Lý thuyết điện điện tử ô tô

Chất cách điện bọcngoài dây đồng không những có điện trở rất lớn 1012Ω/mm mà còn phải chịu đượcxăng dầu, nhớt, nước và nhiệt độ cao, nhất là đối với các dây dẫn chạy ngang quanắp máy của

Chương 1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ ÔTÔ

Trên ôtô hiện nay được trang bị nhiều chủng loại thiết bị điện và điện tử khácnhau Từng nhóm các thiết bị điện có cấu tạo và tính năng riêng, phục vụ một sốmục đích nhất định tạo thành những hệ thống điện riêng biệt trong mạch điện củaôtô

1.1 Tổng quát về mạng điện và các hệ thống điện trên ôtô

1 Hệ thống khởi động (Starting system): Bao gồm accu, máy khởi động

điện (starting motor), các relay điều khiển và relay bảo vệ khởi động Đối vớiđộng cơ diesel có trang bị thêm hệ thống xông máy (Glow system)

2 Hệ thống cung cấp điện (Charging system): Gồm accu, máy phát điện

(Alternators), bộ tiết chế điện (Voltage regulator), các relay và đèn báo nạp

3 Hệ thống đánh lửa (Ignition system): Bao gồm các bộ phận chính:

accu, khóa điện (Ignition switch), bộ chia điện (Distributor), biến áp đánh lửahay bôbin (Ignition coils), hộp điều khiển đánh lửa (Igniter), bugi (Sparkplugs)

4 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

5 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 vànhiệt độ nước

6 Hệ thống điều khiển động cơ (Engine control system): Bao 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 nhiênliệu bằng điện tử (EDC – electronic diesel control hoặc unit pump in line)

7 Hệ thống điều khiển ôtô: Hệ thống điều khiển phanh chống hãmABS

(Antilock brake system), hộp số tự động, tay lái, gối hơi (SRS), lực kéo(Traction control)

8 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 tựđộng điều hòa khí hậu (Automatic climate control).

9 Các hệ thống phụ:

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

1.2 Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống điện

1 - Nhiệt độ làm việc:

Tuỳ theo vùng khí hậu, thiết bị điện trên ô tô được chia ra làm nhiều loại:

• Ở vùng lạnh và cực lạnh (-40oC) như ở Nga, Canada

• Ôn đới (20oC) 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 cảmọi vùng khí hậu)

Tất 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

Nguồn điện trên ô tô là nguồn điện một chiều được cung cấp bởi accu nếu động

cơ chưa làm việc hoặc bởi máy phát điện nếu động cơ đã làm việc Để tiết kiệmdây dẫn, thuận tiện khi lắp đặt sửa chữa…trên đa số các xe người ta sử dụng thânsườn xe (car body) làm dây dẫn chung (single wire system) Vì vậy, đầu âm củanguồn điện được nối trực tiếp ra thân xe

1.4 Các loại phụ tải điện trên ôtô

Các loại phụ tải điện trên ôtô được mắc song song và có thể được chia làm 3loại:

1-Phụ tải làm việc liên tục: Bơm nhiên liệu (50 ÷ 70W); hệ thống đánh lửa(20W), kim phun (70 ÷ 100W) v.v

2-Phụ tải làm việc không liên tục: Gồm các đèn pha (Mỗi cái 60W), cốt (Mỗicái 55W), đèn kích thước (Mỗi cái 10W), radio car (10 ÷ 15W), các đèn báo trêntableau (Mỗi cái 2W)…

3-Phụ tải làm việc trong khoảng thời gian ngắn: Đèn báo rẽ (4 x 21W + 2 x2W); 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 lui (21W), máy khởi động (800 ÷

3000W), mồi thuốc (100W); ănten (Dùng motor kéo (60W), hệ thống xông máy(Động cơ diesel) (100 ÷ 150W), ly hợp điện từ cuả máy nén trong hệ thống lạnh(60W)…

Ngoài ra, người ta cũng phân biệt phụ tải điện trên ô tô theo công suất, điệnáp làm việc vv

1.5 Các thiết bị bảo vệ và điều khiển trung gian

Các phụ tải điện trên xe hầu hết đều được mắc qua cầu chì Tùy theo tải cầu chìcó giá trị thay đổi từ 5 ÷ 30A Dây chảy (Fusible link) là những cầu chì lớn hơn 40

A được mắc ở các mạch chính của phụ tải điện lớn hoặc chung cho các cầu chì cùngnhóm làm việc thường có giá trị vào khoảng 40 ÷120A Ngoài ra, để bảo vệ mạchđiện trong trường hợp chập mạch, trên một số hệ thống điện ôtô người ta sử dụngbộ ngắt mạch (CB – circuit breaker) khi quá dòng

Để các phụ tải điện làm việc, mạch điện nối với phụ tải phải kín Thôngthường phải có các công tắc đóng mở trên mạch Công tắc trong mạch điện xe hơicó nhiều dạng: thường đóng (normally closed), thường mở (normally open) hoặcphối hợp (changeover switch) có thể tác động để thay đổi trạng thái đóng mở (ON –

Trong các ôtô 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 kếthợp cả hai loại (changeover relay)

1.6 Ký hiệu và quy ước trong sơ đồ mạch điện

1.7 Dây điện và bối dây điện trong hệ thống điện ôtô

1.7.1 Ký hiệu màu và ký hiệu số

Trong khuôn khổ giáo trình này, tác giả chỉ giới thiệu hệ thống màu dây và kýhiệu quy định theo tiêu chuẩn châu Aâu Các xe sử dụng hệ thống màu theo tiêuchuẩn này là: Ford, Volswagen, BMW, Mercedes… Các tiêu chuẩn của các loại xekhác bạn đọc có thể tham khảo trong các tài liệu hướng dẫn thực hành điện ô tô

Bảng 1: Ký hiệu màu dây hệ châu Âu

Bảng 2: Ký hiệu đầu dây hệ châu Aâu

1.7.2 Tính Toán Chọn Dây

Các hư hỏng trong hệ thống điện ô tô 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 xuất hư hỏng càng lớn Tuy nhiên, trên thực tế rất ítngười chú ý đến đặc điểm này, kết quả là trục trặc của nhiều hệ thống điện ôtôxuất phát những sai lầm trong đấu dây Bài viết này nhằm giới thiệu với bạn đọcnhững kiến thức cơ bản về dây dẫn trên ôtô, giúp người đọc giảm bớt những sai sóttrong sửa chữa hệ thống điện ôtô

