Đồ án tốt nghiệp Đề tài ”nghiên cứu khảo sát kỹ thuật hệ thống Điện Động cơ xe toyota corolla altis

Công nghệ điện động cơ tiên tiến: Hệ thống điện động cơ trên các dòng xe hiện đại, bao gồm Corolla Altis, ngày càng phức tạp và tích hợp nhiều công nghệtiên tiến như hệ thống phun nhiên

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT-HUNG

Khoa ô tô

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

”Nghiên cứu khảo sát kỹ thuật hệ thống điện

Đề tài:

động cơ xe TOYOTA Corolla Altis”

Giảng viên hướng dẫn : ThS TRẦN THANH BÌNH

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐÌNH CHIẾN

Lớp: K4418 CK03 MSSV: 2000420

Hệ : Chính quy Khoá: 44

Hà Nội, tháng /2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT – HUNG

Hệ : Chính quy Khoá: 44

TRƯỜNG ĐHCN VIỆT-HUNG

KHOA Ô TÔ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Nguyễn Đình Chiến Mã SV: 2000420 Khoá/loại hình đào tạo: Đại học

chính qui Lớp: K4418ck03 Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Chuyên ngành: Điện ôtô Điện thoại: 0343311230 Email: chientd2912@gmail.com

Giảng viên hướng dẫn: Trần Thanh Bình

TOYOTACorollaAltis

Mục tiêu đề tài :

1 Hiểu cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống

2 Đánh giá hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điện

3 Xác định điểm cần cải tiến và nâng cấp

4 Ứng dụng kiến thức vào bảo dưỡng, sửa chữa

Kết quả dự kiến :

1 Hiểu rõ cấu trúc và hoạt động của toàn bộ hệ thống điện động cơ.

2 Đề xuất cải tiến nhằm tối ưu hóa hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí

Thời gian thực hiện: từ ngày /…./2024 đến ngày …./… /202

Hà Nội, ngày …… tháng ……năm 202

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỞNG BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA

Lời cảm ơn

Em xin gửi lời tri ân sâu sắc đến tất cả thầy cô tại trường đại học, những người

đã tận tình dìu dắt và chỉ bảo em trong suốt bốn năm qua Những kiến thức mà

em học được từ thầy cô không chỉ là bài giảng trên lớp mà còn là những kinh nghiệm quý báu, giúp em trưởng thành hơn cả về mặt chuyên môn lẫn tư duy, cách sống

Suốt quãng thời gian ấy, em đã có những lúc bỡ ngỡ, gặp khó khăn, nhưng chính

sự hướng dẫn và động viên của thầy cô đã giúp em vượt qua, vững bước hơn trêncon đường học tập Những bài học của thầy cô không chỉ trang bị cho em hành trang tri thức mà còn dạy em về sự kiên nhẫn, tinh thần trách nhiệm và khát vọngvươn lên

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy Trần Thanh Bình đã

tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Chính nhờ sự chỉ bảo và hỗ trợ của thầy mà em có thể vượt qua những thử thách, hoàn thành đồ án với kết quả tốt, đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong hành trình học tập của mình

Em xin kính chúc thầy cô luôn mạnh khỏe, hạnh phúc và tiếp tục thành công trêncon đường sự nghiệp, tiếp tục dẫn dắt thêm nhiều thế hệ học trò thành công hơn nữa trong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn!

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài nghiên cứu, khảo sát hệ thống điện động cơ xe TOYOTA Corolla Altis1.1 Lý do chọn đề tài (tính cấp thiết của đề tài):

Sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô: Với sự bùng nổ trong ngành

công nghiệp ô tô, việc hiểu rõ và cải tiến các hệ thống kỹ thuật, đặc biệt là hệ thống điện động cơ, đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất, độ bền và an toàn cho xe TOYOTA Corolla Altis là một dòng xe phổ biến trên toàncầu, nên việc nghiên cứu hệ thống điện của nó mang lại giá trị lớn

Công nghệ điện động cơ tiên tiến: Hệ thống điện động cơ trên các dòng xe

hiện đại, bao gồm Corolla Altis, ngày càng phức tạp và tích hợp nhiều công nghệtiên tiến như hệ thống phun nhiên liệu điện tử, hệ thống đánh lửa, và các cảm biến giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ Việc khảo sát kỹ thuật này sẽ giúp hiểu

rõ hơn về cấu trúc và cách hoạt động của các hệ thống này

Tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường: Một hệ thống điện động cơ

hiệu quả giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải, điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường Nghiên cứu các kỹ thuật này có thể giúp cải tiến những yếu tố này, đặc biệt trong bối cảnh quy định

về môi trường ngày càng khắt khe

Bảo trì và sửa chữa: Hiểu rõ hệ thống điện động cơ sẽ hỗ trợ tốt hơn trong

việc bảo trì và sửa chữa xe, giảm thiểu chi phí và tăng tuổi thọ sử dụng xe Đối với các kỹ thuật viên ô tô, việc nghiên cứu sâu về kỹ thuật này giúp họ nâng cao năng lực, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng

Ứng dụng trong đào tạo và học tập: Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa

thực tiễn trong việc phát triển sản phẩm mà còn là tài liệu tham khảo quan trọng

trong các chương trình đào tạo, giúp sinh viên và các kỹ sư trẻ nắm bắt được công nghệ hiện đại trong ngành ô tô.

