Mô hình hệ thống điều hoà không khí ô tô
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.93 MB, 109 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG
ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÊN Ô TÔ KẾT HỢP THU
THẬP, HIỂN THỊ TÍN HIỆU CẢM BIẾN
SVTH: ĐINH VĂN NHẬT
MSSV: 16145469
SVTH: ĐỖ NHƯ LỰC
MSSV:16145426
GVHD: Th.S NGUYỄN THÀNH TUYÊN
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 08 năm 2020
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:
NGHIÊN CỨU THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG
ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÊN Ơ TƠ KẾT HỢP THU
THẬP, HIỂN THỊ TÍN HIỆU CẢM BIẾN
SVTH: ĐINH VĂN NHẬT
MSSV: 16145469
SVTH: ĐỖ NHƯ LỰC
MSSV:16145426
GVHD: Th.S NGUYỄN THÀNH TUYÊN
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 8 năm 2020
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 08 năm 2020
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
1. Đinh Văn Nhật
MSSV: 16145469
2. Đỗ Như Lực
MSSV: 16145442
Ngành: Cơng nghệ Kỹ Thuật ơ tơ
Khóa : 2016-2020
Lớp: 161453A
1. Tên đề tài: “Nghiên cứu thi cơng mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí ơ tơ kết hợp
thu thập, hiển thị tín hiệu cảm biến.”
2. Nhiệm vụ đề tài
Ôn lại các kiến thức nền tảng về hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ.
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 hồn thiện mơ hình điều hịa thực tế dựa trên vật tư tại xưởng.
Nâng cấp mơ hình nhằm hồn thiện đến mức tối đa trong khả năng cho phép.
3. Sản phẩm của đề tài
Mơ hình điều hịa đã được thi cơng hồn thiện và đặt tại xưởng điện của khoa sẵn sàng
cho việc học tập và giảng dạy.
Biên soạn hoàn chỉnh cuốn sách thiết minh đi kèm mơ hình
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 17/8/2020
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Theo kế hoạch khoa CKĐ
TRƯỞNG BỘ MÔN
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Th.S Nguyễn Thành Tuyên
i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên:
Đinh Văn Nhật
MSSV: 16145469
Đỗ Như Lực
MSSV: 16145442
Tên đề tài: Nghiên cứu thi cơng mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí ơ tơ hết hợp thu
thập, hiển thị tín hiệu cảm biến.
Ngành: Cơng 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:
............................................................................................................................. .......................
............................................................................................................................. .......................
....................................................................................................................................................
ii
2.4. Những tồn tại (Nếu có):
............................................................................................................................. .......................
............................................................................................................................. .......................
....................................................................................................................................................
3. Đánh giá:
Mục đánh giá
TT
1.
2.
Điểm
Điểm đạt
tối đa
được
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,
5
khoa học xã hội,…
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
trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển.
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài.
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
4. Kết luận.
Được phép bảo vệ.
Không được phép bảo vệ.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 08 năm 2020
Giảng viên hướng dẫn
Th.S Nguyễn Thành Tuyên
ii
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên:
Đinh Văn Nhật
MSSV: 16145469
Đỗ Như Lực
MSSV: 16145442
Tên đề tài: Nghiên cứu thi cơng mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí ơ tơ kết hợp thu
thập, hiển thị tín hiệu cảm biến.
Ngành: Cơng 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 cịn thiếu sót
............................................................................................................................. .......................
............................................................................................................................. .......................
....................................................................................................................................................
iii
5. Câu hỏi.
............................................................................................................................. .......................
....................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .......................
....................................................................................................................................................
6. Đánh giá.
Mục đánh giá
TT
1.
2.
Điểm
Điểm đạt
tối đa
được
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,
5
khoa học xã hội,…
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
trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển.
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…
5
3.
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.
Không được phép bảo vệ.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 08 năm 2020
Giảng viên phản biện
iii
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Nghiên cứu thi cơng mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí ơ tơ kết hợp thu
thập, hiển thị tín hiệu cảm biến.