Dây dẫn trong ô tô thường là dây đồng có bọc chất cách điện là nhựa PVC Sovới dây điện dùng trong nhà, dây điện trong ô tô dẫn điện và được cách điện tốthơn (Rất tiếc là do nguồn cung cấp loại dây này ít nên ở nước ta, thợ điện và giáoviên dạy điện ô tô vẫn sử dụng dây điện nhà để đấu điện xe!) Chất cách điện bọcngoài dây đồng không những có điện trở rất lớn (1012Ω/mm) mà còn phải chịu đượcxăng dầu, nhớt, nước và nhiệt độ cao, nhất là đối với các dây dẫn chạy ngang quanắp máy (của hệ thống phun xăng và đánh lửa) Một ví dụ cụ thể là dây điện trongkhoang động cơ của một hãng xe nổi tiếng vào bậc nhất nhất thế giới, chỉ có khảnăng chịu nhiệt được trong thời gian bảo hành ở môi trường khí hậu nước ta! Ở môitrường nhiệt độ và độ ẩm cao, tốc độ lão hóa nhựa cách điện tăng đáng kể Hậuquả là lớp cách điện của dây dẫn bắt đầu bong ra gây tình trạng chập mạch tronghệ thống điện

Thông thường tiết diện dây dẫn phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy trongdây 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

vậy mà nhà sản xuất cần phải có sự so đo giữa hai yếu tố vừa nêu Ở bảng 3 sẽ cho

ta thấy độ sụt áp của dây dẫn trên một số hệ thống điện ô tô và mức độ cho phép

Bảng 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)

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 3 phải nhân đôi

Độ sụt áp trên dây dẫn thường được tính bởi công thức:

∆U=I ρ l / STrong đó:

I = cường độ dòng điện chạy trong dây tính bằng Ampere là tỷ số giữacông suất của phụ tải điện và hiệu điện thế định mức

ρ = 0.0178 Ω.mm2/m điện trở suất của đồng

S = tiết diện dây dẫn

l = chiều dài dây dẫn

Từ công thức trên, ta có thể tính toán để chọn tiết diện dây dẫn nếu biết côngsuất 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 kíchthước nhỏ Các cỡ dây điện sử dụng trên ô tô được giới thiệu trong bảng 4

Bảng 4 Các cỡ dây điện và nơi sử dụngCỡ dây:

số sợi/đường kính Tiết diện(mm2) liên tục (A)Dòng điện Ứng dụng

1000 sợi.

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

1 Chiều dài dây giữa các điểm nối càng ngắn càng tốt

2 Các mối nối giữa các đầu dây cần phải hàn

3 Số mối nối càng ít càng tốt

4 Dây ở vùng động cơ phải được cách nhiệt

5 Bảo vệ bằng cao su những chỗ băng qua khung xe

1.8 Hệ thống đa dẫn tín hiệu (Multiplexed wiring system) và mạng vùng điều

khiển (CAN – controller area networks)

Như ở trên đã nêu, mức độ phức tạp của hệ thống dây dẫn trên ô tô ngày càngtăng Ngày nay, kích thước, trọng lượng và hỏng hóc xuất phát từ hệ thống dây dẫnđều đã đạt mức độ báo động Trên một số loại xe, số dây dẫn trong bó đã lên đến

1200 và cứ sau 10 năm thì số dây tăng gấp đôi

Ví dụ: chỉ riêng dây chạy vào cửa xe phía tài xế cần khoảng 60 sợi mới đủ đểđiều khiển hết các chức năng của các thiết bị điện đặt trong cửa: nâng hạ kính,khóa, chống trộm, điều khiển kính chiếu hậu, loa … Số điểm nối (connector) trên xecũng tăng tỷ lệ thuận với số dây dẫn và khả năng hư hỏng do độ sụt áp lớn cũngtăng theo Bên cạnh đó, các hệ thống điều khiển bằng vi xử lý ngày càng nhiềutrên xe Hiện nay các hệ thống điều khiển bằng vi xử lý như điều khiển động cơ(xăng, lửa, ga tự động, góc mở xúpáp…), hệ thống phanh chống hãm cứng, kiểmsoát lực kéo, hộp số tự động đã trở thành tiêu chuẩn của các loại xe thường dùng.Các hệ thống trên hoạt động độc lập nhưng vẫn sử dụng chung một số cảm biến vàtrao đổi với nhau một số thông tin càng làm tăng độ phức tạp của hệ thống dây dẫn.Có thể giải quyết vấn đề trên bằng cách sử dụng một máy tính để điều khiển tất cảcác hệ thống

Tuy nhiên, giá thành sẽ rất cao vì số lượng không nhiều Cách giải quyết thứ hailà dùng một đường truyền dữ liệu chung (common data bus), giúp trao đổi thông tingiữa các hộp điều khiển và tín hiệu của các cảm biến có thể dùng chung Tất cả cácdữ liệu có thể truyền trên một dây và số dây trên xe có thể giảm xuống còn 3! Mộtdây dương, một dây mass và một dây tín hiệu Ý tưởng này đã tìm được ứng dụngtrong các thiết bị viễn thông cách đây nhiều năm nhưng ngày nay mới bắt đầu ápdụng trên xe Hệ thống dây đa tín hiệu đã được Lucas bắt đầu thử nghiệm từ nhữngnăm 70 và vài năm trở lại đây đã xuất hiện trên một số xe Song song với hệ thốngdây đa tín hiệu, BOSCH đã triển khai hệ thống mạng vùng điều khiển (CAN) trên

xe Mercedes

Chương 2 ACCU KHỞI ĐỘNG

2.1 Nhiệm vụ và phân loại accu ôtô:

2.1.1 Nhiệm vụ:

Accu trong ô tô thường được gọi là accu khởi động để phân biệt với loại accu sửdụng ở các lãnh vực khác Accu khởi động trong hệ thống điện thực hiện chức năngcủa một thiết bị chuyển đổi hoá năng thành điện năng và ngược lại Đa số accukhởi động là loại accu chì – acid Đặc điểm của loại accu nêu trên là có thể tạo radòng điện có cường độ lớn, trong khoảng thời gian ngắn (5÷10s), có khả năng cungcấp dòng điện lớn (200÷800A) mà độ sụt thế bên trong nhỏ, thích hợp để cung cấpđiện cho máy khởi động để khởi động động cơ

Accu khởi động còn cung cấp điện cho các tải điện quan trọng khác trong hệthống điện, cung cấp từng phần hoặc toàn bộ trong trường hợp động cơ chưa làmviệc hoặc đã làm việc mà máy phát điện chưa phát đủ công suất (động cơ đang làmviệc ở chế độ số vòng quay thấp): cung cấp điện cho đèn đậu (parking lights), radiocassette, CD, các bộ nhớ (đồng hồ, hộp điều khiển…), hệ thống báo động…

Ngoài ra, accu còn đóng vai trò bộ lọc và ổn định điện thế trong hệ thống điện ôtô khi điện áp máy phát dao động

Điện áp cung cấp của accu là 6V, 12V hoặc 24V Điện áp accu thường là 12Vđối với xe du lịch hoặc 24V cho xe tải Muốn điện áp cao hơn ta đấu nối tiếp cácaccu 12V lại với nhau

