TÌM HIỂU CẤU TẠO, QUI TRÌNH LẮP ĐẶT VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ Ô TÔ KHÁCH COUNTY HMK29B.

Hầu hết các dòng xe hiện nay đều có sản phẩm được lắp ráp trong nước như xe du lịch 4 hoặc 7 chỗ ngồi, xe khách từ 16 đến 45 chỗ ngồi, xe tải, xe buýt, các loại xe chuyên dùng...Có rất n

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU CẤU TẠO, QUI TRÌNH LẮP ĐẶT VÀ KIỂM TRA

CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ

Ô TÔ KHÁCH COUNTY HMK29B

Họ và tên sinh viên: LÊ PHƯƠNG NAM Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Niên khóa: 2008 – 2012

Tháng 6/2012

i

TÌM HIỂU CẤU TẠO, QUI TRÌNH LẮP ĐẶT VÀ KIỂM TRA

CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ

Ô TÔ KHÁCH COUNTY HMK29B

Tác giả

LÊ PHƯƠNG NAM

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kỹ sư ngành

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Giáo viên hướng dẫn:

Th.S Trần Mạnh Quí Th.S Cao Minh Đức

Tháng 06 năm 2012

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập tại trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM em đã được dạy dỗ và tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích từ thầy cô và bạn bè, đó chính là hành trang quý báu cho công việc của em sau này Có được ngày hôm nay em xin gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất đến:

 Cha, mẹ và gia đình vì trong suốt thời gian qua đã động viên và tạo động lực cho em học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp

 Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM

 Quý thầy cô Khoa Cơ Khí Công Nghệ đã tận tình dạy bảo và truyền đạt kiến thức cho em trong thời gian học tập tại trường

 Thầy Th.S Trần Mạnh Quí, Th.S Bùi Công Hạnh, Th.S Thi Hồng Xuân, Th.S Bùi Ngọc Triều, KS.Phan Minh Hiếu trong bộ môn Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô Trường Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh đã tận tình dạy bảo, tạo điều kiện cho

 Em xin kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe để tiếp tục sự nghiệp trồng người và chắp cánh tương lai cho những thế hệ trẻ của đất nước

 Chúc các bạn có sức khỏe dồi dào để tiếp tục con đường của mình

Sinh viên thực hiện

Lê Phương Nam

iii

TÓM TẮT

1.Tên đề tài:

- TÌM HIỂU CẤU TẠO, QUI TRÌNH LẮP ĐẶT VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT

BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ Ô TÔ KHÁCH COUNTY HMK29B

2 Thời gian và địa điểm tiến hành :

- Thời gian thực hiện: Từ ngày 15/03/2012 đến ngày 10/06/2012

- Địa điểm thực hiện: Xưởng lắp ráp xe ô tô chở khách Hyundai, công ty cơ khí giao thông Tracomeco

- Hiểu được quá trình chạy thử động cơ và chẩn đoán cho hệ thống điều khiển động

cơ sau khi lắp ráp hoàn thành

iv

MỤC LỤC

TRANG TỰA i

LỜI CẢM ƠN ii 

TÓM TẮT iii 

MỤC LỤC iv 

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vi 

DANH SÁCH CÁC BẢNG vii 

DANH SÁCH CÁC HÌNH viii 

Chương 1 MỞ ĐẦU 1 

1.1 Dẫn nhập 1 

1.2 Mục đích của đề tài 2 

Chương 2 TỔNG QUAN 3 

2.1 Sơ lược về hệ thống điện động cơ 3 

2.1.1 Ắc quy 3 

2.1.2 Máy phát điện xoay chiều 7 

2.1.3 Máy khởi động 13 

2.1.4 ECM, ECU 22 

2.1.5 Các cảm biến chính 23 

2.1.6 Bugi xông 27 

2.1.7 Hệ thống van SCV điều khiển hút của bơm cao áp 28 

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 30 

3.1 Thời gian và địa điểm và thực hiện 30 

3.2 Phương tiện thực hiện 30 

3.3 Phương pháp nghiên cứu 30 

3.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 30 

3.3.2 Phương pháp thực hiện 30 

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 

v

4.1 Giới thiệu về dòng ô tô chở khách Hyundai County 29 chỗ ngồi ( County

HMK29B) 32 

4.2 Tìm hiểu thông số kĩ thuật, cấu tạo, hoạt động, việc lắp đặt và kiểm tra của các thiết bị trên hệ thống điện động cơ 33 

4.2.1 Bình ắc quy 33 

4.2.2 Máy phát điện 35 

4.2.3 Máy khởi động 39 

4.2.4 Kim phun 43 

4.2.5 Bộ phận SCV điều khiển bơm cao áp 46 

4.2.6 Bugi Xông 47 

4.2.7 Tìm hiểu các cảm biến và một số bộ phận khác 49 

4.3 Kết nối các giắc cắm 58 

4.4 Khởi động, chạy thử động cơ 60 

4.5 Chẩn đoán động cơ 61 

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 63 

5.1 Kết luận 63 

5.2 Đề nghị 63 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 

Phụ Lục  

 

vi

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

 

