CHƯƠNG 3 trang bị điện ô tô

Đặc điểm của mạng điện ô tô* Hệ thống điện trên ô tô là một hệ thống khép kín, có đầy đủ các khâu của một hệ thống điện nói chung: * Điều kiện làm việc rất khắc nghiệt: - Nhiệt độ cao, c

CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN

BÀI GIẢNG CẤU TẠO ÔTÔ

Th.S: Vũ Thế Truyền

Chương 3 TRANG BỊ ĐIỆN ÔTÔ

NỘI DUNG 3.1 Khái quát chung về trang bị điện ôtô

3.1.1 Đặc điểm của mạng điện ô tô

* Hệ thống điện trên ô tô là một hệ thống khép kín, có đầy đủ các khâu của một hệ thống điện nói chung:

* Điều kiện làm việc rất khắc nghiệt:

- Nhiệt độ cao, có thể lên tới 1000 C (khoang động cơ)

- Bụi, độ ẩm cao và các rung xóc ảnh hưởng xấu tới sự làm việc của các mối tiếp xúc, các linh kiện bán dẫn và các vi mạch

* Mạng điện trên xe hình tia:

Dòng điện từ nguồn tới bảng cầu chì chính, đến các bảng cầu chì ở các khoang, sau cùng tới các phụ tải Ngoài ra còn có các cầu nối an toàn, các rơ le bảo vệ mạng điện

- Nguồn điện:

Nguồn 1 chiều, điện áp thấp ( 12; 24V; 48V) được cung cấp bởi accu khi động cơ chưa làm

việc hoặc máy phát điện khi động cơ đã làm việc

- Phụ tải:

Các thiết bị tiêu thụ điện năng trên xe, rất đa dạng:

+ Máy khởi động làm việc trong thời gian ngắn nhưng tiêu thụ dòng điện rất lớn

+ Hệ thống đánh lửa làm việc liên tục và dòng điện sơ cấp trong mạch đánh lửa chỉ tiêu thụ từ 5-7A

+ Các phụ tải điện cảm: các cuộn dây điện từ, biến áp đánh lửa ; phụ tải thuần trở: bóng đèn…Các loại phụ tải được mắc song

song

1 Đèn pha; 2 Relay còi; 3 Máy phát điện; 4 Bộ điều chỉnh điện; 5 Motor lau cửa kính; 6 Biến áp đánh lửa; 7 Bộ chia điện; 8 Motor quạt; 9 Đồng hồ; 10 và

15 Công tắc đèn trần tự động; 11 Công tắc đèn trần; 12 Đèn trần; 13 và 16 Bó dây chính; 14 Đèn hậu; 17 Máy khởi động điện; 18 Ac quy; 19 Đèn đờ mi; 20

Còi.

3.1 Khái quát chung về trang bị điện ô tô

3.1.2 Mạng điện chung trên ô tô

3.1 Khái quát chung về trang bị điện ô tô

3.1.2 Mạng điện chung trên ô tô

1 Hệ thống khởi động (starting system):

accu, máy khởi động điện (starting motor), các relay điều khiển, relay bảo vệ khởi động Đối với động cơ diesel trang bị thêm hệ thống xông máy (glow system)

2 Hệ thống cung cấp điện (charging system):

accu, máy phát điện, bộ tiết chế điện, các relay và đèn báo nạp

3 Hệ thống đánh lửa (Ignition system):

accu, khóa điện (ignition switch), bộ chia điện (distributor), biến áp đánh lửa hay bobine (ignition coils), hộp điều khiển đánh lửa (igniter), bougie (spark plugs)

4 Hệ thống chiếu ánh sáng và tín hiệu (lighting and signal system):

các đèn chiếu sáng, đèn tín hiệu, còi, các công tắc và các relay

5 Hệ thống đo đạc và kiểm tra (gauging system):

các đồng hồ báo, các đèn báo: đồng hồ tốc độ động cơ (tachometer), đồng hồ đo tốc độ xe (speedometer), đồng hồ đo nhiên liệu và nhiệt độ nước

3.1 Khái quát chung về trang bị điện ô tô

3.1.2 Mạng điện chung trên ô tô

6 Hệ thống điều khiển động cơ (engine control system):

hệ thống điều khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control)

Động cơ diesel ngày nay sử dụng hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng điện tử (EDC – electronic diesel control hoặc common rail injection)

