-Hệ thống điều hòa nhiệt độ air conditioning system: bao gồm máy nén compressor, giàn nóng condenser, lọc ga dryer, van tiết lưu expansion valve, giàn lạnh evaporator và các chi tiết điề
Tổng quan các hệ thống điện trên ôtô
- Hệ thống khởi động (starting system): Bao gồm ắc quy, máy khởi động điện (starting motor), các relay điều khiển và relay bảo vệ khởi động Đối với động cơ diesel có trang bị thêm hệ thống xông máy (glow system)
- Hệ thống cung cấp điện (charging system): gồm ắc quy, máy phát điện (alternators), bộ tiết chế điện (voltage regulator), các relay và đèn báo nạp
- Hệ thống đánh lửa (Ignition system): Bao gồm các bộ phận chính: ắc quy, khóa điện (ignition switch), bộ chia điện (distributor), biến áp đánh lửa hay bô bin (ignition coils), hộp điều khiển đánh lửa (igniter), bugi (spark plugs)
- Hệ thống chiếu ánh sáng và tín hiệu (lighting and signal system): gồm các đèn chiếu sáng, các đèn tín hiệu, còi, các công tắc và các relay
- Hệ thống đo đạc và kiểm tra (gauging system): chủ yếu là các đồng hồ báo trên tableau và các đèn báo gồm có: đồng hồ tốc độ động cơ (tachometer), đồng hồ đo tốc độ xe (speedometer), đồng hồ đo nhiên liệu và nhiệt độ nước
- Hệ thống điều khiển động cơ (engine control system) : gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control) Ngoài ra, trên các động cơ diesel ngày nay thường sử dụng hệ thống điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử (EDC – electronic diesel control hoặc common rail injection)
- Hệ thống điều khiển ôtô: bao gồm hệ thống điều khiển phanh chống hãm ABS (antilock brake system), hộp số tự động, tay lái, gối hơi (SRS), điều khiển lực kéo (traction control)
-Hệ thống điều hòa nhiệt độ (air conditioning system): bao gồm máy nén
(compressor), giàn nóng (condenser), lọc ga (dryer), van tiết lưu (expansion valve), giàn lạnh (evaporator) và các chi tiết điều khiển như relay, thermostat, hộp điều khiển, công tắc A/C…
Nếu hệ thống này được điều khiển bằng máy tính sẽ có tên gọi là hệ thống tự động điều hòa khí hậu (automatic climate control)
● Hệ thống gạt nước, xịt nước (wiper and washer system)
● Hệ thống điều khiển cửa (door lock control system)
● Hệ thống điều khiển kính (power window system)
● Hệ thống điều khiển kính chiếu hậu (mirror control)
● Hệ thống định vị (navigation system)
10 và 15 Công tắc đèn trần tự động;
Hình 1.1: Sơ đồ bố trí các thiết bị điện trên ôtô (M21 – Volga)
Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống điện
Nhiệt độ làm việc
Tùy theo vùng khí hậu, thiết bị điện trên ôtô được chia ra làm nhiều loại:
● Ở vùng lạnh và cực lạnh (-40 o C) như ở Nga, Canada
● Ở vùng ôn đới (20 o C) như ở Nhật Bản, Mỹ, châu Âu …
● Nhiệt đới (Việt Nam, các nước Đông Nam Á, châu Phi…)
● Loại đặc biệt thường dùng cho các xe quân sự (sử dụng cho tất cả mọi vùng khí hậu).
Sự rung xóc
Các bộ phận điện trên ôtô phải chịu sự rung xóc với tần số từ 50 đến 250 Hz, chịu được lực với gia tốc 150m/s 2
Điện áp
Các thiết bị điện ôtô phải chịu được xung điện áp cao với biên độ lên đến vài trăm volt.
Độ ẩm
Các thiết bị điện phải chịu được độ ẩm cao thường có ở các nước nhiệt đới.
Độ bền
Tất cả các hệ thống điện trên ôtô phải được hoạt động tốt trong khoảng 0,9 ÷ 1,25
Uđịnh mức (Uđm = 14 V hoặc 28 V) ít nhất trong thời gian bảo hành của xe.
Nhiễu điện từ
Các thiết bị điện và điện tử phải chịu được nhiễu điện từ xuất phát từ hệ thống đánh lửa hoặc các nguồn khác.
Nguồn điện trên ôtô
Nguồn điện trên ô tô là nguồn điện một chiều được cung cấp bởi ắc quy, nếu động cơ chưa làm việc, hoặc bởi máy phát điện nếu động cơ đã làm việc Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện khi lắp đặt sửa chữa…, trên đa số các xe, người ta sử dụng thân sườn xe (car body) làm dây dẫn chung (single wire system) Vì vậy, đầu âm của nguồn điện được nối trực tiếp ra thân xe.
Các loại phụ tải điện trên ôtô
Các loại phụ tải điện trên ôtô được mắc song song và có thể được chia làm 3 loại:
4.1 Phụ tải làm việc liên tục: gồm bơm nhiên liệu (50 ÷ 70W), hệ thống đánh lửa
4.2 Phụ tải làm việc không liên tục: gồm các đèn pha (mỗi cái 60W), cốt (mỗi cái
55W), đèn kích thước (mỗi cái 10W), radio car (10 ÷ 15W), các đèn báo trên tableau (mỗi cái 2W)…
4.3 Phụ tải làm việc trong khoảng thời gian ngắn: gồm đèn báo rẽ (4 x 21W + 2 x 2W), đèn thắng (2 x 21W), motor điều khiển kính (150W), quạt làm mát động cơ (200W), quạt điều hòa nhiệt độ (2 x 80W), motor gạt nước (30 ÷ 65W), còi (25 ÷ 40W), đèn sương mù (mỗi cái 35 ÷ 50W), còi lùi (21W), máy khởi động (800 ÷ 3000W), mồi thuốc (100W), anten (dùng motor kéo (60W)), hệ thống xông máy (động cơ diesel) (100 ÷ 150W), ly hợp điện từ của máy nén trong hệ thống lạnh (60W)…
Ngoài ra, người ta cũng phân biệt phụ tải điện trên ô tô theo công suất, điện áp làm việc
Các ký hiệu và quy ước trong sơ đồ mạch điện
CÁC KÝ HIỆU TRONG MẠCH ĐIỆN Ô TÔ
Nguồn ắc quy Bóng đèn
Tụ điện Bóng đèn 2 tim
Cảm biến điện từ trong bộ chia điện LED
Cầu chì Đồng hồ loại kim
Dây chảy (cầu chì chính) Đồng hồ hiện số
Nối mass (thân xe) Động cơ điện
Relay thường đóng (NC – normally closed) Loa
Relay thường hở (NO – normally open)
Công tắc thường mở (NO – normally open)
(Changeover relay) Công tắc thường đóng (NC – normally closed) Điện trở Công tắc kép
(changeover) Điện trở nhiều nấc
Nhiệt điện trở Công tắc tác động bằng cam
(cảm biến tốc độ) Transistor Đoạn dây nối Không nối
Các loại rơle, cầu chì, dây dẫn
Rơ le và cầu chì
Các hệ thống điện trên xe thường sử dụng cầu chì để bảo vệ các phụ tải điện Giá trị của cầu chì phụ thuộc vào tải, từ 5 - 30A Đối với các tải dòng điện lớn hơn 40A, người ta sử dụng cầu chì lớn hơn gọi là dây chảy Ngoài ra, để bảo vệ mạch điện khỏi tình trạng quá dòng, một số ôtô trang bị bộ ngắt mạch (CB).
