LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, ngành công nghệ ô tô đã phát triển mạnh mẽ. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng và giải quyết các vấn đề về môi trường. Những tiện nghi, an toàn và hiệu suất các hệ thống trên ô tô đã không ngừng được cải tiến và phát triển liên tục. Trong sự phát triển đó phải kể đến các hệ thống điện và điện tử ôtô.
Giáo trình là nguồn tài liệu để sinh học tập và nghiên cứu về hệ thống điện và điện tử Ô tô. Để nắm bắt được kiến thức được biên soạn trong giáo trình đọc giả cần có kiến thức về điện tử cơ bản, kỹ thuật điện và nguyên lý của động cơ đốt trong. Giáo trình được chia làm 11 bài. Nội dung của giáo trình khái quát các hệ thống điện và điện tử trên ôtô, Hiện nay trên thị trường cũng có một số sách và tài liệu viết về điện và điện tử ô tô.
Trong các tài liệu này có sách <Hệ thống điện - điện tử trên Ô tô= của PGS TS Đỗ Văn Dũng, được đề cập khá đầy đủ. Tập bài giảng <Hệ thống điện thân xe= được chúng tôi biên soạn dựa trên nội dung sách của PGS TS Đỗ Văn Dũng và tài liệu đào tạo của TOYOTA. Quá trình biên soạn chúng tôi đã lược bỏ và đưa vào những nội dung và hình ảnh mới để phù hợp cho việc giảng dạy. Giáo trình được biên soạn bố trí từ khái quát đến các hệ thống trên ô tô, để nắm bắt được nội dung giáo trình đọc giả đọc và nghiên cứu theo từng chương.
Vì sự phát triển giáo dục và đào tạo của ngành công nghệ ô tô, kính mong quí đồng nghiệp, đóng góp kiến để tập bài giảng ngày hoàn thiện hơn. Xin chân thành cám ơn. Bài 01: Khái quát về hệ thống điện thân xe BÀI 01: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE 1. Tổng quan các hệ thống điện trên ôtô - Hệ thống khởi động (starting system): Bao gồm ắc quy, máy khởi động điện (starting motor), các relay điều khiển và relay bảo vệ khởi động.
Đối với động cơ diesel có trang bị thêm hệ thống xông máy (glow system). - Hệ thống cung cấp điện (charging system): gồm ắc quy, máy phát điện (alternators), bộ tiết chế điện (voltage regulator), các relay và đèn báo nạp. - Hệ thống đánh lửa (Ignition system): Bao gồm các bộ phận chính: ắc quy, khóa điện (ignition switch), bộ chia điện (distributor), biến áp đánh lửa hay bô bin (ignition coils), hộp điều khiển đánh lửa (igniter), bugi (spark plugs). - Hệ thống chiếu ánh sáng và tín hiệu (lighting and signal system): gồm các đèn chiếu sáng, các đèn tín hiệu, còi, các công tắc và các relay.
- Hệ thống đo đạc và kiểm tra (gauging system): chủ yếu là các đồng hồ báo trên tableau và các đèn báo gồm có: đồng hồ tốc độ động cơ (tachometer), đồng hồ đo tốc độ xe (speedometer), đồng hồ đo nhiên liệu và nhiệt độ nước. - Hệ thống điều khiển động cơ (engine control system): gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control). Ngoài ra, trên các động cơ diesel ngày nay thường sử dụng hệ thống điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử (EDC – electronic diesel control hoặc common rail injection) - Hệ thống điều khiển ôtô: bao gồm hệ thống điều khiển phanh chống hãm ABS (antilock brake system), hộp số tự động, tay lái, gối hơi (SRS), điều khiển lực kéo (traction control). -Hệ thống điều hòa nhiệt độ (air conditioning system): bao gồm máy nén (compressor), giàn nóng (condenser), lọc ga (dryer), van tiết lưu (expansion valve), giàn lạnh (evaporator) và các chi tiết điều khiển như relay, thermostat, hộp điều khiển, công tắc A/C… Nếu hệ thống này được điều khiển bằng máy tính sẽ có tên gọi là hệ thống tự động điều hòa khí hậu (automatic climate control).
