NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ KHỞI ĐỘNGTRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ – FE LẮP TRÊN DÒNG XE CAMRY CỦA HÃNG TOYOTA

NGHIÊN CỨU VỀ, HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN, KHỞI ĐỘNGTRÊN, ĐỘNG CƠ 2AZ – FE, LẮP TRÊN DÒNG XE, CAMRY CỦA HÃNG TOYOTA

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI NÓI ĐẦU 5

MỤC LỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Error: Reference source not found CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT 10

PHẦN I: MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 11

3

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 11

3 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 12

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 12

6 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 13

PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG I HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ KHỞI ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 2AZ-FE 14

1.2 HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE 17

1.2.1 Tổng quan về hệ thống cung cấp điện 17

1.2.2 Hệ thống cung cấp điện trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE 22

1.3 HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE 32

1.3.1 Tổng quan chung hệ thống khởi động 32

1.3.2 Hệ thống khởi động trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE 34

CHƯƠNG II SỬA CHỮA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ KHỞI ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE 2.1 MỘT SỐ VẤN ĐÈ CHUNG VỀ KIỂM TRA SỬA CHŨA MẠCH ĐIỆN .42

2.1.1 Kiểm tra cầu chì và giắc nối 42

2.1.2 Kiểm tra cơ bản 47

2.1.3 Bảng triệu chứng hư hỏng 48

2.2 KIỂM TRA SỬA CHỮA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ KHỞI ĐỘNG 48

2.2.1 Kiểm tra sửa chữa hệ thống cung cấp điện 48

2.2.2 Thông số sửa chữa hệ thống cung cấp điện 64

2.2.3 Momen tiêu chuẩn 64

2.2.4 Kiểm tra sử chữa hệ thống khởi động 65

2.2.5 Thông số sửa chữa hệ thống khởi động 82

2.6.1 Momen tiêu chuẩn 83

3.1 MỤC ĐÍCH CỦA MÔ HÌNH 84

3.2 NHỮNG THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 2AR-FE 84

3.3 XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN VÀ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ TOYOTA 2AZ-FE 84

3.3.1 Các phương án đã được xây dựng 84

3.3.2 Kết luận lựa chọn phương án lắp đặt 88

3.3.3 Thiết kế lắp đặt mô hình 88

3.3.4 Mô hình động cơ TOYOTA 2AR – FE hoàn thiện 92

PHẦN V: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

169

MỤC LỤC HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐỒ

g

1

2

3

4

5

6

Hình 1.1 Mặt cắt ngang động cơ 2AZ-FE

Hình 1.2 Mặt cắt dọc động cơ 2AZ-FE

Hình 1.3 Mặt cắt ngang động cơ 2AZ-FE

Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ thống cung cấp điện

Hình 1.5 Sơ đồ chung của hệ thống cung cấp điện

Hình 1.6 Tự điều khiển dòng điện

14 14 15 17 19 20

5

Hình 1.10 Kết cấu máy phát điện

Hình 1.11 Máy phát điện tháo rời

Hình1.12 Cấu tạo stator

Hình 1.13 Cấu tạo rôto

Hình 1.14 Chổi than và vòng tiếp điện

Hình 1.15 puly

Hình 1.16 Dòng điện chỉnh lưu

Hình 1.17 Điện áp điểm trung hoà

Hình 1.18 Sơ đồ mạch điện diode trung hoà

Hình 1.19 Tiết chế vi mạch

Hình 1.20 Khi bộ phận sưởi làm việc

Hình 1.21 Dòng điện xoay chiều 1 pha

Hình 1.22 Dòng điện xoay chiều 3 pha

Hình 1.23 Vị trí làm việc máy khởi động

Hình 1.24 Phân loại máy khởi động

Hình 1.25 Vị trí chi tiết hệ thống khởi động trên đông cơ TOYOTA

2AZ-FE

Hình 1.26 Sơ đồ hệ thống khởi động

Hình 1.27 Cấu tạo máy khởi động

23

24252626272728292930303132323334

353637373839394040414185

Hình 3.4 Động cơ đặt ngang và bảng điều khiển để cạnh máy

Hình 3.5 Động cơ đặt dọc và bảng điều khiển đặt ngang

A/T, ATM Hộp số tự động (hộp số dọc hoặc ngang)

DLC Giắc nối truyền dữ liệu số 3

DLI Đánh lửa không có bộ chia điện

DSP Bộ xử lý tín hiệu số

ECAM Hệ thống đo lường và điều khiển động cơ

ECT Hộp số tự động điều khiển điện tử

ECU Bộ điều khiển điện tử

EFI Hệ thống phun xăng điện tử

ESA Đánh lửa sơm điện tử

ETCS-i Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử-thông minh

LED Điốt phát sáng (Đèn LED)

LỜI NÓI ĐẦU

Ôtô hiện nay có một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tếquốc dân, nó được dùng để vận chuyển hành khách, hàng hoá và nhiều công việckhác…Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và xu thế giao lưu, hội nhập quốc tế.Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ôtô đã

có những tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như: Điều khiển điện tử và kỹthuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại… đều được áp dụng trongngành ôtô Khả năng cải tiến, hoàn thiện và nâng cao để đáp ứng với mục tiêu chủ yếuvề tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, nhiên liệu, giảm cường

độ lao động cho người lái, tăng tiện nghi sử dụng cho hành khách Các loại xe ôtô hiện

có ở nước ta rất đa dạng về chủng loại phong phú về chất lượng do nhiều nước chế tạo.Trong đó các loại xe này rất tiện lợi, nó vừa mang tính việt dã vừa có thể đi trên cáccon đường địa hình và có thể chở được hang hoá với khối lượng lớn

Hệ thống cung cấp điện có vai trò rất quan trọng, nó cung cấp toàn bộ hệ thốngđiện, phụ tải trên xe và cũng là một phần không thể thiếu trong kết cấu của ôtô Trongthời gian học tập tại trường chúng em được trang bị những kiến thức về chuyên ngành

nhưng với sự chỉ bảo tận tình của thầy Lê Đăng Đông chúng em đã hoàn thành đồ ánvới thời gian quy định.