Trên hình 1.2 trình bày sơ đồ hộp cầu chì của xe Honda Accord 1989
3 Quạt giàn lạnh (Hoặc nóng)
4 Relay điều khiển xông kính, điều hoà nhiệt độ
5 Điều khiển kính chiếu hậu, quạt làm mát động cơ
7 Hệ thống gạt, xịt nước kính, điều khiển kính cửa sổ
8 Tiết chế điện thế, cảm biến tốc độ, hệ thống phun xăng
9 Hệ thống ga tự động
15 Đèn chiếu sáng trong salon
16 Hộp điều khiển quay đèn đầu
22 Quạt làm mát động cơ và giàn nóng
25 Motor quay kính sau (phải)
26 Motor quay kính sau (trái)
27 Motor quay đèn đầu (phải)
28 Motor quay đèn đầu (trái)
34 Mồi thuốc, đèn soi sáng
35 Hệ thống quay đèn đầu
36 Hệ thống báo rẽ và báo nguy
37 Còi đèn thắng, dây an toàn
38 Motor quay kính trước (phải)
39 Motor quay kính trước (trái)
Hình 1.2: Sơ đồ mạch điện hộp cầu chì xe HONDA ACCORD 1989 Để các phụ tải điện làm việc, mạch điện nối với phụ tải phải kín Thông thường phải có các công tắc đóng mở trên mạch Công tắc trong mạch điện xe hơi có nhiều dạng: thường đóng (normally closed), thường mở (normally open) hoặc phối hợp (changeover switch) có thể tác động để thay đổi trạng thái đóng mở (ON – OFF) bằng cách nhấn, xoay, mở bằng chìa khóa Trạng thái của công tắc cũng có thể thay đổi bằng các yếu tố như: áp suất, nhiệt độ…
Trong các ô tô hiện đại, để tăng độ bền và giảm kích thước của công tắc, người ta thường đấu dây qua relay Relay có thể được phân loại theo dạng tiếp điểm: thường đóng (NC – normally closed), thường mở (NO – normally opened), hoặc kết hợp cả hai loại - relay kép (changeover relay)
Các dạng Rơ le và cầu chì được sử dụng ở xe Ôtô
Hình 1.3: Các dạng Rơ le và cầu chì dùng cho Ô tô Cầu chì dùng ở Ô tô có nhiều dạng khác nhau, chúng gồm cầu chì lá (Blade), cầu chì ống, cầu chì dạng hộp (Cartridge), dây chảy, và bộ ngắt mạch
Cầu chì lá gồm 3 loại: Loại lớn, loại trung và loại nhỏ, chúng có chỉ số dòng điện theo màu ở các bảng 1.1 và 1.2
Bảng 1.1: Chỉ số A theo màu cầu chì cho cầu chì loại trung và loại nhỏ
Màu nhận dạng Tím Nâu vàng Nâu Đỏ xanh Vàng Không màu Lục
Bảng 1.2: Chỉ số A theo màu cầu chì cho cầu chì loại lớn
Màu nhận dạng Vàng Lục Hổ phách Đỏ xanh Nâu Không màu Cầu chì dạng hộp cũng có chỉ số dòng điện theo màu của chúng ở bảng 1.3
Bảng 1.3: Chỉ số A theo màu cầu chì cho cầu chì loại trung và loại nhỏ
Màu nhận dạng Hồng Lục Đỏ Vàng Đen Xanh
Ký hiệu màu và ký hiệu số dây dẫn
Trong khuôn khổ giáo trình này, chỉ giới thiệu hệ thống màu dây và ký hiệu quy định theo tiêu chuẩn châu Âu Các xe sử dụng hệ thống màu theo tiêu chuẩn này là: Ford, Volkswagen, BMW, Mercedes… Các tiêu chuẩn của các loại xe khác bạn đọc có thể tham khảo trong các tài liệu hướng dẫn thực hành điện ôtô
Bảng 1.1: Ký hiệu màu dây hệ châu Âu
Màu Ký hiệu Đường dẫn Đỏ Rt Từ ắc quy
Trắng/ Đen Ws/ Sw Công tắc đèn đầu
Trắng Ws Đèn pha (chiếu xa)
Vàng Ge Đèn cot (chiếu gần)
Xám Gr Đèn kích thước và báo rẽ chính
Xám/ Đen Gr/Sw Đèn kích thước trái
Xám/ Đỏ Gr/Rt Đèn kích thước phải Đen/ Vàng Sw/Ge Đánh lửa Đen/ Trắng/ Xanh lá Sw/ Ws/ Gn Đèn báo rẽ Đen/ Trắng Sw/ Ws Báo rẽ trái Đen/ Xanh lá Sw/ Gn Báo rẽ phải
Xanh lá nhạt LGn Âm bô bin
Nâu Br Mass Đen/ Đỏ Sw/ Rt Đèn thắng
Bảng 1.2: Ký hiệu đầu dây hệ châu Âu
Các hư hỏng trong hệ thống điện ôtô ngày nay chủ yếu bắt nguồn từ dây dẫn vì đa số các linh kiện bán dẫn đã được chế tạo với độ bền khá cao Ôtô càng hiện đại, số dây dẫn càng nhiều thì xác suất hư hỏng càng lớn Tuy nhiên, trên thực tế rất ít người chú ý đến đặc điểm này, kết quả là trục trặc của nhiều hệ thống điện ôtô xuất phát từ những sai lầm trong đấu dây Phần này nhằm giới thiệu với bạn đọc những kiến thức cơ bản về dây dẫn trên ôtô, giúp người đọc giảm bớt những sai sót trong sửa chữa hệ thống điện ôtô
Dây dẫn trong ô tô thường là dây đồng có bọc chất cách điện là nhựa PVC So với dây điện dùng trong nhà, dây điện trong ôtô dẫn điện và được cách điện tốt hơn (Rất tiếc là do nguồn cung cấp loại dây này ít, nên ở nước ta, thợ điện và giáo viên dạy điện ô tô vẫn sử dụng dây điện nhà để đấu điện xe!) Chất cách điện bọc ngoài dây đồng không những có điện trở rất lớn (10 12 Ω/mm) mà còn phải chịu được xăng dầu, nhớt, nước và nhiệt độ cao, nhất là đối với các dây dẫn chạy ngang qua nắp máy (của hệ thống phun xăng và đánh lửa) Một ví dụ cụ thể là dây điện trong khoang động cơ của một hãng xe nổi tiếng vào bậc nhất thế giới chỉ có khả năng chịu nhiệt được trong thời gian bảo hành ở môi trường khí hậu nước ta Ở môi trường nhiệt độ và độ ẩm cao, tốc độ lão hóa nhựa cách điện tăng đáng kể Hậu quả là lớp cách điện của dây dẫn bắt đầu bong ra gây tình trạng chập mạch trong hệ thống điện
Bảng 1.3: Độ sụt áp tối đa trên dây dẫn kể cả mối nối
Hệ thống (12V) Độ sụt áp (V) Sụt áp tối đa (V)
Hệ thống cung cấp điện 0.3 0.6
Thông thường tiết diện dây dẫn phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy trong dây Tuy nhiên, điều này lại bị ảnh hưởng không ít bởi nhà chế tạo vì lý do kinh tế Dây dẫn có kích thước càng lớn thì độ sụt áp trên đường dây càng nhỏ, nhưng dây cũng sẽ nặng hơn Điều này đồng nghĩa với tăng chi phí do phải mua thêm đồng Vì vậy mà nhà sản xuất cần phải có sự so sánh giữa hai yếu tố vừa nêu Ở bảng 1.3 sẽ cho ta thấy độ sụt áp của dây dẫn trên một số hệ thống điện ô tô và mức độ cho phép Nhìn chung, độ sụt áp cho phép trên đường dây thường nhỏ hơn 10% điện áp định mức Đối với hệ thống 24V thì các giá trị trong bảng 1.3 phải nhân đôi
Tiết diện dây dẫn được tính bởi công thức:
L: Độ sụt áp cho phép trên đường dây (theo bảng 1.3) Cường độ dòng điện chạy trong dây tính bằng Ampere là tỷ số giữa công suất của phụ tải điện và hiệu điện thế định mức 0.0178 Ω.mm2/m điện trở suất của đồng
Từ công thức trên, ta có thể tính toán để chọn tiết diện dây dẫn nếu biết công suất của phụ tải điện mà dây cần nối và độ sụt áp cho phép trên dây Để có độ uốn tốt và bền, dây dẫn trên xe được bện bởi các sợi đồng có kích thước nhỏ Các cỡ dây điện sử dụng trên ô tô được giới thiệu trong bảng 1.4
Bảng 1.4: Các cỡ dây điện và nơi sử dụng
Cỡ dây: số sợi/ đường kính
Dòng điện liên tục (A) Ứng dụng
9/ 0.30 0.6 5.75 Đèn kích thước, đèn đuôi
65/ 0.3 5.9 45.00 Dây dẫn cấp điện chính
Dây điện trong xe được gộp lại thành bối dây Các bối dây được quấn nhiều lớp bảo vệ, cuối cùng là lớp băng keo Trên nhiều loại xe, bối dây có thể được đặt trong ống nhựa PVC Ở những xe đời cũ, bối dây điện trong xe chỉ gồm vài chục sợi Ngày nay do sự phát triển vũ bão của hệ thống điện và điện tử ô tô, bối dây có thể có hơn 1000 sợi Khi đấu dây hệ thống điện ô tô, ngoài quy luật về màu, cần tuân theo các quy tắc sau đây:
● Chiều dài dây giữa các điểm nối càng ngắn càng tốt
● Các mối nối giữa các đầu dây cần phải hàn
● Số mối nối càng ít càng tốt
● Dây ở vùng động cơ phải được cách nhiệt
● Bảo vệ bằng cao su những chỗ băng qua khung xe
1 Trình bày các hệ thống điện - điện tử trên ôtô?
2 Trình bày các yêu cầu kỹ thuật hệ thống điện ô tô?
3 Phõn tớch quỏ trỡnh tớnh toỏn chòn dõy?
4 Phân loại các phụ tải trên Ô tô?
5 Bạn hóy tớnh toỏn và chòn dõy cho đốn pha? (Biết mỗi búng đốn pha cú công suất là 75W)
Bối dây
Dây điện trong xe được gộp lại thành bối dây Các bối dây được quấn nhiều lớp bảo vệ, cuối cùng là lớp băng keo Trên nhiều loại xe, bối dây có thể được đặt trong ống nhựa PVC Ở những xe đời cũ, bối dây điện trong xe chỉ gồm vài chục sợi Ngày nay do sự phát triển vũ bão của hệ thống điện và điện tử ô tô, bối dây có thể có hơn 1000 sợi Khi đấu dây hệ thống điện ô tô, ngoài quy luật về màu, cần tuân theo các quy tắc sau đây:
● Chiều dài dây giữa các điểm nối càng ngắn càng tốt
● Các mối nối giữa các đầu dây cần phải hàn
● Số mối nối càng ít càng tốt
● Dây ở vùng động cơ phải được cách nhiệt
● Bảo vệ bằng cao su những chỗ băng qua khung xe
1 Trình bày các hệ thống điện - điện tử trên ôtô?
2 Trình bày các yêu cầu kỹ thuật hệ thống điện ô tô?
3 Phõn tớch quỏ trỡnh tớnh toỏn chòn dõy?
4 Phân loại các phụ tải trên Ô tô?
5 Bạn hóy tớnh toỏn và chòn dõy cho đốn pha? (Biết mỗi búng đốn pha cú công suất là 75W)
HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG
Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại
Hệ thống khởi động có nhiệm vụ tạo ra moment truyền đến trục khuỷu động cơ nhằm để làm quay trục khuỷu động cơ với một tốc độ tối thiểu để động cơ khởi động được
Tốc độ khởi động của động cơ xăng phải trên 50 v/p, đối với động cơ diesel phải trên
100 v/p Hệ thống khởi động chủ yếu trên ôtô hiện nay là khởi động bằng động cơ điện một chiều
Hình 2.1: Sơ đồ mạch khởi động tổng quát
Trên sơ đồ hình 2.1, máy khởi động bao gồm: công tắc từ với cuộn hút Wh, cuộn giữ
Wg, và động cơ điện một chiều với cuộn stator Ws và cuộn rotor Wr.
Máy khởi động
2.1 Yêu cầu và phân loại
A Yêu cầu kỹ thuật đối với máy khởi động
- Máy khởi động phải quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất mà động cơ có thể nổ được
- Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép
- Phải bảo đảm khởi động lại được nhiều lần
- Tỷ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh đà nằm trong giới hạn (từ 9 đến 18)
- Chiều dài, điện trở của dây dẫn nối từ ắc quy đến máy khởi động phải nằm trong giới hạn quy định (< 1m)
- Moment truyền động phải đủ để khởi động động cơ
B Phân loại Để phân loại máy khởi động ta chia máy khởi động ra làm hai thành phần: Phần motor điện và phần truyền động Phần motor điện được chia ra làm nhiều loại theo kiểu đấu dây, còn phần truyền động phân theo cách truyền động của máy khởi động đến động cơ Motor điện trong máy khởi động là loại mắc nối tiếp, mắc song song và mắc hỗn hợp
B1 Theo kiểu đấu dây: Tùy thuộc theo kiểu đấu dây mà ta phân ra các loại sau:
Hình 2.2: Các kiểu đấu dây của máy khởi động
- Loại mắc nối tiếp: Moment phát ra lớn nhất khi bắt đầu quay, được dùng chủ yếu trong máy khởi động
- Loại mắc song song: Ít dao động về tốc độ, giống loại dùng nam châm vĩnh cửu
- Loại mắc hỗn hợp: Có cả đặc điểm của hai loại trên, thường dùng để khởi động động cơ lớn
B2 Phân loại theo cách truyền động: có hai cách truyền động a Truyền động trực tiếp với bánh đà: loại này thường dùng trên xe đời cũ và những động cơ có công suất lớn, được chia ra làm 3 loại:
* Truyền động quán tính: bánh răng ở khớp truyền động tự động văng theo quán tính để ăn khớp với bánh đà Sau khi động cơ nổ, bánh răng tự động trở về vị trí cũ
Truyền động cưỡng bức là khớp truyền động của bánh răng khi ăn khớp vào vòng răng của bánh đà, chịu sự điều khiển cưỡng bức của một cơ cấu các khớp Với kiểu truyền động này, tốc độ quay và hướng quay của bánh dẫn quyết định tốc độ quay và hướng quay của bánh bị dẫn.
