Trang bị điện trên oto

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang	163
Dung lượng	6,47 MB

Nội dung

1. s¬ l−îc vÒ hÖ thèng trang bÞ ®iÖn trªn « t« C«ng nghiÖp « t« m¸y kÐo cµng ph¸t triÓn, kÕt cÊu « t« m¸y kÐo cµng hoµn thiÖn, th× møc ®é ®iÖn khÝ ho¸, ®iÖn tö ho¸ cña chóng cµng cao. Yªu cÇu vÒ mÆt tiÖn nghi, vÒ tÝnh an toµn chuyÓn ®éng cµng lín th× hÖ thèng trang thiÕt bÞ ®iÖn cña « t« m¸y kÐo cµng phøc t¹p vµ hiÖn ®¹i. NÕu nh− trªn nh÷ng « t« m¸y kÐo ®Çu tiªn, çc trang thiÕt bÞ ®iÖn hÇu nh− kh«ng cã g× ngoµi bé phËn ®Ó ch©m löa hçn hîp ch¸y rÊt th« s¬ b»ng d©y ®èt, th× ngµy nay trªn « t« m¸y kÐo, ®iÖn n¨ng ®· ®−îc sö dông ®Ó thùc hiÖn rÊt nhiÒu chøc n¨ng kh¸c nhau, nh−: ch©m löa hçn hîp lµm viÖc trong xi lanh; khëi ®éng ®éng c¬; chiÕu s¸ng vµ b¸o hiÖu còng nh− ®Ó ®¶m b¶o sù lµm viÖc cña çc dông cô ®o, kiÓm tra vµ çc trang thiÕt bÞ phô kh¸c trªn xe. T−¬ng øng víi çc chøc n¨ng ®ã, trªn « t« m¸y kÐo hiÖn nay cã trang bÞ çc hÖ thèng nh− s¬ ®å sau: s¬ ®å sau: HÖ thèng ®¸nh löa: gåm çc bé phËn chÝnh nh−: biÕn ¸p ®¸nh löa, bé chia ®iÖn, çc c¬ cÊu ®iÒu chØnh gãc ®¸nh löa sím, bugi vµ çc d©y cao ¸p. Ngoµi ra hÖ thèng ®¸nh löa b¸n dÉn cßn cã thªm hép ®¶o m¹ch b¸n dÉn. HÖ thèng khëi ®éng: gåm m¸y khëi ®éng ®iÖn, c¬ cÊu ®iÒu khiÓn, r¬ le, c«ng t¾c vµ çc c¬ cÊu hç trî khëi ®éng kh¸c. HÖ thèng kiÓm tra theo dâi: gåm çc ®ång hå b¸o: ¸p suÊt dÇu, nhiÖt ®é n−íc, møc nhiªn liÖu, tèc ®é,...; Çc bé c¶m biÕn ®Ó chuyÓn ®æi çc tÝn hiÖu phi ®iÖn thµnh ®iÖn truyÒn ®Õn çc ®ång hå, çc ®Ìn vµ çc c¶m biÕn b¸o nguy hiÓm (khi ¸p suÊt dÇu tôt qu¸ giíi h¹n cho phÐp, nhiÖt ®é n−íc lµm m¸t qu¸ cao,...). HÖ thèng chiÕu s¸ng tÝn hiÖu: gåm çc lo¹i ®Ìn cßi, c«ng t¾c, r¬ le, cÇu ch×,.... HÖ thèng cung cÊp ®iÖn: gåm ¾c quy, m¸y ph¸t vµ çc bé ®iÒu chØnh ®iÖn. M¹ng ®iÖn HÖ thèng çc thiÕt bÞ phô: nh− bé g¹t n−íc lau kÝnh, n©ng b¹t, n©ng kÝnh, më cöa xe, qu¹t, ra®i«, tivi çt sÐt, m¸y ®iÒu hoµ,.... Trang bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn «t« Biªn so¹n : TS. NguyÔn Hoµng ViÖt 1 Çc hÖ thèng trªn hîp thµnh mét hÖ thèng thèng nhÊt lµ hÖ thèng trang bÞ ®iÖn « t« m¸y kÐo víi hai phÇn chÝnh lµ: nguån ®iÖn (hÖ thèng cung cÊp) vµ çc bé phËn tiªu thô ®iÖn (çc hÖ thèng kh¸c). Trong çc bé phËn tiªu thô ®iÖn n¨ng th× m¸y khëi ®éng lµ bé phËn tiªu thô ®iÖn n¨ng m¹nh nhÊt (dßng ®iÖn cung cÊp bëi ¾c quy khi khëi ®éng cã thÓ tíi 400...600A ®èi víi ®éng c¬ x¨ng, hoÆc 2000A víi ®éng c¬ diesel vµ ®iÖn ¸p nguån 24V). Bé phËn tiªu thô ®iÖn thø hai cã vai trß ®Æc biÖt quan träng nh−ng l¹i kh«ng ®¸ng kÓ vÒ c«ng suÊt vµ dßng tiªu thô lµ hÖ thèng ®¸nh löa (khi ®éng c¬ lµm viÖc b×nh th−êng, ®Ó ch©m löa hçn hîp ch¸y tia löa ®iÖn chØ cÇn cã mét n¨ng l−îng kho¶ng 0,003J lµ ®ñ). Kh©u trung gian nèi gi÷a çc bé phËn tiªu thô vµ nguån ®iÖn lµ m¹ng l−íi ®iÖn, bao gåm: çc d©y dÉn, c«ng t¾c, çc bé chuyÓn m¹ch, çc c¬ cÊu b¶o hiÓm vµ ph©n phèi kh¸c nhau. M¹ng ®iÖn trªn « t« m¸y kÐo nãi chung ®−îc thùc hiÖn theo s¬ ®å mét ®−êng dÉn, tøc lµ: chØ cã mét ®−êng dÉn nèi tõ mét cùc cña nguån ®Õn tÊt c¶ çc bé phËn tiªu thô. Cùc thø hai cña nguån vµ cña çc bé phËn tiªu thô ®iÖn ®−îc nèi víi khèi l−îng kim lo¹i chÝnh cña xe, th−êng lµ khung hoÆc vá (cßn gäi lµ ‘‘m¸t’’) tøc lµ khung vá xe ®−îc dïng lµm ®−êng dÉn thø hai (h×nh 1.1). • • • • • Nguån = • • • • • • • • ‘‘M¸t’’ M Çc bé phËn tiªu thô ®iÖn M H×nh 1.1. S¬ ®å ®Êu d©y trong m¹ng ®iÖn « t« m¸y kÐo. HÖ thèng mét ®−êng dÉn cã −u ®iÓm lµ: cho phÐp tiÕt kiÖm d©y dÉn, gi¶m ®−îc tiªu tèn ®ång vµ do ®ã gi¶m ®−îc träng l−îng vµ gi¸ thµnh cña hÖ thèng dÉn ®iÖn, gi¶m ®−îc sè l−îng çc chi tiÕt vµ thêi gian nèi ghÐp chóng. Tuy vËy, nã cã nh−îc ®iÓm lµ: lµm t¨ng kh¶ n¨ng chËp m¹ch gi÷a çc d©y dÉn vµ ‘‘m¸t’’ cña xe. VÒ mÆt cùc tÝnh, ‘‘m¸t’’ cã thÓ ®−îc nèi víi cùc ©m hoÆc cùc d−¬ng cña nguån. −u nh−îc ®iÓm cña hai çch nèi hiÖn ®ang cßn lµ vÊn ®Ò tranh c·i. V× thÕ çch chän cùc tÝnh cña ‘‘m¸t’’ chñ yÕu phô thuéc vµo truyÒn thèng kü thuËt cña nhµ chÕ t¹o vµ tÝnh thèng nhÊt ho¸ cña çc s¶n phÈm. §a sè çc xe th−êng gÆp hiÖn nay th× ‘‘m¸t’’ cã cùc tÝnh ©m, tøc lµ ®−îc nãi víi cùc ©m cña nguån. Trang thiÕt bÞ ®iÖn trªn «t« m¸y kÐo hiÖn nay trung b×nh chiÕm kho¶ng 15...25% gi¸ thµnh « t« m¸y kÐo vµ còng kho¶ng 20...25% sè l−îng çc h− háng chung cña xe m¸y x¶y ra trong qu¸ tr×nh vËn hµnh. V× thÕ, bªn c¹nh çc biÖn ph¸p n©ng cao chÊt l−îng chÕ t¹o hoÆc ¸p dông kü thuËt vµ c«ng nghÖ míi, viÖc nghiªn cøu, t×m hiÓu çc trang thiÕt bÞ ®iÖn, n¾m v÷ng nguyªn lý lµm viÖc, nguyªn t¾c vËn hµnh b¶o d−ìng vµ söa ch÷a chóng lµ ®iÒu cÇn thiÕt ®Ó n©ng cao ®é tin cËy vµ hiÖu qu¶ lµm viÖc cña « t« m¸y kÐo. Trang bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn «t« Biªn so¹n : TS. NguyÔn Hoµng ViÖt 2 Chó ý: Trªn çc « t« m¸y kÐo hiÖn ®¹i hiÖn nay, do sù ph¸t triÓn v−ît bËc cña kü thuËt ®iÖn tö, do yªu cÇu ngµy cµng cao vÒ an toµn chuyÓn ®éng, vÒ gi¶m nhÑ ®iÒu khiÓn, gi¶m møc ®é « nhiÔm m«i tr−êng, tiÕt kiÖm nhiªn liÖu vµ t¨ng tiÖn nghi, ... nªn møc ®é tù ®éng ho¸ vµ ®iÖn tö ho¸ trªn « t« rÊt cao. §Ó phôc vô vÊn ®Ò ®iÒu khiÓn tù ®éng, gi¶m nhÑ ®iÒu khiÓn, t¨ng an toµn chuyÓn ®éng vµ tiÖn nghi, çc trang thiÕt bÞ ®iÖn, ®iÖn tö kh«ng cßn ®−îc sö dông giíi h¹n ë mét sè hÖ thèng nh− trªn çc « t« m¸y kÐo cæ ®iÓn mµ ®· th©m nhËp, lan réng sang nhiÒu hÖ thèng kh¸c nh−: hÖ thèng truyÒn lùc, hÖ thèng phanh, hÖ thèng treo, hÖ thèng l¸i,... §Ó h¹n chÕ møc ®é g©y « nhiÔm m«i tr−êng do khÝ th¶i vµ gi¶m suÊt tiªu hao nhiªn liÖu, çc trang thiÕt bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö ®· ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn tù ®éng, tèi −u chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng c¬ theo nh÷ng thay ®æi cña çc yÕu tè liªn quan. Cïng víi sù ph¸t triÓn vµ møc ®é hoµn thiÖn cña m×nh, çc trang thiÕt bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn « t« còng kh«ng cßn tån t¹i d−íi d¹ng çc bé phËn, çc côm t−¬ng ®èi ®éc lËp vÒ chøc n¨ng nh− tr−íc mµ ®· ®−îc kÕt hîp l¹i d−íi d¹ng çc vi m¹ch tÝch hîp, ®−îc xö lý vµ ®iÒu khiÓn thèng nhÊt bëi mét bé xö lý trung t©m hay m¸y tÝnh lµm viÖc theo çc ch−¬ng tr×nh ®· ®−îc x©y dùng s½n. MÆc dï ®−îc ®iÖn tö ho¸ nhiÒu h¬n hay ®−îc tÝch hîp l¹i vÒ mÆt kÕt cÊu, nh−ng nguyªn lý lµm viÖc cña tõng hÖ thèng chøc n¨ng cña çc trang thiÕt bÞ ®iÖn ®iÖn tö « t« m¸y kÐo nãi chung vÉn kh«ng thay ®æi. V× vËy, do giíi h¹n vÒ khèi l−îng vµ thêi gian nªn trong gi¸o tr×nh nµy chØ nghiªn cøu hÖ thèng trang thiÕt bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn « t« d−íi d¹ng çc hÖ thèng t−¬ng ®èi ®éc lËp vÒ chøc n¨ng nh− trªn çc « t« cæ ®iÓn. Çc hÖ thèng tÝch hîp, çc chøc n¨ng hiÖn ®¹i nh− hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng ®éng c¬, hÖ thèng phun nhiªn liÖu ®iÒu khiÓn ®iÖn tö, hÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn ly hîp hép sè, ®iÒu chØnh ®é cøng hÖ thèng treo, hÖ thèng chèng h·m cøng b¸nh xe khi phanh, ... sÏ ®−îc nghiªn cøu chi tiÕt trong