Trong quá trình làm đồ án, dù bản thân đã hết sức cố gắng, cộng với sự giúp đỡnhiệt tình của các thầy cô và bạn bè xong do khả năng, tài liệu và thời gian còn hạnchế nên khó có thể tránh khỏi sai xót Vì vậy em rất mong sự chỉ bảo của thầy cô và sựgóp ý của bạn bè để đồ án của em được hoàn thiện

Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy LêĐăng Đông và các thầy trong bộ môn đã tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án

Em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên, ngày 10/06/2013

Sinh viên thực hiện

Tưởng Văn Tâm

Đó cũng là lý do mà em chọn Đề tài tốt nghiệp của mình là “Nghiên cứu về hệ thống cung cấp điện và khởi động trên động cơ 2AZ-FE lắp trên dòng xe CAMRY của hãng TOYOTA” Trong phạm vi giới hạn của đề tài, khó mà có thể nói hết được tất cả

các công việc cần phải làm để khai thác hết tính năng về phần điều khiển đánh lửađộng cơ xe ô tô Tuy nhiên, đây sẽ là nền tảng cho việc lấy cơ sở để khai thác nhữngđộng cơ tương tự sau này, làm thế nào để sử dụng một cách hiệu quả nhất, kinh tế nhấttrong khoảng thời gian lâu nhất

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Như đã trình bày ở phần trên, mục tiêu của Đề tài này là làm thế nào để chúng ta

có thể có một cái nhìn khái quát về các công việc có thể tiến hành để khai thác có hiệu

11

quả nhất hệ thống cung cấp điện và khởi động trên động cơ 2AZ-FE lắp trên xe

CAMRY của hãng TOYOTA

Qua tìm hiểu, ta có thể nắm được tổng quan về kết cấu các bộ phận của hệ cung

cấp điện và khởi động trên động cơ 2AZ-FE của Toyota Camry, nắm được cấu tạo chi tiết và sự hoạt động của từng bộ phận trong hệ thống trên động cơ Từ đó ta có thể rút

ra được những nguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa khi hệ thống gặp sự cố, ngoài

ra ta cũng có thể thấy được những ưu nhược điểm của hệ thống cung cấp điện và khởi

động trên động cơ 2AZ-FE.

Nhờ những hiểu biết này, những người kỹ sư về ô tô có thể đưa ra những lờikhuyên cho người sử dụng cần phải làm như thế nào để sử dụng, khai thác hệ thống

cung cấp điện và khởi động trên động cơ Toyota Camry 2AZ-FE một cách hiệu quả

nhất, trong thời gian lâu nhất giúp động cơ hoạt động được với tính kinh tế và năngsuất cao nhất Cuối cùng, nắm vững và khai thác hiệu quả hệ thống cung cấp điện và

khởi động trên động cơ Toyota Camry 2AZ-FE,trên cơ sở nền tảng đó chúng ta sẽ có

thể khai thác tốt các loại hệ thống cung cấp điện và khởi động mới hơn, được ra đờisau này và có các hệ thống tiên tiến hơn Khai thác và sử dụng tốt hệ cung cấp điện và

khởi động trên động cơ 2AZ-FE cũng là một cách để chúng ta bảo vệ môi trường sống

của chính chúng ta, bảo vệ sức khỏe cộng đồng

Ngồi ra, thực hiện luận văn cũng là dịp để sinh viên có thể nâng cao các kỹ năngnghề nghiệp, khả năng nghiên cứu độc lập và phương pháp giải quyết các vấn đề Bảnthân sinh viên phải không ngừng vận động để có thể giải quyết những tình huống phátsinh, điều đó một lần nữa giúp cho sinh viên nâng cao các kỹ năng và kiến thứcchuyên ngành

Cuối cùng, việc hòan thành luận văn tốt nghiệp sẽ giúp cho sinh viên có thêmtinh thần trách nhiệm, lòng say mê học hỏi, sáng tạo Và đặc biệt quan trọng là lòngyêu nghề nghiệp

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

– Tra cứu trong các tài liệu, giáo trình kỹ thuật, sách vở, đặc biệt là các cuốn cẩmnang khai thác, bảo dưỡng sửa chữa của chính hãng Toyota

– Tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, các website trong và ngòai nước Sosánh và chắt lọc để sử dụng những thông tin cần thiết và đáng tin cậy

– Tham khảo ý kiến của các Giảng viên trong ngành cơ khí động lực Trong đóphải kể đến các Thầy trong khoa Cơ Khí Động Lực của trường ĐHSPKT HưngYên , các kỹ sư, chuyên viên kỹ thuật về ô tô tại các Trung tâm bảo hành, cácxưởng sửa chữa, và cả những người có kinh nghiệm lâu năm trong việc sử dụng

và bảo quản xe…

– Tổng hợp và phân tích các nguồn dữ liệu thu thập được, từ đó đưa ra nhữngđánh giá và nhận xét của riêng mình

5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Do thời gian làm luận văn có hạn nên chỉ nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động

bộ phận chính trong hệ thống, từ đó có đưa ra nguyên lý hoạt động chung và cách sửa

chữa hư hỏng của hệ bôi trơn làm mát trên cơ 2AZ-FE trên xe CAMRY.

