NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Hưng Yên, ngày.….tháng… năm 2015
Giáo viên hướng dẫn
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
TT Viết đầy đủ Viết tắt
1 Hộp số thường M/T
(Manual transmission)
2 Sinh viên SV
3 Cơ khí động lực CKĐL
4 Sư phạm kỹ thuật SPKT
5 Chủ nghĩa xã hội CNXH
6 Công nghiệp hóa –hiện đại hóa CNH –HĐH
7 Phó giáo sư tiến sĩ PGS –TS
8 Nhà xuất bản NXB
9 Học sinh HS
4
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 trong lĩnh vực
sản xuất và đời sống, giao thông vận tải đã và đang là một ngành kinh tế kỹ thuật cần
được ưu tiên của mỗi quốc gia.
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, khởi động có vai trò rất quan trọng, để khởi động động
cơ máy khởi động cần phải truyền cho trục khuỷu một tốc độ và số vòng quay nhất
định để mở máy ban đầu, sau đó động cơ làm việc độc lập. Trong thời gian học tập tại
dụng các thành tựu khoa học tiên tiến để phát triển nhiều hơn nữa nền kinh tế trong
nước, bước những bước đi vững chắc trên con đường quá độ lên XHCN.
Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng phát triển thì
ngành công nghiệp ô tô là một trong những ngành có tiềm năng và được đầu tư phát
triển mạnh mẽ. Do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật quá trình công nghiệp hóa, hiện
đại hóa phát triển mạnh mẽ, nhu cầu của con người ngày càng được nâng cao. Để đảm
bảo độ an toàn, độ tin cậy cho con người vận hành và chuyển động của xe, rất nhiều
hãng sản xuất như: FORD, DAEWOO, TOYOTA, MESCEDES, KIA MOTORS, …
đã có nhiều cải tiến về mẫu mã, kiểu dáng công nghệ cũng như chất lượng phục vụ của
xe nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Trong ngành công nghệ ô tô, bên cạnh các công việc thiết kế, chế tạo, lắp ráp và sử
dụng, một công việc quan trọng là bảo dưỡng và sửa chữa. Ôtô trong quá trình khai
thác, sử dụng thì các tính năng vận hành, độ tin cậy, tính kinh tế và tuổi thọ của xe đều
bị biến đổi theo chiều hướng xấu, do đó để duy trì tình trạng hoạt động tốt, tăng thời
gian sử dụng, đảm bảo độ tin cậy thì phải thực hiện công tác bảo dưỡng định kì và sửa
chữa lớn. Công tác bảo dưỡng và sửa chữa ô tô không những kéo dài tuổi thọ, tăng độ
tin cậy của phương tiện mà còn làm tăng hiệu quả kinh tế trong sử dụng ô tô.
Với lí do đó đề tài: ‘‘ Nghiên cứu hệ thống cung cấp điện, khởi động trên xe ôtô và
hoàn thiện hệ thống trên mô hình” nhằm mục đích sử dụng những kiến thức chuyên
ngành đã được học, góp phần vào việc sử dụng và sửa chữa hiệu quả xe ôtô.
1.2. 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 tài liệu trên
phần mềm sửa chữa của các hãng xe.
- Tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, các website trong và ngoài nước. So sánh
và chắt lọc để sử dụng những thông tin cần thiết và đáng tin cậy.
- Tham khảo ý kiến của các Giảng viên trong ngành cơ khí ô tô. 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
- Quy trình tháo, lắp hệ thống.
- Sửa chữa hệ thống khởi động của động cơ Daewoo trên xe tải nhỏ tự chế.
- Sửa chữa hệ thống cung cấp điện của động cơ Daewoo trên xe tải nhỏ tự chế.
- Hoàn thiện mô hình của động cơ Daewoo trên xe tải nhỏ tự chế.
7
8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN, KHỞI
ĐỘNG TRÊN ÔTÔ
1.1. Tổng quan về hệ thống cung cấp điện trên ôtô
1.1.1. Vai trò của hệ thống cung cấp điện
Tạo ra nguồn điện một chiều cung cấp cho các thiết bị để đảm bảo an toàn và tiện
nghi khi hoạt động. Hệ thống cung cấp điện sử dụng sự quay vòng của động cơ để phát
sinh ra điện. Nó không những cung cấp điện cho những hệ thống và các thiết bị khác
mà còn nạp điện cho ắc quy trong lúc động cơ đang hoạt động.
1.1.2. Cấu trúc của hệ thống
Hình 1.1. Hệ thống nguồn trên ô tô
1.Máy phát 2. Ắc quy
3.Đèn báo nạp 4. Khóa điện
Hệ thống cung cấp nguồn gồm những thành phần chính được mô tả ở trên: Máy
phát điện phát sinh ra điện và điều chỉnh điện áp phát ra thông qua bộ điều chỉnh điện
áp (tiết chế). Ắc quy dữ trữ, cung cấp năng lượng. Nó sẽ được nạp điện khi động cơ
làm việc và phóng điện cung cấp cho các thiết bị khi động cơ ngừng hoạt động. Đèn
báo nạp cảnh báo cho người lái xe khi hệ thống gặp sự cố. Khóa điện đóng, ngắt dòng
điện trong hệ thống.
1.1.3. Yêu cầu của hệ thống cung cấp điện
Chế độ làm việc của ô tô luôn luôn thay đổi có ảnh trực tiếp đến chế độ làm việc
của hệ thống cung cấp điện. Do xuất phát từ điều kiện luôn phải đảm bảo các phụ tải
làm việc bình thường. Hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo độ tin cậy tối đa của hệ thống, điều chỉnh tự động trong mọi điều kiện sử
dụng của ô tô.
- Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ chăm sóc
- Phóng nạp tuần hoàn có hiệu suất cao
1.2.2 Cấu tạo ắc quy axit chì
1. Nắp bình
2. Cọc bình
3. Vỏ bình
4. Cầu nối bản cực giữa các phần tử
5. Nút có lỗ thông hơi
6. Cầu nối các bản cực cùng tên
7. Vỏ bình phía dưới
8. Đế bình
9. Các bản cực
10
10. Các tấm ngăn cách
Hình 1.2. Cấu tạo ắc quy axit chì
* Vỏ bình
Vỏ bình được đúc thành khối và chế tạo bằng nhựa Ebonit, cao su cứng hay bằng
nhựa tổng hợp, nhựa Axphantơpec …Phía trong chia thành ngăn kín riêng biệt. Dưới
đáy các ngăn có các sống để đỡ các bản cực tạo thành khoảng trống và các bản cực và
tránh hiện tượng chập mạch. Vỏ bền, chắc không bị axit ăn mòn và chịu được nhiệt độ
cao.
Dưới đáy bình người ta chia làm hai đường gờ gọi là yên đỡ bản cực. Mục đích của
yên đỡ bản cực là cho các bản cực tỳ lên đó tránh bị ngắn mạch khi trong dung dịch có
cặn bẩn chì lắng đọng.
Hình 1.3. Vỏ Ắc quy Hình 1.4. Nắp thông hơi
* Nắp thông hơi
Nắp thông hơi chụp trên các lỗ để thêm dung dịch điện phân. Nắp thông hơi được
thiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở lại ắc quy và cho phép hydrogene bay hơi.
Dãy nắp thông hơi:
Ký hiệu trên cọc Ắc quy:
Ký hiệu trên cọc Ắc quy để nhận biết cực dương hay âm. Thông thường, ký hiệu "+"
để chỉ cực dương, "-" để chỉ cực âm. Đôi khi, các ký hiệu "POS" và "NEG" cũng được
sử dụng để ký hiệu cực dương và cực âm. Trên loại ắc quy có cọc là loại đỉnh, đầu của
cọc dương thường lớn hơn cực âm, mục đích để dễ phân biệt.
Đầu kẹp ắc quy:
Đầu kẹp cáp của Ắc quy có thể làm bằng thép hoặc chì tuỳ thuộc vào nhà chế tạo.
Hình 1.7. Ký hiệu cọc Ắc quy Hình 1.8. Đầu kẹp Ắc quy
* Cửa xem tỷ trọng
12
Cửa xem tỷ trọng dùng một quả cầu có thể đo được tỷ trọng của dung dịch điện
phân trong một ngăn.
Hình 1.9. Cửa xem tỷ trọng
* Dung dịch điện phân
Dung dịch điện phân dùng trong ắc quy thường là hỗn hợp của axit sunfuaric
nguyên chất và nước cất. Nồng độ pha chế thay đổi phụ thuộc vào khí hậu và vật liệu
tấm ngăn. Thông thường 1,21g/cm
3
– 1,31g/cm
3
ở 15
0
C. Nồng độ dung dịch quá cao sẽ
làm cho các tấm ngăn mau hỏng(đặc biệt là các tấm ngăn bằng gỗ). Nếu nhiệt độ nước
điện tích tăng hay giảm với mức 15
0
C thì phải chỉnh lại số đọc mới nơi tỷ trọng kế. Ví
dụ cao hơn 1
0
H
2
: Hyđrô O
2
: Ôxy
A.Dòng điện B. Phóng Dòng điện nạp
1. Phóng điện 2. Nạp điện
1.2.3.1. Quá trình nạp điện
Khi ắc quy được lắp ráp xong người ta đổ dung dịch Axit sunfuric vào trong các
ngăn bình thì trên các bản cực sẽ sinh ra một lớp mỏng chì sunfat (PbSO
4
) vì chì oxit
tác dụng với axit sunfuric cho phản ứng:
PbO + H
2
SO
4
→
PbSO
4
+ H
2
O
Đem nối nguồn điện một chiều vào hai đầu cực của ắc quy thì dòng điện một chiều
sẽ được khép kín mạch qua ắc quy và dòng điện đó đi theo chiều:
Cực (+) nguồn một chiều
→
đầu cực một ắc quy
→
chùm bản cực 1
2-
→
PbO
2
+2H
2
SO
4
14
Kết quả là ở chùm bảm cực được nối với cực (+)
của nguồn điện có chì oxit (PbO
2
), ở chùm bản cực
kia có chì (Pb). Như vậy hai loại chùm cực đã có a) Quá trình nạp điện
sự khác nhau về cực tính .Từ các phản ứng hoá học trên ta thấy quá trình nạp điện đã
tạo ra lượng axit sunfuric bổ sung vào dung dịch đồng thời cũng trong quá trình nạp
điện dòng điện còn phân tích ra trong dung dịch điện phân khí H
2
và O
2
lượng khí này
sủi lên như bọt nước và bay đi, do đó nồng độ của dung dịch điện phân trong quá trình
nạp điện sẽ tăng dần lên.
1.2.3.2. Quá trình phóng điện
Nối hai cực của ắc quy đã được nạp với phụ tải chẳng hạn bóng đèn thì năng
lượng điện đã được tích trữ trong ắc quy sẽ phóng qua tải làm cho bóng đèn sáng,
dòng điện của ắc quy sẽ đi theo chiều:
Cực (+) của ắc quy
→
tải
hình thành ở hai chùm bản cực, làm cho các bản cực dần dần trở lại giống nhau, còn
dung dịch axit bị phân tích thành cation 2H
+
và anion SO
4
2-
, đồng thời quá trình phóng
điện cũng tạo ra nước trong dung dịch, do đó nồng độ của dung dịch giảm dần và sức
điện động của ắc quy cũng giảm dần. b) Quá trình phóng điện
1.2.3.3. Điều kiện làm việc
Với ắc quy có các tấm bản cực nhanh bị mất chì và ôxit chì bị bật ra khỏi các tấm
bản cực, lắng xuống đáy bình làm phát sinh hiện tượng phóng điện trong ắc quy nên ắc
quy nhanh bị hỏng do thời tiết có độ ẩm không khí lớn có thể làm ắc quy tự phóng
điện.
1.3. Máy phát điện xoay chiều
1.3.1. Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu
* Nhiệm vụ
- Máy phát điện xoay chiều là nguồn năng lượng chính trên ôtô. Nó có nhiệm vụ
cung cấp cho các loại phụ tải và nạp điện cho ắc quy trên ôtô. Nguồn điện phải đảm
bảo một hiệu điện áp ổn định ở mọi chế độ phụ tải và thích ứng với mọi điều kiện môi
trường làm việc.
15
* Phân loại
Trong hệ thống điện ôtô hiện nay thường sử dụng hai loại máy phát xoay chiều sau:
- Loại có chổi than: Được sử dụng trên các xe phổ thông.
- Loại không có chổi than: Dùng cho các xe quân sự.
* Yêu cầu
§: là tần số của suất điện động §= P.N/60
W: tổng số vòng dây trong một pha cuộn dây phần ứng
Ф
o
: từ thông giữa khe hở Stato và Rôto
P: số đôi cực từ máy phát
- Như vậy tại ba đầu dây ra của ba cuộn dây phần ứng sẽ có dòng điện xoay chiều
ba pha dạng hình sin, có tần số như nhau, biên độ như nhau với góc lệch pha là 120
o
17
1.3.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết trong máy phát
- Gồm các bộ phận chính sau: Rôto (phần cảm), Stato (phần ứng), bộ chỉnh lưu,
ngoài ra còn có nắp trước và nắp sau, bộ điều chỉnh điện (tiết chế).
1.3.3.1. Rôto (phần cảm)
- Nhiệm vụ
- Là bộ phận tạo từ trường của máy điện xoay chiều gồm có: hai má cực bọc ngoài
làm bằng thép từ, các cuộn dây cực từ và vành khuyên tiếp điện dựa vào hình dạng cực
từ khác nhau chia làm hai loại.
- Kết cấu và nguyên lý làm việc
* Kết cấu
- Dạng móng và dạng lõi, máy điện xoay chiều phần nhiều dùng cực từ dạng móng.
Hình 1.13. Kết cấu của Rô to
1.Trục; 2.Cuộn dây kích từ; 3.Cực từ; 4. Lõi từ; 5. Vành trượt
- Mỗi khối cực móng đều có một số cực từ có hình móng giống nhau, được chế tạo
bằng sắt non sau đó ép chặt với trục và bao cuộn dây phần ứng.
* Nguyên lý làm việc
- Là bộ phận tạo từ trường của máy điện xoay chiều gồm có: hai má cực bọc ngoài
làm bằng thép từ, các cuộn dây cực từ và vành khuyên tiếp điện dựa vào hình dạng cực
từ khác nhau chia làm hai loại.
- Công dụng: là để che chắn bảo vệ.
1.3.3.5. Quạt gió
- được lắp từ thép lá 1,5 mm, có tác dụng làm mát cho máy phát.
Hình 1.17. Các bộ phận khác của máy phát điện xoay chiều
1. Puly ; 2. Quạt gió; 3. Nắp trước ; 4. Nắp sau ; 5.Chổi than và giá đỡ
1.3.3.6. Bộ chỉnh lưu
- Công dụng của bộ chỉnh lưu là nắn dòng điện phát xoay chiều thành dòng điện
một chiều.
- Bộ chỉnh lưu thường có 6, 8 hay 9 điôt xếp thành ba nhánh các điôt mắc theo sơ
đồ nắn mạch cầu ba pha và nối vào các đầu ra của các cuộn dây phần ứng trên Stato.
Các điôt được đặt trong một khối để đảm bảo độ kín và chắc chắn, các điôt được tráng
một lớp bột đặc biệt, khối chỉnh lưu được gắn vào mắt của máy phát điện bằng bulông.
- Nguyên lý chỉnh lưu dòng điện:
Đặc điểm của điôt là: nếu cực (+) của điôt có điện áp lớn hơn so với cực (-) thì điôt
sẽ thông điện, ngược lại sẽ bị chặn.
* Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ
20
Hình 1.18. Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ
* Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ
Hình 1.19. Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ (cầu 4 đi ốt)
* Bộ chỉnh lưu dòng điện 6 điôt
- Bộ chỉnh lưu dòng điện 6 điôt trong đó nối ba cực âm của các đi ốt P1, P2, P3 với
nhau, một trong ba đi ốt sẽ thông điện nếu có chênh lệch điện áp, và nối ba cực dương
của các điôt P4, P5, P6 với nhau, một trong ba điôt này sẽ cho thông điện nếu cái nào
có điện thế nhỏ nhất. Ba điểm A, B, C của ba pha điện xoay chiều được nối với các đi
ốt trên, ta xét dòng điện qua bộ chỉnh lưu loại này.
21
Hình 1.20. Chỉnh lưu ba pha hai nửa chu kỳ (cầu 6 đi ốt)
* Bộ chỉnh lưu dòng điện 9 đi ốt, 8 đi ốt
+ Nguyên lý làm việc:
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.
- Có thể phân loại tiết chế ra nhiều loại như:
+ 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.
Hình 1.22. Tiết chế
23
* Tiêt chế điều khiển đầu ra bằng vi mạch
Hình 1.23. Khi khóa điện ON
* Nguyên lý hoạt động
Khi bật khoá điện lên vị trí ON, điện áp ắc qui được đặt vào cực IG. Kết quả là
mạch M.IC bị kích hoạt và Transistor Tr1 được mở ra làm cho dòng kích từ chạy trong
cuộn dây rotor. Ở trạng thái này dòng điện chưa được tạo ra do vậy bộ tiết chế làm
giảm sự phóng điện của ắc qui đến mức có thể bằng cách đóng ngắt Transistor Tr1
ngắt quãng. Ở thời điểm này điện áp ở cực P = 0 và mạch M.IC sẽ xác định trạng thái
này và truyền tín hiệu tới Transistor Tr2 để bật đèn báo nạp
Hình 1.24. Khi máy phát đang phát điện
Động cơ khởi động và tốc độ máy phát tăng lên, mạch M.IC mở Transistor Tr1 để
cho dòng kích từ đi qua và do đó điện áp ngay lập tức được tạo ra. Ở thời điểm này
nếu điện áp ở cực B lớn hơn điện áp ắc qui, thì dòng điện sẽ đi vào ắc qui để nạp và
cung cấp cho các thiết bị điện. Kết quả là điện áp ở cực P tăng lên. Do đó mạch M.IC
xác định trạng thái phát điện đã được thực hiện và truyền tín hiệu đóng Transistor Tr2
để tắt đèn báo nạp
1.4. Tổng quan về hệ thống khởi động
1.4.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại
* Nhiệm vụ
Để khởi động động cơ máy khởi động cần phải truyền cho trục khuỷu một tốc
Lực của công tắc từ đẩy bánh răng bendix nhờ đòn dẫn hướng.
Sử dụng chủ yếu trên xe nhỏ.
25