GIÁO TRÌNH điện động cơ

Trên thị trường Việt Nam hiện nay có rất nhiều loại, nhiều kiểu xe ô to. Sự đa rạng về chủng loại, đặc biệt là tính hiện đại về kết cấu, mức độ tự động hóa của hệ thống điện động cơ trên ô tô hiện đại đang là nhu cầu cần tìm hiểu và làm quen của nhiều người, nhiều đối tượng. Cuốn sách này giới thiệu về những nội dung của hệ thống điện động cơ trên ô tô, vì thực tế khả năng tuổi thọ của ô tô phụ thuộc rất nhiều vào tính năng làm việc và độ bền của hệ thống điện động cơ. Nhìn chung sự khác biệt của những ô tô mới, hiện đại so với những ô tô truyền thống của thế hệ trước, ta thấy:; ngoài việc người ta đã thay thế nhiều chi tiết trên xe để đảm bảo chúng có tính bền vững, gọn nhẹ, khả năng và độ tin cậy cao trong quá trình khai thác vận hành. Sự cải tiến dáng chú ý nhất trong hệ thống điện động cơ ô tô hiện đại là người ta đã vận dụng được thành quả mới của ngành điện tử, cụ thể là đưa linh kiện bán dẫn và vi mạch vào hệ thống điện động cơ để thay thế cho các thiết bị cơ khí và điện tử, nên những ô tô hiện đại đã đạt được rất nhiều đặc tính ưu việt như: mức độ tự động hóa cao, tối ưu hóa trong quá trình làm việc, nâng cao hiệu suât, hạn chế mức độ phát thải độc hại ra môi trường … Các thiết bị điện và hệ thống điều khiển tự động trên ô tô hiện đại thực hiện các chức năng có quan hệ mật thiết và tác động ràng buộc lần nhau. Các thiết bị lắp trên ô tô ngày càng hiện đại, tiện dụng đối với người sử dụng thì hệ thống điều khiển ngày càng phức tạp, thông minh và đa dạng hơn. Do sách được biên soạn làm giáo trình giảng dạy Modun Hệ thống điện động cơ cho sinh viên nghề công nghệ ô tô. Hệ Cao đẳng nghề, nên nooin dung chỉ tập trung giới thiệu về cấu tạo, nguyên lý làm việc, hư hỏng và phương pháp kiểm tra sửa chữa đối với hệ thống điện động cơ. Để phục vụ cho sinh viện học nghề và thợ sủa chữa ô tô những kiến thức cơ bản cả về lý thuyết và thực hành bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống điện động cơ. Với mong muốc giáo trình được biện soạn, nội dung giáo trình bao gồm bốn bài: Bài 1. Tổng quan về hệ thống điện động cơ trên ôtô Bài 2: Hệ thống cung cấp điện Bài 3: Hệ thống khởi động Bài 4: Hệ thống đánh lửa Kiến thức giáo được biện soạn theo khung chương trình của nhà Trường, giáo trình được sắp xếp logic từ nhiệm vụ, nguyên lý làm việc, hư hỏng và phương pháp kiểm tra sủa chữa. Xem chi tiết tại: www.caodangotohanoi.edu.vn

(Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐCĐ-ĐT

ngày…….tháng….năm của Trường Cao đẳng Cơ điện Hà Nội) (Fonst chữ Times New Roman cỡ chữ 14 chữ thường in nghiêng)

Hà Nội, năm 2020

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Trên thị trường Việt Nam hiện nay có rất nhiều loại, nhiều kiểu xe ô to

Sự đa rạng về chủng loại, đặc biệt là tính hiện đại về kết cấu, mức độ tự động hóa của hệ thống điện động cơ trên ô tô hiện đại đang là nhu cầu cần tìm hiểu

và làm quen của nhiều người, nhiều đối tượng

Cuốn sách này giới thiệu về những nội dung của hệ thống điện động cơ trên ô tô, vì thực tế khả năng tuổi thọ của ô tô phụ thuộc rất nhiều vào tính năng làm việc và độ bền của hệ thống điện động cơ

Nhìn chung sự khác biệt của những ô tô mới, hiện đại so với những ô tô truyền thống của thế hệ trước, ta thấy:; ngoài việc người ta đã thay thế nhiều chi tiết trên xe để đảm bảo chúng có tính bền vững, gọn nhẹ, khả năng và độ tin cậy cao trong quá trình khai thác vận hành

Sự cải tiến dáng chú ý nhất trong hệ thống điện động cơ ô tô hiện đại là người ta đã vận dụng được thành quả mới của ngành điện tử, cụ thể là đưa linh kiện bán dẫn và vi mạch vào hệ thống điện động cơ để thay thế cho các thiết bị cơ khí và điện tử, nên những ô tô hiện đại đã đạt được rất nhiều đặc tính ưu việt như: mức độ tự động hóa cao, tối ưu hóa trong quá trình làm việc, nâng cao hiệu suât, hạn chế mức độ phát thải độc hại ra môi trường …

Các thiết bị điện và hệ thống điều khiển tự động trên ô tô hiện đại thực hiện các chức năng có quan hệ mật thiết và tác động ràng buộc lần nhau Các thiết bị lắp trên ô tô ngày càng hiện đại, tiện dụng đối với người sử dụng thì

hệ thống điều khiển ngày càng phức tạp, thông minh và đa dạng hơn

Do sách được biên soạn làm giáo trình giảng dạy Modun Hệ thống điện động cơ cho sinh viên nghề công nghệ ô tô Hệ Cao đẳng nghề, nên nooin dung chỉ tập trung giới thiệu về cấu tạo, nguyên lý làm việc, hư hỏng và phương pháp kiểm tra sửa chữa đối với hệ thống điện động cơ

