Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động Chương :KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ ÔTÔ Trên ôtô trang bò nhiều chủng loại thiết bò điện điện tử khác Từng nhóm thiết bò điện có cấu tạo tính riêng, phục vụ số mục đích đònh tạo thành hệ thống điện riêng biệt mạch điện ôtô 1.1 Tổng quát mạng điện hệ thống điện ôtô Hệ thống khởi động (Starting system): Bao gồm accu, máy khởi động điện (starting motor), relay điều khiển relay bảo vệ khởi động Đối với động diesel có trang bò thêm hệ thống xông máy (Glow system) Hệ thống cung cấp điện (Charging system): Gồm accu, máy phát điện (Alternators), tiết chế điện (Voltage regulator), relay đèn báo nạp Hệ thống đánh lửa (Ignition system): Bao gồm phận chính: accu, khóa điện (Ignition switch), chia điện (Distributor), biến áp đánh lửa hay bôbin (Ignition coils), hộp điều khiển đánh lửa (Igniter), bugi (Spark plugs) Hệ thống chiếu ánh sáng tín hiệu (Lighting and Signal system): Gồm đèn chiếu sáng, đèn tín hiệu, còi, công tắc relay Hệ thống đo đạc kiểm tra (Gauging system): Chủ yếu đồng hồ báo tableau đèn báo gồm có: đồng hồ tốc độ động (Tachometer), đồng hồ đo tốc độ xe (Speedometer), đồng hồ đo nhiên liệu nhiệt độ nước Hệ thống điều khiển động (Engine control system): Bao gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control) Ngoài ra, động diesel ngày thường sử dụng hệ thống điều khiển nhiên liệu điện tử (EDC – electronic diesel control unit pump in line) Hệ thống điều khiển ôtô: Hệ thống điều khiển phanh chống hãmABS (Antilock brake system), hộp số tự động, tay lái, gối (SRS), lực kéo (Traction control) Hệ thống điều hòa nhiệt độ (Air conditioning system): Bao gồm máy nén (Compressor), giàn nóng (condenser), lọc ga (dryer), van tiết lưu (expansion valve), giàn lạnh (Evaporator) chi tiết điều khiển relay, thermostat, hộp điều khiển, công tắc A/C… Trang : Trang : Hình 1.1: Sơ đồ bố trí thiết bò điện ôtô (M21 – Vonga) Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động Đèn pha; 2.Relay còi; Máy phát điện; Bộ điều chỉnh điện; Motor lao cửa kính; Biến áp đánh lửa; Bộ chia điện; Motor quạt; Đồng hồ; 10 15 Công tắc đèn trần tự động; 11 Cộng tắc đèn trần; 12 Đèn trần; 13 16 Bó dây chính; 14 Đèn hậu; 17 Máy khởi động điện; 18 c quy; 19 Đèn đờ mi; 20 Còi Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động Nếu hệ thống điều khiển máy tính có tên gọi hệ thống tự động điều hòa khí hậu (Automatic climate control) Các hệ thống phụ: Hệ thống gạt nước, xòt nước (Wiper and washer system) Hệ thống điều khiển cửa (Door lock control system) Hệ thống điều khiển kính (Power window system) Hệ thống điều khiển kính chiếu hậu 1.2 Các yêu cầu kỹ thuật hệ thống điện - Nhiệt độ làm việc: Tuỳ theo vùng khí hậu, thiết bò điện ô tô chia làm nhiều loại: • Ở vùng lạnh cực lạnh (-40oC) Nga, Canada • Ôn đới (20oC) Nhật Bản, Mỹ, châu Âu … • Nhiệt đới (Việt nam, nước Đông Nam Á , châu Phi…) • Loại đặc biệt thường dùng cho xe quân (Sử dụng cho tất vùng khí hậu) -Sự rung xóc: Các phận điện ôtô phải chòu rung xóc với tần số từ 50 đến 250 Hz, chòu lực với gia tốc 150m/s2 -Điện áp: Các thiết bò điện ôtô phải chòu xung điện áp cao với biên độ lên đến vài trăm volt -Độ ẩm: Các thiết bò điện phải chòu độ ẩm cao thường có nước nhiệt đới -Độ bền: Tất