Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
MỤC LỤC
Trang
Các kí hiệu và viết tắt
CKP - Cảm biến vị trí trục khuỷu.
CMP - Cảm biến vị trí trục cam.
V
ss
- Cảm biến tốc độ bánh xe.
ECT - Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
GEM - Bộ điều khiển động cơ.
TCM - Bộ điều khiển số.
RCM - Bộ điều khiển túi khí.
EATC - Bộ điều khiển điều hòa.
VFD - Màn hình huỳnh quang chân không.
MPX - Các phương thức truyền dữ liệu.
1
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
CAN (Cotroller Area Network) - Điều khiển dữ liệu theo vùng.
HS-CAN - Đường truyền dữ liệu mạng CAN tốc độ cao.
MS-CAN - Đường truyền dữ liệu mạng CAN tốc độ trung bình
PCM (Powertran Control Module)- Bộ điều khiển động cơ.
IAC (Idle Air Control) - Van điều khiển không tải.
ABS (Anti-lock Brake System) - Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh.
ESP (Stability control) - Bộ điều khiển cân bằng xe.
SRS (Supplemental Restraint System) - Hệ thống túi khí an toàn.
IC - Intergrated Circuit.
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành ô tô thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang phát triển mạnh mẽ
với việc ứng dụng ngày càng nhiều những thành tựu công nghệ thông tin vào sản xuất
và lắp đặt các linh kiện ô tô. Hiện nay thì vấn đề “điện và điện tử” trang bị trên ô tô là
thắp sáng. Giữa thập kỷ 50, việc chuyển sang hệ thống điện 12V mang lại giúp các nhà
sản xuất có thể sử dụng các dây điện nhỏ hơn và đồng thời kéo theo việc sinh ra nhiều
tiện nghi dùng điện cho xe hơi. Trên những chiếc xe hiện đại ngày nay, ngoài các hệ
thống điện chiếu sáng còn rất nhiều các hệ thống điện rất hiện đại phục vụ cho nhu cầu
3
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
giải trí: Hệ thống âm thanh, CD, Radio…, hệ thống an toàn trên xe: ABS, hệ thống
chống trộm, hệ thống túi khí an toàn, hệ thống kiểm soát động cơ,…Các hệ thống hiện
đại này đã nâng giá trị của ô tô lên rất cao và con người không chỉ dừng ở đó, các kỹ sư
ô tô còn có những ước mơ lớn hơn là làm sao để những chiếc xe thật sự thân thiện với
người sử dụng, đến lúc đó khi ngồi trên xe ta sẽ có cảm giác thật sự thoải mái, giảm
đến mức tối thiểu các thao tác của người lái xe, mọi hoạt động của xe sẽ được kiểm
soát và điều chỉnh một cách hợp lý nhất.
Để có được những chiếc xe hiện đại và tiện nghi như vậy cần rất nhiều các thiết
bị điều khiển, những thiết bị này có thể đã được lập trình sẵn hoặc không. Tuy nhiên
chúng cùng có một đặc điểm chung là phải sử dụng nguồn điện trên ô tô, nguồn điện
này được cung cấp bởi ăcquy và máy phát.
Với những ý nghĩa tốt đẹp đó em quyết định chọn đề tài “Khảo sát hệ thống
điện thân xe Ford Focus ”, em cũng mong với đề tài này sẽ là một cuốn tài liệu chung
nhất cho công việc sửa chữa các hệ thống điện nói chung và hệ thống điện thân xe nói
riêng.
Trong đề tài này em tập trung vào tìm hiểu các kết cấu, nguyên lý làm việc và
tìm hiểu các sơ đồ mạch điện của các hệ thống điện bố trí trên xe. Từ đó phân tích,
chẩn đoán các dạng hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục hư hỏng.
2. GIỚI THIỆU VỀ XE FORD FOCUS
2.1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE FORD FOCUS
Dòng xe Ford Focus 2004.75 có ba kiểu xe dựa vào số cửa trên xe: Loại xe 3
cửa, loại xe 5 cửa và loại xe 4 cửa. Mặc dù khác nhau về số cửa nhưng các trang thiết
bị trên xe gần giống nhau, dưới đây là thông số về loại xe 4 cửa.
Số 1 2,816:1
Số 2 1,497:1
Số 3 1,0:1
Số 4 0,725:1
Tỷ số truyền số lùi 2,648:1
Tỷ số truyền bán trục 4,416:1
2.2. GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG CƠ BẢN TRÊN XE
2.2.1. Hệ thống khởi động
2.2.1.1. Công dụng
Hệ thống khởi động có nhiệm vụ cung cấp một nguồn năng lượng bên ngoài,
quay động cơ đến một tốc độ tối thiểu nào đó để đảm bảo nhiên liệu đưa vào động cơ
có thể đốt cháy được và sau đó động cơ có thể tự làm việc được. Tốc độ tối thiểu đó
gọi là tốc độ khởi động của động cơ (n
kd
).
Đối với động cơ xăng tốc độ khởi động thường nằm trong khoảng 35÷50 (v/ph).
Trong khi đó, động cơ Diezel cần tốc độ khởi động lớn hơn, vào khoảng 100÷200
(v/ph).
2.2.1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống khởi động điện
Hầu hết trên ô tô đều trang bị hệ thống khởi động bằng động cơ điện một chiều.
6
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
Nguyên lý hoạt động: Khi bật công tắc máy khởi động ở vị trí Star (13) có dòng
điện từ (+) Ăcquy → Cầu chì (11) → Rơle (12) → Vào đồng thời cuộn kéo (7) và cuộn
giữ (8). Dòng điện từ ăcquy chạy qua cuộn giữ về mát trực tiếp, đồng thời cũng chạy
qua cuộn kéo về mát trong máy khởi động. Cả hai cuộn cùng tạo từ trường mạnh hút
lõi thép qua phía phải áp đĩa tiếp điện vào hai tiếp điểm đóng mạch cho dòng điện chạy
trực tiếp từ (+) ăcquy vào roto máy khởi động làm quay máy khởi động.
Công dụng của cuộn kéo là tạo thêm từ trường đủ mạnh vào lúc đầu để đẩy
bánh răng khớp truyền động cài vào vành răng bánh đà, áp đĩa tiếp điện vào hai tiếp
- Tách chúng ra ngay sau khi động cơ đã nổ (khởi động).
Việc tách trục máy khởi động ra khỏi vành răng bánh đà cần phải được thực
hiện tự động để tránh trường hợp máy khởi động bị động cơ nổ kéo theo với số vòng
quay lớn gây hư hỏng.
Cụm bánh răng và đầu ly kết một chiều được điều khiển cài và tách răng đối với
vành răng bánh đà nhờ cần gạt. Cần gạt được tác động nhờ công tắc từ trường (Solenoid).
Khi máy khởi động quay làm cho ống (4) quay theo chiều kim đồng hồ, các viên
bi lăn trên ống bị động (bánh răng 7) và ống chủ động rồi bị kẹt ở rãnh nông hơn giữa
phần (7) và phần chủ động làm khóa cứng hai phần này với nhau. Dưới tác dụng của
8
Hình 2-3. Kết cấu cơ cấu truyền động cơ khí và ly khớp một chiều.
1- Vòng hãm; 2- Ống gài; 3- Lò xo giảm chấn; 4- Ống lót dẫn hướng; 5- Nắp;
6- Con lăn; 7- Bánh răng; 8- Lò xo; 9- Cốc lò xo.
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
lực điện từ nạng gạt sẽ gạt ống (2) và qua lò xo (3) đẩy cả khối ống lót, khớp một chiều
và bánh răng vào ăn khớp với vành răng bánh đà. Nếu răng của bánh răng (7) chưa ăn
khớp được với răng của vành bánh đà thì bánh răng bị giữ lại, nạng gạt tiếp tục ép lò
xo (3) lại, đồng thời đóng tiếp điểm nối mạch điện của máy khởi động làm phần ứng
quay, và dưới tác dụng của lò xo bánh răng sẽ vào ăn khớp với vành răng bánh đà.
Khi động cơ đã nổ bánh răng (7) và ống bị động quay nhanh hơn rô to và ống
chủ động (4) nên các viên bi (6) bị lùi lui về phía lò xo (8), không còn bị kẹt nữa. Lúc
này bánh răng (7) quay lồng không trên trục với tốc độ động cơ, trong khi đó ống (4)
vẫn quay với tốc độ của máy khởi động, tránh cho máy khởi động bị vượt tốc.
Khi công tắc máy khởi động được thả ra dòng điện qua solenoid mất làm từ
trường triệt tiêu → máy khởi động ngừng quay, dưới tác dụng của lò xo hồi vị kéo
nạng gạt và các cơ cấu về vị trí ban đầu.
2.2.1.3. Sơ đồ mạch điện của hệ thống khởi động
9
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
2.2.2. Hệ thống đánh lửa
số tự động; 8- Relay khởi động.
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
Động cơ 1.6L BZ sử dụng hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS) :
11
Battery
Junction
Box (BJB)
10 9
78
3
4
5
1
2
6
Hình 2- 5. Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa động cơ 1.6L BZ.
1- Bô bin xylanh số 1; 2- Bô bin xylanh số 2; 3- Bô bin xylanh số 3; 4- Bô bin
xylanh số 4; 5- Tụ điện; 6,9- Powertranin Control Module (PCM); 7- Cảm biến vị
trí trục khuỷu; 8- Cảm biến vị trí trục cam; 10- Cảm biến kích nổ.
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
+ Không có bộ chia điện, bô bin đặt trên đỉnh bugi . Do đó, gần như không còn
dây cao áp và giảm được năng lượng tổn thất.
+ Cực dương của bugi chế tạo bằng hợp kim “iridium alloy” và cực âm mạ bạch kim.
+ Bên trong mỗi một bô bin có một transistor điều khiển nguồn.
Bộ điều khiển điện tử (PCM) nhận tín hiệu từ các cảm biến: cảm biến vị trí, cảm
biến tốc độ động cơ, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, Từ đó, tính toán và đưa ra tín
hiệu điều khiển đánh lửa tối ưu cho từng bobin.
2.2.3. Hệ thống làm mát
Đặc điểm chính của hệ thống làm mát động cơ 1.6L BZ là:
+ Có bình ngưng phụ.
Cơ cấu treo trước là loại cơ cấu treo kiểu McPherson (lò xo trụ giảm sóc ống),
hai tay đòn đỡ phía dưới có hình chữ ‘L’. Hai tay đòn này được lắp ghép với dầm
ngang thông qua hai bạc lót bằng cao su không cần phải bảo dưỡng.
Bộ phận tạo xung cho cảm biến tốc độ bánh xe (Wss) của hệ thống phanh ABS
được lắp ghép với vòng bi moay ơ trước.
2.2.5.2. Hệ thống treo sau
Cơ cấu treo sau là cơ cấu treo độc lập, gồm bốn tay đòn đỡ với những kích
thước khác nhau được bố trí lắp đặt cho hai bánh xe sau.
Moay ơ bánh sau là một cụm chi tiết độc lập, lắp ghép với cơ cấu treo sau bằng
bốn bu lông.
Phần trên của giảm sóc sau lắp ghép với vỏ xe, phần dưới của giảm sóc sau lắp
ghép với tay đòn đỡ của cơ cấu treo.
14
Hình 2- 8. Cơ cấu treo trước trên xe Ford Focus
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
2.2.6. Hệ thống lái
2.2.6.1. Tổng quan
Hệ thống lái xe Focus là hệ thống lái điều khiển điện tử sử dụng một mô tơ điện
để kéo bơm dầu (bơm lái). Phần trước lái không có gì thay đổi về cấu tạo, vẫn là loại
thước lái sử dụng trên các xe có hệ thống lái hỗ trợ thủy lực.
15
Hình 2-9. Cơ cấu treo sau xe Ford Focus
Hình 2- 10. Cơ cấu lái xe Ford Focus.
1- Trục vào; 2- Cảm biến góc độ tay lái; 3- Van; 4- Xylanh; 5- Đường dầu.
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
Một bộ điều khiển được lắp trực tiếp trên bơm lái. Tốc độ quay của bơm được
điều chỉnh theo chương trình điều khiển nhằm đáp ứng kịp thời lưu lượng dầu cho tất
cả các điều kiện vận hành của hệ thống lái. Bộ điều khiển (ECM) luôn luôn giám sát
tốc độ của ô tô và tốc độ quay vô lăng thông qua các cảm biến tốc độ.
2.2.6.2. Cụm bơm lái
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 ăcquy, máy phát điện,
các bộ điều chỉnh điện.
- Hệ thống khởi động (Starting system): Bao gồm máy khởi động (động cơ
điện), các rơ le điều khiển và các rơ le bảo vệ khởi động. Ngoài ra, đối với động cơ
Diesel còn trang bị thêm hệ thống xông máy.
- Hệ thống đánh lửa (Ignition system): Bao gồm các bộ phận chính như: biến áp
đánh lửa (Bô bin), bộ chia điện, hộp điều khiển đánh lửa, bugi và các dây cao áp.
- 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.
17
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
- Hệ thống điều khiển động cơ (Engine control system): Gồm hệ thống điều
khiển phun nhiên liệu (IEF), hệ thống điều khiển ga tự động,…
- 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 lau 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
sử dụng nguồn điện hóa học một chiều gọi là ăcqui. Trong ăcqui hóa năng biến thành
điện năng.
Có nhiều phương pháp để phân loại ăcquy, tuy nhiên trên ô tô hiện nay thường
sử dụng hai loại chính là ăcquy nước và ăcquy khô, việc sử dụng ăcquy khô trên ô tô
có tính ưu việt hơn hẳn so với ăcquy nước. Tuy nhiên nếu so sánh hai ăcquy có cùng
dung lượng như nhau thì ăcquy 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:
+ Ăc quy axít: dung dich điện phân là axít H
2
SO
4
.
+ Ăc quy kiềm: dung dịch điện phân là KOH hoặc NaOH.
So sánh hai loại ăcquy axít và kiềm thì ăcquy axít có suất điện động mỗi ngăn
cao hơn (~2V), điện trở trong nhỏ hơn, nên khi phóng với dòng lớn độ sụt thế ít, chất
lượng khởi động tốt hơn. Ăcquy kiềm có suất điện động mỗi ngăn khoảng 1,38V, giá
thành cao hơn (2÷3 lần) do phải sử dụng các loại vật liệu quý hiếm như bạc, niken,
cađimi, điện trở trong lớn hơn.
Tuy vậy, ăcquy kiềm có độ bền cơ học và tuổi thọ cao hơn (4÷5 lần), làm việc
tin cậy hơn.
Trên đa số ô tô hiện nay đều sử dụng ăcquy axit.
3.2.1.1 Cấu tạo của ăcquy
Để tạo được một bình ăcquy có thế hiệu (6, 12 hay 24V) người ta mắc nối tiếp
các khối ắcquy đơn lại với nhau thành bình ăcquy vì mỗi bình ăcquy đơn chỉ cho suất
điện động (~2V). Trên ô tô hiện nay thường sử dụng ăcquy 12 (V).
Cấu tạo ăcquy như sau:
+ Vỏ bình: có dạng hình hộp chữ nhật, làm bằng nhựa êbônít, cao su cứng hay
19
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
chất dẻo chịu a xít và được chia thành các ngăn tương ứng với số lượng các ắcquy đơn
3
O
4
, monoxít
chì PbO và dung dịch a xít H
2
SO
4
. Ngoài ra, để tăng độ bền người ta còn cho thêm sợi
polipropilen.
Các phân khối bản cực và tấm ngăn được lắp ráp lại tạo thành khối bản cực. Số
bản cực âm thường lớn hơn số bản cực dương một bản để đặt các bản cực dương vào
giữa các bản cực âm, đảm bảo cho các bản cực dương làm việc đều cả hai mặt để tránh
cong vênh và bong rơi chất tác dụng.
+ Tấm ngăn là những lá mỏng chế tạo từ vật liệu xốp chịu a xít như: mipo,
21
Hình 3-2. Cấu tạo của bản cực và khối bản cực.
a- Phần cốt; b- Nửa khối bản cực;
c- Khối bản cực và các tấm cách; d- Tấm cách.
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
miplát, bông thuỷ tinh hay kết hợp giữa bông thuỷ tinh với miplát hoặc gỗ. Các tấm
ngăn thường có một mặt nhẵn và một mặt hình sóng, lồi lõm. Mặt nhẵn đặt hướng về
phía bản cực âm, còn mặt hình sóng hướng về phía bản cực dương để tạo điều kiện cho
dung dịch điện phân dễ luân chuyển đến bản cực dương và lưu thông tốt hơn.
+ Ngoài ra còn một số các chi tiết khác như: nút, nắp, cầu nối, ống thông hơi.
3.2.1.2. Một số đặc tính cơ bản của ăcquy
+ Sức điện động tĩnh (E
0
): sức điện động (SĐĐ) tĩnh của ăcquy là hiệu điện thế
giữa các điện cực của ăcquy, đo khi mạch ngoài hở. Nó chỉ phụ thuộc vào tính chất hoá
(Ω) (3-2)
Trong đó:
r
0
- Điện trở thuần của ăcquy (Ω); r
p
- Điện trở phân cực của ăcquy (Ω).
+ Điện trở suất của dung dịch điện phân (phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của
nó) được xác định theo công thức [3]:
r
t
= r
t0
[1 + α(t - 20)] (Ω/cm
3
) (3-3)
Trong đó:
r
t
- Điện trở suất của dung dịch điện phân ở t
0
bất kỳ, (Ω/cm
3
); r
t0
- Điện trở suất của
dung dịch điện phân ở 20
0
C, (Ω/cm
3
n
=const), thì xảy ra quá trình ngược lại, thế
hiệu của ăcquy lớn hơn SĐĐ của nó một lượng bằng độ rơi thế trong ăcquy và thay đổi
theo quy luật ngược với quá trình phóng điện [3]:
U
n
= E
0
+ (I
n
.r
aq
) = E
0
+ I
n
.r
0
+ ∆E (3-5)
23
Hình 3-3. Đặc tính phóng của ăcquy.
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
+ Điện dung của ăcquy: điện dung của ăcquy là một đại lượng đặc trưng cho
khả năng phóng nạp của nó.
Điện dung phóng (Q
p
): là điện lượng mà ăcquy có thể cung cấp cho phụ tải khi
cho nó phóng đến thế hiệu cho phép [3].
Q
p
- Cung cấp điện cho tất cả các phụ tải.
- Nạp điện cho ắc quy.
⇒ Trên hầu hết các ô tô hiện đại ngày nay người ta đều sử dụng loại máy phát xoay
chiều 3 pha kích thích kiểu điện từ.
24
Hình 3-4. Đặc tính nạp của ăcquy.
Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus
3.2.2.1. Cấu tạo và nguyên lý sinh điện của máy phát xoay chiều 3 pha
+ Cấu tạo: Cấu tạo của máy phát điện loại có vòng tiếp điện gồm những bộ phận
chính là: rô to, stato, các nắp, puli, cánh quạt và bộ chỉnh lưu.
- 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.
25
1
2
3
4
5
6
7
8
Hình 3-5. Máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ.
1- Vỏ máy phát; 2- Bạc lót; 3- Startor; 4- Giá đỡ; 5- Bộ chỉnh lưu; 6- Bộ điều chỉnh
điện; 7- Vòng tiếp điện; 8- Rôto.
Copyright: Tài liệu đại học ©