Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô 3.9 3.93.9 3.9. H . H. H . HỆ THỐNG ĐIỀU H Ệ THỐNG ĐIỀU HỆ THỐNG ĐIỀU H Ệ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÒA KHÔNG KHÍ ÒA KHÔNG KHÍ ÒA KHÔNG KHÍ ĐI ĐIĐI ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ỀU KHIỂN TỰ ĐỘNGỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Hệ thống điều hòa không khí điều khiển tự động (ATC) là một hệ thống gồm các bộ cảm biến và các bộ điều khiển, cho phép người lái xe thiết đặt một nhiệt độ mong muốn tại đầu điều khiển, sau đó các hệ thống tự điều chỉnh và duy trì nhiệt độ đó một cách tự động. Hầu hết các hệ thống ATC dựa trên nền tảng của hệ thống điều hòa không khí thông thường cộng với sự điều khiển tự động. Bộ phận điều khiển tự động này có thể dịch chuyển cửa hỗn hợp nhiệt độ, điều chỉnh tốc độ quạt gió, thay đổi cửa chức năng và sự bố trí cổng nạp khí vào. Trong hệ thống ATC, có một nhóm các bộ cảm biến để phát hiện sự thay đổi nhiệt độ, các thiết bị điều khiển để xác định các chế độ làm việc dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến và một bộ chấp hành được dẫn động bởi các bộ điều khiển làm dịch chuyển các cánh gió và các bộ phận khác. Hệ thống ATC rất đa dạng, nhưng chúng có nguyên lý làm việc và một số thiết bị giống nhau (hình 3.35). Tất cả cùng phối hợp với nhau một cách chặt chẽ, giúp cho việc điều khiển nhiệt độ tự động chính xác và thích ứng ở các chế độ làm việc của động cơ cũng như các yếu tố môi trường tác động luôn thay đổi (hình 3.36). H.3.35. Thiết bị cảm biến được sử dụng trong hệ thống ATC Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô H.3.36. Sơ đồ phối hợp làm việc của hệ thống ATC Các loại cảm biến ở trong hệ thống điều khiển ATC đều sử dụng các cảm biến nhiệt điện gọi là nhiệt điện trở. Nhiệt điện trở là một điện trở mà giá trị sẽ thay đổi tỷ lệ nghịch với sự thay đổi của nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng thì điện trở sẽ giảm xuống và ngược lại- những giá trị này thay đổi ở một tỷ lệ đã được xác định. Cảm biến môi trường xung quanh đo nhiệt độ bên ngoài ôtô và thường được gắn với đoạn dẫn không khí sạch ở bên ngoài vào của ống dẫn. Ở một vài ôtô, nó được gắn tại vỏ bảo vệ bộ tản nhiệt hoặc là ở phía khoảng không phía sau của tấm lưới chắn đằng trước bộ tản nhiệt (giàn ngưng) (hình 3.37). Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô H.3.37. Cảm biến nhiệt độ môi trường(b) Cảm biến nhiệt độ trong ôtô được đặt ở chụp hút gió nối với hộp của quạt thổi gió. Sự hoạt động của quạt thổi khí sẽ tạo ra dòng khí đi qua cảm biến. H.3.38. Vị trí đặt cảm biến nhiệt độ trong ôtô Cảm biến nhiệt độ động cơ, cảm biến này giúp bộ điều khiển không hoạt động hệ thống sưởi ấm trước khi dung dịch làm nguội được nung nóng lên. Ở một vài hệ thống còn có bộ cảm biến nhiệt mặt trời được gắn trên tấm lưới chắn bụi, cảm biến này đo tải trọng nhiệt bức xạ làm tăng nhiệt bên trong ôtô (hình 3.39). Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô H.3.39. Cảm biến nhiệt độ của động cơ và cảm biến mặt trời Trong hệ thống điều hòa không khí tự động, bộ điều khiển nhiệt độ tự động vận hành theo những tín hiệu từ các cảm biến đến để tạo ra những tác động như mong muốn tại cơ cấu dẫn động. Với loại điều khiển nhiệt độ bằng bộ khuếch đại bao gồm cảm biến nhiệt độ khí trong xe, cảm biến nhiệt độ không khí môi trường, cảm biến mặt trời, điện trở đặt nhiệt độ, bộ khuếch đại hệ thống và một motor servo điều khiển hòa trộn khí (hình 3.40). H.3.40. Hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động dùng bộ khuếch đại Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô Trong đó bộ khuếch đại hệ thống sẽ điều khiển các chế độ làm việc của các thiết bị trong bộ điều khiển. Các cảm biến trừ cảm biến mặt trời được mắc nối tiếp vào bộ khuếch đại hệ thống (hình 3.41). Với: • R 2 : Biến trở thay đổi theo nhiệt độ đặt trước (tín hiệu nhiệt độ đặt trước). • R 1 : với R po (điện trở của chiết áp thể hiện tín hiệu vị trí cánh điều khiển hòa trộn khí), R R (điện trở của cảm biến nhiệt độ trong xe thể hiện tín hiệu nhiệt độ trong xe), R am ( điện trở của cảm biến nhiệt độ môi trường thể hiện nhiệt độ môi trường). H.3.41. Sơ đồ của bộ khuếch đại hệ thống điều khiển Sự thay đổi của các điện trở này được đưa vào bộ khuếch đại hệ thống như là những thay đổi về điện áp (V i ). V i là sự sụt áp xảy ra trên R 1 tạo bởi V o , V o do bộ khuếch đại hệ thống tạo ra và chia bởi R 1 và R 2 . Vì vậy, V i thay đổi khi điện trở R 1 (R po + R R + R am ) hay R 2 thay đổi. Mối liên hệ giữa V i và V o cho phép bộ khuếch đại dẫn động motor servo điều khiển hòa trộn khí. Ho HoHo Hoạt động do s ạt động do sạt động do s ạt động do sự thay đổi nhiệt độ b ự thay đổi nhiệt độ bự thay đổi nhiệt độ b ự thay đổi nhiệt độ bên trong xe ên trong xeên trong xe ên trong xe Khi nhiệt độ đặt trước và nhiệt độ trong xe gần bằng nhau: R 1 và R 2 gần bằng nhau, V i ≈ 1 / 2 V o . Do đó, bộ khuếch đại vi sai sẽ gửi một điện áp thấp đến bộ khuếch đại chuyển đổi1 và 2, và motor servo điều khiển hòa trộn khí được giữ ở tình trạng hiện thời. Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô Khi nhiệt độ trong xe thấp hơn nhiệt độ đặt trước: Điều này xảy ra khi đặt nhiệt độ cao hơn, kết quả là làm giảm R 2 ; hay khi nhiệt độ bên trong giảm xuống dưới nhiệt độ đặt trước, kết quả là làm tăng R R . Trong các trường hợp trên, R 2 trở nên nhỏ hơn R 1 làm cho V i lớn hơn 1 / 2 V o , do vậy cho phép bộ khuếch đại vi sai phát hiện ra sự thay đổi này. Bộ khuếch đại vi sai sau đó cấp điện áp “H” (cao) đến bộ khuếch đại chuyển đổi 2 và “L” (thấp) đến bộ khuếch đại chuyển đổi 1. Điều này sẽ dẫn động motor servo điều khiển hòa trộn khí (với dòng điện chạy theo hướng từ dưới lên), motor sẽ quay cánh điều khiển hòa trộn khí đến “L” để tăng tỷ lệ của luồng khí đi qua bộ sưởi ấm, vì vậy tăng được nhiệt độ khí thổi