7 Hệ thống điều khiển ôtô:

hệ thống điều khiển: ABS (antilock brake system), hộp số tự động, tay lái, gối hơi (SRS), lực kéo (traction control)

8 Hệ thống điều hòa nhiệt độ (air conditioning system):

Máy nén, giàn nóng, lọc ga, van tiết lưu, giàn lạnh và các chi tiết điều khiển như relay, thermostat, hộp điều khiển, công tắc A/C…

9 Các hệ thống phụ:

Hệ thống gạt nước, xịt nước, điều khiển cửa, điều khiển kính, điều khiển kính chiếu hậu, định vị

3.2.1 Những vấn đề chung của hệ thống cung cấp điện

a Nhiệm vụ của hệ thống cung cấp điện

Cung cấp năng lượng điện với điện áp phù hợp, ổn định cho các phụ tải trên ôtô

b Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống cung cấp điện

- Nguồn điện trên ôtô: máy phát điện và ắc quy mắc song song, hỗ trợ nhau:

+ Khi động cơ chưa làm việc hoặc máy phát chưa cấp điện thì ắc quy sẽ cấp điện cho

các phụ tải, chủ yếu để khởi động động cơ

+ Khi máy phát quá tải thì cả ắc quy và máy phát cùng cấp điện cho phụ tải

+ Khi máy phát phát điện thì sẽ cấp điện cho phụ tải và nạp lại điện cho ắc quy

- Bộ tiết chế luôn đi kèm máy phát: điều chỉnh máy phát điện

- Các đồng hồ hoặc đèn báo nạp: thông báo tình hình làm việc của hệ thống

- Các cầu chì, cầu nối, rơ le: bảo vệ phụ tải

3.2.2 Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện

3.2.2.1 Ắc quy

a Công dụng của ắc quy

- Cấp dòng điện cho máy khởi động động cơ và các phụ tải khác của thiết bị điện khi máy phát không làm việc hoặc chưa cung cấp năng lượng vào mạng lưới điện (Thí dụ khi động cơ làm việc ở chế độ không tải)

- Khi công suất của máy phát lớn hơn công suất của các phụ tải thì máy phát sẽ cung cấp năng lượng cho phụ tải và nạp điện cho ắc quy

b Phân loại

* Theo việc sử dụng dung dịch điện phân:

- ắc quy axit: dung dịch điện phân là dung dịch axit, thường là axit sunfuaric (H2S04)

- ắc quy kiềm: dung dịch điện phân là dung dịch kiềm (Na0H) hoặc (K0H)

* Theo số ngăn của ắc quy:

- ắc quy 3 ngăn

- ắc quy 6 ngăn

* Dựa vào cấu tạo bản cực:

-Loại ắc quy sắt – niken

-Loại ắc quy cadimi (Cd) và niken

-Loại ắc quy bạc- Kẽm

* Theo cách bố trí cầu nối:

- ắc quy cầu chìm

- ắc quy cầu nổi

c Yêu cầu của ắc quy

- Điện áp phải đủ lớn, chế độ phóng điện lớn để máy khởi động làm việc được

- Kết cấu đơn giản, chắc chắn, độ bền cao

3.2 Hệ thống cung cấp điện

3.2.2 Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện

3.2.2.1 Ắc quy

d Kết cấu của ắc quy axit

Cấu tạo ắc quy axit cầu nổi

3.2 Hệ thống cung cấp điện

3.2.2 Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện

3.2.2.1 Ắc quy

d Kết cấu của ắc quy axit

Cấu tạo ắc quy axit cầu chìm

1 Tấm lưới cực 2 Tấm ngăn cách 3 Tấm cực dương 4 Tấm cực âm

5 Chùm cực dương 6 Đầu nối 7 Chùm cực âm 8 Khối các tấm cực dương

9 Đầu cực 10 Vỏ bình điện 11 Nắp 12 Nút lỗ rót

3.2 Hệ thống cung cấp điện

3.2.2 Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện

3.2.2.2 Máy phát điện

a Nhiệm vụ

- Cung cấp điện năng cho các phụ tải khi ô tô đã làm việc

- Nạp điện bổ sung cho ắc quy ngay trên xe

b Yêu cầu

- Kích thước, trọng lượng máy phát nhỏ gọn nhưng công suất, số vòng quay lớn

- Làm việc ổn định khi số vòng quay của động cơ luôn luôn thay đổi

- Máy phát phải làm việc tốt trong điều kiện ẩm, nhiệt độ cao, bụi bẩn và rung động

