CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE 1.1 Giới thiệu về hệ thống điện thân xe Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp oto thì hệ thống điện thực sự cần thiết cho hầu hết các hoạt động của xe. Bất cứ khi nào nhắc đến điện oto thì đa số mọi người nghĩ nó chỉ những hệ thống bao gồm những loạt dây điện được nối với nguồn như là bình ắc quy, hay những bóng đèn chiếu sáng. Tuy nhiên hệ thống điện thân xe oto nó không chỉ đơn giản như vậy mà nó còn là một hệ thống bao gồm nhiều chi tiết và những hệ thống nhỏ lẻ khác nhau, những chi tiết và những hệ thống đó liên kết chặt chẽ với nhau tạo nên một hệ thống điện thân xe hoàn chỉnh để kiểm soát hoạt động của xe.1 Hệ thống điện thân xe Đóng vai trò như “hệ thần kinh trung ương” điều khiển hoạt động của toàn bộ xe nhưng chỉ chiếm 20% khối lượng, hệ thống điện trên ô tô lại có khả năng điều khiển 80% những hệ thống còn lại. Hệ thống điện trên xe gồm 5 bộ phận chủ yếu là: ắc quy, máy khởi động, máy phát điện, rơ le và các cầu chì.
Mỗi bộ phận có vai trò cụ thể khác nhau và nguyên tắc khác nhau để đảm bảo sự hoạt động trơn tru, hiệu quả. Những bộ phận cơ bản trên cấu thành những hệ thống cơ bản mà bất cứ hệ thống điện thân xe nào cũng có như hệ thống khởi động, hệ thống cung cấp điện, hệ thống đánh lửa, hệ thống chiếu sáng và tín hiệu, hệ thống điều khiển động cơ, hệ thống điều khiển ô tô,. 1 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Đỗ Đoàn Quốc Huy Được xem như là “hệ thần kinh trung ương” điều khiển hoạt động của toàn bộ xe nên hệ thống điện thân xe được cấu tạo bởi các bộ phận chính như: ắc quy, mát phát điện, máy khởi động, dây điện, rơ le và cầu chì. ❖ Máy phát điện: Máy phát điện giúp tạo ra dòng điện cung cấp cho ắc quy và toàn bộ hệ thống, thiết bị điện trên xe.
Máy phát điện có 3 nhiệm vụ chính: phát điện, biến dòng điện xoay chiều thành một chiều, chỉnh điện áp đầu ra. Để có thể thực hiện những nhiệm vụ như thế máy phát điện được cấu tạo bởi 3 bộ phận chính: phát điện, chỉnh lưu và hiệu chỉnh điện áp.2 Cấu tạo máy phát điện Hoạt động của máy phát điện ô tô dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ: Máy phát được dẫn động bởi trục khuỷu động cơ. Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay sẽ dẫn động nam châm điện trong máy phát quay theo. Từ đó tạo ra từ trường tác động lên cuộn dây ứng điện bên trong stator làm phát sinh ra dòng điện.
❖ Ắc quy: Ắc quy ô tô có cấu tạo 5 thành phần cơ bản: Cực dương, cực âm, dung dịch điện ly, màng chắn và vỏ bình. Ắc quy giúp lưu trữ nguồn điện khi xe hoạt động và cung cấp ngược lại nguồn năng lượng cho phép xe hoạt động và duy trì hoạt động của các thiết bị phụ tải (tiêu thụ điện) khi máy phát điện chưa làm việc hoặc vòng tua máy chưa đạt đến tốc độ quy định. Đa số các dòng xe hiện nay đều trang bị ắc quy chì và được chia làm hai loại chính là: ắc quy nước và ắc quy khô. Đối với ắc quy nước, sau một thời gian sử dụng thì lượng axit sẽ bị bốc hơi và đòi hỏi chúng ta phải bảo dưỡng bằng cách châm thêm axit.
Còn với ắc quy khô thì không cần phải châm thêm axit. 2 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Đỗ Đoàn Quốc Huy Bản cực dương Các điện cực dương và âm của các ô liền kề được liên kết để tạo ra điện áp lớn hơn Bản cực âm Vỏ Nhóm cực âm Vách ngăn Hình 1.3 Cấu tạo của ắc quy Trong điều kiện lý tưởng, tuổi thọ của đa số bình ắc quy ô tô ở mức 100. Tuy nhiên khi sử dụng thực tế, tuổi thọ ắc quy thường tầm 2 – 4 năm tùy vào thói quen sử dụng xe, chế độ bảo dưỡng, nhiệt độ,. Nên lưu ý kiểm tra, bảo dưỡng và thay thế ắc quy định kỳ.
❖ Máy khởi động: Máy khởi động (hay còn được gọi là củ đề) có nhiệm vụ làm quay trục khuỷu động cơ để khởi động động cơ ô tô. Bởi muốn động cơ khởi động thì trục khuỷu cần phải quay đến một tốc độ nhất định. Motor Phần ứng Bánh răng rotor Công tắc từ Bánh răng bendix Hình 1.4 Cấu tạo máy khởi động (củ đề) 3 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Đỗ Đoàn Quốc Huy Máy khởi động có cấu tạo chính từ một motor điện một chiều. Khi người lái bật chế độ On, nhấn nút để khởi động xe, ắc quy sẽ cung cấp điện, motor hoạt động khiến trục khuỷu quay theo.
Tốc độ quay tối thiểu của từng động cơ là khác nhau, tùy thuộc vào cấu trúc động cơ và tình trạng hoạt động. Tốc độ này thường là từ 40 – 60 vòng/phút đối với động cơ xăng và 80 – 100 vòng/phút đối với động cơ diesel. ❖ Rơ le và cầu chì: Relay (rơ le) là một loại một công tắc giúp tự động đóng ngắt mạch điện điều khiển, điều khiển hoạt động của mạch điện động lực. Còn cầu chì có nhiệm vụ tự động đóng ngắt dòng điện trên hệ thống dây dẫn khi xảy ra hiện tượng quá dòng.
Cả hai thiết bị này đều nhằm bảo vệ an toàn cho hệ thống điện trên xe ô tô.5 Hộp cầu chì Trên xe, thông thường sẽ có 2 hộp cầu chì chính: - Hộp cầu chì động cơ thường được bố trí ở bên ngoài động cơ, bên dưới nắp ca pô và gần với vị trí ắc quy chính của xe. - Hộp cầu chì điện thân xe thường được bố trí ở dưới táp lô của xe. ❖ Dây điện: - Dây điện được ví như “dây thần kinh” của toàn bộ xe: • Có chức năng kết nối • Truyền tài dòng điện từ các thiết bị điện khác nhau trên toàn bộ hệ thống điện trên ô tô - Với mỗi dòng xe, dây điện sẽ được kí hiệu bởi các màu sắc phân biệt khác nhau tùy vào từng hãng xe 4 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Đỗ Đoàn Quốc Huy Hình 1.6 Hệ thống dây điện xe ô tô Với mỗi hệ thống, thiết bị điện, dây dẫn sẽ có màu sắc, ký hiệu khác nhau để dễ dàng phân biệt khi cần kiểm tra sữa chữa.1 Ký hiệu màu dây hệ châu Âu Màu Ký hiệu Đường dẫn Đỏ Rt Từ ắc quy Trắng/Đen Ws/Sw Công tắc đèn đầu Trắng Ws Đèn pha (chiếu xa) Vàng Ge Đèn cot (chiếu gần) Xám Gr Đèn kích thước và báo rẽ chính Xám/Đen Gr/Sw Đèn kích thước phải Xám/Đỏ Gr/Rt Đèn kích thước trái Đen/Vàng Sw/Ge Đánh lửa Đen/Trắng/Xanh lá Sw/Ws/Gn Đèn báo rẽ Đen/Trắng Sw/Ws Báo rẽ trái Đen/Xanh lá Sw/Gn Báo rẽ phải Xanh lá nhạt LGn Âm bôbin Nâu Br Mass Đen/Đỏ Sw/Rt Đèn thắng 5 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Đỗ Đoàn Quốc Huy 1.2 Một số hệ thống cơ bản của hệ thống điện thân xe 1.1 Hệ thống khởi động trên xe Đối với động cơ đốt trong cần có một hệ thống khởi động riêng biệt truyền cho trục khuỷu động cơ một moment với một số vòng quay nhất định nào đó để khởi động được động cơ. Cơ cấu khởi động chủ yếu trên ô tô hiện nay là khởi động bằng động cơ điện một chiều.
Tốc độ khởi động của động cơ xăng phải trên 50 vòng/phút và 100 vòng/phút đối với động cơ diesel. ❖ Yêu cầu đối với hệ thống khởi động: Hình 1.7 Sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động ô tô o Máy khởi động phải quay được trụy khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất mà động cơ có thể nổ được. o Moment truyền động phải đủ để khởi động đông cơ. o Phải bảo đảm khởi động lại được nhiều lần.
o Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép. o Chiều dài, điện trở của dây dẫn nối từ ắc quy đến với máy khởi động phải nằm trong giới hạn quy định, thông thường nhỏ hơn 1m. o Tỉ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh đà nằm trong giới hạn từ 9 đến 18. 6 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Đỗ Đoàn Quốc Huy 1.2 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 tableau nhằm giúp người lái xe dễ dàng xác định được tình trạng hoạt động của hệ thống chính trong xe.
Các đèn cảnh báo được sử dụng để cảnh báo các thông số quá mức, các chức năng của thiết bị điện và sự hoạt động không bình thường của các hệ thống. Thông thường trên bảng tableau có lắp các đèn sau: Đèn báo áp suất dầu thấp; Đèn báo ắc quy phóng điện; Đèn báo pha; Đèn báo xi nhan; 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 hiện thị bằng kim và đồng hồ hiển thị bằng số.8 Đồng hồ hiện thị bằng kim Hình 1.9 Đồng hồ hiện 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 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). 7 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Đỗ Đoàn Quốc Huy 1.3 Hệ thống chiếu sáng 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống chiếu sáng + Nhiệm vụ: Hệ thống chiếu sáng nhằm đảm bảo điều kiện làm việc cho người lái ô tô nhất là vào ban đêm và bảo đảm an toàn giao thông. + Yêu cầu: Hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo hai yêu cầu cơ bản là có cường độ ánh sáng lớn phù hợp với điều kiện vận hành của xe và không làm lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều.
+ Phân loại: Theo đặc điểm của phân bố chùm ánh sáng người ta phân thành 2 loại hệ thống chiếu sáng theo hệ châu Âu và hệ châu Mỹ.