MỤC LỤC

MỤC LỤC....1

LỜI NÓI ĐẦU.. 2

1.  MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI. 6

2. GIỚI THIỆU VỀ XE FORD FOCUS. 7

2.1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE FORD FOCUS. 7

2.2. GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG CƠ BẢN TRÊN XE.. 9

2.2.1. Hệ thống khởi động. 9

2.2.1.1. Công dụng. 9

2.2.1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống khởi động điện. 9

2.2.1.3. Sơ đồ mạch điện của hệ thống khởi động. 12

2.2.2. Hệ thống đánh lửa          13

2.2.3. Hệ thống làm mát. 14

2.2.4. Hệ thống nhiên liệu. 15

2.2.5. Hệ thống treo. 16

2.2.5.1. Hệ thống treo trước. 16

2.2.5.2. Hệ thống treo sau. 16

2.2.6. Hệ thống lái 17

2.2.6.1. Tổng quan. 17

2.2.6.2. Cụm bơm lái 18

2.2.7. Hệ thống phanh. 18

3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE FORD FOCUS. 19

3.1. TỔNG QUAN.. 19

3.2. HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN.. 20

3.2.1. Ăcquy. 21

3.2.1.1 Cấu tạo của ăcquy. 21

3.2.1.2. Một số đặc tính cơ bản của ăcquy. 24

3.2.2. Máy phát điện xoay chiều. 26

3.2.2.1. Cấu tạo và nguyên lý sinh điện của máy phát xoay chiều 3 pha. 26

3.2.2.2. Đặc tính tải - tốc độ của máy phát xoay chiều kích thích điện từ.. 29

3.2.2.3. Bộ chỉnh lưu. 30

3.2.3. Bộ điều chỉnh điện. 31

3.2.3.1. Công dụng, phân loại bộ điều chỉnh điện. 31

3.2.3.2. Nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn (IC). 32

3.2.4. Sơ đồ mạch điện hệ thống cung cấp điện trên xe Ford focus. 33

3.3. HỆ THỐNG THÔNG TIN.. 34

3.3.1. Tổng quan. 34

3.3.2. Hệ thống mạng CAN (Controller Area Network). 34

3.3.3. Hệ thống đường truyền dữ liệu trên xe Focus 2004 – 75. 36

3.3.3.1. Những tín hiệu vào đường truyền dữ liệu tốc độ cao (HS-CAN) trong mạng kết nối bộ điều khiển táp lô. 37

3.3.3.2. Những tín hiệu vào đường truyền dữ liệu tốc độ trung bình (MS-CAN) trong mạng kết nối bộ điều khiển táp lô. 37

3.4. HỆ THỐNG ĐO ĐẠC VÀ KIỂM TRA.. 38

3.4.1. Cấu tạo màn hình huỳnh quang chân không (VFD). 39

3.4.2. Đồng hồ báo tốc độ động cơ. 40

3.4.2.1.  Loại đồng hồ tốc độ chỉ thị bằng kim.. 40

3.4.2.2. Loại đồng hồ tốc độ chỉ thị bằng số. 41

3.4.3. Đồng hồ và cảm biến báo tốc độ xe. 42

3.4.3.1. Đồng hồ tốc độ xe kiểu cáp mềm.. 42

3.4.3.2. Đồng hồ tốc độ xe loại điện tử chỉ thị bằng kim.. 43

3.4.3.3. Đồng hồ tốc độ xe loại hiển thị bằng số. 45

3.4.4. Đồng hồ và cảm biến báo áp suất dầu. 46

3.4.5. Đồng hồ và cảm biến báo nhiên liệu. 48

3.4.5.1. Đồng hồ nhiên liệu kiểu điện trở lưỡng kim.. 48

3.4.5.2. Đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập. 50

3.4.5.3. Đồng hồ nhiên liệu kiểu hiển thị bằng số. 52

3.4.6. Đồng hồ và cảm biến báo nhiệt độ nước làm mát. 53

3.4.6.1. Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát kiểu điện trở lưỡng kim và kiểu cuộn dây chữ thập  53

3.4.6.2. Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát kiểu hiển thị số. 54

3.4.7. Đồng hồ Ampere. 55

3.4.8. Các mạch đèn cảnh báo. 56

3.4.8.1. Cơ cấu báo nguy áp suất nhớt động cơ. 56

3.4.8.2. Cơ cấu báo nguy nhiệt độ nước làm mát động cơ. 57

3.5. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG.. 58

3.5.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống chiếu sáng. 58

3.5.2. Thông số cơ bản và các chức năng của hệ thống chiếu sáng. 58

3.5.2.1. Thông số cơ bản. 58

3.5.2.2. Các chức năng của hệ thống chiếu sáng. 59

3.5.3. Cấu tạo của bóng đèn. 59

3.5.4. Các sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng trên xe Ford Focus. 62

3.5.4.1. Đèn pha, cốt (Head lamps). 62

3.5.4.2. Đèn vị trí và đèn đậu xe (Position and parking lamps). 63

3.5.4.3. Đèn sương mù (Fog lamps). 64

3.5.4.4.  Đèn trong xe (interior light). 65

3.5.4.5. Đèn bảng số (Licence plate lllumination). 67

3.6. HỆ THỐNG TÍN HIỆU.. 67

3.6.1. Sơ đồ mạch điện của hệ thống chiếu sáng tín hiệu trên xe Ford Focus. 69

3.6.1.1. Sơ đồ mạch điện của đèn xinhan (Turn Signal Lamps). 69

3.6.1.2. Sơ đồ mạch điện của đèn phanh (Stop lamps). 71

3.6.2. Hệ thống còi 71

3.7. CÁC HỆ THỐNG PHỤ.. 73

3.7.1. Hệ thống gạt nước rửa kính. 73

3.7.1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong hệ thống gạt nước rửa kính  73

3.7.1.2. Sơ đồ mạch điện của hệ thống gạt nước rửa kính. 75

3.7.2. Hệ thống nâng hạ kính. 77

3.7.3. Hệ thống khóa cửa. 78

3.7.3.1. Đặc điểm của hệ thống khóa cửa trang bị trên xe Ford Focus. 78

3.7.3.2. Một số bộ phận chính trong hệ thống khóa cửa. 78

3.7.3.3. Sơ đồ mạch điện của hệ thống khóa cửa trung tâm.. 79

3.7.4. Hệ thống sấy kính. 81

3.8. HỆ THỐNG AN TOÀN.. 81

3.8.1. Hệ thống túi khí an toàn. 81

3.8.1.1. Cấu tạo của một số bộ phận trong hệ thống túi khí 82

3.8.1.2. Hoạt động của hệ thống túi khí 84

3.8.2. Hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS. 86

3.8.2.1. Cấu tạo của một số bộ phận trong hệ thống ABS. 87

3.8.2.2. Sơ đồ mạch điện và mạch điều khiển ABS. 88

4. TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA CÔNG SUẤT MÁY PHÁT.. 91

4.1. SƠ ĐỒ CÁC TẢI CÔNG SUẤT ĐIỆN TRÊN Ô TÔ.. 91

4.2. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT TIÊU THỤ THEO CÁC CHẾ ĐỘ TẢI 93

5. CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG VÀ KHẮC PHỤC MỘT SỐ CHI TIẾT.. 95

5.1. CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP. 95

5.1.1. Đèn báo nạp hoạt động không bình thường. 95

5.1.2. Ăcquy yếu, hết điện. 96

5.1.3. Ăcquy bị nạp quá mức. 96

5.1.4. Tiếng ồn khác thường. 96

5.2. CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC TRONG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG   96

5.3. CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC TRONG HỆ THỐNG TÍN HIỆU.. 97

6. KẾT LUẬN.. 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 100

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.

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 tiêu chí chính để đánh giá một chiếc xe hơi cao cấp.

   Trải qua thời gian học tập tại trường, với những kiến thức đã được trang bị giúp em có thêm nhiều tự tin và gắn bó hơn với ngành mình đang theo học. Đồ án tốt nghiệp là môn học cuối cùng của mỗi sinh viên để hoàn thành khóa học, nhận thức được tầm quan trọng đó nên em đã chọn đề tài “Khảo sát hệ thống điện thân xe Ford Focus”. Đây là một đề tài rất gần với thực tế sản xuất và sửa chữa các hệ thống điện trên xe.

   Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn cùng các thầy giáo trong bộ môn Ô tô & MCT và các bạn sinh viên, em đã hoàn thành đề tài đúng tiến độ được giao. Tuy nhiên, do kiến thức thực tế còn hạn chế và đây là lần đầu tiên làm quen với việc nghiên cứu khoa học nên đề tài không tránh khỏi sai sót. Em rất mong nhận được sự quan tâm của các thầy và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. Với việc thực hiện đề tài này đã giúp em có thêm nhiều kiến thức thực tế, đây chính là hành trang để em dễ dàng hơn trong công việc sau này.

   Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy:…..…..……. và các thầy giáo trong khoa Cơ khí Giao thông đã giúp em hoàn thành đề tài một cách tốt nhất.

                                                                                 ……, ngày ….. tháng ….. năm 20…...

                                                                                           Sinh viên thực hiện

                                                                                            …………………

1.  MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

   Ngày nay, khi mà khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bảo thì những ứng dụng công nghệ tiên tiến trên ô tô ngày càng nhiều. Trong đó không thể thiếu những thiết bị tiện nghi trên xe, nhu cầu sử dụng xe hơi ngày càng khắt khe hơn người ta ngày càng quan tâm đến những chiếc xe được trang bị các hệ thống hiện đại, mà trên đó không thể thiếu được các thiết bị điện, điện tử. Ngược trở lại những năm 1950 và sớm hơn nữa, xe hơi chỉ được trang bị ăcquy 6V và bộ sạc điện áp 7V. Dĩ nhiên, những chiếc xe cổ này cũng không cần nhiều điện năng ngoài việc đánh lửa hay vài bóng đèn 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 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.

Bảng 2-1. Thông số kỹ thuật của xe Ford Focus

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.

            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 điểm. Khi đĩa tiếp điện đã áp vào hai tiếp điểm thì điện (+) ăcquy đặt vào cả hai đầu dây của cuộn kéo nên không có dòng điện qua cuộn này. Cuộn giữ vẫn tiếp tục tạo từ trường duy trì đĩa tiếp điện áp vào hai tiếp điểm đóng mạch cho máy khởi động.

            Hệ thống khởi động điện bao gồm ba bộ phận chính là: Động cơ điện một chiều; Khớp truyền động và cơ cấu điều khiển.

            + Động cơ điện: Dùng để biến điện năng của ăcquy thành cơ năng quay trục khuỷu động cơ.

            Cấu tạo của động cơ điện: Các cuộn dây phần ứng và kích thích của nó thường có tiết diện chữ nhật, kích thước lớn hơn khá nhiều và số vòng dây ít hơn so với các cuộn dây của máy phát. Bởi vì khi khởi động động cơ, máy (động cơ điện) khởi động tiêu thụ một dòng rất lớn, khoảng: 600 ÷ 800 (A).

            + Khớp truyền động dùng để:

            - Nối trục của máy khởi động với vành răng bánh đà khi khởi động.

            - 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 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

2.2.2. Hệ thống đánh lửa

            Động cơ 1.6L BZ sử dụng hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS) :

            + 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.

            + Van hàn nhiệt kiểu giản nở theo nhiệt độ lắp ở đường vào của hệ thống làm mát.

            Tốc độ quạt làm mát điều khiển bởi bộ điều khiển quạt thông qua tín hiệu từ PCM. Hệ thống cũng có khả năng làm thay đổi tốc độ quạt phù hợp với điều kiện làm việc của động cơ để làm giảm tiếng ồn và sự tiêu thụ điện năng.

            Tín hiệu gửi đến bộ điều khiển quạt từ PCM là dạng tín hiệu chu kỳ điều khiển, dựa trên thông tin từ những cảm biến sau: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT), cảm biến tốc độ xe (Vss), điện thế ăcquy (B+), công tắc ga điều hòa (ON/OFF), công tắc (A/C).

2.2.4. Hệ thống nhiên liệu

            Đặc điểm chính của hệ thống nhiên liệu động cơ 1.6L BZ là:

            + Sử dụng nhiên liệu xăng.

            + Hệ thống nhiên liệu không có đường xăng hồi từ khoang động cơ trở về thùng.

            + Nhiệt hấp thụ vào hệ thống nhiên liệu giảm, điều này làm giảm sự bốc hơi của xăng trong thùng nhiên liệu.

            + Bộ điều tiết áp suất đặt trong thùng xăng.

            + Đường ống nhiên liệu lắp ghép bằng khớp nối nhanh

2.2.5. Hệ thống treo

2.2.5.1. Hệ thống treo trước

            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.

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.

            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

            Cụm bơm lái bao gồm: mô tơ điện, bơm thủy lực, bình chứa dầu và bộ điều khiển (ECM).

            + Mô tơ điện một chiều kiểu không chổi than nhằm tăng tính tiện nghi và tuổi thọ của mô tơ. Hệ thống mạch trong mô tơ là hệ thống mạch điện tử với sự điều khiển trực tiếp của bộ điều khiển (ECM).

            + Bơm dầu (bơm lái) là một loại bơm bánh răng, có buồng dập sóng và tiếng ồn đặt trong vỏ bơm. Tốc độ của bơm chỉ tăng khi nào có nhu cầu đòi hỏi về trợ lực lái, điều này sẽ làm giảm sự tiêu thụ điện năng và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu trong quá trình hệ thống lái làm việc. Hơn 85% thời gian trong các điều kiện vận hành của hệ thống lái, bơm lái chỉ làm việc trong điều kiện sẵn sàng với dòng điện tiêu thụ 4 Ampe. Nhưng tốc độ của bơm sẽ tăng rất nhanh nếu có sự đòi hỏi về trợ lực lái cao

            + Một van điều tiết áp suất đặt ở vỏ bơm để giới hạn áp suất lớn nhất cho phép 12000 KPa.

2.2.7. Hệ thống phanh

      Xe Focus được trang bị hệ thống phanh với cơ cấu phanh bánh trước là cơ cấu phanh đĩa và cơ cấu phanh sau là tang trống.

      Dẫn động phanh thủy lực với trợ lực chân không.

      Phanh tay là phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau.

      Để đảm bảo an toàn và tính ổn định khi phanh trên xe có trang bị hệ thống ABS (Anti Lock Brake Systems). Tín hiệu vào và tín hiệu ra của ABS đưa lên đường truyền dữ liệu mạng CAN tốc độ cao

3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE FORD FOCUS

3.1. TỔNG QUAN

            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 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.

 - 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 (các hệ thống khác).

- Nguồn điện trên ôtô: Là nguồn một chiều được cung cấp bởi ăcquy 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.