6 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

a Thiết kế và thu thập tài liệu làm thuyết minh:

Phần thiết kế mô hình dự tính thời gian tiến hành trong khoảng 15 ngày bắt đầu

từ ngày 18 tháng 03 năm 2013

 Từ ngày 18 đến 24 tháng 03 năm 2013:

 Tìm hiểu đề tài, thu thập tài liệu có liên quan tới đề tài

 Tham khảo và tìm hiểu các mô hình khác để tìm ra các ưu nhược điểm

mà từ đó thiết kế ra mô hình động cơ Toyota 2AR-FE một cách tối ưunhất

 Từ ngày 24 đến ngày 01 thưáng 04 năm 2013:

 Tham khảo và tìm hiểu đề tài có trước để lập dàn ý cho đề tài

 Tiến hành thiết kế mô hình trên máy tính

b Xây dựng mô hình và hoàn thiện thuyết minh cho đề tài:

Dự kiến thời gian xây dựng mô hình 60 ngày bắt đầu từ ngày 02 tháng 04 năm2013:

 Từ ngày 02-04-2013đến ngày 01-05-2013 tiến hành thực hiện xây dựng môhình theo bản vẽ và xắp xếp lại lý thuyết làm thuyết minh cho đề tài theo dàn

ý đã lập:

 Tuần thứ nhất: chuẩn bị nguyên vật liệu cho việc xây dựng mô hình

13

 Tuần thứ hai và ba kế tiếp tiến hành xây dựng mô hình.

 Tuần thứ tư kiểm tra và khắc phục những chỗ chưa đạt yêu cầu

 Từ ngày 02 tháng 05 đến ngày 16 tháng 05 năm 2013 tiến hành sơn bề mặt

mô hình theo quy trình sơn ôtô và hoàn thiện thuyết minh cho đề tài

 Từ ngày 17 tháng 05 đến ngày 27 tháng 05 tiến hành chế tạo mặt market vàsửa chữa lỗi trình bày thuyết minh của đề tài

Từ ngày 28 tháng 05 đến 01 tháng 06 tiến hành đưa động cơ lên mô hình, kiểm tra và

sửa chữa những phần không hợp lý của mô hình và thuyết minh của đề

PHẦN II: NỘI DUNG

CHƯƠNG I HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ KHỞI ĐỘNG

TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 2AZ-FE

Hình 1.2 Mặt cắt dọc động cơ 2AZ-FE

Hình 1.3 Mặt cắt ngang động cơ 2AZ-FE

15

 Một số đặc điểm cơ bản của động cơ 2AZ-FE

Kiểu động cơ 4 kỳ 4 xilanh thẳng hàng ( I4)

Dung tích công tác của

Hệ thống làm mát của

Kiểu tuần hoàn cưỡng bức dưới ápsuất của bơm nước và có van hằngnhiệt ngay cả khi xe phanh hãm độtngột

Hệ thống bôi trơn

Kiểu cưỡng bức và vung té có lọcdầu toàn phần, dùng để đưa dầu bôitrơn và làm mát các bề mặt ma sátcủa các chi tiết chuyển động

Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ thống cung cấp điện

- Nến điện được bố trí bên phải buồng cháy

- Các lò xo nấm hút làm bằng thép và lò xo có khả năng chịu tải ở mọi chế độvòng quay động cơ

- Trục cam được dẫn động bằng xích Trục cam có 5 ổ đỡ nằm giữa các con độicủa từng xylanh và ở phía đầu xylanh số 1 Việc bôi trơn các ổ trục cam đượcthực hiện nhờ có đường dầu từ nắp máy

1.2 HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE

1.2.1 Tổng quan về hệ thống cung cấp điện

Công nghiệp ôtô ngày càng phát triển, kết cấu ôtô ngày càng hoàn thiện thì mức

độ tự động hóa, điện tử hóa của chúng ngày càng cao Yêu cầu về mặt tiện nghi, về

17

tính an toàn của chuyển động càng lớn thì hệ thống trang thiết bị điện trên ôtô ngàycàng phức tạp và hiện đại.

Nếu như trên những ôtô đầu tiên các trang thiết bị điện hầu như không có gì ngoài

bộ phận để châm lửa hỗn hợp cháy rất thô sơ bằng dây đốt, thì ngày nay trên ôtô, điệnnăng đã được sử dụng để thực hiện rất nhiều chức năng trên các hệ thống sau:

- Hệ thống cung cấp điện (Charging system): Bao gồm ắc quy, máy phát điện, các

bộ điều chỉnh điện

- Hệ thống khởi động (Starting system): Bao gồm máy khởi động (động cơ điện),

các rơle điều khiển và các rơle bảo vệ khởi động Ngoài ra, đối với động cơ Diesel còntrang bị thêm hệ thống xông máy

- Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu (lighting and signal system): Gồm các đèn

chiếu sáng, đèn tín hiệu, còi, các công tắc và các rơle

- Hệ thống đo đạc và kiểm tra (Gauging system): Bao gồm các đồng hồ trên bảng

Taplô (đồng hồ tốc độ động cơ, đồng hồ tốc độ xe, đồng hồ đo nhiên liệu, đồng hồ đonhiệt độ nước làm mát) và các đèn báo hiệu