çc gi¸o tr×nh riªng. Çch tiÕp cËn nh− vËy gióp cho ng−êi häc kh«ng chØ n¾m ®−îc çc kiÕn thøc cèt lâi, hiÓu ®−îc nguyªn lý lµm viÖc cña çc hÖ thèng trang thiÕt bÞ ®iÖn c¬ b¶n cña « t« ®Ó dÔ dµng ph©n tÝch vµ n¾m b¾t bÊt kú mét hÖ thèng hiÖn ®¹i phøc t¹p nµo mµ cßn thÊy ®−îc lÞch sö ph¸t triÓn còng nh− qu¸ tr×nh hoµn thiÖn vµ hiÖn ®¹i ho¸ cña çc trang thiÕt bÞ ®iÖn ®iÖn tö trªn « t«. Trang bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn «t« Biªn so¹n : TS. NguyÔn Hoµng ViÖt 3 2. HÖ thèng cung cÊp HÖ thèng cung cÊp ®iÖn trªn « t« cã s¬ ®å nh− trªn h×nh 2.1: s¬ ®å a dïng víi m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu, s¬ ®å b dïng víi m¸y ph¸t xoay chiÒu cã chØnh l−u b¸n dÉn. H×nh 2.2. S¬ ®å hÖ thèng cung cÊp víi m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu. 1 M¸y ph¸t; 2 Bé ®iÒu chØnh ®iÖn; 3 Kho¸ ®iÖn; 4 §ång hå am pe; 5 Phô t¶i. H×nh 2.1. S¬ ®å hÖ thèng cung cÊp víi m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu. §Õn çc phô t¶i 1 M¸y ph¸t; 2 Bé ¾c quy; 3 §ång hå am pe; 4 Bé ®iÒu chØnh ®iÖn. Trang bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn «t« Biªn so¹n : TS. NguyÔn Hoµng ViÖt 4 Hai s¬ ®å tuy cã çch nèi d©y kh¸c nhau nh−ng ®Òu bao gåm hai nguån n¨ng l−îng lµ ¾c quy vµ m¸y ph¸t m¾c song song. Tuú thuéc vµo gi¸ trÞ phô t¶i vµ chÕ ®é lµm viÖc cña « t« m¸y kÐo, mµ ¾c quy, m¸y ph¸t sÏ riªng biÖt hoÆc ®ång thêi c¶ hai cung cÊp n¨ng l−îng cho çc bé phËn tiªu thô (phô t¶i). Ngoµi ra, trong hÖ thèng cung cÊp cßn cã: Bé ®iÒu chØnh ®iÖn (B§C§) lµm nhiÖm vô: ph©n phèi chÕ ®é lµm viÖc gi÷a ¾c quy vµ m¸y ph¸t; h¹n chÕ vµ æn ®Þnh thÕ hiÖu cña m¸y ph¸t ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho çc trang thiÕt bÞ ®iÖn trªn xe; h¹n chÕ dßng ®iÖn cña m¸y ph¸t ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho çc cuén d©y cña nã. Dông cô ®o, kiÓm tra: cã thÓ lµ ampe kÕ hoÆc ®Ìn tÝn hiÖu cho phÐp kiÓm tra sù lµm viÖc cña ¾c quy th«ng qua gÝa trÞ dßng phãng hoÆc n¹p cña nã. C«ng t¾c c¾t m¸t: dïng ®Ó c¾t cùc ©m cña ¾c quy víi m¸t khi « t« m¸y kÐo kh«ng lµm viÖc. 2.1. ¾c quy 2.1.1. C«ng dông, ph©n lo¹i, yªu cÇu 2.1.1.1. C«ng dông: Trong hÖ thèng ®iÖn « t« m¸y kÐo, ¾c quy lµ nguån n¨ng l−îng phô, dïng ®Ó: Cung cÊp n¨ng l−îng cho m¸y khëi ®éng khi khëi ®éng ®éng c¬; Cung cÊp n¨ng l−îng cho tÊt c¶ çc phô t¶i kh¸c khi ®éng c¬ kh«ng lµm viÖc hoÆc lµm viÖc ë sè vßng quay nhá; NÕu phô t¶i m¹ch ngoµi lín h¬n c«ng suÊt cña m¸y ph¸t, th× ¾c quy sÏ cïng víi m¸y ph¸t cung cÊp cho çc phô t¶i. 2.1.1.2. Ph©n lo¹i: ¾c quy « t« m¸y kÐo lµ ¾c quy khëi ®éng, kh¸c çc ¾c quy dïng cho çc thiÕt bÞ kh¸c. + Theo tÝnh chÊt dung dÞch ®iÖn ph©n, ¾c quy ®−îc chia ra çc lo¹i: ¾c quy a xÝt: dung dich ®iÖn ph©n lµ a xÝt H2SO4. ¾c quy kiÒm: dung dÞch ®iÖn ph©n lµ KOH hoÆc NaOH. So s¸nh hai lo¹i ¾c quy a xÝt vµ kiÒm th× ¾c quy a xÝt cã suÊt ®iÖn ®éng mçi ng¨n cao h¬n (~2V), ®iÖn trë trong nhá h¬n, nªn khi phãng víi dßng lín ®é sôt thÕ Ýt, chÊt l−îng khëi ®éng tèt h¬n. ¾c quy kiÒm cã suÊt ®iÖn ®éng mçi ng¨n kho¶ng 1,38V, gi¸ thµnh cao h¬n (2...3 lÇn) do ph¶i sö dông çc lo¹i vËt liÖu quý hiÕm nh− b¹c, niken, ca®imi, ®iÖn trë trong lín h¬n. Tuy vËy, ¾c quy kiÒm cã ®é bÒn c¬ häc vµ tuæi thä cao h¬n (4...5 lÇn), lµm viÖc tin cËy h¬n. + Çc ¾c quy a xÝt, theo vËt liÖu vá b×nh chia ra: vá b»ng ªb«nÝt, cao su cøng hay çc vËt liÖu tæng hîp kh¸c. + Çc ¾c quy kiÒm, theo vËt liÖu cÊu t¹o b¶n cùc chia ra çc lo¹i: S¾t Niken (Fe Ni); Ca®imi Niken (Cd Ni); B¹c kÏm (Ag Zn). Ngoµi ra ¾c quy cßn cã thÓ ph©n lo¹i theo thÕ hiÖu, theo dung l−îng, theo vËt liÖu tÊm çch, ... Trang bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn «t« Biªn so¹n : TS. NguyÔn Hoµng ViÖt 5 2.1.1.3. Yªu cÇu: Çc ¾c quy dïng trªn « t« m¸y kÐo cã nhiÖm vô quan träng lµ cung cÊp n¨ng l−îng cho m¸y khëi ®éng khi khëi ®éng ®éng c¬, víi dßng tiªu thô rÊt lín tõ 400...600A, thËm chÝ cã tr−êng hîp tíi 2000A, v× thÕ çc ¾c quy « t« m¸y kÐo tr−íc hÕt ph¶i ®¶m b¶o çc yªu cÇu: Ph¶i cã kh¶ n¨ng trong thêi gian ng¾n tõ 5...10 S, cung cÊp mét dßng phãng lín (t−¬ng øng víi dßng khëi ®éng) mµ sau ®ã tr¹ng th¸i kü thuËt cña chóng hÇu nh− kh«ng thay ®æi; Cã ®iÖn trë trong nhá, ®Ó khi phãng víi dßng lín ®é sôt thÕ sÏ bÐ, ®¶m b¶o cã thÓ khëi ®éng dÔ dµng ®éng c¬ trong mäi ®iÒu kiÖn sö dông. Çc ¾c quy cã nh÷ng ®Æc ®iÓm trªn ®−îc gäi lµ ¾c quy khëi ®éng. Ngoµi ra ¾c quy cßn ph¶i: Cã ®iÖn dung lín víi khèi l−îng vµ kÝch th−íc t−¬ng ®èi bÐ; Cã ®iÖn thÕ æn ®Þnh, hiÖn t−îng tù phãng ®iÖn kh«ng ®¸ng kÓ; Lµm viÖc tin cËy khi nhiÖt ®é m«i tr−êng dao ®éng trong giíi h¹n réng; Phôc håi nhanh chãng ®iÖn dung khi ®−îc n¹p trong çc ®iÒu kiÖn sö dông kh¸c nhau; §¬n gi¶n trong b¶o d−ìng vµ söa ch÷a; Cã ®é bÒn c¬ häc cao, chÞu ®−îc rung sãc, thêi h¹n phôc vô lín vµ gi¸ thµnh rÎ. 2.1.2. ¾c quy axÝt 2.1.2.1. Nguyªn lý lµm viÖc vµ çc qu¸ tr×nh ®iÖn ho¸ trong ¾c quy Nguyªn lý lµm viÖc cña ¾c quy dùa trªn c¬ së cña hiÖn t−îng ph©n cùc çc ®iÖn cùc khi ®iÖn ph©n. S¬ ®å nguyªn lý cña mét ¾c quy a xÝt ®¬n gi¶n nhÊt nh− trªn h×nh 2.3. ¾c quy gåm hai b¶n cùc ch× 2 ®Æt trong b×nh 3 lµm b»ng vËt liÖu çch ®iÖn vµ chÞu a xÝt. Khi ®æ vµo b×nh dung dÞch ®iÖn ph©n lµ hçn hîp gi÷a a xÝt H2SO4 vµ n−íc cÊt th× çc b¶n cùc ch× sÏ bÞ « xy ho¸ d−íi t¸c dông cña a xÝt. Trªn bÒ mÆt chóng t¹o thµnh mét líp sun ph¸t ch× PbSO4 cã mµu x¸m nh¹t. Nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n lóc nµy gi¶m ®i do mét l−îng a xÝt ®· tham gia ph¶n øng víi ch× ®Ó t¹o thµnh muèi. Quanh çc ®iÖn cùc dung dÞch rÊt lo·ng, hÇu nh− chØ cã n−íc nguyªn chÊt, ph©n ly thµnh çc ion H+ vµ OH . NÕu nèi çc b¶n cùc cña ¾c quy nh− vËy víi m¸y ph¸t hay nguån ®iÖn mét chiÒu nµo ®ã, th× d−íi t¸c dông cña ®iÖn ¸p nguån, çc ®iÖn tö sÏ theo m¹ch ngoµi chuyÓn ®éng ®Õn cùc ©m cña ¾c quy cßn trong dung dÞch çc ion mang ®iÖn sÏ chuyÓn ®éng ®Ðn çc ®iÖn cùc tr¸i dÊu víi nã. T¹i cùc ©m: çc ion d−¬ng ho¸ trÞ 2 (Pb2+) sÏ nhËn ®iÖn tö trë thµnh ch× nguyªn chÊt, cßn çc ion H+ vµ SO4 2 kÕt hîp t¹o thµnh a xÝt, tøc lµ cã thÓ viÕt: PbSO4 (Pb2+ + SO4 2) + 2e + 2H+ > Pb + H2SO4 T¹i cùc d−¬ng: çc ion d−¬ng ho¸ trÞ 2 (Pb2+) cho ®iÖn tö, bÞ « xy ho¸ thµnh ion ho¸ trÞ 4 (Pb4+) vµ kÕt hîp víi çc ion OH t¹o thµnh ®i « xýt ch× PbO2 vµ n−íc. ë ®©y, çc ion H+ vµ SO4 2 còng kÕt hîp t¹o thµnh a xÝt lµm t¨ng nång ®é dung dÞch, tøc lµ cã thÓ viÕt: PbSO4 (Pb2+ + SO4 2) 2e + 4OH + 2H+ > PbO2 + 2H2O + H2SO4 Trang bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn «t« Biªn so¹n : TS. NguyÔn Hoµng ViÖt 6 Qu¸ tr×nh ®ã chÝnh lµ qu¸ tr×nh n¹p ¾c quy. Sau khi n¹p no, çc ph¶n øng biÕn ®æi ho¸ häc kÕt thóc th× b¶n cùc d−¬ng trë thµnh ®i « xýt ch× cã mµu n©u thÉm, b¶n cùc ©m lµ ch× nguyªn chÊt cã mµu ghi ®¸. Lóc nµy nång ®é dung dich kh«ng t¨ng lªn n÷a vµ nÕu tiÕp tôc n¹p th× sÏ x¶y ra hiÖn t−îng ph©n gi¶i (®iÖn ph©n) n−íc thµnh hy®r« vµ « xy bay ra khái dung dÞch d−íi d¹ng bät khÝ t−¬ng tù nh− khi n−íc s«i, v× thÕ cßn gäi lµ hiÖn t−îng s«i. §ã lµ nh÷ng dÊu