Vì vậy, nghiên cứu và khảo sát kỹ thuật hệ thống điện động cơ của xe TOYOTACorolla Altis không chỉ mang lại giá trị lý thuyết mà còn có ý nghĩa thực tiễn lớntrong việc ứng dụng công nghệ và phát triển ngành công nghiệp ô tô

1.2 Mục đích nghiên cứu:

Hiểu rõ cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống điện động cơ:

 Nghiên cứu chi tiết về cấu tạo và hoạt động của hệ thống điện động cơ, bao gồm các thành phần như hệ thống đánh lửa, hệ thống phun nhiên liệu điện tử, cảm biến, và hệ thống điều khiển động cơ (ECU)

 Tìm hiểu cách các bộ phận này phối hợp với nhau để đảm bảo xe hoạt động ổn định và hiệu quả

Đánh giá hiệu suất và tối ưu hóa hệ thống điện động cơ:

 Phân tích và đánh giá hiệu suất của hệ thống điện động cơ xe Toyota Corolla Altis, đặc biệt về khả năng tiết kiệm nhiên liệu, hiệu suất vận hành

và giảm thiểu khí thải

 Đưa ra những giải pháp nhằm cải tiến hệ thống điện, giúp xe hoạt động hiệu quả hơn và giảm thiểu hư hỏng

Xác định các vấn đề và đề xuất phương pháp sửa chữa, bảo trì:

 Nghiên cứu nhằm xác định các vấn đề thường gặp trong hệ thống điện động cơ của xe Toyota Corolla Altis

 Đề xuất các biện pháp bảo trì, sửa chữa phù hợp nhằm kéo dài tuổi thọ của

hệ thống và giảm thiểu chi phí bảo dưỡng

Nâng cao kiến thức kỹ thuật và ứng dụng thực tiễn:

 Cung cấp kiến thức chuyên sâu cho các kỹ sư và sinh viên về hệ thống điện động cơ trên các dòng xe hiện đại, từ đó giúp họ nâng cao khả năng ứng dụng trong việc chẩn đoán, sửa chữa và phát triển các dòng xe trong tương lai

 Ứng dụng kết quả nghiên cứu trong việc nâng cao kỹ thuật lắp đặt, vận hành và bảo trì hệ thống điện động cơ trên các loại xe khác tương tự

Đóng góp vào sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô:

Cung cấp dữ liệu và giải pháp kỹ thuật nhằm giúp các nhà sản xuất, kỹ sư và

kỹ thuật viên tối ưu hóa hệ thống điện động cơ, từ đó đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp ô tô

1.3 Phạm vi nghiên cứu:

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng chính của nghiên cứu là hệ thống điện động cơ trên xe Toyota Corolla Altis, cụ thể là các thành phần như: hệ thống khởi động, hệ thống đánh lửa, hệ thống nạp điện và hệ thống điều khiển điện tử (ECU)

Nghiên cứu tập trung vào xe Toyota Corolla Altis đời 2003, là một trong những dòng xe phổ biến và được sử dụng rộng rãi trên thị trường

1.3.2 Phạm vi kỹ thuật:

Hệ thống khởi động: Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của motor

khởi động, rơ le khởi động và các bộ phận liên quan

Hệ thống đánh lửa: Tập trung vào các thành phần như bugi, cuộn dây đánh lửa

và sự tương tác của chúng với hệ thống điện

Hệ thống nạp điện: Khảo sát vai trò của máy phát điện và ắc quy trong việc

cung cấp và duy trì nguồn điện cho hệ thống

Hệ thống điều khiển điện tử (ECU): Đánh giá cách ECU quản lý và điều khiển

hoạt động của động cơ, đặc biệt là quá trình phun nhiên liệu và đánh lửa

1.3.3 Phạm vi không gian:

Nghiên cứu và khảo sát sẽ được thực hiện trực tiếp trên mẫu xe Toyota Corolla Altis tại xưởng bảo dưỡng hoặc trung tâm dịch vụ Toyota Ngoài ra, dữ liệu từ các tài liệu kỹ thuật của Toyota cũng sẽ được sử dụng để phân tích chi tiết các hệthống liên quan

