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 Lý do chọn đề tài 5 Mục đích nghiên cứu . 5 Đối tượng và khách thể nghiên cứu .5 Phạm vi nghiên cứu . 6 Phương pháp nghiên cứu . 6 Ý nghĩa thực tiễn đề tài . .6 Giới hạn đề tài ................................................................................................... 6 Phần I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN ÔTÔ ……. 7 CHỨC NĂNG CỦA ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ 7 Máy nén ........................................................................................................... 7 Giàn nóng ....................................................................................................... .7 Phin lọc ............................................................................................................ 7 Van tiết lưu ..................................................................................................... 7 Giàn lạnh .......................................................................................................... 7 Bình tích lũy ..................................................................................................... 7 Két sưởi ........................................................................................................... 7 Quạt gió ............................................................................................................ 7 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 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 động ............................................................................................................................... .14 2.2 CÁC CẢM BIẾN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TỰ ĐỘNG.......................15 2.2.1 Cảm biến nhiệt độ trong xe ..................................................................... 15 2.2.2 Cảm biến nhiệt độ môi trường ................................................................ 16 2.2.3 Cảm biến bức xạ mặt trời ....................................................................... 16 2.2.4 Cảm biến nhiệt độ dàn lạnh .................................................................... 17 2.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát .......................................................... 17 2.2.6 Cảm biến tốc độ máy nén ........................................................................... 18 2.2.7 Cảm biến ống dẫn gió và cảm biến khói xe( tham khảo )......................... 18 2.3 CÁC CỤM THIẾT BỊ ĐẶC TRƯNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ ................................................................................... 18 2.3.1 Mô tơ trộn gió .............................................................................................. 19 2.3.2 Mô tơ dẫn gió vào ....................................................................................... 20 2.3.3 Mô tơ chia gió .............................................................................................. 21 2.4 CÁC ĐIỀU KHIỂN CHÍNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TỰ ĐỘNG…….. 22 2.4.1 Điều khiển nhiệt độ không khí cửa ra ........................................................ 22 2.4.2 Điều khiển trộn gió ...................................................................................... 22 2.4.3 Điều khiển chia gió ..................................................................................... 23 2.4.4 Điều khiển tốc độ quạt dàn lạnh ................................................................ 24 2.4.5 Điều khiển hâm nóng .................................................................................. 25 2.4.6 Điều khiển gió trong thời gian quá độ ....................................................... 26 2.4.7 Điều khiển dẫn gió vào ............................................................................... 27 2.4.8 Điều khiển tốc độ không tải ....................................................................... 28 2.4.9 Điều chỉnh tốc độ quạt giàn nóng ............................................................. 29 2.4.10 Điều khiển băng tan .................................................................................. 31 2.4.11 Điều khiển đóng ngắt máy nén ................................................................. 35 2.4.12 Điều khiển theo mạng lưới thần kinh ( tham khảo ) ............................... 39 Phần III : KiỂM TRA SỬA CHỮA MỘT SỐ HƯ HỎNG TƯỜNG GẶP TRONG HỆ 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 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 không khí tự động được sản xuất và bán ra với số lượng ngày càng nhiều. Đồng nghĩa với việc nhu cầu sửa chữa hệ thống điều hòa ngày càng lớn. Từ nhu cầu đó mà yêu cầu cần đặt ra đối với người thợ, người kỹ sư ô tô đó là phải được trang bị những kiến thức chuyên môn về điều hòa tự động và rèn luyện nâng cao trình độ tay nghề sửa chữa. Tại khoa Cơ Khí- Động Lực trường ĐHSP Kỹ thuật Hưng Yên, việc học tập và nghiên cứu hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô còn hạn chế. Tài liệu tham khảo cũng như các trang thiết bị thực hành sửa chữa chưa đáp ứng được nhu cầu học tập. Vì thế các học sinh, sinh viên chưa tiếp cận được nhiều với mảng đề tài này. Từ những vấn đề trên em đã được định hướng lựa chọn đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô”. Nội dung của đề tài gồm: Phần I: Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô. Phần II: Hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô. Phần III: Phân tích một số mạch điều hòa không khí tự động tiêu biểu của một số hãng xe ô tô. Phần IV: Kiểm tra, chẩn đoán và sửa chữa những hư hỏng thường gặp trong hệ thống điều hòa. Nhận thấy đây là một đề tài nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao. Vì vậy em đã mạnh dạn xin nhận đề tài này để tìm hiểu và nghiên cứu. Trong quá trình thực hiện đề tài mặc dù gặp không ít những khó khăn nhưng được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy Đỗ Văn Cườngcùng các thầy cô trong khoa và các bạn học em đã từng bước hoàn thiện được đề tài của mình. Đến nay đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành các mục tiêu đề ra theo đúng thời gian quy định. Do kiến thức chuyên môn còn hạn chế, đề tài nghiên cứu có phạm vi rộng. Nên mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng đề tài của em vẫn không tránh khỏi khiếm khuyết và hạn chế. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các quý thầy cô và các bạn 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 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 chất kỹ thuật cho việc dạy và học còn thiếu thốn. Vì vậy các học sinh, sinh viên chưa tiếp cận được nhiều với mảng đề tài này. Điều này sẽ là hạn chế về mặt kiến thức cũng như gặp khó khăn hơn khi ra trường làm việc trong môi trường nghiên cứu, sửa chữa hệ thống điều hòa nói chung và hệ thống điều hòa tự động nói riêng. Xuất phát từ những lý do trên đây, em xin mạnh dạn nhận đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô”. 2. Mục đích nghiên cứu. Đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô” được thực hiện nhằm mục đích: Tìm hiểu chung về hệ thống điều hòa trên ô tô nhằm cung cấp kiến thức cơ bản về hệ thống điều hòa cho người học. Tìm hiểu về hệ thống điều hòa tự động trên ô tô với nội dung tìm hiểu về các loại cảm biến được sử dụng trong hệ thống điều hòa tự động, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các cụm thiết bị chính, phương pháp điều khiển điều hòa. Đưa ra và hướng dẫn phân tích một số sơ đồ mạch điện điều hòa của một số hãng xe tiêu biểu. Chẩn đoán và sửa chữa những hư hỏng thường gặp trong hệ thống điều hòa không khí ô tô theo phương pháp sửa chữa, chẩn đoán thông thường và theo phương pháp sử dụng hệ thống tự chẩn đoán. 3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu là: Hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô. Khách thể nghiên cứu là: Trên ô tô 4. Phạm vi nghiên cứu. Hệ thống điều hòa tự động của một số hãng xe tiêu biểu: Daewoo, Honda, Lexus, Toyota, Nissan, Suzuki… 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. 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. 3. Phin lọc. 4. Van tiết lưu. 5. Giàn lạnh. 6. Bình tích lũy. 7. Két sưởi. 8. Quạt gió. Điều hòa không khí là một trang bị tiện nghi thông dụng trên ô tô. Nó có các chức năng sau: + Điều khiển nhiệt độ không khí trong xe. + Duy trì độ ẩm và lọc gió. + Loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như: hơi nước, băng đọng trên mặt kính. 1.1.1. Chức năng điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe. a. Chức năng sưởi ấm. Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của két sưởi.. Người ta dùng két sưởi như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóng không khí trong xe. Két sưởi lấy nước làm mát đã được hâm nóng bởi động cơ này để làm nóng không khí trong xe nhờ quạt gió. Nhiệt độ của két sưởi vẫn còn thấp cho đến khi nước làm mát nóng lên. Do đó ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi không làm việc như một bộ sưởi ấm. b. Chức năng làm mát. Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của giàn lạnh. Giàn lạnh là một bộ phận trao đổi nhiệt để làm mát không khí trước khi đưa vào khoang xe. Khi bật công tắc điều hòa không khí, máy nén bắt đầu làm việc, đẩy môi chất lạnh (ga điều hòa) tới giàn lạnh. Giàn lạnh được làm mát nhờ môi chất lạnh. Khi đó không khí thổi qua giàn lạnh bởi quạt gió sẽ được làm mát để đưa vào trong xe. 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. 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 hệ thống xông kính trên xe sẽ dẫn một đường khí thổi lên phía mặt kính để làm tan hơi nước. 1.2. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ. Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô được phân loại theo vị trí lắp đặt và theo phương thức điều khiển. 1.2.1. Phân loại theo vị trí lắp đặt. a. Kiểu giàn lạnh đặt phía trước. Ở loại này, giàn lạnh được gắn sau bảng đồng hồ. Gió từ bên ngoài hoặc không khí tuần hoàn bên trong được quạt giàn lạnh thổi qua giàn lạnh rồi đẩy vào trong khoang xe. Kiểu này được dùng phổ biến trên các xe con 4 chỗ, xe tải.. Hình 1.6: Kiểu giàn lạnh đặt phía trước. b. Kiểu giàn lạnh đặt phía trước và sau xe. (Kiểu kép) Kiểu giàn lạnh này là sự kết hợp của kiểu phía trước với giàn lạnh phía sau được đặt trong khoang hành lý. Cấu trúc này cho không khí thổi ra từ phía trước hoặc từ phía sau. Kiểu kép cho năng suất lạnh cao hơn và nhiệt độ đồng đều ở mọi nơi trong xe. Loại này được dùng phổ biến trên các loại xe 7 chỗ.. Hình 1.7 : Kiểu giàn lạnh kép. c. Kiểu kép treo trần. Kiểu kép treo trần bố trí hệ thống điều hòa có giàn lạnh phía trước kết hợp với giàn lạnh treo trên trần xe. Kiểu thiết kế này giúp tăng được không gian khoang xe nên thích hợp với các loại xe khách. Hình 1.8: Kiểu kép treo trần. 1.2.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển. a. Phương pháp điều khiển bằng tay. 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... 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 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 thời tiết. Hình 2.2:Ví dụ bảng điều khiển điều hòa tự động trên ô tô. 2.1.3.Vị trí các chi tiết trong hệ thống. Hình 2.3: Vị trí các chi tiết trong hệ thống điều hòa tự động. 1. ECU điều khiển A/C. 2. ECU động cơ. 3. Bảng điều khiển. 4. Cảm biến nhiệt độ trong xe. 5. Cảm biến nhiệt độ ngoài xe. 6. Cảm biến bức xạ mặt trời. 7. Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh. 8.Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 9. Công tắc áp suất A/C 10. Mô tơ trộn gió. 11. Mô tơ lấy gió vào. 12. Mô tơ chia gió. 13. Mô tơ quạt gió (quạt giàn lạnh). 14. Bộ điều khiển quạt giàn lạnh. 2.1.4. Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa không khí tự động. Hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động tiếp nhận thông tin nạp vào từ sáu nguồn khác nhau, xử lý thông tin và sau cùng ra lệnh bằng tín hiệu để điều khiển các bộ tác động cổng chức năng. Sáu nguồn thông tin bao gồm: Bộ cảm biến bức xạ nhiệt. Bộ cảm biến nhiệt độ bên trong xe 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