Giáo trình Hệ thống điện động cơ

ng tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 2 LỜI GIỚI THIỆU Trên thị trường Việt Nam hiện nay có rất nhiều loại, nhiều kiểu xe ô to. Sự đa rạng về chủng loại, đặc biệt là tính hiện đại về kết cấu, mức độ tự động hóa của hệ thống điện động cơ trên ô tô hiện đại đang là nhu cầu cần tìm hiểu và làm quen của nhiều người, nhiều đối tượng. Cuốn sách này giới thiệu về những nội dung của hệ thống điện động cơ trên ô tô, vì thực tế khả năng tuổi thọ của ô tô phụ thuộc rất nhiều vào tính năng làm việc và độ bền của hệ thống điện động cơ. Nhìn chung sự khác biệt của những ô tô mới, hiện đại so với những ô tô truyền thống của thế hệ trước, ta thấy:; ngoài việc người ta đã thay thế nhiều chi tiết trên xe để đảm bảo chúng có tính bền vững, gọn nhẹ, khả năng và độ tin cậy cao trong quá trình khai thác vận hành. Sự cải tiến dáng chú ý nhất trong hệ thống điện động cơ ô tô hiện đại là người ta đã vận dụng được thành quả mới của ngành điện tử, cụ thể là đưa linh kiện bán dẫn và vi mạch vào hệ thống điện động cơ để thay thế cho các thiết bị cơ khí và điện tử, nên những ô tô hiện đại đã đạt được rất nhiều đặc tính ưu việt như: mức độ tự động hóa cao, tối ưu hóa trong quá trình làm việc, nâng cao hiệu suât, hạn chế mức độ phát thải độc hại ra môi trường Các thiết bị điện và hệ thống điều khiển tự động trên ô tô hiện đại thực hiện các chức năng có quan hệ mật thiết và tác động ràng buộc lần nhau. Các thiết bị lắp trên ô tô ngày càng hiện đại, tiện dụng đối với người sử dụng thì hệ thống điều khiển ngày càng phức tạp, thông minh và đa dạng hơn. Do sách được biên soạn làm giáo trình giảng dạy Modun Hệ thống điện động cơ cho sinh viên nghề công nghệ ô tô. Hệ Cao đẳng nghề, nên nooin dung chỉ tập trung giới thiệu về cấu tạo, nguyên lý làm việc, hư hỏng và phương pháp kiểm tra sửa chữa đối với hệ thống điện động cơ. Để phục vụ cho sinh viện học nghề và thợ sủa chữa ô tô những kiến thức cơ bản cả về lý thuyết và thực hành bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống điện động cơ. Với mong muốc giáo trình được biện soạn, nội dung giáo trình bao gồm bốn bài: Bài 1. Tổng quan về hệ thống điện động cơ trên ôtô Bài 2: Hệ thống cung cấp điện Bài 3: Hệ thống khởi động Bài 4: Hệ thống đánh lửa Kiến thức giáo được biện soạn theo khung chương trình của nhà Trường, giáo trình được sắp xếp logic từ nhiệm vụ, nguyên lý làm việc, hư hỏng và phương pháp kiểm tra sủa chữa. Do đó người đọc có thể hiểu một cách dền dàng Khoa Động Lực Điện Động Cơ 3 Mặc dù chúng tôi đã cố gắng nhiều trong quá trình biên soạn, song chắc chắn không tránh khỏi các thiếu sót cũng như đáp ứng đầy đủ nhu cầu của người học cũng như bạ đọc, mong các bạn đồng nghiệp và độc giả góp ý, đóng góp để sửa đổi để giáo trình được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày....tháng năm 20.. Tham gia biên soạn 1. Chủ biên 2 3. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 4 MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ....................................................................................... 1 LỜI GIỚI THIỆU ....................................................................................................... 2 Bài 1. Tổng quan về hệ thống điện động cơ trên ôtô ................................................. 6 Bài 2: Hệ thống cung cấp điện ................................................................................. 22 Bài 4: Hệ thống đánh lửa .......................................................................................... 75 Khoa Động Lực Điện Động Cơ 5 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN Tên môn học/mô đun: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ Mã môn học/mô đun: MĐ 32 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: - Vị trí: Có thể bố trí dạy sau các môn học cơ sở và MĐ 25, MĐ 26, MĐ 27, MĐ 28, MĐ 29, MĐ 30 - Tính chất: Là mô đun chuyên ngành công nghệ ô tô trang bị cho người học kiến thức, kỹ năng về hệ thống điện thân động cơ trên ô tô. - Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: Mục tiêu của môn học/mô đun: - Về kiến thức: + Trình bày đầy đủ các nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống điện động cơ + Giải thích được sơ đồ và nguyên lý làm việc chung của các mạch điện trong hệ thống điện động cơ trên ôtô + Trình bày được cấu tạo, hiện tượng, nguyên nhân sai hỏng của các bộ phận trong hệ thống điện động cơ trên ôtô - Về kỹ năng: + Xác định được chính xác các vị trí hư hỏng trong hệ thống điện động cơ trên ôtô + Tháo lắp, kiểm tra và bảo dưỡng, sửa chữa các chi tiết, bộ phận đảm bảo yêu cầu kỹ thuật + Sử dụng được các dụng cụ, thiết bị kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa đúng yêu cầu kỹ thuật. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Có khả năng làm việc độc lập, làm việc nhóm, tổ chức sản xuất và có trách nhiệm với nội dung công việc đã thực hiện. + Xây dựng, thực hiện phương án kiểm tra bảo dưỡng, sửa chữa các bộ phận trong hệ thống điện thân xe đảm bảo đúng kỹ thuật, an toàn và vệ sinh công nghiệp + Chấp hành đúng quy trình, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật trong nghề công nghệ ô tô Nội dung của môn học/mô đun: Khoa Động Lực Điện Động Cơ 6 Bài 1. Tổng quan về hệ thống điện động cơ trên ôtô Mục tiêu - Trình bày được nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại các hệ thống điện động cơ trên ôtô - Giải thích được sơ đồ và nguyên lý làm việc chung của các hệ thống điện động cơ trên ôtô - Giải thích được các ký hiệu trong sơ đồ mạch hệ thống điện động cơ - Trình bày được phương pháp đọc bản vẽ sơ đồ mạch hệ thống điện động cơ - Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ôtô - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên Nội dung chi tiết bài 1: 1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại các hệ thống điện cơ bản trên ôtô 1.1. Nhiệm vụ a. Hệ thống cung cấp điện Máy phát điện xoay chiều là nguồn năng lượng chính trên ôtô. Nó có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho ắc quy trên ôtô. Nguồn điện phải bảo đảm một hiệu điện thế ổn định ở mọi chế độ phụ tải và thích ứng với mọi điều kiện môi trường làm việc. b. Hệ thống khởi động Động cơ ô tô phải dựa vào lực bên ngoài để khởi động. Tốc độ quay tối thiểu của động cơ phải đảm bảo cho hoà khí được nén đến nhiệt độ dễ bén lửa, dễ cháy hoặc dễ tự cháy để sinh công. Để thực hiện việc làm quay trục khuỷu động cơ với số vòng quay cần thiết ở chế độ khởi động, trên động cơ có bố trí hệ thống khởi động. c. Hệ thống đánh lửa Biến dòng điện một chiều hạ áp ( U1 = 6  12 vôn ) thành xung điện cao áp (U2 = 12.000  40.000 vôn hoặc cao hơn ) tạo ra tia lửa điện trên bugi để đốt cháy hoà khí trong xi lanh theo đúng trình tự làm việc của động cơ 1.2. Yêu cầu a. Hệ thống cung cấp điện Máy phát phải luôn tạo ra một hiệu điện thế ổn định (13,8V – 14,2V đối với hệ thống điện 14V) trong mọi chế độ làm việc của phụ tải. Máy phát phải có cấu trúc và kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp và tuổi thọ cao. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 7 Máy phát cũng phải có độ bền cao trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm lớn, có thể làm việc ở những vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt và độ rung động lớn. Việc duy tu và bảo dưỡng càng ít càng tốt. b. Hệ thống khởi động - Đảm bảo truyền cho trục khuỷu số vòng quay cần thiết đủ để nổ máy. + Đối với động cơ điezen số vòng quay là: 230  300 vòng/phút. + Đối với động cơ xăng là: 60  80 vòng/phút. Tự động ngắt truyền động ngược từ động cơ đến bộ phận dẫn động khi động cơ đã nổ máy. - Khởi động thuận tiện đơn giản, làm việc tin cậy chắc chắn c.Hệ thống đánh lửa - Tạo ra điện áp đủ lớn (U2 = 12.000  40.000 V) từ nguồn hạ áp một chiều để bugi phóng tia lửa điện. - Tia lửa điện cao thế phóng ra giữa hai cực của bugi trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao phải đủ mạnh để đốt cháy hỗn hợp khi khởi động cũng như mọi chế độ làm việc của động cơ. - Thời điểm đánh lửa phải ứng với góc đánh lửa sớm hợp lý nhất ở mọi chế độ làm việc của động cơ và đảm bảo đúng thứ tự làm việc theo quy định của động cơ. 1.3. Phân loại a. Hệ thống cung cấp điện Được chia làm 2 loại: Máy phát điện một chiều và máy phát điện xoay chiều b. Hệ thống khởi động Theo nguyên tắc truyền động chia thành các loại: * Khởi động bằng tay Đây là phương pháp khởi động đơn giản nhất. Ở đầu trục khuỷu động cơ có bắt một ecu có hình dạng đặc biệt (Ecu răng sói). Khi khởi động dùng tay quay (maniven) quay trục tiếp trục khuỷu động cơ. Phương pháp khởi động này thường dùng cho các động cơ nhỏ (máy kéo bông sen, máy bơm nước...) hoặc sử dụng đối với động cơ có hệ thống khởi động bằng động cơ điện trong trường hợp động cơ điện bị hỏng. * Khởi động bằng khí nén Trong phương pháp khởi động bằng khí nén có hai cách: hoặc khí nén có áp suất cao được dẫn trực tiếp vào xi lanh động cơ để quay trục khuỷu hoặc dùng động cơ chạy bằng khí nén để kéo trục khuỷu của động cơ chính. Phương pháp này có ưu điểm là tạo ra lực khởi động lớn, khởi động nhanh. Nhưng nhược điểm là kết cấu phức tạp, cồng kềnh. Thường dùng cho các động cơ có công suất lớn, động cơ tàu thuỷ. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 8 * Khởi động bằng động cơ phụ Trong phương pháp này sử dụng một động cơ xăng 2 kỳ hoặc 4 kỳ, số xi lanh từ 1 đến 2. Khi khởi động động cơ, ban đầu khởi động động cơ phụ sau đó đóng truyền động giữa động cơ phụ và động cơ chính. Khi động cơ chính làm việc thì cắt truyền động từ động cơ phụ rồi tắt máy động cơ phụ. Phương pháp có ưu điểm là làm việc được ở mọi chế độ thời gian khởi động không hạn chế. Nhưng nhựoc điểm là cồng kềnh, trọng lượng lớn, thao tác khởi động phức tạp. Thường sử dụng trên các động cơ điezen của máy kéo, máy ủi... * Khởi động bằng động cơ điện Phương pháp khởi động này sử dụng một động cơ điện một chiều để kéo động cơ cần khởi động. Hệ thống khởi động được bố trí nhỏ gọn, dễ khởi động. Nhưng phải sử dụng nguồn điện là ác quy có dung lượng lớn. Loại này dùng chủ yếu cho động cơ ôtô. c. Hệ thống đánh lửa Theo cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa được chia thành các loại sau: - Hệ thống đánh lửa thường ( kiểu tiếp điểm rung cơ khí ) - Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn có tiếp điểm. - Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm. - Hệ thống đánh lửa kiểu điện dung. - Hệ thống đánh lửa kiểu manhêto. - Hệ thống đánh lửa theo chương trình: + Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện + Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện 1.3.1. Hệ thống cung cấp điện Khoa Động Lực Điện Động Cơ 9 1.3.2. Hệ thống khởi động Khoa Động Lực Điện Động Cơ 10 1.3.3. Hệ thống đánh lửa (động cơ xăng) Khoa Động Lực Điện Động Cơ 11 Khoa Động Lực Điện Động Cơ 12 2. Các thiết bị nguồn và giắc 2.1. Các ký hiệu quy ước trong sơ đồ mạch điện 2.2.1. Thiết bị dây dẫn, cầu chì, rơle a. Cầu chì : * Cấu tạo và ký hiệu : - Gồm 3 phần chính : Vỏ, cực và phần nóng chảy. - Có một số loại cầu chì cơ bản: lọai dẹt, loại hộp, loại thanh nối Khoa Động Lực Điện Động Cơ 13 Hình 1: Cấu tạo cầu chì Hình 2: Một số loại cầu chì - Ký hiệu : * Cách đọc giá trị tải cực đại : - Gía trị dòng điện cực đại cho phép được ghi trên vỏ cầu chì,ví dụ: 10,15,20,30A... - Nhận biết bằng màu vỏ theo bảng 1.5 dưới đây : Khả năng chịu tải (A) Màu vỏ 5 Màu vàng nâu 7.5 Màu nâu 10 Màu đỏ 15 Màu xanh da trời 20 Màu vàng 25 Màu trắng 30 Màu xanh lá + Đối với cầu chì loại thanh theo bảng 1.6 dưới đây: Khả năng chịu tải (A) Màu vỏ 30 Màu hồng 40 Màu xanh lá 50 Màu đỏ 60 Màu vàng 80 Màu đen 100 Màu xanh da trời * Cầu chì tự nhảy: Hay còn gọi là cầu chì nhiệt,rơle nhiệt-Circuit breaker,là một cầu chì với một thanh lưỡng kim thay cho phần nóng chảy.Khi dòng điện chạy qua thanh lưỡng kim đạt tới một giá trị tới hạn,thanh sẽ cong lên và mở tiếp điểm,ngắt dòng điện. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 14 Có hai loại : loại đặt lại thường và loại đặt lại tự động Hình 3: Cầu chì tự nhảy Ký hiệu trên sơ đồ mạch : Loại đặt lại thường : Loại đặt lại tự động : b. Rơ le điện từ : Là một linh kiện điện từ dùng để đóng mở các tiếp điểm trong mạch điện bằng lực điện từ của cuộn dây nam châm điện. Hình 4: Rơle điện từ - Rơle thường mở : rơle luôn mở tiếp điểm khi không có dòng điện chạy qua cuộn dây : Hình 5: rơ le thường mở Khoa Động Lực Điện Động Cơ 15 - Rơle thường đóng : rơle luôn đóng tiếp điểm khi không có dòng điện chạy qua cuộn dây : Hình 6: Rơle thường đóng - Rơle kiểu hỗn hợp : gồm nhiều rơle đơn thường đóng và thường mở Hình 7: Rơle kiểu hỗn hợp Một số loại rơle điện từ (bảng 1): Stt Loại Sơ đồ mạch Sơ đồ chân giắc Màu vỏ 1 1T Đen 2 1M Xanh biển hoặc xanh lá 3 1M Xanh biển Khoa Động Lực Điện Động Cơ 16 4 2M Nâu 5 1M-1B Xám 2.2.2. Giắc cắm, giắc nối, điểm nối mát, điểm chia... - Giắc dùng để kết nối các linh kiện điện với nguồn hoặc giữa các nguồn. Có nhiều hình dáng khác nhau như hình chữ nhật, hình vuông, tròn và có từ 1 đến 21 chân giắc. Tuỳ theo hình dáng chân giắc mà ta có giắc đực và giắc cái. Hình 8: Giắc đực và giắc cái - Ký hiệu trên sơ đồ mạch : Giắc được ký hiệu bởi “CN” và các thông số đi kèm. Ví dụ : CN – M29 (X4) trong đó : CN - giắc M29 – Số thứ tự của giắc này trên sơ đồ mạch. X – Kiểu giắc 4 – Số chân giắc Khoa Động Lực Điện Động Cơ 17 2.2.3. Các chữ viết tắt, quy ước mầu dây Bảng 1:Ký hiệu màu dây hệ châu âu Màu Ký hiệu Đường dẫn Nâu Rt Từ accu Trắng/ Đen Ws/ Sw Công tắc đèn đầu Trắng Ws Đèn pha (chiếu xa) Vàng Ge Đèn cốt chiếu gần Xám Gr Đèn kích thước và báo rẽ chính Xám / đen Gr/Sw Đèn kích thước trái Xám / đỏ Gr/Rt Đèn kích thước 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 bô bin Nâu Br Mát Đen / đỏ Sw/ Rt Đèn phanh Bảng 2: Ký hiệu đầu dây hệ châu âu 1 Âm bô bin 4 Dây cao áp 15 Dương công tắc máy 30 Dương Accu 431 Mát 49 Ngõ vào cực chớp 49a Ngõ ra cực chớp 50 Điều khiển đề 53 Gạt nước 54 Đèn phanh 55 Đèn sương mù 56 Đèn pha 56a Đèn cốt 56b Báo sạc 58 Đèn kích thước 61 Báo sạc 85,86 Cuộn dây rơ le 87 Tiếp điểm rơ le Khoa Động Lực Điện Động Cơ 18 Bảng 3: Độ sụ áp tối đa trên dây dẫn kể cả mối nối Hệ thống (12V) Độ sụt áp (V) Sụt áp tối đa (V) Hệ thống chiếu sáng 0.1 0.6 Hệ thống cung cấp điện 0.3 0.6 Hệ thống khởi động 1.5 1.9 Hệ thống đánh lửa 0.4 0.7 các hệ thống khác 0.5 1.0 Nhìn chung, độ sụt áp cho phép trên đường dây thường nhỏ hơn 10% điện áp định mức. đối với hệ thống điện 24 V thì các giá trị trong bảng 3 là nhân đôi. Tiết diện kích thước dây dẫn được tính bởi công thức U l..I S    Trong đó U - độ sụt áp cho phé trên đường dây trong bảng 3 I - Cường đọ dòng điện chạy trong dây tính bằng Ampere là tỷ số công xuất phụ tải điện và hiệu điện thế định mức.  - 0.0178 . mm2/m điện trở xuất của đồng. S - Tiết diện dây dẫn . l - chiều dài dây dẫn. Từ công thức trên, ta có thể tính toán để chon tiết diện dây dẫn nếu biết công xuất phụ tải điên mà dây dẫn cần nối và đọ sụt áp cho phép trên dây. Để có độ uốn tốt và bền, dây dẫn trên được bện bởi các sọi đồng có kích thước nhỏ. Các cõ dây điện sủ dụng trên ô tô được giớ thiệu trong bảng 4. Bảng 4: các cỡ dây điện và nợi sử dụng Cỡ dây: Số dây/ đường kính Tiết diện (mm 2 ) Dòng điện liên tục (A) Ứng dụng 9/ 0.30 0.6 5.75 Đèn kích thước/ đèn đuôi 14/ 0.25 0.7 6.00 Radio, CD, đèn trần 14/ 0.3 1.0 8.75 HT đánh lủa 28/ 0.3 2.0 17.50 Đèn đàu, xông kính Khoa Động Lực Điện Động Cơ 19 Cỡ dây: Số dây/ đường kính Tiết diện (mm 2 ) Dòng điện liên tục (A) Ứng dụng 65/ 0.3 5.9 45.00 Dây cấp điện chính 120/ 0.3 8.5 60.00 Dây sạc 61/ 0.90 39.0 700.00 Dây đề Bối dây: Dây điện trong xe được gộp lại thành bối dây. Các bối dây được quấn nhiều lớp bảo vệ, cuối cùng là băng keo. Tren nhiều các loại xe, bối dây có thể đặt trong ống nhựa PVC. Ở những xe đời cũ, bối dây điện trong xe chỉ gồm vài chục sợi. Ngày nay do sự phát triển như vũ bão của hệ thống điện và điện tử ô tô, bối dây có thể có hơn 1000 sợi. Khi đấu dây hệ thống điện ô tô, ngoài quy luật về màu, cần tuân thủ các quy tắc sau đây: - Chiều dài giữa các điểm nối càng ngắn càng tốt. - Các mối nối giữa các đầu dây phải hàn. - Số mối nối càng ít càng tốt. - Dây ở đọng cơ phải được cách nhiệt. - Bảo vệ bằng cao su những chõ băng qua khung xe. 2.2. Phương pháp đọc bản vẽ mạch điện * Phân tích mạch: - Trong một mạch điện bao giờ cũng có nguồn dương (+) và nguồn âm (-), các tín hiệu đầu vào, tín hiệu điều khiển, thiết bị điều khiển và thiết bị chấp hành. a. Nguồn điện: - Nguồn điện trên xe du lịch thường có 2 loại sau: Nguồn trực tiếp từ bình điện (Hot all time hoặc B+). + Nguồn cung cấp cho thiết bị giải trí ACC. + Nguồn cung cấp cho các thiết bị phục vụ cho động cơ, hộp số: IG1 hoặc “Hot in On or Start. + Nguồn cung cấp cho các thiết bị khác: IG ON hoặc Hot in On – Nguồn này sẽ bị ngắt khi khởi động máy để tập trung nguồn điện máy đề. +Nguồn cung cấp cho một số loại cảm biến được ECU hạ xuống 5 Volt. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 20 - Ổ khóa: Nóng khi bật on (tức là có dương khi bật on ổ khóa IG). Hot at all times: Nóng toàn thời gian (tức là có dương trực tiếp BATT). Xem hình màu đỏ ở dưới - Hộp nguồn: + Hộp Fuse and relay box: nó chỉ là 1 hộp bình thường chứa cầu chì và gắn các relay, nó chỉ là dạng dây điện với các mạch đồng bình thường. + Hộp Junction box thì nó cũng có cầu chì rờ le, nhưng nhiều khi nó còn xử lý tín hiệu bên trong hộp đó nữa (như đường truyền can, v.v...). Hộp Junction box nó có nhiều dạng khác nhau và chức năng cũng khác nhau: E/G Junction box, I/P Junction box, v.v... + Hộp Smart Junction box: giống hộp Junction box, cũng có cầu chì rờ le. Nó cũng xử lý tín hiệu bên trong hộp đó nữa (như đường truyền can, v.v...) nhưng nó thông minh hơn Hộp Junction box. b. Các tín hiệu đầu vào: - Tín hiệu từ các cảm biến. - Tín hiệu phản hồi từ các thiết bị chấp hành. - Tín hiệu từ các loại công tắc. c. Các tín hiệu điều khiển – đường truyền dữ liệu: - Tín hiệu gửi trực tiếp đến thiết bị chấp hành, tín hiệu này có thể là Dương (+) hoặc Âm (-) 12 V. - Tín hiệu gửi dưới dạng mã hoá tới các hộp điều khiển khác trước khi tới các thiết bị chấp hành, tín hiệu này có thể truyền qua đường CAN BUS, LIN, K hoặc tín hiệu quang điện qua cáp quang hoặc các phương tiện truyền dữ liệu khác d. Rắc nối - đầu nối - mối nối: - Dạng khác: + Số 1 là vị trí nằm ở "hộp rờ le/cầu chì số 1" + Dấu mũi tên là rắc đực + Dấu ô van là rắc cái + Lưu ý là dấu ô van khác với dấu hình tròn ở chỗ: * Dấu ô van: rắc nối vào hộp rờ le/cầu chì * Dấu tròn: rắc nối vào chi tiết (tức là chi tiết nào đó mà không phải là hộp rơle/cầu chì, ví dụ như đèn, công tắc, rắc bự chung, v.v...) - Dạng khác : Rắc nối vào chi tiết và kí hiệu tắt (để vẽ sơ đồ khỏi chật nên phải kí hiệu tắt) (Toyota) + Hình dưới là gồm 2 rắc cái trên dưới, cùng cắm vào 1 rắc đực ở giữa Khoa Động Lực Điện Động Cơ 21 + A là kí hiệu của J4 và B là kí hiệu của J5 (J4 và J5 là tên của 2 rắc cái, xem góc hình bên phải). Hai rắc J4 và J5 đều cùng cắm vào 1 rắc đực ở giữa, J4 thì là rắc ở trên còn J5 là rắc ở phía dưới + Số 4 - 2 - 3 - 1 là tên số của từng dây, rắc cái trên. Số 3 - 5 - 6 là tên số của từng dây, rắc cái dưới + Thường thì J là viết tắt của Junction Connector (Junction Connector --- -> rắc nối 3) * Dấu ô van: rắc nối vào hộp rờ le/cầu chì * Dấu tròn: rắc nối vào chi tiết (tức là chi tiết nào đó mà không phải là hộp rờ le/cầu chì, ví dụ như đèn, công tắc, rắc bự chung, v.v...) 3. Tháo và lắp các cụm chi tiết trong hệ thống điện động cơ 3.1. Tìm hiểu các cụm chi tiết 3.2. Tháo, lắp các cụm chi tiết Khoa Động Lực Điện Động Cơ 22 Bài 2: Hệ thống cung cấp điện Mục tiêu: - Trình bày được công dụng, yêu cầu, phân loại của hệ thống cung cấp điện - Giải thích được sơ đồ, cấu tạo và nguyên lý làm việc của mạch điện hệ thống cung cấp điện - Trình bày được những hư hỏng, phương pháp kiểm tra, sửa chữa hệ thống cung cấp điện - Thực hành tháo lắp, kiểm tra, sửa chữa hệ thống cung cấp điện - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên. * Nội dung chi tiết bài 2: 1. Sơ đồ mạch điện và nguyên lý làm việc chung của hệ thống cung cấp điện 1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu a. Nhiệm vụ Máy phát điện xoay chiều là nguồn năng lượng chính trên ôtô. Nó có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho ắc quy trên ôtô. Nguồn điện phải bảo đảm một hiệu điện thế ổn định ở mọi chế độ phụ tải và thích ứng với mọi điều kiện môi trường làm việc. b. Yêu cầu - Máy phát phải luôn tạo ra một hiệu điện thế ổn định (13,8V – 14,2V đối với hệ thống điện 14V) trong mọi chế độ làm việc của phụ tải. - Máy phát phải có cấu trúc và kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp và tuổi thọ cao. - Máy phát cũng phải có độ bền cao trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm lớn, có thể làm việc ở những vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt và độ rung động lớn. Việc duy tu và bảo dưỡng càng ít càng tốt. Những thông số cơ bản hệ thống cung cấp điện Hiệu - Điện thế định mức: Phải bảo đảm Uđm = 14V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 12V, Uđm = 28V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 24V. Công - Công suất máy phát: Phải đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các tải điện trên xe hoạt động. Thông thường, công suất của các máy phát trên ôtô hiện nay vào khoảng Pmf = 700 – 1500W. - Dòng điện cực đại: Là dòng điện lớn nhất mà máy phát có thể cung cấp Imax = 70 – 140A. 1.2. Sơ đồ mạch điện hệ thống cung cấp điện Khoa Động Lực Điện Động Cơ 23 Hình 2.1: Sơ đồ mạch điện hệ thống cung cấp điện 1.3. Cấu tạo, nguyên lý làm việc chung hệ thống cung cấp điện - Khóa điện ở vị trí ACC hoặc LOCK - Khóa điện ở vị trí ON (khi động cơ chưa nổ máy) Khoa Động Lực Điện Động Cơ 24 - Khóa điện ở vị trí ON (khi động cơ đang nổ máy) 2. Kiểm tra, bảo dưỡng ắc quy 2.1.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Bao gồm hai loại là ắc quy axit và ắc quy kiềm.