CBU: Completely Built Up

SKD: Semi Knocked Down

CKD: Completely Knocked Down

IKD: Incompletely Knocked Down

ĐCT: Điểm Chết Trên

CRDi: Common Rail Diesel Injection

CMPS: Camshaft Position Sensor

CKPS: Crankshaft Position Sensor

ECU: Engine Control Unit

ECM: Engine Control Module

TDC: Top Dead Center

ECTS: Engine Coolant Temperature Sensor

SCV: Suck Control Valve

APS: Accelerator Position Sensor

FTS: Fuel Temperature Sensor

RPS: Rail Pressure Sensor

V/p: Vòng/phút

Solenoid: Cuộn dây

Common rail: Đường ống chung

vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Hiệu điện thế và dòng điện phát ra ứng với số vòng quay của máy phát 35 

Bảng 4.2: Thông số khi kiểm tra máy khởi động 40 

Bảng 4.3: Dữ liệu hiện hành xe County 61 

 

viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Cấu tạo bình ắc quy axit 4 

Hình 2.2: Cấu tạo của bản cực và khối bản cực 5 

Hình 2.3: Máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ 7 

Hình 2.4: Các chi tiết chính của rô to máy phát 8 

Hình 2.5: Stator (a) và sơ đồ đấu dây (b) của máy phát điện xoay chiều 3 pha 8 

Hình 2.6: Rô to của máy phát điện 9 

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý sinh điện 9 

Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý dòng điện xoay chiều 3 pha 10 

Hình 2.9: Sơ đồ chỉnh lưu 6 đi ốt (a) và dòng điện phát ra (b) 11 

Hình 2.10: Sơ đồ bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn 12 

Hình 2.11: Vị trí máy khởi động 13 

Hình 2.12: Máy khởi động loại thông thường 14 

Hình 2.13: Máy khởi động loại giảm tốc 14 

Hình 2.14: Máy khởi động loại bánh răng hành tinh 15 

Hình 2.15: Khung dây trong từ trường 15 

Hình 2.16: Đường sức của khung dây và nam châm 16 

Hình 2.17: Lực từ sinh ra trên khung dây 16 

Hình 2.18: Cấu tạo công tắc từ 17 

Hình 2.19: Phần ứng và ổ bi cầu Hình 2.20: Vỏ máy khởi động 17 

Hình 2.21: Chổi than và giá đỡ chổi than 19 

Hình 2.22: Li hợp khởi động 19 

Hình 2.23: Cấu tạo của công tắc từ 20 

Hình 2.24: Quá trình hút vào 21 

Hình 2.25: Quá trình giữ 21 

Hình 2.26: Quá trình hồi về 22 

Hình 2.27: ECU và ECM điều khiển động cơ 22 

ix

Hình 2.28: Hệ thống CRDi đơn giản 23 

Hình 2.29: Hình dáng cảm biến nhiệt độ nước làm mát 23 

Hình 2.30: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát 24 

Hình 2.31: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp 24 

Hình 2.32: Dạng sóng tín hiệu G 25 

Hình 2.33: Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục cam 26 

Hình 2.34: Dạng sóng tín hiệu NE 26 

Hình 2.35: Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục khuỷu 27 

Hình 2.36: Sơ đồ mạch điện tín hiệu G, NE 27 

Hình 2.37: Cấu tạo bugi xông 28 

Hình 2.38: Cấu tạo bơm cao áp 28 

Hình 4.1: Ô tô chở khách Hyundai County 29 chỗ ngồi 32 

Hình 4.2: Ắc qui lắp trên thân xe 34 

Hình 4.3: Cấu tạo máy phát điện (1) 35 

Hình 4.4: Cấu tạo máy phát điện (2) 36 

Hình 4.5: Rotor của máy phát trên động cơ D4DD 36 

Hình 4.6: Stator của máy phát trên động cơ D4DD 37 

Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống nạp 38 

Hình 4.8: Vị trí của máy phát điện 39 

Hình 4.9: Các bộ phận máy khởi động của động cơ D4DD 41 

Hình 4.10: Sơ đồ mạch điện máy khởi động 42 

Hình 4.11: Vị trí của máy khởi động 43 

Hình 4.12: Mã kim phun 43 

Hình 4.13: Cấu tạo kim phun 44 

Hình 4.14: Vị trí kim phun 45 

Hình 4.15: Máy Hi-scan 46 

Hình 4.16: Cổng kết nối DLC 3 46 

Hình 4.17: Vị trí bộ phận SCV 47

Hình 4.18: Mạch điện bugi xông 48

x

Hình 4.19: Vị trí bugi xông 49 

Hình 4.20: Cảm biến vị trí trục cam 50 

Hình 4.21: Cảm biến vị trí trục khuỷu 50 

Hình 4.22: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ 51 

Hình 4.23: Sơ đồ đồng hệ thống hồ báo hiệu nhiệt độ nước làm mát động cơ 51 

Hình 4.24: Cảm biến nhiệt độ và áp suất không khí nạp 52 

Hình 4.25: Vị trí cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 53 

Hình 4.26: Cảm biến áp suất đường ống nhiên liệu chung 54 

Hình 4.27: Cảm biến áp suất nhớt 54 

Hình 4.28: Đồng hồ áp suất nhớt kiểu nhiệt điện 55 

Hình 4.29: Dạng sóng tín hiệu của cảm biến Hall 56 

Hình 4.30: Vị trí của cảm biến tốc độ xe 56 

Hình 4.31: Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại tuyến tính 57 

Hình 4.32: Hộp cầu chì 58 

Hình 4.33: Giắc nối ra từ động cơ 58 

Hình 4.34: Giắc nối trên hệ thống dây điện lắp trên thân xe 59 

Hình 4.35: Các đầu giắc khi đã kết nối lại với nhau 59 

Hình 4.36: Các giắc nối tới ECM 60 

Hình 4.37: Mặt trước của ECM 60 

Hình 4.38: Các chân kết nối của ECM 60

1

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Dẫn nhập

- Trên con đường phát triển của ngành công nghiệp Việt Nam, ngành công nghiệp ô

tô chiếm một vị trí khá là quan trọng Đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng hóa, hành khách ngày càng tăng cao của xã hội Doanh số ô tô bán ra ngày càng tăng và đa dạng