1.3.4 Phạm vi thời gian:

Nghiên cứu sẽ tập trung vào các mẫu xe Toyota Corolla Altis từ đời 2003 đến

2024 nhằm đảm bảo tính cập nhật về công nghệ và kỹ thuật của hệ thống điện động cơ hiện đại

1.3.5 Giới hạn nghiên cứu:

Đề tài sẽ không đi sâu vào các hệ thống không liên quan trực tiếp đến động cơ như hệ thống giải trí, điều hòa không khí, hệ thống phanh ABS hoặc các hệ thống an toàn khác

Nghiên cứu chỉ tập trung vào dòng xe Toyota Corolla Altis và không mở rộng ra các dòng xe khác hoặc các hãng xe khác

Chương 2: Nghiên cứu cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống điện động cơ trên Toyota Corolla Altis

2.1 Hệ thống điện động cơ là gì?

2.1.1 Định nghĩa hệ thống điện động cơ

Hệ thống điện động cơ ô tô là một tập hợp các bộ phận và thiết bị điện tử

có nhiệm vụ cung cấp, điều chỉnh và quản lý dòng điện nhằm đảm bảo sự vận hành tối ưu của động cơ Hệ thống này không chỉ đảm nhận việc cung cấp nguồnđiện cho quá trình khởi động động cơ mà còn điều chỉnh và duy trì các hoạt độngcần thiết khác như đánh lửa, phun nhiên liệu và điều khiển quá trình hoạt động của động cơ thông qua các cảm biến và thiết bị điều khiển điện tử

Hệ thống điện động cơ được cấu thành từ nhiều thành phần như: ắc quy, máy phát điện, bộ điều khiển điện tử (ECU), hệ thống đánh lửa, hệ thống phun nhiên liệu điện tử (EFI) và các cảm biến khác nhau Tất cả các bộ phận này làm việc đồng bộ để đảm bảo rằng động cơ có thể khởi động, vận hành mượt mà và đáp ứng tối đa hiệu suất

2.1.2 Vai trò của hệ thống điện trong việc vận hành động cơ ô tô

Hệ thống điện đóng vai trò trung tâm và không thể thiếu trong hoạt động của động cơ ô tô Dưới đây là những vai trò chính của hệ thống điện trong quá trình vận hành động cơ:

2.1.2.1 Cung cấp năng lượng cho quá trình khởi động:

o Để khởi động động cơ, cần phải có một nguồn điện mạnh để kích hoạt motor khởi động (starter motor) Hệ thống điện, cụ thể là ắc quy, cung cấp năng lượng cho motor khởi động quay trục khuỷu củađộng cơ, giúp bắt đầu quá trình đốt cháy nhiên liệu và không khí để

khởi động động cơ Đây là một trong những chức năng quan trọng

và cơ bản nhất của hệ thống điện động cơ

2.1.2.2 Hệ thống đánh lửa:

o Động cơ xăng yêu cầu một hệ thống đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và không khí trong buồng đốt Hệ thống đánh lửa điện tử bao gồm bugi và cuộn dây đánh lửa, nhận nguồn điện từ ắc quy hoặc máy phát điện, tạo ra tia lửa điện để đốt cháy nhiên liệu Sự phối hợp chính xác giữa thời điểm đánh lửa và quá trình đốt cháy nhiên liệu giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ và tiết kiệm nhiên liệu

2.1.2.3 Điều khiển hệ thống phun nhiên liệu:

o Hệ thống phun nhiên liệu điện tử (EFI) được điều khiển bởi các tín hiệu từ hệ thống điện động cơ, đặc biệt là từ bộ điều khiển điện tử (ECU) ECU quản lý lượng nhiên liệu được phun vào buồng đốt dựatrên các thông tin thu thập từ cảm biến về nhiệt độ, lưu lượng khôngkhí, và nhiều yếu tố khác Sự phối hợp chính xác này giúp cải thiện hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải độc hại

2.1.2.4 Hệ thống nạp điện và duy trì nguồn điện:

o Trong khi động cơ vận hành, máy phát điện (alternator) chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện để cung cấp cho các thiết

bị điện khác trên xe và sạc lại ắc quy Điều này giúp duy trì dòng điện ổn định trong suốt quá trình xe vận hành, đảm bảo rằng các hệ thống điện tử quan trọng như hệ thống điều khiển động cơ, hệ thốnggiải trí, hệ thống chiếu sáng, và các cảm biến đều có đủ năng lượng

