay thế R143a. Đề tài này có ý nghĩa trong việc thay thế môi chất lạnh trên các dịng ơ tơ đời cũ. Dương Tiến Sơn và Vũ Đức Thảo [11] đã nghiên cứu ứng dụng phần mềm LabVIEW thu thập tín hiệu của hệ thống điều hồ tự động ô tô, giúp hiển thị được một số thơng số hoạt động của hệ thống lên máy tính, giúp sinh viên quan sát được trạng thái làm việc của hệ thống từ giúp nâng cao chất lượng giảng dạy. Đinh Văn Nhựt cùng Đỗ Văn Lực [12] đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống điều hồ ơ tơ, thu thập hiển thị được nhiệt độ của các cảm biến lên màn hình LCD thuật tiện để quan sát, bên cạnh đó có xây dựng được các bài tập thực hành kèm theo mô hình để việc khai thác sử dụng mơ hình được hiệu quả nhất. Dương Tiến Sơn, Vũ Đức Thảo [13] đề tài này nghiên cứu ứng dụng phần mềm máy tính thu thập tín hiệu và điều khiển

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

hệ thống điều hịa khơng khí tự động trên ô tô, được thiết kế bởi phần mềm LabVIEW. Đề tài này có ưu điểm đó là có thể giúp sinh viên trực quan được nguyên tắc hoạt động của hệ thống.

Tác giả nhận thấy ở hệ thống điều hoà tự động việc tự dộng điều khiển nhiệt độ nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ dàn lạnh, nhiệt độ môi trường, nhiệt độ trong xe và nhiệt bức xạ mặt trời, với mơ hình được phục vụ giảng dạy lại bố trí tại phịng học chun mơn hay xưởng thực hành thì khơng thể có được điều kiện về yếu tố thay đổi như trên. Trong khi đến nay vẫn chưa có các nghiên cứu về mơ hình hệ thống điều hồ tự động của ơ tơ có được chức năng vừa hiển thị được thơng số làm việc, đồng thời có thể thay đổi tín hiệu của các cảm biến gửi về hộp điều khiển của hệ thống, để thấy rõ hơn nguyên lý hoạt động của hệ thống.

<b>1.3. Tính cấp thiết của đề tài: </b>

Nhu cầu sử dụng ô tô ở nước ta đang ngày càng phổ biến, với những công nghệ mới được trang bị trên ô tô đang ngày càng hiện đại, cũng như ở hệ thống điều hịa khơng khí cũng đã được trang bị trên ô tô với công nghệ tự động điều khiển để duy trì nhiệt độ một cách chính xác hơn, giúp hành khách cảm thấy thoải mái hơn. Từ đó, nhu cầu về trình độ bảo dưỡng và kỹ thuật sửa chữa hệ thống này hiện nay càng đòi hỏi phải có trình độ hiểu biết về cơng nghệ, tay nghề sửa chữa cũng phải khắt khe hơn. Vì vậy yêu cầu đặt ra đối với người học nghề, người thợ sửa chữa hệ thống này cần phải được trang bị những kiến thức và kỹ năng về kiểm tra, chẩn đốn và sửa chữa phù hợp với thời đại cơng nghệ là nhiệm vụ cần được quan tâm đặc biệt.

Thực trạng hiện nay cho thấy, hầu hết các trường đào tạo nghề việc đầu tư thiết bị phục vụ giảng dạy không thể theo kịp những công nghệ hiện đại của các nhà sản xuất ô tô, do sự cạnh tranh ngày càng gay gắt của các hảng ô tô trong thời gian qua, họ luôn ưu tiên cải tiến cơng nghệ mới tốt hơn để làm tiêu chí cho việc cạnh tranh này, thực tế cho thấy sự phát triển về công nghệ hiện đại trên ô tô thời gian qua đã phát triển một cách nhanh chống, trong khi việc đầu tư mơ hình, thiết bị phục vụ giảng dạy lai rất hạn chế, thường thấy nhất là các trường công lập, rất bị động về nguồn kinh phí do phụ thuộc vào ngân sách nhà nước, các mơ hình được thiết kế của

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

một số cơng ty cung cấp thì chưa bám sát với chương trình đào tạo, chủ yếu thiên về thực nghiệm và nghiên cứu khoa học, còn thiếu nhiều chức năng cần thiết: vi dụ như các mơ hình hệ thống điều hồ tự động của ơ tơ, khi đưa vào giảng dạy nó bộc lộ một điểm yếu đó là điều kiện vận hành tại xưởng không giống với điều kiện thực tế trên ô tô, cũng như các yếu tố môi trường của xe hoạt động khác với tại xưởng thục hành, và thường lạc hậu so với công nghệ tại thời điểm.

