CHƯƠNG 3 KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE TRÊN Ô TÔ FORD RANGER
3.5. Hệ thống đo đạc và kiểm tra
Hệ thống đo đạc và kiểm tra bao gồm các đồng hồ, màn hình và các đèn cảnh báo thường nằm trên bảng táp lô nhằm giúp người lái xe dễ dàng xác định được tình trạng hoạt động của các hệ thống chính trong xe.
Các đèn cảnh báo được sử dụng để cảnh báo các thông số quá mức, các chức năng của các thiết bị điện và sự hoạt động không bình thường của các hệ thống.
Thông thường trên bảng táp lô có lắp các đèn sau: Đèn báo áp suất dầu thấp; Đèn báo ăcquy phóng điện; Đèn báo pha; Đèn báo xinhan; Đèn báo cảnh báo (đèn báo nguy); Đèn báo mức xăng thấp; Đèn báo hệ thống phanh; Đèn báo mở cửa....
Các đồng hồ gồm có hai loại: đồng hồ hiển thị bằng kim và đồng hồ hiển thị bằng số.
Với loại đồng hồ hiển thị bằng kim có thể là loại cơ khí hoặc loại điện tử dẫn động kim. Loại hiển thị bằng kim (dẫn động cơ khí) có độ chính xác thấp do khả năng chịu được rung động kém và có độ trễ cơ khí.
Loại hiển thị bằng số có nhiều ưu điểm như: dễ xem, độ chính xác cao, độ tin cậy cao do hiển thị số không có các chi tiết chuyển động.
Màn hình hiển thị số trong mỗi đồng hồ thường dùng một VFD (màn hình huỳnh quang chân không), một vài diod đèn LED phát sáng hoặc một LCD (màn hình tinh thể lỏng).
3.5.1. Đồng hồ báo tốc độ động cơ
Trên xe có động cơ diesel người ta dùng cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên đặt trên trục khuỷu (hoặc trục cam). Tín hiệu này để điều khiển kim đồng hồ quay.
Sơ đồ của loại này được trình bày trên (hình 3.15).
Hình 3.15: Sơ đồ mạch đồng hồ đo tốc độ động cơ dùng cảm biến điện từ Khi bật công tắc máy sẽ có dòng điện chạy qua tụ C2, R3, R2.
Vì có tụ C2 nên ngắn mạch cực B và E của T3⇒VB = VE ⇒ T3 đóng, đồng thời C2
nạp. Dòng qua R3, R2 làm 2 áp trên cực B và E cân bằng ⇔ VBE ≈ 0 ⇒ T2 đóng.
Khi tụ C2 nạp đến giá trị để VBE = 0,7V thì T3 bắt đầu dẫn bảo hoà, dòng điện qua cực C của T3 đổ qua R9, nó không thể đổ qua R5 để lên cực B của T2 được vì VB2 > VC3.
Khi động cơ quay, cảm biến bắt đầu hoạt động thì T1 dẫn bão hoà. Tín hiệu có dạng sóng sin từ cảm biến qua cực C của T1 sẽ đảo pha và có dòng qua C1. Đồng thời nhờ tín hiệu đảo pha này mà làm cho diode D3 phân cực thuận và có dòng chạy từ cực B của T2 →D3 → T1 → Mass. Lúc này T2 sẽ dẫn → Có dòng:
R3 T2 R6 Đồng hồ P Mass.
R7
Dòng điện trung bình qua cuộn dây đồng hồ P tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ.
3.5.2. Đồng hồ và cảm biến báo tốc độ xe
Đồng hồ báo tốc độ xe thường kết hợp với đồng hồ đo quãng đường (odometer) để chỉ quãng đường xe đi được từ lúc xe bắt đầu hoạt động và đồng hồ hành trình (trip) để đo các lộ trình ngắn.
Hoạt động của đồng hồ này dựa vào tín hiệu đầu ra từ máy tính, máy tính đếm các tín hiệu xung từ cảm biến tốc độ trong khoảng thời gian xác định, rồi tính tốc độ sau đó bật VFD để hiển thị tốc độ.
Hình 3.16: Sơ đồ mạch điện đồng hồ tốc độ xe loại hiển thị số.
Cảm biến tốc độ có một cặp quang gắn bên trong, cặp này bao gồm một diod phát sáng (LED) và một transistor quang. Giữa LED và transistor quang là một đĩa cảm biến có 20 rãnh.
Đĩa xẻ rãnh được nối với dây công tơ mét vì vậy dây quay nhanh hay chậm khi tốc độ xe tăng hay giảm. Khi quay nó liên tục làm gián đoạn các nguồn sáng chiếu từ LED đến transistor quang, bật tắt transistor quang và vì vậy Tr1 bật tắt gián đoạn.
Khi Tr1 bật tắt gián đoạn tạo ra một tín hiệu 20 ppr (xung/vòng) đến cực C2 của máy tính. Bộ điều khiển sẽ đếm số xung trong một khoảng thời gian từ đó xác định tốc độ của xe.