- Hệ thống điều khiển ôtô (Vehicle control system): Gồm hệ thống điều khiển

phanh chống hãm cứng (ABS), hộp số tự động, hệ thống lái, hệ thống treo, hệ thốngtruyền lực, hệ thống gối đệm

- Hệ thống điều hoà nhiệt độ (Air conditioning system): Bao gồm máy nén, giàn

nóng, giàn lạnh, lọc ga, van tiết lưu và các thiết bị điều khiển hỗ trợ khác

- Hệ thống các thiết bị phụ: Bao gồm quạt gió, hệ thống gạt nước rửa kính, nâng

hạ kính, đóng mở cửa xe, radio, tivi, hệ thống chống trộm, hệ thống nâng hạ ghế…Các hệ thống trên hợp thành một hệ thống nhất, là hệ thống điện trên ôtô máykéo, với hai phần chính: Nguồn điện (hệ thống cung cấp điện) và các bộ phận tiêu thụđiện (các hệ thống khác)

- Nguồn điện trên ôtô: Là nguồn một chiều được cung cấp bởi ắcquy nếu động cơ

chưa làm việc (hoặc làm việc ở số vòng quay nhỏ), hoặc bởi máy phát nếu động cơlàm việc ở số vòng quay trung bình và lớn Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện khi lắp đặtsửa chữa, …, trên đa số các xe người ta sử dụng thân sườn xe làm dây dẫn chung Vìvậy, đầu âm của nguồn điện được nối trực tiếp ra thân xe

-Hệ thống cung cấp điện bao gồm các thiết bị chính sau đây: Ac quy, may phát

điện,bộ điều chỉnh( đặt trong máy phát ), đèn báo xạc, công tác từ

2.1.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại

Ô tô được trang bị một số hệ thống và thiết bị điện để đảm bảo an tòan và tiện

nghi khi sử dụng Chúng cần điện năng trong suốt thời gian họat động và cả khi động

cơ đã dừng Vì thế, chúng cần cả accu và nguồn điện một chiều như nguồn nănglượng Một hệ thống cung cấp điện trang bị trên xe cung cấp nguồn một chiều chonhững hệ thống và thiết bị vừa nêu Tuy nhiên accu sẽ phóng điện khi động cơ dừng

và dần hết điện

Hệ thống cung cấp điện sử dụng sự quay của động cơ để phát sinh ra điện Nókhông những cung cấp điện năng cho những hệ thống và thiết bị điện khác mà còn nạpđiện cho accu trong lúc động cơ đang hoạt động

Cấu trúc hệ thống cung cấp điện :

- Máy phát điện : Phát sinh ra điện.

- Tiết chế : Điều chỉnh điện áp do máy phát điện tạo ra.

- Accu : Dự trữ và cung cấp điện.

- Đèn báo nạp : Cảnh báo cho tài xế khi hệ thống sạc gặp sự cố.

- Công tắc máy : Đóng và ngắt dòng điện.

Hình 1.5 Sơ đồ chung của hệ thống cung cấp điện

Khi bật công tắc máy, một dòng điện sẽ đi từ bình accu đến cuộn dây rotor trong máy phát điện Dòng điện này làm rotor trở thành một nam châm điện Khi động

cơ hoạt động, nam châm điện này quay làm biến thiên từ thông qua cuộn dây trên stator Từ thông biến thiên sinh ra sức điện động trên cuộn dây stator Dòng điện do máy phát sinh ra sẽ được nạp cho bình accu và cung cấp cho các phụ tải điện Đèn báo nạp nằm trên bảng đồng hồ của người lái để báo máy phát không phát điện hoặc có sự cố trong hệ thống nạp

19

- Đảm bảo khởi động dễ dàng trong mọi điều kiện thời tiết và độ tin cậy cao.

- Đảm bảo nạp tốt cho ắc quy

- Cấu tạo đơn giản

- Kích thước nhỏ, gọn, dộ bền cao chịu rung xóc tốt

c) Phân loại

Tuỳ theo yêu cầu sử dụng và kiểu thiết kế, máy điện xoay chiều có thể phânloại dựa vào các nhận biết sau:

- Loại kích thích bằng nam châm vĩnh cửu: ( roto là một nam châm vĩnh cửu).

Loại này đơn giản dễ chế tạo, nhưng công suất nhỏ dùng cho xe gắn máy

- Loại kích thích bằng nam châm điện: Có cuộn cảm đứng yên không có vành

khuyên và chổi than tiếp điện

- Loại thường: Sử dụng Puly cỡ lớn có một rãnh và có cánh quạt.

- Loại cao tốc: Sử dụng puly cỡ nhỏ, nhiều rãnh và không có cánh quạt

- Máy phát tự kích thích:

- Máy phát kích thích độc lập.