Họ và tên Sinh viên:
Đinh Văn Nhật
MSSV: 16145469
Đỗ Như Lực
MSSV: 16145442
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 22 tháng 8 năm 2020
iv
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.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Vũ Vĩnh Phước giảng viên khoa Cơ khí động
lực trường Cao đẳng Cơng Thương đã hỗ trợ nhóm chúng em trong q trình tìm
kiếm vật tư và hỗ trợ sữa chữa vật tư sử dụng trong mơ hình đồ án.
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 q thầy cơ 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
Đinh Văn Nhật
Đỗ Như Lực
v
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .....................................................................................i
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................. ii
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ............................................................... iii
XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN ..............................................................................iv
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... v
MỤC LỤC...........................................................................................................................vi
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. ............................................................. 4
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. ....................................................................... 5
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. ................................................................................... 8
2.2.3. Bộ lọc khơng khí. ................................................................................................ 9
2.2.3.3. Ngun lý hoạt động bộ lọc khơng khí....................................................... 10
vi
2.3. Khái qt hệ thống điều hịa khơng khí trên ô tô. ................................................... 10
2.3.1. Công dụng. ........................................................................................................ 10
2.3.2. Yêu cầu.............................................................................................................. 10
2.3.3 Phân loại điều hịa theo vị trí lắp đặt. ................................................................. 11
2.3.4. Phân loại điều hòa theo phương pháp điều khiển. ............................................ 12
2.4.1. Cấu tạo chung của hệ thống. ............................................................................. 14
2.4.2. Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hịa ơ tơ. .................................. 14
2.5. Cấu tạo và ngun 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. .................................................................................................... 16
2.5.2. Bộ ly hợp từ....................................................................................................... 21
2.5.3. Bộ ngưng tụ (Giàn nóng). ................................................................................. 23
2.5.4. Bình lọc/ bộ hút ẩm ........................................................................................... 25
2.5.5. Van tiết lưu hay van giãn nở. ............................................................................ 27
2.5.6. Bộ bốc hơi (Giàn lạnh). ..................................................................................... 29
2.6. Một số bộ phận khác................................................................................................ 31
2.6.1. Cửa sổ kính (mắt ga). ........................................................................................ 31
2.6.2.Quạt dàn nóng. ................................................................................................... 32
2.6.3. Quạt lồng sóc..................................................................................................... 32
2.7. Khái quát về hệ thống điều hịa khơng khí tự động trên ơ tô. ................................. 33
2.7.1. Các bộ phận của hệ thống điều hịa khơng khí tự động. ................................... 35
2.7.1.1. ECU điều khiển A/C. .................................................................................. 36
2.7.1.2. Cảm biến. .................................................................................................... 37
2.7.1.3. Các motor trợ động. .................................................................................... 39
3.1. Thiết kế phần cơ khí. ............................................................................................... 42
3.1.1. Giới thiệu phần mềm SolidWorks..................................................................... 42
3.1.2. Thiết kế khung trên solidworks. ........................................................................ 43
3.2. Thi công khung ........................................................................................................ 44
vi
3.2.1. Cắt thép. ............................................................................................................ 45
3.2.2. Hàn .................................................................................................................... 45
3.2.3. Mài. ................................................................................................................... 46
3.2.4. Sơn phủ. ............................................................................................................ 46
3.3. Vệ sinh, sửa chữa hệ thống điều hịa ơ tơ. ............................................................... 47
3.3.1. Vệ sinh máy nén. ............................................................................................... 47
3.3.2. Vệ sinh giàn lạnh. .............................................................................................. 48
3.3.3. Thiết kế các chi tiết hư hỏng trên hệ thống. ...................................................... 49
3.4. Thi cơng điện hồn thiện của mơ hình. .................................................................. 51
3.4.1. Hộp điều khiển. ................................................................................................. 51
3.4.2. Sơ đồ mạch điện của mơ hình. .......................................................................... 53
3.4.3. Hồn thành mơ hình. ......................................................................................... 55
CHƯƠNG 4: THU THẬP, HIỂN THỊ TÍN HIỆU CÁC CẢM BIẾN VÀ ĐIỀU KHIỂN
LY HỢP MÁY NÉN .......................................................................................................... 56
4.1. Hiển thị điện áp và nhiệt độ các cảm biến. .............................................................. 56
4.1.1. Giới thiệu về arduino......................................................................................... 56
4.1.2. Giới thiệu arduino R3. ....................................................................................... 56
4.1.3. Màn hình LCD 2004 tích hợp I2C. ................................................................... 58
4.1.4. Thu thập tín hiệu điện áp và nhiệt độ các cảm biến. ......................................... 60
4.1.4.1. Tín điện áp. ................................................................................................. 60
4.1.4.2. Hiển thị nhiệt độ. ........................................................................................ 60
4.2. Điều khiển ly hợp máy nén...................................................................................... 63
4.3. Thiết kế và thi công mạch. ...................................................................................... 63
4.3.1. Giới thiệu phần mềm Proteus. ........................................................................... 63
4.3.2. Thiết kế mạch trong Proteus và thực tế. ............................................................ 64
4.3.3. Kết quả sau khi thi công .................................................................................... 65
CHƯƠNG 5: MỘT SỐ BÀI TẬP THỰC HÀNH ỨNG DỤNG CỦA MƠ HÌNH .......... 66
5.1. Bài thực hành nạp gas cho hệ thống điều hòa sử dụng gas lạnh R314a. ................. 66
5.2. Bài thực hành phát hiện hư hỏng hệ thống điều hòa bằng đồng hồ đo áp suất gas. 71
vi
5.3. Bài thực hành đo kiểm điện áp của hệ thống........................................................... 76
5.4. Bài thực hành đo kiểm các motor trợ động (control servo motor). ......................... 77
5.5. Bài thực hành đo kiểm các cảm biến. ...................................................................... 80
5.6. Quy trình chẩn đốn lỗi của hệ thống điện của mơ hình. ........................................ 83
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ........................... 84
6.1. Kết luận ................................................................................................................... 84
6.2. Hướng phát triển ...................................................................................................... 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 85
PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 86
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 2. 1: Sự trao đổi nhiệt ..................................................................................................4
Hình 2. 2: Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi ấm. ................................................................ 5
Hình 2. 3: Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát khơng khí. ..................................... 6
Hình 2. 4: Ngun lý hút ẩm. ............................................................................................... 6
Hình 2. 5: Điều khiển nhiệt độ mát. ..................................................................................... 7
Hình 2. 6: Điều khiển nhiệt độ bình thường. ....................................................................... 7
Hình 2. 7: Điều khiển chế độ nóng. ..................................................................................... 8
Hình 2. 8: Thơng gió tự nhiên. ............................................................................................. 8
Hình 2. 9: Thơng gió cưỡng bức. ......................................................................................... 9
Hình 2. 10: Cấu tạo bộ lọc. ..................................................................................................9
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). .............................................................. 13
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 hịa trên ơ tơ. ........................................... 14
Hình 2. 20: Cấu tạo máy nén cánh trượt. ........................................................................... 16