về chủng loại từ những dòng xe thông dụng đến các dòng xe cao cấp Ngành công nghiệp ô tô ngày càng phát triển theo hướng đa dạng về chủng loại, tiện dụng, tiết kiệm nhiên liệu và đặc biệt là thân thiện với môi trường Nếu trước đây hầu hết các xe

ô tô đều được nhập khẩu nguyên chiếc từ nước ngoài với giá thành cao và chịu nhiều rào cản từ thuế quan, thì ngày nay ở nước ta đang phát triển ngành công nghiệp lắp ráp

ô tô góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế đồng thời cũng để làm giảm giá thành của các loại xe ô tô, tạo điều kiện cho người dân và doanh nghiệp có thể mua xe

để kinh doanh vận tải, vận chuyển hành khách hoặc phục vụ nhu cầu đi lại của cá nhân Hầu hết các dòng xe hiện nay đều có sản phẩm được lắp ráp trong nước như xe

du lịch 4 hoặc 7 chỗ ngồi, xe khách từ 16 đến 45 chỗ ngồi, xe tải, xe buýt, các loại xe chuyên dùng Có rất nhiều loại ô tô được lắp ráp tại Việt Nam như các loại xe của hãng Hyundai, Toyota, Kia…Trong đó dòng xe khách County HMK29B đang được lắp ráp rất phổ biến ở Việt Nam với nhiều tính năng ưu việt về khả năng vận hành mạnh mẽ và vượt trội của động cơ Được sự sắp xếp của bộ môn công nghệ kỹ thuật ô

tô và khoa Cơ Khí Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

đề tài: “ TÌM HIỂU CẤU TẠO, QUI TRÌNH LẮP ĐẶT VÀ KIỂM TRA CÁC

THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ Ô TÔ KHÁCH COUNTY HMK29B” được thực hiện để giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu tạo cũng như qui trình

lắp đặt hệ thống điện động cơ trên dòng xe ô tô chở khách Hyundai County 29 chỗ ngồi này

2

- Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên quyển luận văn này còn nhiều sai sót

Vì vậy, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô, các bạn bè và độc giả

để em củng cố thêm kiến thức và những đề tài sau được hoàn thiện hơn

1.2 Mục đích của đề tài

- Thông qua việc thực hiện đề tài này giúp em được tìm hiểu một cách sâu hơn

về hệ thống điện động cơ Diesel Common Rail

- Tìm hiểu thông số, cấu tạo và hoạt động của một số thiết bị trên hệ thống điện động cơ xe County HMK29B

- Nắm được qui trình lắp ráp và kiểm tra các thiết bị của hệ thống điện động cơ xe County

- Tìm hiểu quá trình chạy thử động cơ và chẩn đoán cho hệ thống điều khiển động cơ sau khi lắp ráp hoàn thành hệ thống điện động cơ

- Những điều này tạo điều kiện thuận lợi cho em trong công việc sau khi ra trường, góp phần đáp ứng được một phần nào đó nhu cầu của xã hội

 

 

Có nhiều phương pháp để phân loại ắc quy, tuy nhiên trên ô tô hiện nay thường sử

dụng hai loại chính là ắc quy nước và ắc quy khô, việc sử dụng ắc quy khô trên ô tô

có tính ưu việt hơn hẳn so với ắc quy nước Tuy nhiên nếu so sánh hai ắc quy có cùng dung lượng như nhau thì ắc quy nước có thời gian đề máy và tuổi thọ cao hơn Dù gọi

là ắc qui khô nhưng bên trong vẫn chứa dung dịch điện phân Nhưng ắc qui khô thì không cần phải châm thêm nước trong suốt thời gian sử dụng Cấu tạo bên trong của 2 loại ắc qui cơ bản giống nhau

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

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

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

So sánh hai loại ắc quy axít và kiềm thì ắc quy axít có suất điện động mỗi ngăn cao hơn (~2V), điện trở trong nhỏ hơn, nên khi phóng với dòng lớn độ sụt thế ít, chất lượng khởi động tốt hơn, giá thành rẻ, tuy nhiên trọng lượng nặng Ăcquy kiềm có suất điện động mỗi ngăn khoảng 1,38V, giá thành cao hơn (2÷3 lần) do phải sử dụng các loại vật liệu quý hiếm như bạc, niken, cađimi, điện trở trong lớn hơn

Tuy vậy, ắc quy kiềm có độ bền cơ học và tuổi thọ cao hơn (4÷5 lần), làm việc tin cậy hơn

Trên đa số ô tô hiện nay đều sử dụng ắc quy axít

 Cấu tạo ắc quy

4

Để tạo được một bình ắc quy có hiệu điện thế (6, 12 hay 24V) người ta mắc nối tiếp các khối ắc quy đơn lại với nhau thành bình ắc quy, vì mỗi ngăn ắc quy đơn chỉ cho suất điện động (~2V) Trên ô tô hiện nay thường sử dụng ắc quy 12 (V)