2.1.1.2 Điều chỉnh điện áp đối với máy phát điện xoay chiều

a) Sự cần thiết phải điều chỉnh cường độ dòng điện phát ra

Máy phát điện dùng trên xe quay cùng với động cơ Vì vậy, khi xe hoạt độngtốc độ động cơ thường xuyên thay đổi và do đó tốc độ của máy phát không ổn định.Nếu máy phát không có bộ ổn áp thì hệ thống nạp không thể cung cấp dòng điện ổnđịnh cho các thiết bị điện

Do đó, mặc dù tốc độ của máy phát thay đổi thì điện áp ở các thiết bị điện vẫnphải duy trì không đổi và tuỳ theo sự thay đổi cường độ dòng điện trong mạch cần phảiđiều chỉnh Trong máy phát xoay chiều việc điều chỉnh như trên được điều chỉnh bởi

Hình 1.6 Tự điều khiển dòng điện

Hình 1.7 Nguyên tắc tiết chế

Nhìn chung cường độ dòng điện tạo ra có thể được thay đổi bằng phương pháp sauđây

-Tăng hoặc giảm lực từ trường(Rotor)

-Tăng tốc hoặc giảm tốc độ quay của nam châm

Khi áp dụng phương pháp thay đổi tốc độ của rotor đối với máy phát điện xoaychiều trên xe, tốc độ quay của rotor không thể điều khiển được vì nó quay cùng vớiđộng cơ Nói cách khác, điều kiện có thể thay đổi một cách tự do trong máy phát xoaychiều trên xe là lực từ trường (rotor) Trong thực tế việc thay đổi cường độ dòng điện

đi vào cuộn dây rotor (dòng tạo từ trường) sẽ làm thay đổi lực từ trường

Bộ tiết chế vi mạch điều chỉnh cường độ dòng điện của máy phát xoay chiềubằng cách điều khiển dòng điện tạo từ trường do đó điện áp tạo ra luôn ổn định khi tốc

độ quay của rotor thay đổi và khi dòng điện sử dụng thay đổi

c) Vai trò điều chỉnh điện áp

Tiết chế được dùng để điều chỉnh điện áp ngăn chặn dòng điện ngược, hạn chếdòng điện, khi động cơ hoạt động tốc độ vòng quay trục khuỷu thay đổi nên điện ápcủa máy phát điện xoay chiều cũng không ổn định, mà các thiết bị sử dụng điện trênôtô cần phải đảm bảo tính ổn định của điện áp chính Vì vậy cần phải có bộ điều chỉnhđiện để giữ cho điện áp của máy phát và dòng điện của máy phát phát ra ổn định trongmột phạm vi nào đó không vượt quá giá trị quy định

d) Phân loại

- Bộ tiết chế dùng thiết bị điện từ

- Bộ tiết chế dùng thiết bị điện từ kết hợp với thiết bị bán dẫn

- Bộ tiết chế dùng thiết bị bán dẫn

21

1.2.2 Hệ thống cung cấp điện trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE

1.2.2.1 Vị trí các chi tiết trong hệ thống cung cấp điện trên động cơ TOYOTA

2AZ-FE

Hình 1.8 Vị trí các chi tiết trong hệ thống cung cấp điện

trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE

1.2.2.2 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp điện trên động cơ TOYOTA 2AZ - FE

a) Sơ đồ

23

Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống cung cấp điện trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE

b) Nguyên lý hoạt động

- Khi bật khoá điện ở vị trí ON và động cơ chưa làm việc:

+ Một tín hiệu điện áp dương ắc quy qua khoá điện đi qua cầu chì GAUGE 2qua đèn báo nạp, cực L vào vi xử lý( MIC) của bộ điều áp IC Do đó vi xử lý gửi tínhiệu đến điều khiển cực gốc- phát cuảTramrito T2, dẫn đến T2 mở, dòng điện báo nạp

đi như sau: Cực dương ắc quy→cầu chì→khoá điện→cầu chì GAUGE 2→đèn báonạp→cầu chì bảo vệ nạp→qua C2→E2 của tranzito T2→mát và trở về cực âm ắc quylàm đèn báo nạp sáng

+ Khi khóa điện bật ở vị trí ON, cũng đồng thời tín hiệu điện áp (+)ắc quy quakhoá điện, qua cầu chì GAUGE 1 và cực IG cấp cho vi xử lý( MIC), ngay lập tức vi xử

lý gửi tín hiệu đỉều khiển cho tranzito T1( Gốc- phát) dẫn đến tranzito T1 mở vàdòngkích từ đi như sau: Cực (+)ắc quy→Cầu chì chính→cầu chì ALT →Cực (+) máyphát(B)→ chổi than dương→cổ góp→cuộn dây kích thích (Wkt)→cổ góp→chổi thanâm→cọc F→(C1→E1) của tranzito công suất T1→mát(E)→(-) ắcquy

- Khi máy làm việc:

+ Dòng điện từ ba pha của Stato gửi đến cực P của vi xử lý(MIC), lúc này vi xử

lý cắt tín hiệu điều khiển tranzito T2, do đó T2 đóng, đèn báo nạp tắt

- Cực M của máy phát được điều khiển bởi tranzito T3 Tranzito T3 được lắpđồng bộ với tranzito T1 Khi tranzito T1mở thì tranzito T3 mở và lúc này tín hiệu từcực M được phát dưới dạng xung tới ECU Lúc này ECU sẽ điều khiển bộ sưởi làmviệc

1.2.2.3 Cấu tạo các bộ phận chính của máy phát điện

Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều kich thích kiểu điện từ loại có vòng tiếp điện gồm những bộ phận chính là: rô to, stato, puli, cánh quạt, bộ chỉnh lưu, bộ điều chỉnh điện, quạt, chổi than và vòng tiếp điểm

Hình 1.10 Kết cấu máy phát điện

Hình 1.11 Máy phát điện tháo rời

a) Stator

Hình1.12 Cấu tạo stator

Là khối thép từ ghép từ các lá thép điện kỹ thuật, phía trong có xẻ rãnh phân bố đều để đặt cuộn dây phần ứng

Stator trên máy phát được cấu tạo bởi nhiều đoạn dây dẫn hàn lại với nhau Sự sắp xếp dây dẫn và hình dạng của dây dẫn hợp lý giúp cho máy phát điện nhỏ gọn hơn

-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

Cuộn dây stator gồm 3 cuộn dây riêng biệt Trong cách mắc hình sao, đầuchung của 3 cuộn dây được nối thành đầu trung hòa

b) Rôto

Hình 1.13 Cấu tạo rôto

Rôto được chế tạo thành hao nửa, mỗi nửa có 6 cực từ làm bằng thép non Dòngđiện kích thích được đưa vào cuộn kích thích trên rôto Hai đầu dây của cuuonj kíchthích nối với hai vòng tiếp điện bằng dồng đặt trên trục rôto, nhưng cách điện với trụcrôto

c) Chổi than và cổ góp

27

Hình 1.14 Chổi than và vòng tiếp điện

Hai chổi than được chế tạo từ đồng graphit và một số phụ chất giảm điện trở vàsức mài mòn Hai chổi than được đặt trong giá đỡ chổi than bắt cố định trên vỏ máy,luôn áp sát vào vành tiếp điện nhờ lực ép của lò xo

d) Puly

Hình 1.15 puly

Một số động cơ sử dụng khớp nối 1 chiều.Việc lắp đặt các con lăn và các lò xobố tri theo chu vi giữa vòng trong và vòng ngoài của puly giúp cho puly có thể quayđược 1 chiều Kết cấu này cũng giúp cho hấp thụ sự thay đổi của tốc độ động cơ vàtruyền năng lượng theo chiều quay của động cơ Kết quả la tải đặt len đai chữ V đượcgiảm đi

e) Chỉnh lưu dòng điện

 Cấu tạo:

Máy phát điện xoay chiều trong thực tế có trang bị mạch chỉnh lưu như Hình A đểnắn dòng điện xoay chiều 3 pha Mạch này có 6 diode và được đặt trong giá đỡ của bộchỉnh lưu

Dòng điện này chạy vào tải qua diode 3 và sau đó trở về cuộn dây II qua diode 5.

Ở thời điểm này cường độ dòng điện ở cuộn dây I bằng 0 Vì vậy không có dòng điệnchạy trong cuộn dây I

Bằng cách giải thích tương tự từ các vị trí (b) tới (f) dòng điện xoay chiều đượcchỉnh lưu bằng cách cho qua 2 diode và dòng điện tới các phụ tải được duy trì ở mộtgiá trị không đổi

 Điện áp điểm trung hoà:

29

Hình 1.18 Sơ đồ mạch điện diode trung hoà

Máy phát điện xoay chiều thông thường dùng 6 diode để chỉnh lưu dòng điệnxoay chiiều 3 pha (AC) thành dòng điện một chiều (DC)

Điện áp ra tại điểm trung hoà là nguồn cung cấp điện cho rơle đèn báo nạp Cóthể thấy điện áp trung bình của điểm trung hoà bằng 1/2 điện áp ra một chiều Trongkhi dòng điện ra đi qua máy phát, điện áp tại điểm trung hoà phần lớn là dòng điệnmột chiều nhưng nó cũng có một phần là dòng điện xoay chiều Phần dòng điện xoaychiều này được tạo ra mỗi pha Khi tốc độ của máy phát vượt quá 2,000 tới 3,000vòng/phút thì giá trị cực đại của phần dòng điện xoay chiều vượt quá điện áp ra củadòng điện một chiều

Điều đó có nghĩa là so với đặc tính

ra của máy phát điện xoay chiều không

có các diode tại điểm trung hoà, điện áp

ra tăng dần dần từ khoảng 10 tới 15% ở

tốc độ máy phát thông thường là 5,000

vòng/phút

 Sơ đồ mạch điện và cấu tạo:

Để bổ sung sự thay đổi điện thế tại

điểm trung hoà vào điện áp ra một chiều

của máy phát không có diode ở điểm trung hoà người ta bố trí 2 diode chỉnh lưu giữacực ra (B) và đất (E) và nối với điểm trung hoà Những diode này được đặt ở giá đỡ bộchỉnh lưu

g) Bộ tiết chế vi mạch kiểu M

phát tạo ra Vì lý do này ta trang bị thêm cực M Cực M truyền tình trạng điệncủa máyphát đến ECU của động cơ thông qua Tr3 được lắp đồng bộ với Tr1 để điều khiểndòng kích từ ECU điều khiển chế độ không tải cảu động cơ và bộ phân sưởi PTC theotín hiệu được truyền từ cực M

 Nguyên lý hoạt động:

Hình 1.20 Khi bộ phận sưởi làm việc

 Khi bật khoá điện ở vị trí ON và động cơ chưa làm việc:

+ Một tín hiệu điện áp dương ắc quy qua khoá điện đi qua cầu chì GAUGE 2 quađèn báo nạp, cực L vào vi xử lý( MIC) của bộ điều áp IC Do đó vi xử lý gửi tín hiệuđến điều khiển cực gốc- phát cuảTramrito T2, dẫn đến T2 mở, dòng điện báo nạp đi

31

như sau: Cực dương ắc quy→cầu chì→khoá điện→cầu chì GAUGE 2→đèn báonạp→cầu chì bảo vệ nạp→qua C2→E2 của tranzito T2→mát và trở về cực âm ắc quylàm đèn báo nạp sáng

