TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔ
ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
ĐIỆN TRÊN Ô TÔ TOYOTA LAND CRUISER 2009

GVHD: TS. Nguyễn Thanh Tuấn

Tháng 1 năm 2017
1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔ
ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
ĐIỆN TRÊN Ô TÔ TOYOTA LAND CRUISER 2009

TS. Nguyễn Thanh Tuấn
SVTH: - NguyễnGVHD:
Tùng Dương
- Đinh Bảo Duy
- Đặng Thanh Sĩ

2


Lời nói đầu


7

Chương 1: Lựa chọn mẫu xe
7
1.1.
Giới thiệu tổng quan về ô tô lựa chọn
12

1.2. Giới thiệu trang bị điện
12

1.2.1. Hệ thống khởi động
12
12
13

1.2.1.1. Nhiệm vụ
1.2.1.2. Cấu tạo
1.2.1.3. Nguyên lý hoạt động

13

1.2.2. Hệ thống nhiên liệu

14

1.2.3. Máy phát điện

15




32

2.1.2. Thông số cơ bản

34

2.1.3. Chọn motor
34 Tính toán máy phát điện
2.2.
34

2.2.1. Chọn accu

35
2.2.2. Lựa chọn phương án nạp
35

2.2.3. Tính toán công suất máy

36

2.2.4. Sơ đồ nguyên lý chung

36

2.3. Tính sơ bộ hệ thống phun
36


3.1.5.1.2. Đèn Halogen

47

3.1.5.1.3. Đèn Xenon

48

3.1.5.1.4. Đèn LED

49 3.1.5.2. Sơ đồ mạch điều khiển đèn pha và cốt
50 Hệ thống rửa kính và gạt nước
3.2.
50
3.2.1. Cấu tạo và các bộ phận trong hệ thống rửa kính và gạt nước
5


50
51
52
52
53
53

3.2.1.1.Mô tơ gạt nước
3.2.1.2. Công tắc dừng tự động
3.2.1.3. Rơle gạt nước gián đoạn
3.2.1.4. Nguyên lý hoạt động hệ thống rửa kính và gạt nước
3.2.1.4.1. Công tắc gạt nước ở vị trí LO và MIST

CHƯƠNG 1: LỰA CHỌN XE MẪU
1.1. Giới thiệu tổng quan về ô tô lựa chọn
Hãng sản xuất: Toyota Motor Corporation - là một công ty đa
quốc gia có trụ sở tại Nhật Bản. Nhà sáng lập Toyota ông Sakichi
Toyoda
Năm 1929, khi nhận thấy rằng ngành công nghiệp ôtô ngày càng
phát triển, ông cử con trai mình là Kiichiro Toyoda sang Anh quốc và
bán bằng sáng chế chiếc máy dệt của mình cho công ty Platt
Brothers để lấy 100.000 bảng Anh. Với số tiền này ông đầu tư vào
việc chế tạo và sản xuất ô tô.
Năm 1934 chiếc xe mẫu đầu tiên ra đời, và được đưa vào sản xuất
đại trà vào năm 1935 dưới tên gọi Toyota A1. Ngày 28 tháng 8 năm
1937 công ty Toyota Motor Corporation chính thức ra đời, mở ra
một kỷ nguyên với những thành công rực rỡ trong ngành công
nghiệp ô tô.
Các dòng xe:
-

Sedans: Toyota Corolla, Toyota Yaris
Coupes: Toyota MR2, Toyota 2000GT, Toyota 86
SUV: 4Runner, FJ Cruiser, Fortuner, Highlander, Land Cruiser,

-

Rush, Sequoia
Hatchbacks: Auris, Aygo, bB, Yaris
Station wagons: Avensis, Caldina
Minivans: Alphard, Estima, Ipsum, Isis, Noah, Siennta, Sienta,

-

tự động 5 cấp

Kích thước tổng thể (Dài x Rộng x cao) 4950 x 1970 x 1905
8


(mm)
Chiều dài cơ sở (mm)

2850

Chiều rộng cơ sở (mm)

1640/1635

Kích thước nội thất (Dài x Rộng x cao)
(mm)

2715 x 1640 x 1200

Khoảng sáng gầm xe (mm)

225

Trọng lượng không tải (kg)

2675

Trọng lượng toàn tải (kg)



Công suất tối đa (HP/rpm)

271/5400

Momen xoắn tối đa (kg-m/rpm)

41,8/3400

Tốc độ tối đa (km/h)

200

Chế độ 4 bánh chủ động

Toàn phần

Hệ thống treo
Hệ thống phanh

Trước

Độc lập

Sau

Phụ thuộc

Trước/Sau


Chỉnh điện (ghế người lái)

Hệ thống mở khóa thông minh
Khóa từ xa
Hệ thống khởi động bằng nút bấm

Có
Có
Có
Hệ thống mã hóa động cơ

Hệ thống chống trộm

&
Chuông báo động

Hệ thống chống bó cứng phanh ABS
Hệ thống phân phối lực phanh điện tử
EDB

Có
Có

Hổ trợ phanh khẩn cấp BA

Có

Túi khí trước và bên hông

Có

Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống khởi động

Hệ thống khởi động bằng điện với phương pháp điều khiển gián tiếp bằng rơle
điện từ. Để tránh khả năng không kịp tách bánh răng ra khi động cơ khi đã nổ, người
ta làm kiểu truyền động bằng khớp ly hợp một chiều, bảo vệ cho motor khởi động
không bị hỏng khi momen từ động cơ truyền qua bánh răng đến phần ứng của motor

Hình 1.3: Kết cấu máy khởi động
12
1. Bánh răng máy khởi động; 2. Cuộn giữ; 3. Cuộn đẩy; 4. Vành tiếp điểm; 5. Ắc quy.


1.2.1.3. Nguyên lý hoạt động
Khi người lái bật khóa điện, dòng điện sẽ đi vào cuộn dẩy mà lõi thép của nó
được nối với cần gạt. Cuộn dây có điện trở thành nam châm hút lõi thép sang phải,
đồng thời làm quay cần gạt dịch chuyển bánh răng truyền động vào ăn khớp với bánh
đà. Khi bánh răng của khớp truyền động đã vào ăn khớp với bánh đà, thì vành tiếp
điểm cũng nối các tiếp điểm, đưa dòng điện vào các cuộn dây của máy khởi động.
Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu của động cơ quay theo. Khi động cơ đã nổ thì
người lái nhả tay chìa khóa ra.
1.2.2. Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu trên xe Land Cruiser 200 là hệ thống bơm xăng đa cổng
khép kín SFI (Sequential Multiport Fuel Injection). Mỗi kim phun cho mỗi xilanh
được nối với một mạch cung cấp nhiên liệu riêng. Kết quả lượng khí thải tốt hơn. Hệ
thống nhiên liệu được ECU điều khiển cắt nhiên liệu khi túi khí trước bị kích hoạt.

Vòi phun loại 4 lỗ kiểu nhỏ gọn, bộ phân phối nhiên liệu làm bằng hợp kim nhôm.
Hình 1.4: Hệ thống nhiên liệu xe Land Cruiser 200
Hình 2.4: Hệ thống nhiên liệu xe Land Cruiser 200
Hình 1.5: Kết cấu vòi phun

1. Quạt làm mát; 2. Bộ chỉnh lưu; 3. Vòng tiếp điện; 4. Bộ điều chỉnh điện và chổi than; 5.Rotor; 6. Stato; 7.Vỏ; 8. Puli

+
Rôto: Gồm hai chùm cực hình móng lắp then trên trục. Giữa các chùm cực có các
cuộn dây kích thích đặt trên trục qua ống lót bằng thép. Các đầu của cuộn dây kích
thích được nối với các vòng tiếp điện gắn trên trục máy phát. Trục của rôto được đặt
trên các ổ bi lắp trong các nắp bằng hợp kim nhôm. Trên nắp, phía vòng tiếp điện còn
bắt giá đỡ chổi điện. Một chổi điện được nối với vỏ máy phát, chổi còn lại nối với đầu
ra cách điện với vỏ. Trên trục còn lắp cánh quạt và puli dẫn động.

15

Hình 1.8. Rotor và các chi tiết chính của rotor.


Hình 1.9: Cấu tạo rotor xe Land Cruiser 200
1,3. Các nửa chùm cực (hai má cực) 2. Cuộn dây kích từ 3. Trục rotor

+ 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 trên xe Land Cruiser 200 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. Stator với cuộn dây ba pha kép được bố trí trên máy phát
điện, nó gồm hại bộ cuộn dây ba pha bố trí sole 30 độ. Điều này làm cho tiếng ồn và

16


sự nhiễu tần số vô tuyến giảm đáng kể do những biến động từ trường sinh ra bởi cuộn
dây tự triệt tiêu lẫn nhau.

lý trên và để sinh ra dòng điện một cách hiệu quả hơn, máy phát điện trên ô tô dùng 3
cuộn dây bố trí lệch nhau một góc 1200 trên stator.

Hình 1.14: Sơ đồ nguyên lý dòng điện xoay chiều 3 pha
Mỗi cuộn A, B, C được đặt chênh nhau 120 0. Khi nam châm quay giữa chúng
dòng điện xoay chiều được sinh ra trong mỗi cuộn dây. Dòng điện bao gồm 3 dòng
xoay chiều được gọi là “dòng xoay chiều 3 pha”.

18


2.1. Tổng quan hệ thống điện thân xe Toyota Land Cruiser 200
Công nghiệp ôtô - máy kéo ngày càng phát triển, kết cấu ôtô máy kéo 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 tính an toàn của chuyển động càng lớn thì hệ thống trang thiết
bị điện trên ôtô - máy kéo ngày càng phức tạp và hiện đại.
Nếu như trên những ôtô - máy kéo 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 - máy kéo, 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.

trang thiết bị điện, điện tử trên các ôtô - máy kéo hiện đại hiện nay không tồn tại dưới
các bộ phận, các cụm tương đối độc lập về chức năng như trước mà được kết hợp lại
thành các vi mạch tích hợp, được xử lý và điều khiển thống nhất bởi một bộ xử lý
trung tâm, làm việc theo các chương trình đã được dựng sẵn.
2.2. Hệ thống nguồn cung cấp trên xe
Xe được trang bị rất nhiều thiết bị điện để điều khiển xe được an toàn và thuận
tiện. Xe cần sử dụng điện không chỉ khi đang chạy mà cả khi dừng. Vì vậy, xe có ắc
quy để cung cấp điện cho các thiết bị phụ và khởi động động cơ, hệ thống nạp để tạo
ra nguồn cung cấp điện khi động cơ đang nổ máy. Hệ thống nạp cung cấp điện cho tất
cả các thiết bị điện và để nạp điện cho ắc qui khi xe đang chạy
Hệ thống cung cấp bao gồm các thiết bị chính sau đây: Ắc quy, máy phát điện,
bộ điều chỉnh điện (đặt trong máy phát), Đèn báo xạc, công tắc máy.
20


Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát.

2.2.1. Ắc quy
Để cung cấp điện cho các vật dùng điện khi động cơ không làm việc, người ta
sử dụng nguồn điện hóa học một chiều gọi là ắc quy. Trong ắc quy, hóa năng biến
thành điện năng.
Có nhiều phương pháp để phân loại ắc quy, tuy nhiên trên ô tô hiện nay thường
sử dụng hai loại chính là ắc quy nước và ắc quy khô, việc sử dụng ắc quy khô trên ô
tô có tính ưu việt hơn hẳn so với ắc quy nước. Tuy nhiên nếu so sánh hai ắc quy có
cùng dung lượng như nhau thì ắc quy nước có thời gian đề máy và tuổi thọ cao hơn.
Theo tính chất dung dịch điện phân, ắcquy nước được chia ra các loại:
+ Ắc quy axít: dung dich điện phân là axít H2SO4.
+ Ắc quy kiềm: dung dịch điện phân là KOH hoặc NaOH

21

2.2.3. Sơ đồ hệ thống cung cấp điện trên xe Toyota land cruiser 200

Hình 2.3: Sơ đồ mạch máy phát cung cấp điện trên xe Land Cruiser 200
1. Bộ chỉnh lưu 2. Bộ điều chỉnh 3. Công tắc đánh lửa 4. Bộ xử lý trung tâm

Để tránh những trường hợp máy phát có tải vượt quá trị số định mức trong quá trình
vận hành, vì vậy tiết chế IC ( bộ điều chỉnh ) được gắn trong máy phát. Trên xe land
cruiser 200 sử dụng bộ điều chỉnh bán dẫn không tiếp điểm.

23


2.2.4. Sơ đồ cung cấp điện và phân bố phụ tải
Phụ tải điện trên xe có thể chia ra làm 3 loại: Tải thường trực là nhưng phụ tải
liên tục hoạt động khi xe đang chạy, tải gián đoạn trong thời gian dài và tải gián đoạn
trong thời gian ngắn.
ẮCQUY
Nạp điện

Tải hoạt động liên tục

Hệ thống
kiểm soát động cơ

Tải hoạt động trong thời gianTải
dàihoạt động trong thời gian ngắn

Car radio

Đèn xi nhan


Mô tơ điều khiển anten

Mô tơ phun nước rửa kính
Hệ thống tời kéo xe
Còi
Ly hợp điện từ
Mô tơ mở cửa xe

Hình 2.4. Sơ đồ phụ tải điện trên ô tô

24


2.3. Hệ thống thông tin và hiển thị
Hệ thống thông tin trên xe bao gồm các bảng đồng hồ ( táp lô ), màn hình hiển
thị đa chức năng và các đèn báo giúp tài xế và người sửa chữa biết được thông tin về
tình trạng hoạt động của các hệ thống chính trong xe.
2.3.1. Các bảng đồng hồ và các đèn báo trên hệ thống hiển thị thông tin

Hình 2.5. Cấu tạo
1. Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát động cơ 2. Đồng hồ báo nhiên liệu 3. Đồng hồ báo tốc độ xe chạy 4. Đồng h

Ngoài các đồng hồ báo chính trên táp lô xe Land Cruiser 200 còn bố trí kết hợp
nhiều loại đèn báo khác hiển thị các thông số của các hệ thống hoạt động trên xe như
đèn báo áp suất lốp, đèn báo hổ trợ lên dốc và xuống dốc, đèn báo có phanh ABS hoạt
động…., điều này giúp cho người điều khiển dễ dàng kiểm soát được xe làm tăng tính
an toàn và tiện nghi khi điều khiển xe.

25