- Làm việc êm, chăm sóc bảo dưỡng kỹ thuật đơn giản, giá thành hạ

c Phân loại

* Căn cứ theo cấu tạo và nguồn điện phát ra:

- Máy phát điện một chiều

- Máy phát điện xoay chiều:(kích thích bằng nam châm vĩnh cửu; bằng điện từ)

* Căn cứ vào điện thế phát ra:

Máy phát điện 12V; Máy phát điện 24V; Máy phát điện có 2 nấc điện áp (12V, 24V)

Chổi than và giá đỡ chổi than

Cấu tạo từ đồng graphit và một số phụ chất để giảm điện trở và sức mài mòn

Đặt trong giá đỡ, bắt cố định trên vỏ máy, luôn áp sát vào vành tiếp điện nhờ lực ép của lò xo

Hai đầu dây của cuộn kích từ nối với hai vòng tiếp điện bằng đồng đặt cách điện trên trục roto, các chổi than lắp trong giá đỡ và áp sát các vòng đó

* Stato <phần ứng>

Cách đấu mạch trong máy phát điện

a, Đấu hình sao b đấu tam giác

Dạng ống được ghép bằng những lá thép kỹ thuật điện cách điện với nhau để giảm dòng phu cô gây nóng máy

Mặt trong có các rãnh dọc đăt các cuộn dây ứng điện 3 pha riêng biệt, cuộn dây pha đấu với nhau theo hình sao or hình Δ

Bố trí các cuộn dây trong phần ứng stato a.Stato hoàn chỉnh; b.Sơ đồ cuôn dây Stato

- Nắn dòng xoay chiều thành dòng điện 1 chiều

- Gồm có 6,8 hay 9 điot silic xếp thành 3 nhánh

- Các điốt mắc theo sơ đồ nắn mạch cầu ba pha và nối vào các đầu ra của các cuộn dây phần ứng trên stato

+Tạo ra điện áp đủ lớn (12kV-24kV) từ nguồn hạ áp một chiều

+ Tia lửa phóng qua khe hở giữa hai điện cực của bugi phải đủ mạnh để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu ở mọi chế độ.

+ Thời điểm phát tia lửa điện trên bugi trong từng xilanh phải đúng theo góc đánh lửa và thứ tự đánh lửa quy định

+ Biến áp đánh lửa phải có hệ số dự trữ lớn đảm bảo cho hệ thống làm việc ở mọi chế độ của động cơ.

c Phân loại

Hệ thống đánh lửa thường và đánh lửa có điều khiển

3.3 Hệ thống đánh lửa

3.3.2 Hệ thống đánh lửa thường

1 ắc quy; 2 Khoá điện; 3 Bôbin; 4 Bộ chia điện;

5 Tụ điện; 6 Cặp tiếp điểm; 7 Bugi

3.3.2.1 Cấu tạo

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa thường

3.3 Hệ thống đánh lửa

3.3.2 Hệ thống đánh lửa thường

3.3.2.2 Nguyên lý hoạt động

Khi khoá ở IG2 (ON), tiếp điểm (10) đóng, mạch sơ cấp khép kín và dòng sơ cấp trong mạch i1 có chiều từ: (+) ắc quy  khoá điện  điện trở phụ (3)  cuộn sơ cấp

(w1)  tiếp điểm (10)  mát  (-) ắc quy

Khi khóa ở ST2 (START) điện trở phụ được nối tắt loại ra khỏi mạch sơ cấp trên Thời gian tiếp điểm đóng dòng sơ cấp gia tăng từ giá trị I0 đến giá trị cực đại Imax

Cam chia điện(11) quay, tác động tiếp điểm (10) mở ra, mạch sơ cấp bị ngắt (mở) đột ngột, đồng thời từ trường trong lõi thép bị ngắt đột ngột, từ thông do dòng sơ cấp sinh ra biến thiên móc vòng qua hai cuộn sơ cấp và thứ cấp

Trong cuộn sơ cấp sinh ra sức điện

động tự cảm C1 có trị số (180 ÷ 300V),

cuộn thứ cấp xuất hiện một sức điện

động cảm ứng có trị số 18 ÷ 25(KV)

Dòng cao áp ở cuộn thứ cấp được dẫn qua con quay (7) bộ chia điện (8) đến bugi (9) và phóng qua khe hở của bugi tạo ra tia lửa điện đúng thời điểm gần cuối của quá trình nén để đốt cháy hỗn hợp công tác của động cơ

Khi điện áp thứ cấp U2 đủ lớn, con

quay chia điện đã chia điện cho các

dây cao áp đều các bugi Nhờ có

cam quay(11) mà tia lửa cao áp

được phân chia tới các bugi theo

đúng thứ tự nổ của động cơ.