hiÖu chøng tá ¾c quy ®· ®−îc n¹p no hoµn toµn. H×nh 2.3. S¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc cña ¾c quy a xÝt. a CÊu t¹o; b Qu¸ tr×nh n¹p; c Nèi víi phô t¶i; d Qu¸ tr×nh phãng; 1 Dung dÞch ®iÖn ph©n; 2 Çc b¶n cùc ch×; 3 Vá b×nh; 4 C«ng t¾c; 5 M¸y ph¸t mét chiÒu; 6 §Ìn. Ph−¬ng tr×nh ph¶n øng chung cho c¶ qu¸ tr×nh ®iÖn ho¸ x¶y ra trong ¾c quy khi n¹p cã d¹ng: 2PbSO4 + 2H2O > PbO2 + Pb + 2H2SO4 Çc ph¶n øng nµy còng cã thÓ biÓu diÔn d−íi d¹ng s¬ ®å nh− trªn h×nh 2.4a Sau khi n¹p no, gi÷a çc b¶n cùc cña ¾c quy xuÊt hiÖn mét thÕ hiÖu ≈2V. NÕu b©y giê nèi ¾c quy (®· ®−îc n¹p) víi phô t¶i th× ¾c quy sÏ phãng ®iÖn cung cÊp n¨ng l−îng cho phô t¶i vµ x¶y ra çc qu¸ tr×nh ®iÖn ho¸ ng−îc l¹i: Dßng ®iÖn trong m¹ch ngoµi sÏ ®i tõ cùc d−¬ng sang cùc ©m; Çc b¶n cùc sÏ biÕn ®æi dÇn thµnh PbSO4; Trang bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn «t« Biªn so¹n : TS. NguyÔn Hoµng ViÖt 7 Nång ®é dung dÞch lo·ng dÇn thµnh n−íc. Khi çc ph¶n øng ho¸ häc kÕt thóc, ¾c quy phãng hÕt th× dßng ®iÖn triÖt tiªu. §Ó ¾c quy cã thÓ tiÕp tôc lµm viÖc th× cÇn ph¶i n¹p l¹i. Nh− vËy, ¾c quy lµ mét bé biÕn ®æi n¨ng l−îng cã tÝnh thuËn nghÞch. S¬ ®å çc qu¸ tr×nh ®iÖn ho¸ x¶y ra khi phãng ®−îc biÓu diÔn trªn h×nh 2.4b. Qu¸ tr×nh n¹p Qu¸ tr×nh ion ho¸ B¶n cùc ©m Dung dÞch ®iÖn ph©n B¶n cùc d−¬ng S¶n phÈm tr−íc n¹p KÕt qu¶ sau n¹p H×nh 2.4a. S¬ ®å çc qóa tr×nh ®iÖn ho¸ x¶y ra khi n¹p ¾c quy B¶n cùc d−¬ng Dung dÞch ®iÖn ph©n B¶n cùc ©m S¶n phÈm tr−íc phãng Qu¸ tr×nh ion ho¸ Qu¸ tr×nh t¹o dßng S¶n phÈm sau phãng H×nh 2.4b. S¬ ®å çc qóa tr×nh ®iÖn ho¸ x¶y ra khi phãng ¾c quy Trang bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn «t« Biªn so¹n : TS. NguyÔn Hoµng ViÖt 8 2.1.2.2. CÊu t¹o cña ¾c quy Mçi mét ¾c quy ®¬n gi¶n nh− m« t¶ ë trªn cã mét ®iÖn dung rÊt nhá vµ mét thÕ hiÖu h¹n chÕ. Kh«ng phô thuéc vµo kÝch th−íc, mçi ¾c quy ®¬n chØ cã thÓ cho mét thÕ hiÖu trung b×nh tèi ®a kho¶ng 2V. V× thÕ, ®Ó t¹o ®−îc mét nguån ®iÖn cã ®iÖn dung lín h¬n ng−êi ta ph¶i t¨ng kÝch th−íc b»ng çch chÕ t¹o çc b¶n cùc d−íi d¹ng khèi: gåm nhiÒu b¶n ©m vµ d−¬ng bè trÝ xen kÏ nhau ghÐp l¹i thµnh bé. Cßn ®Ó nhËn ®−îc ®iÖn ¸p cÇn thiÕt (6, 12 hay 24V) ng−êi ta m¾c nèi tiÕp çc khèi ¾c quy ®¬n l¹i víi nhau thµnh b×nh ¾c quy. Do ®ã kÕt cÊu cña mét b×nh ¾c quy trong thùc tÕ gåm nh÷ng bé phËn nh− trªn h×nh 2.5 vµ 2.6. a. Vá b×nh: cã d¹ng h×nh hép ch÷ nhËt, lµm b»ng nhùa ª b« nÝt, cao su cøng hay chÊt dÎo chÞu a xÝt vµ ®−îc chia thµnh çc ng¨n t−¬ng øng víi sè l−îng çc ¾c quy ®¬n cÇn thiÕt. H×nh 2.5. CÊu t¹o b×nh ¾c quy a xÝt. 1 B¶n cùc ©m; 2 TÊm çch; 3 B¶n cùc d−¬ng; 4 Khèi b¶n cùc; 5 CÇu nèi çc b¶n cùc cïng tªn; 6 §Çu ra; 7 Cùc d−¬ng; 8 Vá b×nh; 9 §Öm lµm kÝn; 10 Nót; 11 N¾p; 12 CÇu nèi çc ng¨n; 13 Lç th«ng h¬i; 14 Cùc ©m. Trong çc ng¨n ®ã ®−îc ®Æt çc khèi b¶n cùc (h×nh 2.6). D−íi ®¸y vá b×nh cã çc g©n däc h×nh l¨ng trô ®Ó ®ì çc khèi b¶n cùc. Kho¶ng trèng d−íi ®¸y gi÷a çc g©n dïng ®Ó chøa çc chÊt kÕt tña, çc chÊt t¸c dông bong ra tõ çc b¶n cùc, ®Ó chóng kh«ng lµm chËp (ng¾n m¹ch) çc b¶n cùc kh¸c dÊu. b. Khèi b¶n cùc (h×nh 2.7): bao gåm çc b¶n cùc d−¬ng vµ ©m ®Æt xen kÏ Trang bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn «t« Biªn so¹n : TS. NguyÔn Hoµng ViÖt 9 nhau, gi÷a chóng cã çc tÊm ng¨n çch ®iÖn. H×nh 2.6. KÕt cÊu b×nh ¾c quy a xÝt. 1 Nhùa (bi tum) lµm kÝn; 2 èng lãt ch×; 3 §Çu cùc; 4 Nót; 5 CÇu nèi; 6 N¾p; 7 Mét ng¨n cña b×nh; 8 TÊm çch; 9 Çc b¶n cùc. Trang bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn «t« Biªn so¹n : TS. NguyÔn Hoµng ViÖt 10 H×nh 2.7. CÊu t¹o cña b¶n cùc vµ khèi b¶n cùc. a PhÇn cèt; b Nöa khèi b¶n cùc; c Khèi b¶n cùc vµ çc tÊm çch; d TÊm çch. Mçi b¶n cùc gåm cã phÇn cèt h×nh m¾t ço vµ çc chÊt t¸c dông tr¸t trªn nã. PhÇn trªn cña cèt cã tai (3 h×nh 2.7) ®Ó nèi çc b¶n cùc cïng tªn víi nhau thµnh ph©n khèi b¶n cùc. PhÇn d−íi cña cèt cã çc ch©n ®Ó tùa lªn çc g©n ë ®¸y b×nh. Çc ch©n ®−îc bè trÝ so le ®Ó tr¸nh chËp m¹ch qua sèng ®ì. Cèt ®−îc ®óc tõ hîp kim chèng « xy ho¸, gåm: 92...93% ch× vµ 7...8% ¨ng ti mon (Sb). Cèt cña çc b¶n cùc d−¬ng cßn cho thªm 0,1...0,2% Asen (As). ¨ng ti mon vµ Asen cã t¸c dông lµm t¨ng ®é bÒn c¬ häc, gi¶m « xy ho¸ cho cèt, ngoµi ra cßn lµm t¨ng tÝnh ®óc cña hîp kim. ChÊt t¸c dông trªn b¶n cùc ©m ®−îc chÕ t¹o tõ bét ch× vµ dung dÞch a xÝt H2SO4, ngoµi ra ®Ó t¨ng ®é xèp, gi¶m kh¶ n¨ng co vµ ho¸ cøng b¶n cùc ng−êi ta cßn cho thªm 2..3% chÊt në. §Ó lµm chÊt në cã thÓ sö dông çc chÊt h÷u c¬ ho¹t tÝnh bÒ mÆt hçn hîp víi sun ph¸t bari BaSO4 nh− çc muèi hum¸t chÕ t¹o tõ than bïn, bå hãng, chÊt thuéc da vµ çc chÊt kh¸c,... §é xèp cña chÊt t¸c dông cho phÐp lµm t¨ng diÖn tÝch bÒ mÆt lµm viÖc thùc tÕ cña b¶n cùc lªn hµng tr¨m lÇn so víi bÒ mÆt h×nh häc. Do ®ã t¨ng ®−îc ®iÖn dung cña ¾c quy. ChÊt t¸c dông trªn b¶n cùc d−¬ng: ®−îc chÕ t¹o tõ minium ch× Pb3O4, monoxÝt ch× PbO vµ dung dÞch a xÝt H2SO4. Ngoµi ra, ®Ó t¨ng ®é bÒn ng−êi ta cßn cho thªm sîi polipropilen. Çc b¶n cùc sau khi tr¸t ®Çy chÊt t¸c dông ®−îc Ðp l¹i, sÊy kh« vµ t¹o cùc b»ng çch: ng©m vµo dung dÞch a xÝt H2SO4 lo·ng, n¹p b»ng dßng ®iÖn nhá. Sau khi n¹p, chÊt t¸c dông cña b¶n cùc d−¬ng biÕn thµnh ®i « xýt ch× PbO2 mµu n©u thÉm, b¶n cùc ©m lµ ch× Pb mµu ghi ®¸. Sau ®ã çc b¶n cùc ®−îc sÊy kh« vµ l¾p r¸p thµnh khèi: Çc b¶n cùc cïng tªn ®−îc hµn víi nhau theo sè l−îng x¸c ®Þnh t¹o thµnh ph©n khèi b¶n cùc. Khe hë gi÷a çc b¶n cùc cïng ph©n khèi ph¶i ®ñ chøa mét b¶n cùc kh¸c lo¹i vµ mét tÊm ng¨n; Çc ph©n khèi b¶n cùc vµ tÊm ng¨n ®−îc l¾p r¸p l¹i t¹o thµnh khèi b¶n cùc. Sè b¶n cùc ©m th−êng lín h¬n sè b¶n cùc d−¬ng mét b¶n ®Ó ®Æt çc b¶n cùc d−¬ng vµo gi÷a çc b¶n cùc ©m, ®¶m b¶o cho çc b¶n cùc d−¬ng lµm viÖc ®Òu c¶ hai mÆt ®Ó tr¸nh cong vªnh vµ bong r¬i chÊt t¸c dông; Çc b¶n cùc d−¬ng ®−îc lµm dµy h¬n çc b¶n cùc ©m mät chót ®Ó ®¶m b¶o ®é bÒn vµ gi¶m ®iÖn trë. V× khi n¹p qua str×nh « xy ho¸ x¶y ra ë b¶n cùc d−¬ng m·nh liÖt h¬n. Çc b¶n cùc ©m cã thÓ lµm máng h¬n v× ch× lµ chÊt t¸c dông cã ®é dÉn ®iÖn lín, ®é bÒn cao h¬n, Ýt bÞ « xy ho¸ h¬n. Ngoµi ra çc b¶n cùc ©m ë hai ®Çu chØ lµm viÖc mét mÆt cßn cã thÓ lµm máng h¬n n÷a; Gi÷a çc b¶n cùc ®−îc ®Æt çc tÊm ng¨n çhc ®iÖn ®Ó tr¸nh chËp çc b¶n cùc, ®ång thêi tÊm ng¨n cßn cã t¸c dông ®ì, gi÷ cho chÊt t¸c dông ë çc b¶n cùc bít bÞ bong r¬i trong qu¸ tr×nh sö dông ¾c quy. TÊm ng¨n lµ nh÷ng l¸ máng chÕ t¹o tõ vËt liÖu xèp chÞu a xÝt nh−: mipo, mipl¸t, b«ng thuû tinh hay kÕt hîp gi÷a b«ng thuû tinh víi mipl¸t hoÆc gç. Çc tÊm ng¨n th−êng cã mét mÆt nh½n vµ mét mÆt h×nh sãng, låi lâm. MÆt nh½n ®Æt h−íng vÒ phÝa b¶n cùc ©m, cßn mÆt h×nh sãng h−íng vÒ phÝa b¶n cùc d−¬ng ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn cho dung dÞch ®iÖn ph©n dÔ lu©n chuyÓn ®Õn b¶n cùc d−¬ng vµ l−u th«ng tèt h¬n. Çc khèi b¶n cùc vµ tÊm ng¨n ®−îc ®Æt vµo çc ng¨n t−¬ng øng trong vá. PhÝa trªn çc tÊm ng¨n cã ®Æt mét tÊm b¶o vÖ b»ng ªb«nÝt hay chÊt dÎo ®ôc lç ®Ó b¶o vÖ mÐp trªn cña tÊm ng¨n khái h− háng c¬ häc