để hoạt động

2.1.2.5 Điều khiển quá trình hoạt động của động cơ:

o Hệ thống điện, thông qua ECU, kiểm soát các quá trình phức tạp của động cơ, bao gồm việc điều chỉnh tỷ lệ nhiên liệu-không khí, thời điểm đánh lửa và lượng khí xả ECU nhận dữ liệu từ nhiều cảmbiến trên xe như cảm biến oxy, cảm biến nhiệt độ động cơ, cảm biếnlưu lượng khí nạp, và dựa vào đó điều chỉnh các thông số của động

cơ để đạt được hiệu suất cao nhất và lượng khí thải thấp nhất

2.1.2.6 Hệ thống an toàn và bảo vệ động cơ:

o Hệ thống điện cũng đảm bảo an toàn cho động cơ thông qua các thiết bị bảo vệ như rơ le quá tải, cầu chì và các hệ thống giám sát nhiệt độ, áp suất Những thiết bị này ngăn chặn các sự cố như quá nhiệt, áp suất quá cao hoặc điện áp quá tải, giúp bảo vệ động cơ khỏi hư hỏng nghiêm trọng

2.1.3 Tầm quan trọng của hệ thống điện đối với động cơ hiện đại

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ ô tô, vai trò của hệ thống điện trong động cơ ngày càng quan trọng hơn Các hệ thống điện tử ngày nay không chỉ đảm nhận các nhiệm vụ cơ bản mà còn tích hợp các công nghệ tiên tiến như

hệ thống phun nhiên liệu điện tử, hệ thống điều khiển van biến thiên, và các côngnghệ giúp giảm thiểu khí thải, cải thiện hiệu suất nhiên liệu

Hơn nữa, trong các mẫu xe hybrid và xe điện, hệ thống điện đóng vai trò quyết định trong toàn bộ quá trình vận hành của xe, từ việc cung cấp năng lượng cho động cơ điện đến quản lý pin và hệ thống tái tạo năng lượng Chính vì vậy, nghiên cứu hệ thống điện động cơ không chỉ giúp hiểu rõ hơn về hoạt động của động cơ đốt trong mà còn là nền tảng để phát triển các công nghệ xe điện trong tương lai

2.2 Công nghệ điện động cơ hiện đại

Sự phát triển của công nghệ điện tử và kỹ thuật điều khiển đã đưa hệ thống điện động cơ trên ô tô lên một tầm cao mới, giúp tăng cường hiệu suất, độ tin cậy, và tối ưu hóa mức tiêu hao nhiên liệu cũng như lượng khí thải Trong các mẫu xe hiện đại như Toyota Corolla Altis, các công nghệ điện tử tiên tiến đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và điều khiển hệ thống động cơ một cách thông minh và hiệu quả Dưới đây là các công nghệ hiện đại tiêu biểu trong hệ thống điện động cơ ô tô

2.2.1 Bộ điều khiển điện tử ECU (Electronic Control Unit)

Giới thiệu:

Bộ điều khiển điện tử (ECU) là bộ phận trung tâm của hệ thống điện động cơ hiện đại Nó hoạt động như "bộ não" của động cơ, kiểm soát và điều khiển tất cả các hoạt động liên quan đến việc vận hành động cơ và hệ thống điện tử trên xe ECU giám sát các cảm biến trên xe, thu thập dữ liệu từ các hệ thống như phun nhiên liệu, đánh lửa, và kiểm soát khí thải để điều chỉnh hoạt động của động cơ theo thời gian thực

Chức năng chính của ECU:

 Quản lý quá trình phun nhiên liệu: ECU điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào xi-lanh dựa trên thông tin thu được từ các cảm biến như lưu lượng khí nạp, áp suất không khí và nhiệt độ động cơ, đảm bảo tỷ lệ hỗn hợp không khí-nhiên liệu tối ưu cho hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.

 Điều khiển hệ thống đánh lửa: ECU kiểm soát thời điểm đánh lửa để tối

ưu hóa quá trình đốt cháy nhiên liệu, giúp động cơ hoạt động hiệu quả và giảm thiểu khí thải

 Quản lý hệ thống khí thải: ECU điều chỉnh các thông số động cơ để đảm bảo lượng khí thải ra ngoài môi trường luôn đạt tiêu chuẩn quy định, giảm lượng khí độc hại như CO, NOx

ECU giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ, cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu

và đảm bảo các tiêu chuẩn về khí thải trong ngành công nghiệp ô tô

2.2.2 Hệ thống phun nhiên liệu điện tử EFI (Electronic Fuel Injection)

Giới thiệu:

Hệ thống phun nhiên liệu điện tử (EFI) là công nghệ được sử dụng phổ biếntrong các xe ô tô hiện đại, thay thế cho hệ thống chế hòa khí truyền thống EFI điều khiển quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt thông qua các tín hiệu điện

tử, giúp tối ưu hóa lượng nhiên liệu được sử dụng, đảm bảo hỗn hợp không khí

và nhiên liệu đạt tỷ lệ lý tưởng

Chức năng và lợi ích của EFI:

