CHƯƠNG 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay, công nghệ thông tin và kỹ thuật điện tử có sự phát triển mạnh mẽ, việc nghiên cứu và ứng dụng các kỹ thuật hiện đại này lên trên ô tô ngày càng nhiều và không ngừng được cải tiến. Các hệ thống an toàn tiện nghi trên xe cũng ngày càng được chú trọng phát triển. Nắm được tình hình đó, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.
Hồ Chí Minh nói chung và khoa Cơ Khí Động Lực nói riêng đã không ngừng nâng cao chất lượng dạy và học bằng cách đưa vào sử dụng nhiều mô hình thực tế các hệ thống trên ô tô hơn. Điều đó giúp cho sinh viên nắm bắt dễ dàng và hiểu được nguyên lý làm việc của các hệ thống quan trọng trong đó có hệ thống điều hòa không khí trên ô tô. Một thành phần quan trọng trong hệ thống điều hòa ô tô là khí gas. Khí gas cần được nạp thêm vào sau một thời gian sử dụng.
Các phương pháp nạp gas và quy trình nạp gas cần được thực hiện một các tỉ mỉ và chính xác. Dựa trên cở sở đó, chúng em quyết định thực hiện đề tài: Nghiên cứu và chế tạo mạch điều khiển máy sạc gas tự động với mục đích giúp cho sinh viên có cái nhín tổng quát về hệ thống làm lạnh và cách thức nạp gas vào hệ thống điều hòa ô tô. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài Đề tài nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy nạp gas tự động. Dựa vào các kiến thức đã được học về hệ thống lạnh ô tô và điện tử lập trình, chúng em áp dụng để thực hiện các vấn đề sau: - Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy nạp gas - Lắp đặt thiết bị và làm cho máy hoạt động theo nguyên lý - Tìm hiểu và thiết kế mạch điều khiển máy nạp gas - Lập trình điều khiển máy nạp gas hoạt động - Biên soạn tập thuyết minh một cách có hệ thống, khoa học về cơ sở lý thuyết, nguyên lý hoạt động của mô hình.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu và thực hiện các chức năng cơ bản của máy nạp gas như thu hồi gas cũ, hút chân không, nạp gas vào ô tô. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu tài liệu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy sạc gas tự động - Nghiên cứu tài liệu về cách thức sử dụng các linh kiện điện tử - Tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình Arduino Phương pháp nghiên cứu thực hành: - Lắp ráp thử nghiệm chức năng của các bộ phận máy nạp gas - Chế tạo, thử nghiệm mạch điều khiển máy nạp gas 4. Phạm vi ứng dụng Mô hình được ứng dụng trong việc dạy và học. Sinh viên các lớp thực tập có thể biết về máy nạp gas, kết hợp với hướng dẫn của giảng viên có thể hiểu rõ nguyên lý hoạt động của máy nạp gas tự động, hiểu được chức năng các bộ phận chính và hoạt động của nó.
Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Điều hòa không khí là một hệ thống quan trọng trên xe. Nó điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe không những giúp cho hành khách trên xe cảm thấy dễ chịu trong những ngày nắng nóng mà còn giúp giữ độ ẩm và lọc sạch không khí. Ngày nay, điều hòa không khí trên ô tô còn có thể hoạt động một cách tự động nhờ các cảm biến và các ECU điều khiển. Điều hoà không khí cũng giúp loại bỏ các chất cản trở tầm nhìn như sương mù, băng đọng trên mặt trong của kính xe.
Để làm ấm không khí đi qua, hệ thống điều hòa không khí sử dụng nhiệt ngay két nước làm mát động cơ như một két sưởi ấm. Két sưởi lấy nước làm mát đã được hâm nóng bởi động cơ và dùng nhiệt này để làm nóng không khí trong xe nhờ một quạt thổi vào xe, vì vậy phải khởi động động cơ và chờ một khoảng thời gian nhất định để cho nước làm mát nóng lên.1 Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Do đó, khi động cơ khởi động két sưởi không làm việc. Để làm mát không khí trong xe, hệ thống điện lạnh ô tô hoạt động theo một chu trình khép kín. Máy nén đẩy môi chất ở thế khí có nhiệt độ cao áp suất cao đi vào giàn ngưng.
Ở giàn ngưng môi chất chuyển từ thể khí sang thể lỏng. Môi chất ở dạng lỏng này chảy vào bình chứa (bình sấy khô). Bình này chứa và lọc môi chất. Môi chất lỏng sau khi đã được lọc chảy qua van giãn nở, 3 van giãn nở này chuyển môi chất lỏng thành hỗn hợp khí - lỏng có áp suất và nhiệt độ thấp.
Môi chất dạng khí - lỏng có nhiệt độ thấp này chảy tới giàn lạnh. Quá trình bay hơi chất lỏng trong giàn lạnh sẽ lấy nhiệt của không khí chạy qua giàn lạnh. Tất cả môi chất lỏng được chuyển thành hơi trong giàn lạnh và chỉ có môi chất ở thể hơi vừa được gia nhiệt đi vào máy nén và quá trình được lặp lại như trước. Như vậy để điều khiển nhiệt độ trong xe, hệ thống điều hòa không khí kết hợp cả két sưởi ấm và giàn lạnh đồng thời kết hợp điều chỉnh vị trí các cánh hòa trộn và vị trí của van nước.
Để điều khiển thông khí trong xe, hệ thống điều hòa không khí lấy không khí bên ngoài đưa vào trong xe nh ờ chênh áp được tạo ra do chuyển động của xe được gọi là sự thông gió tự nhiên.Sự phân bổ áp suất không khí trên bề mặt của xe khi nó chuyển động, một số nơi có áp suất dương, còn một số nơi khác có áp suất âm. Như vậy cửa hút được bố trí ở những nơi có áp suất dương và cửa xả khí được bố trí ở những nơi có áp suất âm. Trong các hệ thống thông gió cưỡng bức, người ta sử dụng quạt điện hút không khí đưa vào trong xe. Các cửa hút và cửa xả không khí được đặt ở cùng vị trí như trong hệ thống thông gió tự nhiên.
Thông thường, hệ thống thông gió này được dùng chung với các hệ thống thông khí khác (hệ thống điều hoà không khí, bộ sưởi ấm). Tại sao cần phải nạp gas vào hệ thống lạnh ô tô Hình 2.2 Bộ nạp gas máy lạnh Hệ thống điều hoà là trang bị không thể thiếu trên ôtô, nhất là trong những ngày hè nắng nóng. Khi xe bất ngờ giảm mát hay không còn khả năng làm mát, đó là thời điểm cần kiểm tra toàn bộ hệ thống điều hoà để có những khắc phục kịp thời. Ta cần thực hiện 4 các công việc như vệ sinh, thay mới lọc gió điều hòa, kiểm tra gas điều hòa, bổ sung thay mới nếu cần thiết 2.
Phương pháp nạp gas vào hệ thống thủ công Cách nạp gas thông thường nếu không dùng máy nạp gas. Thông thường các garage sẽ dùng cách này. Trước hết nếu làm cách này chúng ta cần phải có bộ nạp ga lạnh, đồ bảo hộ mắt Các bước cần thiết để nạp gas cho hệ thống điều hòa không khí trên ô tô: Bước 1: Xác định xem hệ thống còn gas lạnh hay không Lắp ống nạp ga vào van xả phía thấp áp, van xả này thường nằm gần bộ lọc không khí ẩm. Hãy chắc chắn đeo đồ bảo hộ mắt khi làm.
Nếu hệ thống bị rò rỉ ga lạnh thì có thể không khí ẩm đã đi vào hệ thống và làm cho việc nạp ga mới không đạt kết quả tốt. Vì vậy ta nên tìm vị trí rò rỉ và sửa chữa nó, cũng nên thay thế bộ lọc không khí ẩm và châm thêm dầu cho máy nén. Vì khi hệ thống bị rò rỉ ga lạnh, thì dầu máy nén cũng theo ga lạnh đi ra ngoài môi trường làm thiếu hụt dầu.3 Lắp ống nạp gas vào van xả phía áp thấp Sau khi kiểm tra thì chúng ta tiến hành nạp gas cho xe gồm có 2 bước chính: Hút chân không trong hệ thống 5 Nạp ga vào hệ thống Hình 2.4 Các bước đóng mở van Bước 2: Hút chân không trong hệ thống Hình 2.5 Kết nối bộ nạp gas với máy bơm chân không 6 Lắp ráp bơm chân không, bộ đồng hồ vào hệ thống như hình vẽ Hình 2.6 Quá trình hút chân không Mở cả hai van cao áp và thấp áp rồi bật bơm chân không. Đồng hồ phía thấp áp độ chân không phải đạt 750mmHg (nếu không đạt cần kiểm tra rò rỉ, khắc phục và hút tiếp).
Duy trì độ chân không 750mmHg và hút tiếp khoảng 10 phút 7 Hình 2.7 Kiểm tra rò rỉ Đóng cả hai van cao áp và thấp áp, tắt bơm, giữ nguyên trạng thái trong 5 phút để kiểm tra rò rỉ. Việc này giúp kiểm tra đường ống có bị rò rỉ hay không. Nếu rò rỉ chúng ta cần tìm ra chỗ rò rỉ để khắc phục bằng cách phun dung dịch nước xà phòng lên các đường ống, chi tiết của hệ thống điều hòa. Quan sát vị trí mà ở đó xuất hiện bong bóng để xác định vị trí rò rỉ gas Bước 3: Nạp gas vào hệ thống Lắp van vào bình nạp gas Lắp bộ đồng hồ và bình nạp gas vào hệ thống như hình vẽ Hình 2.8 Kết nối bình gas với bộ nạp gas Tiếp theo là đóng cả hai van trên bộ nạp gas, tiến hành đục lỗ nắp bình gas và xả toàn bộ khí trong đường ống 8 Nạp gas từ phía áp cao: Hình 2.9 Nạp gas từ phía cao áp Khi động cơ không hoạt động, ta dùng sức để mở van cao áp hết cỡ.
Sau đó, nạp một lượng gas đủ vào hệ thống và đóng van cao áp Chú ý: Có thể nạp nhanh bằng cách lộn ngược bình ga và nạp ga lỏng vào hệ thống. Phương pháp này cho phép nạp nhanh hơn tuy nhiên không được nổ máy và van thấp áp phải đóng hoàn toàn. Nạp gas từ phía thấp áp Hình 2.10 Nạp gas từ phía thấp áp Trước khi nạp gas vào hệ thống từ phía thấp áp thì ta phải chắc chắn rằng van cao áp đã được xoắn chặt. Bật công tác A/C, bộ chọn nhiệt ở vị trí MAX COOL, mở toàn bộ cửa xe.
Khi nào phía áp suất thấp đạt 1,5 – 2,5kgf/cm2 và phía áp suất cao đạt 14 – 9 15kgf/cm2 là được. Trước khi kết thúc quá trình nạp gas kiểm tra lại hai van áp thấp và áp cao được đóng hoàn toàn và tháo dây ra khỏi xe. Như vậy quá trình nạp gas từ những cách thông thường đã được hoàn thành.