vào. Điều này làm giảm R po (điện trở của chiết áp gắn với cánh điều khiển hòa trộn khí), làm giảm dần V i , cho đến khi motor servo điều khiển hòa trộn khí ngừng hoạt động. Khi nhiệt độ trong xe cao hơn nhiệt độ đặt trước: trạng thái này xảy ra khi đặt nhiệt độ giảm xuống, kết quả là làm tăng R 2 , hay khi nhiệt độ trong xe tăng lên trên nhiệt độ đặt trước, kết quả là làm giảm R R . Trong trường hợp này, R 2 trở nên lớn hơn R 1 , kết quả là làm cho V i nhỏ hơn 1 / 2 V o , do đó cho phép bộ khuếch đại vi sai phát hiện ra sự thay đổi đó. Bộ khuếch đại vi sai sau đó cấp điện áp “H” (cao) đến bộ khuếch đại chuyển đổi 1 và “L” (thấp) đến bộ khuếch đại chuyển đổi 2. Điều này sẽ dẫn động motor servo điều khiển hòa trộn khí (với dòng điện chạy theo hướng từ trên xuống), motor sẽ quay cánh điều khiển hòa trộn khí đến “L” để giảm tỷ lệ của luồng khí đi qua bộ sưởi ấm, vì vậy tăng được nhiệt độ khí thổi vào. Điều này làm tăng R po (điện trở của chiết áp gắn với cánh điều khiển hòa trộn khí), làm tăng dần dần V 1 cho đến khi motor servo điều khiển hòa trộn khí ngừng hoạt động. Hi HiHi Hiệu chỉnh nhiệt độ theo nhiệt độ môi tr ệu chỉnh nhiệt độ theo nhiệt độ môi trệu chỉnh nhiệt độ theo nhiệt độ môi tr ệu chỉnh nhiệt độ theo nhiệt độ môi trư ưư ường ờngờng ờng Hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường: việc giữ cho nhiệt độ khí thổi vào không đổi để làm mát hay sưởi ấm bên trong xe, trong trường hợp nhiệt độ môi trường thay đổi sẽ làm cho nhiệt độ bên trong xe cũng thay đổi tương ứng. Vì lý do này, một cảm biến Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô nhiệt độ môi trường (R am ) được mắc nối tiếp với cảm biến nhiệt độ trong xe (R R ) và chiết áp (R po ), do vậy cho phép V i thay đổi để bù lại sự thay đổi nhiệt độ của môi trường. H.3.42. Sơ đồ hiệu chỉnh nhiệt độ bên trong ôtô theo nhiệt độ môi trường Cảm biến tỏa nhiệt của mặt trời : các tia nắng chói chang sẽ làm cho con người cảm thấy nóng rất nhanh, nhưng cần phải có thời gian để những tia nắng như vậy sưởi ấm không khí xung quanh người. Vì lý do này, nhiệt độ không khí do quạt thổi ra không thể thay đổi một cách đủ nhanh để đáp ứng với sự thay đổi về sự tỏa nhiệt của mặt trời. Do đó, một cảm biến tỏa nhiệt mặt trời được sử dụng để nhận biết trực tiếp sự thay đổi về nhiệt của mặt trời, do vậy cho phép những hiệu chỉnh cần thiết được thực hiện kịp thời Đi ĐiĐi Điều khiển chế độ d ều khiển chế độ dều khiển chế độ d ều khiển chế độ dòng khí ( òng khí (òng khí ( òng khí (đi điđi điều khiển khí ra) ều khiển khí ra)ều khiển khí ra) ều khiển khí ra) Điều khiển chế độ dòng khí tự động chuyển đổi chế độ phân bố dòng khí từ FACE đến BE-LEVEL đến FOOT hay ngược lại tùy theo chuyển động của motor servo điều khiển hòa trộn khí (nhiệt độ khí thổi ra) và trạng thái hoạt động (bật hay tắt) của máy nén (hình 3.43). Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô H.3.43. Sơ đồ điều khiển chế độ dòng khí điều hòa trong hệ thống Chế độ dòng khí được chuyển đổi theo cách sau: chuyển động của tiếp điểm động trong công tắc điều khiển chế độ dòng khí nối với cánh điều khiển hòa trộn khí, được đưa vào bộ khuếch đại hệ thống, bộ này sau đó sẽ cho ra các tín hiệu điều khiển dẫn động motor servo điều khiển chế độ dòng khí. Nhưng chức năng điều khiển này chỉ hoạt động khi cần điều khiển tốc độ quạt thổi khí trên bảng điều khiển chế độ dòng khí được đặt tại vị trí AUTO và công tắc chế độ dòng khí tự động cũng được đặt ở AUTO. Lúc này, tùy theo chế độ sử dụng dòng khí do lái xe cài đặt mà bộ khuếch đại hệ thống sẽ cho ra các tín hiệu điều khiển motor servo hoạt động, làm dịch chuyển tiếp điểm động để điều khiển các chế độ dòng khí điều hòa nhiệt độ trong hệ thống. Motor servo điều khiển chế độ dòng khí được gắn ở phía bên của bộ sưởi gạt. Cần điều khiển chế độ thổi khí được gắn ở trên bảng điều khiển làm cho bộ khuếch đại hệ thống gửi các tín hiệu đến motor, sau đó motor quay để chuyển cánh điều khiển chế độ dòng khí thông qua thanh nối truyền động. Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô H.3.44. Motor servo điều khiển chế độ dòng khí Cơ cấu dẫn động trong hệ thống điều khiển ATC vận hành cổng nạp không khí vào các cửa chế độ bằng việc sử dụng các thiết bị dẫn động bằng chân không, giống như là hệ thống điều khiển bằng tay. Cửa hỗn hợp nhiệt độ được nối với cơ cấu trợ lực thông qua một thanh liên kết. Thiết bị trợ lực cũng vận hành một van trượt để điều khiển chân không đến cơ cấu dẫn động cửa và công tắc dùng cho việc điều khiển tốc độ quạt gió (hình 3.45). Trục tác động của cơ cấu trợ lực được nối với tay quay cửa hỗn hợp nhiệt độ, van chân không và các công tắc quạt gió. Khi nó duỗi ra hoàn toàn sẽ vận hành bộ sưởi ấm hoạt động ở chế độ tối đa, và khi rút lại hoàn toàn nó vận hành hệ thống làm lạnh tối đa. Giáo trình Thiết bị lạnh ôtô H.3.45. Cơ cấu trợ lực chân không trong hệ thống ATC Một vài hệ thống kiểm soát nhiệt độ tự động ATC được điều khiển bằng cụm điều khiển điện tử EATC sử dụng các cơ cấu dẫn động cửa bằng thiết bị chân không, và điều khiển chúng thông qua các van solenoid. Bộ điều khiển EATC gửi tín hiệu đến từng solenoid riêng biệt. Tín hiệu này làm cho các van di chuyển đến vị trí ON hoặc OFF. Cửa hỗn hợp nhiệt độ được vận hành nhờ một thiết bị trợ lực bằng điện, thiết bị này có thể di chuyển cửa đến bất kỳ vị trí nào được chọn để có được một nhiệt độ hỗn hợp chính xác (hình 3.46) H.3.46. Điều khiển cửa hỗn hợp nhiệt độ bằng thiết bị trợ lực bằng điện [...]...Giáo trình Thi t b l nh tô H.3.47 M ch i n d n ng cơ c u i u khi n c a h n h p không khí . yếu tố môi trường tác động luôn thay đổi (hình 3.36). H.3.35. Thiết bị cảm biến được sử dụng trong hệ thống ATC Giáo trình Thiết bị lạnh tô H.3.36 bên trong tô (hình 3.39). Giáo trình Thiết bị lạnh tô H.3.39. Cảm biến nhiệt độ của động cơ và cảm biến mặt trời Trong hệ thống điều hòa không khí