 Tăng hiệu suất động cơ: EFI cung cấp lượng nhiên liệu chính xác, phù hợpvới điều kiện vận hành, từ đó cải thiện hiệu suất động cơ và giúp xe hoạt động mạnh mẽ hơn

 Tiết kiệm nhiên liệu: Nhờ vào khả năng điều chỉnh nhiên liệu một cách chính xác và hiệu quả, EFI giúp giảm thiểu lãng phí nhiên liệu, đồng thời đảm bảo động cơ hoạt động ổn định trong nhiều điều kiện khác nhau

 Giảm lượng khí thải: EFI giúp tối ưu hóa quá trình đốt cháy nhiên liệu, từ

đó giảm lượng khí thải ra môi trường, góp phần bảo vệ môi trường và tuânthủ các tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt

2.2.3 Các cảm biến hiện đại

Giới thiệu:

Cảm biến là thành phần không thể thiếu trong hệ thống điện động cơ hiện đại, cung cấp thông tin cần thiết để ECU có thể điều chỉnh hoạt động của động cơ Các cảm biến được sử dụng trong Toyota Corolla Altis đều là các thiết bị điện tử chính xác, đảm bảo quá trình điều khiển của ECU luôn được tối ưu hóa.Các loại cảm biến phổ biến:

 Cảm biến oxy (Oxygen Sensor): Được đặt trong hệ thống xả, cảm biến oxy đo lượng oxy trong khí thải, giúp ECU điều chỉnh tỷ lệ không khí-nhiên liệu sao cho quá trình đốt cháy diễn ra hiệu quả nhất Điều này không chỉ giúp tiết kiệm nhiên liệu mà còn giảm lượng khí thải độc hại

 Cảm biến lưu lượng khí nạp (Mass Air Flow Sensor): Cảm biến này đo lượng không khí đi vào động cơ, giúp ECU điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào để đạt tỷ lệ không khí-nhiên liệu tối ưu

 Cảm biến nhiệt độ động cơ (Engine Temperature Sensor): Giám sát nhiệt

độ của động cơ và gửi tín hiệu về cho ECU Dựa trên tín hiệu này, ECU cóthể điều chỉnh quá trình làm mát và đảm bảo động cơ luôn hoạt động trongdải nhiệt độ lý tưởng

 Cảm biến vị trí trục khuỷu (Crankshaft Position Sensor): Cảm biến này giám sát vị trí của trục khuỷu, cung cấp thông tin chính xác về tốc độ và vịtrí của piston trong xi-lanh để ECU điều chỉnh thời điểm đánh lửa và phunnhiên liệu

Lợi ích của các cảm biến hiện đại:

 Cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu: Cảm biến hiện đại giúp ECU kiểmsoát chính xác quá trình nạp nhiên liệu, từ đó tiết kiệm nhiên liệu trong quá trình vận hành

 Giảm lượng khí thải: Các cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát lượng khí thải, đảm bảo xe tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường khắt khe.

 Tăng cường độ tin cậy và hiệu suất động cơ: Nhờ các cảm biến hiện đại,

hệ thống điện động cơ có thể phản ứng nhanh chóng với mọi thay đổi trong điều kiện vận hành, từ đó nâng cao hiệu suất và độ bền của động cơ

2.2.4 Sự cải tiến trong quản lý và điều khiển điện năng trên Toyota Corolla Altis

- Trong các phiên bản Toyota Corolla Altis hiện đại, hệ thống điện động cơ đã cónhiều cải tiến đáng kể, giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và cải thiện hiệu suất toàn diện của xe Một số cải tiến nổi bật bao gồm:

 Tối ưu hóa hệ thống điện: Hệ thống điện trên Toyota Corolla Altis được thiết kế để giảm thiểu sự tiêu hao năng lượng không cần thiết, giúp tối ưu hóa quá trình sử dụng điện năng và tiết kiệm nhiên liệu

 Công nghệ Start-Stop: Trên một số phiên bản, hệ thống Start-Stop được trang bị, giúp động cơ tự động tắt khi xe dừng lại (như ở đèn đỏ) và khởi động lại ngay khi người lái muốn di chuyển, giúp giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu và khí thải trong quá trình chờ

 Quản lý năng lượng thông minh: Hệ thống quản lý điện tử thông minh trênCorolla Altis không chỉ điều khiển động cơ mà còn phối hợp với các hệ thống khác như hệ thống nạp, điều hòa và các thiết bị điện tử khác để đảm bảo việc phân phối và sử dụng điện năng hiệu quả nhất