Hình 2. 21: Nguyên lý hoạt động máy nén cánh gạt.......................................................... 17
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. ............................................................................... 19
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. ................................................................................................. 22
Hình 2. 29: Ly hợp từ OFF. ............................................................................................... 22
Hình 2. 30: Giàn nóng. ....................................................................................................... 23
vi
Hình 2. 31: Cấu tạo giàn nóng. .......................................................................................... 24
Hình 2. 32: Cấu tạo của giàn nóng kép (Giàn nóng tích hợp). .......................................... 25
Hình 2. 33: Sơ đồ cấu tạo của bình lọc. ............................................................................. 26
Hình 2. 34: Van tiết lưu dạng hộp...................................................................................... 27
Hình 2. 35: Nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải cao). ................................................ 28
Hình 2. 36: Nguyên lý van tiết lưu kiểu hộp (khi tải thấp). ............................................... 28
Hình 2. 37: Các loại giàn lạnh. .......................................................................................... 29
Hình 2. 38: Cấu tạo của giàn lạnh. ..................................................................................... 30
Hình 2. 39: Hình dạng của cửa sổ kính. ............................................................................. 31
Hình 2. 40: Trạng thái mơi chất qua cửa sổ kính. .............................................................. 32
Hình 2. 41: Các loại quạt. .................................................................................................. 32
Hình 2. 42: Quạt lồng sóc. ................................................................................................. 33
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. ............................................................................ 37
Hình 2. 48: Cảm biến nhiệt độ ngồi xe. ........................................................................... 37
Hình 2. 49: Cảm biến bức xạ mặt trời................................................................................ 38
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: Ngun 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 ngun lí hoạt động motor trợ động thổi khí. ............................. 41
Hình 3. 1: Phần mềm SOLIDWORKS 2018. ...................................................................... 42
Hình 3. 2: Giao diện sketch của solidworks. ..................................................................... 43
Hình 3. 3: Khung mơ hình được thiết kế trong SolidWorks. ............................................. 43
Hình 3. 4: Bản thiết kế 2D của khung mơ hình. ................................................................ 44
vi
Hình 3. 5: Thực hiện việc cắt thép và sản phẩm. ............................................................... 45
Hình 3. 6: Thực hiện việc hàn khung. ................................................................................ 45
Hình 3. 7: Mài nhẵn. .......................................................................................................... 46
Hình 3. 8: Tiến hành sơn phủ. ............................................................................................ 46
Hình 3. 9: Trạng thái ban đầu của máy nén. ...................................................................... 47
Hình 3. 10: Tiến hành tháo và vệ sinh. .............................................................................. 47
Hình 3. 11: Máy nén sau khi vệ sinh. ................................................................................ 48
Hình 3. 12: Trạng thái ban đầu của giàn lạnh. ................................................................... 48
Hình 3. 13: Vệ sinh giàn lạnh, quạt lồng sóc. .................................................................... 49
Hình 3. 14: Thiết kế càng gạc đóng mở cửa gió quạt lồng sóc.......................................... 49
Hình 3. 15: Thiết kế càng gạc của motor trộn gió. ............................................................ 50
Hình 3. 16: Thiết kế khung kết nối motor trộn gió và giàn lạnh. ...................................... 50
Hình 3. 17: Sản phẩm in 3D............................................................................................... 50
Hình 3. 18: Hộp điều khiển lạnh Toyota Camry 2005....................................................... 51
Hình 3. 19: Chân giắc của hộp điều khiển. ........................................................................ 51
Hình 3. 20: Sơ đồ mạch điện hệ thống điều hòa Toyota Camry 2005............................... 54
Hình 3. 21: Mặt trước và mặt bên của mơ hình. ................................................................ 55
Hình 3. 22: Mặc sau của mơ hình. ..................................................................................... 55
Hình 4. 1: Logo arduino. .................................................................................................... 56