3.3.2.1 Hệ thống đánh lửa điều khiển Transitor có tiếp điểm

Rf1, Rf2 : Điện trở phụ; C2 : Tụ một chiều; Đz ; Đc : đi ốt bảo vệ và đi ốt cách ly

T: Transistor ; W1, W2 ; W1’ , W2’ :Cuộn dây biến áp đánh lửa , biến áp xung ; ĐL : Tiếp điểm điều khiển

Tới bộ chia điện

3.3 Hệ thống đánh lửa

3.3.2 Hệ thống đánh lửa điều khiển

Khi động cơ làm việc tiếp điểm ĐL đóng mở liên tục Lúc ĐL đóng có dòng điện phân áp I0 chạy trong mạch :

(+) ắcquy ->K(khoá điện) ->Rf1 ->Rf2 ->W1 ->R2 ->W1’ ->ĐL -> (-) ắcquy

(+) ắcquy  K(khoá) Rf1Rf2W1ET EBT BT W1’ĐL Ib (-) ắcquyDòng I0 qua điện trở R2 có sự sụt áp tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa cực góp ET và cực gốc BT làm transistor mở sinh ra dòng điều khiển Ib :

ET BT

Dòng điều khiển đánh thủng tiếp giáp ECT làm xuất hiện dòng làm việc ký hiệu IC :

(+) ắc quy K(khoá điện)  Rf1Rf2 W1 ET ECT CT Mát  (-) ắc quy

Lúc này dòng sơ cấp I1 chạy qua cuộn sơ cấp có trị số : I1 = I0 + Ib +IC

3.3.2.1 Hệ thống đánh lửa điều khiển Transitor có tiếp điểm

3.3 Hệ thống đánh lửa

3.3.2 Hệ thống đánh lửa điều khiển

- Khoá điêṇ IG/SW

- Bôbin (Ignition Coil)

- Bô ̣chia điện kiểu cảm biến đánh lửa

(Distributor, Delco) có:

+ Cảm biến đánh lử a kiểu từ điêṇ

+ Bô ̣chia điêṇ cao áp daṇg con quay

+ Các bô ̣điều chỉnh thời điểm đánh lửa

sớm kiểu chân không, kiểu ly tâm

- IC đánh lửa (Igniter): Nhâṇ xung của cảm biến đánh lửa và thưc ̣ hiêṇ thông mac ̣h

sơ cấp của bôbin và ngắt mac ̣h sơ cấp của bôbin

- Dây cao áp (High tension wire)

- Bugi (Spark Plug)

Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm kiểu tranzito có ESA

3.3.2.2 Hệ thống đánh lửa điều khiển Transitor không tiếp điểm

3.3 Hệ thống đánh lửa

3.3.2 Hệ thống đánh lửa điều khiển

3.3.2.3 Hệ thống đánh lửa điều khiển trực tiếp DIS

3.3 Hệ thống đánh lửa

3.3.2 Hệ thống đánh lửa điều khiển

- Hệ thống DIS cung cấp một cuộn dây đánh lửa cùng

một IC đánh lửa độc lập cho mỗi xy lanh

- DIS không dùng bộ chia điện, không dây cao áp nên

giảm tổn thất năng lượng, tăng độ bền và giảm tối thiểu

nhiễu điện từ(ko dùng tiếp điểm khu vực cao áp)

- ESA điều khiển thời điểm đánh lửa (sớm hay muộn)

3.3.2.3 Hệ thống đánh lửa điều khiển trực tiếp DIS

3.3 Hệ thống đánh lửa

3.3.2 Hệ thống đánh lửa điều khiển

3.4 Hệ thống khởi động

3.4.1 Những vấn đề chung

3.4.1.1 Khởi động bằng máy khởi động

- Ắc quy cung cấp năng lượng cho máy khởi động (máy đề) để nó làm việc,

- Máy khởi động kéo trục khuỷu của động cơ quay đến tốc độ vòng quay cần thiết để cho động cơ nổ và tự làm việc được