Tại tỉnh Hậu Giang nói chung và Trường Cao đẳng Cộng đồng Hậu Giang nói riêng, do cịn mới và lạc hậu so với khu vực lân cận, trường cịn nhiều khó khăn trong việc đầu tư thiết bị giảng dạy, hiện tại, HSSV học nghề ô tô chiếm số lượng lớn đáng kể so với các ngành nghề khác, tuy nhiên thiết bị lại rất ít và lạc hậu, đặc biệt đến nay trường chưa đầu tư được hệ thống điều hịa khơng khí tự động ơ tơ để phục vụ công tác giảng dạy mô đun này.

Từ những khó khăn trên, với những hạn chế của các mơ hình, thiết bị hiện có

<i><b>trên trị trường, tơi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mơ hình </b></i>

<i><b>hệ thống điều hịa khơng khí của ô tô”, với mong muốn phần nào khắc phục được </b></i>

một số hạn chế của các mơ hình hiện có trên thị trường, có nhiều chức năng để dạy và học, sát với chương trình đào tạo tại trường. Đặc biệt có chức năng giả lập được các yếu tố môi trường giống với điều kiện vận hành trên ô tơ thật mà các mơ hình trên thị trường hện nay chưa quan tâm đến chức năng này. Bên cạnh đó cịn góp thêm sản phẩm của mình vào phục vụ giảng dạy mơ đun hệ thống điều hồ khơng khí tự động của ơ tơ tại đơn vị.

<b>1.4. Mục tiêu nghiên cứu. </b>

Vận dụng các kiến thức lý thuyết về hệ thống điều hịa tự động trên ơ tô, lý thuyết về vi điều khiển Arduino và LabVIEW. Thiết kế mạch giao tiếp, viết chương trình giao tiếp hệ thống điều hịa nhiệt độ của ơ tơ với máy tính để hiển thị các thơng số hoạt động của hệ thống, tạo sự trực quan để thuận lợi cho người học nghên cứu nguyên tắc hoạt động của hệ thống qua dữ liệu trên máy tính. Chế tạo được mơ hình có bảng mạch tạo pan, mạch giả lập tín hiệu nhiệt độ dàn lạnh, nhiệt độ trong xe và

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

nhiệt độ môi trường, cùng bảng mạch dùng cho thực hành chẩn đoán, đo kiểm, phù hợp với chương trình đào tạo tại Trường Cao đẳng Cộng đồng Hậu Giang.

<b>1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 1.5.1. Đối tượng nghiên cứu </b>

- Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình hệ thống điều hịa tự động ơ tơ. - Nghiên cứu ứng dụng phần mềm LabVIEW.

- Nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển Arduino, phần mềm <b>Arduino IDE</b> và ngơn ngữ lập trình Arduino.

<b>1.5.2. phạm vi nghiên cứu. </b>

Đề tài nhằm mục đích nghiên cứu chế tạo mơ hình hệ thống điều hồ tự động của ơ tơ có kết nối máy tính, để phục vụ cho việc dạy và học tại Trường Cao đẳng Cộng đồng Hậu Giang, do đó tác giả chỉ tập trung nghiên cứu về lý thuyết điều khiển hệ thống điều hoà tự động của ô tô, đồng thời thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống có mạch giao tiếp giữa máy tính với mơ hình thơng qua phần mềm LabVIEW và vi mạch Arduino, bảng công tắc tạo pan hư hỏng thường gặp, bảng mạch giả lập tín hiệu nhiệt độ dàn lạnh, nhiệt độ mơi trường và tín hiệu nhiệt độ trong xe, để trực quan nguyên lý điều khiển hệ thống. Về nội dung thiết kế, gia công mô hình tác giả chỉ trình bày phần kết quả dưới dạng mơ hình hồn chỉnh, khơng thể hiện phần tính toán kết cấu, độ bền của các chi tiết trong mơ hình.

<b>1.6. Nội dung và phương pháp nghiên cứu. 1.6.1. Nội dung nghiên cứu </b>

Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

- Nghiên cứu về tổng quan liên quan những vấn đề đã nghiên cứu trước đó, nghiên cứu tổng quan hệ thống điều hồ của ô tô.

- Lý thuyết về hệ thống điều khiển điều hồ khơng khí tự động của ơ tô.

<b>- Nghiên cứu ứng dụng vi mạch Arduino, phần mềm Arduino IDE và ngơn ngữ </b>

lập trình cho Arduino giao tiếp với LabVIEW thu thập tín hiệu của hệ thống.

- Nghiên cứu ứng dụng phần mềm LabVIEW lập trình thu thập và hiển thị dữ liệu của hệ thống lên máy tính.

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

- Thiết kế mạch giao tiếp mơ hình với máy tính, để thu thập và hiển thị các tín hiệu điện áp và nhiệt độ từ các chân cảm biến, áp suất mơi chất, tín hiệu điều khiển Motor quạt gió và các Motor servo điều khiển các cánh gió.

- Thiết kế chế tạo mơ hình bao gồm: thiết kế bảng công tắc tạo pan hư hỏng thường gặp, thiết kế bảng mạch để giả lập tín hiệu nhiệt độ dàn lạnh, nhệt độ trong xe và nhiệt độ ngoài xe, thết kế bảng thông tin chân giắc dùng để đo kiểm hệ thống.

- Thực nghiệm, đánh giá kiểm chứng kết quả của mơ hình.

<b>1.6.2. Phương pháp nghiên cứu </b>

Từ những nội dung trên, đề tai nghiên cứu có 3 phương pháp:

- Phương pháp tổng quan: Tổng quan về cơ sở nghiên cứu trong và ngoài nước, tổng quan các vấn đề liên quan đến các nội dung nghiên cứu.

- Nghiên cứu lý thuyết:

+ Lý thuyết về điều hồ khơng khí, mơi chất lạnh, sơ đồ cấu tạo và nguyên lý của hệ thống, nghiên cứu hệ thống điều khiển điều hòa tự động của ô tô.

+ Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm LabVIEW, lập trình thu thập hiển thị tín hiệu của hệ thống.

+ Nghiên cứu ứng dụng vi xử lý Arduino, lập trình cho board Arduino để thu thập tín hiệu từ mơ hình lên máy tính.

- Nghiên cứu thực nghiệm:

+ Sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm để xây dựng mơ hình hoạt động của hệ thống, chế tạo các mạch giao tiếp với máy tính để thể hiện các thơng số hoạt động của hệ thống.

+ Thiết kế bảng mạch dùng để giả lập tín hiệu cho một số cảm biến, để giả lập các yếu tố điều kiện mơi trường bên ngồi giống với điều kiện hoạt động trên ô tô thật.

+ Thiết kế bảng mạch tạo pan hư hỏng, các bảng thông tin chân giắc để đo kiểm và chẩn đoán hư hỏng cho hệ thống.

+ Thu thập, xử lý số liệu, so sánh, đánh giá kết quả và kiểm chứng kết quả thu thập được là đáng tin cây.

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

<b>Chương 2 </b>

<b>CƠ SỞ LÝ THUYẾT </b>

<b>2.1. Lý thuyết về điều hịa khơng khí [14] </b>

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống làm lạnh dựa trên các đặc tính cơ bản của sự dẫn nhiệt như sau: Dòng nhiệt, sự hấp thụ nhiệt và áp suất đối với điểm sơi.

<b>2.1.1. Dịng nhiệt </b>

Hệ thống làm lạnh được thiết kế nhằm mục đích xua đẩy nhiệt từ vùng này sang vùng khác. Nhiệt có đặt tính truyền dẫn từ vật nóng sang vật lạnh hơn. Sự chênh lệch nhiệt giữa hai vật thể càng lớn thì dịng nhiệt lưu thơng càng mạnh.

Nhiệt được truyền dẫn từ vật này sang vật khác theo ba cách đó là: Dẫn nhiệt; sự đối lưu và sự bức xạ nhiệt:

<b>Hình 2.1: Truyền nhiệt nhờ sự dẫn nhiệt. </b>

- Dẫn nhiệt được xảy ra giữa hai vật khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau. Nếu đầu của một đoạn dây đồng tiếp xúc với ngọn lửa (Hình 2.1), thì nhiệt của một phần sẽ truyền đi nhanh chóng xuyên qua đoạn dây đồng đó, trong dây đồng, nhiệt được lưu thông từ phân tử này sang phân tử kia dẫn đến đầu dây bên kia nóng lên.

