CHƯƠNG 3 trang bị điện ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN

BÀI GIẢNG
CẤU TẠO ÔTÔ
Chương 3. TRANG BỊ ĐIỆN ÔTÔ
NỘI DUNG
3.1. Khái quát chung về trang bị điện ôtô
3.2. Hệ thống cung cấp điện
3.3. Hệ thống đánh lửa
3.4. Hệ thống khởi động
3.5. Hệ thống thơng tin, chiếu sáng, tín hiệu và trang thiết bị tiện nghi

Th.S: Vũ Thế Truyền


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.1. Khái quát chung về trang bị điện ô tô
3.1.1. Đặc điểm của mạng điện ô tô
* Hệ thống điện trên ô tô là một hệ thống khép kín, có đầy đủ các khâu của một hệ thống điện nói chung:

- Nguồn điện:
Nguồn 1 chiều, điện áp thấp ( 12; 24V; 48V). được cung cấp bởi accu khi động cơ chưa làm
việc hoặc máy phát điện khi động cơ đã làm việc.

- Phụ tải:
Các thiết bị tiêu thụ điện năng trên xe, rất đa dạng:
+ Máy khởi động làm việc trong thời gian ngắn nhưng tiêu thụ dòng điện rất lớn
+ Hệ thống đánh lửa làm việc liên tục và dòng điện sơ cấp trong mạch đánh lửa chỉ tiêu thụ từ 5-7A

+ Các phụ tải điện cảm: các cuộn dây điện từ, biến áp đánh lửa...; phụ tải thuần trở: bóng đèn…Các loại phụ tải được mắc song

song.
* Điều kiện làm việc rất khắc nghiệt:
0
- Nhiệt độ cao, có thể lên tới 100 C (khoang động cơ)
- Bụi, độ ẩm cao và các rung xóc ảnh hưởng xấu tới sự làm việc của các mối tiếp xúc, các linh kiện bán dẫn và các vi mạch.
* Mạng điện trên xe hình tia:
Dịng điện từ nguồn tới bảng cầu chì chính, đến các bảng cầu chì ở các khoang, sau cùng tới các phụ tải. Ngồi ra cịn có các cầu nối an tồn, các rơ le bảo vệ mạng
điện.


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.1. Khái quát chung về trang bị điện ô tô
3.1.2. Mạng điện chung trên ô tô

1. Đèn pha; 2. Relay còi; 3. Máy phát điện; 4. Bộ điều chỉnh điện; 5. Motor lau cửa kính; 6. Biến áp đánh lửa; 7. Bộ chia điện; 8. Motor quạt; 9. Đồng hồ; 10 và
15. Công tắc đèn trần tự động; 11. Công tắc đèn trần; 12. Đèn trần; 13 và 16. Bó dây chính; 14. Đèn hậu; 17. Máy khởi động điện; 18. Ac quy; 19. Đèn đờ mi; 20.
Còi.


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.1. Khái quát chung về trang bị điện ô tô
3.1.2. Mạng điện chung trên ô tô
1. Hệ thống khởi động (starting system):
accu, máy khởi động điện (starting motor), các relay điều khiển, relay bảo vệ khởi động. Đối với động cơ diesel trang bị thêm hệ thống xông máy (glow system).
2. Hệ thống cung cấp điện (charging system):
accu, máy phát điện, bộ tiết chế điện, các relay và đèn báo nạp.
3. Hệ thống đánh lửa (Ignition system):
accu, khóa điện (ignition switch), bộ chia điện (distributor), biến áp đánh lửa hay bobine (ignition coils), hộp điều khiển đánh lửa (igniter), bougie (spark plugs).
4. Hệ thống chiếu ánh sáng và tín hiệu (lighting and signal system):
các đèn chiếu sáng, đèn tín hiệu, cịi, các cơng tắc và các relay.

5. Hệ thống đo đạc và kiểm tra (gauging system):

các đồng hồ báo, các đèn báo: đồng hồ tốc độ động cơ (tachometer), đồng hồ đo tốc độ xe (speedometer), đồng hồ đo nhiên liệu và nhiệt độ nước.