Để phục vụ cho sinh viện học nghề và thợ sủa chữa ô tô những kiến thức cơ bản cả về lý thuyết và thực hành bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống điện động cơ Với mong muốc giáo trình được biện soạn, nội dung giáo trình bao gồm bốn bài:

Bài 1 Tổng quan về hệ thống điện động cơ trên ôtô

Bài 2: Hệ thống cung cấp điện

Bài 3: Hệ thống khởi động

Bài 4: Hệ thống đánh lửa

Kiến thức giáo được biện soạn theo khung chương trình của nhà Trường, giáo trình được sắp xếp logic từ nhiệm vụ, nguyên lý làm việc, hư hỏng và phương pháp kiểm tra sủa chữa Do đó người đọc có thể hiểu một cách dền dàng

Mặc dù chúng tôi đã cố gắng nhiều trong quá trình biên soạn, song chắc chắn không tránh khỏi các thiếu sót cũng như đáp ứng đầy đủ nhu cầu của người học cũng như bạ đọc, mong các bạn đồng nghiệp và độc giả góp ý, đóng góp để sửa đổi để giáo trình được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày tháng… năm 20

Tham gia biên soạn

1 Chủ biên 2………

3………

MỤC LỤC

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 1

LỜI GIỚI THIỆU 2

Bài 1 Tổng quan về hệ thống điện động cơ trên ôtô 6

Bài 2: Hệ thống cung cấp điện 22

Bài 4: Hệ thống đánh lửa 75

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN Tên môn học/mô đun: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ

Mã môn học/mô đun: MĐ 32

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun:

- Vị trí: Có thể bố trí dạy sau các môn học cơ sở và MĐ 25, MĐ 26, MĐ 27,

MĐ 28, MĐ 29, MĐ 30

- Tính chất: Là mô đun chuyên ngành công nghệ ô tô trang bị cho người học kiến thức, kỹ năng về hệ thống điện thân động cơ trên ô tô

- Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun:

Mục tiêu của môn học/mô đun:

+ Xác định được chính xác các vị trí hư hỏng trong hệ thống điện động

cơ trên ôtô

+ Tháo lắp, kiểm tra và bảo dưỡng, sửa chữa các chi tiết, bộ phận đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

+ Sử dụng được các dụng cụ, thiết bị kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa đúng yêu cầu kỹ thuật

+ Chấp hành đúng quy trình, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật trong nghề công nghệ ô tô

Nội dung của môn học/mô đun:

Bài 1 Tổng quan về hệ thống điện động cơ trên ôtô

- Giải thích được các ký hiệu trong sơ đồ mạch hệ thống điện động cơ

- Trình bày được phương pháp đọc bản vẽ sơ đồ mạch hệ thống điện động cơ

- Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ôtô

- Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên

Nội dung chi tiết bài 1:

1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại các hệ thống điện cơ bản trên ôtô

1.1 Nhiệm vụ

a Hệ thống cung cấp điện

Máy phát điện xoay chiều là nguồn năng lượng chính trên ôtô Nó có nhiệm

vụ cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho ắc quy trên ôtô Nguồn điện phải bảo đảm một hiệu điện thế ổn định ở mọi chế độ phụ tải và thích ứng với mọi điều kiện môi trường làm việc

b Hệ thống khởi động

Động cơ ô tô phải dựa vào lực bên ngoài để khởi động Tốc độ quay tối thiểu của động cơ phải đảm bảo cho hoà khí được nén đến nhiệt độ dễ bén

lửa, dễ cháy hoặc dễ tự cháy để sinh công

Để thực hiện việc làm quay trục khuỷu động cơ với số vòng quay cần

thiết ở chế độ khởi động, trên động cơ có bố trí hệ thống khởi động

c Hệ thống đánh lửa

Biến dòng điện một chiều hạ áp ( U1 = 6  12 vôn ) thành xung điện cao

áp (U2 = 12.000  40.000 vôn hoặc cao hơn ) tạo ra tia lửa điện trên bugi để

đốt cháy hoà khí trong xi lanh theo đúng trình tự làm việc của động cơ

Máy phát cũng phải có độ bền cao trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm lớn, có thể làm việc ở những vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt và độ rung động lớn Việc duy tu và bảo dưỡng càng ít càng tốt

b Hệ thống khởi động

- Đảm bảo truyền cho trục khuỷu số vòng quay cần thiết đủ để nổ máy + Đối với động cơ điezen số vòng quay là: 230  300 vòng/phút

+ Đối với động cơ xăng là: 60  80 vòng/phút

Tự động ngắt truyền động ngược từ động cơ đến bộ phận dẫn động khi động cơ đã nổ máy

- Khởi động thuận tiện đơn giản, làm việc tin cậy chắc chắn

- Thời điểm đánh lửa phải ứng với góc đánh lửa sớm hợp lý nhất ở mọi chế độ làm việc của động cơ và đảm bảo đúng thứ tự làm việc theo quy định của động cơ

Đây là phương pháp khởi động đơn giản nhất Ở đầu trục khuỷu động cơ

có bắt một ecu có hình dạng đặc biệt (Ecu răng sói) Khi khởi động dùng tay quay (maniven) quay trục tiếp trục khuỷu động cơ

Phương pháp khởi động này thường dùng cho các động cơ nhỏ (máy kéo bông sen, máy bơm nước ) hoặc sử dụng đối với động cơ có hệ thống khởi động bằng động cơ điện trong trường hợp động cơ điện bị hỏng