hệ thống điện ôtô phải hoạt động tốt khoảng 0,9 ÷ 1,25 ònh mức (m = 14 V 28 V) thời gian bảo hành xe -Nhiễu điện từ: Các thiết bò điện điện tử phải chòu nhiễu điện từ xuất phát từ hệ thống đánh lửa nguồn khác 1.3 Nguồn điện ôtô Nguồn điện ô tô nguồn điện chiều cung cấp accu động chưa làm việc máy phát điện động làm việc Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện lắp đặt sửa chữa…trên đa số xe người ta sử Trang : Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động dụng thân sườn xe (car body) làm dây dẫn chung (single wire system) Vì vậy, đầu âm nguồn điện nối trực tiếp thân xe 1.4 Các loại phụ tải điện ôtô Các loại phụ tải điện ôtô mắc song song chia làm loại: 1-Phụ tải làm việc liên tục: Bơm nhiên liệu (50 ÷ 70W); hệ thống đánh lửa (20W), kim phun (70 ÷ 100W) v.v 2-Phụ tải làm việc không liên tục: Gồm đèn pha (Mỗi 60W), cốt (Mỗi 55W), đèn kích thước (Mỗi 10W), radio car (10 ÷ 15W), đèn báo tableau (Mỗi 2W)… 3-Phụ tải làm việc khoảng thời gian ngắn: Đèn báo rẽ (4 x 21W + x 2W); đèn thắng (2 x 21W); motor điều khiển kính 150W, quạt làm mát động (200W), quạt điều hòa nhiệt độ (2 x 80W), motor gạt nước (30 ÷ 65W); còi (25 ÷ 40W); đèn sương mù (mỗi 35 ÷ 50W); còi lui (21W), máy khởi động (800 ÷ 3000W), mồi thuốc (100W); ănten (Dùng motor kéo (60W), hệ thống xông máy (Động diesel) (100 ÷ 150W), ly hợp điện từ cuả máy nén hệ thống lạnh (60W)… Ngoài ra, người ta phân biệt phụ tải điện ô tô theo công suất, điện áp làm việc vv 1.5 Các thiết bò bảo vệ điều khiển trung gian Các phụ tải điện xe hầu hết mắc qua cầu chì Tùy theo tải cầu chì có giá trò thay đổi từ ÷ 30A Dây chảy (Fusible link) cầu chì lớn 40 A mắc mạch phụ tải điện lớn chung cho cầu chì nhóm làm việc thường có giá trò vào khoảng 40 ÷120A Ngoài ra, để bảo vệ mạch điện trường hợp chập mạch, số hệ thống điện ôtô người ta sử dụng ngắt mạch (CB – circuit breaker) dòng Trên hình 1-2 trình bày sơ đồ hộp cầu chì xe Honda Accord 1989 Đến máy phát Cassete, Anten Quạt giàn lạnh (Hoặc nóng) Relay điều khiển xông kính, điều hoà nhiệt độ Điều khiển kính chiếu hậu, quạt làm mát động Tableau Hệ thống gạt, xòt nước kính, điều khiển kính cửa sổ Tiết chế điện thế, cảm biến tốc độ, hệ thống phun xăng Hệ thống ga tự động 10 Hệ thống đánh lửa Trang : Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động 11 Hệ thống khởi động 12 Hệ thống phun xăng 13 Công tắc ly hợp 14 Hệ thống phun xăng 15 Đèn chiếu sáng salon 16 Hộp điều khiển quay đèn đầu 17 Đèn cốt trái 18 Đèn cốt phải 19 Đèn pha trái 20 Đèn pha phải 21 Máy phát 22 Quạt làm mát động giàn nóng 23 Xông kính sau 24 Hệ thống phun xăng 25 Hệ thống khoá cửa 26 Đồng hồ, cassete, ECU 27 Mồi thuốc, đèn soi sáng 28 Hệ thống quay đèn đầu 29 Hệ thống báo rẽ báo nguy 30 Còi đèn thắng, dây an toàn 31 Motor quay kính trước (phải) 32 Motor quay kính trước (trái) 33 Motor quay kính sau (phải) 34 Motor quay kính trước (trái) 35 Motor quay đèn đầu (Phải) 36 Motor quay đèn đầu (trái) 37 Quạt giàn nóng 38 Hộp điều khiển quạt 39 Hệ thống sưởi Để phụ tải điện làm việc, mạch điện nối với phụ tải phải kín Thông thường phải có công tắc đóng mở mạch Công tắc mạch điện xe có nhiều dạng: thường đóng (normally closed), thường mở (normally open) phối hợp (changeover switch) tác động để thay đổi trạng thái đóng mở (ON – OFF) cách nhấn, xoay, mở chìa khóa Trạng thái công tắc thay đổi yếu tố như: áp suất, nhiệt độ, … Trong ôtô đại, để tăng độ bền giảm kích thước công tắc, người ta thường đấu dây qua relay Relay phân loại theo dạng tiếp điểm: thường đóng (NC – normally closed), thường mở (NO – normally opened), kết hợp hai loại (changeover relay) Trang : Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động Hình 1-2: Sơ đồ hộp cầu chì xe HONDA ACCORD 1989 Trang : Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động 1.6 Ký hiệu quy ước sơ đồ mạch điện Trang : Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động Trang : Hình 1-3: Các hiệu quy ước sơ đồ mạch điện Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động Trang : Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động 1.7 Dây điện bối dây điện hệ thống điện ôtô 1.7.1 Ký hiệu màu ký hiệu số Trong khuôn khổ giáo trình này, tác giả giới thiệu hệ thống màu dây ký hiệu quy đònh theo tiêu chuẩn châu u Các xe sử dụng hệ thống màu theo tiêu chuẩn là: Ford, Volswagen, BMW, Mercedes… Các tiêu chuẩn loại xe khác bạn đọc tham khảo tài liệu hướng dẫn thực hành điện ô tô Bảng 1: Ký hiệu màu dây hệ châu Âu Màu Đỏ Trắng/Đen Trắng Vàng Xám Xám/Đen Xám/Đỏ Đen/Vàng Đen/Trắng/Xanh Đen/Trắng Đen/Xanh Xanh nhạt Nâu Đen/Đỏ Ký hiệu Rt Ws/Sw Ws Ge Gr Gr/Sw Gr/Rt Sw/Ge Sw/Ws/Gn Sw/Ws Sw/Gn LGn Br Sw/Rt Đường dẫn Từ accu Công tắc đèn đầu Đèn pha (chiếu xa) Đèn cot (chiếu gần) Đèn kích thước báo rẽ Đèn kích thước trái Đèn kích thước phải Đánh lửa Đèn báo rẽ Baó rẽ trái Báo rẽ phải m bôbin Mass Đèn thắng Bảng 2: Ký hiệu đầu dây hệ châu u 15 30 31 49 49a 50 53 54 55 56 m bôbin Dây cao áp Dương công tắc máy Dương accu Mass Ngõ vào cục chớp Ngõ cục chớp Điều khiển đề Gạt nước Đèn thắng Đèn sương mù Đèn đầu Trang : 10 Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động 56a 56b 58 61 85, 86 87 1.7.2 Đèn pha Đèn cốt Đèn kích thước Báo sạc Cuộn dây relay Tiếp điểm relay Tính Toán Chọn Dây Các hư hỏng hệ thống điện ô tô ngày chủ yếu bắt nguồn từ dây dẫn đa số linh kiện bán dẫn chế tạo với độ bền cao Ôtô đại, số dây dẫn nhiều xác xuất hư hỏng lớn Tuy nhiên, thực tế người ý đến đặc điểm này, kết trục trặc nhiều hệ thống điện ôtô xuất phát sai lầm đấu dây Bài viết nhằm giới thiệu với bạn đọc kiến thức dây dẫn ôtô, giúp người đọc giảm bớt sai sót sửa chữa hệ thống điện ôtô Dây dẫn ô tô thường dây đồng có bọc chất cách điện nhựa PVC So với dây điện dùng nhà, dây điện ô tô dẫn điện cách điện tốt (Rất tiếc nguồn cung cấp loại dây nên nước ta, thợ điện giáo viên dạy điện ô tô sử dụng dây điện nhà để đấu điện xe!) Chất cách điện bọc dây đồng có điện trở lớn (1012Ω/mm) mà phải chòu xăng dầu, nhớt, nước nhiệt độ cao, dây dẫn chạy ngang qua nắp máy (của hệ thống phun xăng đánh lửa) Một ví dụ cụ thể dây điện khoang động hãng xe tiếng vào bậc nhất giới, có khả chòu nhiệt thời gian bảo hành môi trường khí hậu nước ta! Ở môi trường nhiệt độ độ ẩm cao, tốc độ lão hóa nhựa cách điện tăng đáng kể Hậu lớp cách điện dây dẫn bắt đầu bong gây tình trạng chập mạch hệ thống điện Thông thường tiết diện dây dẫn phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy dây Tuy nhiên, điều lại bò ảnh hưởng không nhà chế tạo lý kinh tế Dây dẫn có kích thước lớn độ sụt áp đường dây nhỏ dây nặng Điều đồng nghóa với tăng chi phí phải mua thêm đồng Vì mà nhà sản xuất cần phải có so đo hai yếu tố vừa nêu Ở bảng cho ta thấy độ sụt áp dây dẫn số hệ thống điện ô tô mức độ cho phép Bảng Độ sụt áp tối đa dây dẫn kể mối nối Trang : 11 Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động Hệ thống (12V) Hệ thống chiếu sáng Hệ thống cung cấp điện Hệ thống khởi động Hệ thống đánh lửa Các hệ thống khác Độ sụt áp(V) 0.1 0.3 1.5 0.4 0.5 Sụt áp tối đa(V) 0.6 0.6 1.9 0.7 1.0 Nhìn chung, độ sụt áp cho phép đường dây thường nhỏ 10% điện áp đònh mức Đối với hệ thống 24V giá trò bảng phải nhân đôi Độ sụt áp dây dẫn thường tính công thức: ∆U=I ρ l / S Trong đó: I = cường độ dòng điện chạy dây tính Ampere tỷ số công suất phụ tải điện hiệu điện đònh mức ρ = 0.0178 Ω.mm2/m điện trở suất đồng S = tiết diện dây dẫn l = chiều dài dây dẫn Từ công thức trên, ta tính toán để chọn tiết diện dây dẫn biết công suất phụ tải điện mà dây cần nối độ sụt áp cho phép dây Để có độ uốn tốt bền, dây dẫn xe bện sợi đồng có kích thước nhỏ Các cỡ dây điện sử dụng ô tô giới thiệu bảng Bảng Các cỡ dây điện nơi sử dụng Cỡ dây: số sợi/đường kính 9/0.30 14/0.25 14/0.3 28/0.3 65/0.3 120/0.3 61/0.90 Tiết diện (mm2) 0.6 0.7 1.0 2.0 5.9 8.5 39.0 Dòng điện liên tục (A) 5.75 6.00 8.75 17.50 45.00 60.00 700.00 Ứng dụng Đèn kích thước, đèn đuôi Radio, CD, đèn trần HT Đánh lửa Đèn đầu, xông kính Dây dẫn cấp điện Dây sạc Dây đề Bó dây Dây điện xe gộp lại thành bó dây Các bó dây quấn nhiều lớp bảo vệ, cuối lớp băng keo Trên nhiều loại xe, bó dây đặt ống nhựa PVC Ở xe đời cũ bó dây điện xe gồm vài Trang : 12 Giáo trình hệ thống điện điện tử ôtô đại - Hệ thống điện động chục sợi Ngày phát triển vũ bão hệ thống điện điện tử ô tô, bó dây có 1000 sợi Khi đấu dây hệ thống điện ô tô, quy luật màu, cần tuân theo quy tắc sau đây: Chiều dài dây điểm nối ngắn tốt Các mối nối đầu dây cần phải hàn Số mối nối tốt Dây vùng động phải cách nhiệt Bảo vệ cao su chỗ băng qua khung xe 1.8 Hệ thống đa dẫn tín hiệu (Multiplexed wiring system) mạng vùng điều khiển (CAN – controller area networks) Như nêu, mức độ phức tạp hệ thống dây dẫn ô tô ngày tăng Ngày nay, kích thước, trọng lượng hỏng hóc xuất phát từ hệ thống dây dẫn đạt mức độ báo động Trên số loại xe, số dây dẫn bó lên đến 1200 sau 10 năm số dây tăng gấp đôi Ví dụ: riêng dây chạy vào cửa xe phía tài xế cần khoảng 60 sợi đủ để điều khiển hết chức thiết bò điện đặt cửa: nâng hạ kính, khóa, chống trộm, điều khiển kính chiếu hậu, loa … Số điểm nối (connector) xe tăng tỷ lệ thuận với số dây dẫn khả hư hỏng độ sụt áp lớn tăng theo Bên cạnh đó, hệ thống điều khiển vi xử lý ngày nhiều xe Hiện hệ thống điều khiển vi xử lý điều khiển động (xăng, lửa, ga tự động, góc mở xúpáp…), hệ thống phanh chống hãm cứng, kiểm soát lực kéo, hộp số tự động trở thành tiêu chuẩn loại xe thường dùng Các hệ thống hoạt động độc lập sử dụng chung số cảm biến trao đổi với số thông tin làm tăng độ phức tạp hệ thống dây dẫn Có thể giải vấn đề cách sử dụng máy tính để điều khiển tất hệ thống Tuy nhiên, giá thành cao số lượng không nhiều Cách giải thứ hai dùng đường truyền liệu chung (common data bus), giúp trao đổi thông tin hộp điều khiển tín hiệu cảm biến dùng chung Tất liệu truyền dây số dây xe giảm xuống 3! Một dây dương, dây mass dây tín hiệu Ý tưởng tìm ứng dụng thiết bò viễn thông cách nhiều năm ngày bắt đầu áp dụng xe Hệ thống dây đa tín hiệu Lucas bắt đầu thử nghiệm từ năm 70 vài năm trở lại xuất số xe Song song với hệ thống dây đa tín hiệu, BOSCH triển khai hệ thống mạng vùng điều khiển (CAN) xe Mercedes Trang : 13 [...]... đa trên dây dẫn kể cả mối nối Trang : 11 Giáo trình hệ thống điện và điện tử trên ôtô hiện đại - Hệ thống điện động cơ Hệ thống (12 V) Hệ thống chiếu sáng Hệ thống cung cấp điện Hệ thống khởi động Hệ thống đánh lửa Các hệ thống khác Độ sụt áp(V) 0 .1 0.3 1. 5 0.4 0.5 Sụt áp tối đa(V) 0.6 0.6 1. 9 0.7 1. 0 Nhìn chung, độ sụt áp cho phép trên đường dây thường nhỏ hơn 10 % điện áp đònh mức Đối với hệ thống... nhỏ Các cỡ dây điện sử dụng trên ô tô được giới thiệu trong bảng 4 Bảng 4 Các cỡ dây điện và nơi sử dụng Cỡ dây: số sợi/đường kính 9/0.30 14 /0.25 14 /0.3 28/0.3 65/0.3 12 0/0.3 61/ 0.90 Tiết diện (mm2) 0.6 0.7 1. 0 2.0 5.9 8.5 39.0 Dòng điện liên tục (A) 5.75 6.00 8.75 17 .50 45.00 60.00 700.00 Ứng dụng Đèn kích thước, đèn đuôi Radio, CD, đèn trần HT Đánh lửa Đèn đầu, xông kính Dây dẫn cấp điện chính Dây... PVC Ở những xe đời cũ bó dây điện trong xe chỉ gồm vài Trang : 12 Giáo trình hệ thống điện và điện tử trên ôtô hiện đại - Hệ thống điện động cơ chục sợi Ngày nay do sự phát triển vũ bão của hệ thống điện và điện tử ô tô, bó dây có thể có hơn 10 00 sợi Khi đấu dây hệ thống điện ô tô, ngoài quy luật về màu, cần tuân theo các quy tắc sau đây: 1 2 3 4 5 Chiều dài dây giữa các điểm nối càng ngắn càng tốt Các... băng qua khung xe 1. 8 Hệ thống đa dẫn tín hiệu (Multiplexed wiring system) và mạng vùng điều khiển (CAN – controller area networks) Như ở trên đã nêu, mức độ phức tạp của hệ thống dây dẫn trên ô tô ngày càng tăng Ngày nay, kích thước, trọng lượng và hỏng hóc xuất phát từ hệ thống dây dẫn đều đã đạt mức độ báo động Trên một số loại xe, số dây dẫn trong bó đã lên đến 12 00 và cứ sau 10 năm thì số dây...Giáo trình hệ thống điện và điện tử trên ôtô hiện đại - Hệ thống điện động cơ 56a 56b 58 61 85, 86 87 1. 7.2 Đèn pha Đèn cốt Đèn kích thước Báo sạc Cuộn dây relay Tiếp điểm relay Tính Toán Chọn Dây Các hư hỏng trong hệ thống điện ô tô ngày nay chủ yếu bắt nguồn từ dây dẫn vì đa số các linh kiện bán... tiếc là do nguồn cung cấp loại dây này ít nên ở nước ta, thợ điện và giáo viên dạy điện ô tô vẫn sử dụng dây điện nhà để đấu điện xe!) Chất cách điện bọc ngoài dây đồng không những có điện trở rất lớn (10 12Ω/mm) mà còn phải chòu được xăng dầu, nhớt, nước và nhiệt độ cao, nhất là đối với các dây dẫn chạy ngang qua nắp máy (của hệ thống phun xăng và đánh lửa) Một ví dụ cụ thể là dây điện trong khoang động... áp trên dây dẫn thường được tính bởi công thức: ∆U=I ρ l / S Trong đó: I = cường độ dòng điện chạy trong dây tính bằng Ampere là tỷ số giữa công suất của phụ tải điện và hiệu điện thế đònh mức ρ = 0. 017 8 Ω.mm2/m điện trở suất của đồng S = tiết diện dây dẫn l = chiều dài dây dẫn Từ công thức trên, ta có thể tính toán để chọn tiết diện dây dẫn nếu biết công suất của phụ tải điện mà dây cần nối và độ... đầu thử nghiệm từ những năm 70 và vài năm trở lại đây đã xuất hiện trên một số xe Song song với hệ thống dây đa tín hiệu, BOSCH đã triển khai hệ thống mạng vùng điều khiển (CAN) trên xe Mercedes Trang : 13