- Các bộ phận tiêu thụ điện (phụ tải điện): Trong các bộ phận tiêu thụ điện thì máy khởi động là bộ phận tiêu thụ điện mạnh nhất (dòng điện cung cấp bởi ăcquy khi khởi động có thể lên đến 400÷600 (A) đối với động cơ xăng, hoặc 2000 (A) đối với động cơ diesel). Phụ tải điện được chia làm các loại cơ bản sau:

+ Phụ tải làm việc liên tục: Gồm hệ thống đánh lửa, bơm nhiên liệu, kim phun nhiên liệu,…

+ Phụ tải làm việc không liên tục: Gồm các đèn pha, đèn cốt, đèn kích thước,…

+ Phụ tải làm việc trong khoảng thời gian ngắn: Gồm các đèn báo rẽ, đèn phanh, mô tơ gạt nước lau kính, còi, máy khởi động, hệ thống xông máy,…

            - Mạng lưới điện: Là khâu trung gian nối giữa phụ tải và nguồn điện, bao gồm: Các dây dẫn, các bộ chuyển mạch, công tắc, các thiết bị bảo vệ và phân phối khác nhau.

Cùng với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật điện tử và điều khiển tự động,  các 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.

3.2. HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

            Hệ thống cung cấp điện trên ô tô có nhiệm vụ cung cấp dòng điện một chiều cho các phụ tải khi động cơ hoạt động hoặc không.

3.2.1. Ăcquy

            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 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 H₂SO₄.

+ 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 chất dẻo chịu a xít và được chia thành các ngăn tương ứng với số lượng các ắcquy đơn cần thiết. Trong các ngăn đó được đặt các khối bản cực. Dưới đáy vỏ bình có các gân dọc hình lăng trụ để đỡ các khối bản cực. Khoảng trống dưới đáy giữa các gân dùng để chứa các chất kết tủa, các chất tác dụng bong ra từ các bản cực, để chúng không làm chập (ngắn mạch) các bản cực khác dấu.

            + Khối bản cực: Bao gồm các bản cực dương và âm đặt xen kẽ nhau, giữa chúng có các tấm ngăn cách điện. Mỗi bản cực gồm có phần cốt hình mắt cáo và các chất tác dụng trát trên nó. Phần trên của cốt có tai 3 (hình 3-2) để nối các bản cực cùng tên với nhau thành phân khối bản cực. Phần dưới của cốt có các chân để tựa lên các gân ở đáy bình. Các chân được bố trí so le để tránh chập mạch qua sóng đỡ.

            Cốt được đúc từ hợp kim chống ôxy hoá, gồm: 92÷93% chì và 7÷8% ăngtimon(Sb). Cốt của các bản cực dương còn cho thêm 0,1÷0,2% Asen (As). Ăngtimon và Asen có tác dụng làm tăng độ bền cơ học, giảm ôxy hoá cho cốt, ngoài ra còn làm tăng tính đúc của hợp kim.

            Chất tác dụng trên bản cực âm được chế tạo từ bột chì và dung dịch a xít H₂SO₄, ngoài ra để tăng độ xốp, giảm khả năng co và hoá cứng bản cực người ta còn cho thêm 2÷3% chất nở. Để làm chất nở có thể sử dụng các chất hữu cơ hoạt tính bề mặt hỗn hợp với sun phát bari BaSO₄ như các muối humát chế tạo từ than bùn, bồ hóng, chất thuộc da...

            Chất tác dụng trên bản cực dương: được chế tạo từ minium chì Pb₃O₄, monoxít chì PbO và dung dịch a xít H₂SO₄. 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, 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 lý của các chất tham gia vào quá trình điện hoá, vào nồng độ dung dịch điện phân mà không phụ thuộc vào kích thước bản cực và số lượng chất tác dụng.

      Sức điện động tĩnh có thể xác định theo công thức sau [3]:

                                                E₀ = 0,84 + r_E             (V)                                                 (3-1)

ở đây: r_E  - là một đại lượng tính bằng vôn, có giá trị bằng nồng độ dung dịch điện phân, tính bằng g/cm³ ở 15 ^OC.

Đối với các ăcquy axít khởi động, nồng độ dung dịch điện phân thường dao động từ 1,11÷1,27 (g/cm3) (phụ thuộc mức độ phóng nạp) thì E₀=1,95÷2,11 (V).

            + Điện trở trong (r_aq): điện trở trong của ăcquy là sức cản của ăcquy cản trở dòng điện đi qua trong nó. Được xác định như sau [3]:

                                                r_aq = r₀ + r_p                (W)                                               (3-2)

Trong đó:

      r₀ - Điện trở thuần của ăcquy (W); r_p - Điện trở phân cực của ăcquy (W).

            + 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 + a(t - 20)]            (W/cm³)                           (3-3)

Trong đó:

r_t - Điện trở suất của dung dịch điện phân ở t⁰ bất kỳ, (W/cm³); r_t0 - Điện trở suất của dung dịch điện phân ở 20⁰C, (W/cm³); a- Hệ số nhiệt độ phụ thuộc nồng độ dung dịch, khi r = 1,15÷1,3 (g/cm³) thì a = -0,016/1^OC.

            + Đặc tính phóng nạp của ăcquy: đặc tính phóng nạp của ăcquy là các đường biểu diễn quan hệ U=f(t) và  r=f(t) khi cho ăcquy phóng và nạp với dòng không đổi.

            Khi phóng với dòng điện không đổi (I_p=const): thì nồng độ dung dịch điện phân r giảm dần theo đường thẳng [3]:

                                                U_p = E₀ - (I_p.r_aq) = E₀ - I_p.r₀ - DE          (V)                  (3-4)

Khi nạp với dòng điện không đổi (I_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 = E₀ + (I_n.r_aq) = E₀ + I_n.r₀ + DE                          (3-5)

            + 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 = I_p.t_p         (A.h)                                                  (3-6)

Trong đó: I_p- Dòng điện phóng (A);   t_p- Thời gian phóng (h)

 Điện dung nạp Q_n): Là điện lượng mà ăcquy tiếp nhận được trong quá trình nạp [3]

                                    Q_n = I_n.t_n         (A.h)                                                   (3-7)

Trong đó: I_p- Dòng điện nạp (A);   t_p- Thời gian nạp  (h)

            Do có các tổn hao trong quá trình nạp, nên điện dung nạp thường phải lớn hơn điện dung phóng 10÷15%.

3.2.2. Máy phát điện xoay chiều

            Máy phát là nguồn điện chính trên ô tô máy kéo (ở số vòng quay trung bình và lớn của động cơ), nó có nhiệm vụ:

            - Cung cấp điện cho tất cả các phụ tải.

            - Nạp điện cho ắc quy.

 Þ  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.

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.

            - Stato: 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.

      + Nguyên lý sinh điện của máy phát điện xoay chiều 3 pha.

            Khi nam châm quay trong cuộn dây, điện áp sẽ sinh ra giữa 2 đầu cuộn dây. Điện áp này sẽ sinh ra một dòng điện xoay chiều.

            Mối liên hệ giữa dòng điện sinh ra trong cuộn dây và vị trí của nam châm được chỉ ra trong hình 3-9. Dòng điện lớn nhất được sinh ra khi cực N và cực S của nam châm gần với cuộn dây nhất. Tuy nhiên, chiều dòng điện ở mỗi nửa vòng quay của nam châm lại ngược nhau.

            Dựa trên nguyên 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 120^0­­­ trên stator.  

Mỗi cuộn A, B, C được đặt chênh nhau 120⁰. 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”.

3.2.2.2. Đặc tính tải - tốc độ của máy phát xoay chiều kích thích điện từ

            Do các thiết kế đặc biệt của máy phát điện xoay chiều, khi dòng điện phát có cường độ lớn, các cuộn dây phần ứng Stator sẽ phát sinh từ trường mạnh tạo ra hiện tượng cảm kháng làm hạn chế cường độ dòng điện phát ra. Hiện tượng này gọi là đặc tính tự điều chỉnh điện áp cường độ dòng điện phát.

            Đường đặc tính tải theo tốc độ I_mf = f(n) khi thế hiệu chỉnh lưu U_cl = const và dòng kích thích I_kt = const, có dạng như trên hình 3-10.

            Đặc tính trên cho thấy: dòng điện do máy phát phát ra, đến một lúc nào đó sẽ hầu như không tăng hoặc tăng không đáng kể.

            Tính chất tự hạn chế dòng của máy phát thể hiện trong hai trường hợp:

            - Khi dòng tải tăng lớn: lúc đó từ thông của stator mạnh lên và do phản ứng phần ứng, từ thông tổng qua lõi thép stator giảm, làm giảm sức điện động cảm ứng và bởi vậy, hạn chế cường độ dòng của máy phát.

            - Khi tăng số vòng quay: tần số dòng điện cảm ứng trong cuộn dây stator tăng lên, làm tăng trở kháng của nó và vì thế, giá trị dòng điện cũng bị hạn chế.

            Nếu cuộn dây stator có số vòng dây lớn, máy phát sẽ có tính chất tự hạn chế dòng mạnh, đường đặc tính I=f(n) của nó sẽ thoải hơn, dòng điện bị hạn chế ở gần giá trị định mức (hình 3-10.b). Trong trường hợp đó có thể không cần sử dụng rơle hạn chế dòng điện. Ngoài ra, số vòng quay ban đầu còn giảm đi làm tăng khả năng nạp ắc quy khi ôtô máy kéo chuyển động trong điều kiện thành phố với tốc độ thấp.

            Nếu máy phát có tính tự hạn chế dòng kém, dòng điện bị hạn chế ở giá trị dòng lớn hơn giá trị cho phép nhiều (hình 3-10.a) thì phải sử dụng rơle hạn chế dòng điện.

3.2.2.3. Bộ chỉnh lưu

            Các thiết bị điện trên xe đều yêu cầu dòng điện một chiều để hoạt động và ăcquy cần dòng điện một chiều để nạp. Trên ôtô hiện đại đều sử dụng máy phát điện xoay chiều 3 pha nên muốn sử dụng dòng điện này cần phải biến đổi thành dòng một chiều. Việc biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều gọi là “chỉnh lưu”. Biện pháp đơn giản nhất để chỉnh lưu dòng điện là sử dụng các diod.

            Diod là một vật liệu bán dẫn nó chỉ cho phép dòng điện đi qua theo một chiều, cấu tạo bởi chất bán dẫn Silic hoặc Gecmani có pha thêm một số chất để tăng cường electron tự do.

      Nguyên lý lưu thông mạch điện như sau:

            Giả sử nếu điện áp đầu A là (+) và tại đầu C là (-), thì dòng điện lưu thông trong mạch như sau: Từ a ® S₁ ® B (+) ® R ® B(-) ® S’₃ ® c ® C ® đầu gốc cuộn A.

            Giả sử nếu điện áp đầu C là (+) và tại đầu A là (-), thì dòng điện lưu thông trong mạch như sau: từ c ® S₃ ® B (+) ® R ® B(-) ® S’₁ ® a ® A ® đầu gốc cuộn C.

            Như vậy, ta nhận thấy rằng dòng điện lưu thông trong cuộn pha là dòng điện xoay chiều trong lúc dòng điện đi qua điện trở R là dòng điện một chiều.

            Ta nhận thấy dòng điện sau khi được nắn (chỉnh lưu) thành dòng một chiều vẫn còn nhấp nhô, vì vậy trên ô tô thường sử dụng các bộ lọc (tụ điện, cuộn cảm) nắn điện sao cho dòng điện ra đến tải gần với dạng đường thẳng.

3.2.3. Bộ điều chỉnh điện

3.2.3.1. Công dụng, phân loại bộ điều chỉnh điện

            Điện áp của máy phát được xác định như sau [3]:

                                                                  (V)                                   (3-8)

            Trong đó: U_mf - Điện áp ra của máy phát (V); n - Tốc độ của máy phát (v/ph);

            f - Từ thông cực từ (Wb); C_E - Hệ số phụ thuộc kết cấu mạch từ; b - Hệ số tải.

            Từ biểu thức 3-8 ta thấy: điện áp ra của máy phát phụ thuộc vào tốc độ máy phát (tức là phụ thuộc vào tốc độ động cơ) và phụ thuộc vào tải.

            Trên ôtô, tốc độ động cơ thay đổi trong một phạm vi rộng từ 500 ÷ 700 (v/ph) ở tốc độ cầm chừng và đến khoảng 5000 ÷ 6500 (v/ph) ở tốc độ cao ® tốc độ máy phát thay đổi. Ngoài ra, các phụ tải sử dụng trên xe như: đèn, hệ thống điều hòa, gạt nước mưa... luôn thay đổi (tức là b luôn thay đổi) ® Làm cho U_mf thay đổi.

            Þ Để U_mf ổn định cần phải sử dụng bộ điều chỉnh. Từ biểu thức 3-8 ta thấy để U_mf = U_đm cần phải điều chỉnh f, tức là điều chỉnh dòng kích từ.

            Có thể phân loại bộ điều chỉnh điện áp như sau:

            - Theo đặc điểm cấu tạo của bộ điều chỉnh phân ra:

                        +  Bộ điều chỉnh loại cơ khí.

                        + Bộ điều chỉnh bán dẫn có tiếp điểm.

                        + Bộ điều chỉnh bán dẫn không có tiếp điểm.

            - Theo chức năng của bộ điều chỉnh phân ra:

                        + Bộ điều chỉnh điện áp.

                        + Bộ điều chỉnh dòng điện

                        + Bộ điều chỉnh dòng điện ngược.

                        + Bộ điều chỉnh đa chức năng.

            Trên các ôtô hiện đại ngày nay người ta thường sử dụng loại bộ điều chỉnh điện áp bấn dẫn IC (Intergrated Circuit) vì những ưu điểm nổi bật của nó so với các loại bộ điều chỉnh điện áp cơ khí. Khi sử dụng bộ điều chỉnh điện áp cơ khí có hai nhược điểm quan trọng là tính trễ và đặc tính nhiệt độ của nó, tính trễ gây ra sự sụt áp, khi tiếp điểm cơ khí làm việc ở tốc cao với dòng lớn sẽ sinh nhiệt lớn làm tiếp điểm nhanh mòn và phải thường xuyên bảo dưỡng.

            Ưu điểm của bộ điều chỉnh điện áp IC là:

            - Điện áp điều chỉnh ổn định, biên độ dao động nhỏ.

            - Dải điện áp ra hẹp hơn và ít thay đổi theo thời gian

            - Chịu được rung động và có độ bền cao do không có các chi tiết chuyển động.

            - Tuổi thọ cao.

3.2.3.2. Nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn (IC)

            Nguyên lý hoạt động (hình 3-12):

            + Khi bật công tắc máy, có dòng từ (+) ăcquy ® Đèn báo nạp (8) ® R₁ ® D₁ ® R₄ ® mass, làm đèn báo nạp sáng. Đồng thời tạo ra điện áp mở tại cực B của TR1 làm TR1 mở cho dòng kích từ chạy theo mạch: (+) ăcquy ® Điện trở kích từ (RESISTOR) ® Cuộn kích từ (3) ® TR1 ® mass.

            + Khi máy phát hoạt động và bắt đầu phát điện thì hai đầu của đèn báo nạp sẽ được cấp điện áp (+) nên đèn báo nạp tắt.

            + Điều khiển dòng kích từ: Dòng kích từ được điều khiển bằng cách làm gián đoạn phía nối đất của cuộn kích từ (3) nhờ việc đóng, mở TR1 và TR2. Khi TR1 mở dòng kích từ chạy từ: Bộ chỉnh lưu (4) ® Diod kích từ (5) ® Cuộn kích từ (3) ® mass.

      Việc cảm nhận điện áp kích từ được thực hiện nhờ vào diod Zener (D₂ ). Khi điện áp ra của máy phát vượt quá điện áp giới hạn, qua biến trở R₂ tác dụng lên D₂ sẽ cho dòng chạy từ: Bộ chỉnh lưu (4) ® Biến trở (R₂) ® D₂ ® làm TR2 mở, TR1 đóng ® ngắt dòng chạy qua cuộn kích từ (3). Việc đóng, ngắt dòng qua cuộn kích từ được thực hiện nhiều lần trong một thời gian ngắn làm cho điện áp ra của máy phát ổn định.

3.2.4. Sơ đồ mạch điện hệ thống cung cấp điện trên xe Ford Focus

3.3. HỆ THỐNG THÔNG TIN

3.3.1. Tổng quan

            Trong những năm gần đây với sự phát triển đột phá của công nghệ ECU và cảm biến đã gắn kết nhiều thông tin rất hiện đại vào trong hoạt động của xe. Tuy nhiên sự gia tăng trọng lượng của xe do các thiết bị điện, điện tử đã trở thành gánh nặng cho công nghệ xe hơi. Để giải quyết vấn đề này các nhà sản xuất đã phát triển hệ thống mạng MPX.

            Hệ thống mạng MPX là phương thức thông tin liên lạc, nó truyền hay nhận hai hay nhiều dữ liệu chỉ trên một đường truyền. Vì vậy nó đã giải quyết được vấn đề giảm bớt số lượng dây điện. Bằng cách chia sẻ thông tin sẽ giảm được các bộ phận như công tắc, bộ chấp hành...

            Trong hệ thống mạng MPX sử dụng các phương pháp truyền dữ liệu như: BEAN, CAN, LIN, AVC-LIN.

3.3.2. Hệ thống mạng CAN (Controller Area Network)

            Trên xe Focus 2004 – 75 áp dụng hệ thống mạng CAN để kết nối giữa các bộ điều khiển nhằm làm tăng khả năng giao tiếp, trao đổi thông tin cho một số lượng lớn các bộ điều khiển trang bị trên xe.

            Đường truyền dữ liệu mạng CAN gồm hai dây xoắn với nhau thành một cặp. Việc truyền dữ liệu diễn ra bằng cách cấp điện áp High (+) và Low (-)  đến hai đường dây để gửi một tín hiệu (truyền dẫn bằng điện áp vi sai)

            Điện áp chênh lệch tạo ra giữa hai dây được phát hiện dưới dạng tín hiệu dữ liệu, nó có đặc điểm là không thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu bên ngoài. Vì giả sử khi có nhiễu thì phần nhiễu trên dây High và dây Low sẽ khử lẫn nhau.

            Việc kết nối các dữ liệu theo kiểu Bus: Bao gồm một số giắc đấu dây (J/C) tạo thành hai đầu bus chính có mạch đầu, cuối và đường bus nhánh nối các ECU và các cảm biến.

            Việc truyền và phát tín hiệu có thể thực hiện từ một ECU hoặc nhiều ECU đến một hoặc nhiều ECU khác, nếu vài ECU cùng truyền dữ liệu một lúc, việc truyền dữ liệu bị dừng lại và bắt đầu truyền lại với dữ liệu có mức ưu tiên cao nhất.

3.3.3. Hệ thống đường truyền dữ liệu trên xe Ford Focus 2004 – 75

            Có rất nhiều bộ điều khiển (module) đều có khả năng truyền và chia sẻ thông tin nhận được từ các cảm biến cho nhau, việc này được thực hiện một cách chính xác và thuận lợi nhờ tính ưu việt của mạng CAN.

            Hệ thống mạng CAN sử dụng hai đường truyền dữ liệu đó là:

            + Đường truyền dữ liệu CAN tốc độ cao (HS-CAN) hoạt động với tốc độ đường truyền là 500 kB.

            + Đường truyền dữ liệu CAN tốc độ trung bình (MS-CAN) hoạt động với tốc độ đường truyền là 125 kB.

3.3.3.1. Những tín hiệu vào đường truyền dữ liệu tốc độ cao (HS-CAN) trong mạng kết nối bộ điều khiển táp lô

            + Tốc độ xe từ bộ cảm biến tốc độ bánh xe đến bộ điều khiển ABS, đến PCM qua cổng giao tiếp (Gateway) và đồng hồ tốc độ xe trên bảng táp lô.

            + PCM điều khiển nạp cho máy phát điện, đến ăcquy qua cổng giao tiếp đến đèn cảnh báo.

            + Thông tin từ cảm biến trục khuỷu (CKP) đến bộ điều khiển PCM qua cổng giao tiếp đến đồng hồ báo tốc độ động cơ trên bảng táp lô.

            + Thông tin từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT) đến bộ điều khiển PCM qua cổng giao tiếp đến màn hình thông tin trung tâm.

            + PCM qua cổng giao tiếp đến đèn báo lỗi.

            + PCM qua cổng giao tiếp đèn cảnh báo hệ thống điều khiển động cơ hoặc màn hình thông tin trung tâm.

            + PCM qua cổng giao tiếp đến đèn cảnh báo áp suất dầu bôi trơn động cơ.

            + Bộ điều khiển ABS qua cổng giao tiếp đến đèn cảnh báo ABS.

            + Bộ điều khiển ABS qua cổng giao tiếp đến đèn cảnh báo hệ thống cân bằng xe.

            + Bộ điều khiển số TCM qua cổng giao tiếp đến phần hiển thị các dải số P-R-N-D-L.

 3.3.3.2. Những tín hiệu vào đường truyền dữ liệu tốc độ trung bình (MS-CAN) trong mạn kết nối bộ điều khiển táp lô

            + Bộ điều khiển túi khí RCM, đến bảng táp lô, đến đèn cảnh báo hệ thống túi khí có lỗi.

            + Bộ điều khiển túi khí RCM, vào bảng táp lô, đến đèn cảnh báo dây đai an toàn.

            + Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ môi trường, đến bộ điều khiển GEM vào bảng táp lô đến đèn cảnh báo mặt đường có nước đóng băng.

            + Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ môi trường, đến bộ điều khiển GEM vào bảng táp lô – màn hình thông tin trung tâm.

            + Công tắc đèn trước, đến bộ điều khiển GEM vào bảng táp lô đến đèn cảnh báo đèn pha trước.

            + Công tắc đèn xin đường, đến bộ điều khiển GEM, vào bảng táp lô, đến đèn cảnh báo hệ thống đèn xin đường.

            + Công tắc đèn pha, đến bộ điều khiển GEM vào bảng táp lô đến đèn cảnh báo đang sử dụng đèn pha.

            + Công tắc điều khiển cửa, đến bộ điều khiển GEM, vào bảng táp lô đến đèn cảnh báo cửa xe đang mở hoặc hiển thị trên màn hình thông tin trung tâm.

            + Công tắc nắp khoang động cơ, đến bộ điều khiển GEM, vào bảng táp lô đến đèn cảnh báo nắp khoang động cơ đang mở hoặc hiển thị trên màn hình thông tin trung tâm.

            + Công tắc nắp khoang hành lý, đến bộ điều khiển GEM, vào bảng táp lô đến đèn cảnh báo nắp khoang hành lý đang mở hoặc hiển thị trên màn hình thông tin trung tâm.

            + Công tắc điều khiển ga tự động, vào bộ điều khiển ga tự động, đến bộ điều khiển GEM, vào bảng táp lô đến đèn cảnh báo hệ thống điều khiển ga tự động.

            + Bộ báo mức dầu phanh, đến bộ điều khiển GEM, đến bảng táp lô, đèn cảnh báo mức dầu phanh thấp.

3.4. HỆ THỐNG ĐO ĐẠC VÀ KIỂM TRA

            Hệ thống đo đạc và kiểm tra bao gồm các đồng hồ, màn hình và các đèn cảnh báo thường nằm trên bảng táp lô nhằm giúp người lái xe dễ dàng xác định được tình trạng hoạt động của các hệ thống chính trong xe.

            Các đèn cảnh báo được sử dụng để cảnh báo các thông số quá mức, các chức năng của các thiết bị điện và sự hoạt động không bình thường của các hệ thống. Thông thường trên bảng táp lô có lắp các đèn sau: Đèn báo áp suất dầu thấp; Đèn báo ăcquy phóng điện; Đèn báo pha; Đèn báo xinhan; Đèn báo cảnh báo (đèn báo nguy); Đèn báo mức xăng thấp; Đèn báo hệ thống phanh; Đèn báo mở cửa....

            Các đồng hồ gồm có hai loại: đồng hồ hiển thị bằng kim và đồng hồ hiển thị bằng số.

            Với loại đồng hồ hiển thị bằng kim có thể là loại cơ khí hoặc loại điện tử dẫn động kim. Loại hiển thị bằng kim (dẫn động cơ khí) có độ chính xác thấp do khả năng  chịu được rung động kém và có độ trễ cơ khí.

            Loại hiển thị bằng số có nhiều ưu điểm như: dễ xem, độ chính xác cao, độ tin cậy cao do hiển thị số không có các chi tiết chuyển động.

            Màn hình hiển thị số trong mỗi đồng hồ thường dùng một VFD (màn hình huỳnh quang chân không), một vài diod đèn LED phát sáng hoặc một LCD (màn hình tinh thể lỏng).

3.4.1. Cấu tạo màn hình huỳnh quang chân không (VFD)

            Cấu tạo màn hình huỳnh quang chân không (VFD) gồm 3 phần: Một bộ dây tóc (ca -tốt); 20 đoạn a-nốt được phủ chất huỳnh quang; Một lưới được đặt giữa ca-tốt và a-nốt để điều khiển dòng điện. Tất cả các chi tiết này được đặt trong một buồng kính phẳng đã hút hết khí.

            A-nốt gắn trên tấm kính, các dây điện nối với các đoạn a-nốt nằm trực tiếp trên mặt tấm kính, một lớp cách điện phủ lên tấm kính và các đoạn huỳnh quang nằm ở phía trên lớp cách điện.

            Các đoạn được phủ chất huỳnh quang sẽ phát sáng khi bị các điện tử đập vào. Phía trên a-nốt là một lưới điều khiển được làm bằng kim loại đặc biệt và phía trên lưới là ca-tốt, một bộ dây tóc làm bằng dây tungsten mỏng được phủ một vật liệu đặc biệt có khả năng phát ra điện tử khi bị nung nóng.

            + Nguyên lý hoạt động (hình 3-18):

            Khi dòng điện chạy qua các dây tóc, dây tóc bị nung tới khoảng 600⁰C và vì vậy nó phát ra các điện tử. Nếu sau đó điện áp dương được cấp cho các đoạn huỳnh quang nó sẽ hút các điện tử từ dây tóc. Các điện tử này sau đó sẽ chạy vào các đoạn huỳnh quang rồi xuống mass, sau đó quay lại các dây tóc kết thúc một chu kỳ.

            Khi điện tử từ dây tóc đập vào đoạn huỳnh quang, chất huỳnh quang sẽ phát sáng (nếu các đoạn huỳnh quang được cấp điện áp dương).

            Ngược lại, nếu các đoạn huỳnh quang không được cấp điện áp dương nó sẽ không phát sáng.

            Chức năng của lưới là để đảm bảo các điện tử đập đều lên tất cả các đoạn huỳnh quang.

            Do lưới luôn có điện áp dương tại mọi thời điểm, nên tất cả các phần tử của nó đều hút các điện tử được phát ra từ dây tóc.

            Do đó, khi điện tử xuyên qua lưới và đập vào a-nốt chúng sẽ được chia đều.

3.4.2. Đồng hồ báo tốc độ động cơ

3.4.2.1.  Loại đồng hồ tốc độ chỉ thị bằng kim

            Loại đồng hồ này lấy tín hiệu từ các xung điện của cuộn sơ cấp bô bin trong mỗi chu kì xuất hiện tia lửa. (điện áp khoảng 400 V), sau khi qua IC đánh lửa (Igniter) sẽ được giảm áp nhờ một điện trở (Khoảng 2-5 KW), sẽ tạo nên tín hiệu vào đồng hồ. Tại đây, một mạch đếm xung sẽ tính toán cung cấp tín hiệu để điều khiển kim đồng hồ quay.

3.4.2.2. Loại đồng hồ tốc độ chỉ thị bằng số

            Tín hiệu xung từ cuộn đánh lửa được nhập vào cực A8 của máy tính. Máy vi tính đo thời gian nhập 6 xung (tương ứng với 2 vòng quay của động cơ) và tính tốc độ động cơ, làm màn hình huỳnh quang chân không (VFD) bật sáng hiển thị tốc độ động cơ ở dạng thanh đồ thị.

            Đồng hồ tốc độ động cơ được nối với một mạch điều chỉnh độ sáng gắn bên trong máy tính, mạch này điều chỉnh cường độ sáng khác nhau phát đến các đoạn huỳnh quang VFD của đồng hồ. Đoạn đầu tiên N để chỉ thị tốc độ hiện tại của động cơ có độ sáng lớn nhất, tiếp theo sau là 5 đoạn huỳnh quang có độ sáng giảm dần để đạt được hiệu ứng “ánh sao”.

3.4.3. Đồng hồ và cảm biến báo tốc độ xe

            Đồng hồ báo tốc độ xe thường kết hợp với đồng hồ đo quãng đường (odometer) để chỉ quãng đường xe đi được từ lúc xe bắt đầu hoạt động và đồng hồ hành trình (trip) để đo các lộ trình ngắn.

3.4.3.1. Đồng hồ tốc độ xe kiểu cáp mềm

            Đây là loại đồng hồ cơ khí đơn giản, tuy nhiên nó có nhược điểm là chịu rung sóc kém và sai số nhiều.

            Khi ô tô hoạt động, trục cáp mềm truyền mô men từ trục thứ cấp của hộp số đến trục dẫn động (7) kéo nam châm vĩnh cửu quay. Từ thông xuyên qua chụp nhôm làm phát sinh sức điện động, tạo dòng điện trong chụp nhôm (3). Dòng điện này tác dụng với từ trường của nam châm (4) làm chụp nhôm quay, kéo theo kim chỉ vận tốc (1) tương ứng trên vạch chia của đồng hồ. Mômen quay của chụp nhôm được cân bằng bởi lò xo (2).

            Tấm cân bằng nhiệt (5) có tác dụng làm giảm bớt sai số do nhiệt của đồng hồ. Khi nhiệt độ tăng, từ thông qua nó giảm, phần lớn sẽ qua chụp nhôm để giữ cho dòng điện trong chụp nhôm không đổi.

3.4.3.2. Đồng hồ tốc độ xe loại điện tử chỉ thị bằng kim

            Đây là loại đồng hồ được sử dụng phổ biến trên ô tô hiện nay, thông thường sử dụng kiểu cuộn dây từ trường chữ thập và đồng hồ quãng đường mô tơ xung.

            + Cảm biến tốc độ được gắn ở hộp số và được dẫn động bởi bánh răng chủ động của công tơ mét.

            Cảm biến tốc độ bao gồm một HIC (mạch tổ hợp) ghép với một MRE (phần tử từ kháng) gắn bên trong và một vòng nam châm bốn cực. Khi xe bắt đầu chuyển động và vòng nam châm bắt đầu quay, cảm biến tốc độ phát ra các tín hiệu xung. Các tín hiệu xung này được đưa vào mạch IC lôgic và phát đến các IC dẫn động nhờ một cụm từ chữ thập sẽ làm kim đồng hồ quay.

            + Kim đồng hồ tốc độ được dẫn động bằng một cụm từ chữ thập. Cấu tạo cụm từ chữ thập bao gồm một rôto từ được quấn 2 cuộn dây đặt lệch nhau 90⁰. Khi cường độ và hướng của dòng điện qua cuộn dây thay đổi, từ trường sinh ra trong cuộn dây cũng thay đổi và sinh ra lực tổng hợp làm rôto quay.

            Dòng điện chạy qua cuộn dây L₁ và L₂ lệch pha nhau 90⁰. Do dòng điện xoay chiều có dạng sóng hình sin nên đạt được đặt tính tuyến tính quanh chu vi nam châm.

3.4.3.3. Đồng hồ tốc độ xe loại hiển thị bằng số

            Hoạt động của đồng hồ này dựa vào tín hiệu đầu ra từ máy tính, máy tính đếm các tín hiệu xung từ cảm biến tốc độ trong khoảng thời gian xác định, rồi tính tốc độ sau đó bật VFD để hiển thị tốc độ.

            Cảm biến tốc độ có một cặp quang gắn bên trong, cặp này bao gồm một diod phát sáng (LED) và một transistor quang. Giữa LED và transistor quang là một đĩa cảm biến có 20 rãnh.

            Đĩa xẻ rãnh được nối với dây công tơ mét vì vậy dây quay nhanh hay chậm khi tốc độ xe tăng hay giảm. Khi quay nó liên tục làm gián đoạn các nguồn sáng chiếu từ LED đến transistor quang, bật tắt transistor quang và vì vậy Tr1 bật tắt gián đoạn. Khi Tr1 bật tắt gián đoạn tạo ra một tín hiệu 20 ppr (xung/vòng) đến cực C2 của máy tính. Bộ điều khiển sẽ đếm số xung trong một khoảng thời gian từ đó xác định tốc độ của xe.

            Công tắc MILES/KM dùng để thay đổi thông số hiển thị tốc độ xe dưới dạng (mph) hay (Km/h).

            Mỗi nhóm 20 xung từ cảm biến tốc độ được chia thành 4 nhóm nhỏ, mỗi nhóm 5 xung và 4 tín hiệu này được phát ra từ cực A2 đến các cụm điều khiển tốc độ xe khác nhau như: ECU động cơ, ECU chân ga...

            Chuông báo tốc độ được trang bị để khi tốc độ xe vượt quá tốc độ cho phép (125 km/h), một transistor bên trong bộ vi xử lý bật và tắt làm chuông kêu.

3.4.4. Đồng hồ và cảm biến báo áp suất dầu

            Đồng hồ báo áp suất dầu nhằm mục đích báo áp suất dầu trong động cơ giúp phát hiện hư hỏng trong hệ thống bôi trơn. Trên ô tô hiện nay thường dùng loại đồng hồ áp suất dầu kiểu nhiệt điện (lưỡng kim).

            Cấu tạo cơ cấu đồng hồ gồm hai phần: Bộ cảm biến, được lắp vào carte của động cơ hoặc lắp ở bộ lọc dầu thô và một đồng hồ hiển thị bố trí trên bảng táp lô. Đồng hồ và bộ cảm biến mắc nối tiếp với nhau và đấu vào mạch sau công tắc máy.

Bộ cảm biến làm nhiệm vụ biến đổi tương đương sự thay đổi của áp suất dầu nhờn thành sự thay đổi các tín hiệu điện để đưa về đồng hồ đo. Thang đồng hồ được phân độ theo đơn vị kg/cm².

            Nguyên lý của loại đồng hồ này là cho một dòng điện đi qua một phần tử lưỡng kim. Phần tử lưỡng kim được chế tạo bằng cách liên kết hai kim loại khác nhau hoặc hợp kim có hệ số giản nở nhiệt khác nhau, vì vậy các phần tử lưỡng kim này sẽ bị cong khi nhiệt độ thay đổi. Phần tử lưỡng kim thường kết hợp với một dây may so

                  Khi áp suất dầu thấp: Phần tử lưỡng kim ở bộ phận cảm biến áp suất dầu có gắn một tiếp điểm và độ dịch chuyển kim đồng hồ tỉ lệ với dòng điện chạy qua dây may so. Khi áp suất dầu bằng 0, tiếp điểm mở (vì màng 7 không nâng lên). Vì vậy khi bật công tắc máy vẫn không có dòng điện chạy qua. Do đó kim chỉ mức 0.

            Khi có áp suất dầu thấp, màng đẩy tiếp điểm làm nó tiếp xúc nhẹ. Sau đó có một dòng điện chạy qua dây may so của cảm biến và bộ báo áp suất dầu. Vì áp suất tiếp xúc của tiếp điểm nhỏ, tiếp điểm lại mở do phần tử lưỡng kim bị uốn cong do có dòng điện nhỏ chạy qua nó. Do tiếp điểm của bộ cảm biến áp suất dầu mở khi dòng điện chạy qua trong một thời gian ngắn. Nhiệt độ của phần tử lưỡng kim trong bộ chỉ thị áp suất không tăng nên nó bị uốn ít. Vì vậy, kim chỉ thị lệch nhẹ.

            Khi áp suất dầu cao: Khi áp suất dầu tăng, màng (7) đẩy tiếp điểm (6) mạnh nâng phần tử lưỡng kim lên. Vì vậy, dòng điện sẽ chạy qua trong một thời gian dài, tiếp điểm sẽ chỉ mở khi phần tử lưỡng kim (5) uốn lên trên đủ để chống lại lực đẩy của dầu. Do dòng điện chạy qua phần tử lưỡng kim trong một thời gian dài cho đến khi tiếp điểm (6) mở, làm nhiệt độ của phần tử lưỡng kim (1) tăng vì vậy làm tăng độ cong của nó. Kết quả là làm cho kim chỉ thị lệch nhiều hơn. Như vậy, độ cong của phần tử lưỡng kim (1) trong bộ chỉ thị tỉ lệ với độ cong của phần tử lưỡng kim (5) trong bộ cảm biến áp suất dầu.

3.4.5. Đồng hồ và cảm biến báo nhiên liệu

            Đồng hồ nhiên liệu có tác dụng báo cho người lái xe biết lượng xăng (dầu) có trong bình chứa. Có ba kiểu đồng hồ nhiên liệu, kiểu điện trở lưỡng kim, kiểu cuộn dây chữ thập và kiểu hiển thị bằng số.

3.4.5.1. Đồng hồ nhiên liệu kiểu điện trở lưỡng kim

            + Cấu tạo: Một phần tử lưỡng kim được dùng ở đồng hồ chỉ thị và một biến trở trượt kiểu phao được dùng ở bộ cảm nhận mức nhiên liệu.

            Biến trở trượt kiểu phao bao gồm một phao dịch chuyển lên xuống cùng với mức nhiên liệu. Thân bộ cảm nhận mức nhiên liệu có gắn với điện trở trượt, và đòn phao nối với điện trở trượt. Khi phao dịch chuyển, vị trí của tiếp điểm trượt trên biến trở thay đổi làm thay đổi điện trở.

            Thông thường vị trí chuẩn của phao được đặt ở vị trí thấp hơn của bình vì ở vị trí này khi mức nhiên liệu thấp sẽ đo chính xác hơn.

            + Hoạt động: Khi bật công tắc máy ở vị trí ON, dòng điện chạy qua bộ ổn áp và dây may so ở bộ chỉ thị nhiên liệu và được tiếp mass qua điện trở trượt ở bộ cảm nhận mức nhiên liệu. Dây may so trong bộ chỉ thị nhiên liệu sinh nhiệt khi dòng điện chạy qua làm cong phần tử lưỡng kim tỷ lệ với cường độ dòng điện. Kết quả là kim được nối với phần tử lưỡng kim lệch đi một góc trên thang đo.

            Khi mức nhiên liệu cao, điện trở của biến trở nhỏ nên cường độ dòng điện chạy qua lớn hơn. Vì vậy, nhiệt được sinh ra trên dây may so lớn hơn, do đó phần tử lưỡng kim bị cong nhiều làm kim dịch chuyển về phía F (Full).

            Khi mức nhiên liệu thấp điện trở của biến trở lớn, nên chỉ có một dòng điện nhỏ chạy qua. Vì vậy, phần tử lưỡng kim bị uốn ít và kim dịch chuyển về phía E (Empty).

Đồng hồ kiểu điện trở lưỡng kim bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của điện áp cung cấp. Sự tăng hay giảm của điện thế trên xe sẽ gây ra sai số chỉ thị trong đồng hồ nhiên liệu. Để tránh sai số này, người ta lắp một ổn áp lưỡng kim (hoặc một ổn áp IC) trong đồng hồ nhiên liệu để giữ điện áp ở một giá trị không đổi.

3.4.5.2. Đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập

            Đồng hồ nhiên liệu cuộn dây chữ thập được dùng trong đồng hồ chỉ thị còn bộ phận cảm nhận mức nhiên liệu vẫn dùng biến trở.

            Đặc điểm của đồng hồ kiểu cuộn dây chữ thập so với đồng hồ kiểu phần tử lưỡng kim là: Có độ chính xác cao hơn; Góc quay của kim rộng hơn; Không cần mạch điều chỉnh điện áp.

            + Cấu tạo:

            Đồng hồ cuộn dây chữ thập là một thiết bị điện tử trong đó các cuộn dây được quấn bên ngoài một rôto từ theo bốn hướng, mỗi hướng lệch nhau 90⁰. Khi dòng điện qua cuộn dây bị thay đổi bởi điện trở của bộ cảm nhận mức nhiên liệu, từ thông được tạo ra trong cuộn dây theo bốn hướng thay đổi, làm rôto quay và kim dịch chuyển.

Khoảng trống phía dưới rôto được điền đầy dầu silicol để ngăn không cho kim dao động khi xe bị rung.

            + Hoạt động:

            Các cực bắc (N) và nam (S) được tạo ra trên rôto từ. Khi dòng điện chạy qua mỗi cuộn dây, từ trường sinh ra trên mỗi cuộn dây làm rôto quay và làm kim dịch chuyển.

            Cuộn L₁ và L₃ được quấn trên cùng một trục nhưng ngược hướng nhau, cuộn L₂ và L₄ được quấn trên cùng một trục lệch với trục kia một góc 90⁰ và cũng được quấn ngược chiều nhau.

            Khi công tắc máy ở vị trí ON, dòng điện chạy theo hai đường:

      (+)Ăcquy ® L₁ ® L₂ ® Bộ cảm nhận mức nhiên liệu ® mass.

      (+)Ăcquy ® L₁ ® L₂ ® L₃ ® L₄ ® mass.

Điện áp V_S thay đổi theo sự thay đổi của điện trở trong bộ cảm nhân mức nhiên liệu làm cho cường độ dòng điện I₁ và I₂ thay đổi theo. Kết quả làm cho độ lớn của từ trường thay đổi và chiều quay của kim chỉ thị cũng thay đổi.

            Khi thùng nhiên liệu đầy: lúc này điện trở của bộ cảm biến mức nhiên liệu nhỏ, nên có một dòng điện lớn chạy qua bộ cảm nhận mức nhiên liệu và chỉ có một dòng điện nhỏ chạy qua cuộn L₃ và L₄. Vì vậy từ trường sinh ra trong hai cuộn L₃ và L₄ yếu, kết quả làm cho từ trường tổng có xu hướng làm rôto quay sao cho kim chỉ về phía F (Full).

            Khi thùng nhiên liệu hết: điện trở bộ báo mức nhiên liệu lớn nên cường độ dòng điện qua L₃ và L₄ sẽ lớn và kết quả làm cho từ trường tổng có xu hướng làm cho rôto quay sao cho kim chỉ về phía E (Empty).

3.4.5.3. Đồng hồ nhiên liệu kiểu hiển thị bằng số

            Đây là loại đồng hồ sử dụng màn hình hiển thị VFD giúp lái xe nhận biết mức nhiên liệu một cách trực quan và chính xác hơn. Bộ cảm nhận mức nhiên liệu vẫn dùng một biến trở như loại đồng hồ thông thường.

            + Cấu tạo:

            + Hoạt động:

            Cấp điện áp 5 (V) vào cực A10 của bộ cảm nhận mức nhiên liệu. Điện áp cực A4 được nối và thay đổi theo sự di chuyển của phao bộ cảm nhận nhiên liệu. Máy vi tính nhận biết điện áp cực A4, so sánh với điện áp chuẩn và bật VFD để hiển thị mức nhiên liệu.

            Mức nhiên liệu được hiển thị bằng một thanh có 10 đoạn, mỗi đoạn gồm 2 cột VFD. Do mức nhiên liệu dao động nên máy tính sẽ đo điện áp vài trăm lần trong một thời gian ngắn sau đó tính giá trị trung bình để hiển thị.

            Khi mức nhiên liệu thấp, dấu hiệu “bơm xăng” màu xanh sẽ tắt và thay vào đó là màu hổ phách để báo hiệu cho người lái. Lúc đó đoạn số 2 của màn hình hiển thị mức nhiên liệu tắt, tức là khi chỉ có đoạn số 1 sáng.

            Bộ cảm nhận mức nhiên liệu không bình thường: hiện tượng này xảy ra khi có sự gián đoạn giữa cực A4 và bộ cảm nhận mức nhiên liệu hay giữa cực A2 và bộ cảm nhận mức nhiên liệu. Nếu nó xảy ra, tất cả 10 đoạn (hiển thị mức nhiên liệu đầy) sẽ nháy trong khoảng 2 phút khi khóa điện bật ON. Cùng lúc đó màn hình đồng hồ nhiên liệu sẽ chuyển sang vị trí cảm nhận hết xăng. Mặt khác nếu cực nối A2 và bộ cảm nhận mức nhiên liệu bị gián đoạn trong khi khóa điện đang bật thì đồng hồ nhiên liệu chỉ mức hết xăng.

3.4.6. Đồng hồ và cảm biến báo nhiệt độ nước làm mát

      Đồng hồ nhiệt độ nước chỉ thị nhiệt độ nước trong áo nước động cơ. Có ba kiểu đồng hồ nhiệt độ nước, kiểu điện trở lưỡng kim có một phần tử lưỡng kim ở bộ phận chỉ thị và một biến trở (nhiệt điện trở) trong bộ cảm nhận nhiệt độ; kiểu cuộn dây chữ thập (cuộn dây chữ thập ở đồng hồ chỉ thị) và kiểu hiển thị số.

3.4.6.1. Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát kiểu điện trở lưỡng kim và kiểu cuộn dây chữ thập

            Nhìn chung thì đồng hồ nhiệt độ nước làm mát động cơ kiểu điện trở lưỡng kim và kiểu cuộn dây chữ thập có nguyên lý và cấu tạo như đồng hồ báo nhiên liệu, chỉ khác ở phần bộ cảm nhận nhiệt độ nước. Vì vậy ở đây em chỉ giới thiệu cấu tạo bộ cảm nhận nhiệt độ nước (loại nhiệt điện trở).

            Nhiệt điện trở là một chất bán dẫn, thuộc loại hệ số nhiệt âm NTC . Điện trở của nó thay đổi rất lớn theo nhiệt độ, nghĩa là điện trở sẽ giảm khi nhiệt độ tăng.

            Nhìn vào sơ đồ hình 3-33 b ta thấy: Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ thấp thì điện trở của cảm biến nhiệt độ cao và gần như không có dòng điện chạy qua. Vì vậy dây may so chỉ sinh nhiệt ít làm cho kim chỉ thị lệch nhẹ. Trường hợp nhiệt độ nước làm mát thấp thi ngược lại.

3.4.6.2. Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát kiểu hiển thị số

            Loại đồng hồ này vẫn sử dụng bộ cảm nhận nhiệt độ nước loại nhiệt điện trở như giới thiệu hình 3-33. Màn hình hiển thị là loại VFD.

            Cấu tạo và hoạt động:

            Cấp điện áp cho điện trở R trong bộ vi xử lý và đến bộ báo nhiệt độ nước, nó được mắc nối tiếp với điện trở R. Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ thay đổi, thì nhiệt độ của bộ cảm nhận (nhiệt điện trở) cũng thay đổi làm thay đổi điện áp tại chân A6. Bộ vi xử lý nhận tín hiện này và so sánh với điện áp chuẩn rồi hiển thị kết quả bằng cách bật sáng các thanh đồ thị của VFD.

            Nhiệt độ nước làm mát được hiển thị bằng một VFD có một thanh gồm 10 đoạn, tạo thành 2 cột.

            Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ bình thường (< 96 ⁰C ±3 ⁰C) màn hình VFD sáng bình thường.

      Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ vượt mức cho phép (> 96 ⁰C ±3 ⁰C) màn hình VFD sẽ nháy liên tục. Nếu nhiệt độ vượt quá 120 ⁰C tins hiệu báo quá nóng sẽ bật sáng báo hiệu phải dừng động cơ.

            Trên các xe có trang bị loại đồng hồ nhiệt độ làm mát kiểu hiển thị số sẽ không cần trang bị cơ cấu báo nguy nhiệt độ nước làm mát.

3.4.7. Đồng hồ Ampere

            Đồng hồ ampere dùng để theo dõi việc nạp điện cho ăcquy trên ô tô, nó được mắc nối tiếp với phụ tải và cho biết cường độ dòng điện nạp và phóng của ăcquy bằng ampere (A).

      Đồng hồ ampere điện từ loại nam châm quay:

            + Cấu tạo: Trên khung chất dẻo (3) có quấn cuộn dây (5) bằng loại dây đồng nhỏ. Song song với cuộn dây có mắc một điện trở bằng constant (hợp kim của sắt và nicken). Trên trục của kim nhôm gắn đĩa nam châm (6) và cần (8) có thể quay quanh trục trong một khoảng giới hạn bởi rãnh cong (9) của khung chất dẻo. Đai chắn từ (4) bảo vệ cho đồng hồ khỏi bị ảnh hưởng của những từ trường bên ngoài.

            + Hoạt động: Khi không có dòng điện qua các cuộn dây, do tác dụng tương hỗ giữa các cực khác dấu của nam châm cố định (2) và đĩa nam châm (6), kim đồng hồ được giữ ở vị trí số 0 của thang đo. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, xung quanh cuộn dây sẽ xuất hiện một từ trường có hướng vuông góc với từ trường của nam châm cố định (2). Tác dụng tương hỗ giữa hai từ trường tạo thành một từ trường tổng hợp có véc tơ xác định theo quy luật hình bình hành. Nam châm (6) và kim sẽ quay hướng theo chiều véc tơ của từ trường tổng hợp. Khi cường độ dòng điện trong cuộn dây tăng thì từ trường do nó sinh ra tăng, làm cho kim quay đi một góc lớn hơn. Khi chiều dòng điện trong cuộn dây thay đổi thì chiều của từ trường do nó sinh ra cũng thay đổi và kim đồng hồ sẽ lệch về phía khác.

3.4.8. Các mạch đèn cảnh báo

            Cảm biến báo nguy và đèn hiệu nhằm báo cho lái xe biết tình trạng làm việc của một số bộ phận như áp suất dầu trong hệ thống bôi trơn, nhiệt độ nước làm mát động cơ...

            Các mạch đèn cảnh báo bao gồm hai bộ phận chính: Bộ cảm biến báo nguy và đèn cảnh báo.

            Bộ cảm biến báo nguy là một loại công tắc điện tự động đặc biệt làm nhiệm vụ bật đèn ở bảng đồng hồ khi có sự thay đổi nguy hại đến điều kiện làm việc của động cơ.

3.4.8.1. Cơ cấu báo nguy áp suất nhớt động cơ

            Cơ cấu này báo hiệu trong trường hợp áp suất nhớt động cơ giảm tới mức có thể hư động cơ.

            Hoạt động (hình 3-36): Khi động cơ ô tô làm việc, dầu từ hệ thống bôi trơn động cơ sẽ qua lỗ của núm (8) vào buồng (7) và khi áp suất dầu trong buồng (7) lớn hơn 0,4÷0,7 Kg/cm² thì màng (6) sẽ song lên, nâng cần tiếp điểm di động (4) mở ra, làm đèn báo (3) tắt. Hệ thống làm việc bình thường.

            Nếu vì một lý do nào đó làm áp suất trong hệ thống bôi trơn giảm xuống thấp hơn 0,4 ÷ 0,7 Kg/cm² màng (6) nằm ở vị trí ban đầu, còn tiếp điểm (4) ở trạng thái đóng, đảm bảo thông mạch cho đèn báo hiệu (3) sáng. Báo hiệu hệ thống làm việc không bình thường.

3.4.8.2. Cơ cấu báo nguy nhiệt độ nước làm mát động cơ

            Cơ cấu này báo hiệu cho tài xế biết nhiệt độ nước quá cao (không cho phép) trong hệ thống làm mát động cơ, cơ cấu này được trang bị trên các xe có đồng hồ nhiệt độ nước làm mát kiểu cơ khí.

            Bộ cảm biến nhiệt độ nước làm mát được vặn vào phía trên của két nước hoặc trên đường nước đi, còn đèn hiệu lắp ở bảng đồng hồ.

            Cấu tạo bộ cảm biến báo nguy nhiệt độ nước làm mát (hình 3-36) gồm một thanh lưỡng kim (4) đặt lật ngược và nằm trong chụp nhôm (5). Thanh lưỡng kim này làm nhiệm vụ đóng mở tiếp điểm (7) (nối hoặc cắt mass) cho đèn báo hiệu (2) theo nhiệt độ nước làm mát động cơ.

            Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ thấp thì tiếp điểm (7) ở trạng thái mở ® đèn (2) tắt.

            Khi nhiệt độ nước làm mát tăng, thanh lưỡng kim (4) bị nóng, nó sẽ biến dạng và khi nhiệt độ nước làm mát trong khoảng 96 ⁰C  ± 3 ⁰C thì tiếp điểm (7) đóng ® đèn (2) sáng.

3.5. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

3.5.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống chiếu sáng

            + Nhiệm vụ: Hệ thống chiếu sáng nhằm đảm bảo đều kiện làm việc cho người lái ô tô nhất là vào ban đêm và đảm bảo an toàn giao thông.

            + Yêu cầu: Hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo hai yêu cầu cơ bản

            Một là có cường độ sáng lớn và phù hợp với điều kiện vận hành của xe.

            Hai là không làm lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều.

            + Phân loại: Theo đặc điểm của phân bố chùm ánh sáng người ta phân thành 2 loại hệ thống chiếu sáng.

            * Hệ thống chiếu sáng theo Châu Âu.

            * Hệ thống chiếu sáng theo Châu Mỹ.

3.5.2. Thông số cơ bản và các chức năng của hệ thống chiếu sáng

3.5.2.1. Thông số cơ bản

Bảng 3-1. Các thông số của hệ thống chiếu sáng

3.5.2.2. Các chức năng của hệ thống chiếu sáng

            Hệ thống chiếu sáng là một tổ hợp gồm nhiều loại đèn có chức năng khác nhau

            + Đèn kích thước trước và sau xe (Side & Rear lamp): Được sử dụng thường xuyên, đặc biệt là vào ban đêm nhằm giúp cho tài xế xe phía sau biết được kích thước và khoảng cách của xe đi trước.

            + Đèn đầu (Head lamps): Đây là đèn lái chính, dùng để chiếu sáng không gian phía trước xe giúp tài xế có thể nhìn thấy trong đêm tối hay trong điều kiện tầm nhìn hạn chế.

            + Đèn sương mù (Fog lamp): Trong điều kiện sương mù, nếu sử dụng đèn pha chính có thể tạo ra vùng ánh sáng chói phía trước gây trở ngại cho các xe đối diện và người đi đường. Vì vậy người ta sử dụng đèn sương mù để giải quyết vấn đề trên. Các đèn sương mù thường chỉ sử dụng ở các nước có nhiều sương mù.

            + Đèn lái phụ trợ (Auxiliary driving lamps): Đèn này được nối với nhánh đèn pha chính, dùng để tăng cường độ chiếu sáng khi bật đèn pha. Nhưng khi có xe đối diện đến gần, đèn này phải được tắt thông qua một công tắc riêng để tránh gây lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều.

            + Đèn trong xe (interior light): Gồm nhiều đèn có công suất nhỏ, ở các vị trí khác nhau trong xe với mục đích tăng tính tiện nghi và thẩm mỹ cho nội thất xe hơi.

            + Đèn bảng số (Licence plate lllumination): Đèn này phải có ánh sáng trắng nhằm soi rõ bảng số xe, đèn này phải được bật sáng cùng lúc với đèn pha hay cốt và đèn đậu xe.

            + Đèn lùi (Revering lamps): Đèn này được chiếu sáng khi xe gài số lùi, nhằm báo hiệu cho các xe khác và người đi đường.

3.5.3. Cấu tạo của bóng đèn

            Trên ô tô hiện nay thường sử dụng hai loại bóng đèn là: Loại dây tóc và loại halogen.

            + Loại đèn dây tóc: Vỏ đèn làm bằng thủy tinh, bên trong chứa một dây điện trở làm bằng volfram. Dây volfram được nối với hai dây dẫn để cung cấp dòng điện đến. Hai dây dẫn này được gắn chặt vào nắp đậy bằng đồng hay nhôm. Bên trong bóng đèn sẽ được hút hết khí tạo môi trường chân không nhằm tránh oxy hóa và bốc hơi dây tóc.

            Khi hoạt động ở một điện áp định mức, nhiệt độ dây tóc lên đến 2300 ⁰C và tạo ra vùng sáng trắng. Nếu cung cấp cho đèn một điện áp thấp hơn định mức, nhiệt độ dây tóc và cường độ sáng sẽ giảm xuống. Ngược lại nếu cung cấp cho đèn một điện áp cao hơn thì trong một thời gian ngắn sẽ làm bốc hơi volfram, gây ra hiện tượng đen bóng đèn và có thể đốt cháy cả dây tóc.

            Đây là loại bóng đèn dây tóc thường, môi trường làm việc của dây tóc là chân không nên dây tóc dễ bị bốc hơi sau một thời gian làm việc. Đó là nguyên nhân làm cho vỏ thủy tinh bị đen.

            Để khắc phục điều này, người ta có thể làm cho vỏ thủy tinh lớn hơn, tuy nhiên cường độ ánh sáng sẽ giảm sau một thời gian sử dụng.

            + Loại đèn halogen: Sự ra đời của bóng đèn halogen đã khắc phục được các nhược điểm của bóng đèn dây tóc thường. Người ta sử dụng phần lớn thủy tinh thạch anh để làm bóng vì loại vật liệu này chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao (khoảng 5 đến 7 bar) cao hơn thủy tinh bình thường làm cho dây tóc đèn sáng hơn và tuổi thọ cao hơn bóng đèn thường.

            Thêm vào đó, một ưu điểm của bóng halogen là chỉ cần một tim đèn nhỏ hơn so với bóng thường. Điều này cho phép điều chỉnh tiêu điểm chính xác hơn so với bóng bình thường

            Đèn halogen có chứa khí halogen (như Iod hoặc Brôm). Các chất khí này tạo ra một quá trình hóa học khép kín: Iod kết hợp với vonfram (hay Tungsten) bay hơi ở dạng khí thành iodur vonfram, hỗn hợp khí này không bám vào vỏ thủy tinh như bóng đèn thường mà thay vào đó sự chuyển động đối lưu sẽ mang hỗn hợp này trở về vùng khí nhiệt độ cao xung quanh tim đèn (ở nhiệt độ cao trên 1450 ⁰C) thì nó sẽ tách thành 2 chất: vonfram bám trở lại tim đèn và các phần tử khí halogen được giải phóng trở về dạng khí.

            Quá trình tái tạo này không chỉ ngăn chặn sự đổi màu bóng đèn mà còn giữ cho tim đèn luôn hoạt động ở điều kiện tốt trong một thời gian dài. Bóng đèn halogen phải được chế tạo để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn 250 ⁰C. Ở nhiệt độ này khí halogen mới bốc hơi.

3.5.4. Các sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng trên xe Ford Focus

3.5.4.1. Đèn pha, cốt (Head lamps)

            Hoạt động của đèn pha, cốt (hình 3-40):

            Hoạt động của mạch điện đèn pha, cốt theo kiểu âm chờ. Ăcquy luôn cấp điện cho chân vào của rơ le (7), (8) và hộp cầu chì trung tâm (3). Công tắc đèn (2) được lấy điện sau hộp cầu chì (3).

            Khi công tắc đèn (2) bật ở vị trí “Low beam” và công tắc đa chức năng (11) bật ở “vị trí mo” sẽ đóng tiếp điểm cho rơ le đèn cốt (8), xuất hiện dòng điện chạy theo hai mạch sau:

            * Từ (+) Ăcquy ® Cầu nối (1) ® Hộp cầu chì (3) ® Đèn báo đèn đầu (4)                           * Từ (+) Ăcquy ® Cầu nối (1) ® Rơ le đèn cốt (8) ® Tim cốt đèn (9) và (10) ® mass.

            Khi công tắc đa chức năng (11) bật ở vị trí “Đèn pha” sẽ ngắt mạch rơ le đèn cốt (8), đồng thời đóng tiếp điểm rơ le đèn pha (7), suất hiện dòng điện chạy theo hai mạch sau:

            * Từ (+) Ăcquy ® Cầu nối (1)  ® Hộp cầu chì (3) ® Đèn báo đèn pha (5)                          * Từ (+) Ăcquy ® Cầu nối (1) ® Rơ le đèn pha (8) ® Tim pha đèn (9) và (10) ® mass.

3.5.4.2. Đèn vị trí và đèn đậu xe (Position and parking lamps)

Hoạt động của đèn vị trí và đèn đậu xe (hình 3-41):

            Hoạt động của đèn vị trí và đèn đậu xe cũng thuộc loại âm chờ. Loại đèn này thường được bật sáng khi công tắc máy ở vị trí “Off”.

            Khi công tắc đèn (2) ở vị trí “Parking lamps” có dòng điện chạy theo mạch sau:

            (+) Ăcquy ® Công tắc máy (1) ® Hộp cầu chì trung tâm (3) ® Công tắc đèn (2) ở vị trí “0” ® Đèn đậu xe trước (6), (7) và tim đèn hậu (4), (5). ® mass. Làm cả 4 đèn sáng.

            Khi công tắc đèn (2) ở vị trí “Park” có dòng chạy theo mạch sau:

            (+) Ăcquy ®  Hộp cầu chì trung tâm (3) ® Công tắc đèn (2) ở vị trí “2” ® Đèn đậu xe trước (6), (7) và tim đèn hậu (4), (5). ® mass. Làm cả 4 đèn sáng.

3.5.4.3. Đèn sương mù (Fog lamps)

            Hoạt động của đèn sương mù (hình 3-42):

            Trong sơ đồ đấu dây thì đèn sương mù được nối với đèn cảnh báo trên táp lô, hoạt động của mạch điện như sau:

            Khi bật công tắc đèn (2) sang vị trí “Front fog lamps” sẽ đóng mạch cho đèn sương mù trước, theo mạch sau:

            (+) Ăcquy ® Hộp cầu chì trung tâm (1) ® Công tắc đèn (2), vị trí “1” ® Bộ đèn sương mù trước (3), (4) ® mass. Đồng thời khi qua công tắc (2) có mạch cung cấp cho đèn báo đèn sương mù trước (6) trên táp lô.

            Khi bật công tắc đèn (2) sang vị trí “Rear fog lamps” sẽ đóng mạch cho đèn sương mù sau, theo mạch sau:

            (+) Ăcquy ® Hộp cầu chì trung tâm (1) ® Công tắc đèn (2), vị trí “2” ® Bộ đèn sương mù trước (3), (4) và tim đèn sương mù “Fog lamp” trong bộ đèn sau (8), (9)  ® mass. Đồng thời khi qua công tắc (2) có mạch cung cấp cho đèn báo đèn sương mù sau (7) trên táp lô. Như vậy khi công tắc đèn (2) ở vị trí “Rear fog lamps” thì cả bốn đèn sương mù (trước và sau) đều sáng.

3.5.4.4.  Đèn trong xe (interior light)

            Xe Ford Focus trang bị hệ thống đèn trong xe bao gồm các đèn sau: Đèn đọc sách (đèn trần), đèn chiếu sáng hộp đựng đồ, đèn chiếu sáng gương trang điểm, đèn chiếu sáng khoang hành lý. Tất cả các đèn này được cấp điện từ bộ “BATTERY SAVER” từ nguồn ăcquy và thông qua một rơ le.

            Hoạt động của đèn trong xe (hình 3-43):

      - Đèn đọc sách trước. Nếu công tắc đèn ở vị trí “ON” thì có mạch sau:

            (+) ăcquy ® Rơ le (1) ® Đèn đọc sách (8) và (9) ® Bộ cầu chì (2) ® mass.

      - Đèn đọc sách sau: Tương tự đèn trước.

      - Đèn chiếu sáng hộp đựng đồ. Khi công tắc ở vị trí “Open”, (khi mở cửa hộp đựng đồ đồng thời bật công tắc đèn) có mạch sau:

            (+) ăcquy ® Rơ le (1) ® Đèn hộp đựng đồ (3) ® mass.

      - Đèn chiếu sáng gương trang điểm. Khi bật công tắc đèn trang điểm phải (hoặc trái) sang vị trí “ON” có mạch sau:

            (+) ăcquy ® Rơ le (1) ® Đèn trang điểm (4 ), (hoặc (7)) ® mass.

      - Đèn chiếu sáng khoang hành lý. Công tắc đèn lấy từ tín hiệu đóng (closed), mở (open) của sau xe. Khi công tắc ở vị trí “open” có mạch sau:

            (+) ăcquy ® Rơ le (1) ® Đèn khoang hành lý (10) ® mass. 

3.5.4.5. Đèn bảng số (Licence plate lllumination)

            Hoạt động của đèn bảng số xe (hình 3-44): Khi công tắc đèn (2) ở vị trí “Park” cho mạch điện theo mạch sau: (+) ăcquy ® Hộp cầu chì trung tâm (1) ® Công tắc đèn (2) ® Hộp cầu chì trung tâm (1) ® Đèn cảnh báo (3) và đèn chiếu sáng biển số (4).

3.6. HỆ THỐNG TÍN HIỆU

            Hệ thống tín hiệu trên xe bao gồm các tín hiệu âm thanh như còi, chuông nhạc và hệ thống chiếu sáng kiểu công tắc đèn báo rẽ, báo nguy. Tất cả đều nhằm mục đích đảm bảo an toàn giao thông khi xe lưu hành trên đường và các mục đích khác.

            * Công tắc đèn báo rẽ:

Công tắc đèn báo rẽ được bố trí trong công tắc tổ hợp nằm dưới tay lái, gạt công tắc này sang phải hoặc sang trái sẽ làm cho đèn báo rẽ phải hay trái.

      * Công tắc đèn báo nguy:

            Khi bật công tắc đèn báo nguy nó sẽ làm cho tất cả các đèn báo rẽ đều nháy.

      * Bộ tạo nháy:

            Bộ tạo nháy làm cho các đèn báo rẽ nháy theo một tần số định trước. Bộ tạo nháy dùng cho cả đèn báo rẽ và báo nguy. Bộ tạo nháy có nhiều loại: Cơ điện, cơ bán dẫn hoặc bán dẫn tuần hoàn. Trên ô tô hiện nay hầu hết đều sử dụng bộ tạo nháy bán dẫn.

            Hoạt động của bộ tạo nháy bán dẫn: Khi bật công tắc rẽ (xi nhan), chân L được nối mass, có dòng nạp qua tụ (C) như sau:

            (+) ăcquy ® SW ® B ® Cuộn dây ® Tụ (C) ® R₁ ® R₂ ® D₃ ® L ® Đèn ® mass, dòng này phân cực thuận cho Tr1 làm Tr1 dẫn, Tr2 khóa. (Vì dòng này qua tụ và các điện trở nên dòng bé và vì vậy đèn không sáng).

            Khi tụ (C) đã được nạp no, lúc này dòng qua R₁, R₂ mất ® Tr1 khóa, Tr2 dẫn. Cho dòng lớn qua cuộn dây của rơle theo mạch: (+) ăcquy ® SW ® B ® Cuộn dây ® Tr2 ® E ® mass. Làm tiếp điểm KK’ đóng lại ® đèn sáng lên theo mạch: (+) ăcquy ® SW ® B ® KK’ ® L ® Đèn ® mass. Đồng thời, khi Tr2 mở thì tụ (C) bắt đầu phóng từ (+) tụ ® Tr2 ® mass, làm Tr1 đóng, Tr2 mở nhanh.

            Khi tụ (C) phóng điện xong, dòng bắt đầu nạp lại, Tr1 dẫn và Tr2 khóa, tiếp điểm KK’ mở ® đèn tắt. Chu trình lại lập lại theo chu kỳ làm các đèn nháy theo tần số nhất định.

            Nếu bất kì một bóng đèn báo rẽ nào đó bị cháy thì tải tác dụng lên bộ nháy giảm xuống dưới giá trị tiêu chuẩn làm cho thời gian phóng nạp của tụ nhanh hơn bình thường. Vì vậy tần số nháy của đèn báo rẽ cũng như đèn báo trên bảng táp lô trở nên nhanh hơn báo cho lái xe biết có đèn nào đó đã bị cháy.

3.6.1. Các sơ đồ mạch điện của hệ thống chiếu sáng tín hiệu trên xe Ford Focus

            Hệ thống chiếu sáng tín hiệu trên xe gồm: Đèn xinhan và đèn phanh vì mục đích khi bật đèn là muốn báo cho tài xế xe sau biết là xe trước muốn quay đầu, thay đổi làn đường hay muốn dừng xe tùy thuộc việc sử dụng loại đèn nào.

3.6.1.1. Sơ đồ mạch điện của đèn xinhan (Turn Signal Lamps)

            Hoạt động của đèn xinhan (hình 3-47): Khi bật công tắc máy (2) sang vị trí “Run” sẽ cấp điện từ (+) ăcquy cho hộp cầu chì trung tâm (6).

            Khi công tắc đa chức năng bật sang vị trí “0” hoặc “2” thông qua bộ tạo nháy thì đèn xinhan trái hoặc phải tương ứng sẽ nháy sáng.

            Nếu công tắc đèn báo nguy được bật ở vị trí “ON” thì tất cả các đèn xinhan đều nháy sáng.

3.6.1.2. Sơ đồ mạch điện của đèn phanh (Stop lamps)

      Hoạt động của đèn phanh (hình 3-48): Khi công tắc bàn đạp phanh (2) ở vị trí “1”, (tức là khi đạp phanh làm cho công tắc bàn đạp phanh bật sang vị trí “1”) sẽ cấp điện (+) cho các đèn phanh 5, 6 và 7 làm các đèn này sáng lên, báo hiệu xe đang phanh.

3.6.2. Hệ thống còi

            Hệ thống còi và chuông nhạc trên xe nhằm mục đích báo hiệu bằng tiếng động cho các phương tiện giao thông khác và người đi đường biết nhằm đảm bảo an toàn giao thông.

            * Cấu tạo còi điện:

            * Nguyên lý hoạt động:

            Khi ấn núm còi (17) sẽ nối mass cho rơ le còi (16) cho dòng điện từ (+) ăcquy vào cuộn dây tạo ra lực từ trường hút tiếp điểm đóng lại cho dòng điện chạy theo mạch sau: (+) ăcquy ® cầu chì ® khung từ ® tiếp điểm ® cuộn dây (9) ® tiếp điểm giữa cần (12) và (13) ® mass.

            Cuộn dây từ hóa lõi thép, hút lõi thép kéo theo trục điều khiển màng rung (3) làm tiếp điểm  mở ra ® dòng qua cuộn dây mất ® màng rung đẩy lõi thép (8) lên ® tiếp điểm đóng lại. Do đó, lại có dòng qua cuộn dây nên lõi thép đi xuống. Sự đóng mở của tiếp điểm làm trục màng rung dao động với tần số 250 ÷ 400 (Hz )® màng rung tác động vào không khí, phát ra tiếng kêu.

            Sở dĩ phải dùng rơ le còi vì khi mắc nhiều còi thì dòng tiêu thụ rất lớn (15 ÷ 20 A ) nên rất dễ làm hỏng công tắc, vì vậy khi dùng rơ le còi thì dòng qua công tắc chỉ còn khoảng 0,1 (A).

            * Sơ đồ mạch điện còi trên xe Fod Focus.

3.7. CÁC HỆ THỐNG PHỤ

3.7.1. Hệ thống gạt nước rửa kính

            Hệ thống gạt nước rửa kính trên xe có công dụng gạt nước ở kính trước và sau xe khi trời mưa hoặc lau rửa kính khi cần thiết.

            Hệ thống gạt nước rửa kính gồm các bộ phận sau: Mô tơ gạt nước nhiều chế độ; Rơ le gạt nước gián đoạn (thông thường rơ le này được gắn trong công tắc gạt nước).

3.7.1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong hệ thống gạt nước rửa kính

            * Cấu tạo của mô tơ gạt nước: Là một loại động cơ điện một chiều dùng nam châm vĩnh cửu.

            Môtơ gạt nước bao gồm một môtơ và cơ cấu trục vít – bánh vít, bánh răng để giảm tốc độ của môtơ.           

            Một môtơ gạt nước thường sử dụng ba chổi than: chổi tốc độ thấp, chổi than tốc độ cao và chổi than dùng chung (để nối mass). Như vậy, nhờ cấu tạo đặc biệt mà môtơ gạt nước rửa kính hoạt động với ba chế độ: tốc độ thấp, tốc độ cao và chế độ gián đoạn.

            * Công tắc dừng tự động: công tắc dừng tự động được gắn liền với bánh răng để gạt nước dừng tại một vị trí cuối khi tắt công tắc gạt nước ở bất kỳ thời điểm nào nhằm tránh giới hạn tầm nhìn tài xế. Công tắc dừng tự động bao gồm một đĩa đồng có khoét rãnh và ba tiếp điểm.

            Ở vị trí OFF của công tắc gạt nước tiếp điểm giữa được nối với chổi than tốc độ thấp của môtơ gạt qua công tắc. Nhờ vậy, mặc dù ngắt công tắc, môtơ sẽ tiếp tục quay đến điểm dừng nhờ đường dẫn tiếp điểm qua lá đồng.

            Tại thời điểm này mạch được đóng bởi tiếp điểm khác và mô tơ. Mạch kín này sinh ra hiện tượng phanh điện, ngăn không cho môtơ tiếp tục quay do quán tính.

            * Rơ le gạt nước gián đoạn: rơle này có tác dụng làm gạt nước hoạt động gián đoạn. Ngày nay kiểu rơle gắn trong công tắc gạt nước được sử dụng rộng rãi.

            Một rơle nhỏ và một mạch transitor bao gồm các tụ điện và điện trở được kết hợp trong rơle gạt nước gián đoạn này. Dòng điện chạy qua môtơ gạt nước được điều khiển bởi rơle bên trong này tương ứng với tín hiệu từ công tắc gạt nước làm môtơ gạt nước quay gián đoạn.

3.7.1.2. Sơ đồ mạch điện của hệ thống gạt nước rửa kính

Hoạt động của hệ thống(hình 3-53):

            + Khi công tắc gạt nước ở vị trí “LOW”: Dòng điện chạy đến chổi tốc độ thấp của mô tơ gạt nước và gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp. Mạch điện lưu thông như sau: (+)ăcquy ® Chân (a)  ® Tiếp điểm (LOW) công tắc gạt nước ® Chân (b) ® Môtơ gạt nước (Lo) ® mass.

            + Khi công tắc gạt nước ở vị trí “HIGH”: dòng điện tới chổi tốc độ cao của mô tơ (Hi) và môtơ quay ở tốc độ cao. Mạch điện lưu thông như sau: (+)Ăcquy ® Chân (a)   ® Tiếp điểm (HIGH) của công tắc gạt nước ® Chân (c) ® Môtơ gạt nước (Hi) ® mass.

            + Khi công tắc gạt nước ở vị trí “OFF”: Nếu tắt công tắc gạt nước trong khi môtơ gạt nước đang quay, dòng điện sẽ chạy đến chổi tốc độ thấp của môtơ gạt nước và gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp. Mạch điện như sau: (+)Ăcquy ® Tiếp điểm (C) công tắc cam ® Chân (d) ® Tiếp điểm (A) của rơle ® Các tiếp điểm (OFF) công tắc gạt nước ® Chân (b) ® Môtơ gạt nước (LOW) ® mass.

            Khi gạt nước đến vị trí dừng, tiếp điểm công tắc cam quay từ phía (C) sang (D) và mô tơ dừng lại.

            + Khi công tắc gạt nước ở vị trí gián đoạn “INT”: Khi bật công tắc đến vị trí (INT) thì Tr1 bật trong một thời gian ngắn làm tiếp điểm rơle chuyển từ (A) sang (B). Mạch điện lưu thông như sau: (+)Ăcquy ® Chân (a)  ® Cuộn rơle ® Tr1® Chân (f) ® mass.

            Khi các tiếp điểm rơle đóng tại B, có dòng chạy theo mach sau: (+)Ăcquy ® Chân (a)  ® tiếp điểm (B) của rơle ® Các tiếp điểm (INT) của công tắc gạt nước ® Chân (b) ® Môtơ gạt nước (LO) ® mass. Làm mô tơ quay ở tốc độ thấp.

Tr1 nhanh chóng tắt, làm tiếp điểm của rơle lại quay ngược từ (B) về (A). Tuy nhiên, một khi mô tơ bắt đầu quay tiếp điểm của công tắc cam bật từ vị trí (D) sang vị trí (C) nên dòng điện tiếp tục chạy theo mạch: (+) Ăcquy ® Tiếp điểm (C) công tắc cam ® Chân (d) ® Tiếp điểm (A) của rơle ® Các tiếp điểm (INT) của công tắc gạt nước ® Chân (b) ® Môtơ gạt nước (LO) ® mass.

Khi gạt nước đến vị trí dừng tiếp điểm của công tắc cam lại gạt từ (C) về (D) làm dừng môtơ. Một thời gian xác định sau khi gạt nước dừng Tr1 lại bật trong thời gian ngắn, làm gạt nước lập lại hoạt động gián đoạn của nó.

            + Khi bật công tắc rửa kính (WASHER): Mạch điện lưu thông như sau: (+)Ăcquy ® Mô tơ rửa kính ® Chân (e) ® Tiếp điểm công tắc rửa kính ® Chân (f) ® mass.

3.7.2. Hệ thống nâng hạ kính

            Hệ thống nâng, hạ kính dùng để nâng hạ kính cửa xe. Để nâng hạ cửa kính người ta dùng một động cơ điện một chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, kết cấu rất nhỏ gọn và dễ bố trí. Đặc biệt nó có thể quay được cả hai chiều nếu ta đổi chiều dòng điện.

            Để điều khiển nâng hạ kính, người ta bố trí công tắc ở các vị trí: Cửa bên trái người lái xe và mỗi cửa hành khách một công tắc điều khiển. Trong đó công tắc tại cửa người lái là công tắc chính, nó có thể điều khiển được tất cả các công tắc nâng hạ kính cửa khác.

            Trên xe Ford Focus trang bị hệ thống xuống kính tự động khi gặp vật cản, điều này được thực hiện khi kính cửa đang được đóng ở chế độ tự động nếu nó gặp vật cản sẽ tự động đổi chiều quay của mô tơ và chạy lùi lại một khoảng cách nào đó. Chức năng xuống kính tự động này cũng có thể hủy bỏ được.

 3.7.3. Hệ thống khóa cửa

3.7.3.1. Đặc điểm của hệ thống khóa cửa trang bị trên xe Ford Focus

            + Việc mở và khóa bằng “công tắc điều khiển khóa cửa”.

            + Mở và khóa bằng chìa hoặc bộ điều khiển từ xa.

            + Khóa kép.

            + Mở cửa xe từ cửa người lái bằng một bước hoặc hai bước.

            + Chức năng chống quên chìa trong xe (không khóa được cửa bằng điều khiển từ xa khi vẫn còn chìa cắm trong ổ khóa điện).

            + Chức năng an toàn (khi rút chìa ra khỏi ổ khóa điện và cửa được khóa bằng chìa hoặc bằng bộ điều khiển từ xa thì không thể mở được cửa bằng công tắc điều khiển khóa cửa).

            + Chức năng điều khiển cửa sổ điện sau khi đã tắt khóa điện.

            + Chức năng chống trộm: chức năng này được thực hiện nhờ vào việc sử dụng chìa khóa có chương trình mã hóa (Pats).

            Một chìa khóa có ba chức năng: Phần răng của chìa khóa cho phép mở để xoay ổ điện; Con chíp ở trong chìa khó có nhiệm vụ giao tiếp với bộ điều khiển động cơ để thực hiện khởi động động cơ; Ba núm ở chìa khóa cho phép việc đóng hoặc mở các cửa xe và cửa kính.

3.7.3.2. Một số bộ phận chính trong hệ thống khóa cửa

            * Công tắc điều khiển khóa cửa và mô tơ khóa cửa:

            Công tắc điều khiển khóa cửa (a) được gắn ở tấm ốp trong ở cửa phía người lái và ở cửa phía hành khách.

            Môtơ khóa cửa (b) là cơ cấu chấp hành để khóa cửa. Hoạt động của mô tơ khóa cửa như sau: Chuyển động quay được truyền qua bánh răng chủ động, bánh răng lồng không, trục vít đến bánh răng khóa, làm cửa khóa hay mở. Sau khi khóa hay mở cửa xong, bánh răng khóa được lò xo hồi vị đưa về vị trí trung gian. Việc này ngăn không cho mô tơ hoạt động khi sử dụng núm khóa cửa và cải thiện cảm giác điều khiển.

            Đổi chiều dòng điện đến môtơ làm đổi chiều quay của môtơ. Nó làm môtơ khóa hay mở cửa.

            * Công tắc báo không cắm chìa vào công tắc máy: Nó phát hiện chìa đã được cắm vào ổ khóa điện hay chưa. Nó bật khi chìa đang cắm và tắt khi rút chìa.

            * Công tắc chìa: Chống quên chìa, an toàn và điều khiển cửa sổ điện sau khi tắt khóa. Công tắc này phát hiện cửa mở hay không. Nó bật khi cửa mở và tắt khi cửa đóng.

3.7.3.3. Sơ đồ mạch điện của hệ thống khóa cửa trung tâm

            Hệ thống khóa cửa trung tâm được điều khiển từ cửa lái xe hoặc cửa trước bên ghế phụ. Hệ thống có thể được điều khiển từ bên ngoài xe bằng cách sử dụng chìa khóa hoặc bộ điều khiển từ xa và từ bên trong xe bằng cách nhấn núm khóa ở tay cửa xe.

            Hoạt động của hệ thống (hình 3-55):

            Các rơ le (2), (3), (4) được điều khiển bởi các mạch IC, các mạch IC lấy tín hiệu điện từ các công tắc khóa cửa khác nhau. Trong sơ đồ mạch điện hệ thống khóa cửa trung tâm có hai công tắc điều khiển (9) và (10).

            Chức năng mở khóa một bước: Là khi ta mở hoặc khóa các cửa bằng các công tắc khác nhau.

            Chức năng mở khóa hai bước: Chỉ sử dụng cho khóa cửa phía người lái. Lần thứ nhất xoay chìa khóa về vị trí “unlock” nó sẽ mở cửa lái, nếu xoay chìa khóa về vị trí “unlock” hai lần liên tiếp trong khoảng 3 giây mạch IC sẽ điều khiển tất cả các rơ le ở các cửa đồng thời được mở. Tương tự, nếu sử dụng bộ điều khiển từ xa thì ta phải nhấn vào bộ remote một hoặc hai lần để thực hiện mở một bước hay hai bước.

3.7.4. Hệ thống sấy kính

            * Công dụng: Dùng sưởi nóng kính sau, làm tan sương bằng các điện trở, được bố trí giữa lớp kính sau. Các điện trở này được cung cấp dòng điện để nung nóng kính khi sương bám.

            * Đặc điểm: Hệ thống sử dụng nguồn dương (+)ăcquy cung cấp trực tiếp qua cầu chì và rơ le sấy kính (defogger relay), rơ le được điều khiển bởi công tắc sấy kính (defogger switch) trên công tắc (defogger switch) có một đèn báo sấy và một đèn soi công tắc.

            * Sơ đồ mạch điện:

3.8. HỆ THỐNG AN TOÀN

3.8.1. Hệ thống túi khí an toàn

            Các túi khí được thiết kế để bảo vệ lái xe và hành khách ngồi trong xe được tốt hơn ngoài biện pháp bảo vệ chính bằng dây an toàn.

            Trên xe Ford Focus - 2004 được trang bị hai túi khí nơi phía trước người lái, phía trước ghế hành khách trước và hai túi khí cạnh dưới, cạnh trên. Nhằm bảo vệ an toàn cho lái xe và người ngồi trong xe.

3.8.1.1. Cấu tạo của một số bộ phận trong hệ thống túi khí

            * Bộ thổi khí và túi:

            Bộ thổi khí chứa ngòi nổ, chất cháy mồi, chất tạo khí... Túi khí được làm bằng ny lông có phủ một lớp chất dẽo trên bề mặt bên trong. Túi khí có các lỗ thoát khí ở bên dưới để nhanh chóng xả khí nitơ sau khi túi khí đã bị nổ.

            Hoạt động của bộ thổi khí [2]:

            Khi các cảm biến túi khí bật do lực giảm tốc tạo ra khi xe bị đâm mạnh từ phía trước, dòng điện chạy đến ngòi nổ và nóng lên. Kết quả là nhiệt này làm bắt cháy chất cháy (chứa trong ngòi nổ) và làm lửa lan truyền ngay lập tức đến chất mồi và chất tạo khí. Chất tạo khí tạo ra một lượng lớn khí nitơ, khí này đi qua màng lọc, được làm mát và sau đó đi vào túi. Túi phồng lên ngay lập tức bởi khí. Nó xé rách mặt vành tay lái hay cửa túi khí và phồng lên trong khoang hành khách. Túi khí xẹp nhanh xuống sau khi nổ do khí thoát qua các lỗ khí xả khí. Nó làm giảm lực va đập vào túi khí cũng như bảo đảm tầm nhìn rộng

            * Cảm biến va chạm:

            - Cảm biến loại bán dẫn bao gồm một thước thẳng và một mạch tích hợp. Cảm biến này đo và chuyển đổi lực giảm tốc thành tín hiệu điện. Điện áp tín hiệu phát ra thay đổi tuyến tính theo mức độ giảm tốc. Tín hiệu này sau đó được gửi đến mạch điều khiển kích nổ và được dùng để đánh giá xem có cần kích hoạt túi khí hay không.

            - Cảm biến loại cơ khí được đặt bên trong bộ thổi khí bao gồm một vật nặng (viên bi) để phát hiện lực giảm tốc, một kim hoả để kích ngòi nổ, các lò xo, các thiết bị an toàn... Kim hỏa được cài vào trục kim hỏa hay vật nặng qua đĩa cam, do đó ngăn không cho kim hỏa phóng ra. Khi lực giảm tốc do xe bị đâm từ phía trước lớn hơn một giá trị xác định, chuyển động của vật nặng thắng lực lò xo chốt tỳ hay lò xo xoắn. Kết quả là kim hỏa được  nhả ra khỏi trục kim hỏa hay đĩa cam. Kim hỏa sau đó phóng ra bằng lực lò xo kim hỏa hay lò xo xoắn để kích nổ ngòi nổ.       

Trên đa số các xe hiện nay đều sử dụng loại cảm biến va chạm bán dẫn vì có độ chính xác cao và có thể dùng lại được nếu như không bị biến dạng và sau khi qua self-test không để lại lỗi nào.

            * Cáp xoắn:

Cáp xoắn được dùng để nối điện từ phía thân xe (cố định) đến vành tay lái (chuyển động quay).

Vỏ được lắp trong cụm công tắc tổng. Rôto quay cùng với vành tay lái.

Cáp có chiều dài khoảng 4,8 (m) và được đặt bên trong vỏ sao cho nó bị chùng. Một đầu của cáp được gắn vào vỏ, còn đầu kia gắn vào rôto.

            Khi vành tay lái quay sang phải hay trái, nó có thể quay được chỉ bằng độ chùng của cáp (2 và ½ vòng).

3.8.1.2. Hoạt động của hệ thống túi khí

            * Nguyên lý chung [2]:

            Khi có va đập mạnh từ phía trước, hệ thống túi khí phát hiện sự giảm tốc và kích nổ bộ thổi túi khí. Sau đó phản ứng hóa học trong bộ thổi khí ngay lập tức điền đầy túi bằng khí nitơ không độc để giảm nhẹ chuyển động về phía trước của hành khách. Điều này giúp bảo vệ đầu và mặt không bị đập vào vành tay lái hay bảng táplô. Khi túi khí xẹp xuống, nó tiếp tục hấp thụ năng lượng. Toàn bộ quá trình căng phồng, bảo vệ, xẹp xuống diễn ra trong vòng một giây.

            * Sơ đồ khối điều khiển hệ thống túi khí (SRS) trên xe Ford Focus.

            Trong khi va chạm, bộ điều khiển             RCM xử lý và tính toán tín hiệu vào từ những cảm biến va chạm (cảm biến va chạm lắp bên ngoài và cảm biến nằm trong bộ điều khiển RCM) để xác định lưc giảm tốc của (lực va chạm) sau đó đưa ra quyết định chính xác (có kích nổ túi khí hay không).

            Nếu nguồn điện từ bình ăcquy bị mất do va chạm, bộ tích nguồn trong bộ điều khiển RCM vẫn kích nổ túi khí.

3.8.2. Hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS

            * Nhiệm vụ của hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị xác định, khi đó hiệu quả phanh cao nhất (lực phanh đạt giá trị cực đại) đồng thời tính ổn định và tính dẫn hướng của xe là tốt nhất, thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh là rút ngắn quảng đường phanh, cải thiện tính ổn định và khả năng điều khiển lái của xe trong khi phanh.

            * Nguyên lý làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS thực chất là một bộ điều chỉnh lực phanh có mạch liên hệ ngược. Sơ đồ khối điển hình của một ABS có dạng sau:

            - Bộ phận cảm biến (1) có nhiệm vụ phản ánh sự thay đổi của các thông số được chọn để điều khiển (thường là tốc độ góc hay gia tốc chậm dần của bánh xe hoặc giá trị độ trượt) và truyền tín hiệu đến bộ phận điều khiển (2). Bộ phận (2) sẽ xử lý tín hiệu và truyền đến cơ cấu thực hiện (3) để tiến hành giảm hoặc tăng áp suất trong dẫn động phanh.

3.8.2.1. Cấu tạo của một số bộ phận trong hệ thống ABS

            * Cảm biến tốc độ bánh xe: Gồm bốn cảm biến lắp trên bốn bánh riêng biệt nhằm giám sát và tính toán tốc độ quay của bốn bánh. Cảm biến phát ra tín hiệu số dưới dạng các xung điện.

            Nguyên lý của cảm biến tốc độ bánh xe:

            - Khi mỗi răng của vòng răng đi ngang qua nam châm thì từ thông qua cuộn dây sẽ tăng lên và ngược lại, khi răng đã đi qua thì từ thông sẽ giảm đi. Sự thay đổi từ thông này sẽ tạo ra một suất điện động thay đổi trong cuộn dây và truyền tín hiệu này đến bộ điều khiển điện tử.

            - Bộ điều khiển điện tử sử dụng tín hiệu là tần số của điện áp này như một đại lượng đo tốc độ bánh xe. Bộ điều khiển điện tử kiểm tra tần số truyền về của tất cả các cảm biến và kích hoạt hệ thống điều khiển chống hãm cứng nếu một hoặc một số cảm biến cho biết bánh xe có khả năng bị hãm cứng.

            - Tần số và độ lớn của tín hiệu tỷ lệ thuận với tốc độ bánh xe. Khi tốc độ của bánh xe tăng lên thì tần số và độ lớn của tín hiệu cũng thay đổi theo và ngược lại.

            * Khối điều khiển điện tử ECU: Là bộ não, trung tâm điều khiển của hệ thống, gồm hai bộ vi xử lý và các mạch khác cần thiết cho hoạt động của nó.

            ECU nhận biết được tốc độ quay của bánh xe, cũng như tốc độ chuyển động tịnh tiến của xe nhờ tín hiệu truyền về từ các cảm biến tốc độ bánh xe. Trong khi phanh sự giảm tốc độ xe tùy theo lực đạp phanh, tốc độ xe lúc phanh, và điều kiện mặt đường. ECU giám sát điều kiện trượt giữa bánh xe và mặt đường nhờ bộ kiểm tra sự thay đổi tốc độ bánh xe trong khi phanh. Nó xử lý và phát tín hiệu điều khiển cho khối thuỷ lực cung cấp những giá trị áp suất tốt nhất trong xi lanh bánh xe để điều chỉnh tốc độ bánh xe, duy trì lực phanh lớn nhất trong giới hạn độ trượt cho phép.

            Ngoài ra ECU còn thực hiện chức năng tự kiểm tra và cho ngừng chức năng ABS nếu phát hiện hệ thống có trục trặc.

            * Khối thủy lực (Hydraulic Control Unit): Bao gồm các van thủy lực điều khiển bằng điện tử, bơm thủy lực và bình tích năng. Có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo tín hiệu từ khối điều khiển điện tử, để tránh không cho các bánh xe bị hãm cứng khi phanh.

3.8.2.2. Sơ đồ mạch điện và mạch điều khiển ABS

            Các cảm biến tốc độ bánh xe được cấp điện trực tiếp từ bộ điều khiển (ABS ECU) và ECU được cấp điện áp từ ăcquy qua cầu chì (1). 

       Bốn cảm biến được cấp điện trực tiếp từ ECU, hai cảm biến của hai bánh sau chống nhiễu qua pin RSS (Rear Speed Sensor), hai cảm biến của hai bánh trước chống nhiễu qua pin FSS (Front Speed Sensor. ECU được cấp điện từ ắc quy (1) qua cầu chì chính (2) và hộp cầu chì bảo vệ.       

       Khối thủy lực (14) gồm: Mô tơ bơm (13) được cấp điện từ ắc quy (1) được điều khiển bởi rơle mô tơ bơm (12), nối với ECU qua pin MT và các van thủy lực được điều khiển bởi rơle điện từ (11), nối mát với ECU qua pin AST.

       Đèn cảnh báo ABS (7) đặt trên bảng điều khiển được thực hiện bằng công tắc máy (6) và được nối đến ECU ABS qua pin W, khi có tín hiệu lỗi bộ vi xử lý, bật đèn này sáng cho người lái xe biết được hệ thống ABS không làm việc và hệ thống phanh hoạt động theo phanh bình thường.

       Đèn Stop Light (8) nối với ECU qua pin STP (Stop). Khi hệ thống ABS làm việc đèn này sẽ sáng lên báo cho người lái biết hệ thống ABS đã làm việc.

       Đèn cảnh báo phanh tay (5) nối với ECU qua pin PKB (Parking Brake Switch). Khi sử dụng phanh tay đèn này sẽ sáng để báo cho người lái biết.

      * Mạch điều khiển ABS:

Hai rơle được cấp điện trực tiếp từ ăcquy qua cầu chì, khi có tín hiệu bánh xe sắp bị hãm cứng từ cảm biến tốc độ bánh xe, ECU sẽ cấp điện áp 12V đến các cuộn solenoid của mỗi rơle để điều khiển đóng sang vị trí làm việc của hai rơle này. Cụ thể là kích hoạt rơle van điện từ để đóng, mở các vị trí làm việc trong van điện từ và kích hoạt rơle mô tơ bơm để điều khiển bơm hoạt động cung cấp dầu vào trong piston xy lanh chính.

ECU điều khiển rơle van điện từ đóng sang vị trí làm việc khi gặp các điều kiện sau:

- Công tắc đánh lửa bậc ở vị trí ON.

            - Chức năng kiểm tra đầu tiên đã hoàn thành.

            Khi không gặp các điều kiện trên thì ECU điều khiển rơle van điện từ ở vị trí OFF.

ECU điều khiển rơle mô tơ bơm đóng sang vị trí làm việc khi gặp các điều kiện sau:

            - Trong khi ABS làm việc hoặc trong khi kiểm tra đầu tiên.

            - Khi rơle điều khiển van điện từ bậc ở vị trí ON.

Khi không gặp các điều kiện trên thì ECU điều khiển rơle mô tơ bơm ở vị trí OFF.

4. TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA CÔNG SUẤT MÁY PHÁT

            Để đảm bảo đủ công suất cho các tải tiêu thụ trên xe cần phải xác định đúng loại máy phát để lắp trên ô tô, vì máy phát là nguồn cung cấp năng lượng (điện áp) chính cho các tải tiêu thụ khi ô tô hoạt động.

            Việc chọn loại máy phát lắp trên ô tô cần đảm bảo các điều kiện sau:

            + Điện áp ra ổn định.

            + Cung cấp đủ công suất cho các tải điện trên ô tô.

            + Kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí, lắp đặt trong khoang động cơ.

            + Có độ bền cao, khả năng chịu được rung sóc tốt trong mọi điều kiện vận hành của ô tô.

            + Giá thành thấp.

4.1. SƠ ĐỒ CÁC TẢI CÔNG SUẤT ĐIỆN TRÊN Ô TÔ

            Phụ tải điện trên ô tô, dựa vào thời gian làm việc có thể chia làm 3 loại:

            + Tải hoạt động liên tục: Là những phụ tải liên tục hoạt động trong quá trình xe vận hành (khi động cơ hoạt động). Và khi động cơ không hoạt động (sử dụng năng lượng ăcquy).

            + Tải hoạt động trong thời gian dài: Là những phụ tải hoạt động trong những khoảng thời gian tương đối dài, tùy thuộc vào điều kiện vận hành của lái xe.

            + Tải hoạt động trong thời gian ngắn: Các phụ tải này thường chỉ hoạt động trong thời gian ngắn (< 2 ÷ 3 phút).

4.2. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT TIÊU THỤ THEO CÁC CHẾ ĐỘ TẢI

a. Chế độ tải hoạt động liên tục: Ở chế độ tải hoạt động liên tục thì hệ số sử dụng của mỗi tải là:  l = 100 %.

Bảng 4-1. Mức tiêu thụ điện của các tải hoạt động liên tục [2]

b. Chế độ tải hoạt động không liên tục: Ở chế độ này thì hệ số sử dụng (l) của mỗi tải thay đổi phụ thuộc vào sự vận hành xe của mỗi tài xế cũng như phụ thuộc vào điều kiện vận hành và địa bàn xe hoạt động.

Bảng 4-2. Mức tiêu thụ điện của các tải hoạt động không liên tục [2]

            Trong bảng 4-2, ta có:

                        Công suất tính toán = Công suất thực ´ Hệ số sử dụng

            Từ bảng 4-1 và 4-2, ta có tổng công suất tiêu thụ của các tải trên xe là:

                                    P_åW = P_W1 + P_W2 = 470 + 497 = 967 (W).             (4-1)

      Xác định cường độ dòng điện theo công thức sau [1]:

                                                                                                      (4-2)

            Trong đó:       I_đm - Cường độ dòng điện định mức.

                                    P_åW - Tổng công suất tiêu thụ của các phụ tải trên xe.

                                    U_đm - Điện áp định mức, U_đm = 12 (V)     

      Þ                           (A).

      Máy phát thực tế sử dụng trên xe có số hiệu là [9] $ [10]: F1- 12V/110A.

      Vậy với I_đm = 80,58 (A) < 110 (A), nên máy phát lắp trên xe phát đủ công suất cung cấp cho các tải.

5. CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG VÀ KHẮC PHỤC MỘT SỐ CHI TIẾT

5.1. CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP

            Trên xe có trang bị đèn báo nạp thì người lái sẽ phát hiện được những hư hỏng của hệ thống nạp thông qua đèn báo nạp, hoặc có thể không khởi động được động cơ do ăcquy yếu.

5.1.1. Đèn báo nạp hoạt động không bình thường

a. Đèn báo nạp không sáng khi khóa điện bật ON:

            - Kiểm tra xem cầu chì có bị cháy hay tiếp xúc kém trong mạch đèn báo nạp ® nếu có thì thay thế và sửa chữa.

            - Kiểm tra xem các giắc của tiết chế có lỏng hay hỏng không ® nếu có thì sửa chữa.

            - Kiểm tra xem có ngắn mạch trong các diod (+) của máy phát ® nếu có thì sửa chữa.

            - Kiểm tra xem bóng đèn báo nạp có bị cháy không ® nếu có thì thay thế.

b. Đèn báo nạp không tắt sau khi động cơ khởi động: Hiện tượng này chỉ ra rằng hoặc máy phát không nạp hoặc nạp quá nhiều.

            - Kiểm tra xem đai dẫn động có bị hỏng hay trượt không ® nếu có thì điều chỉnh hoặc thay thế.

            - Kiểm tra cầu chì chính có bị cháy hay tiếp xúc kém không ® nếu có thì sửa chữa hoặc thay thế.

            - Đo điện áp ra tại cực B của máy phát: Nếu U_đm < 13,8 ÷ 14,8 V thì có nghĩa là máy phát không phát điện, ngược lại nếu U_đm > 14,8 V thì có nghĩa là máy phát nạp quá nhiều.

            - Đo điện áp kích từ tại cực F của giắc tiết chế ® nếu không có điện áp tức là cuộn rô to bị đứt hay chổi than tiếp xúc kém.

c. Đèn nạp thỉnh thoảng sáng khi động cơ hoạt động: Hiện tượng này chứng tỏ rằng máy phát hoạt động không bình thường.

            - Kiểm tra giắc của máy phát và tiết chế xem có lỏng hay nối kém không ® nếu co thì sữa chữa.

            - Kiểm tra tình trạng tiếp xúc của mỗi tiếp điểm của tiết chế và điện trở giữa mỗi chân ® nếu không tốt thì sửa chữa.

            - Kiểm tra tình trạng tiếp xúc của các chổi than.

5.1.2. Ăcquy yếu, hết điện

            Hiện tượng này xảy ra khi máy phát không phát đủ điện để nạp cho ăcquy, kết quả là không khởi động được động cơ bằng mô tơ khởi động điện và đèn pha sáng mờ. Điều này là do hai nguyên nhân cơ bản, hoặc là do các thiết bị (ăcquy hay máy phát) có vấn đề, hoặc là do cách vận hành xe không đúng nguyên tắc làm cho ăcquy hết điện.

            - Kiểm tra các cực của ăcquy có bẩn hay bị ăn mòn không: Các ăcquy bị bẩn, bị ăn mòn hay bị sun phát hóa không thuận nghịch sẽ làm giảm điện dung và tăng điện trở của ăcquy. Kết quả là làm cho ăcquy nạp chóng sôi và phóng nhanh hết. Trường hợp những ăcquy đã quá cũ nên thay ăcquy mới.

            - Kiểm tra độ căng đai của đai dẫn động máy phát.

            - Kiểm tra điện áp chuẩn của máy phát.

5.1.3. Ăcquy bị nạp quá mức

            Hiện tượng này được phát hiện thông qua việc phải thường xuyên đổ nước vào ăcquy và độ sáng đèn pha thay đổi theo tốc độ động cơ.

            Để khắc phục hiện tượng này cần phải đo điện áp ra của máy phát, kiểm tra bộ điều chỉnh điện.

5.1.4. Tiếng ồn khác thường

            Có hai kiểu tiếng ồn khác thường phát ra trong hệ thống nạp cần phải phân biệt để khắc phục.

            Thứ nhất là tiếng ồn cơ khí sinh ra do đai dẫn động bị trượt ở Puly máy phát hay do mòn hỏng ổ bi máy phát.

            Thứ hai là tiếng ồn cộng hưởng từ gây ra hoặc bởi sự chập mạch trong cuộn stator hoặc diod bị hỏng, nếu bị cộng hưởng từ thì khi mở radio sẽ thường xuyên bị nhiễu sóng.

            Khi phát hiện thấy một trong hai kiểu tiếng ồn trên cần phải dừng động cơ và khắc phục sửa chữa.

5.2. CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC TRONG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

Hệ thống điện thân xe là một khái niệm tương đối rộng vì nó bao hàm nhiều hệ thống điện khác nhau, mỗi hệ thống điện đó có một mục đích và nguyên lý hoạt động khác nhau. Trên thực tế thì hệ thống điện thân xe rất hay bị hư hỏng do cách vận hành xe của người sử dụng thường không đúng so với nhà sản xuất yêu cầu và do điều kiện môi trường làm việc của các hệ thống điện trên xe. Điều này thể hiện ở việc phải thường xuyên bảo dưỡng, sửa chữa ăcquy, máy phát (hệ thống cung cấp), mô tơ gạt nước lau kính... được xem là những chi tiết hay gặp sự cố nhất trong các hệ thống của  ô tô. Một ví dụ minh họa cho điều này là rất hay xảy ra hiện tượng chạm mạch trong hệ thống điện do khung sườn xe được sử dụng làm dây dẫn chung (dây (-)), nếu dây dẫn (dây (+)) vì một lý do nào đó bị xước vỏ bọc thì ngay lập tức sẽ bị chập mạch và có thể xảy ra những thiệt hại rất lớn.

Đề tài đã đi sâu nghiên cứu, tìm hiểu được một số hệ thống điện cơ bản dưới dạng các sơ đồ mạch điện, đồng thời cũng đề ra một số biện pháp khắc phục hư hỏng của các hệ thống điện đó.

Tuy nhiên đề tài cũng còn một số hạn chế nhất định như:

+ Chưa thể trình bày được đầy đủ các mạch điện trong hệ thống điện thân xe.

+ Phần tính toán mới chỉ dừng ở việc tính toán, kiểm tra công suất máy phát mà chưa đi sâu tính toán, thiết kế các vi mạch điều khiển và khả năng chịu tải của dây dẫn.

Em hy vọng say khi đề tài được hoàn thiện nó sẽ trở thành cuốn tài liệu thực hành cho công việc sửa chữa các hệ thống điện thân xe.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Ford motor company “Giới thiệu sản phẩm mới Focus-2004.75”, 2004.

[2]. PGS-TS Đỗ Văn Dũng. “Trang bị điện & điện tử trên ô tô hiện đại”. Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP. HCM

[3]. Phạm Quốc Thái “Bài giảng môn học Trang bị điện và điện tử trên ô tô”. Đà Nẵng, 2007.

[4]. Công ty ô tô TOYOTA Việt Nam “Tài liệu đào tạo giai đoạn 2 - HỆ THỐNG NẠP”, 1998.

[5]. Công ty ô tô TOYOTA Việt Nam “Tài liệu đào tạo giai đoạn 2 - ĐIỆN THÂN XE”, 1998.

[6]. FordFocus “Focus wiring Diagrams”, 2004.

[7]. http://www.autopartswarehouse.com/mmp/ford~focus~alternator~parts.html. Tháng 4 - 2009

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"