NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ KHỞI ĐỘNGTRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ – FE LẮP TRÊN DÒNG XE CAMRY CỦA HÃNG TOYOTA

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………

2


MỤC LỤC
Nội dung

Trang

LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................5
MỤC LỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THI.....................Error: Reference source not found
CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT......................................................................................10

MỤC LỤC HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐÔ
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Hình ve
Hình 1.1. Mặt cắt ngang động cơ 2AZ-FE
Hình 1.2. Mặt cắt dọc động cơ 2AZ-FE
Hình 1.3. Mặt cắt ngang động cơ 2AZ-FE
Hình 1.4. Sơ đồ khối hệ thống cung cấp điện
Hình 1.5. Sơ đồ chung của hệ thống cung cấp điện
Hình 1.6. Tự điều khiển dòng điện
Hình 1.7. Nguyên tắc tiết chế
Hình 1.8. Vị trí các chi tiết trong hệ thống cung cấp điện trên động cơ
TOYOTA 2AZ-FE
Hình 1.9. Sơ đồ hệ thống cung cấp điện trên động cơ TOYOTA 2AZFE
Hình 1.10. Kết cấu máy phát điện
Hình 1.11. Máy phát điện tháo rời
Hình1.12. Cấu tạo stator

Hình 1.13. Cấu tạo rôto

Tran
g
14
14
15
17
19
20
20
22
23
24
25
26
26
3


14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47

Hình 1.14. Chổi than và vòng tiếp điện
Hình 1.15. puly
Hình 1.16. Dòng điện chỉnh lưu
Hình 1.17. Điện áp điểm trung hoà
Hình 1.18. Sơ đồ mạch điện diode trung hoà

Hình 1.19. Tiết chế vi mạch
Hình 1.20. Khi bộ phận sưởi làm việc
Hình 1.21. Dòng điện xoay chiều 1 pha
Hình 1.22. Dòng điện xoay chiều 3 pha
Hình 1.23. Vị trí làm việc máy khởi động
Hình 1.24. Phân loại máy khởi động
Hình 1.25. Vị trí chi tiết hệ thống khởi động trên đông cơ TOYOTA
2AZ-FE
Hình 1.26. Sơ đồ hệ thống khởi động
Hình 1.27. Cấu tạo máy khởi động
Hình 1.28. Vỏ, cực từ, cuộn dây kích thích
Hình 1.29. Rotor
Hình 1.30. Chổi than
Hình 1.31. Công tắc từ
Hình 1.32. khớp truyền động
Hình 1.33. Bộ bánh răng hành tinh
Hình 1.34. Hút vào
Hình 1.35. Giữ
Hình 1.36. Hồi về
Hình3.1: Động cơ đặt dọc và bảng điều khiển để ở đầu máy két nước
đặt dọc thân máy
Hình3.2. Động cơ đặt ngang và bảng điều khiển đặt một phía đầu máy
Hình 3.3. Động cơ đặt ngang và bảng điều khiển để một phía cạnh máy
Hình 3.4. Động cơ đặt ngang và bảng điều khiển để cạnh máy
Hình 3.5. Động cơ đặt dọc và bảng điều khiển đặt ngang
Hình 3.6. Hình chiếu đứng
Hình 3.8. Hình chiếu cạnh
Hình 3.7. Hình chiếu bằng
Hình 3.9. Hình chiếu trục đo
Hình 3.10. Bảng điều khiển

Hình 3.11. Mô hình hoàn thiện nhìn từ trên xuống

27
27
28
29
29
30
30
31
32
32
33
34
35
36
37
37
38
39
39
40
40
41
41
85
85
86
87
88

89
89
90
91
91
92

4


5


LỜI NÓI ĐẦU
Ôtô hiện nay có một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế
quốc dân, nó được dùng để vận chuyển hành khách, hàng hoá và nhiều công việc
khác…Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và xu thế giao lưu, hội nhập quốc tế.
Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ôtô đã
có những tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như: Điều khiển điện tử và kỹ
thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại… đều được áp dụng trong
ngành ôtô. Khả năng cải tiến, hoàn thiện và nâng cao để đáp ứng với mục tiêu chủ yếu
về tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, nhiên liệu, giảm cường
độ lao động cho người lái, tăng tiện nghi sử dụng cho hành khách. Các loại xe ôtô hiện
có ở nước ta rất đa dạng về chủng loại phong phú về chất lượng do nhiều nước chế tạo.
Trong đó các loại xe này rất tiện lợi, nó vừa mang tính việt dã vừa có thể đi trên các
con đường địa hình và có thể chở được hang hoá với khối lượng lớn.
Hệ thống cung cấp điện có vai trò rất quan trọng, nó cung cấp toàn bộ hệ thống
điện, phụ tải trên xe và cũng là một phần không thể thiếu trong kết cấu của ôtô. Trong
thời gian học tập tại trường chúng em được trang bị những kiến thức về chuyên ngành
và để đánh giá quá trình học tập và rèn luyện, chúng em được khoa giao cho nhiệm vụ