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.1. Khái quát chung về trang bị điện ô tô
3.1.2. Mạng điện chung trên ô tô
6. Hệ thống điều khiển động cơ (engine control system):

hệ thống điều khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control).

Động cơ diesel ngày nay sử dụng hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng điện tử (EDC – electronic diesel control hoặc common rail injection)

7. Hệ thống điều khiển ôtô:

hệ thống điều khiển: ABS (antilock brake system), hộp số tự động, tay lái, gối hơi (SRS), lực kéo (traction control).

8. Hệ thống điều hòa nhiệt độ (air conditioning system):

Máy nén, giàn nóng, lọc ga, van tiết lưu, giàn lạnh và các chi tiết điều khiển như relay, thermostat, hộp điều khiển, công tắc A/C…

9 .Các hệ thống phụ:

Hệ thống gạt nước, xịt nước, điều khiển cửa, điều khiển kính, điều khiển kính chiếu hậu, định vị


3.2. Hệ thống cung cấp điện

CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ

3.2.1. Những vấn đề chung của hệ thống cung cấp điện
a. Nhiệm vụ của hệ thống cung cấp điện
Cung cấp năng lượng điện với điện áp phù hợp, ổn định cho các phụ tải trên ôtô

b. Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống cung cấp điện

- Nguồn điện trên ôtô: máy phát điện và ắc quy mắc song song, hỗ trợ nhau:
+ Khi động cơ chưa làm việc hoặc máy phát chưa cấp điện thì ắc quy sẽ cấp điện cho
các phụ tải, chủ yếu để khởi động động cơ.

+ Khi máy phát phát điện thì sẽ cấp điện cho phụ tải và nạp lại điện cho ắc quy.

+ Khi máy phát quá tải thì cả ắc quy và máy phát cùng cấp điện cho phụ tải.

- Bộ tiết chế luôn đi kèm máy phát: điều chỉnh máy phát điện
- Các đồng hồ hoặc đèn báo nạp: thông báo tình hình làm việc của hệ thống

- Các cầu chì, cầu nối, rơ le: bảo vệ phụ tải


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.2. Hệ thống cung cấp điện
3.2.2. Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện
3.2.2.1. Ắc quy
a. Cơng dụng của ắc quy
- Cấp dịng điện cho máy khởi động động cơ và các phụ tải khác của thiết bị điện khi máy phát không làm việc hoặc chưa cung cấp năng lượng
vào mạng lưới điện (Thí dụ khi động cơ làm việc ở chế độ không tải).
- Khi công suất của máy phát lớn hơn cơng suất của các phụ tải thì máy phát sẽ cung cấp năng lượng cho phụ tải và nạp điện cho ắc quy

b. Phân loại
*. Theo việc sử dụng dung dịch điện phân:

- ắc quy axit: dung dịch điện phân là dung dịch axit, thường là axit sunfuaric (H2S04)
- ắc quy kiềm: dung dịch điện phân là dung dịch kiềm (Na0H) hoặc (K0H).
*. Theo số ngăn của ắc quy:
- ắc quy 3 ngăn

*. Theo cách bố trí cầu nối:

- ắc quy 6 ngăn

- ắc quy cầu chìm

*. Dựa vào cấu tạo bản cực:

- ắc quy cầu nổi

-Loại ắc quy sắt – niken

c. Yêu cầu của ắc quy

-Loại ắc quy cadimi (Cd) và niken

- Điện áp phải đủ lớn, chế độ phóng điện lớn để máy khởi động làm việc được

-Loại ắc quy bạc- Kẽm

- Kết cấu đơn giản, chắc chắn, độ bền cao

CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ

3.2. Hệ thống cung cấp điện
3.2.2. Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện
3.2.2.1. Ắc quy

d. Kết cấu của ắc quy axit
Cấu tạo ắc quy axit cầu nổi

1.

