Tài liệu điện ô tô KIA rất hay.
Trang 1Điện động cơ
Trang 2Mục lục
Trang 3Mô tơ khởi động
Mô tơ khởi động Công tắc từ
Bố trí & sơ đồ nối dây của mô tơ khởi động
M
Mô tơ khởi động chuyển đổi năng lượng điện từ ắc quy thành năng lượng cơ học để khởi động động cơ Chuyển đổi này được thực hiện bởi mô tơ khởi động Tốc độ khởi động của động cơ diesel là khoảng 60-100 vòng/phút và của động cơ xăng là 80-200 vòng/phút Mô tở khởi động có tốc độ cao hơn tốc độ khởi động này để đảm bảo đủ khả năng khởi động Hệ thống khởi động có năm thành phần chính: công tắc khởi động hoặc nút khởi động, các công tắc an toàn (nếu có), công tắc từ, mô tơ khởi động và ắc quy Khi bật công tắc khởi động đến vị trí khởi động, hoặc nhấn nút khởi động, dòng điện chạy từ ắc quy tới rơle khởi động và tới mô tơ khởi động để khởi động động cơ Nếu xe được trang bị công tắc khởi động trung gian hoặc công tắc ly hợp thì các công tắc này phải ở vị trí trung gian thì động cơ mới có thể khởi động được Công tắc từ là một cuộn dây điện từ được gắn trên mô tơ khởi động Khi cuộn dây này được cấp điện nó sẽ kéo pít tông lùi lại Đầu của pít tông này được gắn vào đòn bẩy bánh răng dẫn động và bộ phận ly hợp của mô tơ khởi động Khi đòn bẫy được kéo nó sẽ đẩy bánh răng dẫn động vào giữa các rãnh răng của bánh đà, đồng thời mô tơ quay tạo ra mô men quay khởi động động cơ, mô tơ khởi động tuy nhỏ nhưng có thể sinh ra một mô men lớn trong một khoảng thời gian ngắn Khi người lái xe nhả công tắc khởi động từ vị trí khởi động về vị trí IG ON, mô tơ khởi động được ngắt, lò xo hồi sẽ kéo bánh răng dẫn động khởi động ra khỏi răng của bánh đà, đồng thời mô tơ khởi động cũng dừng lại Các mô tả trên cho mô tơ khởi động kiểu bánh răng nhiễu loạn (sử dụng phổ biến ở các dòng xe du lịch), ngoài ra còn có các loại khác như loại mô tơ khởi động kiểu Bendix và kiểu phần ứng nhiễu loạn Chức năng nói chung là tương tự như kiểu trên
Trang 4Mô tơ khởi động với bộ bánh răng giảm tốc hành tinh
Các loại ly hợp một chiều
Công tắc từ ở trạng thái kéo
Công tắc từ ở trạng thái giữ
Nhìn vào các công tắc từ mô tơ khởi động, có hai mạch được sử dụng để kích hoạt công tắc từ này Các mạch này được gọi là cuộn kéo và cuộn giữ Hai cuộn này phải được đồng thời cấp điện để tạo ra lực đủ lớn để đẩy bánh răng khởi động vào ăn khớp với vành răng của bánh đà Khi bánh răng khởi động chưa ăn khớp hoàn toàn với vành răng của bánh đà, mô tơ khởi động quay chậm do sự sụt áp của các cuộn dây Khi bánh răng ăn khớp hoàn toàn, đồng thời tiếp điểm đóng bởi pít tông, dòng điện qua cuộn hút không còn, chỉ cuộn giữ giữ bánh răng cố định Lúc này một dòng điện được cấp trực tiếp tới mô tơ mà không qua các cuộn dây nên mô tơ quay nhanh và khởi động động cơ Một số mơ tơ khởi động kết hợp bộ bánh răng hành tinh nhằm tăng mô men xoắn Khi tốc độ vành răng bánh đà của động cơ cao hơn tốc độ của bánh răng khởi động, cách phổ biến là sử dụng khớp ly hợp một chiều để tránh cho động cơ dẫn động máy khởi động, giúp bánh răng khởi động quay tự do, điều này giúp bảo vệ mô tơ khởi động Một cách khác là sử dụng