Công tắc MILES/KM dùng để thay đổi thông số hiển thị tốc độ xe dưới dạng (mph) hay (Km/h).
Mỗi nhóm 20 xung từ cảm biến tốc độ được chia thành 4 nhóm nhỏ, mỗi nhóm 5 xung và 4 tín hiệu này được phát ra từ cực A2 đến các cụm điều khiển tốc độ xe khác nhau như: ECU động cơ, ECU chân ga... .
Chuông báo tốc độ được trang bị để khi tốc độ xe vượt quá tốc độ cho phép (125 km/h), một transistor bên trong bộ vi xử lý bật và tắt làm chuông kêu.
Hình 3.17: Cấu tạo cảm biến tốc độ xe 3.5.3. Cơ cấu báo nguy áp suất dầu bôi trơn.
Hình 3.18: Cơ cấu báo nguy áp suất dầu bôi trơn.
1.Công tắc máy; 2.Nắp; 3.Đèn báo; 4.Các má vít (tiếp điểm); 5.Giá tiếp điểm; 6.Màng áp suất;
7.Buồng áp suất; 8.Núm.
Cơ cấu này báo hiệu trong trường hợp áp suất nhớt động cơ giảm tới mức có thể hư động cơ. Khi động cơ ôtô làm việc hoặc áp suất trong hệ thống bôi trơn giảm xuống thấp hơn 0,4 - 0,7 kg/cm2, màng 6 nằm ở vị trí ban đầu, còn tiếp điểm 4 ở trạng thái đóng, đảm bảo thông mạch cho đèn báo 3. Khi công tắc 1 đóng, đèn báo 3 ở bảng đồng hồ sẽ sáng, báo hiệu sự giảm áp suất nhớt tới mức không cho phép. Khi động cơ ôtô làm việc, nhớt từ hệ thống bôi trơn động cơ sẽ qua lỗ của núm 8 vào buồng 7 và khi áp suất dầu trong buồng 7 lớn hơn 0,4 – 0,7 kg/cm2 thì màng 6 sẽ cong lên, nâng cần tiếp điểm di động và tiếp điểm 4 mở ra, đèn báo 3 tắt.
3.5.4. Đồng hồ và cảm biến báo nhiên liệu
Đồng hồ nhiên liệu có tác dụng báo cho người lái xe biết lượng xăng (dầu) có trong bình chứa. Có hai kiểu đồng hồ nhiên liệu, kiểu cuộn dây chữ thập và kiểu hiển thị bằng số.
3.5.4.1. Đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập
Đồng hồ nhiên liệu cuộn dây chữ thập được dùng trong đồng hồ chỉ thị còn bộ phận cảm nhận mức nhiên liệu vẫn dùng biến trở.
Đặc điểm của đồng hồ kiểu cuộn dây chữ thập so với đồng hồ kiểu phần tử lưỡng kim là: Có độ chính xác cao hơn; Góc quay của kim rộng hơn; Không cần mạch điều chỉnh điện áp.
a/Cấu tạo:
Hình 3.19: Cấu tạo đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập
Đồng hồ cuộn dây chữ thập là một thiết bị điện tử trong đó các cuộn dây được quấn bên ngoài một rôto từ theo bốn hướng, mỗi hướng lệch nhau 900. Khi dòng điện qua cuộn dây bị thay đổi bởi điện trở của bộ cảm nhận mức nhiên liệu, từ thông được tạo ra trong cuộn dây theo bốn hướng thay đổi, làm rôto quay và kim dịch chuyển.
Khoảng trống phía dưới rôto được điền đầy dầu silicol để ngăn không cho kim dao động khi xe bị rung.
b/Hoạt động:
Các cực bắc (N) và nam (S) được tạo ra trên rôto từ. Khi dòng điện chạy qua mỗi cuộn dây, từ trường sinh ra trên mỗi cuộn dây làm rôto quay và làm kim dịch
chuyển.Cuộn L1 và L3 được quấn trên cùng một trục nhưng ngược hướng nhau, cuộn L2 và L4 được quấn trên cùng một trục lệch với trục kia một góc 900 và cũng được quấn ngược chiều nhau.
Hình 3.20: Sơ đồ mạch điện đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập Khi công tắc máy ở vị trí ON, dòng điện chạy theo hai đường:
(+)Ăcquy → L1→ L2 → Bộ cảm nhận mức nhiên liệu → mass.
(+)Ăcquy → L1→ L2 → L3→ L4 → mass.
Điện áp VS thay đổi theo sự thay đổi của điện trở trong bộ cảm nhân mức nhiên liệu làm cho cường độ dòng điện I1 và I2 thay đổi theo. Kết quả làm cho độ lớn của từ trường thay đổi và chiều quay của kim chỉ thị cũng thay đổi.