Vỏ bình

2. Nắp bình
3. Nút của từng ngăn ắc quy
4. Cầu nối
5. Đầu cực
6. Bản cực dương
7. Bản cực âm
8. Tấm cách
9. Yên đỡ bản cực


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.2. Hệ thống cung cấp điện
3.2.2. Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện
3.2.2.1. Ắc quy

d. Kết cấu của ắc quy axit

Cấu tạo ắc quy axit cầu chìm
1. Tấm lưới cực

2. Tấm ngăn cách

5. Chùm cực dương

6. Đầu nối

9. Đầu cực

10. Vỏ bình điện

3. Tấm cực dương

7. Chùm cực âm
11. Nắp

4. Tấm cực âm

8. Khối các tấm cực dương
12. Nút lỗ rót


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.2. Hệ thống cung cấp điện
3.2.2. Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện
3.2.2.2. Máy phát điện
a. Nhiệm vụ

- Cung cấp điện năng cho các phụ tải khi ô tô đã làm việc.
- Nạp điện bổ sung cho ắc quy ngay trên xe.
b. Yêu cầu
- Kích thước, trọng lượng máy phát nhỏ gọn nhưng cơng suất, số vịng quay lớn.
- Làm việc ổn định khi số vịng quay của động cơ ln ln thay đổi.
- Máy phát phải làm việc tốt trong điều kiện ẩm, nhiệt độ cao, bụi bẩn và rung động.
- Làm việc êm, chăm sóc bảo dưỡng kỹ thuật đơn giản, giá thành hạ.
c. Phân loại
* Căn cứ theo cấu tạo và nguồn điện phát ra:
- Máy phát điện một chiều.
- Máy phát điện xoay chiều:(kích thích bằng nam châm vĩnh cửu; bằng điện từ)
* Căn cứ vào điện thế phát ra:
Máy phát điện 12V; Máy phát điện 24V; Máy phát điện có 2 nấc điện áp (12V, 24V)


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.2. Hệ thống cung cấp điện
3.2.2. Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện
3.2.2.2. Máy phát điện
d. Cấu tạo của máy phát điên xoay chiều

1, Nắp sau;

1

10

2, Bộ chỉnh lưuư
3, Điốt;

2

4, Đi ốt kích từ
5, Bộ điều chỉnh điện áp
và các chổi than tiếp điện

3

9
8

4

6, Phần ứng (Stato)
7, Phần cảm (rôto)

5
8, Quạt
9, Buly
10. Chân Gắn

7
6


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.2. Hệ thống cung cấp điện
3.2.2. Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện
3.2.2.2. Máy phát điện
d. Cấu tạo của máy phát điên xoay chiều

CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.2. Hệ thống cung cấp điện
3.2.2. Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện
3.2.2.2. Máy phát điện
d. Cấu tạo của máy phát điên xoay chiều

* Rơto

Mỗi nửa có các cực làm bằng thép non, bên trong có cuộn dây kích từ, lõi từ và trục

Hai đầu dây của cuộn kích từ nối với hai vòng tiếp điện bằng đồng đặt cách điện trên trục roto, các chổi than lắp trong giá đỡ và áp sát các vịng đó.

* Chổi than

Cấu tạo từ đồng graphit và một số phụ chất để giảm điện trở và sức mài mòn.
Đặt trong giá đỡ, bắt cố định trên vỏ máy, luôn áp sát vào vành tiếp điện nhờ lực ép của lò xo.

Chổi than và giá đỡ chổi than


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.2. Hệ thống cung cấp điện
3.2.2. Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện
3.2.2.2. Máy phát điện
d. Cấu tạo của máy phát điên xoay chiều
* Stato
Dạng ống được ghép bằng những lá thép kỹ thuật điện cách điện với nhau để giảm dịng phu cơ gây nóng máy.
Mặt trong có các rãnh dọc đăt các cuộn dây ứng điện 3 pha riêng biệt, cuộn dây pha đấu với nhau theo hình sao or hình Δ

a)
Cách đấu mạch trong máy phát điện

Bố trí các cuộn dây trong phần ứng stato

a, Đấu hình sao

a.Stato hồn chỉnh; b.Sơ đồ cn dây Stato

b đấu tam giác

b)


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.2. Hệ thống cung cấp điện
3.2.2. Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện
3.2.2.2. Máy phát điện
d. Cấu tạo của máy phát điên xoay chiều

* Nắp máy:
- Làm giá đỡ, bắt máy vào ô tô, bảo vệ máy khỏi bị những vật bên ngồi rơi
vào
- Chế tạo bằng thép, gang hoặc nhơm.