Cấu tạo ắc quy như sau:

+ Vỏ bình: có dạng hình hộp chữ nhật, làm bằng nhựa êbônít, cao su cứng hay chất dẻo chịu a xít và được chia thành các ngăn tương ứng với số lượng các ắc quy đơn cần thiết Trong các ngăn đó được đặt các khối bản cực Dưới đáy vỏ bình có các gân dọc hình lăng trụ để đỡ các khối bản cực Khoảng trống dưới đáy giữa các gân dùng để chứa các chất kết tủa, các chất tác dụng bong ra từ các bản cực, để chúng không làm chập (ngắn mạch) các bản cực khác dấu

+ Khối bản cực: Bao gồm các bản cực dương và âm đặt xen kẽ nhau, giữa chúng

có các tấm ngăn cách điện Mỗi bản cực gồm có phần khung hình mắt cáo và các chất tác dụng trát trên nó Phần trên của khung có tai 3 (hình 2.2) để nối các bản cực cùng tên với nhau thành phân khối bản cực Phần dưới của khung có các chân để tựa lên các gân ở đáy bình Các chân được bố trí so le để tránh chập mạch qua sóng đỡ

Hình 2.1: Cấu tạo bình ắc quy axit

1- Bản cực âm; 2- Tấm cách; 3- Bản cực dương; 4- Khối bản cực; 5- Cầu nối các bản cực cùng tên; 6- Đầu ra; 7- Cực dương; 8- Vỏ bình; 9- Đệm làm kín; 10- Nút;

11- Nắp; 12- Cầu nối các ngăn; 13- Lỗ thông hơi; 14- Cực âm. 

5

Khung được đúc từ hợp kim chống ôxy hoá, gồm: 92÷93 % chì và 7÷8 % ăngtimon(Sb) Khung của các bản cực dương còn cho thêm 0,1÷0,2 % Asen (As) Ăngtimon và Asen có tác dụng làm tăng độ bền cơ học, giảm ôxy hoá cho khung, ngoài ra còn làm tăng tính đúc của hợp kim

Chất tác dụng trên bản cực âm được chế tạo từ bột chì và dung dịch axit H2SO4, ngoài ra để tăng độ xốp, giảm khả năng co và hoá cứng bản cực người ta còn cho thêm 2÷3% chất nở Để làm chất nở có thể sử dụng các chất hữu cơ hoạt tính bề mặt hỗn hợp với sun phát bari BaSO4 như các muối humát chế tạo từ than bùn, bồ hóng, chất thuộc da

Chất tác dụng trên bản cực dương: được chế tạo từ minium chì Pb3O4, monoxít chì PbO và dung dịch axit H2SO4 Ngoài ra, để tăng độ bền người ta còn cho thêm sợi polipropilen

Các phân khối bản cực và tấm ngăn được lắp ráp lại tạo thành khối bản cực Số bản cực âm thường lớn hơn số bản cực dương một bản để đặt các bản cực dương vào giữa các bản cực âm, đảm bảo cho các bản cực dương làm việc đều cả hai mặt để tránh cong vênh và bong rơi chất tác dụng

+ Tấm ngăn là những lá mỏng chế tạo từ vật liệu xốp chịu a xít như: mipo, miplát, bông thuỷ tinh hay kết hợp giữa bông thuỷ tinh với miplát hoặc gỗ Các tấm

Hình 2.2: Cấu tạo của bản cực và khối bản cực

a- Phần cốt; b- Nửa khối bản cực;

c- Khối bản cực và các tấm cách; d- Tấm cách

6

ngăn thường có một mặt nhẵn và một mặt hình sóng, lồi lõm Mặt nhẵn đặt hướng về phía bản cực âm, còn mặt hình sóng hướng về phía bản cực dương để tạo điều kiện cho dung dịch điện phân dễ luân chuyển đến bản cực dương và lưu thông tốt hơn + Ngoài ra còn một số các chi tiết khác như: nút, nắp, cầu nối, ống thông hơi

 Các quá trình điện hóa trong ắc quy

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

Như vậy dung lượng của ắc quy là đại lượng biến đổi phụ thuộc vào chế độ phóng

điện Người ta còn đưa ra khái niệm dung lượng định mức của accu Q5, Q10, Q20

mang tính quy ước ứng với một chế độ phóng điện nhất định như chế độ 5 giờ, 10 giờ,

20 giờ phóng điện ở nhiệt độ +30oC

Các yếu tố ảnh hưởng tới dung lượng của ắc quy:

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

• Dung dịch điện phân

2.1.2 Máy phát điện xoay chiều

Máy phát là nguồn điện chính trên ô tô máy kéo (ở số vòng quay trung bình và lớn của động cơ), nó có nhiệm vụ:

- Cung cấp điện cho tất cả các phụ tải

- Nạp điện cho ắc quy

Trên hầu hết các ô tô hiện đại ngày nay người ta đều sử dụng loại máy phát xoay chiều 3 pha kích thích kiểu điện từ

 Cấu tạo

- Cấu tạo của máy phát điện loại có vòng tiếp điện gồm những bộ phận chính là:

rô to, stato, chổi than và vòng tiếp điện, các nắp, puli, cánh quạt và bộ chỉnh lưu

 Rô to: gồm hai cực từ hình móng lắp then trên trục Giữa các chùm cực có các cuộn dây kích thích đặt trên trục qua ống lót bằng thép Các đầu của cuộn dây kích

Hình 2.3: Máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ

1- Vỏ máy phát; 2- Bạc lót; 3- Startor; 4- Giá đỡ; 5- Bộ chỉnh lưu; 6- Bộ điều

chỉnh điện; 7- Vòng tiếp điện; 8- Rôto. 

