Tìm hiểu hệ thống điện xe hơi: Hệ thống nạp điện (bài 1)

 

Chúng ta đang tìm hiểu về hệ thống điện xe hơi, bắt đầu với hệ thống khởi động (starting system), là nơi cung cấp dòng điện để làm nổ máy. Dòng điện này phát xuất từ bình điện (battery). Nhưng Battery không làm ra điện, mà nó chỉ là nơi chứa điện. Chế ra điện là do một hệ thống khác, gọi là máy phát điện. Máy phát điện này hợp với một vài bộ phận phụ thuộc, tạo thành hệ thống nạp điện (charging system).

Mặc dầu kỹ thuật chế xe hơi đã thay đổi rất nhiều với những tiến bộ xảy ra từng ngày, nhưng hệ thống nạp điện cũng không khác gì 40 năm trước, chủ yếu gồm một máy phát điện (alternator), và một bộ phận điều phối điện thế (voltage regulator).

Charging system chỉ hoạt động khi xe lăn bánh, nhiệm vụ chính là chế ra điện để “chạc” vào bình battery, và từ battery, điện sẽ được phân phối để phục vụ máy và nhiều tiện nghi khác như đèn, còi, radio, máy hát….

Nếu không có charging system, hoặc vì lý do gì đó mà hệ thống này không hoạt động, thì máy xe sẽ dùng điện từ Battery để tiếp tục hoạt động. Nhưng như chúng ta đã biết, battery chỉ là nơi chứa điện, nếu không tiếp tục được nạp thêm, chẳng mấy chốc trữ lượng điện trong bình sẽ hết nhẵn, hậu quả nhanh chóng xảy ra là máy xe sẽ ngừng nổ, đèn hết sáng, kèn hết kêu, và radio hết hát…. Bình điện khi đó sẽ chỉ là một cái xác không hồn, và được gọi là bình điện chết. Tình trạng bình điện chết còn có thể xảy ra khi xe “trùm mền” quá lâu không chạy, hoặc xe tắt máy mà tài xế quên không tắt đèn… tất cả cũng chỉ do charging system không nạp thêm điện vào đó mà thôi.

Charging system có 2 thành phần chính: Máy phát điện (Alternator) và máy điều phối điện thế (voltage regulator). Để cho đầy đủ còn phải kể thêm sợi dây Belt kéo máy (alternator). Chúng ta sẽ xem xét từng thành phần như sau:

1- Alternator: Đây là máy “chế” ra dòng điện, bằng cách ứng dụng một nguyên tắc đơn giản: Cho một thanh nam châm quay quanh một cuộn dây kim loại. Nếu lấy một cục nam châm rà trên một đoạn dây kim loại, sức hút nam châm sẽ làm cho các “electron” bên trong đoạn dây xô đẩy nhau, tạo thành chuyển động. Điện lượng chính là sự chuyển động của những “electron” ấy. Bây giờ, nếu cuộn dây được uốn thành nhiều vòng, bên trong nó lại càng có nhiều electron bị xô đẩy, tạo ra một chuyển động mạnh hơn, tức là một dòng điện lớn hơn.

Ứng dụng nguyên tắc đó, người ta chế alternator với 2 thành phần như sau:

Stator: Đây là một cuộn dây kim loại được cuốn thành nhiều lọn, để lại một lỗ hổng ở giữa để một lõi nam châm chạy xuyên qua.

Rotor: Chính là cái lõi nam châm chạy xuyên qua cuộn dây điện đó. Lõi nam châm này có thể quay tròn, nhờ nối với một ròng rọc kéo bởi một sợi dây (belt) mắc vào trục máy. Khi trục máy chuyển động và xe lăn bánh, dây belt chuyển động theo, làm lõi nam châm quay tròn bên trong lòng Stator, phát sinh ra dòng điện.

Dòng điện được Alternator chế ra theo nguyên lý ấy là một dòng điện xoay chiều (AC). Dòng điện này sẽ được chuyển thành dòng điện một chiều (DC) qua nhiều cục “đi ốt” gắn bên trong Alternator, trước khi có thể nạp vào Battery, và từ đó đi ra phục vụ các dụng cụ điện trong xe.

Trên đây là 2 thành phần chính của máy phát điện. Nhưng không thể không nhắc đến dây Belt, tức là sợi dây kéo lõi nam châm. Sợi dây này chạy quanh một con ròng rọc (pulley) nối vào với trục máy, được gọi là Alternator Belt. Bên trong máy còn có nhiều dây kéo khác như Fan Belt (để kéo quạt), Power Steering Belt (để kéo hệ thống tay lái), A/C belt (để kéo hệ thống máy lạnh)…

Nếu dây kéo có trục trặc, bị trợt, hoặc bị đứt, máy phát điện Alternator đương nhiên sẽ ngưng hoạt động, kéo theo sự ngừng trệ của toàn thể bộ máy.

Hiện nay, trong các xe đời mới, nhà sản xuất chỉ dùng một dây Belt cho tất cả mọi dụng cụ như quạt, máy bơm nước, máy lạnh…. Sợi dây này chạy ngoằn ngoèo qua các vị trí khác nhau, nên được gọi là Serpentine Belt (dây kéo uốn lượn như thân rắn).

Trong những xe dùng nhiều dây Belt biệt lập, lâu lâu lại chủ xe lại phải điều chỉnh dây Belt để duy trì độ căng thích hợp. Dây Serpentine Belt có lò so tự động, nên chủ xe không phải điều chỉnh định kỳ, nhưng phải thay dây mới sau mỗi 30,000 dặm tới 50,000 dặm.

2- Máy điều chỉnh điện thế (Voltage Regulator): Máy phát điện (alternator) trên đây sản xuất ra điện, nhưng không thể sản xuất quá nhiều, và cũng không thể quá ít. Để điều hòa điện lượng phát sinh do Alternator, chúng ta cần tới Voltage Regulator, là bộ phận điều chỉnh để giữ điện thế ở mức ổn định, không dưới 13.5 volt và không cao hơn 14.5 volt – là điện thế thích hợp cho các dụng cụ điện trong xe.

Khi hiệu thế lên cao quá mức 14.5 volt, Voltage Regulator sẽ tác động để giảm bớt dòng điện do Alternator phát sinh. Nhưng khi điện thế xuống thấp hơn 13.5, Voltage Regulator lại tác động để rotor quay nhanh hơn, phát sinh một dòng điện với hiệu thế lớn hơn.

Trên đây là phần tìm hiểu về cấu trúc hệ thống nạp điện, trong bài II sắp tới, chúng ta sẽ tìm hiểu những chứng bệnh có thể xảy ra, và những gì chúng ta có thể làm được để bảo trì và cấp cứu hệ thống nạp điện.

haosmith@yahoo.com
Muốn giữ xe ở tình trạng hoàn hảo nhất, xin xem Cẩm Nang Bảo Trì Tập I, II, và III do Phạm Đình và Hao Smith phát hành, mỗi tập $6.00+$2.00 cước phí. Money Back Guarantee 3 tháng. Gửi cheque cho Phạm Đình, 9800 Bolsa Ave # 86, Westminster, CA 92683. Tel: 714 675 8628. Cho biết điện thoại và email, nếu có. Có thể hỏi tại nhà sách Tú Quỳnh 714-531-4284; hoặc Tự Lực 714-531-5290.