khi ®o nhiÖt ®é, ®o møc vµ nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n. Trang bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn «t« Biªn so¹n : TS. NguyÔn Hoµng ViÖt 11 H×nh 2.8. KÕt cÊu nöa khèi vµ khèi b¶n cùc. c. N¾p, nót, cÇu nèi: §Ó lµm kÝn ¾c quy, mçi ng¨n cña nã ®−îc ®Ëy b»ng mét n¾p riªng chÕ t¹o tõ nhùa ªb«nÝt hay chÊt dÎo (h×nh 2.9). Trªn n¾p cã ba lç: hai lç hai bªn ®Ó luån çc ®Çu cùc cña khèi b¶n cùc ra ngoµi. Cßn lç gi÷a ®Ó ®æ vµ kiÓm tra dung dÞch ®iÖn ph©n. Trong hai lç bªn cã Ðp çc èng lãt b»ng ch×. Lç ®Ó ®æ dung dÞch ®iÖn ph©n cã nót ®Ëy vÆn b»ng ren (h×nh 2.10), trªn nót cã çc lç nhá ®Ó th«ng h¬i. Trong mét sè kÕt cÊu, lç th«ng h¬i cã thÓ ®−îc lµm trùc tiÕp trªn n¾p nh− lç 4 trªn h×nh 2.9, lóc ®ã trªn nót kh«ng cÇn lµm lç n÷a. H×nh 2.9. N¾p ®Ëy çc ng¨n ¾c quy. 1 Lç rãt dung dÞch ®iÖn ph©n; 2 Lç ®Ó ®−a çc ®Çu cùc ra ngoµi; 3 èng lãt ch×; 4 Lç th«ng h¬i. §Ó dung dich diÖn ph©n khái sãng ra ngoµi khi sö dông, trªn nót cã tÊm ch¾n 2 (h×nh 2.10). Çc ng¨n ¾c quy ®−îc hµn nèi tiÕp víi nhau b»ng çc cÇu nèi b»ng ch× (h×nh 2.12 vµ 2.13). §Ó lµm kÝn nh÷ng chç nèi ghÐp gi÷a n¾p vµ vá b×nh ng−êi ta dïng nhùa bitum. Trang bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö trªn «t« Biªn so¹n : TS. NguyÔn Hoµng ViÖ

1 sơ lợc hệ thống trang bị điện ô tô Công nghiệp ô tô máy kéo phát triển, kết cấu ô tô máy kéo hoàn thiện, mức độ điện khí hoá, điện tử hoá chúng cao Yêu cầu mặt tiện nghi, tính an toàn chuyển động lớn hệ thống trang thiết bị điện ô tô máy kéo phức tạp đại Nếu nh ô tô máy kéo đầu tiên, trang thiết bị điện hầu nh phận để châm lửa hỗn hợp cháy thô sơ dây đốt, ngày ô tô máy kéo, điện ®· ®−ỵc sư dơng ®Ĩ thùc hiƯn rÊt nhiỊu chøc khác nhau, nh: châm lửa hỗn hợp làm việc xi lanh; khởi động động cơ; chiếu sáng báo hiệu nh để đảm bảo làm việc dụng cụ đo, kiểm tra trang thiết bị phụ khác xe Tơng ứng với chức đó, ô tô máy kéo có trang bị hệ thống nh sơ đồ sau: - Hệ thống đánh lửa: gồm phận nh: biến áp đánh lửa, chia điện, cấu điều chỉnh góc đánh lửa sớm, bugi dây cao áp Ngoài hệ thống đánh lửa bán dẫn có thêm hộp đảo mạch bán dẫn - Hệ thống cung cấp điện: gồm ắc quy, máy phát điều chỉnh điện - Hệ thống khởi động: gồm máy khởi động điện, cấu điều khiển, rơ le, công tắc cấu hỗ trợ khởi động khác Mạng điện - Hệ thống kiểm tra theo dõi: gồm đồng hồ báo: áp suất dầu, nhiệt độ nớc, mức nhiên liệu, tốc độ, ; Các cảm biến để chuyển đổi tín hiệu phi điện thành điện truyền đến đồng hồ, đèn cảm biến báo nguy hiểm (khi áp suất dầu tụt giới hạn cho phép, nhiệt độ nớc làm mát cao, ) - Hệ thống chiếu sáng - tín hiệu: gồm loại đèn còi, công tắc, rơ le, cầu chì, - Hệ thống thiết bị phụ: nh gạt nớc lau kính, nâng bạt, nâng kính, mở cửa xe, quạt, rađiô, tivi cát sét, máy điều hoà, Trang bị điện điện tử ôtô Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Các hệ thống hợp thành hệ thống thống hệ thống trang bị điện ô tô máy kéo với hai phần là: nguồn điện (hệ thống cung cấp) phận tiêu thụ điện (các hệ thống khác) Trong phận tiêu thụ điện máy khởi động phận tiêu thụ điện mạnh (dòng điện cung cấp ắc quy khëi ®éng cã thĨ tíi 400 600A ®èi víi ®éng xăng, 2000A với động diesel điện áp nguồn 24V) Bộ phận tiêu thụ điện thứ hai có vai trò đặc biệt quan trọng nhng lại không đáng kể công suất dòng tiêu thụ hệ thống đánh lửa (khi động làm việc bình thờng, để châm lửa hỗn hợp cháy tia lửa điện cần có lợng khoảng 0,003J đủ) Khâu trung gian nối phận tiêu thụ nguồn điện mạng lới điện, bao gồm: dây dẫn, công tắc, chuyển mạch, cấu bảo hiểm phân phối khác Mạng điện ô tô máy kéo nói chung đợc thực theo sơ đồ đờng dẫn, tức là: có mét ®−êng dÉn nèi tõ mét cùc cđa ngn ®Õn tất phận tiêu thụ Cực thứ hai nguồn phận tiêu thụ điện đợc nối với khối lợng kim loại xe, thờng khung vỏ (còn gọi mát) - tức khung vỏ xe đợc dùng làm đờng dẫn thứ hai (hình 1.1) M ã ã Nguồn = ã ã ã ã ã ã ã Hình 1.1 Sơ đồ đấu dây mạng điện ô tô máy kéo ã Mát - M Các phận tiêu thụ điện ã • • HƯ thèng mét ®−êng dÉn cã −u ®iĨm là: cho phép tiết kiệm dây dẫn, giảm đợc tiêu tốn đồng giảm đợc trọng lợng giá thành hệ thống dẫn điện, giảm đợc số lợng chi tiết thời gian nối ghép chúng Tuy vậy, có nhợc điểm là: làm tăng khả chập mạch dây dẫn mát xe Về mặt cực tính, mát đợc nối với cực âm cực dơng nguồn u nhợc điểm hai cách nối vấn đề tranh cÃi Vì cách chọn cực tính mát chủ yếu phụ thuộc vào truyền thống kỹ thuật nhà chế tạo tính thống hoá sản phẩm Đa số xe thờng gặp mát có cực tính âm, tức đợc nói với cực âm nguồn Trang thiết bị điện ôtô máy kéo trung bình chiếm khoảng 15 25% giá thành ô tô máy kéo khoảng 20 25% số lợng h hỏng chung xe máy xảy trình vận hành Vì thế, bên cạnh biện pháp nâng cao chất lợng chế tạo áp dụng kỹ thuật công nghệ mới, việc nghiên cứu, tìm hiểu trang thiết bị điện, nắm vững nguyên lý làm việc, nguyên tắc vận hành bảo dỡng sửa chữa chúng điều cần thiết để nâng cao độ tin cậy hiệu làm việc ô tô máy kéo Trang bị điện điện tử ôtô Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Chú ý: - Trên ô tô máy kéo đại nay, phát triển vợt bậc kỹ thuật điện tử, yêu cầu ngày cao an toàn chuyển động, giảm nhẹ điều khiển, giảm mức độ ô nhiễm môi trờng, tiết kiệm nhiên liệu tăng tiện nghi, nên mức độ tự động hoá điện tử hoá ô tô cao - Để phục vụ vấn đề điều khiển tự động, giảm nhẹ điều khiển, tăng an toàn chuyển động tiện nghi, trang thiết bị điện, điện tử không đợc sử dụng giới hạn số hệ thống nh ô tô máy kéo cổ điển mà đÃ thâm nhập, lan rộng sang nhiỊu hƯ thèng kh¸c nh−: hƯ thèng trun lùc, hƯ thèng phanh, hƯ thèng treo, hƯ thèng l¸i, - Để hạn chế mức độ gây ô nhiễm môi trờng khí thải giảm suất tiêu hao nhiên liệu, trang thiết bị điện điện tử đÃ ®−ỵc sư dơng ®Ĩ ®iỊu khiĨn tù ®éng, tèi −u chế độ làm việc động theo thay đổi yếu tố liên quan - Cùng với phát triển mức độ hoàn thiện mình, trang thiết bị điện điện tử ô tô không tồn dới dạng phận, cụm tơng đối độc lập chức nh trớc mà đÃ đợc kết hợp lại dới dạng vi mạch tích hợp, đợc xử lý điều khiĨn thèng nhÊt bëi mét bé xư lý trung t©m hay máy tính làm việc theo chơng trình đÃ đợc xây dựng sẵn - Mặc dù đợc điện tử hoá nhiều hay đợc tích hợp lại mặt kết cấu, nhng nguyên lý làm việc hệ thống chức trang thiết bị điện điện tử ô tô máy kéo nói chung không thay đổi Vì vậy, giới hạn khối lợng thời gian nên giáo trình nghiên cứu hệ thống trang thiết bị điện điện tử ô tô dới dạng hệ thống tơng đối độc lập chức nh ô tô cổ điển Các hệ thống tích hợp, chức đại nh hệ thống điều khiển tự động động cơ, hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử, hệ thống tự động điều khiển ly hợp hộp số, điều chØnh ®é cøng hƯ thèng treo, hƯ thèng chèng h·m cứng bánh xe phanh, đợc nghiên cứu chi tiết giáo trình riêng Cách tiếp cận nh giúp cho ngời học không nắm đợc kiến thức cốt lõi, hiểu đợc nguyên lý làm việc hệ thống trang thiết bị điện ô tô để dễ dàng phân tích nắm bắt hệ thống đại phức tạp mà thấy đợc lịch sử phát triển nh