8

thích được nối với các vòng tiếp điện gắn trên trục máy phát Trục của rô to được đặt trên các ổ bi lắp trong các nắp bằng hợp kim nhôm Trên nắp, phía vòng tiếp điện còn bắt giá đỡ chổi điện Một chổi điện được nối với vỏ máy phát, chổi còn lại nối với đầu

ra cách điện với vỏ Trên trục còn lắp cánh quạt và puli dẫn động

Hình 2.4: Các chi tiết chính của rô to máy phát

1 và 2- Các nửa rô to trái và phải; 3- Cuộn kích thích; 4- Các má cực; 5- Đầu ra cuộn kích thích; 6- Then; 7- Đai ốc và vòng đệm; 8- Trục lắp vòng tiếp điện; 9- các vòng

tiếp điện; 10- Các đầu dây dẫn

 Stato: 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 Đây là các cuộn dây pha được quấn theo hình sao hoặc hình tam giác ( theo hình 2.5 cuộn dây 3 pha được quấn theo hình sao)

Hình 2.5: Stator (a) và sơ đồ đấu dây (b) của máy phát điện xoay chiều 3 pha

9

 Chổi than và vòng tiếp điện: gồm chổi than, lò xo, vòng kẹp chổi than, vòng tiếp điện cho dòng điện chạy qua rô to để tạo ra từ trường

Hình 2.6: Rô to của máy phát điện và chổi than

 Nguyên lý sinh điện của máy phát điện xoay chiều 3 pha

Khi nam châm quay trong cuộn dây, điện áp sẽ sinh ra giữa 2 đầu cuộn dây Điện áp này sẽ sinh ra một dòng điện xoay chiều

Mối liên hệ giữa dòng điện sinh ra trong cuộn dây và vị trí của nam châm được chỉ

ra trong (hình 2.8) Dòng điện lớn nhất được sinh ra khi cực N và cực S của nam châm gần với cuộn dây nhất Tuy nhiên, chiều dòng điện ở mỗi nửa vòng quay của nam châm lại ngược nhau

N

S N S

N

S N S

t

V (+)

V (-)

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý sinh điện

a- Sơ đồ nguyên lý; b- Dòng điện xoay chiều 1 pha trong một chu kỳ

 Bộ chỉnh lưu

Các thiết bị điện trên xe đều yêu cầu dòng điện một chiều để hoạt động và ắc quy cần dòng điện một chiều để nạp Trên ô tô hiện đại đều sử dụng máy phát điện xoay chiều 3 pha nên muốn sử dụng dòng điện này cần phải biến đổi thành dòng một chiều Ngoài ra các đi ốt còn có tác dụng ngăn dòng điện từ bình ắc qui phóng trở ngược lại máy phát khi điện áp ắc qui lớn hơn, hoặc khi động cơ không quay Việc biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều gọi là “chỉnh lưu” Biện pháp đơn giản nhất để chỉnh lưu dòng điện là sử dụng các đi ốt

Đi ốt là một vật liệu bán dẫn nó chỉ cho phép dòng điện đi qua theo một chiều, cấu tạo bởi chất bán dẫn Silic hoặc Gecmani có pha thêm một số chất để tăng cường electron tự do

0

90° 150°

240°

S N

11

Nguyên lý lưu thông mạch điện như sau:

Giả sử nếu điện áp đầu A là (+) và tại đầu C là (-), thì dòng điện lưu thông trong mạch như sau: Từ a  S1  B (+)  R  B(-)  S’3  c  C  đầu gốc cuộn A

Giả sử nếu điện áp đầu C là (+) và tại đầu A là (-), thì dòng điện lưu thông trong mạch như sau: từ c  S3  B (+)  R  B(-)  S’1  a  A  đầu gốc cuộn C Như vậy, ta nhận thấy rằng dòng điện lưu thông trong cuộn pha là dòng điện xoay chiều trong lúc dòng điện đi qua điện trở R là dòng điện một chiều

Ta nhận thấy dòng điện sau khi được nắn ( chỉnh lưu) thành dòng một chiều vẫn còn nhấp nhô, vì vậy trên ô tô thường sử dụng các bộ lọc (tụ điện, cuộn cảm) nắn điện sao cho dòng điện ra đến tải gần với dạng đường thẳng

 Bộ điều chỉnh điện ( tiết chế)

Trên các ô tô hiện đại ngày nay người ta thường sử dụng loại bộ điều chỉnh điện áp bấn dẫn IC vì những ưu điểm nổi bật của nó so với các loại bộ điều chỉnh điện áp cơ khí Khi sử dụng bộ điều chỉnh điện áp cơ khí có hai nhược điểm quan trọng là tính trễ

và đặc tính nhiệt độ của nó, tính trễ gây ra sự sụt áp, khi tiếp điểm cơ khí làm việc ở tốc cao với dòng lớn sẽ sinh nhiệt lớn làm tiếp điểm nhanh mòn và phải thường xuyên bảo dưỡng

Ưu điểm của bộ điều chỉnh điện áp IC là:

- Điện áp điều chỉnh ổn định, biên độ dao động nhỏ

- Dải điện áp ra hẹp hơn và ít thay đổi theo thời gian

Hình 2.9: Sơ đồ chỉnh lưu 6 đi ốt (a) và dòng điện phát ra (b)

12

- Chịu được rung động và có độ bền cao do không có các chi tiết chuyển động

- Tuổi thọ cao

Nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn:

Hình 2.10: Sơ đồ bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn

Tiết chế bán dẫn hoạt động dựa trên nguyên tắc nhận biết điện áp máy phát bằng đi

ốt Zenner để điều khiển dòng qua cuộn kích từ bằng tranzito công suất Điện áp máy phát được đưa qua một cầu phân áp để dẫn (ngắt) Zenner Tín hiệu này được cho qua một bộ điều khiển trung gian để cuối cùng ngắt (dẫn) tranzito điều khiển dòng qua cuộn kích từ, duy trì điện áp tại mức hiệu chỉnh Sau đây là ví dụ về hoạt động của một tiết chế bán dẫn

 Khi bật IG/SW, có dòng điện:

(+) Ắc quy → đèn báo nạp và R5 → R1: phân cực thuận cho T2 và T3 làm T2

TriO W

+

T T T

D

D

R

R R

2

3 Z

1

F

2.1.3.1 Mô tả máy khởi động

- Để khởi động động cơ, máy khởi động làm quay trục khuỷu thông qua vành răng Máy khởi động cần phải tạo ra mô men lớn từ nguồn điện hạn chế của ắc qui đồng thời phải gọn nhẹ Vì lý do này người ta dùng một mô tơ điện một chiều trong máy khởi động

- Để khởi động động cơ thì trục khuỷu phải quay nhanh hơn tốc độ quay tối thiểu Tốc độ quay tối thiểu để khởi động động cơ khác nhau tuỳ theo cấu trúc động cơ và tình trạng hoạt động, thường từ 50 - 70 vòng/ phút đối với động cơ xăng và từ 90 -

120 vòng/phút đối với động cơ diesel

- Tỷ số truyền giữa bánh răng dẫn động khởi động và vành răng xấp xỉ từ 1:10 tới 1:15

 Mô tơ điện một chiều

Mô tơ điện một chiều gồm có một cuộn cảm và cuộn ứng được mắc nối tiếp được dùng để tạo ra mô men quay cực đại khi máy khởi động bắt đầu làm việc

14

2.1.3.2 Các loại máy khởi động

a Máy khởi động loại thông thường

Hình 2.12: Máy khởi động loại thông thường

- Bánh răng dẫn động chủ động được đặt trên cùng một trục với lõi mô tơ (phần ứng)

và quay cùng tốc độ với lõi

- Cần dẫn động được nối với thanh đẩy của công tắc từ đẩy bánh răng chủ động và làm cho nó ăn khớp với vành răng

b Loại giảm tốc

Hình 2.13: Máy khởi động loại giảm tốc

- Máy khởi động loại giảm tốc dùng mô tơ tốc độ cao

- Máy khởi động loại giảm tốc làm tăng mô men xoắn bằng cách giảm tốc độ quay của phần ứng lõi mô tơ nhờ bộ truyền giảm tốc

15

Pít tông của công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động đặt trên cùng một trục với

nó vào ăn khớp với vành răng

c Máy khởi động loại bánh răng hành tinh

Hình 2.14: Máy khởi động loại bánh răng hành tinh

- Máy khởi động loại bánh răng hành tinh dùng bộ truyền hành tinh để giảm tốc độ quay của lõi (phần ứng) của mô tơ

- Bánh răng dẫn động khởi động ăn khớp với vành răng thông qua cần dẫn động giống như trường hợp máy khởi động thông thường

Ngoài ra còn có máy khởi động PS (Mô tơ giảm tốc hành tinh-rôto đoạn dẫn) 2.1.3.3 Nguyên lý tạo ra mô men

- Đường sức từ sinh ra giữa cực bắc và cực nam của nam châm Nó đi từ cực bắc đến cực nam

- Khi đặt một nam châm khác ở giữa hai cực từ, sự hút và đẩy của hai nam châm làm cho nam châm đặt giữa quay xung quanh tâm của nó

Hình 2.15: Khung dây trong từ trường

16

- Mỗi đường sức từ không thể cắt ngang qua đường sức từ khác Nó dường như trở nên ngắn hơn và cố đẩy những đường sức từ gần nó ra xa Đó là nguyên nhân làm cho nam châm ở giữa quay theo chiều kim đồng hồ

- Chiều của đường sức từ sinh ra trên khung dây được xác định bằng qui tắc vặn nút chai

- Khi chiều của từ trường trùng nhau, đường sức từ trở nên mạnh hơn (dày hơn) Khi chiều của từ trường đối ngược, thì đường sức từ trở nên yếu đi (thưa hơn)

Hình 2.16: Đường sức của khung dây và nam châm

Bản chất của đường sức từ thường trở nên ngắn đi và cố đẩy những đường sức

từ khác ra xa nó tạo ra lực Lực sinh ra trên khung dây cung cấp năng lượng làm quay động cơ điện

- Đặt hai đầu khung dây lên điểm tựa để nó có thể quay Tuy nhiên, nó chỉ có thể tiếp tục quay khi lực sinh ra theo chiều cũ

- Bằng cách gắn cổ góp và chổi than vào khung dây, dòng điện chạy qua dây dẫn từ sau đến trước phía cực bắc, trong khi dòng điện chạy từ trước ra sau phía cực nam và duy trì như vậy Điều đó làm nam châm tiếp tục quay