* Truyền động tổ hợp: bánh răng ăn khớp với bánh đà cưỡng bức nhưng việc ra khớp tự động như kiểu ra khớp của truyền động quán tính b Truyền động qua hộp giảm tốc:
- Máy khởi động loại giảm tốc dùng motor tốc độ cao
- Máy khởi động loại giảm tốc làm tăng momen xoắn bằng cách giảm tốc độ quay của phần ứng lõi motor nhờ bộ truyền giảm tốc
- Piston của công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động đặt trên cùng một trục với nó vào ăn khớp với vành răng
B3 Phân loại theo tốc độ: gồm 2 loại, loại giảm tốc và loại không giảm tốc
Hình 2.3 Máy khởi động loại giảm tốc
Hình 2.4 Máy khởi động loại đồng trục a Máy khởi động không giảm tốc (Máy khởi động đồng trục)
- Bánh răng bendix được đặt trên cùng một trục với lõi motor (phần ứng) và quay cùng tốc độ với lõi
- Cần dẫn động được nối với thanh đẩy của công tắc từ đẩy bánh răng chủ động và làm cho nó ăn khớp với vành răng b Máy khởi động giảm tốc:
* Máy khởi động có hộp giảm tốc: (xem hình 2.3)
* Máy khởi động loại bánh răng hành tinh
- Máy khởi động loại bánh răng hành tinh dùng bộ truyền hành tinh để giảm tốc độ quay của lõi (phần ứng) của motor
Bánh răng bendix ăn khớp với vành răng thông qua cần dẫn động giống như trường hợp máy khởi động đồng trục
* Máy khởi động PS (Motor giảm tốc hành tinh-rotor thanh dẫn)
- Máy khởi động này sử dụng các nam châm vĩnh cửu đặt trong cuộn cảm
- Cơ cấu đóng ngắt hoạt động giống như máy khởi động loại bánh răng hành tinh (xem hình 2.6)
Hình 2.6 Máy khởi động loại PS
Hình 2.5 Máy khởi động loại bánh răng hành tinh
2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc máy khởi động:
Hình 2.7 Các bộ phận của máy khởi động
Máy khởi động loại giảm tốc gồm có các bộ phận sau đây:
⮚ Phần ứng (lõi của motor khởi động)
⮚ Chổi than và giá đỡ chổi than
⮚ Bộ truyền bánh răng giảm tốc
⮚ Bánh răng bendix và then xoắn a Công tắc từ
Công tắc từ (xem hình 2.8) hoạt động như là một công tắc chính của dòng điện chạy tới motor và điều khiển bánh răng bendix bằng cách đẩy nó vào ăn khớp với vành răng khi bắt đầu khởi động và kéo nó ra sau khi khởi động Cuộn hút được quấn bằng dây có đường kính lớn hơn cuộn giữ và lực điện từ của nó tạo ra lớn hơn lực điện từ được tạo ra bởi cuộn giữ b Phần ứng và ổ bi cầu
Phần ứng tạo ra lực làm quay motor và ổ bi cầu đỡ cho lõi (phần ứng) quay ở tốc độ cao
Hình 2.9 Phần ứng và ổ bi cầu Hình 2.10 Vỏ máy khởi động c Vỏ máy khởi động
Vỏ máy khởi động này tạo ra từ trường cần thiết để cho motor hoạt động Nó cũng có chức năng như một vỏ bảo vệ các cuộn cảm, lõi cực và khép kín các đường sức từ Cuộn cảm được mắc nối tiếp với phần ứng d Chổi than và giá đỡ chổi than
Chổi than được tì vào cổ góp của phần ứng bởi các lò xo để cho dòng điện đi từ cuộn dây tới phần ứng theo một chiều nhất định Chổi than được làm từ hỗn hợp đồng- cacbon nên nó có tính dẫn điện tốt và khả năng chịu mài mòn lớn Các lò xo chổi than nén vào cổ góp phần ứng và làm cho phần ứng dừng lại ngay sau khi máy khởi động bị ngắt
Nếu các lò xo chổi than bị yếu đi hoặc các chổi than bị mòn có thể làm cho tiếp điểm điện giữa chổi than và cổ góp không đủ để dẫn điện Điều này làm cho điện trở ở chỗ tiếp xúc tăng lên làm giảm dòng điện cung cấp cho motor và dẫn đến giảm moment
Hình 2.11 Chổi than và giá đỡ chổi than Hình 2.12 Bộ truyền giảm tốc e Bộ truyền giảm tốc
Bộ truyền giảm tốc truyền lực quay của motor tới bánh răng bendix và làm tăng momen xoắn bằng cách làm chậm tốc độ của motor
Bộ truyền giảm tốc làm giảm tốc độ quay của motor với tỉ số là 1/3 -1/4 và nó có một ly hợp khởi động ở bên trong f Ly hợp khởi động
Hình 2.13 Ly hợp khởi động Hình 2.14 Bánh răng khởi động bendix và rãnh xoắn
Ly hợp khởi động truyền chuyển động quay của motor tới động cơ thông qua bánh răng bendix Để bảo vệ máy khởi động khỏi bị hỏng bởi số vòng quay cao được tạo ra khi động cơ đã được khởi động, người ta bố trí li hợp khởi động này Đó là ly hợp khởi động loại một chiều có các con lăn g Bánh răng khởi động chủ động và then xoắn
Bánh răng bendix và vành răng truyền lực quay từ máy khởi động tới động cơ nhờ sự ăn khớp an toàn giữa chúng Bánh răng bendix được vát mép để ăn khớp được dễ dàng Then xoắn chuyển lực quay vòng của motor thành lực đẩy bánh răng bendix, trợ giúp cho việc ăn khớp và ngắt sự ăn khớp của bánh răng bendix với vành răng
B Nguyên lý hoạt động a Kéo (Hút vào)
Khi bật khoá điện lên vị trí START, dòng điện của ắc quy đi vào cuộn giữ và cuộn hút Sau đó dòng điện đi từ cuộn hút tới phần ứng qua cuộn cảm xuống mát Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn hút sẽ làm từ hoá các lõi cực và do vậy piston của công tắc từ bị hút vào lõi cực của nam châm điện Nhờ sự hút này mà bánh răng bendix bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà đồng thời đĩa tiếp xúc sẽ bật công tắc chính lên
Để duy trì điện áp kích hoạt cho công tắc từ, một số xe có rơ-le khởi động được bố trí giữa khóa điện và công tắc từ Relay khởi động có nhiệm vụ cấp nguồn liên tục cho cuộn dây công tắc từ để giữ cho công tắc từ đóng, đảm bảo động cơ khởi động hoạt động bình thường.
Hình 2.16: Công tắc từ hút vào Hình 2.17: Công tắc từ giữ
Khi công tắc chính được bật lên, thì không có dòng điện chạy qua cuộn hút vì hai đầu cuộn hút bị đẳng áp, cuộn cảm và cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ ắc quy Cuộn dây phần ứng sau đó bắt đầu quay với vận tốc cao và động cơ được khởi động Ở thời điểm này piston được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ vì không có dòng điện chạy qua cuộn hút b Nhả (hồi về)
Các cơ cấu điều khiển trung gian trong hệ thống khởi động
3.1 Relay khởi động trung gian
Relay khởi động là thiết bị dùng để đóng mạch điện cung cấp điện cho máy khởi động Thiết bị này có tác dụng làm giảm dòng qua công tắc máy
Rơ le cài khớp đảm bảo sự tham gia của bánh răng khởi động vào vòng răng bánh đà, đồng thời đóng tiếp điểm dẫn dòng điện tới động cơ điện Trong quá trình khởi động, tiếp điểm được giữ nguyên vị trí cho tới khi kết thúc quá trình.
Hệ thống hỗ trợ khởi động cho động cơ diesel
4.1 Hệ thống xông trước và trong khi khởi động ôtô
Hệ thống xông trước và trong khi khởi động ôtô có hai loại: xông thường và xông nhanh a Hệ thống xông thường được mô tả trên hình 2.28
Boug ie Điện trở báo
Hình 2.28: Sơ đồ hệ thống xông điều khiển thường
Hệ thống xông này thường có trên các xe đời cũ Các bugi xông được mắc nối tiếp với điện trở báo xông Các bugi không được điều khiển tự động ngắt mà phụ thuộc vào tài xế Khi bật công tắc xông ở vị trí (R), tài xế sẽ đợi đến khi điện trở báo xông nóng đỏ mới chuyển công tắc qua vị trí khởi động Trong một số trường hợp, thời gian cần thiết để các bugi xông đạt nhiệt độ làm việc được định sẵn và báo bằng đèn báo xông Khi đèn báo xông tắt, thời gian xông cần thiết đã đủ b Hệ thống xông nhanh (QOS – Quick On Start)
Hình 2.29: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xông nhanh (ISUZU)
Hệ thống xông nhanh giúp cải thiện khả năng khởi động và giảm bớt khói khi khởi động lạnh (hình 2.29) Trong loại xông này nếu nhiệt độ làm mát nhỏ hơn 60 0 C, công tắt nhiệt sẽ ở trạng thái OFF Tín hiệu này được gửi về bộ điều khiển Nếu công tắc máy ở vị trí ON đèn báo xông sẽ sáng, đồng thời điều khiển nối mass cho relay xông hoạt động, cung cấp dòng rất lớn đến các bugi xông để xông nhanh Điện trở bugi loại này khá nhỏ Đèn báo xông tắt sau 3,5 giây, báo cho tài xế biết động cơ đã sẵn sàng cho việc
K ey p osition Hộp điều khiển xông nhanh
Đèn báo nóng khởi động bật sáng, nhiệt độ buồng đốt đạt khoảng 800°C Khi khởi động xong và công tắc khóa điện về vị trí ON, bộ điều khiển sẽ ngắt relay buồng đốt sau 18 giây, giúp tắt chức năng buồng đốt.