Khi thùng nhiên liệu đầy: lúc này điện trở của bộ cảm biến mức nhiên liệu nhỏ, nên có một dòng điện lớn chạy qua bộ cảm nhận mức nhiên liệu và chỉ có một dòng điện nhỏ chạy qua cuộn L3 và L4. Vì vậy từ trường sinh ra trong hai cuộn L3 và L4 yếu, kết quả làm cho từ trường tổng có xu hướng làm rôto quay sao cho kim chỉ về phía F (Full).
Khi thùng nhiên liệu hết: điện trở bộ báo mức nhiên liệu lớn nên cường độ dòng điện qua L3 và L4 sẽ lớn và kết quả làm cho từ trường tổng có xu hướng làm cho rôto quay sao cho kim chỉ về phía E (Empty).
3.5.4.2. Đồng hồ nhiên liệu kiểu hiển thị bằng số
Đây là loại đồng hồ sử dụng màn hình hiển thị VFD giúp lái xe nhận biết mức nhiên liệu một cách trực quan và chính xác hơn. Bộ cảm nhận mức nhiên liệu vẫn dùng một biến trở như loại đồng hồ thông thường.
a/Cấu tạo:
Hình 3.21: Sơ đồ mạch đồng hồ nhiên liệu hiển thị số.
b/Hoạt động:
Cấp điện áp 5 (V) vào cực A10 của bộ cảm nhận mức nhiên liệu. Điện áp cực A4 được nối và thay đổi theo sự di chuyển của phao bộ cảm nhận nhiên liệu. Máy vi tính nhận biết điện áp cực A4, so sánh với điện áp chuẩn và bật VFD để hiển thị mức nhiên liệu.
Mức nhiên liệu được hiển thị bằng một thanh có 10 đoạn, mỗi đoạn gồm 2 cột VFD. Do mức nhiên liệu dao động nên máy tính sẽ đo điện áp vài trăm lần trong một thời gian ngắn sau đó tính giá trị trung bình để hiển thị.
Khi mức nhiên liệu thấp, dấu hiệu “bơm xăng” màu xanh sẽ tắt và thay vào đó là màu hổ phách để báo hiệu cho người lái. Lúc đó đoạn số 2 của màn hình hiển thị mức nhiên liệu tắt, tức là khi chỉ có đoạn số 1 sáng.
Bộ cảm nhận mức nhiên liệu không bình thường: hiện tượng này xảy ra khi có sự gián đoạn giữa cực A4 và bộ cảm nhận mức nhiên liệu hay giữa cực A2 và bộ cảm nhận mức nhiên liệu. Nếu nó xảy ra, tất cả 10 đoạn (hiển thị mức nhiên liệu đầy) sẽ nháy trong khoảng 2 phút khi khóa điện bật ON. Cùng lúc đó màn hình đồng hồ nhiên liệu sẽ chuyển sang vị trí cảm nhận hết xăng. Mặt khác nếu cực nối A2 và bộ cảm nhận mức nhiên liệu bị gián đoạn trong khi khóa điện đang bật thì đồng hồ nhiên liệu chỉ mức hết xăng.
3.5.5. Đồng hồ và cảm biến báo nhiệt độ nước làm mát
Đồng hồ nhiệt độ nước chỉ nhiệt độ nước làm mát trong áo nước động cơ có
hai kiểu: đồng hồ nhiệt độ nước làm mát kiểu điện trở lưỡng kim và đồng hồ nhiệt độ nước làm mát kiểu hiển thị số.Trên ô tô Ranger hiện nay thường dùng loại đồng hồ nhiệt độ nước làm mát kiểu hiển thị số.
Loại đồng hồ này vẫn sử dụng bộ cảm nhận nhiệt độ nước loại nhiệt điện trở.
Màn hình hiển thị là loại VFD.
Cấu tạo và hoạt động:
Hình 3.22: Sơ đồ mạch đồng hồ nhiệt độ nước làm mát hiển thị số.
Cấp điện áp cho điện trở R trong bộ vi xử lý và đến bộ báo nhiệt độ nước, nó được mắc nối tiếp với điện trở R. Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ thay đổi, thì nhiệt độ của bộ cảm nhận (nhiệt điện trở) cũng thay đổi làm thay đổi điện áp tại chân A6. Bộ vi xử lý nhận tín hiện này và so sánh với điện áp chuẩn rồi hiển thị kết quả bằng cách bật sáng các thanh đồ thị của VFD.
Nhiệt độ nước làm mát được hiển thị bằng một VFD có một thanh gồm 10 đoạn, tạo thành 2 cột.
Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ bình thường (< 96 0C ±3 0C) màn hình VFD sáng bình thường.
Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ vượt mức cho phép (> 96 0C ±3 0C) màn hình VFD sẽ nháy liên tục. Nếu nhiệt độ vượt quá 120 0C tín hiệu báo quá nóng sẽ bật sáng báo hiệu phải dừng động cơ.
Trên các xe có trang bị loại đồng hồ nhiệt độ làm mát kiểu hiển thị số sẽ không cần trang bị cơ cấu báo nguy nhiệt độ nước làm mát.