Chương 3: THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ THÔNG
3.3. Tính toán và kiểm tra công suất máy phát
Để đảm bảo đủ công suất cho các tải tiêu thụ trên xe cần phải xác định đúng loại máy phát để lắp trên ô tô, vì máy phát là nguồn cung cấp năng lượng (điện áp) chính cho các tải tiêu thụ khi ô tô hoạt động.
Việc chọn loại máy phát lắp trên ô tô cần đảm bảo các điều kiện sau:
Điện áp ra ổn định.
Cung cấp đủ công suất cho các tải điện trên ô tô.
Kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí, lắp đặt trong khoang động cơ.
Có độ bền cao, khả năng chịu được rung sóc tốt trong mọi điều kiện vận hành của ô tô.
Giá thành thấp.
3.3.1. Sơ đồ các tải công suất điện trên ô tô
Phụ tải điện trên ô tô, dựa vào thời gian làm việc có thể chia làm 3 loại: Tải thường trực là những phụ tải liên tục hoạt động khi xe đang chạy, tải gián đoạn trong
Tải hoạt động trong thời
gian dài
Car radio
Đèn báo trên táp lô
Đèn kích thước
Đèn biển số xe
Đèn đậu xe
Đèn cốt
Đèn pha
Đèn sau xe
Đèn bên hông xe
Tải hoạt động trong thời gian ngắn
Đèn xi nhan
Đèn phanh
Đèn trần
ô tơ điều khiển kính
Quạt điều hòa nhiệt độ
Xông kính
ô tơ phun nước rửa kính
Còi
ô tơ mở cửa xe
Đèn sương mù
Đèn lái phụ trợ
ô tơ gạt nước
Khởi động điện
Đèn khoang hành lý
Mồi thuốc
ô tơ điều khiển anten
MÁY PHÁT ĂC QUY
Nạp điện
Hình 3.6. Sơ đồ phụ tải điện trên ô tô
Tải hoạt động liên tục
Hệ thống đánh lửa
Bơm nhiên liệu
Hệ thống phun nhiên
liệu
Hệ thống kiểm soát động cơ Quạt làm mát động cơ
3.3.2. Tính toán công suất tiêu thụ theo các chế độ tải
Để đảm bảo đủ công suất cho các tải tiêu thụ trên xe cần phải xác định đúng loại máy phát để lắp trên ô tô, vì máy phát là nguồn cung cấp năng lượng chính cho các tải tiêu thụ khi ô tô hoạt động.
Phụ tải điện trên ô tô, dựa vào thời gian làm việc có thể chia làm 3 loại:
Tải hoạt động liên tục: Là những phụ tải liên tục hoạt động trong quá trình xe vận hành (khi động cơ hoạt động). Và khi động cơ không hoạt động (sử dụng năng lượng ắc quy).
Tải hoạt động trong thời gian dài: Là những phụ tải hoạt động trong những khoảng thời gian tương đối dài, tùy thuộc vào điều kiện vận hành của lái xe.
Tải hoạt động trong thời gian ngắn: Các phụ tải này thường chỉ hoạt động trong thời gian ngắn (< 2 ÷ 3 phút).
Hệ số sử dụng phụ tải λ của mỗi phụ tải phụ thuộc vào thời gian sử dụng phụ tải đó. Tùy điều kiện bên ngoài như nắng, mưa, sương mù, hay ngày và đêm mà tần số sử dụng mỗi phụ tải là khác nhau.
Dựa vào tài liệu [3] kết hợp với phân tích theo điều kiện sử dụng ở nước ta.
Ta có các hệ số sử dụng phụ tải như sau:
Radio là phương tiện giải trí trên xe, tùy vào sở thích từng tài xế lái xe. Ta chọn λ= 0,5.
Đèn báo trên bảng táp lô thường gồm các đèn tín hiệu và đèn cảnh báo…, các đèn này hoạt động khác nhiều nên ta chọn λ= 0,5.
Đèn kích thước trong khoảng thời gian hoạt động của xe nên thời gian hoạt động chiếm gần nửa thời gian, ta chọn λ= 0,8.
Đèn biển số thì lúc nào xe chạy ban đêm th mới được sử dụng hơn, v vậy ta chọn λ= 0,8.
Đèn đỗ xe thì lúc nào xe dừng mới được bật, và tùy vào từng việc của mỗi người lái xe như tắc xi, nhân viên… việc đỗ xe cũng khác nhau nên chọn: λ= 0,5.
Đèn pha, cốt luôn được dùng vào ban đêm và thay thế cho nhau. Không thể bật 2 đèn này cùng lúc nên thời gian hoạt động của mỗi đèn ta có thể xem như nhau.
Ta chọn λ= 0,5.
Đèn stop bào hiệu khi xe dừng tạm thời và khi phanh. Với điều kiện giao thông ở nước ta thì ta chọn λ= 0,2.
Đèn trần dùng vào ban đêm, tuy nhiên không phải sử dụng thường xuyên như đèn taplo, đèn pha…mà chỉ dùng khi người sử dụng thấy cần thiết nên λ= 0,2.
Motor nâng/hạ kính được sử dụng khi muốn mở kính, ta chọn λ= 0,1.
Quạt điều hòa nhiệt độ sử dụng khá nhiều do khí hậu nước ta có 2 mùa nóng lạnh khá rõ rệt nên λ= 0,7.
Sấy kính sử dụng để làm khô kính khi bị hơi ẩm bám vào, được sử dụng vào mùa đông. Ta chọn λ= 0,1.
Motor khởi động chỉ dùng khi khởi động xe, motor rửa kính tần số sử dụng thấp, chỉ khi muốn làm sạch kính nên λ=0,1.