Khi nhiệt độ nước làm mát lớn hơn 60 o C, công tắt nhiệt chuyển sang vị trí ON đèn báo xông tắt sau 0,3 giây
Hình 2.30: Sơ đồ thực tế hệ thống xông nhanh
4.2 Hệ thống xông sau khi khởi động a Hệ thống xông nhanh
Trên một số xe đời mới, người ta sử dụng hệ thống xông nhanh kèm theo điều khiển chế độ cầm chừng êm (Hình 3.33) Hệ thống xông này bao gồm hai relay xông Relay 1 phục vụ cho việc xông nhanh giống như đã trình bày trong phần trên Sau khi động cơ đã nổ relay 2 làm việc, dòng điện tới bugi xông đi qua điện trở phụ, tiếp tục xông ở mức độ thấp hơn, đảm bảo động cơ nổ êm và không khói khi nhiệt độ nước làm mát còn thấp Các bugi xông được nối song song với nhau và cùng nối tiếp với điện trở điều khiển Khi công tắc khởi động được bật, dòng điện chạy qua điện trở điều khiển và bugi xông, làm cho bugi nóng lên
1 Điện trở tổng tăng bởi vì các bugi xông được nối song song
3 Đầu nung của bugi xông không đủ thời gian
Như vậy, quá trình khởi động xấu đi Lúc này, dòng điện qua điện trở cũng giảm, và thời gian yêu cầu qua mạch phải kéo dài Nói cách khác, dòng điện trong mạch bị giảm đi Hệ thống xông nhanh dò nhiệt độ động cơ và điều khiển dòng điện chạy qua mạch bugi xông để điều khiển xông nhanh trước khi khởi động Động cơ
1 Điều khiển mạch xông đến khi nhiệt độ bugi xông đạt
2 Có mạch định thời để điều khiển đèn báo xông sáng trong 3,5s (hoặc 0,3s khi nhiệt độ động cơ đạt 60 0 C)
3 Dựa vào giá trị điện trở nhận được trong cảm biến dòng và điện trở bugi xông sẽ điều khiển nhiệt độ xông
4 Điều khiển relay xông theo nhiệt độ động cơ
Relay xông Điều khiển mạch xông nhanh trước khi khởi động và xông ổn định sau khởi động Điện trở phụ Điện trở cố định làm cho điện áp trên bugi xông giảm trong chế độ xông ổn định Điện trở cảm biến dòng
Là cơ sở để nhận biết điện trở bugi xông
Bugi xông Nung nóng dây nung bên trong bugi
Công tắc nhiệt Nhận biết nhiệt độ động cơ (có thấp hơn 60 o C) và gửi tín hiệu đến hộp điều khiển
Hình 2.31: Sơ đồ thuật toán điều khiển xông nhanh
Hình 2.32 Giản đồ hoạt động hệ thống xông nhanh khi nhiệt độ nước thấp hơn 60 o C
Hình 2.33: Sơ đồ mạch hệ thống xông nhanh
Công tắc máy Đèn báo xông
Nhiệt độ của bougie xông
Xông trước Ổn định Động khởi cơ động
Relay xông 2 Relay xông 1 Điện trở phụ
Cảm b iến nhiệ t độ Đèn báo
KHIỂN Điện trở cảm biến
Dữ liệu về nhiệt độ động cơ (có hay không theo giá trị đặt trước) được đưa đến bộ điều khiển dưới dạng tín hiệu ON – OFF Hơn nữa, dựa vào giá trị điện trở của bugi xông và điện trở cảm biến, có thể tìm ra nhiệt độ bugi xông có đủ lớn cho động cơ khởi động hay không Nhờ tín hiệu này, bộ điều khiển tín ra thời gian xông trước và cho ra quyết định có nên tiếp tục xông hay không Sau khi công tắc khởi động được bật, bộ điều khiển sẽ kiểm soát thời gian xông Hoạt động của hệ thống khi nhiệt độ nước thấp hơn 60 o C được mô tả trên giản đồ hình 3.32, còn sơ đồ mạch xông được trình bày trên hình 3.33
Khi nhiệt độ động cơ thấp hơn 60 o C
Khi công tắc máy ON Đèn báo sáng
Relay xông 1 đóng, một dòng điện lớn đi qua bugi xông để mạch xông nóng lên nhanh chóng Đèn báo xông tắt sau khoảng 3,5 giây (khi đèn tắt báo hiệu động cơ có thể sẵn sàng khởi động)
Khi công tắc máy ở vị trí START
Bắt đầu khởi động và hệ thống xông nhanh vẫn tiếp tục xông (đèn báo sáng lại đồng thời với công tắc đang bật ở start)
Relay xông 2 cũng đóng nhưng dòng điện trong mạch giảm bởi điện trở phụ
Nhiệt độ bugi xông đạt gần 900 o C khoảng 7 giây sau khi bắt đầu xông và relay xông
1 tắt dưới khiển của bộ điều khiển bằng cách dò giá trị điện trở của điện trở cảm biến dòng
Tương tự như trên, dòng điện chạy qua relay xông 2 và điện trở phụ để duy trì nhiệt độ bugi xông khoảng 900 o C
Sự đóng ngắt của chế độ xông ổn định nhằm cho dây nung của bugi xông khỏi đứt khi nhiệt độ tăng lên quá mức bình thường
Mạch xông trước bị ngắt khi động cơ nổ và công tắc được trả về vị trí ban đầu (đèn báo xông cũng tắt)
Khi nhiệt độ động cơ cao hơn 60 o C
Khi công tắc máy ON Đèn báo xông sáng và tắt sau khoảng 0,3 giây cho biết động cơ sẵn sàng khởi động Công tắc nhiệt vẫn còn ON khi nhiệt độ động cơ trên 60 o C, relay xông 1 giữ nguyên trạng thái trong chế độ điều khiển xông nhanh
Khi công tắc máy ở vị trí START
Relay xông đóng lại, kết nối điện áp máy phát tới điện trở phụ trong quá trình xông ổn định Nhờ đó, động cơ sẵn sàng khởi động khi đèn báo xông sáng trở lại, đồng thời công tắc ở vị trí START.
Hình 2.34: Giản đồ hoạt động hệ thống xông nhanh khi nhiệt độ nước cao hơn
ON ST ST OFF ON
Công tắc máy Đèn báo xông
Nhiệt độ của bougie xông Động khởi cơ động
Hình 2.35: Giản đồ hoạt động hệ thống xông nhanh khi bật đề trước khi đèn báo xông tắt
Trường hợp công tắc máy bật sang vị trí ST trước khi đèn báo xông tắt
(Đường chấm chấm chỉ trường hợp điều khiển bình thường)
Khi bật công tắc khởi động trước khi đèn báo xông tắt, nhiên liệu không cháy bởi vì nhiệt độ bugi xông không đạt đến nhiệt độ cho phép khởi động Kết quả là động cơ quay nhưng không nổ cho đến khi nhiệt độ bugi xông tăng lên đến mức yêu cầu và cần thời gian khởi động dài Nói cách khác, lúc bật công tắc đề, động cơ khởi động rất khó khăn
Trường hợp công tắc khởi động bật một thời gian sau khi đèn báo xông tắt
Khi nhiệt độ bugi đạt được 900 o C và công tắc khởi động chưa bật sang vị trí [ST], mạch bảo vệ bugi xông trong bộ điều khiển ngắt relay xông 1 và nhiệt độ bugi xông giảm xuống Tiếp theo, khi công tắc khởi động bật [ST] và nhiệt độ giảm xuống Khi công tắc bật sang [ST] và nhiệt độ dưới 650 o C, bộ điều khiển sẽ điều khiển đóng relay xông 1 để tăng nhiệt độ lên trên 650 o C, chế độ xông ổn định tiếp tục
Công tắc máy Đèn báo xông
Nhiệt độ của bougie xông Động khởi cơ động b Hệ thống xông nhanh và cầm chừng êm Q.S.S.I (Quick Start and Silent Idling)
Sự khác nhau giữa Q.O.S và Q.S.S.I là Q.S.S.I có thêm giai đoạn xông sau khi khởi động Hệ thống xông trễ giữ cho mạch xông hoạt động một khoảng thời gian sau khi động cơ khởi động để bảo đảm nhiên liệu cháy hoàn toàn, nhờ thế làm giảm kích nổ ở tốc độ cầm chừng, đồng thời giảm khói trắng thoát ra sau khi động cơ khởi động lạnh cũng như là một biện pháp cải thiện đặc tuyến tăng tốc của động cơ b1 Cấu tạo hệ thống
Hình 2.36: Sơ đồ hệ thống xông nhanh và cầm chừng êm
Hệ thống xông sau khi khởi động dựa trên cơ sở thiết kế của hệ thống xông nhanh và một số phần bao gồm:
Bộ định thời; bugi xông Điều khiển khoảng thời gian 3 phút sau khi bật công tắc đề Cảm biến tốc độ xe Đồng hồ tốc độ được báo dựa vào cảm biến tốc độ xe
Công tắc lưỡi gà được gắn trong bộ phận đo tốc độ Nó được gắn bên phải gần nam châm của cảm biến tốc độ Lưỡi gà sẽ được hút và nhả khi nam châm quay
Relay xông 1 Điện trở phụ
Cảm biến nh iệ t đ ộ Đèn báo
Cảm biến tốc độ xe
Tín hiệu xung ON – OFF từ sự hút nhả của lưỡi gà được gửi đến bộ timer 4 lần trong một vòng của dây cáp tốc độ b2 Hoạt động
⮚ Khi nhiệt độ động cơ dưới 60 o C
Quy trình bảo dưỡng hệ thống khởi động
Kiểm tra thông mạch và cách điện của rotor
Dùng đồng hồ đo điện, hãy tiến hành những phép kiểm tra sau:
Nhiệt độ của bougie xông
● Cách điện giữa cổ góp và lõi rotor.