hoàn thành đồ án môn học với nội dung: “HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ KHỞI
ĐỘNG ĐỘNG CƠ TOYOTA 2AZ-FE ” trên ôtô. Với kinh nghiệm và kiến thức còn ít
nhưng với sự chỉ bảo tận tình của thầy Lê Đăng Đông chúng em đã hoàn thành đồ án
với thời gian quy định.
Trong quá trình làm đồ án, dù bản thân đã hết sức cố gắng, cộng với sự giúp đỡ
nhiệt tình của các thầy cô và bạn bè xong do khả năng, tài liệu và thời gian còn hạn

6


chế nên khó có thể tránh khỏi sai xót. Vì vậy em rất mong sự chỉ bảo của thầy cô và sự
góp ý của bạn bè để đồ án của em được hoàn thiện.
Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy Lê
Đăng Đông và các thầy trong bộ môn đã tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hưng Yên, ngày 10/06/2013
Sinh viên thực hiện
Tưởng Văn Tâm

PHẦN I: MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Với một sự phát triển nhanh và mạnh của thị trường ô tô Việt Nam. Một yêu cầu
được đặt ra, đó là làm thế nào để khai thác được hiệu quả nhất động cơ của ô tô, nhất
là về phần điều khiển, để có thể đánh giá và sử dụng hết được những tính năng của nó,
đem lại chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật (ít tiêu hao nhiên liệu, sự ô nhiễm, công suất động cơ)
cao nhất… Đó là một nhiệm vụ được đặt ra cho một nước đang hội nhập với thế giới
như Việt Nam.
Đó cũng là lý do mà em chọn Đề tài tốt nghiệp của mình là “Nghiên cứu về hệ
thống cung cấp điện và khởi động trên động cơ 2AZ-FE lắp trên dòng xe CAMRY của
hãng TOYOTA”. Trong phạm vi giới hạn của đề tài, khó mà có thể nói hết được tất cả

các công việc cần phải làm để khai thác hết tính năng về phần điều khiển đánh lửa
động cơ xe ô tô. Tuy nhiên, đây sẽ là nền tảng cho việc lấy cơ sở để khai thác những
động cơ tương tự sau này, làm thế nào để sử dụng một cách hiệu quả nhất, kinh tế nhất
trong khoảng thời gian lâu nhất.
2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Như đã trình bày ở phần trên, mục tiêu của Đề tài này là làm thế nào để chúng ta
có thể có một cái nhìn khái quát về các công việc có thể tiến hành để khai thác có hiệu
quả nhất hệ thống cung cấp điện và khởi động trên động cơ 2AZ-FE lắp trên xe
CAMRY của hãng TOYOTA.
Qua tìm hiểu, ta có thể nắm được tổng quan về kết cấu các bộ phận của hệ cung
cấp điện và khởi động trên động cơ 2AZ-FE của Toyota Camry, nắm được cấu tạo chi
7


tiết và sự hoạt động của từng bộ phận trong hệ thống trên động cơ. Từ đó ta có thể rút
ra được những nguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa khi hệ thống gặp sự cố, ngoài
ra ta cũng có thể thấy được những ưu nhược điểm của hệ thống cung cấp điện và khởi
động trên động cơ 2AZ-FE.
Nhờ những hiểu biết này, những người kỹ sư về ô tô có thể đưa ra những lời
khuyên cho người sử dụng cần phải làm như thế nào để sử dụng, khai thác hệ thống
cung cấp điện và khởi động trên động cơ Toyota Camry 2AZ-FE một cách hiệu quả
nhất, trong thời gian lâu nhất giúp động cơ hoạt động được với tính kinh tế và năng
suất cao nhất. Cuối cùng, nắm vững và khai thác hiệu quả hệ thống cung cấp điện và
khởi động trên động cơ Toyota Camry 2AZ-FE,trên cơ sở nền tảng đó chúng ta sẽ có
thể khai thác tốt các loại hệ thống cung cấp điện và khởi động mới hơn, được ra đời
sau này và có các hệ thống tiên tiến hơn. Khai thác và sử dụng tốt hệ cung cấp điện và
khởi động trên động cơ 2AZ-FE cũng là một cách để chúng ta bảo vệ môi trường sống
của chính chúng ta, bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
3. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài này, bản thân sinh viên nhận thấy

đây là một cơ hội rất lớn để có thể củng cố các kiến thức mà mình đã được học. Ngồi
ra, sinh viên còn có thể biết thêm những kiến thức thực tế mà trong nhà trường khó có
thể truyền tải hết được, đó thực sự là những kiến thức mà mỗi sinh viên rất cần khi
công tác sau này.
Ngồi ra, thực hiện luận văn cũng là dịp để sinh viên có thể nâng cao các kỹ năng
nghề nghiệp, khả năng nghiên cứu độc lập và phương pháp giải quyết các vấn đề. Bản
thân sinh viên phải không ngừng vận động để có thể giải quyết những tình huống phát
sinh, điều đó một lần nữa giúp cho sinh viên nâng cao các kỹ năng và kiến thức
chuyên ngành.
Cuối cùng, việc hòan thành luận văn tốt nghiệp sẽ giúp cho sinh viên có thêm
tinh thần trách nhiệm, lòng say mê học hỏi, sáng tạo. Và đặc biệt quan trọng là lòng
yêu nghề nghiệp.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài em có sử dụng một số phương pháp
nghiên cứu sau:
Tra cứu trong các tài liệu, giáo trình kỹ thuật, sách vở, đặc biệt là các cuốn cẩm
nang khai thác, bảo dưỡng sửa chữa của chính hãng Toyota.
– Tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, các website trong và ngòai nước. So
sánh và chắt lọc để sử dụng những thông tin cần thiết và đáng tin cậy.
–

8


Tham khảo ý kiến của các Giảng viên trong ngành cơ khí động lực. Trong đó
phải kể đến các Thầy trong khoa Cơ Khí Động Lực của trường ĐHSPKT Hưng
Yên , các kỹ sư, chuyên viên kỹ thuật về ô tô tại các Trung tâm bảo hành, các
xưởng sửa chữa, và cả những người có kinh nghiệm lâu năm trong việc sử dụng
và bảo quản xe…
– Tổng hợp và phân tích các nguồn dữ liệu thu thập được, từ đó đưa ra những

đánh giá và nhận xét của riêng mình.
–

5. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Do thời gian làm luận văn có hạn nên chỉ nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động
bộ phận chính trong hệ thống, từ đó có đưa ra nguyên lý hoạt động chung và cách sửa
chữa hư hỏng của hệ bôi trơn làm mát trên cơ 2AZ-FE trên xe CAMRY.
6. KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
a. Thiết kế và thu thập tài liệu làm thuyết minh:
Phần thiết kế mô hình dự tính thời gian tiến hành trong khoảng 15 ngày bắt đầu
từ ngày 18 tháng 03 năm 2013.
•

Từ ngày 18 đến 24 tháng 03 năm 2013:
 Tìm hiểu đề tài, thu thập tài liệu có liên quan tới đề tài.
 Tham khảo và tìm hiểu các mô hình khác để tìm ra các ưu nhược điểm
mà từ đó thiết kế ra mô hình động cơ Toyota 2AR-FE một cách tối ưu
nhất.

•

Từ ngày 24 đến ngày 01 thưáng 04 năm 2013:
 Tham khảo và tìm hiểu đề tài có trước để lập dàn ý cho đề tài.
 Tiến hành thiết kế mô hình trên máy tính.

b. Xây dựng mô hình và hoàn thiện thuyết minh cho đề tài:
Dự kiến thời gian xây dựng mô hình 60 ngày bắt đầu từ ngày 02 tháng 04 năm
2013:
•

Từ ngày 02-04-2013đến ngày 01-05-2013 tiến hành thực hiện xây dựng mô
hình theo bản vẽ và xắp xếp lại lý thuyết làm thuyết minh cho đề tài theo dàn
ý đã lập:
 Tuần thứ nhất: chuẩn bị nguyên vật liệu cho việc xây dựng mô hình.
 Tuần thứ hai và ba kế tiếp tiến hành xây dựng mô hình.
 Tuần thứ tư kiểm tra và khắc phục những chỗ chưa đạt yêu cầu.

