Chẩn đoán hệ thống cung cấp điện trong xe oto

Ôtô hiện nay có một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân, nó được dùng để vận chuyển hành khách, hàng hoá và nhiều công việc khác. Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và xu thế giao lưu, hội nhập quốc tế trong lĩnh vực sản xuất và đời sống, giao thông vận tải đã và đang là một ngành kinh tế kỹ thuật cần được ưu tiên của mỗi quốc gia.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

VIỆN KỸ THUẬT

BÀI TIỂU LUẬN

CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

LỜI MỞ ĐẦU

Ôtô hiện nay có một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân, nó được dùng để vận chuyển hành khách, hàng hoá và nhiều công việc khác Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và xu thế giao lưu, hội nhập quốc tế trong lĩnh vực sản xuất và đời sống, giao thông vận tải đã và đang là một ngành kinh

tế kỹ thuật cần được ưu tiên của mỗi quốc gia

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ôtô

đã có những tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như: Điều khiển điện tử và

kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại đều được áp dụng trong ngành ôtô Khả năng cải tiến, hoàn thiện và nâng cao để đáp ứng với mục tiêu chủ yếu về tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, nhiên liệu, giảm cường độ lao động cho người lái, tăng tiện nghi sử dụng cho hành khách Các loại xe ôtô hiện có ở nước ta rất đa dạng về chủng loại phong phú về chất lượng do nhiều nước chế tạo Trong đó các loại xe này rất tiện lợi, nó vừa mang tính việt dã vừa có thể đi trên các con đường địa hình và có thể chở được hàng hoá với khối lượng lớn

Hệ thống cung cấp điện, khởi động có vai trò rất quan trọng, để khởi động động

cơ máy khởi động cần phải truyền cho trục khuỷu một tốc độ và số vòng quay nhất định để mở máy ban đầu, sau đó động cơ làm việc độc lập Trong thời gian học tập tại trường chúng em được trang bị những kiến thức về chuyên ngành và để đánh giá quá trình học tập và rèn luyện, chúng em được khoa giao cho nhiệm vụ hoàn thành

bài tiểu luận với nội dung: “Chuẩn đoán hệ thống cung cấp điện trên động cơ xe

ô tô” Với kinh nghiệm và kiến thức còn ít nhưng với sự chỉ bảo tận tình của thầy chúng em đã hoàn thành tốt bài tiểu luận với thời gian quy định

Trong quá trình làm tiểu luận, dù bản thân đã hết sức cố gắng, cộng với sự giúp

đỡ nhiệt tình của các thầy cô và bạn bè xong do khả năng, tài liệu và thời gian còn hạn chế nên khó có thể tránh khỏi sai xót Vì vậy em rất mong sự chỉ bảo của thầy

cô và sự góp ý của bạn bè để bài tiểu luận của em được hoàn thiện

Qua đây em cũng xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy

và các thầy, cô trong bộ môn đã tạo điều kiện để em hoàn thành tiểu luận

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1.1 Tí nh cấp thiết của đề tài 1

1.2 Lý do chọn đề tài 1

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔ 2

2.1 Tổng quan về “Hệ thống cung cấp điện trên ô tô” 2

2.1.1 Vai trò của hệ thống 2

2.1.2 Cấu trúc của hệ thống 2

2.1.3 Yêu cầu của hệ thống 2

2.1.4 Phân loại của hệ thống 3

2.2 Các bộ phận trong hệ thống cung cấp điện ô tô 3

2.2.1 Ắc quy 3

2.2.2 Cấu tạo ắc quy axit chì 4

2.2.3 Nguyên lý làm việc 7

2.2.4 Quá trình nạp điện 8

2.2.5 Quá trình phóng điện 8

2.2.6 Điều kiện làm việc 9

2.3 Máy phát điện xoay chiều 9

2.3.1 Nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu 9

2.3.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc 9

2.3.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc các cụm chi tiết của máy phát 11

CHƯƠNG III: CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Ô TÔ 18

3.1 Chẩn đoán hệ thống cung cấp điện 18

3.1.1 Kết cấu chung 18

3.1.2 Chẩn đoán chất lượng nguồn cung cấp 18

3.1.2.1 Chẩn đoán chất lượng của ắc quy axit 18

3.1.2.2 Chản đoán chất lượng máy phát điện xoay chiều 20

3.1.2.3 Chẩn đoán tổng hợp 21

3.2 Kiểm tra hệ thống sạc 22

3.2.1 Kiểm tra bằng mắt thường 22

3.2.2 Kiểm tra dây điện 23

3.2.3 Kiểm tra tình trạng hệ thống sạc 23

3.2.4 Kiểm tra độ sụt áp 24

Tài liệu tham khảo 25

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hì nh 2.1: Hệ thống nguồn trên ô tô 2