Hình 2.17: Lực từ sinh ra trên khung dây

17

2.1.3.4 Cấu tạo máy khởi động

a Công tắc từ

Hình 2.18: Cấu tạo công tắc từ

- Công tắc từ hoạt động như là một công tắc chính của dòng điện chạy tới mô tơ và điều khiển bánh răng bendix bằng cách đẩy nó vào ăn khớp với vành răng khi bắt đầu khởi động và kéo nó ra sau khi khởi động Cuộn hút được quấn bằng dây có đường kính lớn hơn cuộn giữ và lực điện từ của nó tạo ra lớn hơn lực điện từ được tạo ra bởi cuộn giữ

b Phần ứng và ổ bi cầu

- Phần ứng tạo ra lực làm quay mô tơ và ổ bi cầu đỡ cho lõi (phần ứng) quay ở tốc độ cao

Hình 2.19: Phần ứng và ổ bi cầu

d Chổi than và giá đỡ chổi than

- Chổi than được tì vào cổ góp của phần ứng bởi các lò xo để cho dòng điện đi từ

cuộn dây tới phần ứng theo một chiều nhất định Chổi than được làm từ hỗn hợp các bon nên nó có tính dẫn điện tốt và khả năng chịu mài mòn lớn Các lò xo chổi than nén vào cổ góp phần ứng và làm cho phần ứng dừng lại ngay sau khi máy khởi động bị ngắt

đồng Nếu các lò xo chổi than bị yếu đi hoặc các chổi than bị mòn có thể làm cho tiếp điểm điện giữa chổi than và cổ góp không đủ để dẫn điện Điều này làm cho điện trở ở chỗ tiếp xúc tăng lên làm giảm dòng điện cung cấp cho mô tơ và dẫn đến giảm mô men

- Để bảo vệ máy khởi động khỏi bị hỏng bởi số vòng quay cao được tạo ra khi động

cơ đã được khởi động, người ta bố trí li hợp khởi động này Đó là li hợp khởi động loại một chiều có các con lăn

f Bánh răng khởi động chủ động và then xoắn

- Bánh răng bendix và vành răng truyền lực quay từ máy khởi động tới động cơ nhờ

sự ăn khớp an toàn giữa chúng Bánh răng bendix được vát mép để ăn khớp được dễ dàng Then xoắn chuyển lực quay vòng của motor thành lực đẩy bánh răng bendix, trợ giúp cho việc ăn khớp và ngắt sự ăn khớp của bánh răng bendix với vành răng

20

2.1.3.5 Công tắc từ

Công tắc từ có hai chức năng:

- Đóng ngắt mô tơ

- Ăn khớp và ngắt bánh răng bendix với vành răng

Công tắc từ này cũng hoạt động theo ba bước khi máy khởi động hoạt động: Hút vào, giữ, hồi về (nhả về)

Một số hư hỏng:

- Nếu có hở mạch trong cuộn hút, thì nó không thể hút được pít tông và do đó máy khởi động không thể khởi động được ( không có tiếng kêu hoạt động của công tắc từ)

- Nếu công tắc chính tiếp xúc kém, thì dòng điện đi đến cuộn cảm và phần ứng rất khó khăn và tốc độ của máy khởi động giảm xuống

- Nếu có hở mạch trong cuộn giữ, thì nó không thể giữ được pít tông và có thể làm cho pít tông đi vào nhảy ra một cách liên tục

21

pít tông của công tắc từ bị hút vào lõi cực của nam châm điện Nhờ sự hút này mà bánh răng bendix bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà đồng thời đĩa tiếp xúc

sẽ bật công tắc chính lên

- Để duy trì điện áp kích hoạt công tắc từ, một số xe có rơ le khởi động đặt giữa

khoá điện và công tắc từ

Hình 2.24: Quá trình hút vào

b Giữ

- Khi công tắc chính được bật lên, thì không có dòng điện chạy qua cuộn hút vì hai đầu cuộn hút bị đẳng áp, cuộn cảm và cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ ắc qui Cuộn dây phần ứng sau đó bắt đầu quay với vận tốc cao và động cơ được khởi động Ở thời điểm này pít tông được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ vì không có dòng điện chạy qua cuộn hút

Hình 2.25: Quá trình giữ

Do đó pít tông bị đẩy trở lại nhờ lò xo hồi về và công tắc chính bị ngắt làm cho máy khởi động dừng lại

2.1.4 ECM, ECU

Hình 2.27: ECU và ECM điều khiển động cơ

ECU là một tổ vi mạch và bộ phận dùng để nhận biết tín hiệu, lưu trữ thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi các tín hiệu điều khiển thích hợp ECU ghi nhận thay đổi nhiệt độ nước làm mát, tốc độ động cơ, góc mở bướm ga, khối lượng không khí nạp, nồng độ oxy trong khí xả và xác định lượng nhiên liệu phun… ECU cũng đảm bảo công suất tối đa ở các chế độ hoạt động của động cơ và

23

giúp chẩn đoán động cơ khi có sự cố xảy ra (việc chẩn đoán mã lỗi thông qua đèn check engine hoặc máy chẩn đoán chuyên dụng)

ECM, ECU nhận tín hiệu của các cảm biến , xử lý và điều khiển các cơ cấu chấp

hành Chức năng chính là điều khiển phun nhiên liệu đúng thời điểm, đúng lượng, đúng áp suất phù hợp từng chế độ làm việc của động cơ