ly hợp nhiều đĩa, khi mô tơ khởi động dẫn động động cơ, các đĩa này sẽ ép vào nhau, do đó sẽ truyền mô men tới bánh đà, khi động cơ đã khởi động, các đĩa này không được ép vào nhau nữa,
do đó động cơ cũng không dẫn động và bảo vệ được mô tơ khởi động
Trang 5Phương pháp nối dây mô tơ điện
Mô tơ nối tiếp
Dùng ngoại lực Mô tơ mắc mạch rẽ
Mô tơ đấu hỗn hợp
Từ trường
F F
A A
A
A
F F
F F
A
A S S
A A
F F
Có nhiều cách khác nhau để đấu nối một mô tơ điện với nguồn cấp Các phương pháp khác nhau
sẽ dẫn đến những đặc điểm khác nhau
Động cơ điện một chiều dùng ngoại lực
Loại động cơ điện một chiều được thiết kế với cuộn dây công tắc từ không nối với phần ứng Loại động cơ điện một chiều này hiếm khi sử dụng
Mô tơ điện một chiều mắc mạch rẽ
Mô tơ này được gọi là mô tơ “mạch rẽ" vì cuộn dây nối song song hay mắc “mạch rẽ” với phần ứng Ứng dụng của Mô tơ điện một chiều mắc song song: Đặc tính của loại mô tơ điện một chiều mắc song song này là có các dải tốc độ rất cao, và nó được xem như là mô tơ tốc độ không đổi, thậm chí khi tải tăng thì tốc độ chỉ giảm nhẹ Do có thể điều khiển chính xác về tốc độ và mô men nên loại mô tơ này được sử dụng trên xe hơi và các ứng dụng công nghiệp Mô tơ loại này giảm momen xoắn khi tốc độ tăng quá cao, nguyên nhân là do điện áp rơi trên cuộn dây phần ứng và trở kháng của phần ứng Khi tốc độ đạt khoảng 2,5 lần tốc độ tiêu chuẩn, trở kháng phần ứng tăng lên quá mức, dẫn tới mô men giảm do biến thiên từ thông giảm nhanh chóng
Trang 6Mô tơ nối tiếp
Dùng ngoại lực Mô tơ mắc mạch rẽ
Mô tơ đấu hỗn hợp
Từ trường
F F
A A
A
A
F F
F F
A
A S S
A A
F F
Mô tơ điện một chiều mắc nối tiếp
Cuộn dây phần cảm của loại mô tơ mắc nối tiếp được mắc nối tiếp với phần ứng Ưu điểm của loại Mô tơ điện một chiều mắc nối tiếp này là có thể tạo ra một mô men lớn và hoạt động ở tốc độ thấp Đây là một mô
tơ rất phù hợp để khởi động động cơ tải nặng, nó thường được sử dụng cho cầu trục và tời công nghiệp nơi
có tải rất nặng phải di chuyển chậm Dòng điện chạy trong mạch khi phần ứng và cuộn dây phần cảm được đấu nối tiếp là giống nhau Đặc tính về quan hệ giữa tốc độ và tải của mô tơ mắc nối tiếp với nguồn điện áp không đổi được mô tải như hình minh họa bên trái Khi tách tải ra khỏi mô tơ, tốc độ sẽ tăng mạnh Với các
lý do này, các mô tơ mắc nối tiếp phải được gắn với một tải để tránh hư hỏng mô tơ do tốc độ cao
Mô tơ điện một chiều đấu hỗn hợp
Mô tơ điện một chiều đấu hỗn hợp được xây dựng để có cả hai cuộn dây phần cảm mắc nối tiếp và mắc song song với phần ứng Sơ đồ đấu dây đặc thù này cho thấy một “Mô tơ điện một chiều” tích lũy hỗn hợp bởi vì nó khắc phục được nhược điểm riêng của từng loại mắc nối tiếp hay mắc song song.