- Sự đối lưu là hiện tượng mà nhiệt truyền từ vật này sang vật khác nhờ không khí bao quanh chúng làm chất mơi giới. Khi một vật được nung nóng lên thì lúc đó khơng khí xung quanh chúng cũng bị nóng lên, khi khơng khí nóng lên thì có xu hướng bay lên phía trên khi có vật thể nào đó ở phía trên thì khơng khí nóng này sẽ truyền nhiệt cho vật thể làm cho vật thể này nóng lên. Đặc biệt trong một khơng gian

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

kín thì khi khơng khí bị nung nóng có xu hướng bay lên, khơng khí lạnh di chuyển xuống dưới tiếp tục làm nóng lên tạo thành vịng trịn ln chuyển làm cho khơng khí trong khơng gian kín được nóng đều. Hình 2.2 thể hiện sự dẫn nhiệt đối lưu. Khơng khí phía dưới được một vật đốt nóng được gọi là than, sau khi được nung nóng thì khơng khí bay lên trên làm nóng gà, lúc này khơng khí lạnh xung quanh cũng tiếp tục được than nung nóng bay lên để truyền nhiệt cho gà, quá trình này diễn ra liên thục đến một thời gian gà sẽ được nung chin.

<b>Hình 2.2: Nhiệt được truyền dẫn do sự đối lưu. Khơng khí trên mặt lị than bị nung nóng bay lên nung chín gà. </b>

- Sự bức xạ nhiệt là hiện tượng truyền dẫn nhiệt do sóng tia hồng ngoại tạo ra, nó được truyền đi với vật tốc rất lớn bằng với tốc độ của ánh sáng, trong khi dẫn nhiệt và đối lưu thì dẫn nhiệt xảy ra một cách chậm chạp hơn. Sự truyền nhiệt do bức xạ cũng khác với truyền nhiệt theo cách đối lưu hay dẫn nhiệt, cũng như nó khơng nhờ vào khơng khí xung quanh chúng, cũng khơng cần có sự tiếp xúc xảy ra mà vẫn có thể truyền được nhiệt từ vật này sang vật thể khác. (Hình 2.3) một ví dụ cho thấy sự dẫn nhiệt do bức xạ mặt trời truyền dẫn xuống trái đất thông qua sống tia hồng ngoại.

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

<b>Hình 2.3: Truyền dẫn nhiệt nhờ bức xạ. Mặt trời truyền nhiệt nung nóng quả đất nhờ tia hồng ngoại </b>

<b>2.1.2. Sự hấp thụ nhiệt </b>

Vật chất có thể tồn tại ở ba trạng thái khác nhau đó là: Trạng thái rắn, lỏng và khí. Để một vật thể có thể thay đổi từ trạng tháy này sang một trạng thái khác thì cần phải tác động nó một lượng nhiệt nào đó. Ví dụ để nước từ thể lỏng có thể đơng thành đá thì ta cần tác động vào nước bằng cách là hạ nhiệt xuống đến 0<small>0</small>C.

Nếu cần chuyển nước từ thể lỏng thành thể khí thì cần đun sơi nước ở nhiệt độ 100<small>0</small>C, lúc này nước sẽ chuyển thành thể khí. Khi ta muốn chuyển nước ở thể rắn thành nước ở thể lỏng hoặc chuyển nước từ thể lỏng thành thể hơi. Thì ta cần phải tác động vào nước bằng một lượng nhiệt nào đó để nước có thể thay đổi các trạng thái trên, nhưng ta thấy lượng nhiệt này ta khơng thể đo lường được. Ví dụ nước ở thể rắn hay đơng đá có nhiệt độ là 0<small>0</small>C, khi ta đun nóng lên cho nước đá tan ra thành thể lỏng thì ta thấy trong quá trình nước đang tan nó vẫn giữ nhiệt độ 0<small>0</small>C, hay ta đun nước cho nước nóng lên đến 100<small>0</small>C, lúc này nước đang bốc hơi và khi ta đo nhiệt độ của hơi nước là 100<small>0</small>C, khi ta tăng nhiệt độ của nước lên để đun nhưng hơi nước cũng chỉ 100<small>0</small>C và khơng nóng hơn nửa (Hình 2.4). Hiện tượng này được gọi là ẩn nhiệt.