Trạng thái cách điện giữa lõi rô-to và cuộn dây rô-to giúp đảm bảo hiệu suất ổn định của máy phát điện Cổ góp, được kết nối với cuộn dây rô-to, cũng phải cách điện với lõi rô-to để hoạt động chính xác Trong điều kiện bình thường, điện trở giữa cổ góp và lõi rô-to thường ở mức 10kΩ trở lên, đảm bảo dòng điện không bị rò rỉ từ cổ góp sang lõi rô-to.
Hình 2.38: Kiểm tra cổ góp và lõi rotor
● Thông mạch giữa các thanh dẫn điện của cổ góp
Từng thanh dẫn điện của cổ góp được nối thông qua cuộn dây rotor Nếu chi tiết bình thường, trạng thái giữa các thanh dẫn điện là thông mạch (điện trở tiêu chuẩn dưới 1Ω)
Hình 2.39: Thông mạch giữa các thanh dẫn điện của cổ góp
Kiểm tra độ đảo hướng kính của cổ góp
Dùng đồng hồ so, kiểm tra độ đảo của cổ góp Do độ đảo của cổ góp trở lên lớn, tiếp xúc với chổi than sẽ bị giảm đi Kết quả là, trục trặc, máy khởi động không quay, có thể xảy ra
Hình 2.40: Kiểm tra độ đảo hướng kính của cổ góp
Kiểm tra đường kính ngoài của cổ góp
Sử dụng thước kẹp để đo đường kính ngoài của cổ góp Mài nhẵn bề mặt ngoài của cổ góp nếu có lồi lõm
Cổ góp mòn đi do nó tiếp xúc với chổi than và quay Nếu giá trị đo nhỏ hơn giá trị nhỏ nhất cho phép (xe Fortuner 2009 là 34mm), tiếp xúc với chổi than sẽ giảm đi, điều đó dẫn đến tuần hoàn dòng điện kém Kết quả là rotor không quay hay trục trặc khác có thể xảy ra
Hình 2.41: Kiểm tra đường kính ngoài b Kiểm tra cuộn cảm
Dùng đồng hồ đo điện, tiến hành những phép kiểm tra sau đây
Thông mạch giữa các dây dẫn chổi than (nhóm A) và dây dẫn
● Dây dẫn chổi than bao gồm 2 nhóm, một nhóm được nối với dây dẫn (nhóm A) và nhóm kia được nối với stator (nhóm B).
● Kiểm tra thông mạch trong dây dẫn và tất cả các dây chổi than hai dây dẫn chổi than có thông mạch thuộc về nhóm A và 2 dây dẫn không có thông mạch thuộc về nhóm B.
● Kiểm tra thông mạch giữa dây chổi than và dây dẫn sẽ giúp xác định xem có hở mạch trong cuộn dây stator hay không.
● Kiểm tra cách điện giữa dây chổi than và vỏ stator sẽ giúp xác định xem có ngắn mạch xảy ra trong cuộn dây stator hay không.
Hình 2.42: Kiểm tra sự thông mạch của cuộn dây stator
Cách điện giữa dây chổi than (nhóm A) với vỏ stator
Hình 2.43: Kiểm tra cách điện của cuộn dây stator với vỏ stator c Kiểm tra chổi than
Chổi than được ép vào cổ góp bằng lực của lò xo Nếu chiều dài của chổi than vượt quá giới hạn mòn tiêu chuẩn, lực giữ của lò xo sẽ giảm xuống, và sự tiếp xúc với cổ góp sẽ không đủ Do nó ngăn dòng điện chạy liên tục, máy khởi động có thể bị mất tác dụng
Kiểm tra kích thước của chổi than
Sử dụng thước kẹp đo chiều dài dọc tâm chổi than Thay mới chổi than nếu kết quả đo nhỏ hơn chiều dài nhỏ nhất cho phép (đối với xe Fortuner 2009 chiều dài nhỏ nhất là 9mm), kiểm tra vị trí nứt, vỡ và thay thế nếu cần thiết
Hình 2.44: Kiểm tra kích thước chổi than
Kiểm tra cách điện giá giữ chổi than: Đo điện trở cách điện giữa chổi than dương và chổi than âm trên giá giữ chổi than, điện trở tiêu chuẩn từ 10 kΩ trở lên Nếu kết quả không như tiêu chuẩn, thay cụm giá giữ chổi than
Hình 2.45: Kiểm tra giá giữ chổi than
Kiểm tra lò xo của chổi than
Nhìn bằng mắt kiểm tra lò xo không bị yếu hoặc rỉ sét d Kiểm tra ly hợp
Khớp một chiều truyền mômen chỉ theo chiều quay Theo chiều ngược lại, khớp chỉ quay không tải mà không truyền mômen
Sau khi động cơ khởi động bằng chuyển động quay của máy khởi động, động cơ sẽ quay máy khởi động Do đó, khớp một chiều làm việc để tránh động cơ không làm quay máy khởi động
Nhìn bằng mắt xem bánh răng có bị hỏng hoặc mòn Quay bằng tay để kiểm tra ly hợp chỉ quay theo một chiều
Hình 2.46: Kiểm tra ly hợp e Kiểm tra cụm công tắc từ
Kiểm tra hoạt động của công tắc từ Ấn pittông vào bằng ngón tay Kiểm tra rằng piston trả nhẹ về vị trí ban đầu của nó sau khi nhả ngón tay ra
- Do công tắc nằm trong pittông, nếu pít tông không trả nhẹ về vị trí ban đầu của nó, tiếp xúc của công tắc sẽ trở nên không đủ, và có thể làm mất tác dụng bật tắt của máy khởi động.
- Hãy thay cụm công tắc từ nếu hoạt động của pittông không bình thường.
Hình 2.47: Kiểm tra công tắc từ
Kiểm tra thông mạch của công tắc từ
Kiểm tra những mục sau đây bằng đồng hồ đo điện
- Thông mạch giữa cực 50 và cực C (kiểm tra thông mạch trong cuộn hút)
Hình 2.48: Kiểm tra thông mạch cuộn hút GỢI Ý:
● Cuộn hút nối cực 50 và cực C Nếu cuộn hút bình thường, sẽ có thông mạch giữa các cực.
● Khi cuộn hút bị hở mạch, píttông không thể hút vào được.
- Thông mạch giữa cực 50 và thân công tắc (Kiểm tra thông mạch cuộn giữ)
Hình 2.49: Kiểm tra thông mạch cuộn giữ f Quy trình kiểm tra công tắc từ khi sử dụng ắc quy Chú ý:
Trước khi tiến hành kiểm tra cần phải tháo cọc C để cách ly động cơ điện Tiến hành các bước kiểm tra trên mà không tháo cọc C có thể gây nguy hiểm vì động cơ điện đang quay
Dòng điện rất lớn chạy qua công tắc từ Nếu giữ dây nối trong thời gian dài có thể gây hỏng các bộ phận bên trong công tắc từ Do đó hãy kiểm tra thật nhanh
Kiểm tra chức năng hút
Cần thực hiện theo các bước sau:
(1) Tháo dây dẫn của cuộn dây stator ra khỏi cực C để tránh cho máy khởi động không quay.
(2) Nối cực dương của ắc quy vào cực 50.
(3) Nối cực âm của ắc quy vào thân máy khởi động và cực C (đầu thử A), và kiểm tra xem bánh răng chủ động có chạy ra không.
Hình 2.50: Kiểm tra chức năng hút
Kiểm tra chức năng giữ Thực hiện các bước sau:
(1) Tháo đầu đo A ra khỏi cực C khi bánh răng chủ động đã nhảy ra sau khi thử chức năng hút.
(2) Kiểm tra xem bánh răng có giữ ở vị trí ngoài hay không.
(3) Nếu bánh răng chủ động không giữ ở vị trí ngoài, hãy thay cụm công tắc từ máy khởi động.
Hình 2.51: Kiểm tra chức năng giữ
Kiểm tra chức năng hồi vị Nội dung công việc như sau:
(1) Với bánh răng chủ động ở vị trí bên ngoài sau khi thử chức năng giữ, hãy tháo dây nối mass ra khỏi thân máy khởi động.
(2) Chắc chắn rằng bánh răng chủ động trở về vị trí ban đầu của nó.
(3) Nếu bánh răng chủ động không trở về vị trí ban đầu, hãy thay cụm công tắc từ máy khởi động.
Hình 2.52: Kiểm tra chức năng hồi vị
Kiểm tra chế độ không tải
Thực hiện theo các bước như sau:
(1) Giữ máy khởi động trên ê tô giữa những tấm nhôm mềm hay giẻ.
(2) Nối dây dẫn cuộn stator đã tháo ra vào cực C.
(3) Nối cực (+) của ắc quy vào cực 30 và cực 50.
(4) Nối đồng hồ đo điện giữa cực (+) của ắc quy và cực 30.
(5) Nối cực âm (-) của ắc quy vào thân công tắc và bật máy khởi động.
(6) Đo dòng điện chạy trong máy khởi động.
• Do việc cấp điện áp ắc quy vào máy khởi động trong thời gian dài sẽ làm cháy cuộn dây, hãy giới hạn phép thử này trong vòng 3 đến 5 giây.
• Dòng điện chạy trong phép thử không tải sẽ khác nhau tùy theo môtơ của máy khởi động, nhưng dòng điện từ 200 đến 300A chạy trong một số loại mô tơ Hãy xem sách Hướng dẫn sửa chữa để biết cường độ dòng và chắc chắn rằng sử dụng đồng hồ đo cường độ dòng thích hợp và dây dẫn chịu đủ tải.
Hình 2.53: Kiểm tra chế độ không tải của máy khởi động
Quy trình sửa chữa hệ thống khởi động
Một số hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng của hệ thống khởi động, biện pháp sửa chữa:
Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục
1 Mô tơ không hoạt động khi khoá điện ở vị trí Start
- Bình điện yếu - Kiểm tra mức dung dịch và tỷ trọng dung dịch của bình điện Nạp lại điện cho bình điện
- Đầu cáp bắt vào cực bình điện bị lỏng, bị oxi hóa
- Kiểm tra cáp nối với bình điện, vệ sinh sạch sẽ
- Máy khởi động có sự cố - Đo cực 50 của motor với mass 2.Bánh răng bendix được đẩy ra nhưng không quay
- Chân C bị chạm mass - Kiểm tra vị trí nối chân C với động cơ điện của máy khởi động
- Động cơ điện bị hỏng - Kiểm tra stator, rotor,
- Kiểm tra chổi than và giá đỡ chổi than
3 Máy khởi động tiếp tục quay khi đã tắt khoá điện
- Máy khởi động có sự cố - Sửa chữa máy khởi động
- Ổ khoá điện có sự cố - Thay ổ khoá điện
- Dây điện bị chập - Thay dây điện
4 Máy khởi động quay nhưng động cơ không quay
- Bánh răng khởi động bị mẻ hoặc máy khởi động có sự cố
- Vành răng đã bị hỏng - Thay vành răng bánh đà
- Khớp một chiều bị hỏng.