* Bộ chỉnh lưu.
- Nắn dòng xoay chiều thành dòng điện 1 chiều.
- Gồm có 6,8 hay 9 điot silic xếp thành 3 nhánh
- Các điốt mắc theo sơ đồ nắn mạch cầu ba pha và nối vào các đầu ra của các cuộn dây phần

ứng trên stato.


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.3. Hệ thống đánh lửa
3.3.1. Những vấn đề chung về hệ thống đánh lửa
a. Cơng dụng
− Biến dịng điện một chiều thấp áp 12-24V thành cao áp 12-24 kV và tạo ra tia lửa trên hai cực của bugi để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong xi
lanh ở cuối kỳ nén.
− Phân chia tia lửa cao áp đến các xi lanh theo đúng thứ tự của động cơ

b. Yêu cầu
+Tạo ra điện áp đủ lớn (12kV-24kV) từ nguồn hạ áp một chiều
+ Tia lửa phóng qua khe hở giữa hai điện cực của bugi phải đủ mạnh để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu ở mọi chế độ.
+ Thời điểm phát tia lửa điện trên bugi trong từng xilanh phải đúng theo góc đánh lửa và thứ tự đánh lửa quy định .
+ Biến áp đánh lửa phải có hệ số dự trữ lớn đảm bảo cho hệ thống làm việc ở mọi chế độ của động cơ.

c. Phân loại
Hệ thống đánh lửa thường và đánh lửa có điều khiển


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.3. Hệ thống đánh lửa
3.3.2. Hệ thống đánh lửa thường
3.3.2.1. Cấu tạo

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa thường
1. ắc quy;
5. Tụ điện;

2. Khố điện;

3. Bơbin;

6. Cặp tiếp điểm;

4. Bộ chia điện;
7. Bugi.


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.3. Hệ thống đánh lửa
3.3.2. Hệ thống đánh lửa thường
3.3.2.2. Nguyên lý hoạt động

Sơ đồ cấu tạo hệ thống đánh lửa thường
1. ắc quy;
điện;

2. Khoá điện;

3. Điện trở phụ;

9. Bugi; 10. Cặp tiếp điểm

4. Cuộn sơ cấp

11. Cam chia điện

5. Lõi thép ; 6. Cuộn thứ cấp;

12. Tụ điện

7. Con quay chia điện

8. Nắp bộ chia


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.3. Hệ thống đánh lửa
3.3.2. Hệ thống đánh lửa thường
3.3.2.2. Nguyên lý hoạt động
Khi khố ở IG2 (ON), tiếp điểm (10) đóng, mạch sơ cấp khép kín và dịng sơ cấp trong mạch i1 có chiều từ: (+) ắc quy  khố điện  điện trở phụ (3)  cuộn sơ cấp
(w1)  tiếp điểm (10)  mát  (-) ắc quy.

Khi khóa ở ST2 (START) 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 I 0 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, đồng thời từ trường trong lõi thép bị ngắt đột ngột, từ thơng do dịng sơ
cấp sinh ra biến thiên móc vịng qua hai cuộn sơ cấp và thứ cấp.

Trong cuộn sơ cấp sinh ra sức điện
động tự cảm C1 có trị số (180 ÷ 300V),
cuộn thứ cấp xuất hiện một sức điện
động cảm ứng có trị số 18 ÷ 25(KV).


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.3. Hệ thống đánh lửa
3.3.2. Hệ thống đánh lửa thường
3.3.2.2. Nguyên lý hoạt động

Dòng cao áp ở cuộn thứ cấp được dẫn qua con quay (7) bộ chia điện (8) 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 U2 = 200 ÷ 300(V). Lúc này tụ điện sẽ tích điện, làm giảm nhanh sức điện động tự cảm U 1 hay nói cách
khác, làm cho dịng sơ cấp mất đi đột ngột, để làm xuất hiện sức điện động cảm ứng lớn ở cuộn sơ cấp. Tụ điện cịn có tác dụng bảo vệ cặp tiếp
điểm khỏi bị cháy.

Khi điện áp thứ cấp U2 đủ lớn, con
quay chia điện đã chia điện cho các
dây cao áp đều các bugi. Nhờ có
cam

quay(11) mà tia lửa cao áp

được phân chia tới các bugi theo
đúng thứ tự nổ của động cơ.


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.3. Hệ thống đánh lửa
3.3.2. Hệ thống đánh lửa điều khiển
3.3.2.1. Hệ thống đánh lửa điều khiển Transitor có tiếp điểm
Tới bộ
chia điện

Rf1, Rf2 : Điện trở phụ; C2 : Tụ một chiều; Đz ; Đc : đi ốt bảo vệ và đi ốt cách ly
’
’
T: Transistor ; W1, W2 ; W1 , W2 :Cuộn dây biến áp đánh lửa , biến áp xung ; ĐL : Tiếp điểm điều khiển

CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.3. Hệ thống đánh lửa
3.3.2. Hệ thống đánh lửa điều khiển
3.3.2.1. Hệ thống đánh lửa điều khiển Transitor có tiếp điểm

BT

ET

Khi động cơ làm việc tiếp điểm ĐL đóng mở liên tục. Lúc ĐL đóng có dịng điện phân áp I0 chạy trong mạch :
’
(+) ắcquy ->K(khoá điện) ->Rf1 ->Rf2 ->W1 ->R2 ->W1 ->ĐL -> (-) ắcquy
Dịng I0 qua điện trở R2 có sự sụt áp tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa cực góp ET và cực gốc BT làm transistor mở sinh ra dịng điều khiển Ib :
’
(+) ắcquy  K(khố) Rf1Rf2W1ET EBT BT W1 ĐL Ib (-) ắcquy
Dòng điều khiển đánh thủng tiếp giáp ECT làm xuất hiện dòng làm việc ký hiệu IC :
(+) ắc quy K(khoá điện)  Rf1Rf2 W1 ET ECT CT Mát  (-) ắc quy

Lúc này dòng sơ cấp I chạy qua cuộn sơ cấp có trị số : I = I + I +I


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.3. Hệ thống đánh lửa
3.3.2. Hệ thống đánh lửa điều khiển
3.3.2.2. Hệ thống đánh lửa điều khiển Transitor khơng tiếp điểm
a. Cấu tạo
- Khố điêṇ IG/SW
- Bôbin (Ignition Coil)
- Bô c ̣ hia điện kiểu cảm biến đánh lửa

(Distributor, Delco) có:

+ Cảm biến đánh lử a kiểu từ điêṇ
+ Bô ̣chia điêṇ cao áp daṇg con quay
+ Các bô ̣điều chỉnh thời điểm đánh lửa
sớm kiểu chân không, kiểu ly tâm.

- IC đánh lửa (Igniter): Nhâṇ xung của cảm biến đánh lửa và thưc ̣ hiêṇ thông mac ̣h
sơ cấp của bôbin và ngắt mac ̣h sơ cấp của bôbin.
- Dây cao áp (High tension wire)
- Bugi (Spark Plug)

b.Nguyên lý hoạt động


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.3. Hệ thống đánh lửa
3.3.2. Hệ thống đánh lửa điều khiển
3.3.2.2. Hệ thống đánh lửa điều khiển Transitor không tiếp điểm
Hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng tiếp điểm kiểu tranzito có ESA


CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN Ô TÔ
3.3. Hệ thống đánh lửa
3.3.2. Hệ thống đánh lửa điều khiển
3.3.2.3. Hệ thống đánh lửa điều khiển trực tiếp DIS