+ Khi khóa điện bật ở vị trí ON, cũng đồng thời tín hiệu điện áp (+)ắc quy quakhoá điện, qua cầu chì GAUGE 1 và cực IG cấp cho vi xử lý( MIC), ngay lập tức vixử lý gửi tín hiệu đỉều khiển cho tranzito T1( Gốc- phát) dẫn đến tranzito T1 mởvàdòng kích từ đi như sau: Cực (+)ắc quy→Cầu chì chính→cầu chì ALT →Cực (+)máy phát(B)→ chổi than dương→cổ góp→cuộn dây kích thích (Wkt)→cổ góp→chổithan âm→cọc F→(C1→E1) của tranzito công suất T1→mát(E)→(-) ắcquy

 Khi máy làm việc:

+ Dòng điện từ ba pha của Stato gửi đến cực P của vi xử lý(MIC), lúc này vi xử

lý cắt tín hiệu điều khiển tranzito T2, do đó T2 đóng, đèn báo nạp tắt

- Cực M của máy phát được điều khiển bởi tranzito T3 Tranzito T3 được lắpđồng bộ với tranzito T1 Khi tranzito T1mở thì tranzito T3 mở và lúc này tín hiệu từcực M được phát dưới dạng xung tới ECU Lúc này ECU sẽ điều khiển bộ sưởi làmviệc

1.2.2.4 Nguyên lý hoạt động của máy điện xoay chiều 3 pha

Khi nam châm quay trong một cuộn dây, điện áp sẽ được tạo ra giữa hai đầu củacuộn dây Điều này sẽ làm xuất hiện dòng điện xoay chiều

Hình 1.21 Dòng điện xoay chiều 1 pha

Mối quan hệ giữa dòng điện sinh ra trong cuộn dây và vị trí của nam châm đượcchỉ ra ở hình vẽ Cường độ dòng điện lớn nhất được tạo ra khi các cực nam (S) và cựcbắc (N) của nam châm gần cuộn dây nhất Tuy nhiên chiều của dòng điện trong mạch

Để phát điện được hiệu quả hơn, người ta bố trí 3 cuộn dây trong máy phát nhưhình vẽ.

Hình 1.22.Dòng điện xoay chiều 3 pha

Mỗi cuộn dây A, B và C được bố trí cách nhau 1200 và độc lập với nhau Khinam châm quay trong các cuộn dây sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều trong mỗi cuộndây Hình vẽ cho thấy mối quan hệ giữa 3 dòng điện xoay chiều và nam châm, dòngđiện được tạo ở đây là dòng điện xoay chiều 3 pha Tất cả các xe hiện đại ngày nayđược sử dụng máy phát xoay chiều 3 pha

1.3 HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE

1.3.1 Tổng quan chung hệ thống khởi động

1.3.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại

a) Nhiệm vụ

Hệ thống khởi động làm nhiệm vụ

quay trục khuỷu động cơ đạt tới tốc độ

nhất định để từ đó động cơ của ôtô có

thể làm việc tự lập được Tốc độ quay

này phải đảm bảo hoà trộn được nhiên

liệu với không khí tạo thành hỗn hợp

công tác trong xylanh và hỗn hợp có thể

bén lửa cháy, dãn nở và sinh công

Khi động cơ ôtô đã hoạt động thì

hệ

Hình 1.23 Vị trí làm việc máy khởi động

thống khởi động sẽ thôi không làm việc nữa và được nghỉ trong suốt quá trình độngcòn nổ

b) Yêu cầu

33

- Kết cấu của máy khởi động phải gọn nhẹ, chắc chắn và đảm bảotính ổn địnhtrong quá trình làm việc.

- Mô men sinh ra trên trục của máy khởi động phải đảm bảo đủ lớn, tốc độ quaycũng phải phải đạt tới trị số nào đó để cho trục khuỷu của động cơ ôtô hoạt động

- Khi động cơ ôtô đã làm việc, ly hợp của máy khởi động phải cắt được khớptruyền động của hệ thống ra khỏi trục khuỷu của động cơ ôtô

- Tỷ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh đà nằmtrong giới hạn từ 9-18 vòng/phút

- Máy khởi động cần có tuổi thọ cao và đảm bảo hoạt động tốt trong quá trìnhkhởi động liên tục

c) Phân loại

Hiện nay hệ thống khởi động thường sử dụng 3 loại máy khởi động

Hình 1.24 Phân loại máy khởi động

-Loại giảm tốc: Loại R và loại RA -Loại bánh răng đồng trục: Loại G và loại GA -Loại bánh răng hành tinh: Loại D

2.2.2.1 Vị trí các bộ phận khởi động trên động cơ TOYOTA 2ZA-FE

1.3.1.2 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống khởi động trên động cơ TOYOTA 2ZA-FE

35

Hình 1.25 Vị trí chi tiết hệ thống khởi động trên đông cơ TOYOTA 2AZ-FE

a) Sơ đồ của hệ thống khởi động trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE

Hình 1.26 Sơ đồ hệ thống khởi động

b) Nguyên lý hoạt động

Khi bật kháo điện F23 về vị trí ST dồng điện đi như sau:

Ắc quy →FL ÂIN →ALT → AM1 → ST1 → NSW( cuả ECU) → STA( củaECU) → cuộn dây của rơle ST → âm ắc quy

Nếu công tắc C1 ở vị trí P và N thì dòng điện đi như sau:

Ắc quy →FL ÂIN →ALT → AM1 → ST1 → B4(công t ắc v ị tr í trung gian )

→ L5(công t ắc v ị tr í trung gian) → cuộn dây của rơle ST → âm ắc quy

Khi đó tiêp điểm 5 v à 3 c ủa r ơle ST đ ư ợc n ối l ại m ạch đi ện th ứ 2 đi nh ưsau:

Ắc quy →FL MAIN →AM2 → ST2 → chân số 5( c ủa r ơle ST) → chân số 3( c

Khi máy đã khởi động người lái nhả khoá về vị trí IG máy khởi động về vị trí banđầu.

2.2.2.3 Kết cấu các bộ phận trong hệ thống khởi động

Hình 1.27 Cấu tạo máy khởi động

a) Stator (phần cảm)

37

Hình 1.28 Vỏ, cực từ, cuộn dây kích thích

- Vỏ: Là một ống thép được

gia công mặt trong, bên trong cógắn các khối cực từ để giữ các cuộndây kích thích (thường có 4 khốicực từ ) trên vỏ có gắn các ốc thaucách điện để dẫn điện từ ắcquy vào

- Cực từ: Được chế tạo bằng

thép ít cacbon để có đặc tính dẫn từtốt và được bắt vào trong thân bằngcác vít đặc biệt

- Cuộn dây kích thích: Có nhiệm vụ tạo từ trường chính xác ccho các khối cực,

được quấn bằng dây đồng dẹp có tiết diện lớn xung quanh các khối cực từ khoản 4 –

10 vòng Phần này là cuộn dây kích thích nối tiếp còn cuộn dây kích thích song song

có tiết diện dây nhỏ, quấn nhiều vòng để đảm bảo cường độ từ cảm trên các cực từ lànhư nhau Dây kích thích phải lớn vì khi máy khởi động làm việc thì dòng điện tiêuthụ rất lớn (200 – 800) A và có thể lớn hơn nữa.Các cuộn dây kích thích kề nhau đượcquấn ngược chiều để tuần tự tạo ra các cực Bắc,Nam khác nhau tác dụng lên thânmáy,có nhiệm vụ làm cầu nối liên lạc mạch từ giũa các khối cực

Ở các máy khởi động có công suất nhỏ thì các cuộn dây được đấu nối tiếp,còn ởmáy khởi độngcó công suất lớn và trung bình các cuộn dây đấu song song - nối tiếp

b) Rotor (Phần ứng)

Hình 1.29 Rotor

- Trục máy khởi động : Được

chế tạo bằng thép

- Khối thép từ: Thường được chế

tạo bằng các lá thép kỹ thuật điện dày từ(0,5 – 1mm), có hình dạng đặc biệtđược ép lên trục rotor Phía bên ngoài cónhiều rãnh dọc để quấn dây Rotor được

đỡ trên 2 bạc thau và quay bên trong cáckhối cực của stator với khe hở ít nhất đểgiảm bớt tốn hao năng lượng từ trường

Hình 1.30 Chổi than

- Khung dây phần ứng : Dây quấn

trong rotor máy khởi động là các thanhđồng có tiết diện hình chữ nhật Mỗirãnh thường có 2 dây và quấn sóng, cácdây quấn được cách điện với lõi củarotor, các đầu dây của các khung dâyđược hàn vào các lá góp bằng thau củacổ góp

- Cổ góp điện : Gồm nhiều lá góp

bằng thau, ghép quanh trục, giữa các lágóp

được cách điện với nhau và cách điện với trục bằng mica

- Chổi than: Chổi than được chế tạo bằng bột than, bột đồng với thiếc,đồng với

graphit được đúc ép thành khối với áp suất cao nhằm làm giảm điện trở riêng và mứcmài mòn của chổi than.Các chổi điện được dính liền với dây dẫn điện

Trong máy khởi động thường dùng 4 chổi điện Trong đó có 2 chổi điện dươngđược gắn vào giá đỡ, chổi điện được cách điện với thân máy, chổi điện dương cónhiệm vụ dẫn điện từ cuộn dây kích thích vào dây quấn rotor, 2 chổi âm cũng đượcgắn vào giá đỡ và thường tiếp mass qua nắp của máy khởi động

Trên máy khởi động có công suất lớn thường dùng 2 chổi than bố trí chung ởmột vị trí, như vậy trong máy khởi động có 8 chổi than, 2 cặp chổi than âm và 2 cặpchổi than dương

- Nắp của máy khởi động: Thường được đúc bằng gang hoặc nhôm,bên trong có

đóng các bạc thau để lắp với trục rotor,ngoài ra còn có các chốt định vị để ráp đúngvào vị trí của thân máy khởi động

+ Nắp phía bánh răng (nắp sau): Được gia công lỗ để gắn cần điều khiển khớp

truyền động, vị trí lắp relay gài khớp,các lỗ bulông để lắp vào vỏ bọc bánh đà củađộng cơ

+ Nắp phía cổ góp điện (nắp trước): Còn là nơi gắn các giá đỡ chổi than và lò

xo Lò xo luôn ấn chổi than tỳ vào cổ góp điện dúng với lực ép cần thiết để dẫn điệnvào cuộn dây rotor

39

c) Công tắc từ

Công tắc từ 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

Hình 1.31 Công tắc từ

d) Khớp truyền động

Là cơ cấu truyền moment từ phần

động cơ điện đến bánh đà, đồng thời bảo

vệ cho động cơ điện qua ly hợp một

chiều

Yêu cầu bánh răng của động cơ

điện chỉ ăn khớp với vành răng của bánh

đà khi khởi động và khi động cơ đã nổ

thì tự động tách ra

Do tỷ số truyền từ bánh răng máy

khởi động đến vành răng bánh đà rất lớn