Hình 4. 2: Board Arduino Uno R3. .................................................................................... 57
Hình 4. 3: Màn hình LCD 2004 tích hợp I2C. ................................................................... 58
Hình 4. 4: Kết nối giữa Arduino Uno Và LCD tích hợp I2C. ........................................... 59
Hình 4. 5: Cầu phân áp. ..................................................................................................... 60
Hình 4. 6: Thiết kế mạch thu thập, hiển thị và điều khiển mơ hình trong proteus. ........... 64
Hình 4. 7: Thiết kế mạch thu thập, hiển thị và điều khiển mơ hình trong thực tế. ............ 64
Hình 4. 8: Hình ảnh hiển thị tín hiệu điện áp và nhiệt độ trên LCD.................................. 65
Hình 5. 1: Mơ phỏng kết nối máy nén, đồng hồ đo vào mơ hình. ..................................... 66
Hình 5. 2: Mơ hình thực tế. ................................................................................................ 67
Hình 5. 3: Mơ phỏng q trình hút chân khơng. ................................................................ 67
Hình 5. 4: Giá trị đồng hồ đo sau khi hút chân khơng. ...................................................... 67
Hình 5. 5: Vặn đai ốc để xả khơng khí trong ống ra ngoài. ............................................... 68
vi
Hình 5. 6: Mơ phỏng q trình nạp gas từ phía cao áp. ..................................................... 68
Hình 5. 7: Giá trị đồng hồ đo sau khi nạp gas đường áp cao. ............................................ 69
Hình 5. 8: Mơ phỏng trạng thái nạp gas từ phía thấp áp.................................................... 69
Hình 5. 9: Bật điều hịa MAX COOL, cơng tác gió HI. .................................................... 70
Hình 5. 10: Giá trị đồng hồ sau khi nạp gas ở đường áp thấp. .......................................... 70
Hình 5. 11: Áp suất ga bình thường. .................................................................................. 71
Hình 5. 12: Áp suất khi hệ thống bị lọt khí........................................................................ 72
Hình 5. 13: Áp suất khi thiếu ga. ....................................................................................... 73
Hình 5. 14: Áp suất khi giải nhiệt kém. ............................................................................. 73
Hình 5. 15: Áp suất khi hỏng máy nén hay tắt bầu ngưng. ............................................... 74
Hình 5. 16: Áp suất khi bị tắt van tiết lưu. ......................................................................... 75
Hình 5. 17: Hình mắc song song VOM với mạch cần đo trên mơ hình. ........................... 76
Hình 5. 18: Chân giắc của Air inlet control servo motor. .................................................. 78
Hình 5. 19: Chân giắc của Air mix control servo motor.................................................... 79
Hình 5. 20: Chân giắc của Air vent mode servo motor. .................................................... 79
Hình 5. 21: Sơ đồ mạch điện cảm biến bức xạ mặt trời. ................................................... 81
Hình 5. 22: Sự thay đổi điện áp của cảm biến bức xạ mặt trời. ......................................... 81
Hình 5. 23: Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh.......................................... 82
Hình 5. 24: Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ trong xe. .......................................... 82
Hình 5. 25: Quy trình chẩn đốn lỗi của hệ thống. ............................................................ 83
vi
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3. 1: Ý nghĩa chân giắc A40(B) ................................................................................ 52
Bảng 3. 2: Ý nghĩa chân giắc A39(A)................................................................................ 52
Bảng 4. 1: Thông số kỹ thuật của Board Arduino Uno R3. ............................................... 57
Bảng 4. 2: Ký hiệu các chân của LCD 2004. ..................................................................... 59
Bảng 4. 3: Tín hiệu điện áp ứng với từng mức nhiệt độ của TE........................................ 61
Bảng 4. 4: Bảng tỷ hiệu TE ................................................................................................ 61
Bảng 4. 5: Tín hiệu điện áp ứng với từng mức nhiệt độ của TR. ...................................... 62
Bảng 4. 6: Bảng tỷ hiệu TR ............................................................................................... 62
Bảng 5. 1: Giá trị điện áp các chân của hệ thống............................................................... 77
Bảng 5. 2: Giá trị điện áp các chân của Air inlet control servo motor. ............................. 78
Bảng 5. 3: Giá trị điện áp các chân của Air mix control servo motor. .............................. 79
Bảng 5. 4: Giá trị điện áp các chân của Air vent control servo motor............................... 80
Bảng 5. 5: Bảng điện áp, nhiệt độ của TE và TR .............................................................. 83
vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
A/C: Air Conditioner.
ECU: Electronic Control Unit.
EATC: Electronic Automatic Temperature Control.
HI: High
LCD: Liquid Crystal Display.
MH: Max Hot.
MC: Max Cool.
MCU: Micro Controller Unit.
NTC: Negative temperature coefficient.
I2C: Inter-Intergrated Circuit
vi
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 thơng minh( nhớ vị trí
ghế, sưởi ghế, guơng chiếu hậu thơng minh, khóa thơng minh,…), và một trong những tiện
nghi bắt buộc phải có trên một chiếc ơtơ đó là hệ thống điều hịa khơng khí ơtơ.
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 chun sâu và đi kèm với đó
là mơ hình thực tế minh họa nguyên 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: “Nghiên cứu thi
cơng mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ kết hợp thu thập hiển thị tín hiệu
cảm biến ” 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 cơng 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 cơ 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 không ổn định cũng như hư hỏng khá nhiều. Vì vậy dựa trên những kiến thức được
học kèm với q trình nghiên cứu nhóm chúng em áp dụng thể thực hiện các vấn đề sau:
- Thiết kế khung 3D mơ hình hệ thống điều hịa bằng phần mềm SolidWorks.
- Lắp ráp hai mơ hình điều hịa hồn chỉnh với đầy đủ các cảm biến cần thiết.
1
- Dùng Arduino kết hợp thu thập các tín hiệu cảm biến để hiển thị lên màn hình LCD
các giá trị điện áp và nhiệt độ.
- 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.
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 đôi chút so với trên xe thực tế.
1.3. Phương pháp nghiên cứu.
- Ơn tập các kiến thức cịn thiếu sót và phát sinh trong q trình thực hiện đề tài.
- Tham khảo kiến thức từ giảng viên hướng dẫn.
- Tìm hiểu các tài liệu liên quan đến đề tài để hoàn thiện cơ sở lý thuyết.
- 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 ngun lí hoạt động của hệ thống điều hịa.
Tài liệu đi kèm mô 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.
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 ln ln 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 22oC 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 khơng 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 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
3
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 (dòng
chuyển động do ngoại lực tác dụng, ví dụ như quạt, bơm v.v...).
- Bức xạ nhiệt là sự trao đổi nhiệt thơng 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, dòng nhiệt khơng chỉ truyền từ nơi
nóng sang nơi lạnh mà cịn 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 ln nhỏ đi. Trong bức xạ nhiệt,
dịng nhiệt được tính thơng qua định luật Stefan-Boltzmann.
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
thơng 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.
4
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 là thấp cho
đến khi nước làm mát nóng lên. Do đó ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi khơng làm
việc như là một bộ sưởi ấm.
Hình 2. 2: Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi ấm.
2.2.1.2. Hệ thống làm mát khơng khí.
Giàn lạnh trong hệ thống điều hịa làm việc như là một bộ trao đổi nhiệt để làm mát
khơng khí trước khi đưa vào trong xe. Khi bật cơng tắc điều hịa khơng khí, máy nén bắt
đầu làm việc đẩy môi chất lạnh (ga) tới giàn lạnh. Giàn lạnh được làm mát nhờ môi chất
5
làm lạnh và sau đó nó làm mát khơng khí được thổi vào trong xe từ quạt gió. Việc làm
nóng khơng khí phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát động cơ nhưng việc làm mát
khơng khí hồn tồn độc lập với nhiệt độ nước làm mát động cơ.
Hình 2. 3: Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát khơng khí.
2.2.1.3. Hệ thống hút ẩm khơng khí.
Lượng hơi nước trong khơng khí tăng lên khi nhiệt độ khơng khí cao và giảm xuống
khi nhiệt độ khơng khí giảm. Khi đi qua giàn lạnh, khơng khí được làm mát. Hơi nước
trong khơng khí ngưng tụ lại và bám vào các cánh tản nhiệt của giàn lạnh. Kết quả là độ
ẩm trong xe bị giảm xuống. Nước dính vào các cánh tản nhiệt đọng lại thành sương và
được chứa trong khay xả nước. Cuối cùng, nước này được tháo ra khỏi khay của xe bằng
một vịi nhỏ.
Hình 2. 4: Ngun lý hút ẩm.
6