- Có 2 phương pháp điều khiển máy đề:

+ Điều khiển trực tiếp ( bằng hộp tiếp điểm)

+ Điều khiển gián tiếp ( bằng rơle khởi động)

* Nhược điểm:

- Ắc quy dễ bị quá tải, nên thời gian khởi động ngắn (thời gian khởi động không quá 15 – 20 giây)

- Phải thường xuyên chăm sóc, bảo dưỡng ắc quy, máy khởi động (chổi than, cổ góp… ) để có thể khởi động chắc chắn được

* Ưu điểm:

Tiện khi sử dụng, khởi động nhanh; kích thước toàn bộ thiết bị khởi động

nhỏ

3.4 Hệ thống khởi động

3.4.2 Các thiết bị trong hệ thống khởi động điện

3.4.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống khởi động điện

a Cấu tạo

3.4 Hệ thống khởi động

3.4.2 Các thiết bị trong hệ thống khởi động điện

3.4.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống khởi động điện

b Nguyên lý hoạt động

Hộp số thường

3.4 Hệ thống khởi động

3.4.2 Các thiết bị trong hệ thống khởi động điện

3.4.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống khởi động điện

b Nguyên lý hoạt động

Hộp số tự động

3.4 Hệ thống khởi động

3.4.2 Các thiết bị trong hệ thống khởi động điện

3.4.2.2 Máy khởi động

A, Loại thông thường

Cọc 30

3.4 Hệ thống khởi động

3.4.2 Các thiết bị trong hệ thống khởi động điện

3.4.2.2 Máy khởi động

* Loại bánh răng hành tinh

1 Trục thứ cấp; 2 Bánh răng bao; 3 Bánh răng hành tinh

4 Bánh răng mặt trời; 5 Trục bánh răng hành tinh

3.4 Hệ thống khởi động

3.4.2 Các thiết bị trong hệ thống khởi động điện

3.4.2.3 Li hợp khởi động

3.4 Hệ thống khởi động

3.4.2 Các thiết bị trong hệ thống khởi động điện

3.4.2.3 Li hợp khởi động

3.4 Hệ thống khởi động

BÀI TẬP

1 Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống khởi động điện trên ô tô

3.4 Hệ thống khởi động

BÀI TẬP

2 Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống khởi động điện trên ô tô

3.4 Hệ thống khởi động

BÀI TẬP

3 Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống khởi động điện trên ô tô

3.5 Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, thông tin và thiết bị tiện nghi

3.5.1 Những vấn đề chung về hệ thống

a Hệ thống chiếu sáng

Vị trí của các bộ phận trong hệ thống chiếu sáng và tín hiệu

b Hệ thống tín hiệu, thông tin

3.5 Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, thông tin và thiết bị tiện nghi

b Hệ thống tín hiệu, thông tin

3.5 Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, thông tin và thiết bị tiện nghi

3.5.1 Những vấn đề chung về hệ thống

b Hệ thống tín hiệu, thông tin

3.5 Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, thông tin và thiết bị tiện nghi

Đèn cảnh báo nước rửa kính chắn gió

Đèn cảnh báo hệ thống điều khiển hành trình

Đèn cảnh báo cửa mở

Đèn cảnh báo đèn pha ở chế độ sáng kém

3.5 Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, thông tin và thiết bị tiện nghi

4.Đui đèn 5.Bóng đèn pha cốt

6 Bóng đèn kích thước

3.5 Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, thông tin và thiết bị tiện nghi

1.Loa còi ; 2.Khung thép; 3.Màng thép; 4.Vỏ

còi; 5.Khung thép; 6.Trụ đứng; 7.Tấm thép

lò xo 8.Lõi thép từ; 9.Cuộn dây; 10.Ốc hãm;

11.Vòng đệm; 12.Ốc điều chỉnh; 13.Trụ điều

khiển; 14.Cần tiếp điểm tĩnh; 15.Cần t/điểm

động; 16.Tụ điện; 17.Trụ đứng của t/điểm;

18.Đầu bắt dây còi, 19.Núm còi; 20.Điện trở

3.5 Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, thông tin và thiết bị tiện nghi

3.5.3 Hệ thống điều hòa không khí

3.5.3.1 Cấu tạo

A Máy nén (blốc lạnh)

B Bộ ngưng tụ, hay giàn nóng

C Bình lọc/hút ảm hay fin lọc

D Van giãn nở hay van tiết lưu

E Van xả phía cao áp