Hì nh 2.2: Cấu tạo ắc quy axit chì 4

Hì nh 2.3: Vỏ ắc quy 4

Hì nh 2.4: Nắp thông hơi 4

Hì nh 2.5: Cấu tạo lá cách 5

Hì nh 2.6: Cọc ắc quy 5

Hì nh 2.7: Ký hiệu cọc ắc quy 6

Hì nh 2.8: Đầu kẹp ắc quy 6

Hì nh 2.9: Cửa xem tỷ trọng 6

Hì nh 2.10: Quá trì nh nạp, phóng điện của ắc quy 7

Hì nh 2.11: Quá trì nh nạp điện 8

Hì nh 2.12: Quá trình phóng điện 8

Hì nh 2.13: Cấu tạo máy phát điện 10

Hì nh 2.14: Nguyên lý máy phát 3 pha trên ô tô sau nữa chu kỳ 10

Hì nh 2.15: Kết cấu của rotor 11

Hì nh 2.16: Rotor khi có điện 12

Hì nh 2.17: Cấu tạo stator máy phát điện xoay chiều 12

Hì nh 2.18: Các phương pháp đấu dây của stator 13

Hì nh 2.19: Các bộ phận khác của máy phát điện xoay chiều 13

Hì nh 2.20: Chỉnh lưu 1 pha nữa chu kỳ 14

Hì nh 2.21: Chỉnh lưu 1 pha hai nữa chu kỳ 14

Hì nh 2.22: Chỉnh lưu 3 pha hai nữa chù kỳ (6 diot) 15

Hì nh 2.23: Mạch chỉnh lưu dùng 8 và 9 diot 15

Hì nh 2.24: Tiết chế 16

Hì nh 2.25: Khi khóa điện ON 16

Hình 2.26: Khi máy phát điện đang phát 17

Hì nh 3.1: Sơ đồ mạch cung cấp điện 18

Hì nh 3.2: Đo bằng que 19

Hì nh 3.3: Cấu tạo máy phát điện 20

Hì nh 3.4: Khi với số vòng quay nhỏ 21

Hì nh 3.5: Khi ở số vòng quay lớn; điện áp báo vượt định mức 10÷15% 21

Hì nh 3.6: Hệ thống không làm việc ở mọi số vòng quay 22

Hì nh 3.7: Thường xuyên báo nạp lớn hơn địng mức 22

Hì nh 3.8: Kiểm tra dây đai 22

Hì nh 3.9: Kiểm tra dây điện 23

Hì nh 3.10: Kiểm tra điện áp của ắc quy 24

Trang | 1

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI



1.1 Tí nh cấp thiết của đề tài:

Những năm gần đây cùng với sự phát triển chung của xã hội, sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bước lên một tầm cao mới Rất nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật, các phát minh, sáng chế mang đậm chất hiện đại và có tính ứng dụng cao Là một quốc gia có nền kinh tế đang phát triển, nước ta đã và đang

có những cải cách để thúc đẩy nền kinh tế Việc tiếp nhận, áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến của thế giới được nhà nước quan tâm cải tạo, đẩy mạnh sự phát triển của các ngành công nghiệp mới, với mục đích đưa nước ta từ một nước nông nghiệp kém phát triển thành một nước công nghiệp phát triển Trải qua nhiều năm phấn đấu và phát triển Hiện nay nước ta đã là thành viên của khối kinh tế quốc tế WTO Việc tiếp cận các quốc gia có nền kinh tế phát triển, chúng ta có thể giao lưu, học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu và áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến để phát triển nhiều hơn nữa nền kinh tế trong nước, bước những bước đi vững chắc trên con đường quá độ lên XHCN

Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng phát triển thì ngành công nghiệp ô tô là một trong những ngành có tiềm năng và được đầu

tư phát triển mạnh mẽ Do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển mạnh mẽ, nhu cầu của con người ngày càng được nâng cao Để đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy cho con người vận hành và chuyển động của xe, rất nhiều hãng sản xuất như: FORD, DAEWOO, TOYOTA, MESCEDES, KIA MOTORS, … đã có nhiều cải tiến về mẫu mã, kiểu dáng công nghệ cũng như chất lượng phục vụ của xe nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng

Trong ngành công nghệ ô tô, bên cạnh các công việc thiết kế, chế tạo, lắp ráp và sử dụng, một công việc quan trọng là bảo dưỡng và sửa chữa Ôtô trong quá trình khai thác, sử dụng thì các tính năng vận hành, độ tin cậy, tính kinh tế và tuổi thọ của xe đều bị biến đổi theo chiều hướng xấu, do đó để duy trì tình trạng hoạt động tốt, tăng thời gian sử dụng, đảm bảo độ tin cậy thì phải thực hiện công tác bảo dưỡng định kì và sửa chữa lớn Công tác bảo dưỡng và sửa chữa ô tô không những kéo dài tuổi thọ, tăng độ tin cậy của phương tiện mà còn làm tăng hiệu quả kinh tế trong sử dụng ô tô

1.2 Lý do chọn đề tài:

Với lý do đó đề tài: ‘‘ Nghiên cứu hệ thống cung cấp điện, khởi động trên xe ôtô ” nhằm mục đích sử dụng những kiến thức chuyên ngành đã được học, góp phần vào việc sử dụng và sửa chữa hiệu quả xe ôtô

Trang | 2

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP

ĐIỆN TRÊN Ô TÔ



2.1 Tổng quan về “Hệ thống cung cấp điện trên ô tô”:

2.1.1 Vai trò của hệ thống cung cấp điện:

Tạo ra nguồn điện một chiều cung cấp cho các thiết bị để đảm bảo an toàn

và tiện nghi khi hoạt động Hệ thống cung cấp điện sử dụng sự quay vòng của động cơ để phát sinh ra điện Nó không những cung cấp điện cho những hệ thống

và các thiết bị khác mà còn nạp điện cho ắc quy trong lúc động cơ đang hoạt động

2.1.2 Cấu trúc của hệ thống:

Hệ thống cung cấp nguồn gồm những thành phần chính được mô tả ở trên: Máy phát điện phát sinh ra điện và điều chỉnh điện áp phát ra thông qua bộ điều chỉnh điện áp (tiết chế) Ắc quy dữ trữ, cung cấp năng lượng Nó sẽ được nạp điện khi động cơ làm việc và phóng điện cung cấp cho các thiết bị khi động

cơ ngừng hoạt động Đèn báo nạp cảnh báo cho người lái xe khi hệ thống gặp sự

cố Khóa điện đóng, ngắt dòng điện trong hệ thống

Hì nh 2.1 Hệ thống nguồn trên ô tô

1 Máy phát 2 Ắc Quy 3 Đèn báo nạp 4 Khóa điện

2.1.3 Yêu cầu của hệ thống cung cấp điện:

Chế độ làm việc của ô tô luôn luôn thay đổi có ảnh trực tiếp đến chế độ làm việc của hệ thống cung cấp điện Do xuất phát từ điều kiện luôn phải đảm bảo các phụ tải làm việc bình thường Hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Kết cấu đơn giản và hoàn toàn tự động làm việc ở mọi chế độ

+ Chăm sóc và bảo dưỡng kỹ thuật ít nhất trong qua trình sử dụng

+ Có độ bền cơ khí cao đảm bảo chịu rung và chịu sóc tốt

+ Đảm bảo thời hạn phục vụ lâu dài

+ Cung cấp năng lượng điện đến cho các phụ tải trên ôtô với một điện thế

ổn định trong mọi điều kiện làm việc của động cơ

2.1.4 Phân loại hệ thống cung cấp điện:

Theo các xe khác nhau dùng loại máy phát khác nhau ta có cách phân loại: + Hệ thống cung cấp dùng máy phát điện xoay chiều

+ Hệ thống cung cấp điện dùng máy phát một chiều

Theo điện áp cung cấp ta có thể phân loại sau:

+ Hệ thống cung cấp điện dùng máy phát 12V

+ Hệ thống cung cấp dùng máy phát điện 24V

Với máy phát điện một chiều ta có thể phân loại:

+ Loại điều chỉnh trong (dùng chổi điện thứ 3)

+ Loại điều chỉnh ngoài (dùng bộ chỉnh điện kèm theo)

Với máy phát điện xoay chiều ta có thể phân loại:

+ Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu

+ Máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ

2.2 Các bộ phận trong hệ thống cung cấp điện:

2.2.1 Ắc quy:

a Nhiệm vụ:

Ắc quy có nhiệm vụ cung cấp điện năng cho hệ thống đánh lửa, các bộ phận tiêu thụ điện khác khi động cơ chưa hoạt động hay hoạt động có số vòng quay nhỏ, hoặc cùng với máy phát cung cấp điện năng cho phụ tải trong trường hợp tải vượt quá khả năng cung cấp của máy phát điện

Trang | 4

b Yêu cầu:

Có cường độ điện phóng lớn, đủ cho máy khởi động điện (máy đề) hoạt động;

Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ chăm sóc;

Phóng nạp tuần hoàn có hiệu suất cao

2.2.2 Cấu tạo ắc quy axit chì :

và chịu được nhiệt độ cao

Dưới đáy bình người ta chia làm hai đường gờ gọi là yên đỡ bản cực Mục đích của yên đỡ bản cực là cho các bản cực tỳ lên đó tránh bị ngắn mạch khi trong dung dịch có cặn bẩn chì lắng đọng

Hì nh 2.3 Vỏ Ắc quy Hì nh 2.4 Nắp thông hơi

b Nắp thông hơi:

Trang | 5

Nắp thông hơi chụp trên các lỗ để thêm dung dịch điện phân Nắp thông hơi

được thiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở lại ắc quy và cho phép hydrogene bay hơi

Dãy nắp thông hơi:

Hầu hết các ắc quy ngày nay thiết kế một dãy nắp thông hơi để có thể chụp cho nhiều ngăn Dãy nắp thông hơi được thiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở

lại ắc quy và cho phép hydrogene bay hơi

c Bản cực:

Bản cực làm bằng hợp kim chì và

Antimon, trên bề mặt bản cực có gắn các

xương dọc và ngang để tăng độ cứng

vững cho bản cực và tạo ra các ô cho bản

chì bám chắc trên cực Hai bề mặt của

bản cực được chát bột chì Bản cực

dương trát đầy bột chì PbO2 còn bản cực

dương trát đầy bột chì xốp Pb Sau khi

trát và ép chất tác dụng người ta ngâm

các bản cực vào dung dịch H2SO4 Chùm

bản cực dương và chùm bản cực âm được

lồng xen kẽ vào nhau giữa chúng là lớp cách Trong một ngăn số bản cực dương nhiều hơn sô bản cực âm một tấm, mục đích là để bản cực dương làm việc ở cả hai phía

d Tấm cách:

Tấm cách là chất cách điện, nó được chế tạo từ nhựa đặc biệt, thuỷ tinh hoặc

gỗ Các tấm cách phải cách điện tốt, xốp để cho nước tích điện lưu thông tự do quanh các bản cực Tác dụng của tấm cách xốp là ngăn hiện tượng các bản cực chạm vào nhau gây ra đoản mạch trong nguồn

e Các cọc của ắc quy:

Có 3 loại cọc bình Ắc quy được sử dụng, loại đỉnh, loại cạnh và loại L Loại trên đỉnh thông dụng nhất trên ô tô Loại này có cọc được vát xiêng Loại cạnh là loại đặc trưng của hãng General Motors, loại L được dùng trên tàu thuỷ

Hình 2.5 Cấu tạo lá cách

Trang | 6

Hì nh 2.6 Cọc Ắc quy

Ký hiệu trên cọc Ắc quy:

Ký hiệu trên cọc Ắc quy để nhận biết cực dương hay âm Thông thường, ký hiệu "+" để chỉ cực dương, "-" để chỉ cực âm Đôi khi, các ký hiệu "POS" và

"NEG" cũng được sử dụng để ký hiệu cực dương và cực âm Trên loại ắc quy có cọc là loại đỉnh, đầu của cọc dương thường lớn hơn cực âm, mục đích để dễ phân

một quả cầu có thể đo được

tỷ trọng của dung dịch điện

phân trong một ngăn

Hì nh 2.9: Cửa xem tỷ trọng

g Dung dịch điện phân:

Trang | 7

Dung dịch điện phân dùng trong ắc quy thường là hỗn hợp của axit sunfuaric

nguyên chất và nước cất Nồng độ pha chế thay đổi phụ thuộc vào khí hậu và vật liệu tấm ngăn Thông thường 1,21g/cm3 – 1,31g/cm3 ở 150C Nồng độ dung dịch quá cao sẽ làm cho các tấm ngăn mau hỏng(đặc biệt là các tấm ngăn bằng gỗ) Nếu nhiệt độ nước điện tích tăng hay giảm với mức 150C thì phải chỉnh lại số đọc mới nơi tỷ trọng kế Ví dụ cao hơn 10C ta cộng thêm 0,0007 g/cm3 Nếu thấp hơn

150C thì cứ 10C ta trừ bớt đi 0,0007g/cm3 Khi ắc quy nạp đầy, thành phần dung dịch điện phân là 38%(H2SO4) tính theo trọng lượng hoặc 27% tính theo thể tích