Trang 7Kiểm tra và khắc phục hư hỏng
Thử kéo Thử giữ
Thử hồi vị li hợp khởi động Thử hoạt động không tải
Kiểm tra thông mạch rơle khởi động
Kiểm tra hoạt động
Công tắc khởi động trung gian
Giắc nối Đường trung gian
Bu lông
Đường rãnh
Ngoài việc kiểm tra khóa khởi động, rơle khởi động, các công tắt an toàn, dây dẫn còn có các kiểm tra quan trọng khác như thử kéo, thử giữ, thử hồi vị ly hợp khởi động và thử hoạt động không tải Thông tin chi tiết về quá trình kiểm tra, sữa chữa có thể tham khảo trong sách hướng dẫn sữa chữa của các xe tương ứng.
Trang 8Sự cân bằng năng lượng và hệ thống nạp
Hệ thống nạp là một phần quan trọng của hệ thống điện Nó cung cấp năng lượng điện cho đèn chiếu sáng, đài radio, bộ sưởi kính, hệ thống điện động cơ, và các phụ tải điện khác Nó cũng duy trì ắc quy trong trạng thái phóng, nạp khi cần thiết Hệ thống nạp cung cấp năng lượng cần thiết để khởi động động cơ Hệ thống nạp có ba thành phần chính là máy phát điện, bộ điều áp, và ắc quy Kích thước và hiệu suất của ắc quy và máy phát điện phải phù hợp để đảm bảo sự cân bằng năng lượng dương ngay cả trong điều kiện hoạt động bất lợi Máy phát điện tạo ra điện năng để cung cấp cho các trang thiết bị trên xe và nạp ắc quy Nó thường được dẫn động bằng đai thông qua trục khuỷu Cơ năng từ trục khuỷu được chuyển đổi thành điện năng ở máy phát điện để nạp ắc quy và cung cấp dòng điện cho tất cả các hệ thống điện Ắc quy dự trữ điện năng để cấp nguồn khi động cơ không hoạt động, cung cấp năng lượng đủ để khởi động động cơ và nó hoạt động như một bộ đệm nếu mức tiêu thụ điện năng cao hơn lượng điện máy phát điện phát ra.
Trang 9Ắc quy
Đấu nối tiếp
Đấu song song
Ắc quy là một thiết bị lưu trữ điện năng, nó có khả năng thay đổi điện năng thành năng lượng hóa học trong quá trình nạp và thay đổi năng lượng hóa học trở thành điện năng khi được nối với phụ tải Chức năng chính của nó là: cung cấp năng lượng cần thiết cho việc khởi động cơ, hệ thống đánh lửa, hệ thống điều khiển động cơ, cung cấp điện năng tới các phụ tải như đèn phanh, hệ thống nghe nhìn, khi động cơ không hoạt động, ắc quy còn hoạt động như một bộ đệm nếu dòng nạp không đủ do quá nhiều phụ tải tiêu thụ cùng một lúc Trong xe hơi thường dùng ắc quy chì - axit Hình minh họa này cho thấy bố trí của một ắc quy 12V, bao gồm 6 ngăn Mỗi ngăn có thể sinh
ra / tích trữ một điện áp 2,1 V (giá trị danh nghĩa), 6 ngăn này được kết hợp thành một ắc quy Mỗi ngăn bao gồm một số bộ phận sau đây: tấm bản cực dương (anode) được làm từ oxit chì, tấm ngăn có cấu trúc xốp cho phép axit đi qua, tấm bản cực âm (cathode) được làm từ chì nguyên chất Các tấm bản cực này được đặt trong môi trường điện phân là dung dịch axit sulfuric Trong quá trình nạp hoặc phóng điện quá trình điện phân sinh ra các các ion giữa hai tấm bản cực âm và bản cực dương, các ion này di chuyển thành dòng tạo thành dòng điện
Trang 10Đấu nối tiếp
Đấu song song
Ngoài ra còn có một số bộ phận phụ như nút thăm, điện cực ắc quy Trên nút thăm có một lỗ thông hơi cho phép khí tạo ra trong quá trình nạp thoát ra, đồng thời cũng ngăn chặn axit thoát ra ngoài cùng với khí này Nếu cần thiết, châm thêm nước cất cho ắc quy sau khi tháo nút thăm, nhằm quan sát mực dung dịch điện phân nằm trong mức yêu cầu Dung lượng của ắc quy được đánh giá thông qua chỉ số ampe giờ Nếu một ắc quy có thể cung cấp dòng điện 1 A trong một giờ, dung lượng của ắc quy đó là 1 Ah, nếu nó có thể cung cấp dòng 1 A trong 100 giờ, dung lượng của bình là 100 Ah Thông số này được đo trong một số điều kiện nhất định Bởi vì các phản ứng hóa học xảy ra trong các ngăn riêng biệt, dung lượng thực tế còn lại của ắc quy phụ thuộc vào điều kiện phóng điện cũng như cường độ dòng phóng, thời gian phóng, điện áp cho phép giữa hai cực của ắc quy, nhiệt độ và các yếu tố khác Các nhà sản xuất ắc quy sử dụng một phương pháp tiêu chuẩn để xác định làm thế nào để đánh giá ắc quy Ắc quy được phóng điện với một tỉ lệ không đổi của dòng điện trong một khoảng thời gian nhất định, chẳng hạn như 10 giờ hoặc 20 giờ, điện áp sẽ giảm xuống tới điện áp giữa hai cực đặt cho mỗi ngăn Vì vậy, một ắc quy 100 ampe
Trang 11Chu trình nạp điện
Thiết bị nạp điện
Đang phóng điện
Đang nạp điện
Nạp điện đầy
Phóng hết điện
Trong điều kiện nạp đầy, nồng độ của axit là 1,28 g/cm3 (Đối với các khu vực nhiệt đới, nồng độ của axit có thể chỉ đạt 1,23 g/cm3) Hiệu suất khởi động lạnh và dung lượng ắc quy sẽ giảm nếu sử dụng ắc quy trong điều kiện nhiệt độ thấp, vì tốc độ của quá trình hóa học bị chậm lại theo điều kiện lạnh này Một ngăn của ắc quy nạp đầy mà không có phụ tải có thể đạt khoảng 2,2 V, khi điện
áp của nó còn khoảng 1.75V thì gần như là đã phóng hết điện Nồng độ dung dịch điện phân trong tình trạng phóng hết điện chỉ khoảng 1,16 g/cm3 Trong điều kiện được nạp các tấm bản cực dương chứa oxit chì (PBO2), các bản cực âm là chì tinh khiết (PB) và dung dịch điện phân là axit sulfuric (H2SO4) loãng với nước cất Khi một phụ tải điện được đặt trên ắc quy, một phản ứng hóa học diễn ra Các ion SO42- phản ứng với chì và oxit chì ở các điện cực tạo thành muối sunfat chì Đồng thời, các nguyên tử ôxy được giải phóng từ oxit chì do quá trình tạo muối kết hợp với ion H+ hình thành nước (H2O) Các phân tử sulfat di chuyển đến các bản cực và các nguyên tử ôxy di chuyển, đây là các hạt mang điện trái dấu chuyển động thành dòng nên tạo ra dòng điện cung cấp cho phụ tải Do phản ứng hóa học nên nồng độ axit giảm, có thể sử dụng dụng cụ đo tỉ trọng để đánh giá tình trạng phóng điện của ắc quy Khi ắc quy được phóng điện hoàn toàn, cả hai bản cực đều là muối chì sulfat (PbSO4), dung dịch điện phân gần như là nước (do đó một ắc quy hết điện có thể bị chai) Khi ắc quy được nạp trở lại, quá trình hóa học đảo ngược, muối chì ở hai bản cực được phản ứng thành chì và chì oxit, nồng độ dung dịch điện phân tăng lên
Trang 12Thiết bị nạp điện
Đang phóng điện
Đang nạp điện
Nạp điện đầy
Phóng hết điện
Nạp điện đầy và phóng hết điện là hai thái cực ngược nhau Bình thường, ắc quy lúc được nạp điện, lúc lại phóng điện Ví dụ, một ắc quy phóng điện 25%, nghĩa là 25% của các phản ứng hóa học đã diễn ra và 75% của ắc quy là trong điều kiện chất hóa học ban đầu Khi ắc quy đã được nạp điện đầy, nhưng nếu tiếp tục nạp điện ắc quy, sẽ giải phóng khí hydro (khí nổ!), vì nước trong dung dịch điện phân bị tách ra thành hydro
và oxi Đây là tình trạng nạp quá nhiều Khi ta nối ắc quy từ xe này để khởi động một xe khác, dòng điện lớn
có thể giải phóng khối lượng lớn hydro Sẽ gây nổ nếu có một tia lửa gần đó (ví dụ, khi tháo bỏ các cáp nối
ắc quy) Ắc quy chì - axít sử dụng cho ô tô không được thiết kế để phóng hết điện, ắc quy cần được nạp điện ở mức tối đa theo dung lượng của ắc quy đó, quá trình sulfat hóa sẽ gây chai cứng các tấm muối chì nếu ắc quy phóng hết điện Cần cẩn thận với axit sunfuric vì tính ăn mòn của nó rất cao Trên các ắc quy hiện đại, dung dịch điện phân được cô dặc lại thành dạng keo Hãy sử dụng một thiết bị nạp ắc quy thích hợp để tránh hư hỏng, đặc biệt với loại ắc quy có dung dịch dạng keo Trong quá trình nạp điện có thể sinh
ra các khí nổ, do đó tránh các tia lửa khỏi ắc quy và làm theo các cảnh báo trong sách hướng dẫn sửa chữa.
Trang 13Máy phát điện một chiều (tham khảo)
Cấu trúc máy phát điện một chiều Nối dây máy phát điện một chiều
Điều áp
Trong các thế hệ xe hơi đầu tiên máy phát điện được sử dụng là máy phát điện một chiều Việc đưa ra dòng điện được thực hiện bằng phương pháp cơ khí bằng cánh sử dụng các cực phát điện được sắp xếp đặc biệt Sự sắp xếp này kết hợp với chổi than được gọi là bộ chỉnh lưu Khi dòng điện thay đổi do sự phân cực của từ trường thì vị trí của bộ chỉnh lưu (cực âm và cực dương) thay đổi do đó dòng điện có chiều không đổi vẫn được nạp đến ắc quy Ngày nay, máy phát điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi và máy phát điện một chiều hầu như không được sử dụng nữa Lý
do chính là độ bền cao hơn và công suất cao hơn Trước đây thì bộ điều áp cơ khí được sử dụng để kiểm soát điện áp phát ra tránh cho ắc quy bị nạp điện quá mức Bộ điều áp nhạy cảm với sự thay đổi điện áp ắc quy, hoặc do nhu cầu phụ tải điện trên xe tăng lên nó sẽ điều chỉnh điện áp máy phát cho phù hợp Bộ điều áp điều khiển cường độ của từ trường các cuộn dây kích thích, do
đó kiểm soát điện áp ra của máy phát điện Điều này được thực hiện bằng cách cung cấp điện trực tiếp cho cuộn dây kích thích hay cung cấp qua một điện trở, hay thậm chí không cung cấp điện cho cuộn dây Công nghệ này không được sử dụng trong xe hơi đã nhiều năm, chúng ta sẽ không đi vào chi tiết của hệ thống này, nhưng giúp các bạn có một cái nhìn sâu hơn về các máy phát điện xoay chiều đang được sử dụng hiện nay