trình hoàn thiện đại hoá trang thiết bị điện điện tử ô tô Trang bị điện điện tử ôtô Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Hệ thống cung cấp Hệ thống cung cấp điện ô tô có sơ đồ nh hình 2.1: sơ đồ a dùng với máy phát điện chiều, sơ đồ b- dïng víi m¸y ph¸t xoay chiỊu cã chØnh l−u b¸n dẫn Đến phụ tải Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp với máy phát điện chiều 1- Máy phát; 2- Bộ ắc quy; 3- Đồng hồ am pe; 4- Bộ điều chỉnh điện Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp với máy phát điện xoay chiều 1- Máy phát; 2- Bộ điều chỉnh điện; 3- Khoá điện; 4- Đồng hồ am pe; 5- Phụ tải Trang bị điện điện tử ôtô Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Hai sơ đồ có cách nối dây khác nhng bao gồm hai nguồn lợng ắc quy máy phát mắc song song Tuỳ thuộc vào giá trị phụ tải chế độ làm việc ô tô máy kéo, mà ắc quy, máy phát riêng biệt đồng thời hai cung cấp lợng cho phận tiêu thụ (phụ tải) Ngoài ra, hệ thống cung cấp có: - Bộ điều chỉnh điện (BĐCĐ) làm nhiệm vụ: phân phối chế độ làm việc ắc quy máy phát; hạn chế ổn định hiệu máy phát để đảm bảo an toàn cho trang thiết bị điện xe; hạn chế dòng điện máy phát để đảm bảo an toàn cho cuộn dây - Dụng cụ đo, kiểm tra: ampe kế đèn tín hiệu cho phép kiểm tra làm việc ắc quy thông qua gía trị dòng phóng nạp - Công tắc cắt mát: dùng để cắt cực âm ắc quy với mát ô tô máy kéo không làm việc 2.1 ắc quy 2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 2.1.1.1 Công dụng: Trong hệ thống điện ô tô máy kéo, ắc quy nguồn lợng phụ, dùng để: - Cung cấp lợng cho máy khởi động khởi động động cơ; - Cung cấp lợng cho tất phụ tải khác động không làm việc làm việc số vòng quay nhỏ; - Nếu phụ tải mạch lớn công suất máy phát, ắc quy với máy phát cung cấp cho phụ tải 2.1.1.2 Phân loại: ắc quy ô tô máy kéo ắc quy khởi động, khác ắc quy dùng cho thiết bị khác + Theo tính chất dung dịch điện phân, ắc quy đợc chia loại: - ắc quy a xít: dung dich điện phân a xít H2SO4 - ắc quy kiềm: dung dịch điện phân KOH NaOH So sánh hai loại ắc quy a xít kiềm ắc quy a xít có suất điện động ngăn cao (~2V), điện trở nhỏ hơn, nên phóng với dòng lớn độ sụt ít, chất lợng khởi động tốt ắc quy kiềm có suất điện động ngăn khoảng 1,38V, giá thành cao (2 lần) phải sử dụng loại vật liệu quý nh bạc, niken, cađimi, điện trở lớn Tuy vậy, ắc quy kiềm có độ bền học tuổi thọ cao (4 lần), làm việc tin cậy + Các ắc quy a xít, theo vật liệu vỏ bình chia ra: vỏ êbônít, cao su cứng hay vật liệu tổng hợp khác + Các ắc quy kiềm, theo vật liệu cấu tạo cực chia loại: - Sắt - Niken (Fe - Ni); - Cađimi - Niken (Cd - Ni); - B¹c - kÏm (Ag - Zn) Ngoài ắc quy phân loại theo hiệu, theo dung lợng, theo vật liệu cách, Trang bị điện điện tử ôtô Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt 2.1.1.3 Yêu cầu: Các ắc quy dùng ô tô máy kéo có nhiệm vụ quan trọng cung cấp lợng cho máy khởi động khởi động động cơ, với dòng tiêu thụ lớn từ 400 600A, chí có trờng hợp tới 2000A, ắc quy ô tô máy kéo trớc hết phải đảm bảo yêu cầu: - Phải có khả thời gian ngắn từ 10 S, cung cấp dòng phóng lớn (tơng ứng với dòng khởi động) mà sau trạng thái kỹ thuật chúng hầu nh không thay ®ỉi; - Cã ®iƯn trë nhá, ®Ĩ phóng với dòng lớn độ sụt bé, đảm bảo khởi động dễ dàng động điều kiện sử dụng Các ắc quy có đặc điểm đợc gọi ắc quy khởi động Ngoài ắc quy phải: - Có điện dung lớn với khối lợng kích thớc tơng đối bé; - Có điện ổn định, tợng tự phóng điện không đáng kể; - Làm việc tin cậy nhiệt độ môi trờng dao động giới hạn rộng; - Phục hồi nhanh chóng điện dung đợc nạp điều kiện sử dụng khác nhau; - Đơn giản bảo dỡng sửa chữa; - Có độ bền học cao, chịu đợc rung sóc, thời hạn phục vụ lớn giá thành rẻ 2.1.2 ắc quy axít 2.1.2.1 Nguyên lý làm việc trình điện hoá ắc quy Nguyên lý làm việc ắc quy dựa sở tợng phân cực điện cực điện phân Sơ đồ nguyên lý ắc quy a xít đơn giản nh hình 2.3 ắc quy gồm hai cực chì đặt bình làm vật liệu cách điện chịu a xít Khi đổ vào bình dung dịch điện phân hỗn hợp a xít H2SO4 nớc cất cực chì bị ô xy hoá dới tác dụng a xít Trên bề mặt chúng tạo thành lớp sun phát chì PbSO4 có màu xám nhạt Nồng độ dung dịch điện phân lúc giảm lợng a xít đÃ tham gia phản ứng với chì để tạo thành muối Quanh điện cực dung dịch loÃng, hầu nh có nớc nguyên chất, phân ly thành ion H+ OH- Nếu nối cực ắc quy nh với máy phát hay nguồn điện chiều đó, dới tác dụng điện áp nguồn, điện tử theo mạch chuyển động đến cực âm ắc quy dung dịch ion mang điện chuyển động đén điện cực trái dấu với - Tại cực âm: ion dơng hoá trị (Pb2+) nhận điện tử trở thành chì nguyên chất, ion H+ SO42- kết hợp tạo thành a xít, tức lµ cã thĨ viÕt: PbSO4 (Pb2+ + SO42-) + 2e + 2H+ > Pb + H2SO4 - T¹i cùc dơng: ion dơng hoá trị (Pb2+) cho điện tử, bị ô xy hoá thành ion hoá trị (Pb4+) kết hợp với ion OH- tạo thành ô xýt chì PbO2 nớc đây, ion H+ SO42- kết hợp tạo thành a xít làm tăng nồng độ dung dịch, tức có thÓ viÕt: PbSO4 (Pb2+ + SO42-) - 2e + 4OH- + 2H+ > PbO2 + 2H2O + H2SO4 Trang bị điện điện tử ôtô Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Quá trình trình nạp ắc quy Sau nạp no, phản ứng biến đổi hoá học kết thúc cực dơng trở thành ô xýt chì có màu nâu thẫm, cực âm chì nguyên chất có màu ghi đá Lúc nồng độ dung dich không tăng lên tiếp tục nạp xảy tợng phân giải (điện phân) nớc thành hyđrô ô xy bay khỏi dung dịch dới dạng bọt khí tơng tự nh nớc sôi, gọi tợng "sôi" Đó dấu hiệu chứng tỏ ắc quy đÃ đợc nạp no hoàn toàn Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc ắc quy a xít a- Cấu tạo; b- Quá trình nạp; c- Nối với phụ tải; d- Quá trình phóng; 1- Dung dịch điện phân; 2- Các cực chì; 3- Vỏ bình; 4Công tắc; 5- Máy phát chiều; 6- Đèn Phơng trình phản ứng chung cho trình điện hoá xảy ắc quy n¹p cã d¹ng: 2PbSO4 + 2H2O > PbO2 + Pb + 2H2SO4 Các phản ứng biểu diễn dới dạng sơ đồ nh hình 2.4a Sau nạp no, cực ¾c quy xt hiƯn mét thÕ hiƯu ≈2V NÕu b©y nối ắc quy (đÃ đợc nạp) với phụ tải ắc quy phóng điện cung cấp lợng cho phụ tải xảy trình điện hoá ngợc lại: - Dòng điện mạch từ cực dơng sang cực âm; - Các cực biến đổi dần thành PbSO4; Trang bị điện điện tử ôtô Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt - Nồng độ dung dịch loÃng dần thành nớc Khi phản ứng hoá học kết thúc, ắc quy phóng hết dòng điện triệt tiêu Để ắc quy tiếp tục làm việc cần phải nạp lại Nh vậy, ắc quy biến đổi lợng có tính thuận nghịch Sơ đồ trình điện hoá xảy phóng đợc biểu diễn hình 2.4b Bản cực âm Dung dịch điện phân Bản cực dơng Sản phẩm trớc nạp Quá trình ion hoá Quá trình nạp Kết sau nạp Hình 2.4a Sơ đồ qúa trình điện hoá xảy nạp ắc quy Bản cực âm Dung dịch điện phân Bản cực dơng Sản phẩm trớc phóng Quá trình ion hoá Quá trình tạo dòng Sản phẩm sau phóng Hình 2.4b Sơ đồ qúa trình điện hoá xảy phóng ắc quy Trang bị điện điện tử ôtô Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt 2.1.2.2 Cấu tạo ắc quy Mỗi ắc quy đơn giản nh mô tả có điện dung nhỏ hiệu hạn chế Không