Còi là thiết bị quan trọng sử dụng thường xuyên và là thiết bị dụng khá nhiều ở Việt Nam nên λ= 0,2.
Đèn sương mù rất ít được sử dụng do điều kiện khí hậu của nước ta ít sương mù nên ta chọn λ = 0,05.
Quạt làm mát động cơ không còn hoạt động liên tục như lúc trước, chỉ khi động cơ nóng lên qua khỏi ngưỡng cho phép thì quạt làm mát mới hoạt động. Ta chọn λ= 0,7.
Mồi thuốc ít dùng vì hút thuốc trong xe sẽ tạo ra rất nhiều tác hại nên λ= 0,1.
Motor gạt nước mưa được sử dụng nhiều vào mùa mưa, tùy thuộc vào điều kiện môi trường Việt Nam nên λ= 0,2.
otor bơm ABS được sử dụng khi phanh đối với đường xá Việt Nam, ta chọn λ= 0,2.
Đèn bên hông xe ta chọn λ= 0,8.
Đèn lái phụ trợ ta chọn λ= 0,05.
ô tơ điều khiển anten, ta chọn λ= 0,1.
Đèn khoang hành lý ta chọn λ= 0,1.
Đèn sau xe, ta chọn λ= 0,8.
ô tơ mở cửa xe, ta chọn λ= 0,1.
Để xác định đúng loại máy phát cần lắp trên ô tô ta phải tính toán chọn máy phát phù hợp theo các bước sau.
3.3.2.1. Chế độ tải hoạt động liên tục: Ở chế độ tải hoạt động liên tục thì hệ số sử dụng của mỗi tải là: λ = 100%
Bảng 3.5. Mức tiêu thụ điện của các tải hoạt động liên tục
Stt Tải điện hoạt động liên tục Công suất (W)
1 Hệ thống đánh lửa 20
2 Bơm nhiên liệu 60
3 Hệ thống phun nhiên liệu 90
4 Hệ thống kiểm soát động cơ 180
5 Quạt làm mát động cơ 100
Tổng công suất tiêu thụ ( 450
3.3.2.2. Chế độ tải hoạt động không liên tục: Ở chế độ này thì hệ số sử dụng (λ) của mỗi tải phụ thuộc vào sự vận hành xe của mỗi tài xế cũng như phụ thuộc vào điều kiện vận hành và địa bàn xe hoạt động.
Bảng 3.6. Mức tiêu thụ điện của các tải hoạt động không liên tục Stt Tải điện hoạt động không
liên tục
Công suất thực (W)
Hệ số sử dụng (λ)
Công suất tính toán (W)
1 Car radior 10 0,5 5
2 Đèn báo trên táp lô 18 × 2 0,5 18
3 Đèn kích thước 4 × 10 0,8 32
4 Đèn biển số xe 2 × 5 0,8 8
5 Đèn đậu xe 4 × 5 0,5 10
6 Đèn cốt 2 × 55 0,5 55
7 Đèn pha 2 × 60 0,5 60
8 Đèn sau xe 2 × 5 0,8 8
9 Đèn bên hông xe 2 × 5 0,8 8
10 Đèn xi nhan 4 × 21 0,1 8,4
11 Đèn phanh 3 × 21 0,2 12,6
12 Đèn trong xe 8 × 5 0,2 8
13 ô tơ điều khiển kính 4 × 30 0,1 12
14 Quạt điều hòa nhiểt độ 2 × 80 0,7 112
15 Hệ thống xông kính 120 0,1 12
16 ô tơ phun nước rửa kính 60 0,2 12
17 Còi 40 0,2 8
18 ô tơ mở cửa xe 4 × 150 0,1 60
19 Đèn sương mù 40 0,05 2
20 Đèn lái phụ trợ 2 × 55 0,05 5,5
21 ô tơ gạt nước 40 0,2 8
22 Đèn khoang hành lý 5 0,1 0,5
23 Mồi thuốc 100 0,1 10
24 ô tơ điều khiển anten 60 0,1 6
Tổng công suất tiêu thụ ( 481
Trong bảng 3.6 ta có:
Công suất tính toán = Công suất thực × Hệ số sử dụng
Từ bảng 3.5 và 3.6 ta có tổng công suất tiêu thụ của các tải trên xe là:
ác định cường độ dòng điện theo công thức sau:
Trong đó: - Cường độ dòng điện định mức
- Tổng công suất tiêu thụ của các phụ tải trên xe
- Điện áp định mức, = 14 (V) Suy ra:
Cường độ dòng điện định mức của máy phát, với hiệu suất của máy phát điện η = (0,85÷0,9). Chọn η = 0,9
Vậy nên ta cần chọn máy phát có Udm= 14 [V] và Idm > 74[A].
Theo máy phát thực tế sử dụng trên xe Ford Focus 2013 có số hiệu là: 3M5T 10300 LD; output 120Amps; 14V.
Vậy với = 74 (A) < 120 (A), nên máy phát lắp trên xe phát đủ công suất
3.3.2.3. Kết cấu máy phát điện xe Ford Focus 2013
Hình 3.7. Kết cấu máy phát điện
1- Puli dẫn động; 2- Ổ bi trước; 3- Vỏ phía trước;
4- Stator; 5- Roto; 6- Vỏ phía sau; 7- Ổ bi sau; 8- Nắp bảo vệ;
9- Cọc B+, D+ của máy phát; 10- Bộ điều chỉnh điện; 11- Chổi than;
12- Vòng tiếp điện; 13- Bộ chỉnh lưu