2.2.3 Nguyên lý làm việc:

Bản chất dòng điện trong chất điện pân là dòng chuyển dời có hướng của các ion âm (-) và ion dương (+)

Hiện tượng chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện được gọi

là “phóng điện”, và ngược lại hiện tượng chuyển đổi năng lượng thành hóa học được gọi là “nạp điện”

Hì nh 2.10: Quá trì nh nạp, phóng điện của ắc quy

H2SO4: Axit sunfuric H2O: Nước

H2: Hydro O2: Oxy A: Dòng điện B: Phóng dòng điện nạp 1: Phóng điện 2: Nạp điện

Trang | 8

2.2.4 Quá trì nh nạp điện:

Khi ắc quy được lắp ráp xong người ta đổ dung dịch Axit sunfuric vào trong các ngăn bình thì trên các bản cực sẽ sinh ra một lớp mỏng chì sunfat (PbSO4) vìchì oxit tác dụng với axit sunfuric cho phản ứng:

Dòng điện sẽ làm cho dung dịch điện phân phân li:

H2SO4 → 2H+ + SO42-

H+ theo chiều dòng điện đi về phía chùm bản cực

nối với âm nguồn và tạo ra phản ứng :

PbSO4 + 2H2O +SO42-→PbO2+2H2SO4

Kết quả là ở chùm bản cực được nối với cực (+)

của nguồn điện có chì oxit (PbO2), ở chùm bản cực kia

có chì (Pb) Như vậy hai loại chùm cực đã có sự khác

nhau về cực tính Từ các phản ứng hóa học trên ta thấy quá trình nạp điện đã tjao

ra lượng axit sunfuric bổ sung vào dung dịch đồng thời cũng trong quá trình nạp điện dòng điện còn phân tích ra trong dung dịch điện phân khí H2 và O2 lượng khínày sửi lên như bọt nước và bay đi, do đó nồng độ của dung dịch điện phân trong quá trình nạp điện sẽ tăng dần lên

2.2.5 Quá trình phóng điện:

Nối hai cực của ắc quy đã được nạp với phụ tải

chẳng hạn bóng đèn thì năng lượng điện đã được tích

trữ trong ắc quy sẽ phóng qua tải làm cho bóng đèn sáng,

dòng điện của ắc quy sẽ đi theo chiều:

Cực (+) của ắc quy →tải → cực (-)ắc quy →dung

dịch điện phân →cực (+) ắc quy

Phản ứng hoá học xảy ra:

tại cực (+) : PbO2+2H++H2SO4+2e→ PbSO4

Trang | 9

Như vậy khi ắc quy phóng điện, chì sunfat lại được hình thành ở hai chùm bản cực hình thành ở hai chùm bản cực, làm cho các bản cực dần dần trở lại giống nhau, còn dung dịch axit bị phân tích thành cation 2H+ và anion SO42-, đồng thời quá trình phóng điện cũng tạo ra nước trong dung dịch, do đó nồng độ của dung dịch giảm dần và sức điện động của ắc quy cũng giảm dần

2.2.6 Điều kiện làm việc:

Với ắc quy có các tấm bản cực nhanh bị mất chì và ôxit chì bị bật ra khỏi các tấm bản cực, lắng xuống đáy bình làm phát sinh hiện tượng phóng điện trong ắc quy nên ắc quy nhanh bị hỏng do thời tiết có độ ẩm không khí lớn có thể làm ắc

quy tự phóng điện

2.3 Máy phát điện xoay chiều:

2.3.1 Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu:

Nhiệm vụ:

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

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

Phân loại:

Trong hệ thống điện ôtô hiện nay thường sử dụng hai loại máy phát xoay

chiều sau:

- Loại có chổi than: Được sử dụng trên các xe phổ thông

- Loại không có chổi than: Dùng cho các xe quân sự

Yêu cầu:

Đảm bảo độ tin cậy tối đa cho hệ thống, chịu được rung lắc, bụi bẩn … Đảm bảo đặc tính công tác của hệ điều chỉnh, có chất lượng cao và ổn định trong khoảng thay đổi tốc độ và tải của máy

Đảm bảo khởi động dễ dàng trong mọi điều kiện thời tiết và độ tin cậy cao Đảm bảo nạp tốt cho ắc quy

Cấu tạo đơn giản

Kích thước nhỏ, gọn, độ bền cao chịu rung xóc tốt

2.3.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc:

a Kết cấu máy phát điện xoay chiều: