Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Cơ khí động lực−−−−−−−−−−−−
LUẬN VĂN
ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu hệ thống điều hòa không khí tự
động trên Ô tô
MỤC LỤC
LỜI NHẬN XÉT 1
LỜI NÓI ĐẦU 3
MỞ ĐẦU 5
Chức năng điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe
Chức năng hút ẩm và lọc gió 9
Chức năng loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn 10
PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN ÔTÔ……… 10
Phân loại theo vị trí lắp đặt 10
GVHD : §ç V¨n Cêng Trang: 1
SVTH: NguyÔn V¨n TuyÕn
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Cơ khí động lực
1.1.1 Phân loại theo phương pháp điều khiển 11
Phần II : HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ ………… 13
2.1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG …… 13
2.1.1 Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động 13
2.1.2 Chức năng của hệ thống điều hòa không khí tự động 13
2.1.3 Vị trí các chi tiết trong hệ thống 14
2.1.4 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa không khí tự
THỐNG ĐIỀU HÒA 40
3.1 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA , SỬA CHỮA THÔNG THƯỜNG .40
3.1.1 Kiểm tra , sửa chữa một số hư hỏng thường gặp trên xe 40
3.1.2 Kiểm tra , chẩn đoán , sửa chữa thông qua việc đo áp suất ga 42
3.2 CHẨN ĐOÁN BẰNG HỆ THỐNG TỰ CHẨN ĐOÁN . .51
3.2.1 Mô tả 51
3.2.2 Ví dụ quy trình đọc mã lỗi và xóa mã lỗi trên xe Toyota 51
3.2.3 Một số ví dụ về mã tự chẩn đoán trên một số hãng xe tiêu biểu ………. 53
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58
GVHD : §ç V¨n Cêng Trang: 2
SVTH: NguyÔn V¨n TuyÕn
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Cơ khí động lực
LỜI NÓI ĐẦU
Hòa trong bối cảnh phát triển chung của ngành công nghiệp thế giới. Ngành
công nghiệp ô tô ngày càng khẳng định hơn nữa vị thế vượt trội của mình so với các
ngành công nghiệp khác. Không còn đơn thuần là những chiếc xe chỉ được coi như
một phương tiện phục vụ đi lại, vận chuyển. Những phiên bản xe mới lần lượt ra đời,
kết hợp giữa những bước đột phá về công nghệ kỹ thuật và những nét sáng tạo thẩm
mỹ tạo nên những chiếc xe đáp ứng được kỳ vọng của người tiêu dùng.
Ngày nay, một chiếc xe ô tô không những phải đảm bảo về tính năng an toàn
cho người sử dụng mà nó còn phải đảm bảo cung cấp được các thiết bị tiện nghi nhằm
đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Một trong số đó là hệ thống điều
hòa không khí tự động trên ô tô. Nhờ sự tiến bộ của khoa học công nghệ mà hệ thống
này ngày càng được hoàn thiện và phát triển. Đem lại sự thoải mái, dễ chịu cho người
ngồi trong xe dưới mọi điều kiện thời tiết.
Ở Việt Nam ô tô đã trở thành một phương tiện giao thông thông dụng của
người dân. Các hãng xe lớn như: Toyota, Ford, Mecerdes, Honda, Daewoo, Huyndai,
Nissan, Isuzu…đều đã có mặt trên thị trường. Số lượng xe lắp đặt hệ thống điều hòa
để đề tài của em hoàn thiện hơn. Em hy vọng đề tài có thể được sử dụng làm tài liệu
tham khảo cho các bạn sinh viên yêu thích nghiên cứu tìm hiểu về hệ thống điều hòa
nói chung và hệ thống điều hòa tự động nói riêng trên ô tô.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2010
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Tuyến
GVHD : §ç V¨n Cêng Trang: 4
SVTH: NguyÔn V¨n TuyÕn
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Cơ khí động lực
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Khi nền kinh tế ngày càng phát triển, đời sống con người ngày một được nâng
cao. Sự đòi hỏi được cung cấp những gì tốt nhất là một nhu cầu chính đáng.
Một chiếc xe hiện đại ngày nay có thể được ví như một tòa nhà di động. Như
vậy có nghĩa, không thể chỉ dừng lại ở việc đảm bảo về độ an toàn, về tính hiệu quả
kinh tế hay tính thẩm mỹ của một chiếc xe, mà còn cần phải đảm bảo trang bị được
những hệ thống, thiết bị tiện nghi nhằm thỏa mãn nhu cầu của người tiêu dùng. Vì thế
đó là một trong những yêu cầu hàng đầu mà buộc các nhà thiết kế, chế tạo ô tô phải
đặc biệt quan tâm.
Ngày nay, việc sử dụng ô tô ở Việt Nam đã trở nên rất phổ biến. Các xe được
trang bị hệ thống điều hòa tự động chiếm một số lượng ngày càng nhiều. Điều đó đồng
nghĩa với việc nhu cầu sửa chữa hệ thống điều hòa tự động trên ô tô ngày càng lớn. Vì
vậy yêu cầu đặt ra đối với những người thợ, người kỹ sư sửa chữa điều hòa đó là phải
có được những kiến thức về hệ thống điều hòa nói chung và hệ thống điều hòa tự động
nói riêng để từ đó thực hiện việc sửa chữa một cách hiệu quả.
Tại khoa Cơ khí- Động lực trường ĐHSP Kỹ thuật Hưng Yên, việc học tập và
nghiên cứu mảng hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô còn hạn chế, cơ sở vật
5. Phương pháp nghiên cứu.
5.1 Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết.
Nghiên cứu các tài liệu, các sách hướng dẫn về hệ thống điều hòa trên xe ô tô.
Nghiên cứu trên các phần mềm: phần mềm Mitchell Ondemand 5, phần mềm
đào tạo kỹ thuật viên Toyota.
Tra cứu trên internet.
5.2 Phương pháp quan sát
Quan sát, thực tập sửa chữa tại xưởng điều hòa.
6. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Cung cấp các kiến thức cơ bản về hệ thống điều hòa trên ô tô nói chung và hệ
thống điều hòa tự động nói riêng nhằm xây dựng kiến thức cơ bản và chuyên sâu cho
người học.
Thực hiện phân tích các mạch điện điều khiển chính trong hệ thống điều hòa
giúp cho người học làm quen với việc phân tích các mạch điện trên sơ đồ.
7. Giới hạn đề tài.
Do điều kiện và thời gian có hạn, cũng như kiến thức còn hạn chế nên đề tài của
em mới chỉ nghiên cứu và phân tích đặc điểm hệ thống điều hòa tự động trên bốn hãng
xe tiêu biểu: Toyota, Honda, Lexus, Daewoo.
Đề tài tập trung nghiên cứu về mặt lý thuyết cơ bản. Phần nghiên cứu các điều
khiển và các cụm thiết bị chính trong hệ thống điều hòa tự động còn hạn chế.
GVHD : §ç V¨n Cêng Trang: 6
SVTH: NguyÔn V¨n TuyÕn
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Cơ khí động lực
Phần I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN
Ô TÔ
1.1 CHỨC NĂNG CỦA ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ.
Hình 1.1: Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa trên ô tô.
1. Máy nén.
2. Giàn nóng.
GVHD: Đỗ Văn Cường
SVTH : Nguyễn Văn Tuyến Trang : 8
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Cơ khí động lực
Như vậy,việc làm nóng không khí phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát
động cơ còn việc làm mát không khí lại phụ thuộc vào môi chất lạnh. Hai chức năng
này hoàn toàn độc lập với nhau.
1.1.2. Chức năng hút ẩm và lọc gió.
a. Chức năng hút ẩm.
Nếu độ ẩm trong không khí lớn khi đi qua giàn lạnh, hơi nước trong không khí
sẽ ngưng tụ lại và bám vào các cánh tản nhiệt của giàn lạnh. Kết quả là không khí sẽ
được làm khô trước khi đi vào trong khoang xe. Nước đọng lại thành sương trên các
cánh tản nhiệt và chảy xuống khay xả nước sau đó được đưa ra ngoài xe thông qua
vòi dẫn.
b. Chức năng lọc gió.
Một bộ lọc được đặt ở cửa hút của hệ thống điều hòa không khí để làm sạch
không khí trước khi đưa vào trong xe.
Gồm hai loại:
Bộ lọc chỉ lọc bụi.
Bộ lọc lọc bụi kết hợp khử mùi bằng than hoạt tính.