2.1.2 Phân loại:

Trên ôtô có thể sử dụng hai loại accu để khởi động: accu axit và accu kiềm.Nhưng thông dụng nhất từ trước đến nay vẫn là accu axit, vì so với accu kiềm nó cósức điện động của mỗi cặp bản cực cao hơn, có điện trở trong nhỏ và đảm bảo chếđộ khởi động tốt, mặc dù accu kiềm cũng có khá nhiều ưu điểm

2.2.1 Vỏ bình:

Vỏ accu được chế tạo bằng các loại nhựa ebônit hoặc cao su cứng, phía trongchia thành các ngăn riêng biệt bằng các vách ngăn kín (mỗi ngăn có các đườngsống để đỡ các bản cực nhằm tránh hiện tượng kết tủa làm chập mạch các bảncực),có độ bền và khả năng chịu được axit cao

2.2.2 Bản cực:

Trong mỗi ngăn đặt khối bản cực, có hai loại bản cực: bản dương và bản âm.Các tấm bản cực được ghép song song và xen kẻ nhau, ngăn cách với nhau bằngcác tấm ngăn Mỗi ngăn như vậy được coi là một accu đơn Các accu đơn được nốivới nhau bằng các cầu nối và tạo thành bình accu Ngăn đầu và ngăn cuối có haiđầu tự do gọi là các đầu cực của accu

Bản cực là một khung trát đầy chất tác dụng, khung được đúc bằng hợp kimchì và antimoan (Pb-Sb) nhằm tăng độ cứng và chống rỉ Hợp kim này có hệ số giảnnở thấp hơn so với chì nguyên chất, nhiệt độ nóng chảy thấp, đặc tính đúc cao

Bản cực âm được chế tạo từ bột chì và dung dịch H2SO4 cộng với khoảng 3%chất nở (thường là muối của acid hữu cơ, chủ yếu để tăng độ xốp cho bản cực).Khung bản cực âm thường làm mỏng vì điện trở thấp, ít bị han gỉ

Bản cực dương được chế tạo từ các oxit chì Pb3O4 hoặc PbO2 Điện trở củaPbO2 rất lớn (gấp 10.000 lần điện trở của chì nguyên chất) nên bản cực dương đượclàm dày nhằm hạn chế điện trở của nó Trong một hộc bình bản cực âm và dươngđặt xen kẻ nhau và được cách nhau bởi một tấm ngăn, tấm ngăn giữa hai bản cựclàm bằng nhựa PVC và sợi thủy tinh có tác dụng chống chập mạch giữa các bản cựcdương và âm, nhưng cho axit đi qua được Bản cực âm luôn nhiều hơn 1 bản so vớibản cực dương trong một ngăn accu

1 – bản cực âm 2 – cọc bình 3 – bản cực dương 4 – tấm ngăn

Hình 2.2 : Cấu tạo khối bản cực

1 Bản cực âm; 2 Bản cực dương; 3 Vấu cực;

4 Khối bản cực âm; 5 Khối bản cực dương

2. Hình 2.3: Phân phối bản cực

2.2.3 Tấm ngăn:

đồng thời hạn chế chất tác dụng bị bong tróc trong quá trình sử dụng Nó có tínhcách điện nhưng không được cản trở dung dịch điện phân lưu thông đến bản cực,không được chứa các tạp chất có hại Tấm ngăn thường được chế tạo bằng các loạichất dẻo,

sợi thuỷ tinh ép với chất dẻo, gỗ… mỗi tấm ngăn dày khoảng 1,5 – 2,4 mm và gồmhai mặt: mặt láng và mặt có gờ sóng

Mặt láng là mặt được lắp với bản cực âm Mặt có gờ sóng lắp quay về bảncực dương để tạo điều kiện cho dung dịch dễ thẩm thấu vào bản cực dương

2.2.4 Dung dịch:

Dung dịch điện phân là dung dịch axid sulfuric H2SO4 được chứa trong từngngăn theo mức qui định thường không ngập các bản cực quá 10 ÷ 15 mm, có nồngđộ 1,22g/cm3÷ 1,27 g/cm3, hoặc 1,29g/cm3÷1,31g/cm3 nếu ở vùng khí hậu lạnh Khinồng độ dung dịch tăng lên thì điện áp của bình cao nhưng sẽ làm hỏng các tấmngăn nhanh, rụng bản cực, các bản cực dễ bị sunfat hóa, tuổi thọ của accu giảm.Nồng độ quá thấp làm điện thế accu giảm Khi nồng độ dung dịch giảm thì hiệuđiện thế và điện dung định mức sẽ giảm

2.2.5 Nắp, nút và cầu nối:

* Nắp thường được làm bằng nhựa có thể lắp riêng cho mỗi ngăn hoặc mộtnắp chung cho cả bình điện Ưu điểm của loại nắp rời là dễ sửa chữa khi có mộthoặc vài ngăn accu đơn bị hư hỏng

* Nút: Ở mỗi ngăn thường có một lỗ đổ dung dịch điện phân, kiểm tra mứcdung dịch cũng như nồng độ dung dịch Nó được đậy lại bằng một nút để không chochất bẩn, vật lạ lọt vào cũng như hạn chế dung dịch bị rò rỉ ra ngoài Trên mỗi nútcó lỗ thông hơi để không khí trong hộc bình có thể thoát ra ngoài

* Cầu nối: Là một thanh chì để nối tiếp hai accu đơn kề nhau

2.3 Các quá trình điện hóa trong accu:

Trong accu thường sảy ra hai quá trình hóa học thuận nghịch đặc trưng là quátrình nạp và phóng điện, và được thể hiện dưới dạng phương trình sau:

PbO2 + Pb + 2H2SO4⇔ 2PbSO4 + 2H2OTrong quá trình phóng điện, hai bản cực từ PbO2 và Pb biến thành PbSO4.Như vậy khi phóng điện axit sunfurit bị hấp thụ để tạo thành sunfat chì, còn nướcđược tạo ra, do đó, nồng độ dung dịch H2SO4 giảm

2.3.1 Quá trình phóng điện

Bản cực âm Dung dịch

điện phân

Bản cực dương

Chất ban đầu Pb 2H2SO4 + 2H2O PbO2

Quá trình ion hoá SO4- -, SO4- -,4H+ 4OH - Pb++++

-Chất được tạo ra PbSO4

4H2O-2H2O

4

2.3.2Quá trình nạp điện:

Bản cực âm Dung dịch

điện phân Bản cực dươngChất đượïc tạo ra cuối

quá trình phóng

Quá trình ion hoá Pb++, SO4- - 2H+, 4OH -, 2H+ SO4- -, Pb++

2.4 Các thông số và đặc tính của accu chì – acid:

2.4.1 Các thông số:

a Sức điện động: Là điện thế đo được giữa hai cực âm và dương của

bình bằng Volt kế đặc biệt (không tiêu tốn năng lượng) Sức điện động của accu phụ thuộc chủ yếu vào sự chênh lệch điện thế giữa hai tấm bản cực khi không

có dòng điện ngoài

Sức điện động trong một ngăn

ea = ϕ+ - ϕ (V) Nếu accu có n ngăn: Ea = n.ea

Sức điện động còn phụ thuộc vào nồng độ dung dịch, trong thực tế có thể xácđịnh theo công thức thực nghiệm:

Eo = 0,85 + ρ25 0C

Trong đó: E0 : Sức điện động tĩnh của accu đơn

ρ : Nồng độ dung dịch điện phân (g/cm3) ρđo được ở nhiệt độ 250C Mỗi 0C sai lệch sẽ được gia giảm 0,0007 g/cm3 khi qui về 250C

C

0 25

ρ = ρđo – 0,0007(25 – t)

t : Nhiệt độ dung dịch lúc đo

ρđo : Nồng độ dung dịch lúc đo

Sức điện động thực tế của accu:

Eaq = E0 + ∆E

∆E : Độ chênh lệch điện áp khi phóng hay nạp

b Hiệu điện thế: Là điện thế đo được giữa hai cực của bình bằng Volt

kế thường (có tiêu tốn năng lượng)

Khi phóng điện: Up = Ea - Ra.Ip

Khi nạp điện: Un = Ea + Ra.In

Trong đó: Ip - cường độ dòng điện phóng

In - cường độ dòng điện nạp

Ra - điện trở trong của accu

c Điện trở trong accu: Bao gồm điện trở của bản cực, tấm ngăn, dung

dịch điện phân và các đầu nối

Raq = Rđiện cực + Rbản cực + Rtấm ngăn + Rdung dịch

Điện trở trong accu phụ thuộc chủ yếu vào điện trở của điện cực và dungdịch Pb và PbO2 đều có độ dẫn điện tốt hơn PbSO4 Khi nồng độ dung dịch điệnphân tăng, sự có mặt của các ion H+ và SO42- cũng làm giảm điện trở dung dịch Vìvậy điện trở trong của accu tăng khi bị phóng điện và giảm khi nạp Điện trở trongcủa accu cũng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Khi nhiệt độ thấp, các ion sẽdịch chuyển chậm trong dung dịch nên điện trở tăng

2.4.2 Đặc tính của accu:

a Dung lượng của accu: Là lượng điện năng mà accu cung cấp cho

phụ tải trong giới hạn phóng điện cho phép:

Qaq = Ip.tp (A.h)Trong đó: Qaq : Dung lượng của bình

Ip : Cường độ dòng điện phóng

tp : Thời gian phóng liên tục (h) đến khi đạt hiệuđiện thế cuối cùng (khoảng 1.7 Volt)

Để xác định dung lượng của bình ta tiến hành theo hai cách:

1 2

U V

U V

Trong đó: Q1,U1,V1 : Là dung lượng, điện thế, thể tích của bình điện mẫu

Q2,U2,V2 : Là dung lượng, điện thế, thể tích của bình điên cần xác định

 Các yếu tố ảnh hưởng tới dung lượng của accu:

 Khối lượng và diện tích chất tác dụng trên bản cực

 Dung dịch điện phân

 Dòng điện phóng

Nhiệt độ môi trường

0

Dung lượng của accu phụ thuộc lớn vào dòng phóng Phóng dòng càng lớnthì dung lượng càng giảm

b Đặc tuyến Volt-Ampere: Đặc tuyến Volt-Ampere của accu là mối

quan hệ giữa hiệu điện thế của accu và cường độ dòng điện phóng ở nhiệt độ khácnhau

Hình 2-7: Đặc tuyến Volt – Amper của accuPhương trình mô tả đặc tuyến Votl – Ampere của Accu: Ua = Ubđ – IpRaq

Trong đó: Ubđ - ban đầu xác định theo công thức thực nghiệm

Inm - dòng ngắn mạch lúc Uaq = 0

Ubđ - InmRaq = 0

Inm = Ubđ/Raq

Inm = n+ I+

I+ = 2,24 + 1,75t – 0,4∆Qp

n: là số ngăn accu

t: nhiệt độ của dung dịch điện phân (0C)

∆Qp: độ phóng điện accu (%Qp)

n+: số bản cực (+) được ghép song song trong một ngăn

I+: cường độ dòng điện đi qua một bản cực dương lúc ngắn mạch

c Đặc tuyến phóng nạp của accu: Khi phóng điện bằng dòng điện

không đổi thì nồng độ dung dịch giảm tuyến tính (theo đường thẳng) Nồng độ acid

sulfuric phụ thuộc vào lượng acid tiêu tốn trong thời gian phóng và trữ lượng dung

dịch trong bình

a Thời gian phóng b Thời gian nạp

Sơ đồ phóng và đặc tuyến phóng Sơ đồ nạp và đặc tuyến nạp

Hình 2-4: Đặc tuyến phóng - nạp của accu axit

Trên đồ thị có sự chênh lệch giữa Ea và Eo trong quá trình phóng điện là vì nồngđộ dung dịch chứa trong chất tác dụng của bản cực bị giảm do tốc độ khuếch tán

dung dịch đến các bản cực chậm khiến nồng độ dung dịch thực tế ở trong lòng bản

cực luôn luôn thấp hơn nồng độ dung dịch trong từng ngăn

Hiệu điện thế Up cũng thay đổi trong quá trình phóng Ở thời điểm bắt đầuphóng điệu U giảm nhanh và sau đó giảm tỷ lệ với sức giảm nồng độ dung dịch

B(2,70V)

1,0

2,5

1,52,0

Thôi nạp Điểm cuối quá

trình phóng

Eaq

điểm A) sunfat chì được tạo thành trong các bản cực sẽ làm giảm tiết diện của cáclỗ thấm dung dịch và làm cản trở quá trình khuếch tán, khiến cho trạng thái cânbằng bị phá hủy Kết quả là nồng độ dung dịch chứa trong bản cực, sức điện động

Ea và hiệu điện thế Up giảm nhanh và có chiều hướng giảm đến không Hiệu điệuthế tại điểm A được gọi là điện thế cuối cùng

Khi nạp điện, trong lòng các bản cực acid sunfuric tái sinh Nồng độ của dungdịch chứa trong các bản cực trở nên đậm đặc hơn, do đó Ea khi nạp lớn hơn Eo mộtlượng bằng ∆E Ở cuối quá trình nạp sức điện động và hiệu điện thế tăng lên khánhanh do các ion H+ và O2- bám ở các bản cực sẽ gây ra sự chênh lệch điện thế vàhiệu điện thế accu tăng vọt đến giá trị 2,7V Đó là dấu hiệu của cuối quá trình nạp.Khi quá trình nạp kết thúc và các chất tác dụng ở các bản cực trở lại trạng thái banđầu thì dòng điện In trở nên thừa Nó chỉ điện phân nước tạo thành oxy và hydro vàthoát ra dưới dạng bọt khí