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

<b>Hình 2.4: Hiện tượng về ẩn nhiệt. </b>

Hình 2.5 trình bày muốn làm ngưng tụ 1 pound hơi nước ở 100<small>0</small>C trở thành 1 pound nước, ta phải tách ra khỏi hơi nước một nhiệt lượng là 970 BTU.

<b>Hình 2.5: Hiện tượng ngưng tụ. </b>

Dùng quạt giải nhiệt (1) tách 970 BTU nhiệt lượng ra khỏi 1 pound hơi nước nóng 100<small>0</small>C (2), hơi nước sẽ ngưng tụ thành một pound nước nóng 100<small>0</small>C (3)

Hình 2.6 giới thiệu nhiệt độ kế, đơn vị độ C (<small>0</small>C) và độ F (<small>0</small>F) giá trị giữa độ F và độ C được tính theo cơng thức như sau:

𝑡<sub>𝐹</sub><sup>0</sup> =<sup>9</sup>5<sup>. 𝑡</sup><sup>𝐶</sup>

<small>0</small>− 32

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

<b>Hình 2.6: Nhiệt độ kế đơn vị độ C và độ F 2.1.3. Áp suất và điểm sôi </b>

Mối quan hệ giữa áp suất và điểm sôi của mơi chất lạnh có ảnh hưởng rất quan trộng trong q trình biến thể của nó đối với chu trình làm lạnh của hệ thống lạnh nói chung và ô tô nói riêng. Nếu ta tăng áp suất trên mặt thống chất lỏng thì điểm sơi của chất lỏng đó cũng sẽ tăng theo hoat ta giảm áp suất chất lỏng thì điểm sơi của chất lỏng đó cũng sẽ giảm theo.

Hệ thống điều hịa khơng khí đã ứng dụng mối quan hệ giữa áp suất và điểm sôi của môi chất lạnh để sinh hàn, hay để làm lạnh mơi trường xung quanh nó. Mục đích là làm cho mơi chất lạnh từ thể lỏng có thể sôi và bốc hơi để làm lạnh dàn lạnh, sau đó nó phải được chuyển thành thể lỏng đề tiếp tục chu trình bốc hơi tiếp theo mà khơng có sự mất mát nào của mơi chất lạnh trong chu trình làm việc.

<b>2.2. Đơn vị đo nhiệt lượng [14] </b>

Đơn vị dùng để đo nhiệt lượng mà nó truyền từ vật này sang một vật khác, thơng thường sử dụng đơn vị Calorie và BTU.

Calorie: nghĩa là nhiệt lượng mà ta cần cung cấp cho một kg nước để nhiệt độ của nước được tăng lên 1<small>0</small>C.

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

BTU là lượng nhiệt cần để nung 1 pound nước (0,454kg) nóng lên 1<small>0</small>F (0,55<small>0</small>C) cần truyền một BTU nhiệt. 1 Calorie tương đương với 4 BTU.

Để tính năng suất làm lạnh của hệ thống lạnh người ta thường dùng đơn vị BTU/giờ.

<b>2.3. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều hịa ơ tơ [15] </b>

<b>Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều hịa ơ tơ </b>

C. Lọc, hút ẩm H. Van phía thấp áp D. Công tắc áp suất E. Van phía cao áp

Các thiết bị lạnh nói chung và hệ thống điều hồ ơ tơ nói riêng đều bao gồm các bộ phận nhằm mục đích thực hiện một chu trình lấy nhiệt nóng từ mơi trường cần làm lạnh và thải nhiệt nóng ra mơi trường bên ngồi. Thiết bị lạnh của ơ tơ bao gồm các bộ phận như: Máy nén, thiết bị ngưng tụ (dàn nóng), bình lọc và tách ẩm, thiết bị giãn nở (van tiết lưu), thiết bị bay hơi (dàn lạnh), và một số thiết bị phụ khác nhằm đảm bảo cho hệ thống hoạt động có hiệu quả nhất. Hình 2.8 cấu tạo các bộ phận của hệ thống. Nó hoạt động theo ngun tắc cơ bản được trình bày như sau:

- Môi chất lạnh được máy nén (A) bơm từ dàn lạnh (G) đi đến dàn nống (B) lúc này môi chất đang ở thể hơi có áp suất và nhiệt độ cao.

</div>