Hình 1.4 : Bộ lọc không khí.
GVHD: Đỗ Văn Cường
SVTH : Nguyễn Văn Tuyến Trang : 9
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Cơ khí động lực
Hình 1.5: Bộ lọc gió kết hợp khử mùi.
1.1.3. Chức năng loại bỏ các chất cản chở tầm nhìn.
Khi nhiệt độ ngoài trời thấp, nhiệt độ và độ ẩm trong xe cao. Hơi nước sẽ đọng
lại trên mặt kính xe, gây cản trở tầm nhìn cho người lái. Để khắc phục hiện tượng này
Phương pháp này cho phép điều khiển bằng cách dùng tay để tác động vào
các công tắc hay cần gạt để điều chỉnh nhiệt độ trong xe. Ví dụ: công tắc điều khiển
tốc độ quạt, hướng gió, lấy gió trong xe hay ngoài trời
GVHD: Đỗ Văn Cường
SVTH : Nguyễn Văn Tuyến Trang : 11
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Cơ khí động lực
Hình 1.9: Ví dụ bảng điều khiển điều hòa cơ trên xe Ford
b.Phương pháp điều khiển tự động.
Điều hòa tự động điều khiển nhiệt độ mong muốn thông qua bộ điều khiển
điều hòa ( ECU A/C). Nhiệt độ không khí được điều khiển một cách tự động dựa vào
tín hiệu từ các cảm biến gửi tới ECU. VD: cảm biến nhiệt độ trong xe, cảm biến nhiệt
độ môi trường, cảm biến bức xạ mặt trời…
Hình 1.10: Ví dụ bảng điều khiển điều hòa tự động trên ô tô Toyota Camry
GVHD: Đỗ Văn Cường
SVTH : Nguyễn Văn Tuyến Trang : 12
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Cơ khí động lực
Phần II: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG
TRÊN Ô TÔ
2.1. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG.
2.1.1. Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động.
Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống điều hòa tự động trên ô tô.
Cấu trúc của hệ thống điều hòa tự động trên ô tô bao gồm các tín hiệu đầu vào
(các cảm biến), bộ xử lý tín hiệu và điều khiển (ECU) và bộ phận chấp hành (Quạt
gió, van điều khiển).
2.1.2. Chức năng của hệ thống điều hòa không khí tự động.
Khi bật điều hòa, nhấn nút Auto và chọn nhiệt độ mong muốn. Hệ thống điều
hòa tự động sẽ điều chỉnh nhiệt độ trong xe đến nhiệt độ đã chọn và duy trì nhiệt độ
đó nhằm mang lại cảm giác thoải mái cho người ngồi trên ô tô trong mọi điều kiện
Bộ cảm biến nhiệt độ bên ngoài xe.
Bộ cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ.
Công tắc áp suất A/C
Tín hiệu cài đặt từ bảng điều khiển.
Sau khi nhận được các thông tin tín hiệu đầu vào, cụm điều khiển điện tử sẽ
phân tích, xử lý thông tin và phát tín hiệu điều khiển bộ chấp hành điều chỉnh tốc độ
quạt giàn nóng, giàn lạnh, quạt két nước động cơ, điều chỉnh chế độ trộn gió, lấy gió
và chia gió ứng với từng yêu cầu nhiệt độ.
2.2. CÁC CẢM BIẾN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TỰ ĐỘNG.
2.2.1. Cảm biến nhiệt độ trong xe.
Hình 2.4: Cảm biến nhiệt độ trong xe.
Cảm biến nhiệt độ trong xe là một nhiệt điện trở được lắp trong bảng táp lô có
một đầu hút. Đầu hút này dùng không khí được thổi vào từ quạt gió để hút không khí
bên trong xe nhằm phát hiện nhiệt độ trung bình trong xe. Sau đó nó sẽ gửi tín hiệu
đến ECU A/C.
2.2.2. Cảm biến nhiệt độ môi trường
Hình 2.5: Cảm biến nhiệt độ môi trường
Cảm biến nhiệt độ môi trường là một nhiệt điện trở được lắp ở phía trước giàn
nóng để xác định nhiệt độ ngoài xe.
Cảm biến này phát hiện nhiệt độ ngoài xe để điều khiển thay đổi nhiệt độ trong
xe do ảnh hưởng của nhiệt độ ngoài xe.
2.2.3. Cảm biến bức xạ mặt trời.
Cảm biến bức xạ mặt trời là một điốt quang được lắp ở phía trên của bảng táp lô
để xác định cường độ ánh sáng mặt trời.
Cảm biến này phát hiện cường độ ánh sáng mặt trời dùng để điều khiển sự thay
đổi nhiệt độ trong xe do ảnh hưởng của tia nắng mặt trời.
Hình 2.6: Cảm biến bức xạ mặt trời.
2.2.4. Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh là một nhiệt điện trở được lắp ở giàn lạnh để phát
hiện nhiệt độ của không khí khi đi qua giàn lạnh.
2.3. CÁC CỤM THIẾT BỊ ĐẶC TRƯNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TỰ
ĐỘNG TRÊN Ô TÔ.
2.3.1. Mô tơ trộn gió.
a. Cấu tạo:
Mô tơ trộn gió gồm có mô tơ, bộ hạn chế, chiết áp, và tiếp điểm động. Mô tơ
được kích hoạt bởi tín hiệu từ ECU A/C.
b. Nguyên lý hoạt động.
Khi cánh điều khiển trộn gió được chuyển tới vị trí HOT thì cực MH được cấp
điện và cực MC được nối mát để quay mô tơ trộn gió điều khiển cánh trộn gió. Khi
cực MC trở thành nguồn cấp điện và cực MH được nối mát thì mô tơ quay theo chiều
ngược lại để xoay cánh trộn gió về vị trí COOL.
Hình 2.12: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mô tơ trộn gió.
Khi tiếp điểm động của chiết áp dịch chuyển đồng bộ với sự quay của mô tơ,
tạo ra các tín hiệu điện theo vị trí của cánh trộn gió và đưa thông tin vị trí thực tế của
cánh điều khiển trộn gió tới ECU A/C
Mô tơ trộn gió được trang bị một bộ hạn chế để ngắt dòng điện tới mô tơ khi đi
đến vị trí hết hành trình. Khi tiếp điểm động dịch chuyển đồng bộ với mô tơ tiếp xúc
với các vị trí hết hành trình, thì mạch điện bị ngắt để dừng mô tơ lại.
2.3.2. Mô tơ dẫn gió vào.
a. Cấu tạo: Mô tơ trợ động dẫn gió vào gồm có một mô tơ, bánh răng, đĩa động…
Hình 2.13: Mô tơ dẫn gió vào.
b. Nguyên lý hoạt động: Khi ấn lên công tắc điều khiển dẫn gió vào sẽ làm đóng mạch
điện của mô tơ dẫn gió vào cho dòng điện đi qua mô tơ và làm dịch chuyển cánh điều
khiển dẫn gió vào.
Khi cánh điều khiển dẫn gió vào chuyển tới vị trí FRESH hoặc RECIRC thì tiếp
điểm của đĩa động nối với mô tơ được tách ra và mạch nối với mô tơ bị ngắt làm cho
mô tơ dừng lại.
2.3.3. Mô tơ chia gió.
a. Cấu tạo: Mô tơ chia gió gồm có một mô tơ, tiếp điểm động, bảng mạch, mạch dẫn
động mô tơ…
khiển.
Hình 2.16: Điều khiển trộn gió.
Điều khiển:
* Điều chỉnh cực đại MAX: Khi nhiệt độ được đặt ở MAX COOL (lạnh nhất) hoặc
MAX HOT (Nóng nhất), cánh điều khiển trộn gió sẽ mở hoàn toàn về phía COOL
hoặc HOT mà không phụ thuộc vào giá trị TAO.
Điều này gọi là “Điều khiển MAX COOL” hoặc “Điều khiển MAX HOT”.
* Điều khiển thông thường.
Khi nhiệt độ đặt trước từ 18,5 đến 31,5
0
C thì vị trí cánh điều khiển trộn gió được điều
khiển dựa trên giá trị TAO để điều chỉnh nhiệt độ trong xe theo nhiệt độ đặt trước.
Tính toán độ mở cánh điều tiết trộn gió:
Giả sử độ mở của cánh điều khiển trộn gió là 0% khi nó dịch chuyển hoàn toàn
về phía COOL và 100% khi nó dịch chuyển hoàn toàn về phía HOT, thì nhiệt độ giàn
lạnh gần bằng với TAO khi độ mở là 0%. Khi độ mở là 100% thì nhiệt độ của két sưởi
(bộ phận trao đổi nhiệt) được tính toán từ nhiệt độ nước làm mát động cơ sẽ bằng
TAO. ECU cho dòng điện tới mô tơ trợ trộn gió để điều khiển độ mở của cánh trộn
gió. Độ mở thực tế của cánh điều khiển được phát hiện bằng chiết áp theo độ mở xác
định.
Độ mở xác định = (TAO – nhiệt độ giàn lạnh)/(Nhiệt độ nước làm mát- nhiệt
độ giàn lạnh) x 100.
2.4.3. Điều khiển chia gió.
Mô tả :
Khi điều hòa không khí được bật lên giữa sưởi ấm và làm mát, thì chế độ A/C
được tự động bật về dòng khí mong muốn.
Điều khiển:
Việc điều khiển gió được thay đổi theo cách sau:
+ Hạ thấp nhiệt độ trong xe: FACE.
+ Khi nhiệt độ trong xe ổn định xung quanh nhiệt độ đặt trước: BI- LEVEL.
thường mở đóng lại nối mát trực tiếp cho mô tơ quạt gió. Như vậy tránh được sự tổn
hao điện áp trên tranzistor công suất vì thế dòng điện qua quạt gió là cực đại, tốc độ
quạt là lớn nhất.
2.4.5. Điều khiển hâm nóng.
Hình 2.19: Điều khiển hâm nóng.
Điều khiển:
Khi dòng khí được thiết lập ở chế độ FOOT hoặc BI- LEVEL mà núm chọn tốc
độ quạt gió được đặt ở vị trí AUTO, thì tốc độ quạt gió được điều khiển theo nhiệt độ
nước làm mát.
+ Khi nhiệt độ nước làm mát thấp: Để tránh đưa vào xe gió lạnh, chức năng
điều khiển hâm nóng sẽ hạn chế tốc độ quạt gió.
+ Khi hâm nóng không khí trong xe: Chức năng điều khiển hâm nóng không khí
trong xe so sánh lượng không khí được xác định bởi cảm biến nhiệt độ nước làm mát
và lượng khí được tính toán từ TAO sau đó nó lấy giá trị nhỏ hơn và làm cho quạt
quay ở tốc độ thấp hơn.
+ Sau khi hâm nóng không khí trong xe: Việc điều khiển hâm nóng không khí
trong xe sẽ trở về trạng thái điều khiển bình thường dựa trên TAO.
Sự điều khiển này được kích hoạt chỉ cho quá trình sưởi chứ không cho quá trình
làm mát.
2.4.6. Điều khiển gió trong thời gian quá độ.
Mô tả:
Hình 2.20: Điều khiển tốc độ quạt trong thời gian quá độ.
Khi xe đỗ dưới trời nắng trong một thời gian dài, điều hòa không khí sẽ thải ra
không khí nóng ngay lập tức sau khi hoạt động. Chức năng điều khiển dòng khí trong
thời gian quá độ sẽ ngăn chặn vấn đề này.
Điều khiển:
+ Khi nhiệt độ giàn lạnh cao hơn 30
0
C (86
0
Vai trò: Khi động cơ chạy không tải, công suất động cơ nhỏ. Bật máy nén sẽ làm quá
tải động cơ. Điều này có thể gây chết máy hoặc động cơ quá nóng. Để máy điều hòa
hoạt động khi xe chạy ở chế độ không tải thì tốc độ động cơ phải được tăng lên một
cách tự động gọi là điều khiển tốc độ không tải hay bù ga.
Giải pháp điều khiển tốc độ không tải (bù điều hòa).
* Đối với động cơ phun xăng điện tử:
+ Điều khiển van ISC để mở thông đường gió từ trước ra sau bướm ga khi xe
chạy ở chế độ không tải.
+ Sử dụng hệ thống bướm ga điện tử thông minh (ETCS-i) điều khiển mô tơ
điện để kênh ga.
+ Đối với động cơ không sử dụng bướm ga mà điều khiển bằng xupap thì sẽ mở
thêm xupap khi bật điều hòa ở chế độ không tải
Copyright: Tài liệu đại học ©