2.3 Hệ thống khởi động

2.3.1 Nhiệm vụ và sơ đồ của hệ thống khởi động

Động cơ đốt trong cần có một hệ thống khởi động riêng biệt để truyền mô-men xoắn cho trục khuỷu với một tốc độ vòng quay nhất định để khởi động động cơ

Hệ thống khởi động chủ yếu sử dụng động cơ điện một chiều Đối với động cơ xăng, tốc độ khởi động cần phải lớn hơn 50 vòng/phút và đối với động cơ diesel

là lớn hơn 100 vòng/phút

Sơ đồ mạch khởi động tổng quát được mô tả với các thành phần:

 Relay và các khớp với cuộn hút Wh, cuộn giữ Wg

Đây là nội dung từ mục 3.2: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy khởi động trong tài liệu của bạn:

2.3.2 Máy khởi động

2.3.2.1 Yêu cầu, phân loại theo cấu trúc

A Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống khởi động:

o Máy khởi động phải quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất mà động cơ có thể nổ

o Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép.

o Phải đảm bảo khởi động lại được nhiều lần

o Tỷ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh

đà nằm trong giới hạn từ 9 đến 18

o Moment truyền động phải đủ để khởi động động cơ

B Phân loại máy khởi động:

o Phần motor điện: Được chia làm nhiều loại dựa trên cách đấu dây nhưđấu nối tiếp, đấu hỗn hợp

Phần truyền động: Chia thành hai loại:

1 Truyền động trực tiếp với bánh đà: Loại này thường dùng trên các xe đời cũ hoặc động cơ có công suất lớn Gồm các loại như truyền động quán tính, truyền động cưỡng bức, và truyền động tổhợp.

2 Truyền động phải qua hộp giảm tốc: Đây là loại máy khởi động

có cấu tạo phức tạp hơn, giúp giảm tải cho động cơ khởi động

Đối với máy điện (máy phát và động cơ), kích thước sẽ nhỏ lại nếu tốc độ hoạt động lớn Vì vậy, để giảm kích thước của motor khởi động người ta thiết kế chúng để hoạt động với tốc độ rất cao, sau đó qua hộp giảm tốc để tăng moment.Loại này được sử dụng nhiều trên xe đời mới Phần motor điện một chiều có cấu tạo nhỏ gọn và có số vòng quay khá cao Trên đầu trục của motor điện có lắp một bánh răng nhỏ, thông qua bánh răng trung gian truyền xuống bánh răng của hộp truyền động (hộp giảm tốc) Khớp truyền động là một khớp bị một chiều có

ba rãnh, mỗi rãnh có hai bi đũa đặt kế tiếp nhau Bánh răng của khớp đầu trục của khớp truyền động được cài với bánh răng của bánh đà (khi khởi động) nhờ một relay gài khớp Relay gài khớp có một ty đẩy, thông qua viên bi đẩy bánh răng vào ăn khớp với bánh đà

Một số hãng sử dụng máy khởi động có cơ cấu giảm tốc kiểu bánh răng hành tinh như trên hình ………

2.3.2.2 Cấu tạo máy khởi động

Máy khởi động hiện là cơ cấu sinh moment quay và truyền cho bánh đà của đ cơ.Đối với từng loại động cơ mà các máy khởi động điện có thể có kết cấu c như có

đặc tính khác nhau, nhưng nói chung chúng thường có 3 bộ phận ch Động cơ điện, khớp truyền động và cơ cấu điều khiển.

a Motor khởi động

Là bộ phận biến điện năng thành cơ năng Trong đó: stator gồm vỏ, các cực và các cuộn dây kích thích; rotor gồm trục, khối thép từ, cuộn dây phần và cổ góp điện, các nắp với các giá đỡ chổi than và chổi than, các ổ trượt

b Relay gài khớp và công tắc từ Dùng để điều khiển hoạt động của máy khởi động Có hai phương pháp đ khiển: điều khiển trực tiếp và điều khiển gián tiếp Trong điều khiển trực t ta phải tác động trực tiếp vào mạng gài khớp để gài khớp

và đóng mạch ở của máy khởi động Phương pháp này ít thông dụng Điều khiển gián thông qua các công tắc hoặc relay là phương pháp phổ biến trên các mạch k động hiện nay

c Nguyên lý hoạt động Relay gài khớp bao gồm: cuộn hút và cuộn giữ Hai cuộndây trên có số v như nhau nhưng tiết diện cuộn hút lớn hơn cuộn giữ và quấn cùng chiều nhau

Khi bật công tắc ở vị trí ST thì dòng điện sẽ rẽ thành hai nhánh:

(+) Wg → khối lượng

WhWst → Brush → Wrotor → khối lượng

Dòng qua cuộn giữ và hút sẽ tạo ra lực từ để hút lõi thép đi vào bên trong (lực từ của hai cuộn) Lực hút sẽ đẩy bánh răng của máy khởi động về phía bánh đà, đồng thời đẩy lá đồng nối tắt cọc (+) accu xuống máy khởi động Lúc hai đầu cuộn hút đẳng thế và sẽ không có dòng đi qua mà chỉ có dòng qua giữ Do lõi thép đi vào bên trong mạch từ khiến từ trở giảm nên lực từ tác dụng lên lõi thép tăng lên Vì thế, chỉ cần một cuộn Wg vẫn giữ được lõi thép

Khi động cơ đã nổ, tài xế trả công tắc về vị trí ON, mạch hở nhưng do quán tính, dòng điện vẫn còn Do đó hai bánh răng còn dính và dòng vẫn còn qua lá đồng Như vậy dòng sẽ đi từ: (+) W → W⇒ ₁ ㎏ → mass

Lúc này, hai cuộn dây mắc nối tiếp nên dòng như nhau, dòng trong cuộn giữ không đổi chiều, còn dòng qua cuộn hút ngược với chiều ban đầu Vì vậy, từ trường hai cuộn triệt tiêu nhau Kết quả là, dưới tác dụng của lực lò xo, bánh răng và lá đồng sẽ trở về vị trí ban đầu.

Đối với xe có hộp số tự động, mạch khởi động có thêm công tắc an toàn (Inhibitor switch) Công tắc này chỉ nối mạch khi tay số ở vị trí N, P Trên một số

xe có hộp số cơ khí, công tắc an toàn được bố trí ở bàn đạp ly hợp

Để xác định các đặc tuyến cơ bản của máy khởi động (chủ yếu là phần động cơ điện), ta khảo sát mạch điện của một máy khởi động loại mắc nối tiếp Sơ đồ tínhtoán được trình bày trên hình ………

b Đặc tuyến và đánh giá hư hỏng thông qua các đặc tuyến



 Đặc tuyến tốc độ máy khởi động n = f (I)

Sức điện động ngược Eng sinh ra trong cuộn dây phần ứng khi máy khở động quay:

B: cường độ từ trường của nam châm

1: chiều dài khung dây

ν: vận tốc dài khung dây

P: số cặp cực

φ: từ thông qua khung dây

R d:điệntrở dây cáp accu

R kd: điện trở các quận dây rotor và stator

∆ U ch: độ sụt áp trên chổi than

∆ U ch= 1,3V đối với máy khởi động 12V

∆ U ch= 1,3V đối với máy khởi động 12V

∆ U ch= 2,5V đối với máy khởi động 24V

 Đặc tuyến moment kéo M = f (I)

Moment kéo được tạo nên do lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường của cáccuộn kích và dòng điện trong các dây dẫn phần ứng (rotor)

M = FD/2Trong đó: F: tổng lực tác dụng lên các khung dây

D: đường kính của rotor

F = N.f

với : lực tác dụng lên một khungf

N: số khung có trong rotor

 Đặc tuyến công suất P = (I)

Tích số moment kéo và vận tốc góc của rotor sẽ là công suất điện từ P, tức là công suất do các lực điện từ làm quay rotor tạo nên

P1: công suất accu đưa đến máy khởi động.

Δ P đ: mất mát công suất về điện do nhiệt sinh ra trên dây

P2: công suất hữu ích

APK : công suất mất mát do cơ khí (ổ bi, chổi than)

Δ P t : công suất mất mát về từ, chủ yếu là dòng Fucô

P1❑

≈ 0,7

Đánh giá hư hỏng qua các đặc tính

Căn cứ vào các đặc tuyến, ta chia hoạt động của máy khởi động ra làm 3 chế độ:

 Chế độ không tải ứng với máy khởi động quay ở tốc độ không tải nọ, lúc

đó công sinh ra đủ thắng AP, APck, AP

 Chế độ công suất cực đại ứng với cường độ dòng điện gần bằng Inm/2

 Chế độ hầm chặt ứng với I = Inm, khi n = 0 và M = Mmax Trên thực tế, ta

có thể ứng dụng các chế độ làm việc thứ nhất và thứ ba để chẩn đoán hư hỏng của máy khởi động

Ở chế độ thứ nhất, nếu tốc độ không tải đo được của máy khởi động nhỏ hơn giá trị cho phép của nhà chế tạo nó và cường độ dòng điện không tải lớn hơn bình thường thì hư hỏng xảy ra chủ yếu ở phần cơ: xem xét các ổ đỡ và chổi than,

Ở chế độ thứ ba, nếu dòng ngắn mạch lớn hơn giá trị cho phép trong khi momentkéo nhỏ hơn thì hư hỏng chủ yếu xảy ra ở phần điện: chập mạch các vòng dây hoặc chạm mass

2.3.3 Các cơ cấu điều khiển trung gian trong hệ thống khởi động

2.3.3.1 Relay khởi động trung gian

Relay khởi động là thiết bị dùng để đóng mạch điện cung cấp điện cho máyđộng Thiết bị này có tác dụng làm giảm dòng qua công tắc máy

2.3.3.2 Relay gài khớp

Relay gài khớp dùng để đẩy bánh răng máy khởi động vào ăn khớp vớirăng bánh đà và đóng tiếp điểm đưa dòng điện đến motor điện, giữ yên tiếp

cho đến hết thời gian khởi động

2.3.3.3 Relay bảo vệ khởi động

a Công dụng

Relay bảo vệ khởi động là thiết dùng để bảo vệ máy khởi động trong những trường hợp sau:

• Khi tài xế không thể nghe được tiếng động cơ nổ

Khởi động bằng điều khiển từ xa

Khởi động lại nhiều lần

Thiết bị dùng bảo vệ khởi động còn gọi là relay khóa khởi động Relay khóa khởi động hoạt động tùy thuộc vào tốc độ quay của động cơ Ta có thể lấy tín hiệu này từ máy phát (dây L của đèn báo sạc và diode phụ).Khi khởi động, điện thế ở đầu L của máy phát tăng Khi động cơ đạt tốc

độ đủ lớn (động cơ đã nổ), relay khóa khởi động sẽ ngắt dòng điện đưa đến relay của máy khởi động, cho dù tài xế vẫn còn bật công tắc khởi động Ngoài ra, relay khóa khởi động không cho phép khởi động khi động

cơ đang hoạt động

Cấu tạo nguyên lý làm việc của relay khóa khởi động

Relay khóa khởi động dùng tiếp điểm cơ khí

Khi bật công tắc khởi động, dòng điện qua Wb qua cuộn kích máy phát về masslàm đóng tiếp điểm K, dòng điện đến relay khởi động Khi động cơ hoạt động,máy phát điện bắt đầu làm việc (đầu L có điện áp bằng điện áp accu nhưng máychưa tắt công tắc khởi động), dòng điện qua Wb mất khiến khóa K mở, ngắtdòng đến khi relay khởi động cho máy khởi động không còn làm việc nữa.

b Mạch bảo vệ khởi động điều khiển bằng điện tử

Trong loại này, người ta sử dụng mạch biến đổi tần số sang điện thế bằng cách lấy tín hiệu tần số từ dây trung hoà (N) của máy phát hoặc đầu âm bobine Tín hiệu tốc độ động cơ thể hiện qua tần số đánh lửa được đưa đến ngõ vào của mạchbảo vệ, làm thay đổi tần số đóng mở của T Hiệu điện thế trung bình trên tụ C2 ₁phụ thuộc vào tần số này Vì vậy, khi động cơ hoạt động, transitor T3 sẽ ở trạng thái đóng và mạch khởi động sẽ không hoạt động

2.3.3.4 Relay đổi đấu điện áp

Trên một số xe có công suất lớn thường sử dụng hệ thống điện 12/24V Hệ thốngđiện 12V dùng cung cấp cho các phụ tải còn hệ thống điện 24V dùng để khởi động Hình 3.14 trình bày sơ đồ đấu dây của mạch đổi điện áp trên xe IFA Trên

sơ đồ này, máy khởi động có hiệu điện thế làm việc là 24 V trong khi các phụ tải điện khác và máy phát có điện áp định mức là 12V Để chuyển đổi điện áp trong lúc khởi động, thường bố trí relay đổi điện áp, relay này có nhiệm vụ đấu nối tiếp

2 bình accu 12V để có 24V khi khởi động Khi kết thúc khởi động hai bình accu

sẽ được mắc song song để máy phát nạp điện cho chúng

2.4 Hệ thống cung cấp điện

2.4.1 Nhiệm vụ và yêu cầu

Để cung cấp năng lượng cho các phụ tải trên ôtô, cần phải có bộ phận tạo ranguồn năng lượng có ích, Nguồn năng lượng này được tạo ra từ máy phát điện trên ôtô Khi động cơ hoạt động, máy phát cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho accu Để bảo đảm toàn bộ hệ thống hoạt động một cách hiệu quả, an toàn, năng lượng đầu ra của máy phát (nạp vào accu) và năng lượng yêu cầu cho các tải điện phải thích hợp với nhau,

Yêu cầu đặt ra cho máy phát phụ thuộc vào kiểu và cấu trúc máy phát lắp trên xe hơi, được xác định bởi việc cung cấp năng lượng điện cho các tải điện và