•

Từ ngày 02 tháng 05 đến ngày 16 tháng 05 năm 2013 tiến hành sơn bề mặt
mô hình theo quy trình sơn ôtô và hoàn thiện thuyết minh cho đề tài.
9


•

Từ ngày 17 tháng 05 đến ngày 27 tháng 05 tiến hành chế tạo mặt market và
sửa chữa lỗi trình bày thuyết minh của đề tài.

Từ ngày 28 tháng 05 đến 01 tháng 06 tiến hành đưa động cơ lên mô hình, kiểm tra và
sửa chữa những phần không hợp lý của mô hình và thuyết minh của đề

PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG I. HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ KHỞI ĐỘNG
TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 2AZ-FE

Hình 1.1. Mặt cắt ngang động cơ 2AZ-FE

10

Hình 1.2. Mặt cắt dọc động cơ 2AZ-FE

Hình 1.3. Mặt cắt ngang động cơ 2AZ-FE
1. Cacste

9. Bô bin đánh lửa

2. Hộp trục khuỷu;
11


10. Cam xả
3. Bánh răng chủ động

11. Nắp đậy

4. Thanh truyền

12. Nắp xylanh

5. Piston
6. Áo nước
7. Vòi phun
8. Cam nạp

13. Que thăm dầu
14. Thân xylanh
15. Van hằng nhiệt;

16. Thân xylanh.

 Một số đặc điểm cơ bản của động cơ 2AZ-FE

Nội dung

Kiểu động cơ

Thông số

4 kỳ 4 xilanh thẳng hàng ( I4)

Dung tích công tác của
xilanh

2362cm3

Công suất lớn nhất

150 mã lực

Mô men xoắn lớn nhất

22,2 kGm

Kiểu cung cấp nhiên liệu

Hệ thống làm mát của

Hệ thống bôi trơn

Đường kính xilanh/ hành
trình làm việc piston

Ghi chú

ở tốc độ 5600
vòng/ phút
ở 3800 vòng/
phút

Phun xăng điện tử EFI
Kiểu tuần hoàn cưỡng bức dưới áp
suất của bơm nước và có van hằng
nhiệt ngay cả khi xe phanh hãm đột
ngột
Kiểu cưỡng bức và vung té có lọc
dầu toàn phần, dùng để đưa dầu bôi
trơn và làm mát các bề mặt ma sát
của các chi tiết chuyển động.
86/86 mm

12


Tỷ số nén
Thứ tự nổ
-

-

1–3–4–2

Trục khuỷu được đỡ bởi 5 ổ đỡ của thân máy. Các bạc ổ đỡ đều làm bằng hợp
kim nhôm.
Nắp máy được làm bằng hợp kim nhôm, có các cửa hút, cửa xả ở hai bên,
buồng cháy hình nệm.
Thân máy được làm bằng gang. Tất cả có 4 xylanh. Chiều dài mỗi ống gần gấp
đôi chiều dái mỗi piston. Bên trên xylanh là nắp máy, bên dưới xylanh là trục
khuỷu có 5 ổ đỡ. Ngoài ra bên thân máy còn có nước được dẫn từ bơm nước lên
làm mát xylanh.
Nến điện được bố trí bên phải buồng cháy.
Các lò xo nấm hút làm bằng thép và lò xo có khả năng chịu tải ở mọi chế độ
vòng quay động cơ.
Trục cam được dẫn động bằng xích. Trục cam có 5 ổ đỡ nằm giữa các con đội
của từng xylanh và ở phía đầu xylanh số 1. Việc bôi trơn các ổ trục cam được
thực hiện nhờ có đường dầu từ nắp máy.

1.2. HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE
1.2.1. Tổng quan về hệ thống cung cấp điện

Hình 1.4. Sơ đồ khối hệ thống cung cấp điện

Công nghiệp ôtô ngày càng phát triển, kết cấu ôtô ngày càng hoàn thiện thì mức
độ tự động hóa, điện tử hóa của chúng ngày càng cao. Yêu cầu về mặt tiện nghi, về
13


tính an toàn của chuyển động càng lớn thì hệ thống trang thiết bị điện trên ôtô ngày
càng phức tạp và hiện đại.

Nếu như trên những ôtô đầu tiên các trang thiết bị điện hầu như không có gì ngoài
bộ phận để châm lửa hỗn hợp cháy rất thô sơ bằng dây đốt, thì ngày nay trên ôtô, điện
năng đã được sử dụng để thực hiện rất nhiều chức năng trên các hệ thống sau:
- Hệ thống cung cấp điện (Charging system): Bao gồm ắc quy, máy phát điện, các
bộ điều chỉnh điện.
- Hệ thống khởi động (Starting system): Bao gồm máy khởi động (động cơ điện),
các rơle điều khiển và các rơle bảo vệ khởi động. Ngoài ra, đối với động cơ Diesel còn
trang bị thêm hệ thống xông máy.
- Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu (lighting and signal system): Gồm các đèn
chiếu sáng, đèn tín hiệu, còi, các công tắc và các rơle.
- Hệ thống đo đạc và kiểm tra (Gauging system): Bao gồm các đồng hồ trên bảng
Taplô (đồng hồ tốc độ động cơ, đồng hồ tốc độ xe, đồng hồ đo nhiên liệu, đồng hồ đo
nhiệt độ nước làm mát) và các đèn báo hiệu.
- Hệ thống điều khiển ôtô (Vehicle control system): Gồm hệ thống điều khiển
phanh chống hãm cứng (ABS), hộp số tự động, hệ thống lái, hệ thống treo, hệ thống
truyền lực, hệ thống gối đệm.
- Hệ thống điều hoà nhiệt độ (Air conditioning system): Bao gồm máy nén, giàn
nóng, giàn lạnh, lọc ga, van tiết lưu và các thiết bị điều khiển hỗ trợ khác.
- Hệ thống các thiết bị phụ: Bao gồm quạt gió, hệ thống gạt nước rửa kính, nâng
hạ kính, đóng mở cửa xe, radio, tivi, hệ thống chống trộm, hệ thống nâng hạ ghế…
Các hệ thống trên hợp thành một hệ thống nhất, là hệ thống điện trên ôtô máy
kéo, với hai phần chính: Nguồn điện (hệ thống cung cấp điện) và các bộ phận tiêu thụ
điện (các hệ thống khác).
- Nguồn điện trên ôtô: Là nguồn một chiều được cung cấp bởi ắcquy nếu động cơ
chưa làm việc (hoặc làm việc ở số vòng quay nhỏ), hoặc bởi máy phát nếu động cơ
làm việc ở số vòng quay trung bình và lớn. Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện khi lắp đặt
sửa chữa, …, trên đa số các xe người ta sử dụng thân sườn xe làm dây dẫn chung. Vì
vậy, đầu âm của nguồn điện được nối trực tiếp ra thân xe.
-Hệ thống cung cấp điện bao gồm các thiết bị chính sau đây: Ac quy, may phát
điện,bộ điều chỉnh( đặt trong máy phát ), đèn báo xạc, công tác từ.

2.1.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại
a) Nhiện vụ
Ô tô được trang bị một số hệ thống và thiết bị điện để đảm bảo an tòan và tiện
nghi khi sử dụng. Chúng cần điện năng trong suốt thời gian họat động và cả khi động
cơ đã dừng. Vì thế, chúng cần cả accu và nguồn điện một chiều như nguồn năng
lượng. Một hệ thống cung cấp điện trang bị trên xe cung cấp nguồn một chiều cho
14


những hệ thống và thiết bị vừa nêu. Tuy nhiên accu sẽ phóng điện khi động cơ dừng
và dần hết điện.
Hệ thống cung cấp điện sử dụng sự quay của động cơ để phát sinh ra điện. Nó
không những cung cấp điện năng cho những hệ thống và thiết bị điện khác mà còn nạp
điện cho accu trong lúc động cơ đang hoạt động.
Cấu trúc hệ thống cung cấp điện :
- Máy phát điện : Phát sinh ra điện.
- Tiết chế : Điều chỉnh điện áp do máy phát điện tạo ra.
- Accu : Dự trữ và cung cấp điện.
- Đèn báo nạp : Cảnh báo cho tài xế khi hệ thống sạc gặp sự cố.
- Công tắc máy : Đóng và ngắt dòng điện.

Hình 1.5. Sơ đồ chung của hệ thống cung cấp điện
Khi bật công tắc máy, một dòng điện sẽ đi từ bình accu đến cuộn dây rotor
trong máy phát điện. Dòng điện này làm rotor trở thành một nam châm điện. Khi động
cơ hoạt động, nam châm điện này quay làm biến thiên từ thông qua cuộn dây trên
stator. Từ thông biến thiên sinh ra sức điện động trên cuộn dây stator. Dòng điện do
máy phát sinh ra sẽ được nạp cho bình accu và cung cấp cho các phụ tải điện. Đèn báo
nạp nằm trên bảng đồng hồ của người lái để báo máy phát không phát điện hoặc có sự
cố trong hệ thống nạp.
b) Yêu cầu

- Đảm bảo độ tin cậy tối đa cho hệ thống, điều chỉnh tự động mọi điều kiện sử
dụng.
- Đảm bảo đặc tính công tác của hệ điều chỉnh, có chất lượng cao và ổn định
trong khoảng thay đổi tốc độ và tải của máy.
15


- Đảm bảo khởi động dễ dàng trong mọi điều kiện thời tiết và độ tin cậy cao.
- Đảm bảo nạp tốt cho ắc quy.
- Cấu tạo đơn giản.
- Kích thước nhỏ, gọn, dộ bền cao chịu rung xóc tốt.
c) Phân loại
Tuỳ theo yêu cầu sử dụng và kiểu thiết kế, máy điện xoay chiều có thể phân
loại dựa vào các nhận biết sau:
 Phân loại theo cách tạo từ trường

- Loại kích thích bằng nam châm vĩnh cửu: ( roto là một nam châm vĩnh cửu).
Loại này đơn giản dễ chế tạo, nhưng công suất nhỏ dùng cho xe gắn máy.
- Loại kích thích bằng nam châm điện: Có cuộn cảm đứng yên không có vành
khuyên và chổi than tiếp điện.
 Phân loại theo công suất hoạt động
- Loại thường: Sử dụng Puly cỡ lớn có một rãnh và có cánh quạt.
- Loại cao tốc: Sử dụng puly cỡ nhỏ, nhiều rãnh và không có cánh quạt
 Phân loại theo cách cấp điện cho cuộn kích thích

- Máy phát tự kích thích:
- Máy phát kích thích độc lập.
2.1.1.2. Điều chỉnh điện áp đối với máy phát điện xoay chiều
a) Sự cần thiết phải điều chỉnh cường độ dòng điện phát ra
Máy phát điện dùng trên xe quay cùng với động cơ. Vì vậy, khi xe hoạt động

tốc độ động cơ thường xuyên thay đổi và do đó tốc độ của máy phát không ổn định.
Nếu máy phát không có bộ ổn áp thì hệ thống nạp không thể cung cấp dòng điện ổn
định cho các thiết bị điện.
Do đó, mặc dù tốc độ của máy phát thay đổi thì điện áp ở các thiết bị điện vẫn
phải duy trì không đổi và tuỳ theo sự thay đổi cường độ dòng điện trong mạch cần
phải điều chỉnh. Trong máy phát xoay chiều việc điều chỉnh như trên được điều chỉnh
bởi bộ tiết chế vi mạch
b) Nguyên lí điều chỉnh

16


Hình 1.6. Tự điều khiển dòng điện
Hình 1.7. Nguyên tắc tiết chế
Nhìn chung cường độ dòng điện tạo ra có thể được thay đổi bằng phương pháp sau
đây.
-Tăng hoặc giảm lực từ trường(Rotor).
-Tăng tốc hoặc giảm tốc độ quay của nam châm.
Khi áp dụng phương pháp thay đổi tốc độ của rotor đối với máy phát điện xoay
chiều trên xe, tốc độ quay của rotor không thể điều khiển được vì nó quay cùng với
động cơ. Nói cách khác, điều kiện có thể thay đổi một cách tự do trong máy phát xoay
chiều trên xe là lực từ trường (rotor). Trong thực tế việc thay đổi cường độ dòng điện
đi vào cuộn dây rotor (dòng tạo từ trường) sẽ làm thay đổi lực từ trường.
Bộ tiết chế vi mạch điều chỉnh cường độ dòng điện của máy phát xoay chiều
bằng cách điều khiển dòng điện tạo từ trường do đó điện áp tạo ra luôn ổn định khi tốc
độ quay của rotor thay đổi và khi dòng điện sử dụng thay đổi.
c) Vai trò điều chỉnh điện áp
Tiết chế được dùng để điều chỉnh điện áp ngăn chặn dòng điện ngược, hạn chế
dòng điện, khi động cơ hoạt động tốc độ vòng quay trục khuỷu thay đổi nên điện áp
của máy phát điện xoay chiều cũng không ổn định, mà các thiết bị sử dụng điện trên

ôtô cần phải đảm bảo tính ổn định của điện áp chính. Vì vậy cần phải có bộ điều chỉnh
điện để giữ cho điện áp của máy phát và dòng điện của máy phát phát ra ổn định trong
một phạm vi nào đó không vượt quá giá trị quy định.
d) Phân loại
- Bộ tiết chế dùng thiết bị điện từ.
- Bộ tiết chế dùng thiết bị điện từ kết hợp với thiết bị bán dẫn.
- Bộ tiết chế dùng thiết bị bán dẫn.

17


1.2.2. Hệ thống cung cấp điện trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE
1.2.2.1. Vị trí các chi tiết trong hệ thống cung cấp điện trên động cơ TOYOTA
2AZ-FE

Hình 1.8. Vị trí các chi tiết trong hệ thống cung cấp điện
trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE

18


1.2.2.2. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp điện
trên động cơ TOYOTA 2AZ - FE
a) Sơ đồ

Hình 1.9. Sơ đồ hệ thống cung cấp điện trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE
b) Nguyên lý hoạt động
- Khi bật khoá điện ở vị trí ON và động cơ chưa làm việc:
+ Một tín hiệu điện áp dương ắc quy qua khoá điện đi qua cầu chì GAUGE 2
qua đèn báo nạp, cực L vào vi xử lý( MIC) của bộ điều áp IC. Do đó vi xử lý gửi tín

hiệu đến điều khiển cực gốc- phát cuảTramrito T2, dẫn đến T2 mở, dòng điện báo nạp
đi như sau: Cực dương ắc quy→cầu chì→khoá điện→cầu chì GAUGE 2→đèn báo
19


nạp→cầu chì bảo vệ nạp→qua C2→E2 của tranzito T2→mát và trở về cực âm ắc quy
làm đèn báo nạp sáng
+ Khi khóa điện bật ở vị trí ON, cũng đồng thời tín hiệu điện áp (+)ắc quy qua
khoá điện, qua cầu chì GAUGE 1 và cực IG cấp cho vi xử lý( MIC), ngay lập tức vi xử
lý gửi tín hiệu đỉều khiển cho tranzito T1( Gốc- phát) dẫn đến tranzito T1 mở vàdòng
kích từ đi như sau: Cực (+)ắc quy→Cầu chì chính→cầu chì ALT →Cực (+) máy
phát(B)→ chổi than dương→cổ góp→cuộn dây kích thích (Wkt)→cổ góp→chổi than
âm→cọc F→(C1→E1) của tranzito công suất T1→mát(E)→(-) ắcquy.
- Khi máy làm việc:
+ Dòng điện từ ba pha của Stato gửi đến cực P của vi xử lý(MIC), lúc này vi xử
lý cắt tín hiệu điều khiển tranzito T2, do đó T2 đóng, đèn báo nạp tắt
- Cực M của máy phát được điều khiển bởi tranzito T3. Tranzito T3 được lắp
đồng bộ với tranzito T1. Khi tranzito T1mở thì tranzito T3 mở và lúc này tín hiệu từ
cực M được phát dưới dạng xung tới ECU. Lúc này ECU sẽ điều khiển bộ sưởi làm
việc.
1.2.2.3. Cấu tạo các bộ phận chính của máy phát điện
Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều kich thích kiểu điện từ loại có vòng tiếp điện
gồm những bộ phận chính là: rô to, stato, puli, cánh quạt, bộ chỉnh lưu, bộ điều chỉnh
điện, quạt, chổi than và vòng tiếp điểm.

Hình 1.10. Kết cấu máy phát điện

20

Hình 1.11. Máy phát điện tháo rời

a) Stator
21


Hình1.12. Cấu tạo stator
Là khối thép từ ghép từ các lá thép điện kỹ thuật, phía trong có xẻ rãnh phân bố
đều để đặt cuộn dây phần ứng.
Stator trên máy phát được cấu tạo bởi nhiều đoạn dây dẫn hàn lại với nhau. Sự
sắp xếp dây dẫn và hình dạng của dây dẫn hợp lý giúp cho máy phát điện nhỏ gọn hơn
-Cuộn dây stator có thể mắc theo hai cách:
Cách mắc kiểu hình sao: cho ra điện thế cao, được sử dụng phổ biến.
Cách mắc kiểu tam giác: cho ra dòng điện lớn.
Cuộn dây stator gồm 3 cuộn dây riêng biệt. Trong cách mắc hình sao, đầu
chung của 3 cuộn dây được nối thành đầu trung hòa.
b) Rôto

Hình 1.13. Cấu tạo rôto
Rôto được chế tạo thành hao nửa, mỗi nửa có 6 cực từ làm bằng thép non. Dòng
điện kích thích được đưa vào cuộn kích thích trên rôto. Hai đầu dây của cuuonj kích
thích nối với hai vòng tiếp điện bằng dồng đặt trên trục rôto, nhưng cách điện với trục
rôto.
c) Chổi than và cổ góp
22


Hình 1.14. Chổi than và vòng tiếp điện

Hai chổi than được chế tạo từ đồng graphit và một số phụ chất giảm điện trở và

sức mài mòn. Hai chổi than được đặt trong giá đỡ chổi than bắt cố định trên vỏ máy,
luôn áp sát vào vành tiếp điện nhờ lực ép của lò xo.
d) Puly

Hình 1.15. puly

Một số động cơ sử dụng khớp nối 1 chiều.Việc lắp đặt các con lăn và các lò xo
bố tri theo chu vi giữa vòng trong và vòng ngoài của puly giúp cho puly có thể quay
được 1 chiều. Kết cấu này cũng giúp cho hấp thụ sự thay đổi của tốc độ động cơ và
truyền năng lượng theo chiều quay của động cơ. Kết quả la tải đặt len đai chữ V được
giảm đi.
e) Chỉnh lưu dòng điện
 Cấu tạo:

Máy phát điện xoay chiều trong thực tế có trang bị mạch chỉnh lưu như Hình A
để nắn dòng điện xoay chiều 3 pha. Mạch này có 6 diode và được đặt trong giá đỡ của
bộ chỉnh lưu.

23


Hình 1.16. Dòng điện chỉnh lưu
 Chức năng:

Khi rotor quay một vòng, trong các cuộn dây Stator dòng điện được sinh ra trong
mỗi cuộn dây này được chỉ ra từ (a) tới (f) trong Hình C. Ở vị trí (a), dòng điện có
chiều dương được tạo ra ở cuộn dây III và dòng điện có chiều âm được tạo ra ở cuộn
dây II. Vì vậy dòng điện chạy theo hướng từ cuộn dây II tới cuộn dây III.
Dòng điện này chạy vào tải qua diode 3 và sau đó trở về cuộn dây II qua diode 5.
Ở thời điểm này cường độ dòng điện ở cuộn dây I bằng 0. Vì vậy không có dòng điện

chạy trong cuộn dây I.
Bằng cách giải thích tương tự từ các vị trí (b) tới (f) dòng điện xoay chiều được
chỉnh lưu bằng cách cho qua 2 diode và dòng điện tới các phụ tải được duy trì ở một
giá trị không đổi.
 Điện áp điểm trung hoà:

24


Hình 1.17. Điện áp điểm trung hoà

Máy phát điện xoay chiều thông thường dùng 6 diode để chỉnh lưu dòng điện
xoay chiiều 3 pha (AC) thành dòng điện một chiều (DC).
Điện áp ra tại điểm trung hoà là nguồn cung cấp điện cho rơle đèn báo nạp. Có
thể thấy điện áp trung bình của điểm trung hoà bằng 1/2 điện áp ra một chiều. Trong
khi dòng điện ra đi qua máy phát, điện áp tại điểm trung hoà phần lớn là dòng điện
một chiều nhưng nó cũng có một phần là dòng điện xoay chiều. Phần dòng điện xoay
chiều này được tạo ra mỗi pha. Khi tốc độ của máy phát vượt quá 2,000 tới 3,000
vòng/phút thì giá trị cực đại của phần dòng điện xoay chiều vượt quá điện áp ra của
dòng điện một chiều.
Điều đó có nghĩa là so với đặc tính
ra của máy phát điện xoay chiều không
có các diode tại điểm trung hoà, điện áp
ra tăng dần dần từ khoảng 10 tới 15% ở
tốc độ máy phát thông thường là 5,000
vòng/phút.
 Sơ đồ mạch điện và cấu tạo:
Để bổ sung sự thay đổi điện thế tại
điểm trung hoà vào điện áp ra một chiềuHình 1.18. Sơ đồ mạch điện diode trung hoà
của máy phát không có diode ở điểm

trung hoà người ta bố trí 2 diode chỉnh lưu giữa cực ra (B) và đất (E) và nối với điểm
trung hoà. Những diode này được đặt ở giá đỡ bộ chỉnh lưu.
g) Bộ tiết chế vi mạch kiểu M
 Vai trò của cực M:
Đối vơi xe có bộ phận sưởi điện PTC nếu bộ phận sưởi PTC được sử dụng ở
trạng thái không tải của động cơ thì điện năng tiêu thụ sẽ lớn hơn điện năng do máy
phát tạo ra. Vì lý do này ta trang bị thêm cực M. Cực M truyền tình trạng điệncủa máy
phát đến ECU của động cơ thông qua Tr3 được lắp đồng bộ với Tr1 để điều khiển
25