* Khởi động bằng khí nén

Trong phương pháp khởi động bằng khí nén có hai cách: hoặc khí nén có

áp suất cao được dẫn trực tiếp vào xi lanh động cơ để quay trục khuỷu hoặc dùng động cơ chạy bằng khí nén để kéo trục khuỷu của động cơ chính

Phương pháp này có ưu điểm là tạo ra lực khởi động lớn, khởi động nhanh Nhưng nhược điểm là kết cấu phức tạp, cồng kềnh Thường dùng cho các động cơ có công suất lớn, động cơ tàu thuỷ

* Khởi động bằng động cơ điện

Phương pháp khởi động này sử dụng một động cơ điện một chiều để kéo động cơ cần khởi động Hệ thống khởi động được bố trí nhỏ gọn, dễ khởi động Nhưng phải sử dụng nguồn điện là ác quy có dung lượng lớn Loại này dùng chủ yếu cho động cơ ôtô

c Hệ thống đánh lửa

Theo cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa được chia thành các loại sau:

- Hệ thống đánh lửa thường ( kiểu tiếp điểm rung cơ khí )

- Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn có tiếp điểm

- Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm

- Hệ thống đánh lửa kiểu điện dung

- Hệ thống đánh lửa kiểu manhêto

- Hệ thống đánh lửa theo chương trình:

+ Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện

+ Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện

1.3.1 Hệ thống cung cấp điện

1.3.2 Hệ thống khởi động

1.3.3 Hệ thống đánh lửa (động cơ xăng)

2 Các thiết bị nguồn và giắc

2.1 Các ký hiệu quy ước trong sơ đồ mạch điện

2.2.1 Thiết bị dây dẫn, cầu chì, rơle

Hình 1: Cấu tạo cầu chì Hình 2: Một số loại cầu chì

- Ký hiệu :

* Cách đọc giá trị tải cực đại :

- Gía trị dòng điện cực đại cho phép được ghi trên vỏ cầu chì,ví dụ: 10,15,20,30A

- Nhận biết bằng màu vỏ theo bảng 1.5 dưới đây :

Khả năng chịu tải (A) Màu vỏ

+ Đối với cầu chì loại thanh theo bảng 1.6 dưới đây:

Khả năng chịu tải (A) Màu vỏ

Có hai loại : loại đặt lại thường và loại đặt lại tự động

Hình 3: Cầu chì tự nhảy

Ký hiệu trên sơ đồ mạch :

Loại đặt lại thường : Loại đặt lại tự động :

- Rơle thường đóng : rơle luôn đóng tiếp điểm khi không có dòng điện chạy qua cuộn dây :

Hình 6: Rơle thường đóng

- Rơle kiểu hỗn hợp : gồm nhiều rơle đơn thường đóng và thường mở

Hình 7: Rơle kiểu hỗn hợp

Một số loại rơle điện từ (bảng 1):

hoặc xanh lá

4 2M Nâu

2.2.2 Giắc cắm, giắc nối, điểm nối mát, điểm chia

- Giắc dùng để kết nối các linh kiện điện với nguồn hoặc giữa các nguồn Có nhiều hình dáng khác nhau như hình chữ nhật, hình vuông, tròn…

và có từ 1 đến 21 chân giắc Tuỳ theo hình dáng chân giắc mà ta có giắc đực

và giắc cái

Hình 8: Giắc đực và giắc cái

- Ký hiệu trên sơ đồ mạch : Giắc được ký hiệu bởi “CN” và các thông số đi kèm

2.2.3 Các chữ viết tắt, quy ước mầu dây

Bảng 1:Ký hiệu màu dây hệ châu âu

Đen / trắng / xanh lá Sw/ Ws/ Gn Đèn báo rẽ

Đen / xanh lá Sw/ Gn báo rẽ phải

Bảng 2: Ký hiệu đầu dây hệ châu âu

Bảng 3: Độ sụ áp tối đa trên dây dẫn kể cả mối nối

Tiết diện kích thước dây dẫn được tính bởi công thức

U

l.

I S



Trong đó

U - độ sụt áp cho phé trên đường dây trong bảng 3

I - Cường đọ dòng điện chạy trong dây tính bằng Ampere là tỷ

số công xuất phụ tải điện và hiệu điện thế định mức

 - 0.0178  mm2/m điện trở xuất của đồng

S - Tiết diện dây dẫn

l - chiều dài dây dẫn

Từ công thức trên, ta có thể tính toán để chon tiết diện dây dẫn nếu biết công xuất phụ tải điên mà dây dẫn cần nối và đọ sụt áp cho phép trên dây

Để có độ uốn tốt và bền, dây dẫn trên được bện bởi các sọi đồng có kích thước nhỏ Các cõ dây điện sủ dụng trên ô tô được giớ thiệu trong bảng 4

Bảng 4: các cỡ dây điện và nợi sử dụng

Cỡ dây:

Số dây/ đường

kính

Tiết diện (mm 2 )

Dòng điện liên tục (A) Ứng dụng

Cỡ dây:

Số dây/ đường

kính

Tiết diện (mm 2 )

Dòng điện liên tục (A) Ứng dụng

Khi đấu dây hệ thống điện ô tô, ngoài quy luật về màu, cần tuân thủ các quy tắc sau đây:

- Chiều dài giữa các điểm nối càng ngắn càng tốt

- Các mối nối giữa các đầu dây phải hàn

- Số mối nối càng ít càng tốt

- Dây ở đọng cơ phải được cách nhiệt

- Bảo vệ bằng cao su những chõ băng qua khung xe

2.2 Phương pháp đọc bản vẽ mạch điện

* Phân tích mạch:

- Trong một mạch điện bao giờ cũng có nguồn dương (+) và nguồn âm (-), các tín hiệu đầu vào, tín hiệu điều khiển, thiết bị điều khiển và thiết bị chấp hành

a Nguồn điện:

- Nguồn điện trên xe du lịch thường có 2 loại sau:

Nguồn trực tiếp từ bình điện (Hot all time hoặc B+)

+ Nguồn cung cấp cho thiết bị giải trí ACC

+ Nguồn cung cấp cho các thiết bị phục vụ cho động cơ, hộp số: IG1 hoặc

- Ổ khóa: Nóng khi bật on (tức là có dương khi bật on ổ khóa IG) Hot at all times: Nóng toàn thời gian (tức là có dương trực tiếp BATT) Xem hình màu đỏ ở dưới

- Hộp nguồn:

+ Hộp Fuse and relay box: nó chỉ là 1 hộp bình thường chứa cầu chì và gắn các relay, nó chỉ là dạng dây điện với các mạch đồng bình thường

+ Hộp Junction box thì nó cũng có cầu chì rờ le, nhưng nhiều khi nó còn

xử lý tín hiệu bên trong hộp đó nữa (như đường truyền can, v.v ) Hộp Junction box nó có nhiều dạng khác nhau và chức năng cũng khác

nhau: E/G Junction box, I/P Junction box, v.v

+ Hộp Smart Junction box: giống hộp Junction box, cũng có cầu chì rờ le Nó cũng xử lý tín hiệu bên trong hộp đó nữa (như đường truyền can, v.v ) nhưng

nó thông minh hơn Hộp Junction box

b Các tín hiệu đầu vào:

- Tín hiệu từ các cảm biến

- Tín hiệu phản hồi từ các thiết bị chấp hành

- Tín hiệu từ các loại công tắc

c Các tín hiệu điều khiển – đường truyền dữ liệu:

- Tín hiệu gửi trực tiếp đến thiết bị chấp hành, tín hiệu này có thể là Dương (+) hoặc Âm (-) 12 V

- Tín hiệu gửi dưới dạng mã hoá tới các hộp điều khiển khác trước khi tới các thiết bị chấp hành, tín hiệu này có thể truyền qua đường CAN BUS, LIN, K hoặc tín hiệu quang điện qua cáp quang hoặc các phương tiện truyền

dữ liệu khác

d Rắc nối - đầu nối - mối nối:

- Dạng khác:

+ Số 1 là vị trí nằm ở "hộp rờ le/cầu chì số 1"

+ Dấu mũi tên là rắc đực

+ Dấu ô van là rắc cái

+ Lưu ý là dấu ô van khác với dấu hình tròn ở chỗ:

* Dấu ô van: rắc nối vào hộp rờ le/cầu chì

* Dấu tròn: rắc nối vào chi tiết (tức là chi tiết nào đó mà không phải là hộp rơle/cầu chì, ví dụ như đèn, công tắc, rắc bự chung, v.v )

- Dạng khác : Rắc nối vào chi tiết và kí hiệu tắt (để vẽ sơ đồ khỏi chật nên phải kí hiệu tắt) (Toyota)

+ Hình dưới là gồm 2 rắc cái trên dưới, cùng cắm vào 1 rắc đực ở giữa

+ A là kí hiệu của J4 và B là kí hiệu của J5 (J4 và J5 là tên của 2 rắc cái, xem góc hình bên phải) Hai rắc J4 và J5 đều cùng cắm vào 1 rắc đực ở giữa, J4 thì là rắc ở trên còn J5 là rắc ở phía dưới

+ Số 4 - 2 - 3 - 1 là tên số của từng dây, rắc cái trên Số 3 - 5 - 6 là tên số của từng dây, rắc cái dưới

+ Thường thì J là viết tắt của Junction Connector (Junction Connector -> rắc nối 3)

-* Dấu ô van: rắc nối vào hộp rờ le/cầu chì

* Dấu tròn: rắc nối vào chi tiết (tức là chi tiết nào đó mà không phải là hộp rờ le/cầu chì, ví dụ như đèn, công tắc, rắc bự chung, v.v )

3 Tháo và lắp các cụm chi tiết trong hệ thống điện động cơ

3.1 Tìm hiểu các cụm chi tiết

3.2 Tháo, lắp các cụm chi tiết

Bài 2: Hệ thống cung cấp điện

Mục tiêu:

- Trình bày được công dụng, yêu cầu, phân loại của hệ thống cung cấp điện

- Giải thích được sơ đồ, cấu tạo và nguyên lý làm việc của mạch điện hệ thống cung cấp điện

- Trình bày được những hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa hệ thống cung cấp điện

- Thực hành tháo lắp, kiểm tra, sửa chữa hệ thống cung cấp điện

- Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên

* Nội dung chi tiết bài 2:

1 Sơ đồ mạch điện và nguyên lý làm việc chung của hệ thống cung cấp điện 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu

a Nhiệm vụ

Máy phát điện xoay chiều là nguồn năng lượng chính trên ôtô Nó có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho ắc quy trên ôtô Nguồn điện phải bảo đảm một hiệu điện thế ổn định ở mọi chế độ phụ tải và thích ứng với mọi điều kiện môi trường làm việc

Những thông số cơ bản hệ thống cung cấp điện

Hiệu - Điện thế định mức: Phải bảo đảm U đm = 14V đối với những xe sử

dụng hệ thống điện 12V, Uđm = 28V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 24V

Công - Công suất máy phát: Phải đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các tải

điện trên xe hoạt động Thông thường, công suất của các máy phát trên ôtô hiện nay

Hình 2.1: Sơ đồ mạch điện hệ thống cung cấp điện

1.3 Cấu tạo, nguyên lý làm việc chung hệ thống cung cấp điện

- Khóa điện ở vị trí ACC hoặc LOCK

- Khóa điện ở vị trí ON (khi động cơ chưa nổ máy)

- Khóa điện ở vị trí ON (khi động cơ đang nổ máy)

2 Kiểm tra, bảo dưỡng ắc quy

2.1.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Bao gồm hai loại là ắc quy axit và ắc quy kiềm.ắc quy kiềm thường được dùng trong các xe quân sự vì kích thước to,độ bền cao nhưng giá đắt.Nên ở đây ta chỉ nói đến ắc quy axit

a Cấu tạo :

Bao gồm nhiều ắc quy đơn mắc nối tiếp bởi các cầu nối,mỗi ắc quy đơn cho điện áp ra U = 2.11-2.13 V

Hình 2.2: Cấu tạo ắc quy:

1- cực âm; 2- nút thông hơi; 3- mắt kiểm tra; 4- cực dương; 5- dung dịch; ngăn ắc quy; 7- bản cực

6-Trong mỗi ắcquy đơn gồm có :

- Dung dịch điện phân : Là dung dịch điện phân (H2SO4) có tỷ trọng 

= 1.23 – 1.26 g/cm3 đặc trưng cho nồng độ dung dịch

- Được pha chế từ axit đặc 1.94-1.97 g/cm3 + nước cất : rót từ từ axit đặc vào nước cất và khuấy liên tục.Khi pha xong, để nguội đến 25 0

C,rót vào bình ắc quy

Pb (màu ghi đá)

Trên ôtô không có ắc quy khô,chỉ có ắc quy không bảo dưỡng (đổ nước 1 lần) và ắc quy bảo dưỡng ( đổ nước nhiều lần)

Ắc quy bảo dưỡng : + Phải kiểm tra mức dung dịch điện phân và đổ thêm nước cất nếu thiếu :

+ Phải kiểm tra nồng độ dung

dịch (tỷ trọng),nếu thấp tức là ắc quy

đói,phải nạp thêm

+ Phải lau chùi bề mặt ắc quy

một cách thường xuyên

Ắc quy không bảo dưỡng : Cần

quan sát mắt màu trên nắp bình :

Hình 2.4: Mức dung dịch điện phân

Hình 2.5: Màu sắc trên nắp bình ắc quy không bảo dưỡng

c Các thông số sử dụng của ắc quy:

+ C10,Q10 : là dung lượng tính theo 10 giờ phóng điện

C10 = Iphóng đm 10 giờ, ví dụ : 70Ah + C20,Q20 : là dung lượng tính theo 20 giờ phóng điện

C20 = Iphóng đm 20giờ,ví dụ : 126Ah

- Nạp ắc quy : nạp theo hai cách :

+ đối với ắc quy mới : nạp với dòng điện không đổi IN = 0.1 Q10 trong suốt thời gian nạp 13 giờ

+ đối với ắc quy cần nạp bổ xung : nạp với điện áp không đổi :

UN = 2.3 – 2.4 V/1 ắc quy đơn,trong 3 giờ nạp,đạt được 80% điện dung bổ xung

2.2.Các hư hỏng của ắc quy và nguyên nhân

Một số hư hỏng thường gặp của ắc quy: Các tấm cực bị sunphat hoá, bị cong vênh, tróc lớp bột trên bề mặt và chạm chập; Vỏ bình bị vỡ, ắc quy tự phóng điện, ngoài ra còn thường gặp các hư hỏng như: nạp điện không vào hoặc mất điện nhanh chóng

* Các tấm cực bị sunphat hoá:

Sunphat hoá là sự hình thành lớp tinh thể thô của sunphat chì màu trắng trên bề mặt các tấm cực

 Nguyên nhân:

+ Trước khi bảo quản trong kho ắc quy không được nạp đầy

+ Mức dung dịch điện phân thấp, tỷ trọng dung dịch cao

+ Do hiện tượng phóng điện kéo dài, thiếu sự chăm sóc bảo dưỡng + Ắc quy phóng điện quá giới hạn cho phép

 Biểu hiện:

+ Nhìn qua lỗ đổ dung dịch thấy nhiều đốm trắng phủ trên các bản cực + Ắc quy phóng điện nhanh khi có phụ tải là dấu hiệu của hiện tượng các tấm cực bị sunphat hoá cục bộ Ắc quy bị sunphat hoá khi nạp điện nhiệt

độ và điện áp tăng nhanh, bọt khí thoát ra nhiều nhưng tỷ trọng dung dịch tăng lên rất ít Hiện tượng này xem như nạp điện không vào

+ Tỷ trọng và nhiệt độ dung dịch điện phân quá cao

+ Ắc quy bắt không chặt trên xe bị rung động khi làm việc

+ Nạp với dòng điện ngược chiều

+ Ngắn mạch do tấm cách bị hỏng hoặc chất hoạt tính bị rơi rụng

+ Phát sinh dòng điện cục bộ trong ắc quy, tạp chất trong dung dịch ắc

quy như các vụn kim loại kết hợp với antimon trong giá tấm cực làm thay đổi điện thế các vùng trong ắc quy Do đó làm phát sinh dòng điện cục bộ làm

tiêu hao điện lượng ắc quy

+ Tỷ trọng dung dịch điện phân không đồng nhất Khi ắc quy không làm việc do hiện tượng lắng làm cho nồng độ dung dịch điện phân ở phần dưới

đáy ắc quy cao hơn phát sinh sự khác nhau về hiệu điện thế

* Các tấm cực bị chai cứng, các cọc bắt ắc quy bị oxi hoá: làm tăng điện trở, điện áp và dung lượng của ắc quy giảm

* Vỏ bình bị nứt vỡ: do va chạm hoặc bị tắc lỗ thông hơi trên nắp bình

2.3 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa ắc quy

a Kiểm tra ắc quy

* Kiểm tra mức dung dịch điện phân ( hình 6 a)

Dùng ống thuỷ tinh dài từ 100  150 mm, đường kính trong từ 4  6 mm cắm

vào các ngăn của bình ắc quy Khi ống thuỷ tinh chạm vào các tấm cực bảo vệ thì dùng ngón tay cái bịt kín đầu ống và rút ống ra Chiều cao cột dung dịch điện phân ở trong ống chính là mức dung dịch điện phân trong bình ắc quy, chiều cao này thường từ 10  15 mm

* Kiểm tra sự hư hỏng của ắc quy bằng phóng điện kế.(Hình 6 b)

Phóng điện kế gồm một vôn kế 3 vôn và một điện trở phụ tải có trị số xác định, đấu song song với nhau và lắp trong một cái càng có cần

Khi kiểm tra đặt hai mũi tiếp xúc của phóng điện kế vào hai cực âm và dương của một ngăn ắc quy thời gian từ 3  5 giây Khi kim chỉ ổn định thì đọc ngay trị số chỉ trên vôn kế

+ Nếu vôn kế chỉ ở 1,75 vôn trở lên thì chứng tỏ ngăn đó còn tốt

+ Nếu vôn kế chỉ ở giữa 1,5  1,75 vôn thì cần nạp thêm dung dịch + Nếu vôn kế chỉ dới 1,5 vôn chứng tỏ ắc quy bị hỏng

+ Nếu điện áp giảm xuống rất nhanh thì chứng tỏ ắc quy đó có chỗ tiếp xúc không tốt, mối hàn ở ắc quy không chắc, tấm cực bị sunphat hoá

+ Khi dùng phóng điện kế để kiểm tra, số chỉ của từng ngăn không chênh lệch nhau quá 0.1 vôn

* Kiểm tra hiện tượng ngắn mạch bên trong ắc quy và sự rơi rụng các chất hoạt tính trên các tấm cực

Hai hiện tượng này tương đối khó kiểm tra, có thể dùng đồng hồ đo điện

áp hoặc tình trạng cung cấp điện của ắc quy để xác định Trường hợp ắc quy hay mất điện, trước hết nên kiểm tra lại hiện tượng rò do vỏ bình bị bẩn Một đầu đồng hồ kiểm tra đặt vào cực, đầu còn lại đặt lên vỏ bình, trường hợp bị

rò kim đồng hồ sẽ chỉ một giá trị nào đó

* Kiểm tra tỷ trọng dung dịch (Hình 6c)

Dụng cụ kiểm tra là tỷ trọng

kế, nó gồm một bóng cao su, một

ống thuỷ tinh bên trong có phao

Khi kiểm tra trước hết cho ống cao

su ở đầu tỷ trọng kế vào trong bình

ắc quy, dùng tay bóp bóng cao su

để hút dung dịch điện phân vào ống

thuỷ tinh Mức độ nổi của phao tuỳ

thuộc vào tỷ trọng dung dịch điện

phân

Hình 2.6: Kiểm tra tỷ trọng dung dịch

a Mức dung dịch; b Vôn kế ở phóng điện kế; c Tỷ trọng dung dịch

* Kiểm tra vỏ ắc quy bị nứt vỡ

 Dùng bơm xe đạp bơm khí vào ắc quy, nếu có vết nứt vỡ thì khi bơm đến áp suất nhất định 1  1,2 at (KG/cm2 ), dung dich điện phân sẽ rò rỉ ra ở vết nứt, vỡ

 Có thể kiểm tra bằng cách đặt ắc quy vào chậu đựng dung dịch điện phân, dùng hai que thử mắc nối tiếp với một bóng đèn và nguồn điện Cho một que thử vào chậu đựng dung dịch, que thứ hai cho vào từng ngăn ắc quy nếu

đèn sáng chứng tỏ vỏ bình bị nứt

 Để kiểm tra vách ngăn ta dùng que thử bóng đèn và nguồn điện một chiều, cắm hai que thử vào hai ngăn ắc quy nếu đèn sáng chứng tỏ vách ngăn

bị thủng

b Sửa chữa ắc quy

* Khi tấm cực bị sunphat hoá

 Phương pháp khử đơn giản là nạp điện trong thời gian dài với nồng độ dung dịch điện phân và cường độ dòng điện nhỏ hơn với khi sử dụng bình thường

 Nếu ắc quy bị sunphat hoá nhẹ thì thay nước cất và tiến hành nạp điện theo chế độ 2  3 Ah Khi nạp điện không để nhiệt độ bình cao quá 40 OC , khi dung dịch điện phân sủi nhiều bọt thì giảm dòng điện nạp xuống 1/3 hoặc 1/2 Khi dung dich điện phân sôi mà dòng điện lại tăng lên 3A và ổn định trong 3  4 giờ chứng tỏ hiện tượng sunphat hóa về cơ bản đã được khử Lúc này cắt dòng điện nạp đổ hết dung dịch điện phân ra rồi thay dung dịch điện phân có tỷ trọng bình thường, sau đó nạp với dòng điện nhỏ Sau khi nạp đủ

điện thì phóng điện với dòng điện phóng nhỏ Nạp và phóng điện tuần hoàn vài lần là được

 Nếu hiện tượng sunphat hoá nặng thì phải tháo bình ắc quy để rút tấm cực ra Dùng bàn chải thép hoặc ca thép cạo từ từ lớp sunphat hoá, đồng thời thay tấm cách và khử từ bằng các biện pháp nạp, phóng điện và thay dung dịch điện phân như trên

* Sửa chữa tấm cực bị cong

Tháo các tấm cực ra khỏi ắc quy, dùng hai miếng kẹp gỗ kẹp vào hai mặt của tấm cực rồi đặt lên êtô để nắn từ từ hoặc có thể đặt lên ghế gỗ dùng vật nặng đè lên trên rồi nắn dần từ nhẹ đến nặng

* Sửa chữa ắc quy tự phóng điện

Cần súc rửa ắc quy bằng nước cất, cứ 3 giờ một lần cho thật sạch Sau

đó đổ dung dịch mới có nồng độ thích hợp và nạp điện cho ắc quy đúng điện

áp định mức Nếu ắc quy không sử dụng thì mỗi tháng phải nạp bổ sung một lần

* Hàn vỏ ắc quy bị nứt

Rửa sạch vết nứt khoan hai đầu vết nứt và sửa chỗ vết nứt để có góc nghiêng chữ V bằng 45  60O Sau đó rửa sạch chỗ cần hàn bằng dung dịch kiềm hoặc xăng, sau đó dùng cacbinon để hàn Nếu không có thể dùng hỗn hợp matít nhựa thông sợi hoặc bột amiăng và bột nghiền của vỏ ác quy cũ trộn đều và cho nóng chảy để đổ lên vết nứt

2.4 Các phương pháp nạp điện cho ắc quy

Có hai phương pháp nạp điện cho ắc quy

a Nạp bằng dòng điện không đổi:

Dòng điện nạp được giữ không đổi trong suốt thời gian nạp Tất cả các

ắc quy được mắc nối tiếp với nhau và phải đảm bảo điều kiện:

 Tổng các ắc quy đơn (ngăn) không vượt quá UN / 2,7 (khi nạp no UAQlên tới 2,7 v)

 Nên bảo đảm các ắc quy có dung lượng như nhau

Trường áp dụng cho tất cả các ắc quy mới trước khi sử dụng và các ắc quy đã qua sử dụng sửa chữa

Nhược điểm: Thời gian nạp kéo dài và thường xuyên phải theo dõi, điều chỉnh cường độ dòng điện nạp thường bằng

b Nạp bằng điện áp không đổi

Trong cách nạp này tất cả các ắc quy được mắc song song với nguồn nạp

và đảm bảo UN = 2,3  2,5 v trên một ắc quy đơn

Phương pháp này không thể nạp no cho ắc quy vì dòng điện giảm dần,

nó thích hợp nạp bổ sung cho ắc quy đang sử dụng Không dùng để nạp ắc quy mới sử dụng lần đầu và nạp sửa chữa các ắc quy bị sunphat hoá vì dòng điện ban đầu rất lớn có hại cho tuổi thọ và điện dung của ắc quy, gây quá tải cho thiết bị nạp

Ưu điểm của phương pháp nạp này là thời gian nạp ngắn và ít tốn công theo dõi điều chỉnh vì dòng điện giảm dần theo thời gian

3 Bảo dưỡng, sửa chữa máy phát điện xoay chiều

3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu

a Nhiệm vụ

Máy phát điện xoay chiều là nguồn năng lượng chính trên ôtô Nó có nhiệm

vụ cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho ắc quy trên ôtô Nguồn điện phải bảo đảm một hiệu điện thế ổn định ở mọi chế độ phụ tải và thích ứng với mọi điều kiện môi trường làm việc

3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều

Trong hệ thống điện ôtô hiện nay thường sử dụng ba loại máy phát điện xoay chiều sau:

- Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, thường được sử dụng trên các xe gắn máy

- Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ có vòng tiếp điện,

* Cấu tạo máy phát điện một chiều (hình 2.7)

Máy phát điện loại này gồm có 3 phần chính là stator, rotor và bộ chỉnh lưu (các máy phát điện đời mới có thêm bộ điều chỉnh điện được bố trí ngay trong máy phát)

- Stator: (hình 2.9) gồm khối thép từ được lắp ghép bằng các lá thép ghép lại với nhau, phía trong có xẻ rónh đều để xếp các cuộn dây phần ứng Các cuộn dây stator được mắc theo kiểu hình sao, hoặc theo kiểu hình tam giác (Hình 2.8)

- Rotor: (hình 2.10) Bao gồm trục 5 và ở phía cuối trục cú lắp các vũng

tiếp điện 4, cũn ở giữa cú lắp hai chựm cực hình múng 1 và 2 Giữa hai chựm cực là cuộn dây kích thước 3 được quấn trên ống thép dẫn từ 6 Các đầu dây

kích thích được hàn vào các vũng tiếp điện

Hình 2.7 : Cấu tạo máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ

Hình 2.8 Các kiểu đấu dây

Khi có dòng điện một chiều đi qua cuộn dây kích thích Wkt thì cuộn dây và

ống thép dẫn từ trở thành một nam châm điện mà hai đầu ống thép là hai từ cực khác dấu Dưới ảnh hưởng của các từ cực, các móng trở thành các cực

của rotor, giống như cách tạo cực của loại rotor hình móng với nam châm vĩnh cửu

Hình 2.10 Rotor máy phát điện xoay chiều kích thích

bằng điện từ có vũng tiếp điểm

- Bộ chỉnh lưu (hình 2.11a, 2.12b, 2.13c)

Để biến đổi dòng điện xoay chiều của máy phát thành dòng điện một chiều, người ta dùng bộ chỉnh lưu 6 điốt, 8 điốt hoặc 14 điốt Đối với máy

phát có công suất lớn (P > 1000 W), sự xuất hiện súng đa hài bậc 3 trong

thành phần của hiệu điện thế pha do ảnh hưởng của từ trường các cuộn pha lên cuộn kích từ làm giảm cụng suất máy phát Vì vậy người ta sử dụng cặp diode mắc từ dây trung hoà để tận dụng sóng đa hài bậc 3, làm tăng công suất máy phát khoảng 10 – 15% (hình 2.11b)

Trong một số máy phát, người ta cũn sử dụng 3 điốt nhỏ (điốt trio) mắc

từ

các pha để cung cấp cho cuộn kích đồng thời đóng ngắt đèn báo nạp (hình 2.11c)

Hình 2.11 a: Bộ chỉnh lưu 6 diode trong mạch stato đấu sao và tan giác

Hình 2.11 b: Bộ chỉnh lưu 8 diode

Hình 2.11 c: Bộ chỉnh lưu 14 diode

1 Accu; 2 Cuộn kích (G); 3 Cuộn dây stator; 4 Diode chỉnh lưu (+);

5 Diode chỉnh lưu (-); 6 Diode trio; 7 Các diode cơng suất; 8 Diode chỉnh lưu dịng trung hịa; 9 Tụ điện; 10 Đầu cuối của cuộn dây máy phát (W)

Đèn báo nạp

Máy phát điện xoay chiều

Cuộn rotor Cuộn stator

Tiết chế IC

Các bộ phận tháo rời của máy phát điện đời cũ, đời mới được thể hiện trên hình 2.12 và hình 2.13

Hình 2.12 Máy phát điện xoay chiều đời cũ (bộ tiết chế đặt bên ngoài)

Hình 2.13 Máy phát điện đời mới tháo rời (có bộ điều chỉnh điện áp)

* Nguyên lý hoạt động (hình 2.14)

Khi máy phát điện làm việc, cuộn dây kích thích được ắc quy cung cấp điện một chiều và trở thành nam châm điện, đồng thời tạo ra từ trường làm các đầu cực roto nhiễm từ mạnh hơn Khi rôto quay, các cực của roto quét qua các cực từ của stato làm từ thông thay đổi cả hướng và trị số, gây ra hiện tư-ợng cảm ứng điện từ trong các cuộn dây stato và tạo ra một suất điện động

xoay chiều ba pha, các pha lệch nhau một góc 1200

trong không gian ( hình 2.14)

Dòng điện ba pha cảm ứng sinh ra trong các cuộn dây stato được đưa ra

bộ chỉnh lưu để trở thành dòng điện một chiều cung cấp cho các phụ tải và nạp điện cho ắc quy.( hình 1.9)

Hình 2.14 : Nguyên lý máy phát điện xoay chiều 3 pha

* Nguyên lý hoạt động của bộ chỉnh lưu (hình 2.15)

Khi rôto quay một vòng Trong các cuộn dây stato dòng điện sinh ra trong mỗi cuộn dây này được chỉ ra từ (a) tới (f) trong hình 3 Ở vị trớ (a) dòng điện có chiều + được tạo ra trong cuộn dây III và cú chiều – được tạo ra trong cuộn dây II Vỡ vậy dòng điện chạy từ cuộn dây II tới cuộn dây III Dòng điện này chạy vào tải qua điốt 3 và sau đó chạy về cuộn dây II qua điốt

5, ở thời điểm này cường độ dòng điện trong cuộn dây I bằng 0 nờn khụng cú dòng điện trong cuộn dây này Bằng cách giải thích tương tự từ vị trớ (b) tới

vị trớ (f) dòng điện xoay chiều được chỉnh lưu nhờ cho qua 2 điốt và dòng điện chạy qua phụ tải được duy trỡ ở giỏ trị không đổi

Máy phát điện xoay chiều thông thường dùng 6 điốt để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều 3 pha (AC) thành dòng điện một chiều (DC) Điện áp ra tại điểm trung hoà là nguồn cung cấp điện cho rơle đèn báo nạp Có thể thấy điện

áp trung bỡnh của điểm trung hoà bằng 1/2 điện áp ra một chiều Trong khi dòng điện ra đi qua máy phát, điện áp tại điểm trung hoà phần lớn là dòng điện một chiều nhưng nó cũng có một phần là dòng điện xoay chiều Phần dòng điện xoay chiều này được tạo ra mỗi pha Khi tốc độ của máy phát vượt quá 2.000 tới 3.000 vũng/phỳt thì giỏ trị cực đại của phần dòng điện xoay chiều

vượt quá điện áp ra của dòng điện một chiều Điều đó có nghĩa là so với đặc tính ra của máy phát điện xoay chiều không có các điốt tại điểm trung hoà, điện áp ra tăng dần dần từ khoảng 10 tới 15% ở tốc độ máy phát thông thường

là 5.000 vũng/phỳt.(hình 2.16)

Hình 2.15 Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha dùng 6 điốt

Hình 2.16 Điện áp ở điểm trung hòa

Để bổ xung sự thay đổi điện thế tại điểm trung hoà vào điện áp ra một chiều của máy phát không có điốt ở điểm trung hoà người ta bố trí 2 điốt chỉnh lưu giữa cực ra (B) và đất (E) và nối với điểm trung hoà Những điốt này được đặt ở giá đỡ bộ chỉnh lưu (hình 2.17)