Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm mô hình hệ thống điều hòa không khí trong ô tô

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

-----0 0 0-----

ĐỖ TRỌNG ANH
LÊ THANH TOÀN

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH
HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRONG Ô TÔ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẠT Ô TÔ

Nha Trang, tháng 07 năm 2017


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

-----0 0 0-----

ĐỖ TRỌNG ANH
LÊ THANH TOÀN

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH
HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRONG Ô TÔ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẠT Ô TÔ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TS. NGUYỄN THANH TUẤN
ThS. PHẠM TẠO

Nha Trang, tháng 07 năm 2017


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài: ....................................................................................... 1
2. Đối tượng nghiên cứu: ................................................................................ 2
3. Phạm vi nghiên cứu: ................................................................................... 2
4. Mục đích nghiên cứu: ................................................................................. 2
1.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa trên ô tô. .................. 1
1.2 Lý thuyết của hệ thống điều hòa không khí trong ô tô ............................. 27
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH HỆ THỐNG ............................... 34
2.1 Bài thực hành Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của chi tiết, cụm chi tiết trên
mô hình. ............................................................................................. 34
2.2 Bài thực hành xác định áp suất phần cao áp, hạ áp, xả môi chất lạnh, nạp
môi chất lạnh hệ thống điều hòa ô tô................................................... 48
2.3 Bài thực hành cách đấu mạch điện cho mô hình theo sơ đồ ..................... 55
2.4 Bài thực hành chẩn đoán một số hỏng hóc thông thường. ....................... 59
CHƯƠNG 3: CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ
HÌNH............................................................................................................. 72
3.1 Mục đích và yêu cầu của mô hình. .......................................................... 72
3.2 Chọn phương án, phân tích ưu điểm và nhược điểm của các mô hình. .... 72
3.3. Chế tạo mô hình .................................................................................... 79

CHƯƠNG 4. THỬ NGHIỆM VÀ ĐIỀU CHỈNH ................................................. 84
4.1. Vận hành, điều chỉnh mô hình. .............................................................. 84
4.2. Triển khai bài thực hành và đánh giá mô hình. ....................................... 86
4.3. Hoàn thiện mô hình. .............................................................................. 86
CHƯƠNG 5. MÔ PHỎNG NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG .................................... 87
5.1. Giới thiệu về phần mềm Solidworks ...................................................... 87
5.2. Mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô
bằng phần mềm solidworsk. ............................................................... 90
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .................................................................... 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 96


LỜI NÓI ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp thế giới thì cùng với đó là sự
phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp ô tô ngày càng khảng định vai trò vị trí
vượt trội của m��t lạnh ở đường cao áp và thấp
áp,...

Hình 3.11: Mô hình sau khi chế tạo và lắp ráp


84

CHƯƠNG 4. THỬ NGHIỆM VÀ ĐIỀU CHỈNH
4.1. Vận hành, điều chỉnh mô hình.
Cách vận hành: cấp điện áp 220V cho động cơ điện xoay chiều bằng phích cắm,
cấp điện 12V cho hệ thống điều khiển thông qua mỏ kẹp, bật công tắc vị trí ON,
chọn chế độ lạnh hoặc sưởi sau đó nhấn nút A/C và bật công tắc quạt giàn hóa hơi
cho mô hình chạy trong vòng 10-15 phút sau đó nhìn đồng hồ báo nhiệt độ, so sánh

nhiệt độ môi trường ban đầu với nhiệt độ sau 15 phút nếu nhiệt độ chênh lệch từ 10
độ trở lên thì đạt độ lạnh .
Sau khi lắp ráp cáp chi tiết và cụm chi tiết lên mô hình chúng em bắt đầu vận
hành mô hình trong một thời gian và phát hiện vấn đề trong quá trình hoạt động như
bảng sau:
Vận hành lần thứ nhất:
Bảng 4.1: Bảng các thông số vận hành lần thứ nhất
Thời gian

Áp suất

Áp suất

Nhiệt độ Độ ẩm

Hiện

Thiết bị

làm việc

thấp áp

cao áp

làm lạnh (%)

tượng

cần thay

(phút)

(Kg/

3-5
5-10
10-15

4,2
4.0
4.0

)

(Kg/

14,5
14.8
14.5

)

thế

(oC)

26
25.6
26

67
66

- Áp suất
không đạt

- Máy nén

- Bọt khí

- Ga

nhiều

R134a

67
- Làm
lạnh kém

Sau khi thay thế máy nén, nạp ga đủ để nén đủ áp suất của hệ thống thì tiếp tục thực
nghiệm tiếp:


85

Vận hành lần thứ 2:
Bảng 4.2: Bảng các thông số vận hành lần thứ hai
Thời gian

Áp suất

Áp suất

Nhiệt

Độ ẩm

Hiện

Thiết bị

làm việc

thấp áp

cao áp

độ làm

(%)

tượng

cần thay

(phút)

(Kg/

) lạnh

) (Kg/

thế

(oC)
3-5

3.8

15

22

60

5-10

3.6

18

18.6

43

- Động

-Động cơ

cơ điện

điện 3HP

rung

- Puly

giật, mùi
khét, có
tiếng kêu
Sau khi thay tăng công suất động cơ và tốc độ động cơ xoay chiều thì tiếp tục kiểm
tra điều chỉnh lần tiếp:
Vân hành lần 3: các thông số đạt yêu cầu mà hệ thống đề ra và không thay đổi theo
thời gian.
Bảng 4.3: Bảng các thông số vận hành lần thứ ba
Thời gian

Áp suất

Áp suất

Nhiệt độ Độ ẩm

làm việc

thấp áp

cao áp

làm lạnh (%)

(phút)

(Kg/

)

(Kg/

)

(

C)

3-5

3.8

15

22

60

5-10

3.6

18

18.6

43

10-15

3.6

18

18.5

40


86

15-30

3.6

18

18.5

40

Ví dụ như trong quá trình vận hành chúng em đã phát hiện những vấn đề cần
chú ý như :
+ Lượng ga nạp vào hệ thống phải đủ để hệ thống có thể đạt đến độ lạnh mong
muốn.( xem rõ ở chương 2 )
+ Nhớt block phải là loại nhớt đặc biệt dành riêng cho từng loại ga để đảm bảo
quá trình làm mát và van tiết lưu không bị bận và tắt nghẹt. Châm lượng nhớt phù
hợp nếu thiếu sẽ gây hiện tượng block nóng và dễ hư block.
+ Cách bố trí các ô gió phải ở vị trí phù hợp để dễ cảm nhận được độ lạnh
+ Các co nối, co chuyển phải siết chặt để ga không bị xì ra ngoài trong quá trình
làm việc
+ Điều chỉnh dây đai ( độ chùn khi lắp đai mới: 7 đến 8.5 mm khi lắp đai cũ: 11
đến 13 mm)
4.2. Triển khai bài thực hành và đánh giá mô hình.
- Đánh giá mô hình thông qua độ lạnh của hệ thống.
- Đánh giá thông qua sự làm việc êm ái không tiếng ồn mùi hôi từ hệ thống.
- Đánh giá về sự điều chỉnh mô hình là đạt yêu cầu khi điều khiển từng chi tiết.
4.3. Hoàn thiện mô hình.
- Đây là bước kết hợp 2 bước trên và hoàn thiện mô hình với những yêu cầu đặt ra
ban đầu.


87

CHƯƠNG 5. MÔ PHỎNG NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
5.1. Giới thiệu về phần mềm Solidworks
Phần mềm Solidworks là một trong những phần mềm chuyên về thiết kế 3D do
hãng Dassault System phát hành dành cho những xí nghiệp vừa và nhỏ, đáp ứng
hầu hết các nhu cầu thiết kế cơ khí hiện nay. Solidworks được biết đến từ phiên bản
Solidworks 1998 và được du nhập vào nước ta với phiên bản 2003 và cho đến nay

với phiên bản 2016 và phần mềm này đã phát triển đồ sộ về thư viện cơ khí và phần
mềm này không những dành cho ngành cơ khí nữa mà còn dành cho các ngành khác
như: đường ống, kiến trúc, trang trí nội thất, mỹ thuật…
5.1.1. Một số tính năng căn bản trong Solidworks
Phần mềm Solidworks cung cấp cho người dùng những tính năng tuyệt vời nhất
về thiết kế các chi tiết các khối 3D, lắp ráp các chi tiết đó để hình thành nên nhưng
bộ phận của máy móc, xuất bản vẽ 2D các chi tiết đó là những tính năng rất phổ
biến của phần mềm Solidworks, ngoài ra còn có những tính năng khác nữa như:
Phân tích động học (motion), phân tích động lực học (simulation). Bên cạnh đó
phần mềm cũng tích hợp modul Solidcam để phục vụ cho việc gia công trên CNC
nhờ có phay Solidcam và tiện Solidcam hơn nữa bạn cũng có thể gia công nhiều
trục trên Solidcam, modul 3Dquickmold phục vụ cho việc thiết kế khuôn.
 Chức năng CAD:
Các khối được xây dựng trên cơ sở kỹ thuật parametric, mô hình hóa.
Chức năng báo lỗi giúp người sử dụng dễ dàng biết được lỗi khi thực hiện lệnh.
Bảng FeatureManager design tree cho phép ta xem các đối tượng vừa tạo và có thể
thay đổi thứ tự thực hiện các lệnh. Các lệnh mang tính trực quan làm cho người sử
dụng dễ nhớ.


88

Hình 5.1. Giao diện khởi động của phần mềm Solidworks
Dữ liệu được liên thông giữa các môi trường giúp cập nhật nhanh sự thay đổi của
các môi trường.
Hệ thống quản lý kích thước và ràng buộc trong môi trường vẽ phát giúp người
sử dụng tạo các biên dang một cách dễ dàng và tránh được các lỗi khi tạo biên dạng.

Hình 5.2. Vẽ biên dạng của chi tiết trong môi trường Part
 Trong môi trường Drawing: cho phép ta tạo các hình chiếu vuông góc các chi

tiết hoặc các bản lắp với tỉ lệ và vị trí do người sử dụng quy định mà không ảnh
hưởng đến kích thước.


89

Hình 5.3. Thể hiện các hình chiếu của vật thể trong môi trường Drawing
Công cụ tạo kích thước tự động và kích thước theo quy định của người sử dụng.
Tạo các chú thích cho các lỗ một cách nhanh chóng. Chức năng ghi độ nhám bề
mặt, dung sai kích thước và hình học được sử dụng dễ dàng.
 Trong môi trường bản vẽ lắp (Assembly)
Các chi tiết 3D sau khi thiết kế xong có thể lắp ráp lại với nhau tạo thành một bộ
phận máy hoặc một máy hoàn chỉnh. Xây dựng các đường dẫn thể hiện quy trình
lắp ghép.
Xác định các bậc tự do cho chi tiết lắp ghép.

Hình 5.4. Lắp ghép trong môi trường Assembly


90

 Chức năng CAE:
Đây là một ưu điểm của hãng sản xuất, khi mà họ mua trọn gói bộ phần mềm
phân tích cức kì nổi tiếng thế giới là Cosmos để tích hợp và chạy ngay trong môi
trường của solidworks, làm cho chức năng Phân tích của Solid khó có thể có phần
mềm khác so sánh được được. Với modul phân tích của Solidworks là cosmos,
chúng ta có thể thực hiện được những bài phân tích vô cùng phức tạp nhưng rất hay,
dưới đây là liệt kê một vài bài toán mà tôi đã dùng để tính với COSMOS:
- Phân tích tĩnh học
- Phân tích động học

- Phân tích động lực học (bài toán phân tích ứng suất khi cơ cấu chuyển động – con
lăn di chuyển trên ray).
- Phân tích dao động.
- Phân tích nhiệt học.
- Phân tích sự va chạm của các chi tiết.
- Phân tích thuỷ khí động học.
- Phân tích quá trình rót kim loại lỏng vào khuôn và mức độ gia nhiệt cần thiết cho
quá trình đó.
Nói chung là chương trình tính toán nhanh và cho phép thực hiện phân tích cụm rất
nhiều chi tiết, với các thông số kết quả là: ứng suất, sức căng, chuyển vị, hệ số an
toàn kết cấu
 Chức năng CAM:
Để dùng được chức năng này, chúng ta phải sử dụng một modul nữa của
solidworks là SOLIDCAM. Đây là modul Cam của Solid, nó được tách ra để bán
riêng. nếu ai có điều kiện thì tải về dùng, nó chạy ngay trên giao diện của
solidworks, việc sử dụng của SolidCam quả thật vô cùng thân thiện, và dễ sử dụng
5.2. Mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô
bằng phần mềm solidworsk.


