Nghiên cứu xây dựng quy trình kiểm tra, chẩn đoán hệ thống điện thân xe toyota fortuner 2015

ECT Cảm biến nhiệt độ nước làm mát GEM Bộ điều khiển động cơ TCM Bộ điều khiển số RCM Bộ điều khiển túi khí EATC Bộ điều khiển điều hòa MPX Các phương thức truyền dữ liệu HS- CAN Đường t

 Giới thiệu chung về chẩn đoán.

 Hệ thống điện thân xe Toyota Fortuner 2015

 Nghiên cứu xây dựng quy trình kiểm tra, chẩn đoán hệ thống điện thân

xe Toyota Fortuner 2015



LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian năm năm học tập tại trường, bằng sự nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự chỉ dạy của thầy cô giáo và nhà trường, đã giúp đỡ em có được ngày hôm nay, là một người công dân đang dần có ích hơn cho xã hội

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Quốc Thịnh, Bộ môn công nghệ

ô tô và hệ thống cảm biến, Đại học công nghệ thông tin và truyền thông, Đại học thái nguyên đã hưỡng dẫn em về chuyên môn cũng như phương pháp làm việc để

em hoàn thành đồ án Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, các cô trong Bộ môn công nghệ ô tô và hệ thống cảm biến, Đại học công nghệ thông tin

và truyền thông, Đại học thái nguyên đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành

đồ án này

Thái Nguyên, tháng 06 năm 2016

Sinh viên thực hiện đồ án

Trần Công Khanh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đồ án này là công trình do tôi tự làm và nghiên cứu dưới sự

hưỡng dẫn của thầy giáo Phạm Quốc Thịnh Trong đồ án này có sử dụng một số

tài liệu tham khảo như đã nêu trong phần tài liệu tham khảo

Thái Nguyên, tháng 06 năm 2016

Sinh viên thực hiện đồ án

Trần Công Khanh

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẨN ĐOÁN 2

1.1 Lý thuyết cơ bản về chẩn đoán2

1.1.1 Lý thuyết về chẩn đoán 2

1.1.2 Khái niệm độ tin cậy 2

1.2 Tổng quan về hệ thống chẩn đoán 4

1.2.1 Khái niệm chẩn đoán trạng thái kỹ thuật 4

1.3 Chẩn đoán hư hỏng điện thân xe Toyota Fortuner 2015 5

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE TOYOTA FORTUNER 2015 62.1 Giới thiệu chung 6

2.2 Hệ thống nguồn cung cấp trên xe 9

2.2.1 Ắc quy 9

2.2.2 Máy phát điện xoay chiều 12

2.2.3 Sơ đồ cung cấp điện và phân bố phụ tải 15

2.3 Hệ thống thông tin và hiển thị 16

2.3.1 Các bảng đồng hồ và các đèn báo trên hệ thống hiển thị thông tin 162.3.2 Hệ thống thông tin 17

2.4 Hệ thống chiếu sáng 22

2.4.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống chiếu sáng 22

2.4.2 Thông số cơ bản và các chức năng của hệ thống chiếu sáng 23

2.4.3 Cấu tạo của bóng đèn 24

3.1 Giới thiệu chung 54

3.2 Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng hệ thống nguồn cung cấp 55

3.5 Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng hệ thống phụ trợ 67

3.5.1 Hệ thống điều khiển khóa cửa điện 67

3.5.2 Hệ thống gạt nước, rửa kính 71

3.5.3 Hệ thống sấy kính 74

3.5.4 Hệ thống điều hòa không khí 77

3.6 Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng hệ thống an toàn 81

3.6.1 Hệ thống túi khí 81

3.6.2 Hệ thống chống trộm 863.6.3 Hệ thống căng đai an toàn88KẾT LUẬN 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Đồ thị trình bày khái niệm sự cố [1] 3