- Các hệ thống phụ: ● Hệ thống gạt nước, xịt nước (wiper and washer system). ● Hệ thống điều khiển cửa (door lock control system). ● Hệ thống điều khiển kính (power window system). ● Hệ thống điều khiển kính chiếu hậu (mirror control).
● Hệ thống định vị (navigation system). 1 Bài 01: Khái quát về hệ thống điện thân xe 1. Bộ điều chỉnh điện; 5. Motor lau cửa kính; 6.
Biến áp đánh lửa; 7. Bộ chia điện; 8. Đồng hồ; 10 và 15. Công tắc đèn trần tự động; 11.
Công tắc đèn trần; 12. Đèn trần; 13 và 16. Bó dây chính; 14. Máy khởi động điện; 18.1: Sơ đồ bố trí các thiết bị điện trên ôtô (M21 – Volga) 2 Bài 01: Khái quát về hệ thống điện thân xe 2.
Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống điện 2. Nhiệt độ làm việc Tùy theo vùng khí hậu, thiết bị điện trên ôtô được chia ra làm nhiều loại: ● Ở vùng lạnh và cực lạnh (-40oC) như ở Nga, Canada. ● Ở vùng ôn đới (20oC) như ở Nhật Bản, Mỹ, châu Âu … ● Nhiệt đới (Việt Nam, các nước Đông Nam Á, châu Phi…). ● Loại đặc biệt thường dùng cho các xe quân sự (sử dụng cho tất cả mọi vùng khí hậu).
Sự rung xóc Các bộ phận điện trên ôtô phải chịu sự rung xóc với tần số từ 50 đến 250 Hz, chịu được lực với gia tốc 150m/s2. Điện áp Các thiết bị điện ôtô phải chịu được xung điện áp cao với biên độ lên đến vài trăm volt. Độ ẩm Các thiết bị điện phải chịu được độ ẩm cao thường có ở các nước nhiệt đới. Độ bền Tất cả các hệ thống điện trên ôtô phải được hoạt động tốt trong khoảng 0,9 ÷ 1,25 Uđịnh mức (Uđm = 14 V hoặc 28 V) ít nhất trong thời gian bảo hành của xe.
Nhiễu điện từ Các thiết bị điện và điện tử phải chịu được nhiễu điện từ xuất phát từ hệ thống đánh lửa hoặc các nguồn khác. Nguồn điện trên ôtô Nguồn điện trên ô tô là nguồn điện một chiều được cung cấp bởi ắc quy, nếu động cơ chưa làm việc, hoặc bởi máy phát điện nếu động cơ đã làm việc. Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện khi lắp đặt sửa chữa…, trên đa số các xe, người ta sử dụng thân sườn xe (car body) làm dây dẫn chung (single wire system). Vì vậy, đầu âm của nguồn điện được nối trực tiếp ra thân xe.
Các loại phụ tải điện trên ô tô Các loại phụ tải điện trên ôtô được mắc song song và có thể được chia làm 3 loại: 4. Phụ tải làm việc liên tục: gồm bơm nhiên liệu (50 ÷ 70W), hệ thống đánh lửa (20W), kim phun (70 ÷ 100W) … 3 Bài 01: Khái quát về hệ thống điện thân xe 4. Phụ tải làm việc không liên tục: gồm các đèn pha (mỗi cái 60W), cốt (mỗi cái 55W), đèn kích thước (mỗi cái 10W), radio car (10 ÷ 15W), các đèn báo trên tableau (mỗi cái 2W)… 4. Phụ tải làm việc trong khoảng thời gian ngắn: gồm đèn báo rẽ (4 x 21W + 2 x 2W), đèn thắng (2 x 21W), motor điều khiển kính (150W), quạt làm mát động cơ (200W), quạt điều hòa nhiệt độ (2 x 80W), motor gạt nước (30 ÷ 65W), còi (25 ÷ 40W), đèn sương mù (mỗi cái 35 ÷ 50W), còi lùi (21W), máy khởi động (800 ÷ 3000W), mồi thuốc (100W), anten (dùng motor kéo (60W)), hệ thống xông máy (động cơ diesel) (100 ÷ 150W), ly hợp điện từ của máy nén trong hệ thống lạnh (60W)… Ngoài ra, người ta cũng phân biệt phụ tải điện trên ô tô theo công suất, điện áp làm việc.
4 Bài 01: Khái quát về hệ thống điện thân xe 5. Các ký hiệu và quy ước trong sơ đồ mạch điện CÁC KÝ HIỆU TRONG MẠCH ĐIỆN Ô TÔ Nguồn ắc quy Bóng đèn Tụ điện Bóng đèn 2 tim Mồi thuốc Còi Cái ngắt mạch (CB) Bô bin Diode Diode zener Bóng đèn Cảm biến điện từ LED trong bộ chia điện Cầu chì Đồng hồ loại kim Dây chảy (cầu chì FUEL Đồng hồ hiện số chính) Nối mass (thân Động cơ điện xe) M 5 Bài 01: Khái quát về hệ thống điện thân xe Relay thường đóng (NC – normally Loa closed) Relay thường hở Công tắc thường (NO – normally mở (NO – open) normally open) Relay kép (Changeover relay) Công tắc thường đóng (NC – normally closed) Điện trở Công tắc kép (changeover) Điện trở nhiều nấc Công tắc máy Biến trở Nhiệt điện trở Công tắc tác động bằng cam Công tắc lưỡi gà Transistor (cảm biến tốc độ) Đoạn dây nối Không nối Solenoid Nối 6 Bài 01: Khái quát về hệ thống điện thân xe 6. Các loại rơle, cầu chì, dây dẫn. Rơ le và cầu chì.
Các phụ tải điện trên xe hầu hết đều được mắc qua cầu chì. Tùy theo tải cầu chì có giá trị thay đổi từ 5 ÷ 30A. Dây chảy (Fusible link) là những cầu chì lớn hơn 40 A được mắc ở các mạch chính của phụ tải điện lớn hoặc chung cho các cầu chì cùng nhóm làm việc thường có giá trị vào khoảng 40 ÷120A. Ngoài ra, để bảo vệ mạch điện trong trường hợp chập mạch, trên một số hệ thống điện ôtô người ta sử dụng bộ ngắt mạch (CB – circuit breaker) khi quá dòng.2 trình bày sơ đồ hộp cầu chì của xe Honda Accord 1989.
Đèn pha phải. Quạt giàn lạnh (Hoặc nóng). Quạt làm mát động cơ và giàn nóng. Relay điều khiển xông kính, điều hoà 23.
Xông kính sau. Hệ thống phun xăng. Điều khiển kính chiếu hậu, quạt làm 25. Motor quay kính sau (phải).
Motor quay kính sau (trái). Motor quay đèn đầu (phải). Hệ thống gạt, xịt nước kính, điều 28. Motor quay đèn đầu (trái).
khiển kính cửa sổ. Quạt giàn nóng. Tiết chế điện thế, cảm biến tốc độ, hệ 30. Hộp điều khiển quạt.
thống phun xăng. Hệ thống sưởi. Hệ thống ga tự động. Hệ thống khóa cửa.
Hệ thống đánh lửa. Đồng hồ, cassette, ECU. Hệ thống khởi động. Mồi thuốc, đèn soi sáng.
Hệ thống phun xăng. Hệ thống quay đèn đầu. Công tắc ly hợp. Hệ thống báo rẽ và báo nguy.
Hệ thống phun xăng. Còi đèn thắng, dây an toàn. Đèn chiếu sáng trong salon. Motor quay kính trước (phải).
Hộp điều khiển quay đèn đầu. Motor quay kính trước (trái). Đèn cốt trái. Quạt dàn lạnh 18.
Đèn cốt phải. Đèn pha trái. 7 Bài 01: Khái quát về hệ thống điện thân xe Hình 1.2: Sơ đồ mạch điện hộp cầu chì xe HONDA ACCORD 1989 8 Bài 01: Khái quát về hệ thống điện thân xe Để các phụ tải điện làm việc, mạch điện nối với phụ tải phải kín. Thông thường phải có các công tắc đóng mở trên mạch.
Công tắc trong mạch điện xe hơi có nhiều dạng: thường đóng (normally closed), thường mở (normally open) hoặc phối hợp (changeover switch) có thể tác động để thay đổi trạng thái đóng mở (ON – OFF) bằng cách nhấn, xoay, mở bằng chìa khóa.