- Công tắc từ bị hỏng.
- Thay mới công tắc từ.
5 Máy khởi động kéo đủ số vòng quay nhưng không nổ được máy
- Hỏng hệ thống đánh lửa - Kiểm tra hệ thống đánh lửa
- Hỏng hệ thống nhiên liệu - Kiểm tra hệ thống nhiên liệu
- Hỏng ở hệ thống nạp khí - Kiểm tra hệ thống nạp
CÂU HàI ÔN TẬP 1/ Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy khởi động có hộp giảm tốc?
2/ Vẽ và giải thích các đường đặc tuyến? Đánh giá hư hỏng máy khởi động thông qua đường đặc tuyến?
3/ Phân tích nguyên lý làm việc của sơ đồ mạch điện hệ thống xông nhanh cầm chừng êm?
HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
Nhiệm vụ
Hệ thống cung cấp điện có nhiệm vụ cung cấp nguồn điện năng đến các phụ tải trên ô tô Hệ thống cung cấp điện trên ô tô gồm có hai nguồn: Nguồn điện Ắc quy và nguồn điện của máy phát Khi động cơ không hoạt động Ắc quy là nguồn cung cấp điện cho các phụ tải trên ô tô, tuy nhiên ắc quy phóng điện và dần hết điện, vì vậy ắc quy là nguồn cấp điện tạm thời Khi động cơ hoạt động, máy phát cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho ắc quy Để bảo đảm toàn bộ hệ thống hoạt động một cách hiệu quả, an toàn, năng lượng đầu ra của máy phát (nạp vào ắc quy) và năng lượng yêu cầu cho các tải điện phải thích hợp với nhau
Yêu cầu đặt ra cho hệ thống cung cấp điện là ở Ắc quy và máy phát
Yêu cầu đối với ắc quy phải tạo ra dòng điện có cường độ lớn, trong khoảng thời gian ngắn (5÷10s), có khả năng cung cấp dòng điện lớn (200÷800A) mà độ sụt thế bên trong nhỏ, thích hợp để cung cấp điện cho máy khởi động để khởi động động cơ, ngoài ra ắc quy còn phải đảm bảo cung cấp cho các phụ tải trên ô tô khi động cơ không hoạt động, và phải nhỏ gọn
Yêu cầu đối với máy phát phải luôn tạo ra một hiệu điện thế ổn định (13,8V – 14,2V đối với hệ thống điện 12V) trong mọi chế độ làm việc của phụ tải Máy phát phải có cấu trúc và kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp và tuổi thọ cao 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
Những thông số cơ bản hệ thống cung cấp điện:
Dung lượng sạc của ắc quy được đo bằng đơn vị Ah (Ampe giờ), biểu thị lượng điện có thể tích trữ trong ắc quy Giá trị Ah càng lớn thì dung tích và khả năng lưu trữ điện của ắc quy càng lớn.
Hiệu điện thế định mức : Phải bảo đảm U đm = 14V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 12V, U đm = 28V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 24V
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 vào khoảng P mf = 700 – 1500W
Dòng điện cực đại: Là dòng điện lớn nhất mà máy phát có thể cung cấp
Tốc độ cực tiểu và tốc độ cực đại của máy phát: nmax, nmin phụ thuộc vào tốc độ của động cơ đốt trong n min = n i x i
Trong đó: i - tỉ số truyền n i - tốc độ cầm chừng của động cơ i = 1,5 - 2
Hiện nay trên xe đời mới sử dụng máy phát cao tốc nên tỉ số truyền i cao hơn
Nhiệt độ cực đại của máy phát t omax : là nhiệt độ tối đa mà máy phát có thể hoạt động
Hiệu điện thế hiệu chỉnh : là hiệu điện thế làm việc của bộ tiết chế U hc
2 Sơ đồ tổng quát hệ thống cung cấp điện.
Sơ đồ tổng quát và sơ đồ cung cấp điện
a Sơ đồ cung cấp điện tổng quát
Hình 3.1.: Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát b Sơ đồ phụ tải trên ô tô
Phụ tải điện trên ô tô chia thành ba loại: tải thường trực (hoạt động liên tục khi xe chạy), tải gián đoạn trong thời gian dài và tải gián đoạn trong thời gian ngắn Sơ đồ phụ tải điện trên ô tô hiện đại được thể hiện trong Hình 3.2, với ắc quy đóng vai trò quan trọng.
HT điều khiển động cơ (Đánh lửa & phun xăng)
HT khởi động động cơ chiếu sáng HT
& xông kính tín hiệu HT
HT điều hòa không khí
HT khoá đai an toàn & ĐK túi khí
HT giải trí trong xe
Hình 3.2 : Sơ đồ phụ tải điện trên ôtô ẮC QUY MÁY PHÁT
Tải hoạt động gián đoạn trong thời gian dài
Tải thường trực Tải hoạt động gián đoạn trong thời gian ngắn
Hệ thống phun nhiên liệu
2 x 21W Đèn báo trên tableau 8x2W Đèn trần 5W Motor gạt nước
4 x 3-5W Quạt làm mát động cơ
Quạt điều hoà nhiệt độ
4 x 60W Hệ thống xông máy (động cơ diesel) 100W Đèn soi biển số 2 x 5W
Motor phun nước rửa kính 30-60W
Motor điều khiển anten Còi 25 - 40W 60W
Chế độ làm việc giữa ắc quy - máy phát và sự phân bố tải
Hình 3.3 : Sơ đồ tính toán hệ thống cung cấp điện
Sự phân bố tải giữa máy phát và ắc quy được thể hiện trên hình 3.3
Ta có thể chia sự phân tải giữa máy phát và ắc quy làm ba chế độ:
⮚ Chế độ thứ nhất : đây là chế độ không tải ứng với trường hợp không mắc điện trở ngoài (máy phát chạy không tải) Khi đó RL IL = 0 Ở chế độ này, máy phát chủ yếu nạp cho ắc quy và dòng điện nạp phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa hiệu điện thế hiệu chỉnh của máy phát và sức điện động của ắc quy
⮚ Chế độ thứ hai : là chế độ tải trung bình Khi các phụ tải điện đang hoạt động có điện trở tương đương RL < , sao cho IL < Imf, máy phát sẽ đảm nhận nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải này và dòng nạp sẽ giảm Ở chế độ này, máy phát cung cấp điện cho hai nơi: một phần cho ắc quy và một phần cho phụ tải
Khi điện trở tương đương của các phụ tải đạt giá trị thì dòng nạp bằng không
Chế độ thứ ba là chế độ quá tải xảy ra khi hệ thống điện mở quá nhiều phụ tải Khi đó, tổng trở hệ thống R_L giảm xuống bằng 0 Điều này có nghĩa là điện trở tương đương của các phụ tải điện đang làm việc đạt giá trị bằng 0, dẫn đến hệ thống không còn điện trở cản trở dòng điện và dòng điện tăng đột ngột, gây quá tải và kéo theo sự cố nếu không được xử lý kịp thời.
RL < (Ea.r1)/(Umf - Ea), ắc quy bắt đầu phóng điện, hỗ trợ một phần điện năng cho máy phát
Ắc quy khởi Động
3.1 Nhiệm vụ và phân loại ắc quy
A Nhiệm vụ và yêu cầu đối với ắc quy Ắc quy trong ô tô thường được gọi là ắc quy khởi động để phân biệt với loại ắc quy sử dụng ở các lĩnh vực khác Ắc quy khởi động trong hệ thống điện thực hiện chức năng của một thiết bị chuyển đổi hóa năng thành điện năng và ngược lại Đa số ắc quy khởi động là loại ắc quy chì – axit Đặc điểm của loại ắc quy nêu trên là có thể tạo ra dòng điện có cường độ lớn, trong khoảng thời gian ngắn (5÷10s), có khả năng cung cấp dòng điện lớn (200÷800A) mà độ sụt thế bên trong nhỏ, thích hợp để cung cấp điện cho máy khởi động để khởi động động cơ Ắc quy khởi động còn cung cấp điện cho các tải điện quan trọng khác trong hệ thống điện, cung cấp từng phần hoặc toàn bộ trong trường hợp động cơ chưa làm việc hoặc đã làm việc mà máy phát điện chưa phát đủ công suất (động cơ đang làm việc ở chế độ số vòng quay thấp): cung cấp điện cho đèn đậu (parking lights), radio cassette,
CD, các bộ nhớ (đồng hồ, hộp điều khiển…), hệ thống báo động…
Ngoài ra, ắc quy còn đóng vai trò bộ lọc và ổn định điện thế trong hệ thống điện ô tô khi điện áp máy phát dao động Điện áp cung cấp bởi ắc quy là 6V, 12V hoặc 24V Điện áp cung cấp bởi ắc quy thường là 12V đối với xe du lịch hoặc 24V cho xe tải Muốn điện áp cao hơn ta đấu nối tiếp các ắc quy lại với nhau
Hình 3.4: Ắc quy khởi động Ắc quy cung cấp điện khi:
⮚ Động cơ ngừng hoạt động: Điện từ bình ắc quy được sử dụng để chiếu sáng, dùng cho các thiết bị điện phụ, hoặc là các thiết bị điện khác khi động cơ không hoạt động
⮚ Động cơ khởi động: Điện từ bình ắc quy được dùng cho máy khởi động và cung cấp dòng điện cho hệ thống đánh lửa trong suốt thời gian động cơ đang khởi động Việc khởi động xe là chức năng quan trọng nhất của ắc quy
⮚ Động cơ đang hoạt động: Điện từ bình ắc quy có thể cần thiết để hỗ trợ cho hệ thống nạp khi nhu cầu về tải điện trên xe vượt quá khả năng của hệ thống nạp Cả ắc quy và máy phát đều cấp điện khi nhu cầu đòi hỏi cao
Trên ôtô có thể sử dụng hai loại ắc quy để khởi động: ắc quy axit và ắc quy kiềm Nhưng thông dụng nhất từ trước đến nay vẫn là ắc quy axit, vì so với ắc quy kiềm nó có sức điện động của mỗi cặp bản cực cao hơn, có điện trở trong nhỏ và đảm bảo chế độ khởi động tốt, mặc dù ắc quy kiềm cũng có khá nhiều ưu điểm
Một bình ắc quy trên ô tô bao gồm một dung dịch acid sunfuric loãng và các bản cực âm, dương Khi các bản cực được làm từ chì hoặc vật liệu có nguồn gốc từ chì thì nó được gọi là ắc quy chì-acid Một bình ắc quy được chia thành nhiều ngăn (ắc quy trên ô tô thường có 6 ngăn), mỗi một ngăn có nhiều bản cực, tất cả được nhúng trong dung dịch điện phân
Hình 3.5: Cấu tạo ắc quy
A Cấu tạo của một ngăn
Cơ sở cho hoạt động của ắc quy là các ngăn của ắc quy Các bản cực âm và bản cực dương được nối riêng rẽ với nhau Các nhóm bản cực âm và bản cực dương này được đặt xen kẽ với nhau và ngăn cách bằng các tấm ngăn có lỗ thông nhỏ Kết hợp với nhau, các bản cực và tấm ngăn tạo nên một ngăn của ắc quy Việc kết nối bản cực theo cách này tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu hoạt tính và chất điện phân Điều đó cho phép cung cấp một lượng điện nhiều hơn Mặt khác dung lượng của bình ắc quy tăng lên vì diện tích bề mặt tăng lên Càng nhiều diện tích bề mặt đồng nghĩa với việc ắc quy cung cấp điện nhiều hơn
Hình 3.6: Cấu tạo một ắc quy đơn a Bản cực
Bản cực ắc quy được cấu trúc từ một khung sườn làm bằng hợp kim chì có chứa Antimon hay Canxi Khung sườn này là một lưới phẳng, mỏng Lưới tạo nên khung cần thiết để dán vật liệu hoạt tính lên nó, cả ở bản cực âm và bản cực dương Vật liệu hoạt tính được dán lên ở bản cực dương là chì oxide (PbO2) và ở bản cực âm là chì xốp (Pb) b Chất điện phân
Thể tích chất điện phân trong bình ắc quy đầy điện là hỗn hợp khoảng 33% acid sulfuric (H2SO4) và 67% nước cất (H2O) Dung dịch điện phân trên ắc quy ngày nay có tỷ trọng là 1.270 (ở 20 0 C) khi nạp đầy Tỷ trọng là trọng lượng của một thể tích chất lỏng so sánh với trọng lượng của nước với cùng một thể tích Tỷ trọng càng cao thì chất lỏng càng đặc
Tỷ trọng kế là dụng cụ đo mật độ của dung dịch điện phân Điện phân trong ắc-quy mới sạc có mật độ cao hơn và nặng hơn so với điện phân trong ắc-quy đã xả Nguyên nhân là do khi sạc, axit được hình thành trong dung dịch, điện cực dương là oxit chì PbO2 và điện cực âm là chì Pb Khi xả, điện cực dương và âm bị sunfat hóa thành PbSO4 và nước hình thành trong dung dịch.