91

Theo yêu cầu của đề tài chúng em đã sử dụng phần mềm mô phỏng 3D
Solidworks 2013 để mô phỏng một số thiết bị cơ bản và nguyên lý hoạt động của hệ
thống điều hòa không khí sử dụng trên ô tô.
5.2.1. Máy nén

Hình 5.5. Mô phỏng máy nén của hệ thống điều hòa không khí
5.2.2. Dàn ngưng (dàn nóng)

Hình 5.6. Mô phỏng dàn ngưng
5.2.3. Quạt dàn ngưng


92

Hình 5.7. Mô phỏng quạt dàn ngưng

5.2.4. Dàn hóa hơi (dàn lạnh)

Hình 5.8. Mô phỏng dàn hóa hơi

5.2.5. Quạt dàn hóa hơi


93

Hình 5.9. Mô phỏng quạt dàn hóa hơi
5.2.6. Lọc tách ẩm

Hình 5.10. Mô phỏng lọc tách ẩm trong hệ thống điều hòa không khí trên ô
tô


94

5.2.7. Mô phỏng nguyên lý hoạt động

Hình 5.11. Mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống

95

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu tài liệu và nỗ lực thực hiện đề tài chúng em nhận
thấy mô hình có tính thực tiễn cao nhầm phục vụ cho quá trình dạy của giảng viên
thuận tiện hơn, các sinh viên dễ dàng nắm được cấu tạo, nguyên lý làm việc, cách
tìm pan của hệ thống thông qua phần mô phỏng hệ thống trên mô hình. Vì lý do thời
gian và trang thiết bị còn thiếu nên một số hệ thống điều hòa không khí thông minh
chưa được thể hiện vì vậy học viên nên đọc thêm một số tài liệu tham khảo để tìm
hiểu rõ hơn để phục vụ cho quá trình học và ứng dụng thực tế sau này tốt nhất.
ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
Để theo kịp sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thì trên mô hình nên phát triển
hệ thống từ cổ điển thành một hệ thống điều hòa không khí thông minh bằng cách
thêm một cảm biến nhiệt độ, một ECU để có thể điều chỉnh nhiệt độ mong
muốn,thêm một bảng đấu nối theo sơ đồ bằng giắc cắm để sinh viên có thêm bài
thực hành đấu nối, Động cơ điện xoay chiều thì nên thêm một thiết bị thay đổi
dòng để thay đổi tốc độ động cơ điện từ đó so sánh sự thay đổi tốc độ thì nó ảnh
hưởng như thế nào trên mô hình và thêm một thiết bị biến áp từ 12V lên 220V để
khi hoạt động thì chỉ cẩn một bình là có thể cấp điện cho cả hệ thống. Đổi các dây
nối điện theo màu theo tiểu chuẩn màu của hệ thống để dễ dàng tìm được dây cần
tìm kiếm vv..
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm sinh viên thực hiện:
Đỗ Trọng Anh
Lê Thanh Toàn


96

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phần mềm về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô, NXB ĐẠI HỌC SƯ
PHẠM KỸ THUẬT tp. HCM.
2. Nguyễn Oanh (2004), Ô tô thế hệ mới (Điện lạnh ô tô), NXB GIAO
THÔNG VẬN TẢI.
3. Châu Ngọc Thạch - Nguyễn Thành Chí (2006), Kỹ thuật sửa chữa hệ thống
điện trên xe ô tô, NXB TRẺ.
4. Trần Thế San – Nguyễn Đức Phấn (2004), Thực hành kỹ thuật cơ điện lạnh,
NXB ĐÀ NẴNG.
5. Nguyễn Đức Lợi (2005), Sửa chữa máy lạnh và điều hòa không khí, NBX
KHOA HỌC KỸ THUẬT.