Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lí do chọn đề tài Trong thời đại phát triển rất mạnh mẽ các công nghệ hiện đại như hiện nay việc nghiên cứu và ứng dụng các kỹ thuật hiện đại 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 phát triển, nâng cấp, cải tiến theo hướng tối ưu nhất. 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 các môn học thực hành cho sinh viên ngành Công nghệ kỹ thật ô tô, học kết hợp với thực hành, bằng cách nắm vững lý thuyết và tiếp cận nhiều mô hình thực tế các hệ thống trên ô tô.
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. Và một trong những thành phần quan trọng nhất của hệ thống điều hòa ô tô là khí gas. Khí gas cần được nạp thêm vào sau một thời gian sử dụng đảm bảo hiệu quả làm việc cho hệ thống điều hòa. Các phương pháp nạp gas và quy trình nạp gas cần được thực hiện một các tỉ mỉ và chuẩn xác, phương pháp nạp gas cũng quy trình nạp cũng đã được đưa vào chương trình học tập.
Chính vì thế, dựa trên nền tảng kiến thức đã được học qua các môn học tại xưởng điện ô tô, thông qua tham khảo, khảo sát các mô hình, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu, chế tạo mạch điều khiển cho máy sạc gas tự động Werther FR2003” với mục đích chính là thiết kế một mạch điều khiển hoàn chỉnh, 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.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu Trong quá trình học tập các môn học thực hành tại xưởng điện ô tô như môn học Thực tập điện – điện tử ô tô, Thực tập điện thân xe, chúng em nhận thấy ở xưởng có trang bị một số máy sạc gas phục vụ cho quá trình học tập, tìm hiểu về quy trình sạc gas cũng như vận hành máy sạc gas, tuy nhiên hiện nay các máy này đều đã cũ và có một số hư hỏng nên không thể hoạt động bình thường, và dựa trên các kiến thức đã học và quá trình nghiên cứu thì nhóm sẽ thực hiên các vấn đề: - Vệ sinh, tu sửa máy sạc gas Werther FR2003. 1 ` - Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của máy sạc gas. - Thiết kế, mô phỏng một mạch điều khiển sạc gas tự động sử dụng phần mềm mô phỏng Proteus, thiết kế ra mạch in kết nối các linh kiện thành một mạch điện tử hoàn chỉnh. - Lập trình điều khiển.
- Nâng cấp, tinh gọn máy sạc gas, phù hợp phục vụ cho quá trình giảng dạy. Phạm vi nghiên cứu: Đây là một nghiên cứu trên máy sạc ga tự động Werther FR2003 một dòng máy sạc tự động của Werther đã cũ, không còn hoạt động, chính vì thế nhóm thực hiện nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển thực hiện các chức năng cơ bản của máy sạc tự động như: thu hồi gas, hút chân không, kiểm tra độ kín, sạc dầu và sạc gas.3 Phương pháp nghiên cứu - Ôn lại các kiến thức về hệ thống điều hòa không khí, quy trình sạc gas tự thủ công - Nghiên cứu tài liệu vận hành của một số dòng máy sạc gas tự động. - Nghiên cứu tài liệu, số tay hướng dẫn sử dụng của máy sạc gas tự động Werther FR2003. - Tìm hiểu các tài liệu có liên quan đến đề tài để hoàn thiện cơ sở lý thuyết.
- Lắp đặt, thử nghiệm khả năng vận hành, điều khiển của mạch điều khiển trên máy sạc gas Wether FR2003.4 Phạm vi ứng dụng Mô hình được ứng dụng trong việc dạy và học. Sinh viên các lớp thực tập có thể tìm hiểu về máy sạc gas, kết hợp với hướng dẫn của giảng viên có thể hiểu rõ nguyên lý hoạt động của máy sạc gas tự động, hiểu được chức năng các bộ phận chính và hoạt động của nó. 2 ` Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Lý thuyết 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 mát không khí trong xe, hệ thống điều hòa không khí ô tô hoạt động theo một chu trình khép kín.
Đầu tiên, máy nén đẩy môi chất ở thể 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 này chứa và lọc môi chất, môi chất lỏng sau khi đã được lọc chảy qua van tiết lưu, van tiết lưu 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 khí - lỏng trong giàn lạnh sẽ lấy nhiệt của không khí chạy qua giàn lạnh. Tất cả môi chất khí - 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. Để điều khiển thông khí trong xe, hệ thống điều hòa không khí lấy không khí bên ngoài đưa vào trong xe nhờ 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,…). 1: Các bộ phận và sơ đồ hoạt động của hệ thống điều hòa không khí 2. Vai trò của môi chất làm lạnh trong hệ thống điều hòa không khí Môi chất lạnh mang nhiệt từ nơi này đến nơi khác mà trong hệ thống làm lạnh thì môi chất lạnh hấp thụ nhiệt từ dàn lạnh vận chuyển tới dàn ngưng tụ, thông qua quạt thổi và dàn lá nhôm tản nhiệt để tản nhiệt ra môi trường bên ngoài. Trong phần nội dung về nguyên lý làm việc của điều hòa sẽ trình bày rõ quy trình hoạt động của hệ thống lạnh và sự thay đổi về trạng thái, nhiệt độ và áp suất của môi chất lạnh: - Môi chất lạnh sau khi được đi qua van tiết lưu sẽ chuyển từ dạng lỏng sang dạng khí khi có nhiệt độ rất thấp, tiếp tục đi đến dàn lạnh để hấp thụ nhiệt trong phòng (thường được biết đến như cấp khí mát vào phòng).
- Môi chất chứa nhiệt sau khi hấp thụ sẽ được hút tới máy nén để chuyển qua dạng lỏng có nhiệt độ cao, tiếp tục đi đến dàn nóng để xả nhiệt ra ngoài thông qua quạt thổi và dàn là nhằm tàn nhiệt. - Môi chất lạnh sau khi được xả nhiệt sẽ quay trở lại van tiết lưu và tiếp tục vòng tuần hoàn để làm mát không khí. Khi hệ thống điều hòa trên xe bất ngờ giảm mát hay không còn khả năng làm mát, một trong những nguyên nhân phổ biến đó là do môi chất làm lạnh không đủ, đó là thời điểm cần kiểm tra toàn bộ hệ thống điều hoà để có những khắc phục kịp thời. Ta cần thực hiện các công việc như vệ sinh, thay mới lọc gió điều hòa, kiểm tra gas điều hòa, bổ sung thay mới nếu cần thiết.
Phương pháp sạc gas lạnh thủ công Phương pháp sạc gas thông thường và vẫn hay thường dùng ở bên ngoài các gas-ra ô tô đó chính là phương pháp sạc gas bằng thủ công. Các bước cần thiết để thực hiện sạc gas cho hệ thống điều hòa không khí trên ô tô gồm có: 4 ` Hình 2. 2: Bộ sạc gas thủ công • Bước 1. Kiểm tra xem hệ thống có còn gas lạnh hay không Bước đầu tiên cần trang bị đồ bảo hộ trước khi thực hiện quy trình sạc gas an toàn.
Dụng cụ bảo hộ bao gồm: găng tay, đồ bảo hộ mắt. Dụng cụ cần có là bộ sạc gas thủ công. Và sau đó tiến hành thực hiện các bước theo quy trình sau: Đầu tiên, gắn ống nạp gas vào van xả phía thấp áp, van xả này thường nằm gần bộ lọc không khí ẩm. Cần đảm bảo trang phục bảo hộ khi bắt đầu thực hiện công việc.
Nếu hệ thống bị rò rỉ gas lạnh thì có thể không khí ẩm đã đi vào hệ thống và làm cho việc nạp gas mới không đạt kết quả tốt. Vì vậy ta nên tìm vị trí rò rỉ và sửa chữa nó, kiểm tra, thay thế bộ lọc không khí ẩm nếu cần thiết và nạp thêm dầu cho máy nén. Vì khi hệ thống bị rò rỉ gas lạnh, thì dầu máy nén cũng theo gas lạnh đi ra ngoài môi trường dẫn đến việc thiếu hụt dầu cho máy nén. 3: Kết nối ống vào hệ thống Sau khi kiểm tra và nhận định rằng hệ thống vẫn hoạt động bình thường thì ta tiến hành tới bước tiếp theo – Sạc gas cho hệ thống.
Ở bước này gồm có 2 quá trình: hút chân không và sạc gas mới vào hệ thống. Hút chân không trong hệ thống Đầu tiên ta lắp bơm chân không, bộ đồng hồ vào hệ thống theo hình vẽ sau. Tiếp theo, mở cả hai van cao áp và thấp áp rồi bật bơm chân không. Đồng hồ phía thấp áp độ chân không phải đạt 760mmHg (nếu không đạt cần kiểm tra rò rỉ, khắc phục sau đó mới thực hiện tiếp quá trình).
Phải duy trì độ chân không 760mmHg và hút tiếp trong khoảng 10 phút.