Hình 3.7: Cấu tạo bản cực Hình 3.8: Tỷ trọng chất điện phân
S.G (Specific Gravity): tỷ trọng c Những cẩn tròng khi sử dụng ắc quy: Chất điện phõn trong bỡnh ắc quy là hỗn hợp của acid sulfuric và nước Acid sulfuric thì có tính ăn mòn rất cao và có thể gây thương tích trên da và mắt Luôn luôn mang đồ bảo hộ khi tiếp xúc với bình ắc quy Khi bị dung dịch acid dính vào tay phải rửa ngay bằng nhiều nước, khi văng vào mắt phải rửa bằng nước ngay và khám y tế càng sớm càng tốt Khi nạp ắc quy, khí Hydrogen được giải phóng vì vậy phải tránh xa ngọn lửa và tia lửa điện nếu không có thể gây ra cháy nổ nghiêm trọng
Vỏ ắc quy giữ các điện cực và các ngăn riêng rẽ của bình ắc quy Nó được chia thành 6 phần hay 6 ngăn Các bản cực được đặt trên các gờ đỡ, giúp cho các bản cực không bị ngắn mạch khi có vật liệu hoạt tính rơi xuống đáy ắc quy Vỏ được làm từ polypropylene, cao su cứng, và plastic Một vài nhà sản xuất làm vỏ ắc quy có thể nhìn xuyên qua để có thể nhìn thấy được mực dung dịch điện phân mà không cần mở nắp ắc quy Đối với loại này thường có hai đường để chỉ mực thấp (lower) và cao (upper) bên ngoài vỏ
Hình 3.9: Vỏ ắc quy Hình 3.10: Nắp thông hơi Hình 3.11: Dãy nắp thông hơi
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 hydrogen bay 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 hydrogen bay hơi
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 3.12: Cọc ắc quy a Ký hiệu trờn còc ắc quy
Ký hiệu trên cọc ắc quy để nhận biết cực dương hay âm Thông thường, ký hiệu
Máy phát điện
Máy phát điện hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng chuyển động quay của động cơ để tạo ra điện năng Điện năng được tạo ra từ máy phát điện không chỉ cung cấp năng lượng cho hệ thống điện và các thiết bị khác trên xe mà còn đảm nhiệm vai trò sạc điện cho ắc quy trong quá trình động cơ hoạt động.
Có hai loại máy phát: máy phát một chiều (generator) và máy phát điện xoay chiều (alternator) Các máy phát một chiều được sử dụng trên xe thế hệ cũ nên không đề cập đến
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, sử dụng trên các ôtô
- Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ không có vòng tiếp điện sử dụng chủ yếu trên máy kéo và các xe chuyên dụng
4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động a Máy phát kích từ bằng nam châm vĩnh cửu
Phần lớn máy phát điện xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu đang được sử dụng đều có rotor là nam châm quay Mạch từ của máy phát này khác nhau chủ yếu ở kết cấu của rotor và có thể chia làm bốn loại chính: rotor nam châm tròn, rotor nam châm hình sao với má cực hoặc không má cực, rotor hình móng và rotor nam châm xếp Các loại này chỉ sử dụng trên xe đạp, xe gắn máy và máy kéo công suất nhỏ vì vậy ta không tìm hiểu sâu về các loại này b Máy phát điện kích từ bằng nam châm điện có vòng tiếp điện
Máy phát điện kích từ bằng nam châm điện có vòng tiếp điện gồm các phần sau:
Khi có dòng điện chạy qua động cơ không đồng bộ, từ trường được tạo ra cùng với động cơ kéo làm cho rôto quay, từ đó tạo ra từ trường biến thiên Từ trường biến thiên này được truyền đến cuộn dây stato, khiến dòng điện xuất hiện trong cuộn dây này.
Các thành phần chính : cuộn dây rotor, cực từ, trục
⮚ Chổi than và vòng tiếp điện:
Hình 3.27: Chổi than và vòng tiếp điện
- Chức năng: cho dòng điện chạy qua rotor để tạo ra từ trường
- Các thành phần chính: Chổi than, Lò xo, Vòng kẹp chổi than, Vòng tiếp điện
Chổi than làm bằng grafit - kim loại với tính chất đặc biệt có điện trở nhỏ và được phủ một lớp đặc biệt chống mòn
Chức năng: tạo ra điện thế xoay chiều 3 pha nhờ sự thay đổi từ thông khi roto quay
Các thành phần chính: Lõi stator, cuộn dây stator, đầu ra
Nhiệt sinh ra lớn nhất ở stator so với các thành phần khác của máy phát, vì vậy dây quấn phải phủ lớp chịu nhiệt
Cuộn dây stator có thể mắc theo hai cách:
● Cách mắc kiểu hình sao: cho ra điện thế cao, được sử dụng phổ biến
● Cách mắc kiểu tam giác: cho ra dòng điện lớn
Hình 3.29: Đấu hình sao và đấu hình tam giác
Cuộn dây stator gồm 3 cuộn dây riêng biệt Trong cách mắc hình sao, đầu chung của 3 cuộn dây được nối thành đầu trung hòa
Vai trò của bộ chỉnh lưu : Biến dòng điện xoay chiều ba pha trong stato thành dòng điện 1 chiều
Các thành phần chính: Đầu ra, dode âm, diode dương Đặc điểm: Sáu diode (tám diode nếu bộ chỉnh lưu có nối với dây trung hòa) được sử dụng để chỉnh lưu toàn kỳ, phiến tản nhiệt có hai mặt
Bản thân diode chỉnh lưu sinh ra nhiệt khi có dòng điện chạy qua Tuy nhiên chất bán dẫn tạo ra diode lại không chịu nhiệt nên diode bị hư khi quá nhiệt Vì vậy phiến tản nhiệt phải có diện tích lớn Khi tốc độ máy phát khoảng 3000v/p, nhiệt độ của diode là cao nhất
Hình 3.31: Tiết chế vi mạch
- Vai trò của tiết chế: Điều chỉnh dòng điện kích từ (đến cuộn dây rotor) để kiểm soát điện áp phát ra, theo dõi tình trạng phát điện và báo khi có hư hỏng
- Các thành phần chính: Vi mạch, Phiến tản nhiệt, Giắc cắm
Tiết chế vi mạch thường có 2 loại sau:
- Loại nhận biết ắc quy: Loại tiết chế vi mạch này nhận biết ắc quy nhờ cực S (cực nhận biết từ ắc quy) và điều chỉnh điện áp ra theo giá trị quy định
- Loại nhận biết máy phát: Loại tiết chế vi mạch này xác định điện áp bên trong của máy phát và điều chỉnh điện áp ra theo giá trị quy định
Tiết chế loại nhận biết ắc quy
Loại M: Nhận biết điện áp tại ắc quy đồng thời điều chỉnh dòng ra ở một khoảng xác định
Tiết chế loại nhận biết điện áp nạp
Loại D: Nhận biết điện áp nạp ở đầu ra của máy phát và điều chỉnh nó luôn ở một khoảng xác định
Bộ tiết chế vi mạch có cực M
Bộ phận sưởi PTC được dùng để hâm nóng nước làm mát động cơ khi hiệu suất sưởi không đủ (đặt trong lõi sưởi) Đối với xe có bộ phận sưởi điện PTC, nếu bộ phận sưởi PTC được sử dụng khi động cơ chạy ở trạng thái không tải thì điện năng tiêu thụ sẽ lớn hơn điện năng do máy phát tạo ra Vì lý do này người ta trang bị thêm cực M Cực M truyền tình trạng phát điện của máy phát tới ECU động cơ thông qua transistor Tr3 được lắp đồng bộ với transistor Tr1 để điều khiển dòng kích từ ECU động cơ điều khiển chế độ không tải của động cơ và bộ phận sưởi điện PTC theo tín hiệu được truyền từ cực M
Hình 3.34: Tiết chế vi mạch có cực M
Quạt đóng vai trò quan trọng trong việc tản nhiệt cho động cơ điện Khi quạt quay, không khí được hút qua các lỗ thông gió, làm mát cuộn dây rôto, stato và bộ chỉnh lưu Nhờ đó, nhiệt độ các bộ phận này được giảm xuống mức cho phép, giúp động cơ vận hành hiệu quả và bền bỉ.
- Có hai quạt hút từ hai phía để cung cấp đủ lượng gió cần thiết
- Không khí mát được hướng vào cuộn stator, nơi phát sinh ra nhiều nhiệt nhất
Một phụ tải điện sẽ sinh ra nhiệt khi dòng đi qua Bộ xông kính chẳng hạn, nó đã sử dụng nhiệt này Máy phát sinh nhiệt ở nhiều dạng khác nhau như trình bày ở phần trên Chúng bao gồm: nhiệt sinh ra trên vật dẫn (ở các cuộn dây và diode), trên các lõi thép do dòng fuco và do ma sát (ở ổ bi, chổi than và với không khí) Nhiệt sinh ra làm giảm hiệu suất của máy phát
C Máy phát kích từ kiểu điện từ không có vòng tiếp điện
Vòng tiếp xúc và chổi than làm hạn chế tuổi thọ của máy phát Nếu bỏ đi vòng tiếp xúc và chổi thì tuổi thọ của máy phát sẽ tăng lên và chỉ phụ thuộc vào sự mài mòn của các ổ đỡ và sự lão hóa của lớp vỏ cách điện của các cuộn dây Các máy phát không có chổi than gọi là máy phát không tiếp điểm (không có vòng tiếp điện) Các loại máy phát này rất cần thiết cho ôtô và máy kéo làm việc ở vùng đầm lầy hoặc nhiều bụi Vì sử dụng trên ô tô và máy kéo chuyên dùng nên không được đề cập trong giáo trình này
D Máy phát xoay chiều một nấc điện áp Đối với các loại xe có công suất (P) lớn (ôtô tải), người ta sử dụng nguồn điện U
Để nâng cao hiệu suất hệ thống khởi động và phụ tải điện, ô tô sử dụng hai ắc quy và relay chuyển đổi điện áp Hai ắc quy được kết nối nối tiếp cung cấp điện áp 24V cho máy khởi động và các phụ tải công suất lớn Khi sử dụng các phụ tải công suất bình thường, hai ắc quy được kết nối song song để cung cấp điện áp 12V Việc sử dụng điện áp 24V giúp giảm dòng điện qua tải, từ đó có thể sử dụng dây dẫn tiết diện nhỏ hơn và giảm tổn hao năng lượng, tiết kiệm nhiên liệu Ngoài phương pháp sử dụng rơ le đổi dấu điện áp, máy phát điện có thể được thiết kế với hai nấc điện áp để cung cấp điện áp 28V và 14V đồng thời.
Hình 3.35: Máy phát hai nấc điện áp
E Bộ chỉnh lưu a Cấu tạo bộ chỉnh lưu Để biến đổi dòng điện xoay chiều của máy phát sang dòng điện một chiều, ta dùng bộ chỉnh lưu 6 diode, 8 diode hoặc 9 diode
Bộ điều chỉnh điện (Bộ tiết chế)
Tiết chế loại rung thường gồm một relay điều chỉnh điện và một relay đèn báo nạp Nó hiệu chỉnh điện áp máy phát bằng cách đóng mở tiếp điểm
Relay điều chỉnh điện có cấu tạo như hình bên dưới Lực điện từ làm thay đổi vị trí của tiếp điểm
Hình 3.41: Hoạt động của tiếp điểm
Sơ đồ của máy phát đời cũ và tiết chế loại rung được trình bày như hình bên dưới
Hình 3.42: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một tiết chế loại rung
Hình vẽ trên là một sơ đồ mạch điện ví dụ của một tiết chế loại rung Cơ sở hoạt động của các tiết chế loại rung là các relay Trên hình vẽ, có hai relay, relay điều chỉnh điện với cuộn dây Wu và relay điều khiển đèn báo nạp
- Khi bật IG/SW, có dòng điện:
⮚ + ắc quy → đèn báo nạp → tiếp điểm K1' → khung relay đèn báo → mát: đèn báo nạp sáng
⮚ + ắc quy → IG → tiếp điểm K1 → khung relay điều chỉnh điện → F → Wkt → mát: cung cấp một dòng kích từ ban đầu cho máy phát
- Khi rotor máy phát quay, có sự biến thiên từ thông đi qua stator làm sinh ra điện áp xoay chiều 3 pha
Dòng điện tại điểm trung hòa của stator → N → Wdgm → khung relay đèn báo → mát: tiếp điểm K1' ngắt, K2' dẫn, đèn báo nạp tắt
⮚ + ắc quy → IG → Wu→ R3 → K2' → mát: cung cấp dòng điện qua cuộn dây relay điều chỉnh điện
- Khi điện áp máy phát đủ lớn, dòng điện qua W u đủ khả năng hút tiếp điểm K 1 hở ra, dòng điện qua Wkt không thể đi qua K1 nữa nên có dòng điện đi từ IG → R1 → F →
Wkt → mát: dòng điện qua cuộn kích từ lúc này bị hạn chế bởi điện trở R1 Tiết chế sẽ dẫn và ngắt (rung) ở tiếp điểm K1 để duy trì điện áp phát ra
- Khi tốc độ máy phát tăng quá cao, điện trở R1 không còn khả năng hạn dòng, điện áp tăng lên Lúc này, dòng điện qua Wu đủ lớn để kéo cần tiếp điểm, làm K2 dẫn Hai đầu Wkt nối mát nên không có dòng điện đi qua Tiếp điểm K2 được dẫn và ngắt (rung) để duy trì điện áp máy phát
- Điện trở R2 dùng để bảo vệ tiếp điểm K1, khi K1 dẫn và ngắt làm sinh ra sức điện động trong Wkt, dòng điện này sẽ đi qua R2 mà không phóng qua K1
R3 là điện trở bù nhiệt Nhiệt độ môi trường tăng lên hay do sự tỏa nhiệt của các thiết bị làm điện trở của Wu (làm bằng đồng) tăng lên → điện áp hiệu chỉnh tăng lên R3 là loại nhiệt điện trở âm bù lại sự tăng của Wu, ổn định điện áp máy phát theo nhiệt độ
Tiết chế bán dẫn hoạt động dựa trên nguyên tắc nhận biết điện áp máy phát bằng diode Zener để điều khiển dòng qua cuộn kích từ bằng transistor công suất Điện áp máy phát được đưa qua một cầu phân áp để dẫn (ngắt) Zenner Tín hiệu này được cho qua một bộ điều khiển trung gian để cuối cùng ngắt (dẫn) transistor điều khiển dòng qua cuộn kích từ, duy trì điện áp tại mức hiệu chỉnh Sau đây là ví dụ về hoạt động của một tiết chế bán dẫn
- Khi bật IG/SW, có dòng điện:
+ ắc quy → đèn báo nạp và R5 → R1: phân cực thuận cho T2 và T3 làm T2 và T3 dẫn + ắc quy → đèn báo nạp và R5 → Wkt → F → T2, T3 → mát: cung cấp dòng kích từ ban đầu cho máy phát
Hình 3.43: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một tiết chế bán dẫn
- Khi rotor máy phát quay, từ thông qua stator biến thiên làm sinh ra dòng điện xoay chiều 3 pha Dòng điện này được chỉnh lưu bởi TriO để tắt đèn báo nạp và cung cấp vào đầu dương của W kt
Khi tốc độ rôto tăng nhanh, điện áp phát ra lớn hơn điện áp hiệu chỉnh Sự chênh lệch này làm tăng điện áp trên điện trở R3, đủ lớn để kích hoạt điốt Zener Dz Điều này dẫn đến việc transistor T1 dẫn, trong khi T2, T3 ngắt mạch Sự ngắt mạch này làm giảm dòng điện qua tải (W kt) và do đó làm giảm điện áp của máy phát Chu trình này lặp lại liên tục, duy trì điện áp ổn định ở mức hiệu chỉnh.
- D2 dùng để dập sức điện động tự cảm sinh ra trong Wkt khi T2, T3 dẫn và ngắt
5.3 Bộ tiết chế vi mạch a Cấu tạo của bộ tiết chế vi mạch
Bộ tiết chế vi mạch chủ yếu gồm có vi mạch, cánh tản nhiệt và giắc nối Việc sử dụng vi mạch làm cho bộ tiết chế có kích thước nhỏ gọn b Các loại bộ tiết chế vi mạch
Kiểu nhận biết ắc quy: Kiểu điều tiết vi mạch này nhận biết ắc quy thông qua cực S (cực nhận biết từ ắc quy) và điều chỉnh điện áp ra theo giá trị quy định.
Bộ điều tiết vi mạch trong máy phát điện đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì điện áp ổn định Nó liên tục giám sát điện áp bên trong máy phát và điều chỉnh điện áp đầu ra cho phù hợp với giá trị đặt trước Bằng cách này, máy phát điện có thể cung cấp nguồn điện ổn định, đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị điện được kết nối với nó.
Các đầu ra trên giắc cắm:
Hình 3.44: Đầu ra trên tiết chế vi mạch c Chức năng của bộ tiết chế vi mạch
⮚ Bộ tiết chế vi mạch có các chức năng sau đây
-Cảnh báo khi máy phát không phát điện và tình trạng nạp không bình thường
⮚ Bộ tiết chế vi mạch cảnh báo bằng cách bật sáng đèn báo nạp khi xác định được các sự cố sau đây
- Đứt mạch hoặc ngắn mạch các cuộn dây rotor
- Điện áp tăng vọt quá lớn (điện áp ắc quy tăng do ngắn mạch giữa cực F và cực E)
5.4 Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và phương pháp kiểm tra
Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và phương pháp kiểm tra cho mỗi loại tiết chế được trình bày như sau:
● Hiện tượng: Tiết chế loại rung được sử dụng để hiệu chỉnh điện áp máy phát bằng cách đóng mở tiếp điểm.
● Nguyên nhân hư hỏng: Một số nguyên nhân hư hỏng có thể bao gồm tiếp điểm bị ăn mòn, lão hóa, nhiễu điện từ, hoặc lỗi trong việc đóng mở tiếp điểm.