 Hiện tượng tự phóng điện

Ở nhiệt độ cao sẽ xảy ra phản ứng dưới dây làm chì và oxít chì biến thànhsulphat chì

Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2↑

2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O + O2 ↑

Dòng điện cục bộ trên các tấm bản cực do sự hiện diện của các ion kim loại,hoặc do sự chênh lệch nồng độ giữa lớp dung dịch lên trên và bên dưới accu cũnglàm giảm dung lượng accu

V Các phương án chế dung dịch điện phân

Dùng acid H2SO4 đậm đặc đổ vào nước cất, khuấy từ từ bằng một que thuỷtinh (nhiệt sẽ sinh ra mãnh liệt)

* Chú ý: phải đổ acid vào nước cất, không được thực hiện ngược lại, nếukhông dung dịch sẽ tung toé lên dễ gây bỏng, lúc này ta phải lau khô trước khi rửavết thương

Acid phải nguyên chất không chứa tạp chất có hại như: Fe, Cl, As, Sb(antimoan), N2, Cu, Sn (lưu ý nồng độ acid nếu có phải nhỏ hơn 0,1%)

Cl nếu hoà tan trong H2SO4 sẽ tạo thành HCl là chất ăn mòn bản cực, Ascũng tạo nên acid asen làm ăn mòn bản cực rất nhanh

Nước cất dùng để pha chế phải được dùng nước ngưng tụ nhanh ở các lò hơivà không được chứa trong vật dụng bằng Fe mà phải chứa trong bình thuỷ tinh hoặcsứ tráng men, không dùng nước hứng ở máng tole nhưng có thể dùng nước hứngngoài trời khi không có nước cất

t (h)

U(V)

I(A)

U = 2,3V 2

1

10 8

6 4

7V 7V

_

_ _

mf mf

2.5 Các phương pháp nạp điện accu:

2.5.1 Nạp với hiệu điện thế không đổi:

Trong cách nạp này tất cả các accu được mắc song song với nguồn điện nạp vàbảo đảm điện thế của nguồn nạp (Ung) bằng 2,3V – 2,5V trên một accu đơn với điềukiện Ung > Ua

Hình 2-9: Nạp bằng hiệu điện thế không đổiTrong cách nạp này tất cả các accu được mắc song song với nguồn điện nạp vàbảo đảm điện thế của nguồn nạp (Ung) bằng 2,3V – 2,5V trên một accu đơn với điềukiện Ung > Ua Vớùi phương pháp này, các accu phải có cùng điện áp nhưng dunglượng có thể khác nhau

Dòng điện nạp được xác định theo biểu thức:

ac

ac n ac n n

R

E U R

E U

 Ưu điểm: Thời gian nạp trong 5giờ đầu có thể nạp được 90%

 Nhược điểm: Dòng điện nạp ban đầu thường quá lớn, cuối quá trìnhnạp thì giảm do đó không thể tăng điện áp nguồn quá lớn nên accu không được nạpđầy Muốn đạt yêu cầu thì phải tăng điện áp nguồn một lần nữa Phương pháp nàycũng không sửa chữa được các accu đã bị sunfat hoá

2.5.2 Phương pháp nạp với dòng không đổi

Theo cách này dòng điện nạp được giữ ở một giá trị không đổi trong suốt thời

Thông thường người ta nạp bằng dòng có cường độ In = 0,1Qđm Giá trị lớn nhấtcủa biến trở R có thể xác định bởi công thức:

R = (Ung – 2,6n)/0,5In

n : số accu đơn mắc nối tiếp

0,5 : hệ số dự trữ

Ung : hiệu điện thế nguồn nạp

Theo phương pháp này tất cả các accu được mắc nối tiếp nhau và chỉ cần đảmbảo điều kiện tổng số các accu đơn trong mạch nạp không vượt quá trị số Ung/2,7 Các accu phải có dung lượng như nhau, nếu không, ta sẽ phải chọn cường độ dòngđiện nạp theo accu có điện dung nhỏ nhất và như vậy accu có dung lượng lớn sẽphải nạp lâu hơn

 Ưu điểm: Có thể chọn In tuỳ ý phù hợp với hệ thống, cho phép nạp cácbình cũ và mới chung với nhau

 Nhược điểm: Tổn hao nhiều điện năng trên biến trở, nạp với thời giandài, mất thời gian điều chỉnh biến trở

2.5.3 Phương pháp nạp hai nấc:

Trong phương pháp này, đầu tiên người ta nạp accu với cường độ 0,1Iđm, khiaccu bắt đầu sôi, giảm xuống còn 0,05Iđm Phương pháp nạp 2 nấc đảm bảo cho accuđược nạp no hơn và không bị nóng

2.5.4 Phương pháp nạp hỗn hợp:

Đầu tiên nạp bằng phương pháp hiệu điện thế không đổi và sau đó nạp bằngphương pháp dòng không đổi Có thể nạp nhanh đối với bình bị cạn hết điện, nhưngphải giảm thời gian nạp

2.6 cách chọn, tháo và bố trí Acquy trên ôtô:

2.6.1 Cách chọn accu

I,A0,1Iđm

Để chọn accu ta dựa vào các ký hiệu ghi trên vỏ bình accu, trên các cầu nối

giữa các ngăn hoặc trên nhãn hiệu đính ở vỏ bình:

1 Số thứ nhất (3 hoăïc 6) chỉ số ngăn accu trong một bình và tương ứng vớithế hiệu là 6 hoặc 12V

2 Chữ tiếp theo (OT) chỉ loại accu khởi động ôtô

3 Số tiếp theo chữ OT chỉ điện dung định mức của accu ở chế độ 10h phóngđiện và ở nhiệt độ +300C + 20C tính bằng A.h

4 Vật liệu làm tấm ngăn:

N- nhựa xốp

NT_ nhựa xốp ghép với bông thuỷ tinh

GT_ gỗ ghép bông thủy tinh

GN_ gỗ ghép nhựa to

Ví dụ: Kiù hiệu 3_OT_70_NT_TCVN là bình accu có 3 ngăn, thế hiệu định mứccó 6V , điện dung định mức là 70 A.h, có tấm ngăn kép bằnh nhựa xốp ghép vớibông thủy tinh

2.6.2 Tháo Accu:

+ Trước hết xác định cọc âm, cọc dương

+ Phải tháo dây nối với mass trước Sau đó tháo dây còn lại rồi đem bình rangoài

+ Đóng chặt các nút bình, dùng nước và chất tẩy rửa để rửa sạch mặt và cọcbình

2.6.3 Lắp Accu lên ôtô:

+ Đặt bình vào vị trí cố định, chắc chắn và ngay ngắn

+ Bắt dây dương trước, dây mass sau

2.7 Một số loại Accu khác:

Ngoài accu chì – axít còn các loại ăc quy kiềm khác như:

- Accu sắt –niken ( Fe –Ni )

- Accu cađimi –niken (Cd –Ni )

- Accu bạc –kẽm (Ag –Zn )

Trong đó hai loại trên thông dụng hơn cả và đã được dùng để khởi động một số

2.7.1 Accu Sắt – Niken

Accu sắt –niken có thể chia thành hai loại: loại thỏi và loại không thỏi

Đối với accu loại thỏi, mỗi ngăn gồm mười hai bản cực dương và mười ba bảncực âm Các bản cực cách điện với nhau bằng các que êbônit có đường kính 1,9đến 2,0 mm Các bản cùng dấu cũng được hàn vào các vấu cực và tạo thành cácphân khối bản cực dương và các phân khối bản cực âm như accu axit Phần nhô caocủa vấu cực là cực của mỗi accu đơn Từng khối bản cực được đặt trong các bình sắtcó đổ dung dịch điện phân gồm dung dịch KOH với ρ = 1,20 ÷ 1,25 g/cm3 vàkhoảng 18 ÷20 gam LiOH cho 1 lít dung dịch Các bản cực được ngăn cách với vỏbình bằng lớp nhựa vinhiplat

Bản cực accu kiềm loại thỏi được chế tạo bằng cách ghép hàng loạt thỏi chấttác dụng lại với nhau Để đảm bảo độ cứng vững và tiếp xúc tốt, người ta kẹp chặtđầu thỏi bằng cách dập chặt với tai bản cực

Mỗi thỏi chất tác dụng gồm một hộp nhỏ bằng thép lá chứa chất tác dụng Chấttác dụng ở bản cực âm là bột sắt đặc biệt thuần khiết, còn ở bản cực dương là hỗnhợp 75% NiO.OH và 25% bột than hoạt tính

Mỗi ngăn có nút và nắp riêng Vì sức điện động của mỗi accu đơn chỉ bằng1,38V nên muốn có bình accu 12V người ta phải ghép nối tiếp 9 ngăn accu đơn lạivới nhau, tạo thành 3 tốp accu Như vậy trọng lượng của mỗi bình accu kiềm nặnghơn bình accu acid khá nhiều, mặc dù cùng thế hiệu

Loại accu không phân thỏi được chế tạo theo kiểu ép bột kim loại có cấu trúcxốp mịn Chất tác dụng được ép vào trong các lỗ nhỏ trên bề mặt phân nhánh củacác bản cực Kết cấu như vậy cho phép giảm trọng lượng của bình accu xuống 1,4 ÷1,6 lần so với loại thỏi

2.7.2 Accu Cađimi-Niken

Loại accu này chỉ khác loại accu sắt-niken về thành phần hoá học của chất tácdụng ở bản cực âm, còn cấu tạo và quá trình hoá học của accu cađimi-niken tươngtự như accu sắt-niken

2.7.3 Accu Bạc – Kẽm:

Đây là loại accu có hệ số hiệu dụng trên một đơn vị trọng lượng và trên mộtđơn vị thể tích lớn hơn hai loại trên, nhưng vì bạc chiếm tơi 30% trọng lượng chấttác dụng nên việc sử dụng chúng trên ôtô hiện nay là không thực tế Các cực củaaccu này là kẽm và oxit bạc, còn dung dịch điện phân cũng giống như trong cácaccu khác là KOH

Một trong những ưu điểm quan trọng của accu loại này là với kích thướckhông lớn lắn chúng có thể cho những xung điện có trị số lớn Nhược điểm của loạiaccu này là tuổi thọ ngắn.

2.8 Bảo quản và sử dụng

Đối với một bình điện khi lắp đặt trên Oâtô cần phải bắt chặt, gần máy khởiđộng, độ sụt áp trên đường dây ít, là nơi dễ quan sát, dễ châm nước

2.8.1 Bảo quản khi sử dụng

- Accu phải luôn sạch sẽ, có thể rửa bằng alcol, xút10% hoặc Clorua amôni(NH4Cl)

- Bình không có vết nứt

- Các lỗ châm dung dịch phải được đậy kín và có lỗ thông hơi

- Cọc bình phải đảm bảo sạch sẽ Tránh oxy hoá, sunfat hoá khó sửa chữa

- Khi nạp phải tránh xa ngọn lửa vì Hidro và Oxy bay lên khi bình nạp no sẽtạo hỗn hợp nổ

- Mức dung dịch phải cao hơn các bản cực từ 10 -15mm

- Phải kiểm tra thường xuyên 5 -7 ngày 1 lần

- Chỉ được châm thêm nước cất nếu dung dịch không bị đổ ra ngoài và cạn

do bốc hơi

- Súc rửa sạch chất xúc tác 3 tháng 1 lần

2.8.2 Bảo quản khi ngưng làm việc

Trong quá trình đại tu xe, thì accu bị ngưng làm việc trong thời gian dài Do đócần thực hiện các bước sau trong quá trình ngưng làm việc:

- Bình đem bảo quản, dung dịch nên có nồng độ 1,29g/cm3 không nên caohơn sẽ làm bản cực và tấm ngăn bị hư

- Sau khi nạp phải để nơi thoáng mát dưới 00C, với điều kiện này thời gianbảo quản tới 2 năm

- Trong khi cần vận chuyển đi xa thì có thể đổ hết dung dịch ra ngoài, trườnghợp bảo quản này tiến hành như sau: Đem nạp no bình, đổ dung dịch ra ngoài vàđem úp sấp, khoảng 2 giờ sau khi dung dịch đã đổ ra ngoài thì vặn chặt các nút lại

Thời gian bảo quản kiểu này khoảng 1 năm, nếu nhiệt độ lớn hơn 200C thì chỉ được

3 tháng

2.9 Hư hỏng – Nguyên nhân và biện pháp sửa chữa:

2.9.1 Những hiện tượng hư hỏng và nguyên nhân

a Hiện tượng tự phóng điện nhanh: Xảy ra khi accu dần dần mất điện khi ta

không sử dụng Thường bình nạp đầy chỉ sau một đêm là mất điện, hiện tượng nàycó thể do một số nguyên nhân sau:

- Bề mặt accu bị bẩn tạo ra cầu nối giữa hai cọc bình

- Chập mạch bên trong do kết tủa hoặc lỏng tấm ngăn

- Giữa hai ngăn accu đơn bị nối thông nhau do có vết nứt

- Vật liệu accu không đạt yêu cầu

- Có tạp chất có hại bên trong dung dịch như sắt, atimoan…

b Sunfat hoá: Hiện tượng hư hỏng này thường được biểu hiện ở một số

- Khi phóng rất mau hết điện, đặc biệt là khi khởi động

Các hiện tượng trên có thể do một số nguyên nhân sau:

+ Bình bị thiếu dung dịch, bản cực nhô lên khỏi mặt dung dịch

+ Do nồng độ, nhiệt độ dung dịch trong bình cao

+ Do tự phóng điện kéo dài mà không được khắc phục

Nếu để tình trạng này kéo dài, ngoài việc dung lượng (Q) giảm, điện trở trongtăng mà sufat trên các bản cực tạo thành tinh thể lớn làm tăng thể tích tấm cực, gâyứng suất phá hỏng mạng lưới bản cực và tấm ngăn

Để kiểm tra tình trạng của bình, dùng acid kế hút dung dịch bình điện vào bêntrong, đọc trị số nồng độ rồi so sánh với bảng để xác định tình trạng của bình

Ngoài ra để kiểm soát chính xác tình trạng của bình thì có thể dùng phóng điệnkế hoặc sử dụng tải lớn nhất khi khởi động để xác định độ sụt áp của bình (1,96 -10,2V)

c Cong vênh bản cực:

Hư hỏng này thường được biểu hiện:

- Vỏ bình thường phồng ra hoặc nắp bình bị đội lên không đều thường ởphía bản cực dương

- Khi súc rửa trong bình có nhiều bã đen, đôi khi có cả mảng chất tác dụnghoặc cốt bản cực bị bong ra và lắng xuống đáy

Các nguyên nhân:

- Nạp điện với dòng quá lớn hoặc thời gian nạp quá lâu khi bình đã no làmcho nhiệt độ dung dịch lớn hơn qui định

- Nồng độ quá cao hoặc sử dụng trong môi trường nhiệt độ lớn hơn qui địnhlàm giảm độ bền cơ học của các bản cực

- Phóng với dòng quá lớn, đặc biệt là lúc khởi động với thời gian khởi độngkéo dài

- Do va đập cơ khí bên ngoài làm rụng các bản cực, cùng với hiện tượngbong tróc có thể nứt vỡ bình điện

d Nổ nắp accu:

Nguyên nhân của trường hợp này là:

- Các lỗ thông hơi ở nắp lâu ngày bị bụi bặm lấp kín nên trong quá trìnhnạp, lượng khí bốc hơi không được thoát ra ngoài, tạo áp suất cao làm nổ nắp

- Do tác động nhiệt đột ngột như lúc hàn các đầu cực mà nắp bình khôngđược mở

- Do chập mạch giữa hai cực accu

2.9.2 Các biện pháp sửa chữa

a Sửa chữa khi bình tự phóng điện nhanh:

- Nếu bề mặt accu bị bẩn ướt thì phải rửa sạch bằng xút hoặc bằng dungdịch Amôn Clorua

- Nếu phát hiện dung dịch bị bẩn thì phải thay dung dịch mới bằng cách:Cho phóng điện hết với dòng không đổi theo chế độ phóng 10 giờ cho đến khi điện

còn tốt khi phóng hết điện Sau đó tiến hành nạp với dòng không đổi theo chế độ 10giờ.

Thông thường công việc này được tiến hành vài lần Nếu sử dụng biện phápnày mà hiện tượng tự phóng điện vẫn tồn tại chứng tỏ accu đã bị chập mạch và phảithay bình mới

b Sửa chữa bình accu bị sunfat hoá:

Để tiến hành khắc phục hiện tượng này ta tiến hành nạp bình đến lúc nhậnđược nồng độ và điện áp không đổi trong 3 giờ Sau đó cho ngừng nạp 1 giờ rồi tiếptục nạp, khi thấy hiện tượng bốc hơi nhiều thì dừng lại

Việc nạp đi nạp lại được tiếp tục cho đến khi vừa đấu accu vào mạch nạp thiaccu sủi bọt ngay Sau đó cho phóng với dòng không đổi bằng 0,1Qđm để điện ápcòn 0,7V trên mỗi ngăn thì dừng lại Tiến hành xác định dung lượng Q = Iptp Nếu Qnhỏ hơn qui định thì phải tiếp tục sử lí bằng cách lặp lại quá trình trên Trường hợp

bị sunfat hoá do nồng độ dung dịch quá cao được sửa chữa bằng cách nạp đầy điệnrồi cho phóng với dòng không đổi bằng 0,1Qđm đến khi điện áp còn 1,7V trên mỗingăn, rót dung dịch điện phân ra đổ đầy nước cất vào sau đó cho nạp với dòng bằng0,1Qđm Khi nồng độ đạt 1,1 – 1,15g/cm3 ngừng đổ dung dịch thay nước cất mới vàovà tiếp tục nạp

Việc này được thực hiện cho đến khi độ đậm đặc của dung dịch không tăngđược nữa Cuối cùng thay dung dịch có nồng độ 1,26g/cm3 rồi nạp cho đến khi nồngđộ và điện áp không đổi trong 3 giờ Tiến hành cho accu phóng với dòng bằng0,1Qđm để xác định dung lượng sau khi phóng Trường hợp dung lượng nhỏ hơn giátrị qui định thì phải thay bình mới

c Cong vênh bản cực và nổ nắp:

Trong trường hợp cong vênh bản cực nhưng không ảnh hưởng nhiều đếndung lượng thì có thể sử dụng được nhưng đặc biệt tránh va đập Do đó đối với bìnhloại này thì không được sử dụng cho Oâtô có tính việt dã cao

Trong trường hợp bị nổ nắp accu mà không ảnh hưởng đến các bản cực thì taphải hàn lại Nếu có ảnh hưởng đến bản cực làm dung lượng giảm thì phải thaybình mới Để tránh các hư hỏng này cần thực hiện tốt chế độ sử dụng khi phóng vànạp

Chương 3:

HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

3.1 Nhiệm vụ và sơ đồ hệ thống khởi động tiêu biểu:

3.1.1 Nhiệm vụ:

Động cơ đốt trong cần có một hệ thống khởi động riêng biệt truyền cho trụckhuỷu động cơ một moment với một số vòng quay nhất định nào đó để khởi độngđược động cơ Cơ cấu khởi động chủ yếu trên ôtô hiện nay là khởi động bằng động

cơ điện một chiều Tốc độ khởi động của động cơ xăng phải trên 50 v/p, đối vớiđộng cơ Diesel phải trên 100 v/p.Máy khởi động còn gọi là đề ma rơ

3.1.2 Sơ đồ hệ thống khởi động:

3.2.3 Yêu cầu, phân loại theo

cấu trúc:

1) Yêu cầu kỹ thuật đối

với hệ thống 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

∇ Tỉ số nén từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh đà nằmtrong giới hạn (từ 9 đến 18)