phụ thuộc vào kích thớc, ắc quy đơn cho hiệu trung bình tối đa khoảng 2V Vì thế, để tạo đợc nguồn điện có điện dung lớn ngời ta phải tăng kích thớc cách chế tạo cực dới dạng khối: gồm nhiều âm dơng bố trí xen kẽ ghép lại thành Còn để nhận đợc điện áp cần thiết (6, 12 hay 24V) ngời ta mắc nối tiếp khối ắc quy đơn lại với thành bình ắc quy Do kết cấu bình ắc quy thực tế gồm phận nh hình 2.5 2.6 a Vỏ bình: có dạng hình hộp chữ nhật, làm nhựa ê bô nít, cao su cứng hay chất dẻo chịu a xít đợc chia thành ngăn tơng ứng với số lợng ắc quy đơn cần thiết Hình 2.5 Cấu tạo bình ắc quy a xít 1- Bản cực âm; 2- Tấm cách; 3- Bản cực dơng; 4- Khối cực; 5- Cầu nối cực tên; 6- Đầu ra; 7- Cực dơng; 8Vỏ bình; 9- Đệm làm kín; 10- Nút; 11- Nắp; 12- Cầu nối ngăn; 13- Lỗ thông hơi; 14- Cực âm Trong ngăn đợc đặt khối cực (hình 2.6) Dới đáy vỏ bình có gân dọc hình lăng trụ để đỡ khối cực Khoảng trống dới đáy gân dùng để chứa chÊt kÕt tđa, c¸c chÊt t¸c dơng bong tõ cực, để chúng không làm chập (ngắn mạch) cực khác dấu b Khối cực (hình 2.7): bao gồm cực dơng âm đặt xen kẽ Trang bị điện điện tử ôtô Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt nhau, chúng có ngăn cách điện Hình 2.6 Kết cấu bình ắc quy a xít 1- Nhựa (bi tum) làm kín; 2ống lót chì; 3- Đầu cực; 4- Nút; 5Cầu nối; 6- Nắp; 7- Một ngăn bình; 8- Tấm cách; 9- Các cực Hình 2.7 Cấu tạo cực khối cực a- Phần cốt; b- Nửa khối cực; c- Khối cực cách; d- Tấm cách Trang bị điện điện tử ôtô 10 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Tuy nhiệt độ tăng, dòng IKng dòng IEB(kht) tăng nhanh làm tăng dòng IK(tO) qua tiếp giáp koléctơ transitor trạng thái đóng (tức UEB=0) > làm cho transitor không đảm bảo cắt hoàn toàn dòng cực góp -> tức đóng không chặt hay không tích cực Hơn nữa, dòng gây tiêu tán công suất phụ đốt nóng thêm transitor > làm cho dòng điều khiển tăng lớn hơn, đến lúc đạt giá trị tơng đơng với dòng qua transitor mở > đốt nóng mạnh transitor làm transitor bị đánh thủng nhiệt gây h hỏng Để khắc phục tợng đó, đảm bảo cho transitor làm việc bình thờng trạng thái khoá, cần phải loại trừ hoàn toàn dòng qua tiếp giáp Emitơ theo hớng thuận (dòng khuyếch tán) hay chắn tạo nên dòng khoá nhỏ qua Emitơ theo hớng ngợc Muốn phải làm cho Bazơ dơng Emitơ transitor đóng Để đạt đợc điều đó, sơ đồ ngời ta thờng sử dụng biện pháp trình bày dới 5.3.2.1 Hồi tiếp điện trở: Để đảm bảo cho transitor đóng tích cực, ngời ta dùng thêm điện trở Rht mắc nối tiếp cực dơng nguồn cực E (hình 5.23a) Rht mắc nh làm cho cực B có điện dơng so với cực E tiếp điểm KK' đóng, tức làm cho UEB < Hình 5.23 Các sơ đồ hồi tiếp điện trở (a) điốt (b) Phơng pháp có nhợc là: độ sụt áp hai đầu Rht không ổn định, làm việc dòng IK qua luôn thay đổi 5.3.2.2 Hồi tiếp điốt: Hình 5.23b sơ đồ hồi tiếp điốt Đặc tính phi tuyến điốt cho phép đảm bảo yêu cầu điện trở nhỏ dòng qua lớn ngợc lại (điện trở động), nên độ sụt áp điốt U const Nhờ khắc phục đợc nhợc điểm sơ đồ dùng Rht Trang bị điện điện tử ôtô 149 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt 5.3.2.3 Dùng biến áp xung: Sơ đồ dùng biến áp xung đảm bảo cho transitor đóng tích cực nh hình 5.24 Hình 5.24 Sơ đồ dùng biến áp xung ®Ĩ ®¶m b¶o cho transitor ®ãng tÝch cùc - Khi tiếp điểm KK' đóng: có dòng IB qua cuộn dây W1 biến áp xung - Khi tiếp điểm KK' mở: dòng IB giảm > tạo nên SĐĐ cảm ứng cuộn W2 Xung cảm ứng cã chiỊu (+) ë B vµ (-) ë E > làm transitor đóng tích cực Điện trở R1 đợc mắc song song với W2 để đảm bảo nhận đợc xung áp thích hợp 5.3.3 Bảo vệ transitor Khi dùng transitor cắt nối dòng điện qua cuộn dây, nh cuộn dây kích thích máy phát, cuộn dây có hệ số tự cảm lớn, nên cắt dòng xuất suất điện động tự cảm lớn (hàng trăm vôn), có khả gây áp làm hỏng transitor Ngoài sơ đồ ®iỊu chØnh ®iƯn ¸p, cùc Ш cđa m¸y ph¸t bị chạm mát (cuộn Wkt bị ngắn mạch), transitor bị hỏng dòng điện tăng lớn Do sơ đồ phải có biện pháp bảo vệ an toàn cho transitor Các biện pháp thờng dùng đợc trình bày phần dới 5.3.3.1 Dùng điốt nắn dòng: Hình 5.25 Bảo vệ transitor điốt nắn dòng Trên hình 5.25 sơ đồ bảo vệ transitor điốt nắn dòng Điốt đợc mắc song song với cuộn dây tải (ví dụ: cuộn kích thích) để xuất suất Trang bị điện điện tử ôtô 150 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt điện độgn tự cảm nối tắt cuộn dây > dập tắt SĐĐ tự cảm > không cho dòng tự cảm chạy qua transitor Điốt đợc mắc ngợc với chiều thuận transitor, nên transitor mở điốt không cho dòng qua 5.3.3.2 Dùng điốt ổn áp: Hình 5.26 Sơ đồ bảo vệ transitor điốt ổn áp Bảo vệ transitor đốt ổn áp (hình 5.26) thờng đợc dùng mạch đánh lửa E1tc > 100V Điốt ổn áp đợc chọn cho Etc đạt giá trị nguy hiểm bị đánh thủng, không cho điện áp vợt giới hạn cho phép Do điốt ổn áp phải mắc ngợc chiỊu víi Etc, tøc lµ cïng chiỊu víi ngn chÝnh nên phải dùng thêm điốt nắn dòng ĐC lắp theo chiều ngợc lại để không cho dòng qua mạch điốt ổn áp theo chiều thuận 5.3.3.3 Dùng rơ le bảo vệ: Để bảo vệ transitor khỏi bị h hỏng dòng điện tăng giới hạn cho phép trờng hợp cực máy phát bị chạm mát ngời ta dùng rơle bảo vệ lắp nh sơ đồ hình 5.27 Hình 5.27 Bảo vệ transitor rơle bảo vệ Rơle bảo vệ gồm có cuộn dây: - Cuộn Wnt: mắc nối tiếp mạch kích thích máy phát; - Cuộn phụ Wng: quấn ngợc chiều với cuộn Wnt mắc song song với cuộn kích thích máy phát; - Cuộ giữ Wg: quấn cïng chiỊu víi cn Wnt, m¾c song song víi ngn điện qua cặp tiếp điểm thờng mở K2K'2 rơle bảo vệ Trang bị điện điện tử ôtô 151 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Khi máy phát điều chỉnh làm việc bình thờng, cực máy phát không bị chạm mát, có dòng qua cuộn dây Wnt Wng: (+)MF > Đht > T (hoặc Rf) > Wnt > (-)MF kt Lúc dòng ®i qua cn Wg v× tiÕp ®iĨn K2K2' ®ang më Khi cực máy phát bị chạm mát, cuộn Wng Wkt bị ngắn mạch nên dòng qua chúng Còn dòng qua transitor Wnt tăng lên làm tăng lực điện từ rơle: F = FWnt > Flx nên K2K2' đóng > làm transitor đóng nối mạch cuộn Wg Transitor đóng làm giảm dòng qua cuộn Wnt, nhng lực điện từ rơle lúc F = FWnt + FWg lớn lực lò xo nên K2K2' đóng tợng chạm mát đợc khắc phục thôi, bảo vệ cho transitor khỏi bị dòng 5.4 Các điều chỉnh điện áp bán dẫn Các điều chỉnh điện áp loại rung có u điểm: kết cấu đơn giản, giá thành rẻ, hiệu suất cao Tuy chúng có nhợc điểm quan trọng là: điều chỉnh phức tạp, nhạy cảm với rung động bụi bẩn, tiếp điểm dễ bị ôxyhoá, chóng mòn rỗ đặc biệt cắt nối dòng đoện có giá trị lớn Nếu dùng biện pháp để khắc phục (nh phân nhánh mạch kích thích, dùng điều chỉnh điện áp hai nấc, ) làm phức tạp kết cấu, tăng giá thành giảm độ tin cậy Vì có xu hớng dùng điều chỉnh điện ¸p b¸n dÉn thay thÕ cho c¸c bé ®iỊu chØnh loại rung Các BĐC có hai loại có tiếp điểm tiếp điểm Trong BĐC bán dẫn có tiếp điểm tiếp điểm làmv iệc kiểu rung, nhng dòng qua tiếp điểm trờng hợp dòng điều khiển, nhỏ nhiều so với dòng kích thích máy phát Vì giảm đợc tia lửa, tăng tuổi thọ ®é tin cËy lµm viƯc cđa tiÕp ®iĨm Tuy vËy kết cấu BĐC có lò xo, nên độ tin cậy làm việc thấp lực đàn hồi lò xo thay đổi trình làm việc đòi hỏi phải điều chỉnh định kỳ Các BĐC bán dẫn không tiếp điểm tiếp điểm lò xo nên có độ tin cậy cao, chịu rung sóc tốt không cần thiết phải điều chỉnh định kỳ trình vận hành 5.4.1 Các sơ đồ điều chỉnh điện áp bán dẫn dùng transitor: 5.4.1.1 Các sơ đồ điều chỉnh điện áp bán dẫn có tiếp điểm: Sơ đồ nguyên lý BĐC điện áp bán dẫn có tiếp điểm (với hai cách nối cuộn dây kích thích khác nhau) nh hình 5.28 Cuộn dây kích thích máy phát đợc nối mạch koléctơ (hình 5.28a) nh mạch emitơ transitor (hình 5.28b) Công suất mở tiếp điểm hai cách nối xấp xỉ nh Tuy hợp lý nối cuộn kích thích mạch emitơ Bởi nối cực âm máy phát với mát không cần phải cáhc điện vỏ BĐC với transitor Và nh vậy, vỏ cđa B§C cã thĨ sư dơng nh− tÊm dÉn nhiƯt để điều kiện làm mát transitor tốt Trên hình 5.29a sơ đồ cấu tạo BĐC điện áp bán dẫn đơn giản dùng với máy phát xoay chiều Bé ®iỊu chØnh gåm: transitor (T) víi ®iƯn trë Trang bị điện điện tử ôtô 152 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt tạo thiên áp (RB) rơle điện từ với cặp tiếp điểm KK' Nguyên lý làm việc BĐC nh sau: + Khi Umf < Uđm: KK' mở FWU < Flx Cực gốc B T lúc đợc nối với cực âm nguồn qua RB, xuất dòng điều khiển (dòng cực gốc) IB chạy theo mạch: (+)Bộ nắn dòng > E > B > RB > Mát > (-) Bộ nắn dòng Transitor lúc mở > cho dòng kích thích chạy qua: (+)Bộ nắn dòng > E > K > Wkt > (-) Bộ nắn dòng Hình 5.28 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh ®iƯn ¸p b¸n dÉn cã tiÕp ®iĨm C é kÝ h hÝ h èi hK l b T hE i Hình 5.29 Sơ đồ điều chỉnh điện áp bán dẫn có tiếp điểm với máy phát xoay chiều a- Sơ đồ đơn giản; b- Sơ đồ hoàn thiện Trang bị điện điện tử ôtô 153 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt + Khi Umf > Uđm: FWU > Flx > KK' bị hút đóng lại, nối hai cực E B với Dòng IB lúc làm transitor đóng dòng kích thích phải chạy qua Rf nên giá trị giảm xuống làm Umf giảm theo Umf giảm làm FWU < Flx nên KK' mở Quá trình tiếp diễn theo chu kỳ đảm bảo cho Umf Uđm Trong BĐC điện áp bán dẫn có tiếp điểm, dòng qua tiếp điểm rơle sử dụng để điều khiển transitor có giá trị nhỏ (không vợt 0,2A) nên tiếp điểm làm việc tia lửa sinh giảm tuổi thọ tiếp điểm tăng lên Để giảm biên độ dao động điện áp điều chỉnh ảnh hởng nhiệt độ đến giá trị nh đến làm việc transitor, để bảo vệ transitor khỏi h hỏng áp, ngời ta dùng sơ đồ phức tạp nh hình 5.29b có thêm số linh kiện Rgt (điện trở gia tốc), Rbt (điện trở bù nhiệt), Đht (điốt hồi tiếp đảm bảo cho transitor đóng tích cực), Đbv (điốt bảo vệ) 5.4.1.2 Các sơ đồ điều chỉnh điện áp bán dẫn tiếp điểm: Sơ đồ BĐC điện áp bán dẫn không tiếp điểm nh hình 5.30 Hình 5.30 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện áp bán dẫn không tiếp ®iĨm I- C¬ cÊu ®o; II- C¬ cÊu ®iỊu chØnh Cấu tạo BĐC gồm: - Transitor T2: để cắt nối dòng kích thích máy phát; - Transitor T1 R3: để điều khiển làm việc T2; - §O, R1 vµ R2: lµm nhiƯm vơ cđa bé phËn cảm biến, thay rơle điện từ để điều khiển T1; - R4 Đht: mạch hồi tiếp T2 đóng tích cực; - Đbv: để bảo vệ T2 khái Etc sinh ë cuén kÝch thÝch Nguyªn lý làm việc: + Khi Umf < Uôđ: điốt ổn áp Đo cha bị đánh thủng nên dòng chạy qua nã > UEB1 = > T1 ®ãng Lóc nµy: R(T1) >> R3 > B cđa T2 đợc nối với cực âm qua R3 > T2 mở > cho dòng kích thích qua theo mạch: (+)MF > Đht > T2 > Wkt > Mát > (-)MF Trang bị điện điện tử ôtô 154 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt + Khi Umf > Uôđ: điốt ổn áp Đo bị đánh thủng > có dòng chạy qua gây sụt áp R1 > UEB1 tăng lên (>0) > T1 mở > R(T1) gi¶m > nèi cùc gèc B2 víi cùc d−¬ng (+) > UEB2 ≈ > T2 đóng > Rf đợc nối vào mạch kích thích làm Ikt giảm xuống Umf giảm theo Umf giảm < Uôđ lại làm T2 mở cho dòng kích thích qua > Umf lại tăng lên Quá trình lặp lại nh theo chu kỳ, đảm abro cho Umf Uôđ 5.4.2 Sơ đồ số điều chỉnh điện áp bán dẫn thông dụng 5.4.2.1 Bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn có tiếp điểm PP-362: Bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn có tiếp điểm PP362 (làm việc với máy phát G250 xe GAZ-53, GAZ-66 máy kéo MTZ-50, ) có sơ đồ nh hình 5.31 Hình 5.31 Sơ đồ ®iỊu chØnh ®iƯn ¸p b¸n dÉn cã tiÕp ®iĨm PP-362 Cấu tạo BĐC gồm hai phần: - Phần điều chỉnh điện áp có tiếp điểm điều khiển; - Phần rơle bảo vệ transitor Vai trò linh chúng đÃ đợc nghiên cứu phần trớc Cặp tiếp điểm K1K1' cắt nối dòng điều khiển transitor có giá trị < 0,4A, transitor cắt nối dòng kích thích với Iktmax = 3,5A Nguyên lý làm việc: + Khi n < nbđ: Umf < Uđm nên K1K1' cha đóng > transitor T mở cho dòng Ikt ®i qua theo m¹ch: (+)MF > K® > §ht > E > K > Wnt > Wkt > ()MF Ikt lín (do ®iƯn trở mạch kích thích nhỏ) làm tăng Umf + Khi n > nbđ: Umf > Uđm nên K1K1' đóng l¹i > UEB < > transitor T đóng tích cực > Rf đợc nối vào mạch kÝch thÝch > Ikt gi¶m xuèng -> Umf gi¶m theo Dòng kích thích lúc chạy theo mạch: Trang bị điện điện tử ôtô 155 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt (+)MF > Kđ > §ht > Rgt > Rf > Wnt > Wkt > ()MF Khi Umf < Uđm > K1K1' lại mở ra, trình điều chỉnh lặp lại theo chu kỳ đảm bảo cho Umf Uđm + Khi đầu (+) cuộn kích thích bị chạm mát: Wkt Wng bị ngắn mạch > Rơle bảo vệ làm việc để bảo vệ cho transitor khỏi h hỏng bị dòng Trên hình 5.32 cấu tạo BĐC điện áp PP-362 Hình 5.32 Bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn có tiếp điểm PP-362 PH- Bộ điều chỉnh điện áp; P3- Rơle bảo vệ; PO- Cuộn nối tiếp; BO- Cuộn ngợc; YO- Cuộn giữ; OB- Cuọn kích thích 5.4.2.2 Bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn không tiếp điểm PP-350: Bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn không tiếp điểm PP-350 (làm việc với máy phát xoay chiều G250 xe GAZ-24, ZIL-130, UAZ, ) có sơ đồ nh hình 5.33 Trang bị điện điện tử ôtô 156 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Cấu tạo điều chỉnh gồm: - Transitor T3: để cắt nối dòng kích thích; - Điốt hồi tiếp Đht1: làm nhiệm vụ hồi tiếp, đảm bảo cho T3 đóng đợc tích cực; - Điốt bảo vệ Đbv: dùng để bảo vệ T3 khái bÞ háng Etc sinh ë Wkt; - Transitor T1: để điều khiển làm việc T2 T3; - Điện trở R5 điốt ổn áp ĐO: phận cảm biến để điều khiển làm việc T1; - Điện trở R4, R3 cuộn cản WC: mạch phân áp, WC có tác dụng san xung điện áp điều chỉnh để đảm bảo an toàn cho thiết bị tiêu thụ điện Hình 5.33 Sơ đồ điều chỉnh điện áp bán dẫn không tiếp điểm PP-350 Đặc điểm khác biệt điều chỉnh PP-350 là: có thêm cấu gia tốc (để tăng tần số cắt nối transitor, tăng độ ổn định điện áp điều chỉnh), gồm: transitor trung gian T2 tụ điện C mắc song song với điện trở R6 Cơ cấu tác dụng nh sau: T2 mở tụ C đợc nạp > đa điện áp âm đến điểm a làm điốt ĐO bị đánh thủng nhanh > T1 mở nhanh > làm T2 T3 nhanh chóng đóng lại - Điện trở R1 mắc song song với R4 qua khoá điện: dùng để điều chỉnh giá trị điện áp máy phát theo mùa đáp ứng yêu cầu nạp ắc quy: vào mùa đông (nhiệt độ thấp) Un cần tăng lớn vào mùa hè Khi đóng khoá điện BK R1 đợc nối