ắc quy kiềm thường được dùng trong các xe quân sự vì kích thước to,độ bền cao nhưng giá đắt.Nên ở đây ta chỉ nói đến ắc quy axit. a. Cấu tạo : Bao gồm nhiều ắc quy đơn mắc nối tiếp bởi các cầu nối,mỗi ắc quy đơn cho điện áp ra U = 2.11-2.13 V. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 25 Hình 2.2: Cấu tạo ắc quy: 1- cực âm; 2- nút thông hơi; 3- mắt kiểm tra; 4- cực dương; 5- dung dịch; 6- ngăn ắc quy; 7- bản cực. Trong mỗi ắcquy đơn gồm có : - Khối bản cực : bao gồm : 1. Chùm cực dương 2. Đầu cực dương 3. Các tấm ngăn 4. Đầu cực âm 5. Chùm cực âm Hình 2.3: Khối bản cực - Dung dịch điện phân : Là dung dịch điện phân (H2SO4) có tỷ trọng  = 1.23 – 1.26 g/cm3 đặc trưng cho nồng độ dung dịch. - Được pha chế từ axit đặc 1.94-1.97 g/cm3 + nước cất : rót từ từ axit đặc vào nước cất và khuấy liên tục.Khi pha xong, để nguội đến 25 0C,rót vào bình ắc quy. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 26 b. Đặc điểm làm việc: Trang thái ắc quy Bản cực dương Dung dịch điện phân Bản cực âm Được nạp no PbO2 (màu gạch sẫm) H2SO4  = 1.23-1.26 g/cm 3 Pb (màu ghi đá) Phóng hết điện PbSO4 H2O PbSO4 Trên ôtô không có ắc quy khô,chỉ có ắc quy không bảo dưỡng (đổ nước 1 lần) và ắc quy bảo dưỡng ( đổ nước nhiều lần). Ắc quy bảo dưỡng : + Phải kiểm tra mức dung dịch điện phân và đổ thêm nước cất nếu thiếu : + Phải kiểm tra nồng độ dung dịch (tỷ trọng),nếu thấp tức là ắc quy đói,phải nạp thêm. + Phải lau chùi bề mặt ắc quy một cách thường xuyên. Ắc quy không bảo dưỡng : Cần quan sát mắt màu trên nắp bình : Hình 2.4: Mức dung dịch điện phân Hình 2.5: Màu sắc trên nắp bình ắc quy không bảo dưỡng. c. Các thông số sử dụng của ắc quy: - Điện áp : 6V, 12V, 24 V, đa cực - Dung lượng ắc quy (điện dung của bình ắc quy) P hó ng đi ệ n ( - e ) N ạ p đi ệ n ( + e ) Khoa Động Lực Điện Động Cơ 27 + C10,Q10 : là dung lượng tính theo 10 giờ phóng điện. C10 = Iphóng đm .10 giờ, ví dụ : 70Ah + C20,Q20 : là dung lượng tính theo 20 giờ phóng điện. C20 = Iphóng đm .20giờ,ví dụ : 126Ah - Nạp ắc quy : nạp theo hai cách : + đối với ắc quy mới : nạp với dòng điện không đổi IN = 0.1 Q10 trong suốt thời gian nạp 13 giờ. + đối với ắc quy cần nạp bổ xung : nạp với điện áp không đổi : UN = 2.3 – 2.4 V/1 ắc quy đơn,trong 3 giờ nạp,đạt được 80% điện dung bổ xung. 2.2.Các hư hỏng của ắc quy và nguyên nhân Một số hư hỏng thường gặp của ắc quy: Các tấm cực bị sunphat hoá, bị cong vênh, tróc lớp bột trên bề mặt và chạm chập; Vỏ bình bị vỡ, ắc quy tự phóng điện, ngoài ra còn thường gặp các hư hỏng như: nạp điện không vào hoặc mất điện nhanh chóng. * Các tấm cực bị sunphat hoá: Sunphat hoá là sự hình thành lớp tinh thể thô của sunphat chì màu trắng trên bề mặt các tấm cực  Nguyên nhân: + Trước khi bảo quản trong kho ắc quy không được nạp đầy. + Mức dung dịch điện phân thấp, tỷ trọng dung dịch cao. + Do hiện tượng phóng điện kéo dài, thiếu sự chăm sóc bảo dưỡng. + Ắc quy phóng điện quá giới hạn cho phép.  Biểu hiện: + Nhìn qua lỗ đổ dung dịch thấy nhiều đốm trắng phủ trên các bản cực + Ắc quy phóng điện nhanh khi có phụ tải là dấu hiệu của hiện tượng các tấm cực bị sunphat hoá cục bộ. Ắc quy bị sunphat hoá khi nạp điện nhiệt độ và điện áp tăng nhanh, bọt khí thoát ra nhiều nhưng tỷ trọng dung dịch tăng lên rất ít. Hiện tượng này xem như nạp điện không vào.  Tác hại: + Các tấm cực bị sunphat hoá sẽ không tham gia vào phản ứng hoá học làm điện áp và dung lượng của ắc quy giảm. + Nếu bị sunphat hoá nhiều thì ắc quy sẽ không sử dụng được. *. Các tấm cực bị ngắn mạch  Nguyên nhân: + Bột chì và các chất hoạt tính, cặn bẩn rơi xuống đáy bình làm nối tắt các bản cực với nhau. + Các tấm cách bị hư hỏng. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 28  Biểu hiện: + Ắc quy tự phóng điện. + Khi nạp điện thì điện áp tăng chậm nhưng khi thôi nạp thì điện áp giảm nhanh hơn, khí thoát ra nhiều khi nạp.  Tác hại: + Điện áp và dung lượng ắc quy giảm. *. Các tấm cực bị cong vênh  Nguyên nhân: + Nạp điện quá mức khi ắc quy đã đầy điện vẫn tiếp tục nạp. + Ngắn mạch giữa các tấm cực. + Tỷ trọng và nhiệt độ dung dịch điện phân quá cao. + Ắc quy bắt không chặt trên xe bị rung động khi làm việc. + Nạp với dòng điện ngược chiều.  Tác hại: + Các tấm cách bị nén chặt dễ bị thủng, rách gây hiện tượng ngắn mạch. + Điện áp và dung lượng ắc quy giảm. *. Ắc quy tự phóng điện Trong quá trình sử dụng và bảo quản kể cả khi ắc quy không đấu với các thiết bị dùng điện thì điện áp và dung lượng của ắc quy bị giảm dần. Hiện tượng này gọi là tự phóng điện của ắc quy.  Nguyên nhân: + Các điện cực bị bẩn gây ra hiện tượng ngắn mạch hoặc trên bề mặt ắc quy có chứa dung dịch điện phân + Ngắn mạch do tấm cách bị hỏng hoặc chất hoạt tính bị rơi rụng + Phát sinh dòng điện cục bộ trong ắc quy, tạp chất trong dung dịch ắc quy như các vụn kim loại kết hợp với antimon trong giá tấm cực làm thay đổi điện thế các vùng trong ắc quy. Do đó làm phát sinh dòng điện cục bộ làm tiêu hao điện lượng ắc quy. + Tỷ trọng dung dịch điện phân không đồng nhất. Khi ắc quy không làm việc do hiện tượng lắng làm cho nồng độ dung dịch điện phân ở phần dưới đáy ắc quy cao hơn phát sinh sự khác nhau về hiệu điện thế. *. Các tấm cực bị chai cứng, các cọc bắt ắc quy bị oxi hoá: làm tăng điện trở, điện áp và dung lượng của ắc quy giảm. *. Vỏ bình bị nứt vỡ: do va chạm hoặc bị tắc lỗ thông hơi trên nắp bình. 2.3. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa ắc quy a. Kiểm tra ắc quy * Kiểm tra mức dung dịch điện phân ( hình 6 a) Khoa Động Lực Điện Động Cơ 29 Dùng ống thuỷ tinh dài từ 100  150 mm, đường kính trong từ 4  6 mm cắm vào các ngăn của bình ắc quy. Khi ống thuỷ tinh chạm vào các tấm cực bảo vệ thì dùng ngón tay cái bịt kín đầu ống và rút ống ra. Chiều cao cột dung dịch điện phân ở trong ống chính là mức dung dịch điện phân trong bình ắc quy, chiều cao này thường từ 10  15 mm * Kiểm tra sự hư hỏng của ắc quy bằng phóng điện kế.(Hình 6 b) Phóng điện kế gồm một vôn kế 3 vôn và một điện trở phụ tải có trị số xác định, đấu song song với nhau và lắp trong một cái càng có cần. Khi kiểm tra đặt hai mũi tiếp xúc của phóng điện kế vào hai cực âm và dương của một ngăn ắc quy thời gian từ 3  5 giây. Khi kim chỉ ổn định thì đọc ngay trị số chỉ trên vôn kế + Nếu vôn kế chỉ ở 1,75 vôn trở lên thì chứng tỏ ngăn đó còn tốt + Nếu vôn kế chỉ ở giữa 1,5  1,75 vôn thì cần nạp thêm dung dịch. + Nếu vôn kế chỉ dới 1,5 vôn chứng tỏ ắc quy bị hỏng. + Nếu điện áp giảm xuống rất nhanh thì chứng tỏ ắc quy đó có chỗ tiếp xúc không tốt, mối hàn ở ắc quy không chắc, tấm cực bị sunphat hoá. + Khi dùng phóng điện kế để kiểm tra, số chỉ của từng ngăn không chênh lệch nhau quá 0.1 vôn. * Kiểm tra hiện tượng ngắn mạch bên trong ắc quy và sự rơi rụng các chất hoạt tính trên các tấm cực Hai hiện tượng này tương đối khó kiểm tra, có thể dùng đồng hồ đo điện áp hoặc tình trạng cung cấp điện của ắc quy để xác định. Trường hợp ắc quy hay mất điện, trước hết nên kiểm tra lại hiện tượng rò do vỏ bình bị bẩn. Một đầu đồng hồ kiểm tra đặt vào cực, đầu còn lại đặt lên vỏ bình, trường hợp bị rò kim đồng hồ sẽ chỉ một giá trị nào đó. * Kiểm tra tỷ trọng dung dịch (Hình 6c) Khoa Động Lực Điện Động Cơ 30 Dụng cụ kiểm tra là tỷ trọng kế, nó gồm một bóng cao su, một ống thuỷ tinh bên trong có phao. Khi kiểm tra trước hết cho ống cao su ở đầu tỷ trọng kế vào trong bình ắc quy, dùng tay bóp bóng cao su để hút dung dịch điện phân vào ống thuỷ tinh. Mức độ nổi của phao ... lớn, thao tác khởi động phức tạp. Thường sử dụng trên các động cơ điezen của máy kéo, máy ủi... d. Khởi động bằng động cơ điện Phương pháp khởi động này sử dụng một động cơ điện một chiều để kéo động cơ cần khởi động. Hệ thống khởi động được bố trí nhỏ gọn, dễ khởi động. Nhưng phải sử dụng nguồn điện là ác quy có dung lượng lớn. Loại này dùng chủ yếu cho động cơ ôtô. 1.2. Sơ đồ cấu tạo và hoạt động chung của hệ thống khởi động bằng điện. 1.2.1. Sơ đồ mạch điện (hình 3.1) Trên hầu hết các ôtô hiện đại dùng công tắc điện từ để điều khiển máy khởi động. Nó dùng lực điện từ làm cho bánh răng di chuyển trên trục máy khởi động và đóng mạch điện từ ác quy đến máy khởi động. Công tắc điện từ gồm: rơle đóng mạch và rơle kéo. Rơle kéo có hai cuôn dây: cuộn hút và cuộn dây duy trì (cuộn giữ). 1.2.2. Nguyên lý làm việc Khi khởi động bật khoá điện về vị trí khởi động, cuộn dây rơle bảo vệ có điện, các tiếp điểm của rơle đóng lại. Lúc này có dòng điện chạy trong các cuộn dây của rơle kéo như sau: (+)AQ  Khoá khởi động  khung từ  tiếp điềm  đầu nối  Tới đầu nối, mạch điện chia hai nhánh:  nhánh một:  đầu nối  cuộn giữ ( duy trì )  Mát(-) AQ Khoa Động Lực Điện Động Cơ 57  nhánh hai: đầu nối  cuộn hút  cuộn dây rôto MKĐ  mát  (-) AQ. Dưới tác dụng của từ trường các cuộn dây hút lõi sắt của rơle kéo, lõi sắt kéo cần gạt và đẩy bánh răng khởi động và ăn khớp với vành bánh đà. Dòng điện vào cuộn dây rôto có tác dụng làm quay rôto ( do dòng điện lúc này nhỏ nên rôto chỉ lúc lắc ) để bánh răng ăn khớp với vành răng bánh đà một cách dễ dàng, tránh hiện tượng chống răng. Đồng thời với quá trình ăn khớp của các bánh răng, đĩa tiếp điểm đóng các tiếp điểm 1, 2, 3 lại với nhau, lúc này có dòng điện khởi động: (+) ác quy  2  3  các cuộn dây rôto MKĐ  () ác quy. Hình 3.1. Sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động gián tiếp Dòng điện có trị số lớn (  200  800A ) làm quay rôto máy khởi động với tốc độ lớn. Mômen quay thông qua khớp truyền động và bánh răng khởi động làm quay bánh đà và trục khuỷu động cơ tạo điều kiện cho động cơ nổ máy. Sau khi động cơ được khởi động, máy phát điện bắt đầu phát điện, sinh ra suất điện động và cuộn dây của rơle bảo vệ sẽ nằm ở dưới điện áp của máy phát điện và của ắc quy hướng ngược chiều nhau. Dòng điện trong cuộn dây rơle giảm làm từ trường cuộn dây giảm, dưới tác dụng của lò xo tiếp điểm của rơle mở ra. Mạch điện của cuộn dây duy trì bị ngắt, lõi của rơle kéo được trả về vị trí ban đầu, tách đĩa đồng ra khỏi tiếp điểm, máy khởi động ngừng làm việc. Cần chú ý là không sử dụng máy khởi động quá 5 giây. Trong trường hợp cần thiết có thể dùng lại lần thứ hai hoặc các lần sau nhưng mỗi lần cách nhau từ 30 giây đến 1 phút để ác quy phục hồi lại khả năng làm việc. 1.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng Khoa Động Lực Điện Động Cơ 58 Máy khởi động thường có hai hiện tượng hư hỏng:  Quay chậm không đủ vòng quay kéo động cơ nổ  Hoàn toàn không quay được Để tìm nguyên nhân có thể dùng chính đèn pha trên ô tô để trắc nghiệm. Các hư hỏng thường sảy ra như sau: a. Máy khởi động không quay, đèn pha không sáng.  Nguyên nhân do: + Ắc quy hết điện, + Mạch điện bị hở  Kiểm tra, sửa chữa: + Nạp điện hoặc thay mới bình ắc quy. + Vệ sinh và bắt lại đầu dây cáp , thay mới dây cáp. b. Máy khởi động không quay được, đèn pha hơi mờ.  Nguyên nhân: Điện trở trong máy khởi động quá lớn hoặc hở mạch trong máy khởi động  Kiểm tra, sửa chữa: Vệ sinh cổ góp điện, kiểm tra sự tiếp xúc của chổi than và cổ góp nếu cần rà lại hoặc thay mới chổi than rồi rà với cổ góp. Hàn lại chỗ đứt, hở mạch. c. Máy khởi động không quay được động cơ, đèn pha mờ hẳn. - Nguyên nhân: + Động cơ hỏng + Ắc quy yếu  Kiểm tra, sửa chữa: Kiểm tra động cơ nếu cần phải sửa chữa  Nạp thêm điện để ắc quy no. d. Máy khở động không quay, đèn pha vẫn sáng  Nguyên nhân: + Hở mạch công tắc khởi động + Hở mạch trong máy khởi động + hở mạch trong hệ thống khởi động  Kiểm tra, sửa chữa : + Kiểm tra công tắc và các mối nối dây + Kiểm tra cổ góp điện , các mối nối + Kiểm tra cuộn dây điện từ của rơle bảo vệ và rơle kéo, các mối nối dây. e. Máy khởi động quay chậm không nổ được máy  Nguyên nhân : + Ắc quy gần hết điện Khoa Động Lực Điện Động Cơ 59 + Khí hậu quá lạnh  Kiểm tra, sửa chữa: Nạp điện hay thay mới ắc quy, đảm bảo ắc quy no điện g. Máy khởi động kéo đủ số vòng quay nhưng không nổ được máy.  Nguyên nhân: Trường hợp này không do hệ thống khởi động hỏng mà có thể do : + Hỏng hệ thống đánh lửa(động cơ xăng) + Hỏng hệ thống nhiên liệu + Động cơ bị hỏng + Hở gió ở ống góp hút  Kiểm tra, sửa chữa: + Kiểm tra hệ thống đánh lửa, hệ thống nhiên liệu, bộ chế hoà khí, làm kín ống góp hút hoặc kiểm tra động cơ. h. Rơle kéo có tiếng kêu lách cách  Nguyên nhân: + Cuộn dây duy trì bị hở mạch + Ắc quy bị yếu hoặc dùng sai rơle quy định  Kiểm tra, sửa chữa : + Kiểm tra thông mạch cuộn dây duy trì, kiểm tra quy cách rơle nếu hư hỏng hoặc sai quy định thay mới. + Nạp điện thêm cho ắc quy i. Khớp truyền động trả về chậm sau khi khởi động.  Nguyên nhân: + Lõi thép của rơle kéo bị kẹt + Khớp truyền động một chiều bị kẹt trên trục rôto + Khớp một chiều bị hỏng + Lò xo của cần gạt yếu.  Kiểm tra, sửa chữa: + Kiểm tra, vệ sinh sạch lõi thép của rơle + Vệ sinh, bôi trơn trục rôto và khớp truyền động + Thay ly hợp một chiều + Thay lò xo mới. 2. Các bộ phận chủ yếu của hệ thống khởi động 2.1. Máy khởi động: 2.1.1. Nhiêm vụ, yêu cầu, phân loại a. Nhiêm vụ: Vì động cơ đốt trong không thể tự khởi động nên cần phải có một ngoại lực để khởi động nó. Để khởi động động cơ, máy khởi động làm quay trục Khoa Động Lực Điện Động Cơ 60 khuỷu thông qua vành răng. Máy khởi động cần phải tạo ra moment lớn từ nguồn điện hạn chế của accu đồng thời phải gọn nhẹ. Vì lí do này người ta dùng motor điện một chiều trong máy khởi động. Để khởi động động cơ thì trục khuỷu phải quay nhanh hơn tốc độ quay tối thiểu. Tốc độ quay tối thiểu để khởi động động cơ khác nhau tuỳ theo cấu trúc động cơ và tình trạng hoạt động, thường từ 40 - 60 vòng/ phút đối với động cơ xăng và từ 80 - 100 vòng/phút đối với động cơ diesel b. Phân loại: * Loại giảm tốc - Máy khởi động loại giảm tốc dùng motor tốc độ cao. - Máy khởi động loại giảm tốc làm tăng moment xoắn bằng cách giảm tốc độ quay của phần ứng lõi motor nhờ bộ truyền giảm tốc. - Piston của công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động đặt trên cùng một trục với nó vào ăn khớp với vành răng. * Máy khởi động loại đồng trục - Bánh răng bendix được đặt trên cùng một trục với lõi motor (phần ứng) và quay cùng tốc độ với lõi. - Cần dẫn động được nối với thanh đẩy của công tắc từ đẩy bánh răng chủ động và làm cho nó ăn khớp với vành răng * Máy khởi động loại bánh răng hành tinh - Máy khởi động loại bánh răng hành tinh dùng bộ truyền hành tinh để giảm tốc độ quay của lõi (phần ứng) của motor. - Bánh răng bendix ăn khớp với vành răng thông qua cần dẫn động giống như trường hợp máy khởi động đồng trục. * Máy khởi động PS (Motor giảm tốc hành tinh-rotor thanh dẫn) - Máy khởi động này sử dụng các nam châm vĩnh cửu đặt trong cuộn cảm. - Cơ cấu đóng ngắt hoạt động giống như máy khởi động loại bánh răng hành tinh. 2.1.2. Cấu tạo và hoạt động của máy khởi động Khoa Động Lực Điện Động Cơ 61 Hình 3.2: Các bộ phận của máy khởi động * Các bộ phận Máy khởi động loại giảm tốc gồm có các bộ phận sau đây: 1. Công tắc từ 2. Phần ứng (lõi của motor khởi động) 3. Vỏ máy khởi động 4. Chổi than và giá đỡ chổi than 5. Bộ truyền bánh răng giảm tốc 6. Li hợp khởi động 7. Bánh răng bendix và then xoắn. Hình 3.3. Công tắc từ 2.1.2.1. Cấu tạo a. Công tắc từ Công tắc từ hoạt động như là một công tắc chính của dòng điện chạy tới motor và điều khiển bánh răng bendix bằng cách đẩy nó vào ăn khớp với vành răng khi bắt đầu khởi động và kéo nó ra sau khi khởi động. Cuộn hút được quấn bằng dây có đường kính lớn hơn cuộn giữ và lực điện từ của nó tạo ra lớn hơn lực điện từ được tạo ra bởi cuộn giữ. b. Phần ứng và ổ bi cầu Phần ứng tạo ra lực làm quay motor và ổ bi cầu đỡ cho lõi (phần ứng) quay ở tốc độ cao. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 62 Hình 3.4. Phần ứng và ổ bi cầu Hình 3.5. Vỏ máy khởi động c. Vỏ máy khởi động Vỏ máy khởi động này tạo ra từ trường cần thiết để cho motor hoạt động. Nó cũng có chức năng như một vỏ bảo vệ các cuộn cảm, lõi cực và khép kín các đường sức từ. Cuộn cảm được mắc nối tiếp với phần ứng. d. Chổi than và giá đỡ chổi than (Hình 3.6) Chổi than được tì vào cổ góp của phần ứng bởi các lò xo để cho dòng điện đi từ cuộn dây tới phần ứng theo một chiều nhất định. Chổi than được làm từ hỗn hợp đồng-cácbon nên nó có tính dẫn điện tốt và khả năng chịu mài mòn lớn. Các lò xo chổi than nén vào cổ góp phần ứng và làm cho phần ứng dừng lại ngay sau khi máy khởi động bị ngắt. Nếu các lò xo chổi than bị yếu đi hoặc các chổi than bị mòn có thể làm cho tiếp điểm điện giữa chổi than và cổ góp không đủ để dẫn điện. Điều này làm cho điện trở ở chỗ tiếp xúc tăng lên làm giảm dòng điện cung cấp cho motor và dẫn đến giảm moment. Hình 3.6. Chổi than và giá đỡ chổi than Hình 3.7. Bộ truyền giảm tốc e. Bộ truyền giảm tốc (hình 3.7) Bộ truyền giảm tốc truyền lực quay của motor tới bánh răng bendix và làm tăng moment xoắn bằng cách làm chậm tốc độ của motor. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 63 Bộ truyền giảm tốc làm giảm tốc độ quay của motor với tỉ số là 1/3 -1/4 và nó có một li hợp khởi động ở bên trong. f. Li hợp khởi động (Hình 3.8) Hình 3.8. Li hợp khởi động Hình 3. . Bánh răng khởi động chủ động và rãnh xoắn Li hợp khởi động truyền chuyển động quay của motor tới động cơ thông qua bánh răng bendix. Để bảo vệ máy khởi động khỏi bị hỏng bởi số vòng quay cao được tạo ra khi động cơ đã được khởi động, người ta bố trí li hợp khởi động này. Đó là li hợp khởi động loại một chiều có các con lăn. g. Bánh răng khởi động chủ động và then xoắn (Hình 3.9) Bánh răng bendix và vành răng truyền lực quay từ máy khởi động tới động cơ nhờ sự ăn khớp an toàn giữa chúng. Bánh răng bendix được vát mép để ăn khớp được dễ dàng. Then xoắn chuyển lực quay vòng của motor thành lực đẩy bánh răng bendix, trợ giúp cho việc ăn khớp và ngắt sự ăn khớp của bánh răng bendix với vành răng. 2.1.2.2. Hoạt động của máy khởi động a. Công tắc từ * Khái quát Công tắc từ có hai chức năng: - Đóng ngắt motor - Ăn khớp và ngắt bánh răng bendix với vành răng. Công tắc từ này cũng hoạt động theo ba bước khi máy khởi động hoạt động: Hút vào, Giữ, Hồi về (nhả về). * Một số hư hỏng: - Nếu có hở mạch trong cuộn hút, thì nó không thể hút được piston và do đó máy khởi động không thể khởi động được (không có tiếng kêu hoạt Khoa Động Lực Điện Động Cơ 64 động của công tắc từ). - Nếu công tắc chính tiếp xúc kém, thì dòng điện đi đến cuộn cảm và phần ứng rất khó khăn và tốc độ của máy khởi động giảm xuống. - Nếu có hở mạch trong cuộn giữ, thì nó không thể giữ được piston và có thể làm cho piston đi vào nhảy ra một cách liên tục. * Nguyên lí làm việc Hình 3.1 . Nguyên lý hoạt động - Kéo (Hút vào) Khi bật khoá điện lên vị trí START, dòng điện của accu đi vào cuộn giữ và cuộn hút. Sau đó dòng điện đi từ cuộn hút tới phần ứng qua cuộn cảm xuống mát. Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn hút sẽ làm từ hoá các lõi cực và do vậy piston của công tắc từ bị hút vào lõi cực của nam châm điện. Nhờ sự hút này mà bánh răng bendix bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà đồng thời đĩa tiếp xúc sẽ bật công tắc chính lên. Để duy trì điện áp kích hoạt công tắc từ, một số xe có relay khởi động đặt giữa khoá điện và công tắc từ. Hình 3.11. Hút vào Hình 3.12. Giữ - Giữ Khoa Động Lực Điện Động Cơ 65 Khi công tắc chính được bật lên, thì không có dòng điện chạy qua cuộn hút vì hai đầu cuộn hút bị đẳng áp, cuộn cảm và cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ accu. Cuộn dây phần ứng sau đó bắt đầu quay với vận tốc cao và động cơ được khởi động. Ở thời điểm này piston được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ vì không có dòng điện chạy qua cuộn hút. - Nhả (hồi về) Hình 3.13. Hồi về Khi khoá điện được xoay từ vị trí START sang vị trí ON, tại thời điểm này, tiếp điểm chính vẫn còn đóng, dòng điện đi từ phía công tắc chính tới cuộn hút rồi qua cuộn giữ. Đặc điểm cấu tạo của cuộn hút và cuộn giữ là có cùng số vòng dây quấn và quấn cùng chiều. Ở thời điểm này, dòng điện qua cuộn hút bị đảo chiều, lực điện từ được tạo ra bởi cuộn hút và cuộn giữ triệt tiêu lẫn nhau nên không giữ được piston. Do đó piston bị đẩy trở lại nhờ lò xo hồi về và công tắc chính bị ngắt làm cho máy khởi động dừng lại. b. Ly hợp máy khởi động Hình 3.14. Cấu tạo ly hợp máy khởi động * Hoạt động - Khi khởi động Khi bánh răng li hợp (bên ngoài) quay nhanh hơn trục then (bên trong) thì con lăn li hợp bị đẩy vào chỗ hẹp của rãnh và do đó lực quay của bánh Khoa Động Lực Điện Động Cơ 66 răng li hợp được truyền tới trục then. Hình 3.15. Hoạt động của ly hợp khởi động (Khi khởi động) - Sau khi khởi động động cơ Khi trục then (bên trong) quay nhanh hơn bánh răng li hợp (bên ngoài), thì con lăn li hợp bị đẩy ra chỗ rộng của rãnh làm cho bánh răng li hợp quay không tải. Hình 3.16. Hoạt động của ly hợp khởi động (Sau khi khởi động) * Cơ cấu ăn khớp và nhả - Công dụng Cơ cấu ăn khớp / nhả có hai chức năng. + Ăn khớp bánh răng bendix với vành răng bánh đà. + Ngắt sự ăn khớp giữa bánh răng bendix với vành răng bánh đà. * Cơ cấu ăn khớp Hình 3.1 . Hoạt động ăn khớp Hình 3.18. Hoạt động nhả khớp Các mặt đầu của bánh răng bendix và vành răng đi vào ăn khớp với Khoa Động Lực Điện Động Cơ 67 nhau nhờ tác động hút của công tắc từ và ép lò xo dẫn động lại. Sau đó tiếp điểm chính được bật lên và lực quay của phần ứng tăng lên. Một phần lực quay được chuyển thành lực đẩy bánh răng bendix nhờ then xoắn. Nói cách khác bánh răng bendix được đưa vào ăn khớp với vành răng bánh đà nhờ lực hút của công tắc từ, lực quay của phần ứng và lực đẩy của then xoắn. Bánh răng bendix và vành răng được vát mép để việc ăn khớp được dễ dàng. * Cơ cấu nhả khớp Khi bánh răng bendix làm quay vành răng thì xuất hiện áp lực cao trên bề mặt răng của hai bánh răng. Khi tốc độ quay của động cơ (vành răng) trở nên cao hơn so với bánh răng bendix khi khởi động động cơ, nên vành răng làm quay bánh răng bendix. Một phần của lực quay này được chuyển thành lực đẩy dọc trục nhờ then xoắn để ngắt sự ăn khớp giữa bánh răng bendix và vành răng. Cơ cấu ly hợp máy khởi động ngăn không cho lực quay của động cơ truyền tới bánh răng bendix từ vành răng bánh đà. Kết quả là áp lực giữa các bề mặt răng của hai bánh răng giảm xuống và bánh răng bendix được kéo ra khỏi sự ăn khớp một cách dễ dàng. Vì lực hút của công tắc từ bị mất đi nên lò xo hồi về đang bị nén sẽ đẩy bánh răng bendix về vị trí cũ và hai bánh răng sẽ không còn ăn khớp nữa. 2.1.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng máy khởi động 2.1.4. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa máy khởi động a. Trình tự tháo lắp máy khởi động * Tháo động cơ điện Hình 3.2 . Tháo rã động cơ điện * Tháo rã công tắc từ Khoa Động Lực Điện Động Cơ 68 Hình 3.21. Tháo rã công tắc từ * Tháo bánh răng bendix Hình 3.22. Tháo rã bánh răng bendix b. Kiểm tra, sửa chữa * Kiểm tra Rotor - Kiểm tra chạm mạch các khung dây rotor Đặt rotor lên máy kiểm tra chạm mạch, đặt lưỡi cưa song song với lõi và quay rotor bằng tay. Nếu khung dây bị chạm mạch thì sẽ làm cho lưỡi cưa hút xuống. Khung dây bị chạm là hiện tượng các lớp cách điện bị bong ra làm các khung dây chạm nhau. điều này sẽ làm thành một mạch kín. Trong một rotor, các khung dây được quấn ở rìa ngoài của rotor. Nhờ cấu tạo của máy kiểm tra, số đường sức đi vào lõi rotor bằng số đường sức đi ra. Do vậy trên các khung dây sinh ra sức điện động thuận và sức điện động ngược, tổng của chúng bằng không nên không có dòng điện đi qua khung. Nếu có các khung bị chạm, một mạch kín hình thành làm mất trạng thái cân bằng, tạo dòng điện chạy qua khung. Từ trường của dòng này sẽ hút lưỡi cưa Khoa Động Lực Điện Động Cơ 69 dính vào rotor. Hình 3.23. Hiện tượng chạm mạch Hình 3.24. Kiểm tra chạm mạch - Kiểm tra thông mạch cuộn rotor Đo điện trở lớp cách điện từ cổ góp đến lõi rotor. Hình 3.25. Kiểm tra thông mạch rotor Hình 3.26. Kiểm tra cổ góp Hình 3.27. Kiểm tra cổ góp Hình 3.28. Kiểm tra ổ bi - Kiểm tra cổ góp Sử dụng thước kẹp để đo đường kính ngoài của cổ góp. Mài nhẵn bề mặt ngoài của cổ góp nếu có lồi lõm. Kiểm tra độ mòn của cổ góp: Khoa Động Lực Điện Động Cơ 70 Đặt rotor lên khối chữ V, dùng tay quay rotor, đọc giá trị so kế. - Kiểm tra ổ bi Dùng tay quay ổ bi, lắng nghe và cảm nhận tiếng kêu và sự đảo Hình 3.2 . Kiểm tra thông mạch stator Hình 3.3 . Kiểm tra cách điện stator * Kiểm tra stator - Kiểm tra thông mạch cuộn Stator Dùng VOM kiểm tra thông mạch cuộn stator. - Kiểm tra cách điện stator Đo cách điện của stator bằng cách đo điện trở từ chổi than đến vỏ máy khởi động Hình 3.31. Kiểm tra chổi than Hình 3.32. Kiểm tra giá giữ chổi than * Kiểm tra chổi than Sử dụng thước kẹp đo chiều dài dọc tâm chổi than. Thay mới chổi than nếu kết quả đo nhỏ hơn giới hạn, kiểm tra vị trí nứt, vỡ và thay thế nếu cần thiết. Kiểm tra cách điện giá giữ chổi than: Khoa Động Lực Điện Động Cơ 71 Đo điện trở cách điện giữa chổi than dương và chổi than âm trên giá giữ chổi than. Kiểm tra lò xo của chổi than: Nhìn bằng mắt kiểm tra lò xo không bị yếu hoặc rỉ sét. * Kiểm tra ly hợp Nhìn bằng mắt xem bánh răng có bị hỏng hoặc mòn. Quay bằng tay để kiểm tra ly hợp chỉ quay theo một chiều. Hình 3.32. Kiểm tra giá giữ chổi than Hình 3.33. Kiểm tra li hợp * Kiểm tra cuộn hút, cuộn giữ - Thử chế độ hút Công tắc từ còn tốt nếu bánh răng bendix bật ra khi dây 3 được nối. Hình 3.34. Kiểm tra cuộn hút, cuộn giữ - Thử chế độ giữ Giữ nguyên tình trạng như khi thử chế độ hút. Công tắc từ còn tốt nếu bánh răng bendix còn giữ còn được đẩy ra ngoài khi tháo dây thử số 1. c. Lắp máy khởi động Các điểm bôi mỡ và bảng giá trị lực siết của máy khởi động. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 72 Hình 3.35. Ráp máy khởi động 2.2. Mạch điện khởi động 2.2.1. Sơ đồ mạch điện khởi động trên ô tô Hình 3.36. Mạch điện khởi động xe Toyota Khoa Động Lực Điện Động Cơ 73 2.2.2. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa mạch điện khởi động trên ô tô 2.2.2.1. Kiểm tra điện áp a. Kiểm tra điện áp của accu Khi máy khởi động hoạt động điện áp ở cực của accu giảm xuống do cường độ dòng điện ở trong mạch lớn. Thậm chí ngay cả khi điện áp accu bình thường trước khi động cơ khởi động, mà máy không thể khởi động bình thường trừ khi một lượng điện áp accu nhất định tồn tại khi máy khởi động bắt đầu làm việc. Do đó cần phải đo điện áp cực của accu sau đây khi động cơ đang quay khởi động. Hình 3.37. Kiểm tra điện áp accu Thực hiện theo các bước sau: - Bật khoá điện đón vị trí START và tiến hành đo điện áp giữa các cực của accu. - Điện áp tiêu chuẩn: 9.6 V hoặc cao hơn - Nếu điện áp đo được thấp hơn 9.6 V thì phải thay thế accu. - Nếu máy khởi động không hoạt động hoặc quay chậm, thì trước hết phải kiểm tra xem accu có bình thường không. - Thậm chí ngay cả khi điện áp ở cực của accu đo được là bình thường, thì nếu các cực của accu bị mòn hoặc rỉ cũng có thể làm cho việc khởi động khó khăn vì điện trở tăng lên làm giảm điện áp đặt vào motor khởi động khi bật khoá điện đón vị trí START. b. Kiểm tra điện áp ở cực 30 Khoa Động Lực Điện Động Cơ 74 Bật khoá điện đón vị trí START tiến hành đo điện áp giữa cực 30 và điểm tiếp mát. Điện áp tiêu chuẩn: 8.0 V hoặc cao hơn Nếu điện áp thấp hơn 8.0 V, thì phải sửa chữa hoặc thay thế cáp của máy khởi động. Vị trí và kiểu dáng của cực 30 có thể khác nhau tuỳ theo loại motor khởi động nên phải kiểm tra và xác định đúng cực này theo tài liệu hướng dẫn Hình3.3.8. Kiểm tra điện áp cực 3 sửa chữa. c.Kiểm tra điện áp cực 50 Hình 3.3 . Kiểm tra điện áp cực 5 Bật khoá điện đến vị trí START, tiến hành đo điện áp giữa cực 50 của máy khởi động với điểm tiếp mát. Điện áp tiêu chuẩn 8.0 V hoặc cao hơn. Nếu điện áp thấp hơn 8.0 V phải kiểm tra cầu chì , khoá điện, công tắc khởi động số trung gian, relay máy khởi động, relay khởi động ly hợp,...ngay lúc đó. Tham khảo sơ đồ mạch điện, sửa chữa hoặc thay thế các chi tiết hỏng hóc. - Máy khởi động của xe có công tắc khởi động ly hợp không hoạt động trừ khi bàn đạp ly hợp được đạp hết hành trình. - Trong các xe có hệ thống chống trộm, nếu hệ thống bị kích hoạt thì máy khởi động sẽ không hoạt động, vì relay của máy khởi động ở trạng thái ngắt ngay cả khi khoá điện ở vị trí ST Khoa Động Lực Điện Động Cơ 75 Bài 4: Hệ thống đánh lửa * Mục tiêu: - Phát biểu đúng nhiệm vụ,yêu cầu của hệ thống đánh lửa - Giải thích được sơ đồ và nguyên lý làm việc của các mạch điện hệ thống đánh lửa - Trình bày được hiện tượng hư hỏng, nguyên nhân và phương pháp kiểm tra, sửa chữa của các hệ thống đánh lửa - Thực hành sửa chữa hệ thống đánh lửa đúng yêu cầu kỹ thuật - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên. *Nội dung chi tiết bài 4: 1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống đánh lửa 1.1. Nhiệm vụ Biến dòng điện một chiều hạ áp ( U1 = 6  12 vôn ) thành xung điện cao áp ( U2 = 12.000  40.000 vôn hoặc cao hơn ) tạo ra tia lửa điện trên bugi để đốt cháy hoà khí trong xi lanh theo đúng trình tự làm việc của động cơ 1.2.yêu cầu: Tạo ra điện áp đủ lớn (U2 = 12.000  40.000 V) từ nguồn hạ áp một chiều để bugi phóng tia lửa điện. - Tia lửa điện cao thế phóng ra giữa hai cực của bugi trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao phải đủ mạnh để đốt cháy hỗn hợp khi khởi động cũng như mọi chế độ làm việc của động cơ. - Thời điểm đánh lửa phải ứng với góc đánh lửa sớm hợp lý nhất ở mọi chế độ làm việc của động cơ và đảm bảo đúng thứ tự làm việc theo quy định của động cơ. 1.3.Phân loại Theo cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa trên động cơ máy nông nghiệp được chia thành các loại sau - Hệ thống đánh lửa thường ( kiểu tiếp điểm rung cơ khí ) - Hệ thống đánh lửa bán dẫn. - Hệ thống đánh lửa điện dung. - Hệ thống đánh lửa Manhêto. 2. Hệ thống đánh lửa bằng IC: TI (Transistor Ignition system) 2.1. Sơ đồ, nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa bằng IC 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý: Khoa Động Lực Điện Động Cơ 76 Hình 4.1: Hệ thống đánh lửa thường 1. Ắc quy 4. Cuộn sơ cấp 7. Con quay chia điện 10. Cặp tiếp điểm 2. Khoá điện 5. Lõi thép 8. Nắp bộ chia điện 11. Cam chia điện 3. Điện trở phụ 6. Cuộn thứ cấp 9. Bugi 12. Tụ điện Hình 4.2: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa thường 1. ắc quy; 2. Khoá điện; 3. Bôbin; 4. Bộ chia điện; 5. Tụ điện; 6. Cặp tiếp điểm; 7. Bugi. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 77 2.1.2. Nguyên lý làm việc Khi đóng khoá điện, dòng điện một chiều I1 sẽ qua cuộn dây sơ cấp (4). Khi tiếp điểm (10) đóng, mạch sơ cấp khép kín và dòng sơ cấp trong mạch có chiều từ : (+) ắc quy  khoá điện  điện trở phụ (3)  cuộn sơ cấp (w1)  tiếp điểm (10)  mát  (-) ắc quy. Khi khóa điện ở mức START (nấc khởi động) điện trở phụ được nối tắt loại ra khỏi mạch sơ cấp trên. Thời gian tiếp điểm đóng dòng sơ cấp gia tăng từ giá trị I0 đến giá trị cực đại Imax. Cam chia điện(11) quay, tác động tiếp điểm (10) mở ra, mạch sơ cấp bị ngắt (mở) đột ngột,từ trường trong lõi thép bị ngắt đột ngột, từ thông do dòng sơ cấp sinh ra biến thiên móc vòng qua hai cuộn sơ cấp và thứ cấp. Trong cuộn sơ cấp sinh ra sức điện động tự cảm C1 có trị số (180 300)(V). Đồng thời trong cuộn thứ cấp xuất hiện một sức điện động cảm ứng có trị số 18  25(KV). Lúc đó xung cao áp ở cuộn thứ cấp sẽ được dẫn qua con quay (7) bộ chia điện (8) để dẫn đến bugi (9) và phóng qua khe hở của bugi tạo ra tia lửa điện đúng thời điểm gần cuối của quá trình nén để đốt cháy hỗn hợp công tác của động cơ. Ở cuộn sơ cấp xuất hiện sức điện động U1 = 180  300(V). Lúc này tụ điện sẽ tích điện, làm giảm nhanh sức điện động tự cảm U1 hay nói cách khác, làm cho dòng sơ cấp mất đi đột ngột, để làm xuất hiện sức điện động cảm ứng lớn ở cuộn sơ cấp. Tụ điện còn có tác dụng bảo vệ cặp tiếp điểm khỏi bị cháy. 2.2. Các bộ phận chính trong hệ thống đánh lửa: 2.2.1. Biến áp đánh lửa (bôbin) Cấu tạo:(hình 4.3) Thường được làm kín (không tháo lắp sửa chữa được). Lõi thép, được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện có chiều dày 0,35 mm, được chèn trong ống lõi các tông cách điện, trên đó cuốn cuộn W2 khoảng 19.000  26.000 vòng, đường kính d2 = 0,07  0,1 mm, số vòng dây cuộn sơ cấp W1 = 250  400 vòng, đường kính đ1 = 0,69 0,8 mm . Một đầu cuộn sơ cấp được nối một đầu cuộn thứ cấp, đầu kia nối với cọc bắt dây trên nắp. Toàn bộ khối cuộn dây và lõi thép được đặt trong ống thép từ. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 78 1. Cực cao áp 2. Nắp 3. Lò xo tiếp dẫn 4. Đệm làm kín 5. Cuộn dây sơ cấp 6. Cuộn dây thứ cấp 7. 