Hình 2.1: Kích thước của xe Toyota Fortuner 2015 [2] 7

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát[3] 9

Hình 2.3: Cấu tạo ắc quy [3] 10

Hình 2.4: Cấu tạo bản cực và chất điện phân [3] 11

Hình 2.5: Cấu tạo vỏ ắc quy [3] 12

Hình 2.6: Cọc ắc quy [3] 12

Hình 2.7: Cấu tạo máy phát [3] 13

Hình 2.8: Rôto máy phát [3] 14

Hình 2.9: Cấu tạo stato [3] 14

Hình 2.10: Sơ đồ phụ tải điện trên ô tô [3] 15

Hình 2.11: Cấu tạo chính bản táp lô 16

Hình 2.18: Hệ thống đèn 24

Hình 2.19: Cấu tạo bóng đèn loại dây tóc [7] 24

Hình 2.20: Cấu tạo bóng đèn halogen [7] 25

Hình 2.21: Cấu tạo bóng đèn Xenon [7] 27

Hình 2.22: Cấu tạo bóng đèn LED [7] 27

Hình 2.23: Kết cấu còi điện và sơ đồ đấu dây [7] 28

Hình 2.24: Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống còi [4] 29

Hình 2.25: Sơ đồ bố trí hệ thống còi [4] 29

Hình 2.26: Sơ đồ mạch rẽ trái [8] 30

Hình 2.27: Sơ đồ mạch rẽ phải [8] 30

Hình 2.28: Sơ đồ mạch đèn báo nguy [8] 31

Hình 2.29: Hệ thống gạt nước và rửa kính [8] 32

Hình 2.30: Cấu tạo mô tơ gạt nước [7] 33

Hình 2.31: Công tắc điều khiển dừng tự động loại mass chờ [7] 33Hình 2.32: Sơ đồ mạch gạt nước và rửa kính trước [7] 34

Hình 2.33: Sơ đồ vị trí hệ thống khóa cửa [8] 36

Hình 2.34: Hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa [8] 37

Hình 2.35: Chức năng của hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa [8] 38Hình 2.36: Chức năng của hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa [8] 39Hình 2.37: Chức năng của hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa [8] 40Hình 2.38: Sơ đồ bố trí cụm công tắc sấy kính [4] 41

Hình 2.39: Sơ đồ mạch điện hệ thống sấy kính [7] 42

Hình 2.40: Hệ thống điều hòa 42

Hình 2.41: Cấu tạo hệ thống điều hoà không khí [7] 43

Hình 2.42: Bố trí hệ thống túi khí trên xe [4] 45

Hình 2.43: Vị trí các bộ phận hệ thống túi khí [8] 46

Hình 2.44: Quá trình nổ của túi khí [7] 46

Hình 2.45: Cấu tạo bộ thổi khí [8] 47

Hình 2.46: Bố trí căng đai khẩn cấp [8] 48

Hình 2.47: Cấu tạo cơ cấu căng đai khẩn cấp [8] 49

Hình 2.48: Nguyên lý bộ căng đai khẩn cấp [8] 50

Hình 2.49: Sơ đồ bố trí hệ thống chống trộm [4] 51

Hình 2.50: Trạng thái của hệ thống chống trộm [8] 52

Hình 2.51: Sơ đồ khối ECU chống trộm [8] 53

Hình 2.52: Các thiết bị và công tắc báo động [8] 53

Hình 3.1: Cụm công tắc chế độ đèn pha [4] 63

Hình 3.2: Cụm công tắc đèn nhan [4] 65

Hình 3.3: Cụm công tắc đèn phanh [4] 66

Hình 3.4: Kiểm tra còi [4] 66

Hình 3.5: Công tắc điều khiển cửa [4] 67

Hình 3.6: Cụm công tắc đấu nối dây [4] 68

Hình 3.7: Cụm motor khóa cửa [4] 69

Hình 3.8: Cụm rơ le đấu dây điện [4] 70

Hình 3.9: Cụm công tắc gạt nước,rửa kính [4] 71

Hình 3.10: Cụm công tắc mô tơ phun nước rửa kính [4]72Hình 3.11: Cụm công tắc gạt nước rửa kính [4] 72

Hình 3.12: Cụm công tắc rửa kính hậu [4] 73

Hình 3.13: Phân bố cụm công tắc sấy kính [4] 74

Hình 3.14: Rơ le sấy kính [4] 74

Hình 3.15: Đo dây sấy [4] 75

Hình 3.16: Cụm công tắc sấy kính hậu [4] 76

Hình 3.17: Công tắc sấy kính ON/OFF 76

Hình 3.18: Đo điện trở công tắc sấy kính 77

Hình 3.19: Cụm công tắc điều hòa không khí [4] 78Hình 3.20: Kiểm tra ga điều hòa [4] 79

Hình 3.21: Kiểm tra mã DTC túi khí bên trái [4] 82

Hình 3.22: Xóa mã DTC của túi khí [4] 83

Hình 3.23: Kiểm tra mã DTC túi khí [4] 84

Hình 3.24: Kiểm tra mã DTC túi khí bên phải [4] 85Hình 3.25: Cụm đèn báo an ninh [4] 86

Hình 3.25: Kiểm tra dây điện chống trộm [4] 86

Hình 3.26: Cụm công tắc khóa điện [4] 87

Hình 3.27: Kiểm tra dây điện khóa điện [4] 88

Hình 3.28: Kiểm tra đai trong ghế trái [4]89

Hình 3.29: Kiểm tra dây điện củahệ thống căng đai [4] 90

Hình 3.30: Kiểm tra dây điện màn hình- ắc quy và mát [4] 91

Hình 3.31: Kiêm tra dây điện, giắc nối ghế trước phải và mát [4] 92Hình 3.32: Kiểm tra miếng lót nệm [4] 93

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của xe [2] 6

Bảng 2.2: Các đèn báo trên táp lô 16

Bảng 2.3: Các thông số của hệ thống chiếu sáng [7] 23

Bảng 3.1: Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng của ắc quy 55

Bảng 3.2: Quy trình kiểm tra và chẩn đoán hư hỏng của máy phát điện 59Bảng 3.3: Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng đèn pha và đèn hậu 61

Bảng 3.4: Kiểm tra công tắc chế độ đèn pha 63

Bảng 3.5: Kiểm tra công tắc đèn sương mù 63

Bảng 3.6: Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng đèn lùi 64

Bảng 3.7: Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng đèn nhan 64

Bảng 3.8: Kiểm tra đo điện trở công tắc đèn nhan 65

Bảng 3.9:Kiểm tra đo điện trở công tắc đèn phanh 66

Bảng 3.10: Kiểm tra còi 67

Bảng 3.11: Kiểm tra điện trở công tắc điều khiển cửa 67

Bảng 3.12: Kiểm tra dây điện 68

Bảng 3.13: Kiểm tra cửa trước trái, trước phải, sau trái, sau phải 69

Bảng 3.14: Kiểm tra cửa hậu 69

Bảng 3.15: Kiểm tra điện trở công tắc gạt nước rửa kính 71

Bảng 3.16: Kiểm tra cụm công tắc rửa kính hậu 73

Bảng 3.17: Kiểm tra rơ le bộ sấy kính 75

Bảng 3.18: Kiểm tra kính cửa hậu 75

Bảng 3.19: Kiểm tra cụm công tắc sấy kính hậu 76

Bảng 3.20: Kiểm tra chỉ báo ON/OFF 77

Bảng 3.21: Kiểm tra điện trở công tắc 77

Bảng 3.22: Kiểm tra điện trở công tắc quạt gió 78

Bảng 3.23: Kiểm tra lượng ga 80

Bảng 3.24: Kiểm tra cụm đèn chỉ báo an ninh 86

Bảng 3.25: Kiểm tra dây điện 87

Bảng 3.26: Kiểm tra điện trở khóa điện 87

Bảng 3.27: Kiểm tra điện áp phía nối dây điện 88

Bảng 3.28: Kiểm tra điện trở phía điện trở 88

Bảng 3.29: Đo điện trở cụm đai trong trái89

Bảng 3.30: Đo điện trở dây điện hoặc giắc nối 90

Bảng 3.31: Kiểm tra điện trở cầu chì 91

Bảng 3.32: Kiểm tra điện áp dây điện và giắc nối 91

Bảng 3.34: Kiểm tra điện trở giắc nối, ghế trước trái và mát 92Bảng 3.35: Kiểm tra điện trở miếng lót nệm ghế 93

CÁC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

CAN Điều khiển dữ liệu theo vùng

Vss Cảm biến tốc độ bánh xe

ECT Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

GEM Bộ điều khiển động cơ

TCM Bộ điều khiển số

RCM Bộ điều khiển túi khí

EATC Bộ điều khiển điều hòa

MPX Các phương thức truyền dữ liệu

HS- CAN Đường truyền dữ liệu mạng CAN tốc độ cao

PCM Bộ điều khiển động cơ

ABS Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh

ESP Bộ điều khiển cân bằng xe

SRS Hệ thống túi khí an toàn

LED Phần tử cảm quang

A/C Phần tử cảm quang

MỞ ĐẦU

Ngành ô tô thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang phát triển mạnh

mẽ với việc ứng dụng ngày càng nhiều những thành tựu công nghệ thông tin vào sản xuất và lắp đặt các linh kiện ô tô Hiện nay thì vấn đề “điện và điện tử” trang bị trên ô tô là tiêu chí chính để đánh giá một chiếc xe hơi cao cấp

Trải qua thời gian học tập tại trường, với những kiến thức đã được trang bị giúp em có thêm nhiều tự tin và gắn bó hơn với ngành mình đang theo học Nhận

thức được tầm quan trọng đó nên em đã chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy

trình kiểm tra, chẩn đoán hệ thống điện thân xe Toyota Fortuner 2015” Đây là

một đề tài rất gần với thực tế sản xuất và sửa chữa các hệ thống điện trên xe

Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn cùng các thầy giáo trong bộ mônvà các bạn sinh viên, em đã hoàn thành đề tài đúng tiến độ được giao Tuy nhiên, do kiến thức thực tế còn hạn chế và đây là lần đầu tiên làm quen với việc nghiên cứu khoa học nên đề tài không tránh khỏi sai sót Em rất mong nhận được sự quan tâm của các thầy, cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn Với việc thực hiện đề tài này đã giúp em có thêm nhiều kiến thức thực tế, đây chính là hành trang để em dễ dàng hơn trong công việc sau này

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phạm Quốc Thịnh và các thầy, cô trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đề tài một cách tốt nhất

Thái Nguyên, tháng 06 năm 2016

Sinh viên thực hiện đồ án

Trần Công Khanh

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẨN ĐOÁN

1.1 Lý thuyết cơ bản về chẩn đoán

1.1.1 Lý thuyết về chẩn đoán

Chẩn đoán là một quá trình lôgíc nhận và phân tích các tin truyền đến người tiến hành chẩn đoán từ các thiết bị sử dụng chẩn đoán để tìm ra các hư hỏng của đối tượng (xe, tổng thành máy, hộp số, gầm v.v…)

Phải được tiến hành trên cơ sở số lượng tin tức nhận được đối với từng triệu chứng Trạng thái kỹ thuật của ôtô, của tổng thành cũng như triệu chứng hư hỏng của chúng khá phức tạp, trong khi đó lượng thông tin lại không đầy đủ lắm Vì vậy

việc chọn các tham số chẩn đoán (triệu chứng chẩn đoán) đặc trưng cho trạng thái

kỹ thuật của đối tượng cụ thể Trong chẩn đoán thường sử dụng lý thuyết thông tin

hầu như lúc nào cũng đều thấy bóng đèn ở trạng thái kỹ thuật tốt.

1.1.2 Khái niệm độ tin cậy

Khái niệm về độ tin cậy rất phức tạp, vì nó phụ thuộc rất nhiều vào tham số ngẫu nhiên, chỉ có thể áp dụng lý thuyết xác suất mới có thể phân tích mối tương quan của chúng ảnh hưởng của chúng đến độ tin cậy trong sử dụng

Khái niệm cơ bản của lý thuyết độ tin cậy là khái niệm sự cố, thời điểm phát sinh sự cố là biến cố ngẫu nhiên Các sự cố này phát sinh ứngvới những xe đưa vào sử dụng với cùng điều kiện sau những quãng đường hoạt động khác nhau và được xác định bằng độ phân tán Sự cốđược chia thành sự cố tức thời (đột xuất)

hoặc sự cố tiệm tiến (diễn biến từ từ theo thời gian sử dụng) Đối với ô tô, trong các cụm máy, tổng thành thì hư hỏng và sự cố diễn ra một cách từ từ do quá trình thay đổi của các thông số kếtcấu.

Hình 1.1: Đồ thị trình bày khái niệm sự cố [1]

Ví dụ xét một thông số kết cấu S nào đó, (hình 1.1) tùy theo điều kiện sử dụng thông số này sẽ thay đổi theo các đường cong khác nhau (đường gạch gạch), giá trị trung bình của sự thay đổi biểu diễn bằng đường nét liền Nếu tìm thông số kết cấu S sau một quãng đường 1 thì trị số đó sẽ nằm trong vùng S’ - S’’ và sự phân bố đó tuân theo qui luật Gauss (đường 1) Ta gọi giá trị giới hạn của thông số kết cấu là Sn thì hành trình phát sinh sự cố sẽ là l’ - l’’, sự phân bố cũng theo qui luật Gauss (đường 2)

Đặc điểm cơ bản của độ bền xe ô tô từ khi sử dụng đến khi bắt đầu xuất hiện

sự cố đầu tiên là xác suất của sự làm việc tốt trong quãng hành trình công tác hoặc trong điều kiện vận hành cụ thể nào đó, có nghĩa là độ bền được xác định như xác

suất trong hành trình đó không hề phát sinh ra một hư hỏng, một sự cố nào có trị

số lớn hơn trị số cho trước nào đó

Đối với các cụm tổng thành của ô tô còn tiếp tục được sử dụng sau khi đã được sửa chữa hết các hư hỏng thì độ tin cậy của nó được đánh giá bằng khoảng hành trình hoạt động giữa hai lần phát sinh sự cố, khi xác định người ta thường lấy trị số hành trình trung bình giữa hai lần sự cố Lcp theo số liệu thống kê của từng loại xe Cần khẳng định rằng từng cụm, tổng thành riêng biệt thì có độ tin cậy khác nhau

1.2.1.2.Các loại thông số dùng trong chẩn đoán

Một tổng thành bao gồm nhiều cụm chi tiết và một cụm bao gồm nhiều chi tiết tạo thành Chất lượng làm việc của tổng thành sẽ do chất lượng của các cụm, các chi tiết quyết định

Trạng thái tốt hay xấu của cụm chi tiết thể hiện bằng các đặc trưng cho tình trạng hoạt động của nó, các đặc trưng này được gọi là thông số ra và được xác định bằng việc kiểm tra đo đạc Ví dụ: công suất, thành phần khí thải, nhiệt độ nước, dầu, áp suất dầu bôi trơn, lượng mạt kim loại trong dầu bôi trơn, tiếng ồn, tiếng gõ, rung động, tình trạng lốp, quãng đường phanh

Mỗi một cụm máy đều có những thông số ra giới hạn là những giá trị mà khi nếu tiếp tục vận hành sẽ không đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật hoặc không cho phép Khi đối chiếu kết quả kiểm tra với các giá trị giới hạn, cho phép xác định, dự báo được tình trạng của cụm máy Các thông số ra giới hạn do nhà chế tạo qui định

hoặc xác định bằng thống kê kinh nghiệm trên loại cụm máy đó.

Chỉ cần một thông số ra đạt giá trị giới hạn bắt buộc phải ngừng máy để xác định nguyên nhân và tìm cách khắc phục

1.2.1.3 Các điều kiện để một thông số ra được dùng làm thông số chẩn đoán

Có ba điều kiện:

- Điều kiện đồng tính:

Thông số ra được dùng làm thông số chẩn đoán khi nó tương ứng (tỷ lệ thuận) với một thông số kết cấu nào đó Ví dụ: hàm lượng mạt kim loại trong dầu bôi trơn tỷ lệ thuận với hao mòn các chi tiết của cụm máy nên thoả mãn điều kiện đồng tính

- Điều kiện mở rộng vùng biến đổi:

Thông số ra được dùng làm thông số chẩn đoán khi sự thay đổi của nó lớn hơn nhiều so với sự thay đổi của thông số kết cấu mà nó đại diện

- Điều kiện dễ đo và thuận tiện đo đạc

Một thông số được dùng làm thông số chẩn đoán khi nó phải đồng thời thoả mãn ba điều kiện trên

1.3 Chẩn đoán hư hỏng điện thân xe Toyota Fortuner 2015

Việc sửa chữa xe ô tô đời mới ngày nay không chỉ đơn thuần là kinh nghiệm

Có rất nhiều lỗi nếu chỉ dùng kinh nghiệm rất khó để tìm ra nguyên nhân và nếu có tìm ra thì cũng phải mất khá nhiều thời gian Điện thân xe trên xe Toyota Fotuner

2015 là hệ thống quan trọng, những hỏng hóc là có thể thường xuyên xảy ra, vì vậy việc chẩn đoán hư hỏng là rất cần thiết

Qua thời gian nghiên cứu ở cơ sở cùng với đó là đọc thêm những cuốn tài liệu liên quan đến chẩn đoán và hệ thống điện thân xe Em đã tổng hợp và hoàn thành báo cáo đồ án với những nội dung như sau:

- Giới thiệu chung về chẩn đoán:

+ Đưa ra lý thuyết cơ bản về chẩn đoán

+ Tổng quan về chẩn đoán

- Tìm hiểu về các hệ thống điện thân xe:

-Nghiên cứu xây dựng quy trình kiểm tra, chẩn đoán hệ thống điện thân xe

+ Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hệ thống nguồn cung cấp

+ Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hệ thống chiếu sáng

+ Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hệ thống tín hiệu

+ Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hệ thống phu trợ

+ Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hệ thống an toàn

Trọng tâm của đề tài này là đi sâu nghiên cứu về quy trình kiểm tra, chẩn đoán các lỗi hư hỏng thường xảy ra trên hệ thống điện thân xe Qua đó, sẽ tìm ra biện pháp khắc phục hiệu quả Qua đề tài này sẽ giúp cho mọi người hiểu biết hơn

về hệ thống điện thân xe và các lỗi hư hỏng

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE TOYOTA FORTUNER 2015 2.1 Giới thiệu chung

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của xe [2]

Hình 2.1: Kích thước của xe Toyota Fortuner 2015 [2]

Công nghiệp ôtô - máy kéo ngày càng phát triển, kết cấu ôtô máy kéo 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 tính an toàn của chuyển động càng lớn thì hệ thống trang thiết bị điện trên ôtô - máy kéo ngày càng phức tạp và hiện đại

Nếu như trên những ôtô - máy kéo 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 - máy kéo, điện năng 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 còn trang 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 đo nhiệt độ nước làm mát) và các đèn báo hiệu

- Hệ thống điều khiển ôtô (Vehicle control system): Gồm hệ thốngđiều khiển phanh chống hãm cứng (ABS), hộp số tự động, hệ thống lái, hệ thống treo, hệ thống truyền 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 máy kéo, với hai phần chính: Nguồn điện (hệ thống cung cấp điện) và các bộ phận tiêu

thụ điện (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 cơ làm việc ở số vòng quay trung bình và lớn Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện khi lắp đặt sửa chữa, …, trên đa số các xe người ta sử dụng thân sườn xe làm dây dẫn chung Vì vậy, đầu âm của nguồn điện được nối trực tiếp ra thân xe

- Các bộ phận tiêu thụ điện (phụ tải điện): Trong các bộ phận tiêu thụ điện thì máy khởi động là bộ phận tiêu thụ điện mạnh nhất (dòng điện cung cấp bởi ăcquy khi khởi động có thể lên đến 400÷600 (A) đối với động cơ xăng, hoặc 2000 (A) đối với động cơ diesel) Phụ tải điện được chia làm các loại cơ bản sau:

+ Phụ tải làm việc liên tục: Bơm nhiên liệu, kim phun nhiên liệu,…

+ Phụ tải làm việc không liên tục: Gồm các đèn pha, đèn cốt, đèn kích thước,…+ Phụ tải làm việc trong khoảng thời gian ngắn: Gồm các đèn báo rẽ, đèn phanh, mô tơ gạt nước lau kính, còi, máy khởi động, hệ thống xông máy,…

- Mạng lưới điện: Là khâu trung gian nối giữa phụ tải và nguồn điện, bao gồm: Các dây dẫn, các bộ chuyển mạch, công tắc, các thiết bị bảo vệ và phân phối khác nhau

2.2 Hệ thống nguồn cung cấp trên xe

Xe được trang bị rất nhiều thiết bị điện để điều khiển xe được an toàn và thuận tiện Xe cần sử dụng điện không chỉ khi đang chạy mà cả khi dừng Vì vậy,

xe có ắc quy để cung cấp điện cho các thiết bị phụ và khởi động động cơ, hệ thống nạp để tạo ra nguồn cung cấp điện khi động cơ đang nổ máy Hệ thống nạp cung cấp điện cho tất cả các thiết bị điện và để nạp điện cho ắc qui khi xe đang chạy

Hệ thống cung cấp bao gồm các thiết bị chính sau đây: Ắc quy, máy phát điện, bộ điều chỉnh điện (đặt trong máy phát), Đèn báo xạc, công tắc máy

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát[3]

2.2.1 Ắc quy

Dùng khởi động cơ ở một tốc độ tối thiểu tạo ra moment lớn để quay động

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

Ắc quy cung cấp điện khi:

- Động cơ ngừng hoạt động: Điện từ bình ắc quy được sử dụng để chiếu

sáng, dùng cho các thiết bị điện phụ, hoặc là các thiết bị điện khác khi động cơ không hoạt động

- Động cơ khởi động: Điện từ bình ắc quy được dùng cho máy khởi động và

cung cấp dòng điện cho hệ thống đánh lửa trong suốt thời gian động cơ đang khởi động Việc khởi động xe là chức năng quan trọng nhất của ắc quy.

- Động cơ đang hoạt động: Điện từ bình ắc quy có thể cần thiết để hỗ trợ cho

hệ thống nạp khi nhu cầu về tải điện trên xe vượt qua khả năng của hệ thống nạp

Cả ắc quy và máy phát đều cấp điện khi nhu cầu đòi hỏi cao

Theo tính chất dung dịch điện phân, ắcquy nước được chia ra các loại:

+ Ăc quy axít: dung dich điện phân là axít H2SO4

+ Ăc quy kiềm: dung dịch điện phân là KOH hoặc NaOH

2.2.1.1 Cấu tạo của ắc quy

Một bình ắc quy trên ô tô bao gồm một dung dịch acid sunfuric loãng và các bản cực âm, dương Khi các bản cực được làm từ chì hoặc vật liệu có nguồn gốc từ chì thì nó được gọi là ắc quy chì- acid Một bình ắc quy được chia thành nhiều ngăn (ắc quy trên ô tô thường có 6 ngăn), mỗi một ngăn có nhiều bản cực, tất cả được nhúng trong dung dịch điện phân

Hình 2.3: Cấu tạo ắc quy [3]

a Bản cực

Bản cực ắc quy được cấu trúc từ một khung sườn làm bằng hợp kim chì có chứa Antimony hay Canxi Khung sườn này là một lưới phẳng, mỏng Lưới tạo nên khung cần thiết để dán vật liệu hoạt tính lên nó, cả ở bản cực âm và bản cực dương Vật liệu hoạt tính được dán lên ở bản cực dương là chì oxide (PbO2) và ở bản cực âm là chì xốp (Pb).

 Cấu tạo bản cực  Cấu tạo chất điện phân Hình 2.4: Cấu tạo bản cực và chất điện phân [3]

b Chất điện phân

Chất điện phân trong bình ắc quy là hỗn hợp 36% acid sulfuric (H2SO4) và 64% nước cất (H2O) Dung dịch điện phân trên ắc quy ngày nay có tỷ trọng là 1.270 (ở 200 C) khi nạp đầy Tỷ trọng là trọng lượng của một thể tích chất lỏng so sánh với trọng lượng của nước với cùng một thể tích Tỷ trọng càng cao thì chất lỏng càng đặc

c Vỏ ắc quy

Vỏ ắc quy giữ các điện cực và các ngăn riêng rẽ của bình ắc quy Nó được chia thành 6 phần hay 6 ngăn Các bản cực được đặt trên các gờ đỡ, giúp cho các bản cực không bị ngắn mạch khi có vật liệu hoạt tính rơi xuống đáy ắc quy Vỏ

được làm từ polypropylen, cao su cứng, và plastic Một vài nhà sản xuất làm vỏ ắc quy có thể nhìn xuyên qua để có thể nhìn thấy được mực dung dịch điện phân mà không cần mở nắp ắc quy Đối với loại này thường có hai đường để chỉ mực thấp (lower) và cao (upper) bên ngoài vỏ

 Vỏ ắc quy  Nắp thông hơi  Dãy nắp thông hơi

Hình 2.5: Cấu tạo vỏ ắc quy [3]

Hình 2.6: Cọc ắc quy [3]

2.2.2 Máy phát điện xoay chiều

2.2.2.1 Công dụng, yêu cầu và cấu tạo

a Nhiệm vụ

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

vụ cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho ắc quy tên ô tô Nguồn điện phải đảm bảo một hiệu điện thế ổn định ở mọi chế độ phụ tải và thích ứng mọi điều kiện môi trường làm việc

hệ thống điện 14V) trong mọi chế độ làm việc của phụ tải

- Có công suất và độ tin cậy cao, chịu đựng được sự rung lắc, bụi bẫn, hơi dầu máy, hơi nhiên liệu và do ảnh hưởng bởi nhiệt độ khá cao của động cơ

- Có công suất cao kích thước và trọng lượng nhỏ gọn Đặc biệt giá thành thấp

- Việc chăm sóc và bảo dưỡng trong quá trình sử dụng càng ít càng tốt

- Đảm bảo thời gian làm việc lâu dài.

c Cấu tạo

Hình 2.7: Cấu tạo máy phát [3]

- Rô to (phần cảm): cuộn dây kích từ, hai chùm cực hình móng, 2 vòng tiếp điện.

Hình 2.8: Rôto máy phát [3]

- Stato (phần ứng): là khối thép định dạng hình rãnh và răng, cuộn dây 3

pha

Hình 2.9: Cấu tạo stato [3]

2.2.3 Sơ đồ cung cấp điện và phân bố phụ tải

Phụ tải điện trên xe có thể chia ra làm 3 loại: Tải thường trực là nhưng phụ tải liên tục hoạt động khi xe đang chạy, tải gián đoạn trong thời gian dài và tải gián đoạn trong thời gian ngắn

Hình 2.10: Sơ đồ phụ tải điện trên ô tô [3]

2.3 Hệ thống thông tin và hiển thị

Hệ thống thông tin trên xe bao gồm các bảng đồng hồ ( táp lô ), màn hình hiển thị đa chức năng và các đèn báo giúp tài xế và người sửa chữa biết được thông tin về tình trạng hoạt động củacác hệ thống chính trong xe

2.3.1 Các bảng đồng hồ và các đèn báo trên hệ thống hiển thị thông tin

1.đồng hồ tốc độ xe 3.đồng hồ báo nhiên liệu 5.đồng hồ tốc độ động cơ 2.đèn chỉ báo vị trí tay số 4.đồng hồ báo nhiệt độ

nước làm mát động cơ

6.các đèn cảnh báo

Hình 2.11: Cấu tạo chính bản táp lô

-Một số đèn cảnh báo trên táp lô của xe

Bảng 2.2: Các đèn báo trên táp lô

Đèn chiếu xa

Đèn báo hộp số tự động

Đèn báo túi khí SRS

Đèn báo cửa trước mở

Đèn báo dây đai an toàn chưa đóng

2.3.1.1.Sơ đồ hệ thống bản táp lô

Hình 2.12: Sơ đồ hệ thống bản táp lô [4]

2.3.2 Hệ thống thông tin

2.3.2.1 Hệ thống truyền thông tin (MPX)

Chúng ta đã biết, mức độ phức tạp của hệ thống dây dẫn trên ô tô ngày càng tăng Ngày nay kích thước, trọng lượng và hỏng hóc xuất phát từ hệ thống dây dẫn đều đã đạt mức 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 để điều khiển hết các chức năng của các thiết

bị đặt trong cửa: Nâng hạ kính, khóa, chống trộm, điều khiển kính chiếu hậu, loa…

Số điểm nối (connector) trên xe cũng tăng tỷ lệ thuận với số dây dẫn và khả năng

hư hỏng do độ sụt áp lớn cũng tăng theo Bên cạnh đó, các hệ thống điều khiển bằng vi xử lý ngày càng nhiều trên xe Hiện nay các hệ thống điều khiển bằng vi

xử lý như điều khiển động cơ (xăng, lửa, ga tự động, góc mở xupap…), hệ thống phanh chống hãm cứng, kiểm soát 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 và trao 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 cả các hệ thống

Tuy nhiên, giá thành sẽ rất cao vì số lượng không nhiều Cách giải quyết thứ hai là dùng một đường truyền dữ liệu chung (common data bus), giúp trao đổi thông tin giữa các hộp điều khiển và tín hiệu của các cảm biến có thể dùng chung Tất cả các dữ liệu có thể truyền trên một dây và số dây trên xe có thể giảm xuống còn 3 loại dây: Một dây dương, một dây mass và một dây tín hiệu Hệ thống MPX được ứng dụng trên các dòng xe của TOYOTA MPX là một hệ thống thông tin phức hợp (Multiplex Communication System), đó là một phương pháp thông tin liên lạc, nó truyền và/hay nhận hai hay nhiều dữ liệu sử dụng một đường truyền MPX có những ưu điểm sau:

- Giảm số lượng dây điện

- Bằng cách chia sẻ thông tin sẽ giảm được số lượng các bộ phận như công tắc, cảm biến, bộ chấp hành…

- Do ECU nằm gần công tắc và cảm biến sẽ đọc thông tin của tín hiệu và truyền tín hiệu đến các ECU khác, chiều dài của dây điện có thể rút ngắn lại

Hình 2.13: Minh họa thể hiện ưu điểm của hệ thống mạng [5]

Mặt khác, trong hệ thống MPX, tất cả các tín hiệu đều được mã hóa thành tín hiệu số nên thông tin hiển thị đạt độ chính xác cao, nhờ đó người lái đánh giá được chính xác tình trạng kỹ thuật của xe

Hình 2.14: Các loại tín hiệu sử dụng trong hệ thống [5]

MPX bao gồm các loại chuẩn truyền dữ liệu : BEAN, CAN, LIN và LAN

AVC-2.3.2.2 Hệ thống mạng CAN (Controller Area Network)

Đường truyền dữ liệu mạng CAN gồm hai dây xoắn với nhau thành một cặp Việc truyền dữ liệu diễn ra bằng cách cấp điện áp High (+ ) và Low (- )đến hai đường dây để gửi một tín hiệu (truyền dẫn bằng điện áp vi sai)

Hình 2.15: Kết cấu dây xoắn và sơ đồ truyền tín hiệu [5]

Điện áp chênh lệch tạo ra giữa hai dây được phát hiện dưới dạng tín hiệu dữ liệu, nó có đặc điểm là không thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu bên ngoài Vì giả sử khi

có nhiễu thì phần nhiễu trên dây High và dây Low sẽ khử lẫn nhau

Hình 2.16: Sơ đồ khử nhiễu bằng điện áp chênh lệch[5]

Việc kết nối các dữ liệu theo kiểu Bus: Bao gồm một số giắc đấu dây (J/C)

tạo thành hai đầu bus chính có mạch đầu, cuối và đường bus nhánh nối các ECU

và các cảm biến

2.3.2.3 Hệ thống đường truyền dữ liệu

2 Cổng kết nối ECU 12 ECU kiểm soát công tắc điều khiển

3 Thân chính ECU 13 ECU cảnh báo áp suất lốp

5 Điều hòa không khí 14 ECU điều khiển chống trượt xe

6 Cảm biến túi khí trung tâm 15 Cảm biến độ lệch góc lái

7 Màn hình hiển thị đa chức năng 16 Cảm biến góc lái

8 Đồng hồ táp lô 17 ECU điều khiển bốn bánh dẫn động

9 ECU xác nhận 18 ECU cảnh báo khoản cách

10 ECU kiểm tra độ giảm chấn 4 DLC3

19 ECU điều khiển dây đai an toàn 20 Bộ kết nối CAN số 1

Hình 2.17: Sơ đồ khối hệ thốngtruyền thông tin [4]

Có rất nhiều bộ điều khiển (module) đều có khả năng truyền và chia sẻ thông tin nhận được từ các cảm biến cho nhau, việc này được thực hiện một cách chính xác và thuận lợi nhờ tính ưu việt của mạng CAN