∇ Chiều dài, điện trở của dây dẫn nối từ accu đến máy khởi động phải nằmtrong giới hạn quy định (< 1m)

∇ Moment truyền động phải đủ để khởi động động cơ

Hình 3-1: Sơ đồ mạch khởi động tổng quát

2) Phân Loại :

Để phân loại máy khởi động ta chia máy khởi động ra làm hai thành phần: Phầnmotor điện và phần truyền động Phần motor điện được chia ra làm nhiều loại theokiểu đấu dây, còn phần truyền động phân theo cách truyền động của máy khởiđộng với động cơ

a)Theo kiểu đấu dây:

Tùy theo kiểu đấu dây mà ta phân ra các loại sau :

Hình 3-1: Các kiểu đấu dây của máy khởi động

b) T heo cách truyền động: có hai cách truyền động

- Truyền động trực tiếp với bánh đà: loại này thường dùng trên xe đời cũ vànhững động cơ có công suất lớn, được chia ra làm 3 loại:

+

_ _

Đấu hỗn hợp

++

+

_

Đấu hỗn hợp

* Truyền động quán tính: Bánh răng ở khớp truyền động tự động văng theoquán tính để ăn khớp với bánh đà Sau khi động cơ nổ bánh răng tự động trởvề vị trí cũ.

* Truyền động cưỡng bức: Khớp truyền động của bánh răng khi ăn khớp vàovòng răng của bánh đà chịu sự điều khiển cưỡng bức của một cơ cấu khác

* Truyền động tổ hợp: bánh răng ăn khớp với bánh đà cưỡng bức nhưng khiviệc ra khớp tự động như kiểu ra khớp của truyền động quá tính

- Truyền động phải qua hộp giảm tốc:

Hình 3-2: Cấu tạo máy khởi động có hộp giảm tốcLoại này được sử dụng nhiều trên xe đời mới Phần motor điện một chiều có cấutạo 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 hôïp truyền động (hộp giảm tốc) Khớp truyền động là một khớp bi một chiều có

3 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

1- Trục thứ cấp; 2- Vòng răng; 3- Bánh răng hành tinh;

4- Bánh răng mặt trời; 5- Phần ứng; 6- Cổ góp

Hình 3-3: Cấu tạo hộp giảm tốc3.2.2Cấu tạo máy khởi động:

Máy khởi động hiện là cơ cấu sinh moment quay và truyền cho bánh đà của

động cơ Đối với từng loại động cơ mà các máy khởi động điện có thể có kết

cấu cũng như có đặc tính khác nhau, nhưng nói chung chúng thường có 3 bộ

phận chính: Động cơ điện, khớp truyền động và cơ cấu điều khiển

* Có 2 loại : Loại dùng nam châm điện và loại dùng nam châm vĩnh cửu

Hình a - Các bộ phận của máy khởi động bằng nam châm điện

Hình b – Các bộ phận của máy khởi động bằng nam châm vĩnh cửu có bộ

bánh răng hành tinh giảm tốc

* Motor khởi động:

Là bộ phận biến điện năng thành cơ năng Trong đó: stator gồm vỏ, các má cực và các cuộn dây kích thích, rotor gồm trục, khối thép từ, cuộn dây phần ứng và

cổ góp điện, các nắp với các giá đỡ chổi than và chổi than, các ổ trượt …

* Các bộ phận của máy khởi động:

Đề ma rơ dùng cho xe ôtô được cấu tạo tương tự nhau, chỉ khác về kích thước,

điện thế sử dụng, số cực và số chổi than Một đề ma rơ gồm: vỏ, các cuộn cảm,

các khối cực(má cực), rôto, các chổi than và

bọc bánh răng

1 Vỏ đề ma rơ:

Vỏ là một ống thép gia công mặt trong, có

gắn các khối cực (lõi cực) để giữ các cuộn dây

cảm điện Trên vỏ có 1 ốc thau cách điện với

2 Các cuộn dây cảm điện:

Các cuộn dây cảm điện có nhiệm vụ tạo từ trường chính cho các khối cực,

quấn bằng dây dẹp tiết diện lớn quanh các khối cực từ 4 - 10 vòng Dây phải

lớn vì mỗi lần hoạt động đề ma rơ tiêu thụ hơn 200(A) Các cuộn kề nhau được

cuốn ngược chiều để tuần tự tạo cực Bắc Nam khác tên

Vỏ có nhiệm vụ làm cầu nối liên lạc mạch từ giữa các khối cực Các

cuộn cảm được đấu nối tiếp với rôto, cuộn đầu liên lạc với ốc cách điện nơi

vỏ, cuộn cuối nối với các chổi than dương

3 Rôto :

Rôto hay ruột đề ma rơ được cấu tạo bằng cách ép chặt thật nhiều lá thép

kĩ thuật dày từ 0.5 – 1 ly trên trục tạo thành lõi Trên lõi có nhiều rãnh dọc để

quấn dây Rôto gối lên 2 bạc thau và quay giữa các khối cực với khoảng cách ít

nhất để giảm bớt hao mất từ trường

Dây quấn trong rôto máy khởi động là các thanh đồng tiết diện dẹp chữ

nhật Mỗi rãnh có 2 dây và quấn sóng

Cổ góp điện gồm nhiều miếng thau ghép quanh trục, giữa các miếng thau

ghép với nhau và trục được cách điện nhờ mi ca

4 Nắp đề ma rơ :

Trục rôto nơi phía cổ góp điện gối lên bạc thau đóng cứng trong nắp đề ma

rơ Nắp còn làm nơi gắn các giá đỡ chổi than và lò xo Lò xo ấn chổi than luôn

luôn tỳ vào cổ góp điện đúng áp suất cấn thiết để tiếp điện cho đề ma rơ Khi

lắp ráp, nắp được cố định với vỏ nhờ chấu định vị và vít siết

5 Chổi than :

Than đề ma rơ làm bằng bột than và bột đồng hoặc thiếc, đồng với graphit,

được ép đúc thành khối dưới áp suất cao Mỗi chổi than dính liền với dấy nối

điện Đề ma rơ thường dùng 4 chổi than, 2 dương 2 âm

6. Nắp bánh răng :

Đầu còn lại của rôto mang bánh

răng khớp truyền động trên trục của nó

nơi nắp Cần điều khiển để cài và tách

bánh răng vào niềng răng bánh trớn được

ráp trên nắp bánh răng Nắp gắn đúng vị

trí trên vỏ nhờ chốt định vị

3.2.3 Nguyên lý hoạt động của máy khởi

động :

* Nguyên lý hoạt động của động cơ điện :

Khi đặt dây dẫn có dòng điện chạy vào trong từ trường thì dây dẫn sẽ chịu 1 lực từ do từ trường tác dụng lên theo qui tắc bàn tay trái, ứng dụng nguyên tắc này,