Tài liệu Kỹ thuật: Khai thác hệ thống điều hoà trên ô tô honda city xây

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Khai thác hệ thống điều hoà trên ô tô honda city xây dựng mô hình hệ thống điều hòa không khí ô tô, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng

• Tác giả: Huỳnh Phi Hoàn
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Minh Phúc
• Trường học: Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô
• Đề tài: Khai thác hệ thống điều hoà trên ô tô Honda City và xây dựng mô hình hệ thống điều hoà không khí ô tô
• Loại tài liệu: Luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới Thiệu Chung Về Hệ Thống Điều Hòa Ô Tô

Hệ thống điều hòa không khí ô tô đã trở thành một tiện nghi thiết yếu trong cuộc sống hiện đại. Đây là hệ thống cơ khí-điện tử phức tạp giúp duy trì nhiệt độ và độ ẩm thoải mái bên trong cabin xe. Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa dựa trên chu trình làm lạnh thermodynamic, sử dụng chất làm lạnh để hấp thụ nhiệt từ không khí bên trong xe và tỏa nhiệt ra bên ngoài. Hầu hết các ô tô hiện nay đều được trang bị hệ thống điều hòa để đáp ứng nhu cầu người dùng. Việc hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống điều hòa ô tô là rất quan trọng để vận hành và bảo trì hiệu quả. Luận văn này tập trung vào khai thác hệ thống điều hòa trên ô tô Honda City, một trong những dòng xe phổ biến tại Việt Nam, đồng thời xây dựng mô hình hệ thống điều hòa không khí giúp người học hiểu sâu hơn về cấu trúc và hoạt động.

1.1. Cấu Tạo Chung Của Hệ Thống Điều Hòa

Hệ thống điều hòa ô tô bao gồm nhiều bộ phận chính: máy nén, giàn nóng, giàn lạnh, bình lọc hút ẩm, van giản nở, các ống dẫn và chất làm lạnh. Máy nén là trái tim của hệ thống, nén chất làm lạnh và điều chỉnh áp suất. Giàn nóng tỏa nhiệt từ chất làm lạnh ra bên ngoài xe. Giàn lạnh hấp thụ nhiệt từ không khí cabin. Mỗi bộ phận đều có vai trò quan trọng trong quá trình làm lạnh.

1.2. Nguyên Lý Hoạt Động Cơ Bản

Nguyên lý làm việc của hệ thống điều hòa dựa trên chu trình làm lạnh gồm bốn quá trình: nén, ngưng tụ, giản nở và buồn. Chất làm lạnh luân chuyển liên tục qua các bộ phận, thay đổi trạng thái vật lý để trao đổi nhiệt. Quá trình nén làm tăng áp suất và nhiệt độ chất làm lạnh. Quá trình ngưng tụ giải phóng nhiệt tại giàn nóng. Quá trình giản nở làm giảm áp suất. Quá trình buồn hấp thụ nhiệt từ cabin.

II. Hệ Thống Điều Hòa Honda City 2015

Honda City 2015 được trang bị hệ thống điều hòa hiện đại với công suất làm lạnh tối ưu. Thông số kỹ thuật của xe cho thấy đây là dòng sedan hạng B được thiết kế cho thị trường Việt Nam với đầy đủ tiện nghi. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều hòa Honda City thể hiện rõ sự kết nối giữa các bộ phận chính: từ máy nén chạy bằng động cơ, qua giàn nóng ở phía trước xe, rồi đến giàn lạnh bên trong cabin. Các linh kiện được thiết kế và lắp ráp tối ưu để đảm bảo hiệu suất làm lạnh cao nhất. Hiểu biết chi tiết về cấu tạo và nguyên lý của hệ thống điều hòa trên Honda City giúp người sử dụng và kỹ thuật viên bảo trì xe hiệu quả hơn.

2.1. Các Linh Kiện Chính Trên Honda City

Giàn nóng Honda City 2015 là bộ trao đổi nhiệt loại ống và cánh, được lắp ở phía trước xe để tỏa nhiệt cho không khí bên ngoài. Giàn lạnh được đặt bên trong cabin, giúp làm lạnh không khí trước khi thổi vào khoang. Van tiết lưu và cảm biến nhiệt độ điều khiển hoạt động của hệ thống. Quạt giàn nóng và quạt giàn lạnh tăng cường trao đổi nhiệt. Lọc gió giữ cho không khí sạch sẽ.

2.2. Những Hư Hỏng Thường Gặp

Hệ thống điều hòa Honda City có thể gặp các sự cố như rò rỉ chất làm lạnh, máy nén không hoạt động, quạt không quay, cảm biến hỏng. Những hư hỏng này ảnh hưởng đến hiệu suất làm lạnh và thoải mái của người dùng. Phát hiện sớm và khắc phục kịp thời là cách tốt nhất để duy trì hệ thống điều hòa trong tình trạng tốt.

III. Quy Trình Xây Dựng Mô Hình Hệ Thống Điều Hòa

Xây dựng mô hình hệ thống điều hòa ô tô là quá trình thực tiễn quan trọng để giúp sinh viên và kỹ thuật viên hiểu sâu hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động. Mô hình được xây dựng dựa trên sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều hòa Honda City, tích hợp tất cả các linh kiện chính: máy nén, giàn nóng, giàn lạnh, bình lọc, van giản nở và các ống dẫn. Quá trình thực hiện bao gồm khâu thiết kế khung, vệ sinh thiết bị, lắp ráp và gá các bộ phận lên khung mô hình. Mô hình hoàn thiện không chỉ mang tính giáo dục cao mà còn có thể được sử dụng cho mục đích đào tạo và trình diễn.

3.1. Thiết Kế Và Chuẩn Bị Vật Liệu

Quá trình làm khung mô hình bắt đầu với thiết kế chi tiết dựa trên sơ đồ nguyên lý thực tế. Chọn vật liệu phù hợp như thép hoặc nhôm để đảm bảo khung mô hình vững chắc và dễ lắp ráp. Các thông số kỹ thuật được tính toán để mô hình phản ánh chính xác hệ thống điều hòa thực tế. Vệ sinh tất cả thiết bị trước khi lắp ráp để đảm bảo chất lượng.

3.2. Lắp Ráp Và Hoàn Thiện

Quá trình lắp ráp bao gồm gá các linh kiện lên khung theo sơ đồ nguyên lý. Kết nối các ống dẫn và đường ống đúng trình tự để đảm bảo luồng chất làm lạnh chính xác. Kiểm tra kỹ lưỡng tất cả kết nối, điều chỉnh vị trí các bộ phận. Mô hình hoàn thiện được thử nghiệm để xác nhận hoạt động của hệ thống điều hòa.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Và Hướng Phát Triển

Khai thác hệ thống điều hòa ô tô và xây dựng mô hình có nhiều ứng dụng thực tiễn quan trọng. Đối với ngành công nghiệp ô tô, việc nắm vững nguyên lý hoạt động và cấu tạo của hệ thống điều hòa giúp kỹ thuật viên bảo trì và sửa chữa xe hiệu quả. Đối với giáo dục, mô hình là công cụ học tập tuyệt vời cho sinh viên ngành kỹ thuật ô tô. Hướng phát triển tiếp theo có thể bao gồm tích hợp các công nghệ mới như hệ thống điều hòa tự động, cảm biến thông minh, hoặc hệ thống tiết kiệm năng lượng. Nghiên cứu sâu hơn về tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh, giảm lượng chất làm lạnh sử dụng, hoặc phát triển chất làm lạnh thân thiện với môi trường cũng là những hướng đi tiềm năng.

4.1. Ứng Dụng Trong Bảo Trì Và Sửa Chữa

Hiểu biết về hệ thống điều hòa ô tô giúp kỹ thuật viên nhanh chóng phát hiện và khắc phục các sự cố. Kiến thức về cấu tạo của từng linh kiện cho phép chẩn đoán chính xác nguyên nhân hư hỏng. Mô hình minh họa làm cho quá trình đào tạo và truyền dạy kiến thức dễ dàng hơn cho đội ngũ kỹ thuật viên mới.

4.2. Hướng Phát Triển Tương Lai

Công nghệ hệ thống điều hòa sẽ tiếp tục phát triển với các tính năng thông minh, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Tích hợp cảm biến IoT để giám sát trạng thái hệ thống từ xa, sử dụng chất làm lạnh xanh thay thế, phát triển hệ thống điều hòa hybrid là những hướng đi tiềm năng cho tương lai ngành công nghiệp ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN XE Ô TÔ 1.1 Cấu tạo chung và nguyên lý cơ bản của hệ thống điều hòa 1.1 Cấu tạo Hình 1.1: Cấu tạo chung của hệ thống điều hòa Cấu tạo tổng thể của hệ thống điều hòa không khí về cơ bản là giống nhau về cấu tạo và nguyên lý chung. Chỉ có sự khác biệt nhỏ về cấu tạo riêng lẻ như bộ tách lốc, cảm biến và hệ thống điều khiển. 1 – Compressor: Máy nén (lốc lạnh) 2 – Filter/receiver: Phin lọc Gas 3 – Condenser: Giàn nóng (giàn bay hơi) 4 – Evaporator: Giàn lạnh (giàn ngưng tụ) 5 – Expansion Valve: Van tiết lưu (van điều tiết) 4 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Phi Hoàn Còn vài bộ phận nữa như quạt dàn nóng, quạt dàn lạnh, van an toàn áp suất… 1.2 Nguyên lý Nguyên lý làm lạnh: Nếu như cơ thể ra mồ hôi được tiếp xúc với gió hoặc tay bị dính cồn, cơ thể hoặc tay sẽ cảm thấy lạnh, nguyên nhân là mồ hôi hoặc cồn đã khiến phần nhiệt lượng trên da bốc hơi. Nói cách khác, thể lỏng khi biến thành thể khí sẽ có tính chất làm lạnh các khu vực xung quanh, đây cũng chính là nguyên lý làm lạnh của xe ô tô.

Vòng tuần hoàn làm mát: Chất làm mát trong bộ làm mát của xe ô tô không khuếch tán ra phía ngoài xe mà chuyển từ thể lỏng sang thể khí, sau đó lại trở về thể lỏng một cách tuần hoàn. Hệ thống điều hòa liên tục thực hiện vòng tuần hoàn này, thông thường khi nhận được áp suất, nhiệt độ thể khí tăng cao, khi được làm lạnh, thể khí sẽ chuyển thành thể lỏng, sau khi loại bỏ áp suất, nó lại trở về thể khí, trong vòng tuần hoàn làm mát, chất làm mát freon nhận được áp suất từ máy nén, sau đó khí hơi nhận được áp suất nén dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao sẽ được ngưng tủ thành thể lỏng trong bộ ngưng tụ, thông qua tác dụng nén đều của van nở sẽ làm giảm áp suất của chất làm mát, khiến chất làm mát ở thể lỏng được bốc hơi, loại bốc hơi này sẽ hấp thụ nhiệt lượng của không khí xung quanh. Ngoài ra, còn có cách để thực hiện quy trình làm lạnh là bằng cơ khí, hệ thống điều hoà không khí. Hệ thống này cũng sử dụng quá trình bay hơi của chất lỏng và số lượng nhiệt hấp thụ trong quá trình bốc hơi.

Việc cần làm là ta sẽ “đun sôi” chất sinh hàn (hóa chất làm lạnh) sao cho nó thay đổi từ thể lỏng sang thể khí, nhưng chúng ta lại tiếp tục tái sử dụng chất khí này. Quy trình làm lạnh bằng cơ khí này sẽ sử dụng chất khí để tách nhiệt ra khỏi bộ bốc hơi đến bộ ngưng tụ và sẽ truyền chất lỏng ngược lại bộ bốc hơi để “đun sôi” lại và tiếp tục hấp thụ nhiệt năng. Hệ thống này chỉ yêu cầu năng lượng để dẫn động máy nén để làm cho quy trình này diễn ra. Sự truyền nhiệt đối lưu không khí được ứng dụng để tách nhiệt ra khỏi khoảng không gian được làm lạnh.

5 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Phi Hoàn (a) Chú thích: 1: Cụm điều khiển 4: Lõi bộ sưởi ấm 7: Cửa không khí tuần hoàn trong xe 2: Ống dẫn phân phối không khí 5: Bộ bốc hơi 8: Cửa nhận không khí từ ngoài vào 3: Cụm thông gió 6: Cụm quạt gió 6 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Phi Hoàn (b) (c) Hình 1.2: Sơ đồ thực tế của hệ thống điều hòa không khí (A/C system) trên ô tô (a) ; Sơ đồ nguyên lý (b) ; hình (c) là sơ đồ tương đối sát với thực tế của một hệ thống điều hòa không khí. 7 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Phi Hoàn 1.3 Điều hòa và gió làm mát ô tô Bộ làm mát trong xe ô tô dùng để làm mát khoang ngồi, sau khi không khí được làm mát, lượng hơi nước trong không khí ngưng tụ thành giọt nước, đó là do khi ở nhiệt độ cao, trong không khí có chứa lượng lớn hơi nước, nhưng khi ở nhiệt độ thấp lại không có, nó được thải ra ngoài ô tô thông qua một ống thải nước. Ngoài ra, chất bẩn trong không khí sẽ được loại bỏ ra ngoài cùng với nước. Mặt khác, điều hòa sẽ tập trung bộ gia nhiệt, bộ làm mát và hệ thống thông gió thành một thể thống nhất, trong ngày trời lạnh nó có tác dụng sưởi ấm, ngày nóng lại có tác dụng làm mát, khi nhiệt độ ẩm không khí cao và nhiệt thấp, có thể dùng máy điều hòa để loại bỏ hơi nước làm khô không khí, thông qua phương pháp này, điều hòa có thể tích hợp được nhiều chức năng, để ứng phó với các loại điều kiện thời tiết, đồng thời điều hòa có thể hút không khí sạch từ bên ngoài vào.3: Điều hòa ô tô Chú thích: 1: Bộ khử sương 4: Cánh quạt máy thổi gió 7: Không khí trong xe 2: Cửa xả gió ở bảng điều 5: Bộ gia nhiệt 8: Khu hỗn hợp không khí khiển 3: Bộ làm mát không khí 6: Không khí ngoài xe 9: Cửa xả gió sàn 8 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Phi Hoàn 1.2 Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống điều hòa ô tô Trong vật lý học có hiện tượng chất lỏng khi bay hơi thì hút nhiệt, còn khi ngưng tụ từ dạng hơi thành dạng lỏng thì truyền nhiệt cho môi trường xung quanh và cho các vật.

Trong thực tiễn bạn sẽ dễ dàng nhìn thấy và cảm nhận khi bôi cồn lên da tay, cồn trên da bàn tay bốc hơi và ta cảm thấy mát lạnh ở chỗ da được bôi cồn. Ở hệ thống điều hòa không khí nói chung, gas lạnh được bơm lưu thông tuần hoàn trong hệ thống. Tùy theo cấu tạo và chức năng mà trong quá trình hoạt động từng bộ phận trao đổi nhiệt, gas lạnh sẽ chuyển đổi trạng thái của nó, từ thể lỏng sang hơi và ngược lại, đồng thời nó sẽ hút hoặc truyền nhiệt tới những vật và môi trường xung quanh.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hòa ô tô thông dụng 9 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Phi Hoàn Phân tích sơ đồ ta thấy, trên phần lớn các xe ô tô hiện nay, máy nén khí hay còn gọi là lốc lạnh được truyền động thông qua dây curoa của động cơ. Từ đây gas lạnh được bơm ra dưới dạng hơi, nóng, áp suất cao đi vào giàn nóng (còn gọi là giàn ngưng)  gas lạnh dạng hơi sẽ được làm mát rồi ngưng tụ thành dạng chất lỏng.

Khi đi qua phin lọc gas, những cặn bẩn cùng nước có trong gas lạnh sẽ bị chặn lại, và từ đấy gas lạnh ở dạng lỏng sẽ tiếp tục đi vào van tiết lưu. Khi đến đây áp suất của gas lạnh giảm xuống đột ngột và do vậy sẽ gây ra hiện tượng gas lạnh “sôi” ở nhiệt độ thấp. Khi đến giàn lạnh (còn gọi là giàn bay hơi), gas lạnh bốc hơi mạnh, hút nhiệt của giàn lạnh và làm lạnh không khí thổi qua các cửa gió. Sau khi đi qua giàn lạnh, gas lạnh dưới dạng hơi, lạnh, ở áp suất thấp sẽ tiếp tục được hút về lốc lạnh rồi lặp lại chu trình như ban đầu.

Còn đối với các hệ thống điều hòa ô tô trang bị van tiết lưu có thiết diện không đổi, kiểu van tiết lưu ống thì người ta không sử dụng phin lọc gas sau giàn nóng mà thay vào đó là bầu ngưng được bố trí ngay phía sau giàn lạnh.5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hòa ô tô trang bị van tiết lưu ống 10 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Phi Hoàn Hiện nay các xe ô tô cỡ lớn thì hệ thống điều hòa ô tô thường trang bị tới hai giàn lạnh, một cái ở phía trước và một cái sau xe. Để đảm bảo công suất làm lạnh cho ô tô trong nhiều trường hợp, người ta còn trang bị thêm giàn ngưng thứ hai. Sau một thời gian làm việc, thường xảy ra hiện tượng thất thoát gas lạnh, các chất dầu bôi trơn bị mất và bụi bẩn, nấm mốc bám trên bề mặt các lá tản nhiệt của giàn nóng và giàn lạnh gây mùi hôi, làm ảnh hưởng đến khả năng trao đổi nhiệt, dễ gây mọt thủng dàn…Cho nên việc định kỳ bảo dưỡng, vệ sinh hệ thống điều hòa ô tô là hết sức cần thiết.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của từng bộ phận 1.1 Máy nén Máy nén có nhiều kiểu thiết kế nhưng đều thực hiện hai chức năng: bơm môi chất làm lạnh qua hệ thống, tăng nhiệt độ và áp suất môi chất lạnh để ngưng tụ thành chất lỏng và giải phóng nhiệt. Chức năng: Máy nén là bơm luân chuyển môi chất làm lạnh qua hệ thống.

Máy nén hút môi chất làm lạnh có áp suất và nhiệt độ thấp và nén đến áp suất và nhiệt độ cao để tạo điều kiện cho môi chất lạnh ngưng tụ và giải phóng nhiệt. Hơi môi chất lạnh nhiệt độ cao, áp suất cao được đẩy ra khỏi máy nén, qua đường ống áp suất cao, đến bộ ngưng tụ. Máy nén sẽ tăng áp suất chất làm lạnh lên khoảng 10 lần: tỉ số nén vào khoảng 5 đến 8: 1, phụ thuộc vào nhiệt độ không khí môi trường xung quanh và loại chất làm lạnh. Áp suất phải tăng lên đến điểm mà nhiệt độ của chất làm lạnh cao hơn nhiệt độ không khí ở môi trường xung quanh và sự truyền nhiệt phải đủ tại bộ ngưng tụ để giải phóng toàn bộ nhiệt hấp thụ ở trong bộ bốc hơi.

Vận hành: Về cơ bản, máy nén được chia thành hai loại: piston và cánh quay. Máy nén piston có một hoặc nhiều (đến mười) piston sắp xếp theo đường thẳng, hướng trục, hướng kính hoặc dạng chữ V. Loại máy nén cánh quạt không có piston. 11 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Phi Hoàn Hình 1.6: Máy nén piston 2 xilanh Chú thích: 1: Bình chứa dầu 4: Tấm van 7: Bộ van lưỡi gà 2: Trục khuỷu 5: Đầu xilanh 8: Bộ làm kín trục khuỷu 3: Bộ piston và vòng găng 6: Đầu nối van bảo dưỡng Máy nén piston thực hiện một thì hút và một thì nén trong mỗi xilanh.

Ở thì hút, môi chất lạnh từ phía thấp của hệ thống (phía bộ bay hơi) được hút vào máy nén qua van lưỡi gà ở ngõ vào. Loại van một chiều này dẫn dòng môi chất làm lạnh dạng hơi vào xilanh. Trong suốt thì nén, hơi môi chất lạnh được nén đến áp suất cao, do đó nhiệt độ và áp suất của môi chất làm lạnh tăng lên. Tại cửa xả (phía thoát), van lưỡi gà mở, cho phép chất 12 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Phi Hoàn làm lạnh đi vào bộ ngưng tụ.