12.Sứ cách điện 8. Lõi 9. Thân biến áp 10. Mạch từ trường ngoài 11. Điện trở phụ 13. dầu làm mát 14. Miếng tiếp xúc cao áp. Hình 4.3. Cấu tạo biến áp đánh lửa Điện trở phụ được đặt trong hộp sứ hai nửa, bắt ở bên biến áp đánh lửa, có trị số từ 1,3 đến 1,5 . Nắp của bôbin được làm bằng vật liệu cách điện. Bên trong biến áp đánh lửa thường đổ sáp cách điện hoặc dầu biến thế. 2.2.2. Bộ chia điện ( Bộ phân phối - đen cô) Cấu tạo: Gồm ba bộ phận chủ yếu: Hình 4.4 Cấu tạo bộ chia điện (bộ phân phối) * Bộ phận tạo xung điện:(hình 4.5a) Gồm đĩa tiếp điểm, cam ngắt điện và tụ điện. - Cam ngắt điện lắp lỏng trên trục và mắc vào bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm li tâm. Cam có thể xoay tương đối với trục bộ chia điện - Đĩa tiếp điểm có hai loại : đĩa cố định ở phía dưới, đĩa trên di động có thể quay tương đối với đĩa dưới để điều chỉnh được góc đánh lửa sớm . Tiếp điểm lắp Khoa Động Lực Điện Động Cơ 79 ở đĩa trên luôn thường đóng nhờ lực của lò xo lá, tiếp điểm tĩnh được nối mát. Khi tiếp điểm mở khe hở giữa các má vít từ 0,3  0,45 mm và được điều chỉnh bằng vít hãm và vít lệch tâm. Cam được quay nhờ trục chuyển động của bộ chia điện. Các vấu cam sẽ lần lượt tác động lên gối cách điện của cần tiếp điểm làm tiếp điểm mở ra. a) b) Hình 4.5 a. Cấu tạo bộ phận tạo xung điện ; b. Đĩa tiếp điểm di động + Yêu cầu của tiếp điểm: Bề mặt tiếp xúc của tiếp điểm bị đốt cháy bởi những tia lửa điện cao áp sinh ra bởi suất điện động tự cảm của cuộn sơ cấp (mặc dù đã có tụ điện bảo vệ) và ôxy hoá tăng. Do vậy tiếp điểm phải được kiểm tra định kỳ về khả năng dẫn điện (tiếp xúc) và khe hở tiếp điểm. Cần thay thế tiếp điểm nếu ôxy hoá vượt quá mức cho phép. * Bộ phận chia điện: Gồm có đầu chia điện (rô to, con quay) và nắp. Đầu chia điện (rôto) lắp trên trục cam làm bằng chất cách điện tốt, bên trên có thanh đồng để dẫn điện, đầu chia điện cùng quay đồng thời với trục cam. Hình 4.6 Cấu tạo bộ phận chia điện Nắp bộ chia điện có các giắc cắm dây cao áp. Giắc trung tâm nối với dây cao áp từ biến áp đánh lửa, các giắc xung quanh cắm dây cao áp nối đến các bugi. Giữa giắc trung tâm và thanh đồng dẫn điện có cọc than. Cọc than được Khoa Động Lực Điện Động Cơ 80 tì ép vào thanh đồng nhờ lò xo. Khi đầu chia điện hướng về cực bên thì giữa thanh đồng và cực bên có khe hở không khí. * Bộ phận điều chỉnh góc đánh lửa sớm: Khi tốc độ tăng cần phải tăng góc đánh lửa sớm để đảm bảo cho nhiên liệu cháy hết. Nếu đánh lửa muộn sẽ làm nhiên liệu cháy không hết dẫn đến nóng máy và giảm công suất động cơ. Bộ phận gồm các cơ cấu: cơ cấu điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm, cơ cấu điều chỉnh đánh lửa sớm chân không và bộ chọn trị số ốc tan. Hình 4.7 Cơ cấu điều chỉnh góc đánh lửa sớm li tâm - Cơ cấu điều chỉnh góc đánh lửa sớm li tâm + Cấu tạo: (hình 4.1.10) gồm cam ngắt điện, trục bộ chia điện, đĩa xoay gắn với trục, hai quả văng (trọng lượng ly tâm) lắp vào chốt trên đĩa xoay (chốt đỡ trọng lượng) và luôn cụp vào nhờ lò xo kéo. Hai quả văng liên kết với cam ngắt bằng chốt trên đĩa cam. + Nguyên lý làm việc: Hình 4.8. Nguyên lý làm việc cơ cấu điều chỉnh góc đánh lửa sớm ly tâm Khi trục bộ chi điện quay hai quả văng quay theo, ở tốc độ động cơ thấp lực li tâm yếu hai quả văng cụp vào do lò xo kéo làm góc đánh lửa sớm chưa tăng. Khi tốc độ động cơ tăng trục bộ chi điện quay nhanh, lực li tâm lớn làm hai quả văng bung ra làm cho đĩa cam quay tương đối và cùng chiều với chiều Khoa Động Lực Điện Động Cơ 81 quay của trục bộ chia điện cho tới khi cân bằng với lực lò xo. Do cam ngắt điện gắn liền với đĩa cam nên bị kéo xoay theo cùng góc độ() và cùng hướng làm tiếp điểm mở sớm trước thời điểm đánh lửa một góc(). Trục khuỷu quay càng nhanh góc đánh lửa sớm càng tăng ( hình 4.8). Chốt dẫn hướng trên đĩa xoay dùng để xác định góc đánh lửa sớm lớn nhất, khi răng trên đĩa cam tiếp xúc chốt dẫn hướng thì nó không xoay thêm nữa (không xảy ra hiện tượng mở sớm thêm nữa). - Cơ cấu điều chỉnh đánh lửa sớm bằng chân không + Cấu tạo: (hình 4.9) gồm hộp màng, chia thành hai buồng A – B. Màng liên kết với đĩa tiếp điểm qua thanh kéo, buồng A thông với khí trời, buồng B nối với khoang sau bướm ga nhờ ống dẫn. + Nguyên lý làm việc : Khi phụ tải động cơ nhỏ, bướm ga mở nhỏ do chênh áp trước và sau mằng ngăn lớn (PA > PB , ép lò xo và kéo thanh kéo làm đĩa tiếp điểm quay ngược chiều quay của trục cam nên đánh lửa sớm hơn Khi phụ tải động cơ lớn, bướm ga mở lớn áp suất sau bướm ga tăng làm độ chênh lệ...o bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm bằng chân không 3.Hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện: SI (Semiconductor Ignition system) 3.1.Sơ đồ mạch điện và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện a. Sơ đồ nguyên lý : Hình 4.19 : Hệ thống đánh lửa SI Khoa Động Lực Điện Động Cơ 92 1 - Bộ chia điện; 2- nắp bộ chia điện; 3 - con quay chia điện; 4- bôbin; 5 - IC đánh lửa; 6 – ECU động cơ; 7,8– Cánh phát xung,và cuộn phát xung (của cảm biến đánh lửa lắp trong bộ chia điện) Hệ thống đánh lửa SI chia làm hai loại : - Loại thông thường : Bôbin và IC đánh lửa nằm ngoài bộ chia điện - Loại IIA (bộ đánh lửa hợp nhất) : Bôbin và IC đánh lửa nằm trong bộ chia điện b. Nguyên lý hoạt động: Hình 4.20: Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ mạch của hệ thống đánh lửa SI Khi ECU nhận được các tín hiệu gửi về,trong đó quan trọng nhất là các xung G (vị trí trục cam), xung NE (vị trí trục khuỷu) và tín hiệu của cảm biến gió,bộ vi xử lý của ECU sẽ tính toán và chọn ngay ra một điểm trên bề mặt lập trình,tức là chọn ngay ra một góc đánh lửa sớm tối ưu ở tốc độ và mức tải đó.Rồi thông qua một bóng điều khiển trong ECU xuất xung IGT (ignition timing) sang IC đánh lửa.Khi IC đánh lửa nhận được xung IGT ở đầu vào mạch Tr, mạch này điều khiển bóng T2 ON để thông âm cho cuộn sơ cấp W1 của bôbin.Khi đó xuất hiện dòng điện sơ cấp và tạo từ trường  trong bôbin và từ trường  này tồn tại trong IC cho đến khi xung IGT mất,bóng T2 trong IC đánh lửa OFF,khi đó từ trường  biến thiên cực nhanh và cảm ứng ra xung cao áp ở cuộn dây thứ cấp W2 của bôbin.Xung cao áp này được bộ chia điện đưa đến bugi theo thứ tự nổ của động cơ,tạo tia lửa điện đốt cháy hoà khí. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 93 Thời điểm mất xung IGT chính là thời điểm đánh lửa.Do đó,trước TDC của mỗi máy,ECU phải gửi ra một xung IGT và xung đó phải mất sớm trước TDC để tạo ra góc đánh lửa sớm. Khi chế độ làm việc của động cơ thay đổi,muốn tạo góc đánh lửa sớm hơn nữa thì ECU chỉ việc dịch xung IGT về trước TDC xa hơn. Xung phản hồi IGF (ignition feedback) sẽ được gửi trở lại bộ xử lý trung tâm trong ECU để báo rằng hệ thống đánh lửa đang hoạt động nhằm phục vụ công tác chẩn đoán và điều khiển phun xăng.Trong trường hợp không có xung IGF,các kim phun xăng sẽ ngừng phun trong thời gian vài giây. Bộ kiểm soát góc ngậm điện : góc ngậm điện luôn luôn được điều chỉnh theo tốc độ động cơ và điện áp ắcquy,đảm bảo điện áp thứ cấp bôbin có giá trị cao tại mọi thời điểm. Khi khởi động,điện áp ắc quy giảm do sụt áp,ECU sẽ điều khiển tăng thời gian ngậm điện (tăng dòng sơ cấp i1 của bôbin) . Ở tốc độ thấp,do thời gian tích luỹ năng lượng dài (góc ngậm điện lớn) gây lãng phí năng lượng nên ECU sẽ điều khiển xén bớt xung điện áp điều khiển để giảm thời gian ngậm điện, hạn chế dòng i1 ở một giá trị ấn định nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng và tránh nóng bôbin. 3.2. Các bộ phân chủ yếu của hệ thống. 3.2.1. Biến áp đánh lửa: Có cấu tạo tương tự như biến áp trong hệ thống đánh lửa thường chỉ khác số vòng dây của cuộn sơ cấp W1 ít hơn và có tiết diện to hơn (vì tranzito cho phép dòng sơ cấp qua nó lớn hơn khả năng dẫn điện của cặp tiếp điểm.) và cuộn thứ cấp W2 có số vòng dây nhiều hơn để cho suất điện động thứ cấp cao áp lớn, đồng thời giảm dòng tự cảm do cuộn W1 sing ra khi bị ngắt điện đột ngột. Do đó không cho phép thay thế biế áp của hệ thống đánh lửa thường cho hệ thống đánh lửa bán dẫn. 3.3.2. Bộ chia điện hợp nhất (IIA) Trên một số động cơ đời mới bộ đánh lửa và biến áp đánh lửa được kết hợp với bộ chia điện gọi là bộ chia điện hợp nhất IIA ( hình 4.21). Nó có một số ưu điểm: - Gọn nhẹ - Độ tin cậy cao vì không có trục trặc do nối dây bị đứt, - Tính chống thấm cao, - Ít ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường. 3.2.3. Kiểm bộ chia điện hợp nhất IIA a. Kiểm tra các cuộn dây - Tháo nắp bộ chia điện, rôto, và nắp chắn bụi Khoa Động Lực Điện Động Cơ 94 - Tháo giắc cắm của bộ chia điện - Kiểm tra điện trở cuộn dây sơ cấp: Dùng ôm kế đo điện trở giữa cực (+) và cực (-). Điện trở trong khoảng 1,2  1,5  ( hình 4.22 a ) - Kiểm tra điện trở cuộn thứ cấp : Dùng ôm kế đo điện trở giữa cực (+) và đầu dây cao áp. Điện trở cuộn dây thứ cấp : 10,2  13,8  ( hình 12.45 b ) Hình 4.21 Cấu tạo bộ chia điện hợp nhất IIA (bộ chia điện, bộ đánh lửa và biến áp đánh lửa) a) b) Hình 4.22. Kiểm tra các cuộn dây của IIA b. Kiểm tra điện áp đường cấp nguồn - Xoay khoá điện về vị trí ON - Dùng vôn kế, nối cực (+) của đầu dò với cực dương cuộn đánh lửa và cực (-) của đầu dò với nút nối khung xe. kiểm tra điện áp. Điện áp xấp xỉ 12V ( hình 4.23) c. Kiểm tra tranzito nguồn trong bộ đánh lửa - Dùng vôn kế, nối cực (+) của đầu dò với cực âm của cuộn đánh lửa và cực (-) của đầu dò với mát ở khung. Kiểm tra điện áp. Điện áp xấp xỉ 12 V (hình 4.24) Khoa Động Lực Điện Động Cơ 95 - Dùng pin khô 1,5 V, nối cực (+) của pin với đầu dây màu hồng và cực (-) của pin với dây trắng. Chú ý: Để tránh hỏng tranzito không được nối pin quá 5 giây.( hình 4.27) Hình 4.23. Kiểm tra điện áp nguồn. Hình 4.24. Kiểm tra tranzitor nguồn - Dùng vôn kế, nối cực (+) đầu dò với cực âm cuộ đánh lửa và cực (-) của đầu dò với mát ở khung.( hình 4.25 b ) - Kiểm tra điện áp: Điện áp từ 0  3 V Nếu tìm thấy vấn đề gì phải thay thế bộ đánh lửa. a b Hình 4.26. Kiểm tra tranzito nguồn d. Kiểm tra cảm biến đánh lửa - Đối với cảm biến từ điện + Kiểm tra khe hở không khí: Dùng thước lá đo khoảng cách giữa rôto tín hiệu và cuộn thu tín hiệu. Khe hở cho phép: 0,2  0,4 mm ( hình 4.27 a) Khoa Động Lực Điện Động Cơ 96 a b Hình 4.27 Kiểm tra khe hở không khí và cuộn thu tín hiệu + Kiểm tra cuộn thu tín hiệu: Dùng ôm kế đo điện trở cuộn thu tín hiệu. Điện trở cuộn thu tín hiệu cho phép: đối với động cơ 1RZ, 2RZ là 140  180 , đốivới động cơ 2RZ- E điện trở cuộn dây bằng: 280  360  . Nếu điện trở không đúng thì thay cuộn dây mới ( hình 4.27b) - Đối với cảm biến hiệu ứng Hall + Nối cực dương ắc quy với phân tử Hall, cực âm ắc quy với giá nam châm vĩnh cửu + Đặt một thanh thép mỏng vào trong khe hở giữa nam châm và phần tử Hall, cho phép thanh thép tỳ vào nam châm + Dùng vôn mét, chạm đầu dò (+) vào phân tử Hall, đầu dò kia chạm vào thanh thép . Nếu chỉ số đồng hồ trong khoảng 0,5 V thì cảm biến hoạt động tốt, nếu không phải thay thế cảm biến Hall. - Kiểm tra bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm bằng li tâm và bằng chân không thực hiện giống như kiểm tra ở bộ chia điện trong hệ thốnh đánh lửa thường. Chú ý: Cách kiểm tra khối đánh lửa thường được sử dụng trong thực tế sửa chữa là thay thế khối đánh lửa cũ bằng một khối đánh lửa mới mà biết rằng nó đang hoạt động tốt. Nếu động cơ khởi động tốt và hoạt động bình thường thì khối đánh lửa cũ đẫ hỏng. Nếu động cơ vẫn không khởi động thì hư hỏng xảy ra ở các bộ phận khác. 4. Hệ thống đánh lửa lập trình không có bộ chia điện: BSI hoặc DLI ( Distributorless Ignition system) 4.1.Sơ đồ mạch điện và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa lập trình không có bộ chia điện 4.1.1. Hệ thống đánh lửa dùng bô bin theo cặp * Sơ đồ cấu tạo Khoa Động Lực Điện Động Cơ 97 Hình 4.27. Sơ đồ cấu tạo bô bin đánh lửa theo cặp * Nguyên lý chung về cơ bản giống với hệ thống đánh lửa SI, chỉ có một số điểm khác biệt : - Các bôbin đôi có cuộn sơ cấp tách hẳn khỏi cuộn thứ cấp.Cuộn thứ cấp có hai đầu cao áp,2 đâu này thông qua dây cao áp cắm thẳng vào 2 bugi song hành mà không qua bộ chia điện.Ví dụ,đối với động cơ 4 xylanh có thứ tự nổ 1-3-4-2 thì ta sử dụng 2 bôbin.Bôbin thứ nhất có hai đầu dây thứ cấp nối với bugi số 1 và 4,bôbin thứ hai nối với bugi số 2 và 3. - Để có thể chia tia lửa theo thứ tự nổ của động cơ thì ECU phải xuất một số xung IGT tuần tự theo thứ tự nổ của động cơ để điều khiển thông và cắt dòng sơ cấp của các bôbin. - Mỗi lần xuất hiện xung cao áp ở cuộn thứ cấp của mỗi bôbin sẽ đồng thời đánh lửa ở cả hai bugi,trong đó có một bugi đánh lửa đúng thời điểm (kỳ nổ),một bugi đánh lửa thừa (kỳ xả). Hình 4.2 . Tín hiệu xung - Hệ thống đánh lửa đôi này phải tạo điện cao áp rất cao đánh xuyên hai bugi (30-45 KV) và không đánh qua mát,nên nếu rút một bugi ra thì nó sẽ đánh tắt trong bôbin và làm chết bôbin. 4.1.2. Hệ thống đánh lửa điện tử dùng bô bin đơn (ESA-theo chương trình) Khoa Động Lực Điện Động Cơ 98 a. Sơ đồ cấu tạo: 1. IC đánh lửa 2. Cuộn sơ cấp 3. Cuộn thứ cấp 4. Lõi 5. Mũi bugi Hình 4.30. Sơ đồ cấu tạo bô bin đánh lửa trực tiếp b. Nguyên lý làm việc: - Dòng điện trong cuộn sơ cấp Hình 4.31. Nguyên lý làm việc khi có dòng điện trong mạch sơ cấp Khi động cơ làm việc, các cảm biến gửi tín hiệu về ECU, ECU xử lí tín hiệu và gửi xung điều khiển đánh lửa IGT đến IC đánh lửa. Khi có xung IGT ta có dòng điện từ ắc quy chạy qua IC đánh lửa vào cuộn sơ cấp. Kết quả là Khoa Động Lực Điện Động Cơ 99 các đường sức từ trường được tạo ra chung quanh cuộn dây có lõi thép kỹ thuật ở trung tâm. - Khi mất dòng điện sơ cấp Khi ECU động cơ ngắt xung đánh lửa IGT, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp, phù hợp với tín hiệu (IGT) do ECU động cơ phát ra. Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp giảm đột ngột. Vì vậy, tạo ra một sức điện động theo chiều chống lại sự giảm từ thông hiện có, thông qua tự cảm của cuộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp. Hiệu ứng tự cảm tạo ra một thế điện động khoảng 500V trong cuộn thứ cấp, và hiệu ứng cảm ứng tương hỗ của cuộn dây thứ cấp tạo ra một sức điện động khoảng 30kV. Sức điện động này làm cho bugi phát ra tia lửa. Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì điện thế thứ cấp càng lớn. Hình 4.32. Nguyên lý làm việc khi mất dòng sơ cấp 4.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các cảm biến và ECU (Electronic control unit) động cơ. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 100 4.2.1. Các cảm biến Trong hệ thống đánh lửa bán dẫn không có tiếp điểm cảm biến cho một tín hiệu xung để điều khiển đóng, mở tranzitor cắt dòng sơ cấp biến áp đánh lửa để tạo tia lửa điện ở bugi. Trên xe TOYOTA cảm biến đánh lửa này được bố trí trong bộ chia điện hợp nhất IIA Trong hệ thống đánh lửa bán dẫn theo chương trình, cảm biến đánh lửa cho hai tín hiệu xung G, Ne để đưa tới ECU, ECU xử lý thông tin cùng các tín hiệu khác, lựa chọn chế độ đánh lửa tối ưu cho hệ thống. a. Cảm biến đánh lửa trong bộ chia điện hợp nhất IIA - Cấu tạo (hình 4.33) Cảm biến đánh lửa gồm một cuộn nhận tín hiệu cuốn quanh lõi thép dẫn từ gắn với một nam châm vĩnh cửu và rôto tín hiệu. Rô to tín hiệu có số cực từ bằnh số xi lanh của động cơ. Hình 4.33. Cấu tạo của cảm biến đánh lửa (bộ phận phát tín hiệu) - Nguyên lý làm việc Khi động cơ làm việc rôto quay, các cực của rôto tín hiệu và lõi cực của cuộn nhận tín hiệu lần lượt tiến gần, đối đầu và ra xa nhau. Mỗi lần như vậy do khe hở không khí thay đổi, từ thông xuyên qua cuộn dây nhận tín hiệu sẽ biến thiên từ giá trị min đến max và từ max về min. Sự biến thiên từ thông làm cảm ứng trong cuộn dây một suất điện động xoay chiều. Khi từ thông qua cuộn nhận tín hiệu tăng lên từ min đến max ( vị trí AB  C), sự biến thiên của từ thông cảm ứng trong cuộn dây một điện áp dương biến thiên ( điện áp dương này có giá trị cực đại khi cực của rôto đi gần tới lõi của cuộn dây(vị trí B) và có giá trị bằng 0 khi cực của roto ở xa và gần lõi thép của cuộn dây nhất (vị trí A và C), tại hai vị trí này sự biến thiên từ thông bằng không. Khi từ thông qua cuộn nhận tín hiệu giảm từ max về min, trong cuộn dây nhận tín hiệu sinh ra một điện áp âm biến thiên, điện áp Khoa Động Lực Điện Động Cơ 101 này có giá trị cực tiểu khi cực của rôto vượt qua lõi thép của cuộn dây một ít (vị trí D).( hình 4.34). Đối với rôto 4 cực, khi quay 1 vòng cho 4 chu kỳ điện áp xoay chiều. Khi động cơ không làm việc cuộn dây không sinh điện áp vì không có sự biến thiên từ thông, khi động cơ làm việc và tốc độ động cơ tăng, điện áp do cuộn dây sinh ra tăng theo. Hình 4.34. Sự thay đổi từ thông ở các vị trí của roto khi quay b. Cảm biến đánh lửa trong HTĐL bằng chương trình máy tính Khoa Động Lực Điện Động Cơ 102 - Cấu tạo: ( hình 4.35) Cảm biến thường được đặt trên trục bộ chia điện, có hai tín hiệu ra là G và Ne. Trong kết cấu bộ chia điện xe TOYOTA thì phần phát xung G ở trên, phần phát xung Ne ở dưới cùng. Phần tử phát xung gồm có cuộn dây và roto tín hiệu. Đối với phần tử phát xung G, rôto có thể có 1 vấu, 2 vấu hoặc 4 vấu. Các phần tử phát xung Ne có thể có 4 răng hoặc 24 răng. Một số loại cảm biến từ điện được đặt ở bánh đà động cơ hoặc đặt ở đầu trục cam. Loại này thường dùng trên xe của hãng TOYOTA, xe của Pháp, Thuỵ điển... được lắp ở phía dưới bộ chia điện. Các tín hiệu do các cảm biến này phát ra được đưa qua bộ điều khiển đánh lửa, để mã hoá và khuếch đại tín hiệu, sau đó tới ECU để ESA lựa chọn góc đánh lửa. Hình 4.35. Cảm biến đánh lửa trong bộ chia điện của HTĐL theo chương trình - Nguyên lý làm việc: Các phần tử phát xung có nguyên lý làm việc tương tự như cảm biến đánh lửa từ điện nêu ở phần trên. c. Cảm biến Hall : - Hiệu ứng Hall : Hiện tượng xuất hiện điện áp bề mặt của 1 chất bán dẫn đặt trong từ trường khi có dòng điện chạy qua thì gọi là hiệu ứng Hall.Điện áp này vô cùng nhỏ (UHall khoảng vài trăm mV). Muốn sử dụng được điện áp này người ta phải khuếch đại nó lên bằng mạch khuếch đại.Miếng chất bán dẫn này cùng mạch khuếch đại tạo thành IC Hall. * Cảm biến Hall : bao gồm : + IC Hall + Nam châm vĩnh cửu + Khung từ Khoa Động Lực Điện Động Cơ 103 + Cánh chắn từ Hình 4.36. Cấu tạo cảm biến Hall Hình 4.37. Mạch điện nhận tín hiệu Hall Cảm ứng Hall thường đặt trên bộ chia điện, có thể ở vị trí thẳng đứng hoặc lắp ở đầu trục cam. Loại cảm biến này thường dùng cho các xe ở Mỹ, Thụy Điển, Pháp... Cảm biến gồm phần tử Hall, trong đó có màng điện trở bán dẫn, đặt đối diện với nam châm vĩnh cửu, mạch khuếch đại và mã hoá xung. Rôto có các rãnh và cánh được lắp trên trục cam bộ chia điện và quay cùng với trục. Số cánh của rôto bằng số xi lanh động cơ. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 104 Hình 4.38. Xung cảm biến Hall gửi về IC đánh lửa :thứ tự các xung theo thứ tự nổ của động cơ,vị trí các xung quyết định thời điểm đánh lửa,độ rộng xung quyết định thời gian đánh lửa. Hình 4.3 . Tín hiệu mã hóa xung Khi làm việc có hai trạng thái : khi phần cánh của rôto quét qua phần tử Hall, từ trường khép kín qua cánh, mà không xuyên qua tấm bán dẫn , điện áp Hall sẽ bị ngắt tạo ra tín hiệu để điều khiển khối đánh lửa đóng mạch sơ cấp. Bề rộng cánh rôto xác định thời gian dòng điện chạy trong mạch sơ cấp. Khi các cánh của rôto không nằm trong khe giữa nam châm vĩnh cửu và phần tử Hall , từ trường sẽ tác động lên phần tử Hall, tạo ra tín hiệu điện áp nhỏ, các tín hiệu qua bộ khuyếch đại và mã hoá xung, sau đó đưa tới bộ điều khiển ECU để xử lý điều khiển ngắt dòng sơ cấp, tạo tia lửa ở bugi để đốt cháy nhiên liệu. d. Cảm biến quang điện: Khoa Động Lực Điện Động Cơ 105 Loại cảm biến này thường dùng trên các xe của hãng NISSAN, MITSUBISHI, HUYNDAI...và được lắp trong bộ chia điện Bao gồm một cặp phần tử phát quang (LED) và phần tử cảm quang (photodiode hoặc phototransistor) được đặt trong bộ chia điện,ở giữa là đĩa cảm quang xẻ rãnh. đặc điểm của phần tử cảm quang này là khi có dòng ánh sáng chiếu vào,chúng sẽ trở nên dẫn điện và khi không có dòng ánh sáng,chúng sẽ không dẫn điện.Độ dẫn điện của chúng phụ thuộc vào cường độ dòng ánh sáng và hiệu điện thế giữa hai đầu của phần tử cảm quang. Hình 4.40. Bộ cảm biến đánh lửa bằng điốt quang điện trong bộ chia điện Khi đĩa xẻ rãnh quay,dòng ánh sáng phát ra từ LED sẽ bị ngắt quãng,làm phần tử cảm quang dẫn ngắt liên tục,tạo ra các xung vuông dùng làm tín hiệu điều khiển đánh lửa. Hình 4.41. Mạch cảm biến 3 chân Cảm biến có ba chân : Chân nguồn VCC , chân ra VOUT , chân mát E. Khi đĩa chắn ánh sáng từ đèn LED,photo diode D2 không dẫn,điện áp tại ngõ vào (+) sẽ thấp hơn điện áp so sánh US ở ngõ vào (-) của bộ khuếch đại OP- Amp nên ngõ ra của bộ khuếch đại không có tín hiệu,bóng T ngắt,khi đó,VOUT ở mức cao (5V) được cấp từ ECU. Khi có ánh sáng chiếu vào, photodiode D2 dẫn,điện áp ở ngõ vào (+) sẽ lớn hơn điện áp so sánh US và điện áp ngõ ra của bộ khuếch đại ở mức Khoa Động Lực Điện Động Cơ 106 cao,làm bóng T dẫn,thông âm cho giắc VOUT, điện áp VOUT lập tức chuyển xuống mức thấp ( 0V).Đây chính là thời điểm đánh lửa.Xung điện áp tại VOUT là xung vuông gửi tới IC đánh lửa. Như vậy,hình dạng và vị trí của các rãnh trên đĩa cảm quang sẽ quyết định biên dạng xung,tuỳ từng hệ thống đánh lửa,người ta thiết kế đĩa có các kiểu xẻ rãnh khác nhau : 4.3. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và phương pháp kiểm tra sửa chữa 4.3.1. Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng a. Mất điện trong mạch sơ cấp Nguyên nhân: + Điện trở trong mạch sơ cấp lớn do các đầu nối dây không tốt, công tác hỏng, cuộn dây biến áp đánh lửa bị đứt + Ắc quy hết điện, máy phát điện bị hỏng không nạp điện + Mạch sơ cấp bị chạm mát trong biến áp đánh lửa hoặc dây dẫn hoặc tại nắp chia điện + Hộp điều khiển điện tử ECU bị hỏng hoặc các cảm biến cấp tín hiệu cho ECU bị hỏng b. Mất điện trong mạch thứ cấp + Do bugi bị hỏng, khe hở không đúng quy định + Dây cao áp bị rò điện + Mất điện cao áp tại đầu biến áp đánh lửa, nắp chia điện hoặc con quay chia điện Khoa Động Lực Điện Động Cơ 107 + Các đầu dây thứ cấp tiếp xúc không tốt c. Sai thời điểm đánh lửa + Đặt lửa sai + Cơ cấu tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm bị hỏng + Có hiện tượng đánh lửa sớm do dùng bugi sai quy định, có nhiều muội than ở buồng đốt + Hộp điều khiển ECU bị hỏng 4.3.2. Phương pháp kiểm tra sửa chữa a. Chuẩn bị - Thiết bị: Mô hình động cơ 1NZ-FE, 1TR-FE, 2AZ-FE..... - Dụng cụ: Đồng hồ vạn năng, băng dính, kìm điện, dây điện, khay đựng - Nguyên, nhiên, vật liệu tiêu hao: Xăng A92 - Tài liệu: Cẩm nang sửa chữa, Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa điện tử Toyota. b. Trình tự các bước thực hiện Nội dung công việc Dụng cụ Thao tác Yêu cầu kỹ thuật I.Chuẩn bị. Đồng vạn năng, Tủ dụng cụ tháo lắp. khay đựng chi tiết, tuýp tháo bu gi, dây điện .. Đủ đúng chủng loại, an toàn Bước 1: Kiểm tra nguồn điện cấp đến đến IC và cuộn dây đánh lửa Đồng hồ vạn năng Đo thông mạch chân 4 ra mát Đo điện áp +B và GRD Điện trở dưới 1Ω Điện áp từ 10V– 14V Bước 2: Kiểm tra tín hiệu IGF Đồng hồ vạn năng Đo điện áp: khóa điện bật ON, chân 2 ra mát Điện áp nằm trong giá trị 4,5 – 5,5 V Bước 3: Kiểm tra tín hiệu IGT Đồng hồ vạn năng Đo điện áp: khởi động động cơ, chân 3 ra mát Điện áp nằm trong giá trị 0,7 – 1,9 V Bước 4: Kiểm tra IC và cuộn đánh lửa Đồng hồ vạn năng, dây điện Hai đầu que đo phải kích thích đúng vị trí (dương của đồng hồ vạn năng vào chân 3 và âm vào chân 2) Bugi đánh lửa tốt Khoa Động Lực Điện Động Cơ 108 Sửa chữa: Tiến hành kiểm tra các bộ phận thuộc các nguyên nhân có thể gây hư hỏng đã nêu, nếu tìnm thấy ở bộ phận nào thì tiến hành sửa chữa, thay thế hoặc hiệu chỉnh các bộ phận theo đúng yêu cầu kỹ thuật. 5. Kiểm tra, bảo dưỡng bugi đánh lửa 5.1. Cấu tạo, nguyên lý, phân loại bugi đánh lửa Bugi là thiết bị tạo ra tia lửa điện cao thế để đốt cháy hỗn hợp khí trong động cơ xăng khi nó nhận được xung điện cao thế từ bộ chia điện truyền đến. a. Cấu tạo ( hình 4.42) Gồm có phần sứ cách điện, trong đó có cực điện giữa được bọc trong vỏ thép là thân của bugi. Thân trên có mặt vát 6 cạnh và phần ren để nắp vào nắp máy và có hàn một đoạn thép nhỏ làm điện cực bên của bugi (cực âm). Phần ren của thân thường có đường kính 18mm, 14mm và 10mm, thông dụng nhất là loại có đường kính 14mm. chiều dài của phân ren có các loại 12 mm, 11 mm và 7 mm. Khe hở giữa các điện cực của bugi trong khoảng 0,6  1,2 mm. Nếu khe hở nhỏ quá tiêu chuẩn làm tia lửa ngắn nhiên liệu cháy không triệt để làm cho muội than đóng ở các điện cực và bugi làm việc không được liên tục. Nếu khe hở lớn quá làm giảm điều kiện hình thành tia lửa, tia lửa yếu và động cơ làm việc bị gián đoạn Ngoài các yêu cầu kỹ thuật như chịu được nhiệt độ cao, điện áp lớn, áp suất khí nén mạnh, nhiệt độ sứ làm việc phải nằm trong khoảng 500  600 0C, ở nhiệt độ này muội than sẽ bị cháy và bugi được làm sạch.Nếu nhiệt độ sứ thấp hơn nhiệt độ này thì khi dầu văng vào sẽ không bị đốt cháy hết, tạo thành lớp muội than và gây nên dòng điện rò, bugi sẽ bỏ lửa trong khi làm việc.Ngược lại nếu nhiệt độ phần sứ cách điện dưới và điện cực giữa quá cao (800  900 0C) sẽ làm cực bugi chóng mòn khuyết và gây ra hiện tượng hỗn hợp cháy tự bén lửa. Hình 4.42 Cấu tạo bugi b. Phân loại và kí hiệu bugi: - Phân loại: Về đặc tính sử dụng bugi được chia thành hai loại: Bugi nóng và bugi nguội. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 109 + Bugi nóng:( hình 4.43 ) Có chiều dài phần sứ cách nhiệt (T) dài (đường toả nhiệt dài), diện tích truyền nhiệt ít, dùng cho động cơ tốc độ thấp công suất nhỏ và trung bình + Bugi nguội: (Hình 4.43) Có chiều dài phần sứ cách nhiệt (T) ngắn ( đường toả nhiệt ngắn), diện tích truyền nhiệt nhiều, dùng cho động cơ cao tốc, công suất lớn. Hình 4.43 Các loại bugi - Kí hiệu bugi: + Kí hiệu của bugi Nga: đường kính phần ren kí hiệu bằng chữ M, A, T trong đó M ứng với đường kính 18 mm ,A với đường kính 14 mm và T ứng với đường kính 10 mm. Tiếp theo là chữ số biểu thị chiều dài phần sứ cách điện và chữ cái ở cuối chữ số này chỉ vật liệu cách điện. Ví dụ : A – 14 – Y: Là bugi có đường kính phần ren 14 mm, chiều dài phần sứ cách điện dưới 14 mm, sứ cách điện là Uralít + Kí hiệu của bugi Nhật: thường kí hiệu bằng chữ NGK tiếp theo là chữ số NGK4, NGK5, NGK6, NGK7...Trong đó từ NGK6 trở về trước là loại bugi nóng và từ NGK6 trở đi là bugi lạnh 5.2. Kiểm tra,bảo dưỡng bugi đánh lửa * Một số hư hỏng thường gặp: - Sứ cách điện bị nứt vỡ do nhiệt độ động cơ quá cao hoặc sử dụng không đúng loại - Điện cực bị mòn do ăn mòn điện hoá học hoặc bám nhiều muội than gây hiện tượng ngắn mạch - Phần ren bị hỏng do tháo nắp không đúng kỹ thuật. * Kiểm tra sửa, chữa bugi: - Kiểm tra sơ bộ. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 110 Sau khi khởi động động cơ cho động cơ làm việc ở chế độ không tải dùng tuốc nơ vít lần lượt làm ngắn mạch bugi từng xi lanh. Nếu xi lanh nào đó sau khi ngắn mạch mà động cơ không giảm tốc độ, tiếng kêu vẫn như cũ chứng tỏ xi lanh đó không làm việc. Đổi bugi của nó cho xi lanh làm việc bình thường khác, nếu sau khi đổi cho nhau mà xi lanh không làm việc lại trở lại bình thường chứng tỏ bugi hỏng cần sửa chữa hoặc thay thế bugi mới. - Tháo bugi ra khỏi động cơ và quan sát màu sắc, tình trạng mòn hỏng, bám muội than của các điện cực. Việc sử lý hư hỏng của bugi tiến hành như sau : + Kiểm tra khe hở điện cực của bugi, nếu có muội than hay cặn dầu thì phải làm sạch. Có thể nhúng bugi vào xăng hoặc dầu hoả sau đó dùng bàn chải lông chải sạch và dùng giẻ lau khô hoặc dùng dụng cụ phun cát và khí nén thổi sạch. + Kiểm tra khối sứ cách điện nếu có vết nứt thì phải thay thế mới. Nếu phần chân ren bị hỏng thì phải thay thế bugi mới. + Điều chỉnh khe hở điện cực bugi bằng cách: dùng calip đo khe hở nếu không phù hợp với trị số quy định thì phải gõ điện cực cạnh vào hoặc cậy ra để đạt khe hở quy định. - Khi xe chạy được 2.000 km có thể tháo bugi quan sát mỏ sứ cách điện, vách trong nồi bugi, và điện cực để đoán biết tình trạng động cơ, thường xẩy ra 3 trưpờng hợp sau : + Sứ cách điện và cực gugi bám muội đen khô dễ chùi sạch chứng tỏ hỗn hợp giàu xăng, nên kiểm tra bộ chế hoà khí. + Nếu bám nhiều muội than đen ngời dầu chứng tỏ buồng đốt bị xục dầu do piston, vòng găng, xi lanh bị mòn. + Nồi bugi khô sạch, điện cực sạch, sứ cách điện có màu đỏ gạch nung chứng tỏ động cơ hoàn toàn tốt. - Tình trạng bugi liên quan đến sự làm việc của động cơ (hình 4.44) + Đóng muội than (A): Muội than đóng đầy mỏ sứ cách điện, mặt bên trong nồi bugi và bám trên các điện cực. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 111 Hình 4.44. Tình trạng của bugi liên quan đến sự làm việc của động cơ. Nguyên nhân: Dùng loại bugi quá nguội, tia lửa thứ cấp quá yếu, hỗn hợp quá giàu xăng hoặc do động cơ chạy không tải quá lâu. Có thể cạo sạch sử dụng lại. + Bám muội than chì (B): Muội than màu xám sậm, đen vàng hay nâu hoặc một lớp muội than bóng trên đầu mỏ sứ cách điện Nguyên nhân: Dùng xăng có hàm lượng chì cao. Có thể cạo chùi sạch bugi + Bám muội than phồng lốm đốm (C): Muội than cháy phồng lốm đốm giống như bọt bong bóng và mụn ghẻ trên da. Nguyên nhân: Trong lúc lái xe thường hay tăng tốc đột xuất. Có thể chùi sạch bugi + Bám muội than dầu (D): Muội than mầu đen bóng và ẩm ướt bám trên mỏ sứ cách điện, mặt trong nồi bugi và bám đầy ở hai điện cực. Nguyên nhân: Có nhiều dầu nhờn sục lên buông đốt. Có thể cạo chùi bugi. Nếu chưa có điều kiện đại tu động cơ thì nên thay bugi bằng bugi có trị số nhiệt nóng hơn. + Muội than bắc cầu nối (E): Muội than hình thành cầu, nối liền hai điện cực làm triệt tiêu khe hở giữa các điện cực. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 112 Nguyên nhân: Có nhiều muội than hoặc muội dầuhình thành trong buồng đốt. Nếu muội bám không nhiều lắm có thể cạo, chùi sạch bugi. + Bình thường (F): Có ít muội than nâu nhạt hoặc xám bám vào các điện cực bugi, mỏ sứ cách điện sạch, có màu đỏ gạch nung. Có thể chùi sạch + Cực điện bugi bị mòn khuyết (G): Hai cực của bugi bị cháy mòn khuyết cụt ngắn lại. Nguyên nhân: Do hao mòn thông thường vì sử dụng lâu ngày. Cần thay bugi mới. + Nóng quá mức (H): Mỏ sứ cách điện có màu trắng bạch hay xám lợt kèm theo các chấm nhỏ đen hay nâu xám, hai cực bugi như bị cháy xanh. Nguyên nhân: Động cơ nóng quá mức, có thể do dùng nhiên liệu không đúng loại quy định, bugi lỏng, trị số nhiệt bugi qúa nóng, sai tầm đánh lửa, thiếu nhiên liệu vào bộ chế hoà khí. Nên thay bugi mới. + Đánh lửa sớm (I): Các cực điện bugi bị nóng chảy cụt hẳn, mỏ sứ cách điện bị cháy phồng, bụi kim loại bám trên mỏ sứ Nguyên nhân: Dùng nhiên liệu không đúng loại quy định, thời điểm đánh lửa sớm , bugi thuộc loại quá nóng hoặc động cơ nóng quá mức quy định. Khoa Động Lực Điện Động Cơ 113 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ALT Máy phát điện APP Vị trí chân ga BAT Ắc-quy CAN Mạng cục bộ điều khiển gầm xe CHG Nạp điện CKP Vị trí trục khuỷu CMP Vị trí trục cam COMB. Đồng hồ táp lô CPU Bộ vi xử lý trung tâm DLC Đầu nối liên kết dữ liệu DLI Đánh lửa không có bộ chia điện DOHC Trục cam kép trên đầu ECT Nhiệt độ nước làm mát động cơ ECU Bộ điều khiển điện tử ESA Đánh lửa sơm điện tử ETCS-i Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử-thông minh EVAP Điều khiển bay hơi khí xả EGT Nhiệt độ khí thải GND Tiếp đất HO2S Cảm biến lượng ô-xy có trong khí thải HVAC Hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí H-FUSE CẦU CHÌ DÒNG CAO IG Đánh lửa IAT Nhiệt độ khí nạp ICM Mô-đun điều khiển đánh lửa i-DSI Bộ đánh lửa liên tục & kép-thông minh IG hoặc IGN Bộ đánh lửa PGM-FI Phun nhiên liệu được lập trình PGM-IG Đánh lửa được lập trình PROM Bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình lại SOL Van điện từ SPEC Thông số kỹ thuật SRS Hệ thống phòng ngừa bổ sung STD Tiêu chuẩn SW Công tắc SPI Phun nhiên liệu một điểm SST Dụng cụ sửa chữa chuyên dùng TB Thân van bướm TBI Phun nhiên liệu điện tử tại bướm ga TCCS Hệ thống điều khiển bằng máy tính TOYOTA Khoa Động Lực Điện Động Cơ 114 TMC tập đoàn Toyota Nhật bản TMV Công ty Toyota Việt Nam TP Vị trí van bướm TWC Bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều VCV Van điều khiển chân không VTEC Điều khiển thời gian đóng mở van & và độ nâng van bằng điện tử VVIS Hệ thống thay đổi lượng khí nạp VVT-i Hệ thống phối khí tự động-thông minh W (w) Có W/O (w/o) Không có SPARE Cầu chì dự phòng EFI Hệ thống phun nhiên liệu đa điểm/ hệ thống phun nhiên liệu đa điểm tuần tự ALT Hệ thống nạp, cầu chì "FR HTR"," RR CLR", "ABS NO.1", "ABS NO.2", PTC NO.1, "PTC NO.2", "PWR OUT", "STOP", "TAIL" và "OBD" GLOW Hệ thống sấy động cơ BATT P/I Cầu chí "FOG", "HORN" và "EFI" AM2 Máy khởi động, các cầu chì "ST", "IGN" và "INJ" MAIN Cầu chì "H-LP RH", "H- LP LH", "H-LP RL" Và "H-LP LL" ECU-B Công tắc cửa, hệ thống khóa cửa điện, điều khiển từ xa, các đèn pha, hệ thống điều hòa A/F Hệ thống kiểm soát khí xả ETCS Hệ thống phun nhiên liệu đa điểm/ hệ thống phun nhiên liệu đa điểm tuần tự ALT-S Hệ thống nạp TURN-HAZ Đèn nháy khẩn cấp và đèn xi nhan DCC Cầu chì "ECU-B", "DOME" và "RAD" INJ Hệ thống phun nhiên liệu đa điểm/ hệ thống phun nhiên liệu đa điểm tuần tự OBD Hệ thống chẩn đoán trên xe ST Hệ thống khởi động, Hệ thống phun nhiên liệu đa điểm/ hệ thống phun nhiên liệu đa điểm tuần tự IGN Hệ thống phun nhiên liệu đa điểm/ hệ thống phun nhiên liệu đa điểm tuần tự, túi khí SRS, bơm nhiên liệu WIP Bộ gạt nước kính chắn gió, kính hậu và rửa kính ECU-IG & GAUGE hầu hết các hệ thống điện có trên xe. INJ Hệ thống phun nhiên liệu đa điểm/ hệ thống phun nhiên liệu đa điểm tuần tự OBD Hệ thống chẩn đoán trên xe Khoa Động Lực Điện Động Cơ 115 STOP Đèn phanh, đèn phanh lắp cao, hệ thống phun nhiên liệu đa điểm tuần tự, hệ thống chống bó cứng phanh và hệ thống điều khiển khóa chuyển số PWR OUT Ổ cắm điện ST Hệ thống khởi động, Hệ thống phun nhiên liệu đa điểm/ hệ thống phun nhiên liệu đa điểm tuần tự MET Các đồng hồ đo và đồng hồ báo IGN Hệ thống phun nhiên liệu đa điểm/ hệ thống phun nhiên liệu đa điểm tuần tự, túi khí SRS, bơm nhiên liệu ECU-IG & GAUGE Hầu hết các hệ thống điện có trên xe.