song song với R4 nên điện trở tơng đơng mạch giảm tăng đợc Uđc - Điện trở nhiệt Rt mắc nối tiếp với điện trở hạn chế R2: dùng để điều khiển làm việc ĐO nhiệt độ môi trờng thay đổi, đảm bảo chế độ nạp yêu cầu cho ắc quy Khi nhiệt độ tăng từ 0OC đến 100OC, điện trở Rt giảm từ 30 70 lần > làm tăng dòng qua R1 R4 > tăng độ rơi chúng -> tăng điện áp đặt lên điốt ĐO > ĐO bị đánh thủng Umf thấp hơn, tO giảm ngợc lại Bộ điều chỉnh PP-350 có chất lợng vận hành tốt Tuy vậy, việc sử dụng nhiều transitor, điốt linh kiện phụ khác, nh: điện trở nhiệt, cuộn cản, Trang bị điện điện tử ôtô 157 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt tụ, làm tăng độ phức tạp sơ đồ, giảm độ tin cậy tăng giá thành BĐC 5.5 Hệ thống đánh lửa bán dẫn Khuynh hớng tăng tỷ số nén , số vòng quay n số xi lanh động Z để tăng công suất, đòi hỏi phải tăng U2 hệ thống đánh lửa Mà muốn phải tăng giá trị dòng sơ cấp I1 Hệ thống đánh lửa thờng không đảm bảo đợc yêu cầu này, vì: - Tăng n Z làm giảm thời gian tđg dẫn đến giảm I1ng giảm U2; - Tăng I1ng làm giảm tuổi thọ độ tin cậy làm việc tiếp điểm Vì xuất hệ thống đánh lửa hoàn thiện đáp ứng đợc yêu cầu hệ thống đánh lửa bán dẫn Hệ thống đánh lửa bán dẫn có hai loại loại có tiếp điểm tiếp điểm 5.5.1 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm 5.5.1.1 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc: + Sơ đồ cấu tạo: hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm nh hình 5.34, gồm: nguồn (ắc quy) 1; phận tạo xung (cặp tiếp điểm) mắc mạch Bazơ transitor 6; biến áp đánh lửa 3; điện trở phụ công tắc khởi động 4; khoá điện 5; transitor Cuộn dây sơ cấp W1 biến áp đánh lửa mắc mạch Emitơ transitor Hình 5.34 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm 1- Bộ ắc quy; 2- Tiếp điểm (cặp má vít); 3- Biếp áp đánh lửa; 4Điện trở phụ; 5- Khoá điện; 6- Transitor Trang bị điện điện tử ôtô 158 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Sơ đồ khác sơ đồ hệ thống đánh lửa thờng tụ điện C mà có transitor Dòng sơ cấp dòng IE dòng qua tiếp điểm dòng cực gốc IB tạo thiên áp cho transitor Lúc UEB > nên IB > transitor mở cho dòng IK qua Nh vậy, qua W1 cã ba dßng: I1 = I0 + IB + IK (7 8)A Dòng biến thiên theo quy luật tơng tự I1 hệ thống đánh lửa thờng Nhng tốc độ biến thiên nhanh L1 nhỏ (cuộn W1 nhỏ hơn) Tổng hai dòng I0 + IB = (0,7 0,9)A - Khi KK' më: I0 vµ IB đột ngột, làm cảm ứng W2' SĐĐ tự cảm E2tc' làm cho UEB < đảm bảo cho transitor khoá nhanh khoá chặt Khi transitor khoá, dòng I1 đột ngột gây W2 st ®iƯn ®éng cao thÕ E2=(20.000 30.000)V, trun qua bé chia điện đến bugi để tạo tia lửa điện 5.5.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm: Trong hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm, thời điểm đánh lửa đợc điều khiển cảm biến đặc biệt có liên hệ khí với trục khuỷu động Các cảm biến chia hai loại: - Cảm biến thông số; - Cảm biến phát điện Trong cảm biến thông số tín hiệu đợc tạo thành cách thay đổi thông số mạch điện nh: điện trở, điện cảm, hỗ cảm, điện dung, Trong cảm biến phát điện tín hiệu giá trị suất điện động cảm biến tạo Một yêu cầu quan trọng cảm biến không tiếp điểm phải đảm bảo độ tin cậy làm việc ë sè vßng quay thÊp cđa trơc khủu Phỉ biÕn cảm biến phát điện với nam châm quay (hình 5.35a, b, c) Vì chúng có độ tin cậy cao, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo Cảm biến gồm cuộn dây cố định lắp stato nam châm vĩnh cửu (rôto 1) nối cứng với trục khuỷu động Số đôi cực nam châm bàng số xi lanh động Trong số sơ đồ, ngời ta sử dụng cảm biến dạng chuyển mạch Trang bị điện điện tử ôtô 160 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt (hình 5.35d, e) Trong trờng hợp này, nam châm cuộn dây bố trí cố định (là stato) với mạch từ chung, rôto làm vật liệu dẫn từ dùng để cắt nối mạch từ nam châm Do tín hiệu cảm biến phát nhỏ, số vòng quay thấp nên thờng phải dùng vài tầng transitor để khuyếch đại tín hiệu Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm nh hình 3.56 Cấu tạo hệ thống gồm: - Bộ ắc quy 1; - Bộ cảm biến (phát lệnh) lắp chia điện; - Biến áp đánh lửa 3; - Bộ cắt nối bán dẫn I hộp điện trở phụ II; - Bộ chia điện (không thể hình vẽ); - Transitor T3: đóng tích cực nhờ nửa kỳ điện áp dơng phát lệnh; - Transitor T2 đóng tích cực nhờ Đ2 R1 (mạch hồi tiếp); - Transitor T1 đóng tích cực nhờ biến áp xung Để đảm bảo chất lợng đánh lửa khởi động (lúc độ dốc tín hiệu không đủ lớn) , sơ đồ có mạch liên hệ ngợc (hồi tiếp) qua R3 C2 tõ cùc gãp K cđa T1 ®Õn cùc gèc T3 Hình 5.35 Sơ đồ kết cấu cảm biến điều khiển thời điểm đánh lửa 1- Rôto; 2- Stato Trang bị điện điện tử ôtô 161 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Nguyên lý làm việc: - Lúc đầu khoá điện Kđ đóng: ph¸t lƯnh ch−a quay, cùc gèc B cđa T3 nèi với cực (+) nguồn qua R4 cuộn dây PL > nên T3 đóng > điện trở T3 (RT3) lúc lớn nên cực gốc B T2 đợc nối với cực (-0 qua R5 > lµm T2 më Do T2 më nên có dòng qua biến áp xung từ (+) > §2 > W2' > W1' > EK (T2) > Rf1 > Rf2 > (-) Dòng qua biến áp xung tạo điện áp điều khiển cực gốc B T1 làm T1 mở cho dòng qua cuộn sơ cấp W1 biến áp đánh lửa - Khi PL quay, nửa chu kỳ (-) điện áp phát cực gốc B T3 có điện áp (-) nên T3 mở T3 mở RT3 giảm nhỏ nên cực gốc B T2 coi nh đợc nối với cực (+) nên T2 đóng T2 đóng làm T1 đóng theo, cắt đột ngột dòng sơ cấp I1 tạo nên suất điện độgn tự cảm E2 lớn truyền qua chia điện đến bugi để tạo tia lửa điện - Khi khởi động số vòng quay thấp, xung tín hiệu yếu T1 mở > tụ C2 đợc nạp > làm cho cực gốc B T3 âm nên t3 mở T3 mở làm T2 T1 đóng > cắt dòng I1 để tạo tia lửa điện bugi Sau T1 t2 lại mở > tụ lại đợc nạp làm T3 mở T1 T2 đóng Quá trình lặp lại theo chu kỳ định, tạo nên hàng loạt tia lửa điện bugi hỗ trợ cho khởi độgn động Trên hình 5.37 kết cấu cảm biến (bộ PL) dùng sơ đồ Stato cảm biến lắp ổ bi để đảm bảo quay cần thiết Vòng ổ bi đợc bắt chặt với vỏ chia điện Rôto nam châm vĩnh cửu nhiều cực Kết cấu điều chỉnh ly tâm chân không góc đánh lửa sớm có nguyên lý làm việc tơng tự nh đÃ mô tả phần trớc Hình 5.37 Kết cấu cảm biến PL hệ thống đánh lửa không tiếp điểm 1- Stato; 2- Rôto (nam châm vĩnh cửu); 3- Vòng ổ bi bắt chặt với vỏ chia điện Trang bị điện điện tử ôtô 162 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Trang bị điện điện tử ôtô 163 Biên soạn : TS Ngun Hoµng ViƯt ... thống trang thiết bị điện ô tô để dễ dàng phân tích nắm bắt hệ thống đại phức tạp mà thấy đợc lịch sử phát triển nh trình hoàn thiện đại hoá trang thiết bị điện điện tử ô tô Trang bị điện điện... trang thiết bị điện điện tử đÃ đợc sử dụng để điều khiển tự động, tối u chế độ làm việc động theo thay đổi yếu tố liên quan - Cùng với phát triển mức độ hoàn thiện mình, trang thiết bị điện điện... thống trang bị điện ô tô máy kéo với hai phần là: nguồn điện (hệ thống cung cấp) phận tiêu thụ điện (các hệ thống khác) Trong phận tiêu thụ điện máy khởi động phận tiêu thụ điện mạnh (dòng điện

Ngày đăng: 24/08/2021, 11:39