 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển động cơ:

Hình 2.28: Hệ thống CRDi đơn giản

2.1.5 Các cảm biến chính

a Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 2.29: Hình dáng cảm biến nhiệt độ nước làm mát

24

Thường là trụ rỗng có ren ngoài, bên trong có gắn một điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm (tức là khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm xuống và ngược lại) Cảm biến được gắn ở trên thân máy, gần họng nước làm mát

b Cảm biến nhiệt độ khí nạp ( Intake Air Temperature Sensor – IATS)

Chức năng: Cảm biến nhiệt độ khí nạp dùng để xác định nhiệt độ khí nạp vào động cơ

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Cảm biến bao gồm một điện trở nhiệt có trị số nhiệt điện trở âm Số lượng và mật độ không khí thay đổi theo nhiệt độ, lượng nhiên liệu phun ra sẽ thay đổi theo nhiệt độ đó Khi nhiệt độ khí nạp tăng cao hơn 20o C, ECU điều khiển giảm lượng nhiên liệu phun và sẽ gia tăng lượng nhiên liệu phun khi nhiệt độ khí nạp nhỏ hơn 20o C

Hình 2.31: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp

25

c Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí pit-tông NE và G

Tín hiệu G dùng để xác định thời điểm phun và thời điểm đánh lửa so với điểm chết trên ở thì nénTín hiệu NE dùng để nhậnbiết số vòng quay động cơ dùng để điều khiển lượng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản

 Cảm biến vị trí trục cam ( CMPS) : ( tốc độ động cơ ) một tín hiệu điện AC được tạo ra phù hợp với tốc độ trục cam Khi trục cam quay nhanh hơn thì tần

số AC được tạo ra cũng tăng Công dụng của cảm biến này là để ECM xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun

 Chức năng:

Cảm biến vị trí trục cam tạo ra tín hiệu G, ECU dựa vào tín hiệu này để nhận biết góc của trục khuỷu tiêu chuẩn từ đó xác định thời điểm phun và thời điểm đánh lửa tương ứng với điểm chết trên cuối kỳ nén

Hình 2.32: Dạng sóng tín hiệu G.

 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

o Cảm biến bao gồm một cuộn dây nhận tín hiệu, một nam châm vĩnh cửu, một rô to ( một răng) tạo tín hiệu Rô to cảm biến được gắn trên pu

ly trục cam

o Khi trục cam quay khe hở không khí giữa phần nhô ra trên rô to cảm biến và cảm biến trục cam sẽ thay đổi Sự thay đổi khe hở tạo ra điện áp trong cuộn nhận tín hiệu được gắn vào cảm biến này sinh ra tín hiệu G Tín hiệu G được chuyển đi như một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU

o Rô to tạo tín hiệu kích hoạt cuộn nhận tín hiệu một lần trong mỗi vòng quay trục cam Từ tín hiệu này, ECU nhận biết khi nào pit-tông số 1 ở điểm chết trên cuối kỳ nén

26

Hình 2.33: Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục cam

 Cảm biến vị trí trục khuỷu ( Crankshaft position sensor – CKPS) :

 Chức năng:

Cảm biến vị trí trục khuỷu tạo ra tín hiệu NE, ECM dựa vào tín hiệu NE để tính toán góc đánh lửa và lượng phun nhiên liệu tối ưu cho từng xy lanh

 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Cảm biến bao gồm một cuộn dây nhận tín hiệu, một nam châm vĩnh cửu, một rô

to ( 32 răng nhỏ và 1 răng lớn) tạo tín hiệu Rô to cảm biến được gắn ở đầu trục khuỷu

Khi trục khuỷu quay khe hở không khí giữa các răng trên rô to tín hiệu và cảm biến trục khuỷu sẽ thay đổi Sự thay đổi khe hở tạo ra điện áp trong cuộn nhận tín hiệu được gắn vào cảm biến này sinh ra tín hiệu NE

Hình 2.34: Dạng sóng tín hiệu NE

Rô to tạo tín hiệu kích hoạt cuộn nhận tín hiệu 33 lần trong mỗi vòng quay trục khuỷu Từ tín hiệu này, ECM nhận biết tốc độ động cơ cũng như sự thay đổi từng 10 một của góc quay trục khuỷu

27

Hình 2.35: Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục khuỷu

Những khoảng hở tuần hoàn trên biểu đồ tín hiệu rô-to là do răng tín hiệu

bị khuyết Những khoảng hở đó được ECM sử dụng để nhận biết vị trí trục khuỷu Khi kết hợp với tín hiệu G, ECM có thể xác định được vị trí của xy lanh

và thì của nó

Hình 2.36: Sơ đồ mạch điện tín hiệu G, NE

Ngoài ra còn có một số cảm biến chính khác như: Cảm biến áp suất đường ống cao áp chung, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến vị trí bàn đạp ga…

2.1.6 Bugi xông

- Ở thời tiết lạnh thì các động cơ dầu có thể khởi động khó khăn.Thân máy và nắp qui lát ở trời lạnh sẽ lấy nhiệt ở xi lanh trong suốt chu trình nén và làm cho nhiệt độ bên trong buồng đốt giảm xuống Điều này ngăn cản sự cháy Vì vậy mà cần thiết phải

có các bugi xông để cho máy có thể khởi động tốt. 

- Bugi xông có 2 loại: