XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ Ô TÔ DU LỊCH

CHUYÊN ĐỀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ Ô TÔ DU LỊCH Công nghiệp ô tô ngày càng phát triển, kết cấu ô tô 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 ô tô ngày càng phức tạp và hiện đại. Nếu như trên những ô tô 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 điện năng đã được sử dụng để thực hiện rất nhiều chức năng trên các hệ thống sau 1: Hệ thống cung cấp điện (Charging system): Bao gồm ắc quy, máy phát điện, các bộ điều chỉnh điện. Hệ thống khởi động (Starting system): Bao gồm máy khởi động (động cơ điện), các rơle điều khiển và các rơle bảo vệ khởi động. Ngoài ra, đối với động cơ Diesel còn trang bị thêm hệ thống xông máy. Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu (lighting and signal system): Gồm các đèn chiếu sáng, đèn tín hiệu, còi, các công tắc và các rơle. Hệ thống đo đạc và kiểm tra (Gauging system): Bao gồm các đồng hồ trên bảng Taplô (đồng hồ tốc độ động cơ, đồng hồ tốc độ xe, đồng hồ đo nhiên liệu, đồng hồ đo nhiệt độ nước làm mát) và các đèn báo hiệu. 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 rửa 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 ắc quy 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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

CHUYÊN ĐỀ THỰC TẬP

XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ

THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ Ô TÔ DU LỊCH

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Thuần

Mã số sinh viên: 59132010

Khánh Hòa - 2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

CHUYÊN ĐỀ THỰC

XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ

THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ Ô TÔ DU LỊCH

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Thuần

Mã số sinh viên: 59132010

Khánh Hòa - 2023

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

LỜI CẢM ƠN 2

CHƯƠNG 1 HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN Ô TÔ 3

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 3

1.1.1 Dây điện 3

1.1.2 Các chi tiết nối (giắc nối) 4

1.1.3 Các chi tiết bảo vệ 5

1.1.4 Rờ le và công tắc 6

1.2 HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ 6

1.2.1 Hệ thống cung cấp điện 8

1.2.1.1 Ắc quy 8

1.2.1.2 Máy phát điện xoay chiều 12

1.2.1.3 Sơ đồ cung cấp điện và phân bố phụ tải 13

1.2.2 Hệ thống khởi động 14

1.2.2.1 Máy khởi động 14

1.2.2.2 Các cơ cấu điều khiển trung gian trong hệ thống khởi động 18

1.2.2.3 Hệ thống hỗ trợ khởi động cho động cơ diesel 20

1.2.3 Hệ thống điều khiển lập trình cho động cơ 21

1.2.3.1 Hệ thống phun nhiên liệu điện tử 21

1.2.3.2 Các loại cảm biến trong hệ thống điều khiển động cơ 22

1.2.3.3 Bộ điều khiển điện tử (ECU - Electronic Control Unit hoặc ECM.Electronic Control Module) 31

1.2.3.4 Điều khiển đánh lửa 33

1.2.3.5 Điều khiển phun nhiên liệu 34

1.2.3.6 Hệ thống tự chẩn đoán 35

1.2.4 Hệ thống làm mát động cơ 35

1.2.4.1 Hệ thống làm mát bằng không khí 36

1.2.4.2 Hệ thống làm mát bằng nước 37

1.2.5 Hệ thống đánh lửa 38

1.2.5.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống đánh lửa 39

1.2.5.2 Cấu tạo của hệ thống đánh lửa điện tử 41

1.2.5.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa điện tử trên ô tô 43

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ

THỐNG ĐIỆN 44

2.1 QUY TRÌNH KIỂM TRA, SỬA CHỮA HƯ HỎNG HỆ THỐNG NGUỒN CUNG CÂP 44

2.1.1 Ắc quy 44

2.1.2 Máy phát điện 47

2.2 QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA MÁY KHỞI ĐỘNG 52

2.3 QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÀM MÁT 54

2.4 QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ .56

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hệ thống điện thân xe ô tô 3

Hình 1.2 Dây dẫn thường 3

Hình 1.3 Dây dẫn cao áp 4

Hình 1.4 Hộp SAM 4

Hình 1.5 Giắc đực và giắc cái 5

Hình 1.6 Rờ le trên hộp điều khiển 6

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát 8

Hình 1.8 Ắc quy trên ô tô 9

Hình 1.9 Cấu tạo ắc quy 10

Hình 1.10 Bản cực ắc quy 10

Hình 1.11 Vỏ ắc quy 11

Hình 1.12 Nắp thông hơi 11

Hình 1.13 Các loại cọc ắc quy 11

Hình 1.14 Cấu tạo máy oát điện trên ô tô 12

Hình 1.15 Sơ đồ phụ tải điện trên ô tô 14

Hình 1.16 Sơ đồ mạch khởi động tổng quát 14

Hình 1.17 Máy khởi động trên ô tô 15

Hình 1.18 Các kiểu đấu dây của máy khởi động 15

Hình 1.19 Cấu tạo máy khởi động có hộp giảm tốc 16

Hình 1.20 Cấu tạo máy khởi động 17

Hình 1.21 Sơ đồ làm việc của hệ thống khởi động 17

Hình 1.22 Rờ le khởi động 18

Hình 1.23 Rờ le bảo vệ khởi động 19

Hình 1.24 Mạch khởi động với rờ le đổi điện 12V-24V 20

Hình 1.25 Sơ đồ hệ thống xông điều khiển thường 20

Hình 1.26 Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử 21

Hình 1.27 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển phun xăng điện tử 22

Hình 1 28 Mô hình cảm biến 23

Hình 1.29 Cảm biến khí nạp kiểu dây sấy 23

Hình 1.30 Cảm biến khí nạp kiểu quang học Karman 23

Hình 1.31 Cảm biến vị trí trục khủy 24

Hình 1.32 Cảm biến tốc độ động cơ 25

Hình 1.33 Cảm biến vị trí bướm ga 25

Hình 1.34 Cấu tạo các loại cảm biến nhiệt độ 26

Hình 1.35 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 26

Hình 1.36 Cảm biến oxy 27

Hình 1.37 Cảm biến tốc độ xe 27

Hình 1.38 Cảm biến kích nổ 28

Hình 1.39 Mạch điện khởi động 28

Hình 1.40 Mạch điện công tắc máy lạnh 28

Hình 1.41 Mạch tín hiệu nhiên liệu 29

Hình 1.42 Mạch điều khiển tăng tốc 29

Hình 1.43 Mạch điện công tắc nhiệt độ nước 29

Hình 1.44 Mạch điện công tắt ly hợp 30

Hình 1.45 Mạch điện công tắc áp suất dầu 30

Hình 1.46 Mạch điện công tắc đèn phanh 30

Hình 1.47 Cấu trúc tổng quát hệ thống điều khiển 32

Hình 1.48 Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển 34

Hình 1.49 Mạch điện điều khiển bơm xăng 34

Hình 1.50 Hệ thống làm mát bằng không khí trên ô tô 36

Hình 1.51 Cấu tạo của hệ thống làm mát bằng nước 37

Hình 1.52 Hệ thống đánh lửa trên ô tô 39

Hình 1.53 Sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống đánh lửa 39

Hình 1.54 Cấu tạo chung chua hệ thống đánh lửa 41

Hình 1.55 Biến áp đánh lửa trên ô tô 41

Hình 1.56 Bộ chia điện 42

Hình 1.57 Bugi trên ô tô 42

Hình 1.58 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa điện tử 43

Hình 2.1 Kiểm tra tình trạng ắc quy 44

Hình 2.2 Kiểm tra dây đai 45

Hình 2.3 Kiểm tra đèn báo nạp 45

Hình 2.4 Kiểm tra mạch nạp có tải 46

Hình 2.5 Máy phát điện sau khi được đưa khỏi xe 47

Hình 2.6 Phân rã các chi tiết 47

Hình 2.7 Kiểm tra thông mạch cuộn rotor 48

Hình 2.8 Kiểm tra cổ góp 48

Hình 2.9 Kiểm tra độ mòn của cổ góp 48

Hình 2.10 Kiểm tra ổ bi bằng tay 49

Hình 2.11 Kiểm tra stato 49

Hình 2.12 Kiểm tra chổi than 49

Hình 2.13 Kiểm tra ly hợp 50

Hình 2.14 Thử chế độ hút 50

Hình 2.15 Thử chế độ giữ 50

Hình 2.16 Nối tắt các cực 56

Hình 2.17 Kiểm tra thời điểm đánh lửa 57

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Một số đèn báo trên táp lô 44Bảng 2.1 Các hiện tượng hư hỏng thường gặp của ắc quy 46Bảng 2.2 Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục của hệ thống cung cấp điện 51Bảng 2.3 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng máy khởi động 53Bảng 2.4 Các hiện tượng hư hỏng và cách khắc phục của hệ thống làm mát động cơ 55Bảng 2.5 Các hư hỏng thường gặp và các khắc phục của hệ thống đánh lửa điện tử .58

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT

CAN Điều khiển dữ liệu theo vùng

Vss 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

MPX Các phương thức truyền dữ liệu

HS- CAN Đường truyền dữ liệu mạng CAN tốc độ cao

PCM Bộ điều khiển động cơ

ABS Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh

ESP Bộ điều khiển cân bằng xe

SRS Hệ thống túi khí an toàn

LED Phần tử cảm quang

PHẦN MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống hiện đại, động cơ xăng được sử dụng rất phổ biến từ các động

cơ đốt trong nhỏ như: máy bơm nước, xe máy , máy phát điện đến ô tô và một số loạimáy chuyên dùng Vậy việc bảo dưỡng định kỳ và khắc phục các sự cố của hệ thống

khung là rất cần thiết, vì vậy tôi chọn đề tài : “Xây dựng quy trình bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điện động cơ ô tô du lịch”.

Đối tượng nghiên cứu

Giá trị khoa học và thực tiễn

+ Về giáo dục và đào tạo:

Nâng cao kiến thức, hiểu biết về kỹ thuật, công nghệ về các hệ thống trong ô tô.Kết quả thu được trong đề tài được lưu trữ làm tài liệu phục vụ cho công tác họctập và nghiên cứu sau này

+ Đối với Trường Đại học Nha Trang nói chung và khoa Kỹ thuật Giao thông nóiriêng:

Nộp báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài để phục vụ nghiên cứu, giảng dạy và học

tập cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật ô tô

Nha Trang, ngày ……tháng……năm 2023

Sinh viên thực hiện

Võ Minh Quốc

Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy thuộc khoa Kỹ thuật Giao thông

đã hỗ trợ nhiệt tình khi em tìm đến và nhờ sự trợ giúp, để em thực hiện đồ án dễ dànghơn

Cuối cùng, em muốn cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh, động viên và cho

em những lời góp ý hữu ích để hoàn thành chuyên đề

Trong quá trình thực hiện đồ án, khó tránh khỏi sai sót, em mong quý thầy đónggóp ý kiến, bổ sung để bài làm được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN Ô TÔ

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Trước khi đi vào các bộ phận cơ bản của hệ thống điện thân xe ta tìm hiểu kháiniệm mass thân xe và mass hộp Trên ô tô, các mass của tất cả các thiết bị điện và ắcquy đều được nối với khung chassi của xe tạo nên một mạch điện Các điểm nối massvào thân xe gọi là mát thân xe Mát thân xe làm giảm số lượng dây điện và tiết kiệmcần sử dụng Mass của hộp lấy từ mass thân xe để nuôi các hộp dùng để điều khiển các

hệ thống và cảm biến trên xe Hình 1.1 dưới đây mô tả hệ thống điện thân xe ô tô

Hình 1.1 Hệ thống điện thân xe ô tô 1.1.1 Dây điện

Có chức năng nối các bộ phận điện của xe với nhau cung cấp nguồn cho các thiết

1.1.2 Các chi tiết nối (giắc nối)

- Để hỗ trợ cho việc kết nối các chi tiết, dây điện tập trung lại một điểmtrên xe

- Hộp nối SAM (Signal Acquisition Module) control unit là một chi tiết mà ở đócác giắc nối của mạch điện được nhóm lại với nhau Thông thường nó bao gồm

bản mạch in liên kết các cầu chì, rơ le với các bối dây như hình 1.4

Hình 1.4 Hộp SAM

- Các giắc nối và bulong nối mass:

+ Giắc nối (hình 1.5) được sử dụng để kết nối giữa dây điện với dây điệnhoặc từ dây điện kết nối với các hộp điều khiển.

Hình 1.5 Giắc đực và giắc cái

+ Giắc cái được đánh số thừ từ phía trên trái sang phải và thường là kết nối

để cấp nguồn hoặc các tín hiệu giắc đưc Vì thế khi kiểm tra đo giắc ta nên rútgiắc cái ra và đo ở các chân giắc cái

+ Giắc đực là nơi kết nối với giắc cái nên được đánh số ngược lại với giắccái và được đánh số từ phải sang trái, nhận nguồn hoặc tín hiệu từ giắc cáitruyền qua

+ Mỗi giắc trên xe đều cấu tạo hình dạng khác nhau và kí hiệu riêng biệtcủa các giắc được thể hiện trên sơ đồ mạch điện để tránh những trường nhầm lẫngiữa các giắc Giắc kết nối giữa giắc đực và giắc cái đươc phân biệt bởi hỉnhdạng chân của giắc Tất cả các đầu nối được liên kết bởi một móc khóa trêncùng Để mở giắc bằng cách mở móc khóa phía trên Kiểm tra đầu nối trước khi

ta rút giắc ra

+ Bulong nối mass được sử dụng nối mass dây điện hoặc các bộ phận điệnvới thân xe

1.1.3 Các chi tiết bảo vệ

Các chi tiết bảo vệ, bảo vệ mạch khỏi dòng điện lớn qua mức cho phépchạy trong dây dẫn hay các bộ phận điện

Cầu chì được lắp giữa cầu chì dòng cao với các thiết bị điện, khi dòng điệnvượt qua một cường độ nhất định chạy qua mạch điện của thiết bị nào đó cầu chì

sẽ nóng lên chảy để bảo vệ mạch đó Có 2 loại cầu chì cầu chì dẹt và cầu chì hộp

Khi thay cầu chì bình thương hoặc áp cao, trước hết ta phải chắc chắc cầuchì đó bị đứt, cháy hoặc xác định cường độ dòng điện của cầu chì đó bao nhiêuAmpe được thể hiện trên sơ đồ mạch điện.

1.1.4 Rờ le và công tắc

Công tắc và rơ le như hình 1.6 sử dụng đóng mạch điện tắt bật đèn cũngnhư vận hành các hệ thống điện trên xe

Hình 1.6 Rờ le trên hộp điều khiển

Rờ le hoạt động nhờ vào cuôn dây khi được kích dương và mass sinh ra từhút tiếp điểm của rờ le làm cho rờ le kính mạch cho điện áp đi qua Để kiểm trakhá đơn giản ta chỉ việc cấp nguồn cho rờ le khi tiếp điểm của rờ le đóng lại tanghe được tiếng rờ le nhảy Để nhận biết rờ le hoạt động tốt ta phải thêm tải vàochân tiếp điểm đóng của rờ le (bóng đèn) Cấp dương, mass cho cuộn dây và cấpdương vào chân chung khi đó rờ le nhảy làm cho đèn sáng thì ta khẩn định rờ letốt Nếu rờ le nhảy mà đèn không sáng thì tiếp điểm của rờ le tiếp xúc kém thaythế rờ le

1.2 HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ

Công nghiệp ô tô ngày càng phát triển, kết cấu ô tô ngày càng hoàn thiện thì mức

độ tự động hóa, điện tử hóa của chúng ngày càng cao Yêu cầu về mặt tiện nghi, vềtính an toàn của chuyển động càng lớn thì hệ thống trang thiết bị điện trên ô tô ngàycàng phức tạp và hiện đại

Nếu như trên những ô tô đầu tiên các trang thiết bị điện hầu như không có gìngoài bộ phận để châm lửa hỗn hợp cháy rất thô sơ bằng dây đốt, thì ngày nay trên ôtôđiện năng đã được sử dụng để thực hiện rất nhiều chức năng trên các hệ thống sau [1]:

- Hệ thống cung cấp điện (Charging system): Bao gồm ắc quy, máy phát điện,các bộ điều chỉnh điện

- Hệ thống khởi động (Starting system): Bao gồm máy khởi động (động cơ điện),các rơle điều khiển và các rơle bảo vệ khởi động Ngoài ra, đối với động cơ Diesel còntrang bị thêm hệ thống xông máy

- Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu (lighting and signal system): Gồm các đènchiếu 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 bảngTaplô (đồng hồ tốc độ động cơ, đồng hồ tốc độ xe, đồng hồ đo nhiên liệu, đồng hồ đonhiệt độ nước làm mát) và các đèn báo hiệu

- Hệ thống điều khiển ôtô (Vehicle control system): Gồm hệ thống điều khiểnphanh chống hãm cứng (ABS), hộp số tự động, hệ thống lái, hệ thống treo, hệ thốngtruyền lực, hệ thống gối đệm

- Hệ thống điều hoà nhiệt độ (Air conditioning system): Bao gồm máy nén, giànnóng, 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 rửa 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 máykéo, với hai phần chính: Nguồn điện (hệ thống cung cấp điện) và các bộ phận tiêu thụđiện (các hệ thống khác)

- Nguồn điện trên ôtô: Là nguồn một chiều được cung cấp bởi ắc quy nếu động

cơ chưa làm việc (hoặc làm việc ở số vòng quay nhỏ), hoặc bởi máy phát nếu động cơlàm việc ở số vòng quay trung bình và lớn Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện khi lắp đặtsửa 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 thìmáy 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 vớiđộng cơ

diesel) Phụ tải điện được chia làm các loại cơ bản sau:

+ Phụ tải làm việc liên tục: 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 khácnhau

1.2.1 Hệ thống cung cấp điện

Xe được trang bị rất nhiều thiết bị điện để điều khiển xe được an toàn và thuậntiện Xe cần sử dụng điện không chỉ khi đang chạy mà cả khi dừng Vì vậy, xe có ắcquy để cung cấp điện cho các thiết bị phụ và khởi động động cơ, hệ thống nạp để tạo

ra nguồn cung cấp điện khi động cơ đang nổ máy Hệ thống nạp cung cấp điện cho tất

cả các thiết bị điện và để nạp điện cho ắc qui khi xe đang chạy Hệ thống cung cấp baogồm các thiết bị chính sau đây: Ắc quy, máy phát điện, bộ điều chỉnh điện (đặt trongmáy phát), Đèn báo xạc, công tắc máy Hình 1.7 dưới đây mô tả sơ đồ hệ thống cungcấp điện tổng quát trên ô tô

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát

1.2.1.1 Ắc quy

Chức năng: Dùng để khởi động cơ ở một tốc độ tối thiểu tạo ra moment lớn để

quay động cơ Ắc quy khởi động (hình 1.8) còn cung cấp điện cho các tải điện quantrọng khác trong hệ thống điện, cung cấp từng phần hoặc toàn bộ trong trường hợpđộng cơ chưa làm việc hoặc đã làm việc mà máy phát điện chưa phát đủ công suất(động cơ đang làm việc ở chế độ số vòng quay thấp): cung cấp điện cho đèn đậu(parking lights), radio cassette, CD, các bộ nhớ (đồng hồ, hộp điều khiển), hệ thốngbáo động

Hình 1.8 Ắc quy trên ô tô

Ắc quy cung cấp điện khi:

- Động cơ ngừng hoạt động: Điện từ bình ắc quy được sử dụng để chiếu sáng,dùng cho các thiết bị điện phụ, hoặc là các thiết bị điện khác khi động cơ không hoạtđộng

- Động cơ khởi động: Điện từ bình ắc quy được dùng cho máy khởi động và cungcấp dòng điện cho hệ thống đánh lửa trong suốt thời gian động cơ đang khởiđộng.Việc khởi động xe là chức năng quan trọng nhất của ắc quy

- Động cơ đang hoạt động: Điện từ bình ắc quy có thể cần thiết để hỗ trợ cho hệthống nạp khi nhu cầu về tải điện trên xe vượt qua khả năng của hệ thống nạp Cả ắcquy và máy phát đều cấp điện khi nhu cầu đòi hỏi cao

Theo tính chất dung dịch điện phân, ắc quy 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

Cấu tạo: Một bình ắc quy trên ô tô (hình 1.9) bao gồm một dung dịch acid

sunfuric loãng và các bản cực âm, dương Khi các bản cực được làm từ chì hoặc vậtliệu có nguồn gốc từ chì thì nó được gọi là ắc quy chì- acid Một bình ắc quy được chiathành nhiều ngăn (ắc quy trên ô tô thường có 6 ngăn), mỗi một ngăn có nhiều bản cực,tất cả được nhúng trong dung dịch điện phân

Hình 1.9 Cấu tạo ắc quy

- Bản cực ắc quy (hình 1.10) được cấu trúc từ một khung sườn làm bằng hợp kimchì có chứa Antimony hay Canxi Khung sườn này là một lưới phẳng, mỏng Lưới tạonên khung cần thiết để dán vật liệu hoạt tính lên nó, cả ở bản cực âm và bản cựcdương Vật liệu hoạt tính được dán lên ở bản cực dương là chì oxide (PbO2) và ở bảncực âm là chì xốp (Pb)

Hình 1.10 Bản cực ắc quy

- Chất điện phân trong bình ắc quy là hỗn hợp 36% acid sulfuric (H2SO4) và64% nước cất (H2O) Dung dịch điện phân trên ắc quy ngày nay có tỷ trọng là 1.270

(ở 200 C) khi nạp đầy Tỷ trọng là trọng lượng của một thể tích chất lỏng so sánh vớitrọng lượng của nước với cùng một thể tích Tỷ trọng càng cao thì chất lỏng càng đặc

- Vỏ ắc quy (hình 1.11) giữ các điện cực và các ngăn riêng rẽ của bình ắc quy

Nó được chia thành 6 phần hay 6 ngăn Các bản cực được đặt trên các gờ đỡ, giúp chocác bản cực không bị ngắn mạch khi có vật liệu hoạt tính rơi xuống đáy ắc quy Vỏđược làm từ polypropylen, cao su cứng, và plastic Một vài nhà sản xuất làm vỏ ắc quy

có thể nhìn xuyên qua để có thể nhìn thấy được mực dung dịch điện phân mà khôngcần mở nắp ắc quy Đối với loại này thường có hai đường để chỉ mực thấp (lower) vàcao (upper) bên ngoài vỏ

Hình 1.11 Vỏ ắc quy

- Nắp thông hơi (hình 1.12) chụp trên các lỗ để thêm dung dịch điện phân Nắpthông hơi được thiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở lại ắc quy và cho phéphydrogene bay hơi

Hình 1.12 Nắp thông hơi

- Cọc ắc quy có 3 loại cọc bình ắc quy được sử dụng như hình 1.13, loại đỉnh,loại cạnh và loại L Loại trên đỉnh thông dụng nhất trên ô tô Loại này có cọc được vát

xiêng Loại cạnh là loại đặc trưng của hãng General Motors, loại L được dùng trên tàuthuỷ.

Hình 1.13 Các loại cọc ắc quy

1.2.1.2 Máy phát điện xoay chiều

Nhiệm vụ: Máy phát điện xoay chiều là nguồn năng lượng chính trên ôtô, có

nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho ắc quy tên ô tô Nguồn điệnphải đảm bảo một hiệu điện thế ổn định ở mọi chế độ phụ tải và thích ứng mọi điềukiện môi trường làm việc

Yêu cầu: Để đảm bảo nhưng điều kiện làm việc trên ôtô, máy kéo, máy phát

cần đáp ứng được những yêu cầu sau:

- Máy phát luôn tạo ra một hiệu điện áp ổn định (đơn 13,8V – 14.2V đối với hệthống điện 14V) trong mọi chế độ làm việc của phụ tải

- Có công suất và độ tin cậy cao, chịu đựng được sự rung lắc, bụi bẫn, hơi dầumáy, hơi nhiên liệu và do ảnh hưởng bởi nhiệt độ khá cao của động cơ

- Có công suất cao kích thước và trọng lượng nhỏ gọn Đặc biệt giá thành thấp

- Việc chăm sóc và bảo dưỡng trong quá trình sử dụng càng ít càng tốt

- Đảm bảo thời gian làm việc lâu dài

Phân loại: Trong hệ thống điện ô tô người ta dung 3 loại máy phát điện xay

- Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ không có vòng tiếp điện

sử dụng chủ yếu trên máy kéo và các xe chuyên dụng

Cấu tạo: Chi tiết của máy phát điện ô tô gồm các bộ phận như hình 1.14 dưới

đây

Hình 1.14 Cấu tạo máy oát điện trên ô tô

- Stator và Rotor: Tạo ra dòng điện xoay chiều để chuyển đổi cơ năng thành

điện năng

- Đi-ốt: Chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều, cho phép dòng điện

đi theo một hướng từ máy phát điện sang pin

- Bộ điều chỉnh điện áp: Có tác dụng giúp duy trì điện áp ở mức ổn định, ngăn

chặn sự gia tăng đột ngột của dòng điện tạo ra

- Chổi than và cổ góp: Có tác dụng giảm điện trở và điện trở tiếp xúc, từ đó duy

trì độ ổn định của nguồn điện tạo ra Đồng thời, bộ phận này còn có khả năng hạn chế

sự bào mòn

- Quạt làm mát: Nằm ở bên trong hoặc bên ngoài của máy phát điện, máy làm

mát nhằm đảm bảo sự an toàn cho các bộ phận Quạt giúp tản nhiệt, ngăn chặn sựnóng lên quá mức dẫn đến hư hỏng hoặc cháy nổ. 

Nguyên lý làm việc của máy phát điện ô tô:

- Việc tạo ra điện bắt đầu từ hệ thống động cơ Trục khuỷu làm nhiệm vụ dẫn

động máy phát điện trong hầu hết các loại xe ô tô hiện đại, tuy nhiên có thể có mộtròng rọc riêng chạy từ trục khuỷu đến máy phát điện nếu đó là một chiếc ô tô đời cũ

- Một máy phát điện tạo ra điện khi rotor của nó quay Rotor có các nam châmbao quanh, tạo thành từ trường Từ trường tạo ra điện áp và được lưu trữ bởi stator, sau

đó đến bộ điều chỉnh điện áp Bộ điều chỉnh sẽ xác định mức điện áp mà pin sẽ nhậnđược và chuyển nguồn điện sang các thiết bị điện khác nhau trong ô tô

1.2.1.3 Sơ đồ cung cấp điện và phân bố phụ tải

Phụ tải điện trên xe có thể chia ra làm 3 loại: Tải thường trực là nhưng phụ tảiliên tục hoạt động khi xe đang chạy, tải gián đoạn trong thời gian dài và tải gián đoạntrong thời gian ngắn Sơ đồ phụ tải điện trên ô tô được trình bày như hình 1.15 dướiđây

Hình 1.15 Sơ đồ phụ tải điện trên ô tô 1.2.2 Hệ thống khởi động

Động cơ đốt trong cần có một hệ thống khởi động riêng biệt truyền cho trụckhuỷu động cơ một moment với một số vòng quay nhất định nào đó đế khởi độngđược động cơ Cơ cấu khởi động chủ yếu trên ôtô hiện nay là khởi động bằng động cơđiện một chiều Tốc độ khởi động của động cơ xăng phải trên 50 v/p, đối với động cơdiesel phải trên 100 v/p Sơ đồ mạch khởi động tổng quát trên ô tô như hình 1.16 dướiđây [1]

Hình 1.16 Sơ đồ mạch khởi động tổng quát

Trên sơ đồ hình 1.16, máy khởi động bao gồm: rờ le các khóp với cuộn hút Wh,cuộn giữ Wg, và động cơ điện một chiều với cuộn stator Ws và cuộn rotor Wr

1.2.2.1 Máy khởi động

Yêu cầu:

- Máy khởi động (hình 1.17) phải quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấpnhất mà động cơ có thể nổ được

- Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép

- Phải bảo đảm khởi động lại được nhiều lần

- Tỷ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh đà nằmtrong giới hạn (từ 9 đến 18)

- Chiều dài, điện trở của dây dẫn nối từ ắc quy đến máy khởi động phải nằmtrong giới hạn quy định (<1m)

- Moment truyền động phải đủ để khởi động động cơ

Hình 1.17 Máy khởi động trên ô tô Phân loại: Để phân loại máy khởi động ta chia máy khởi động ra làm hai thành

phàn; Phần motor điện và phần truyền động Phần motor điện được chia ra làm nhiềuloại theo kiếu đấu dây, còn phần truyền động phân theo cách truyền động của máy

khởi động đến động cơ Motor điện trong máy khởi động là loại mắc nối tiếp và mắchỗn hợp

- Theo kiểu đấu dây: Tùy thuộc theo kiểu đấu dây mà ta phân ra các loại sau nhưhình 1.18:

Hình 1.18 Các kiểu đấu dây của máy khởi động

- Phân loại theo cách truyền động: có hai cách truyền động

+ Truyền động trực tiếp với bánh đà: loại này thường dùng trên xe đời cũ vànhững động cơ có công suất lón, được chia ra làm ba loại:

 Truyền động quán tính: bánh răng ở khớp truyền động tự động văng theo quántính để ăn khóp với bánh đà Sau khi động cơ no, bánh răng tự động trở về vị trí cũ

 Truyền động cưỡng bức: khóp truyền động của bánh răng khi ăn khớp vàovòng răng của bánh đà, chịu sự điều khiển cưỡng bức của một cơ cấu các khóp

 Truyền động tổ hợp: bánh răng ăn khóp với bánh đà cưỡng bức nhưng việc rakhớp tự động như kiểu ra khóp của truyền động quán tính

+ Truyền động phải qua hộp giảm tốc: Đối với máy điện (máy phát và động cơ),kích thước sẽ nhỏ lại nếu tốc độ hoạt động lớn Vì vậy, để giảm kích thước của motorkhởi động người ta thiết kê chúng để hoạt động với tốc độ rất cao, sau đó qua hộpgiảm tốc để tăng moment Loại này được sử dụng nhiều trên xe đời mới Phần motorđiện một chiều có cấu tạo nhỏ gọn và có số vòng quay khá cao Trên đầu trục củamotor điện có lắp một bánh răng nhỏ, thông qua bánh răng trung gian truyền xuốngbánh răng của hop truyền động (hộp giảm tốc) Khóp truyền động là một khóp bi mộtchiều có ba rãnh, mỗi rãnh có hai bi đũa đặt kế tiếp nhau Bánh răng của khóp đầu trục

của khóp truyền động được cài với bánh răng của bánh đà (khi khởi động) nhờ một rờ

le gài khóp Rờ le gài khớp có một ty đẩy, thông qua viên bi đẩy bánh răng vào ănkhóp với bánh đà Cấu tạo máy khởi động có hộp giảm tốc được trình bày như hình1.19 dưới đây [1]

Hình 1.19 Cấu tạo máy khởi động có hộp giảm tốc Cấu tạo máy khỏi động: Máy khởi động (hình 1.20) hiện là cơ cấu sinh

moment quay và truyền cho bánh đà của động cơ Đối với từng loại động cơ mà cácmáy khởi động điện có thể có kết cấu cũng như có đặc tính khác nhau, nhưng chúng

thường có ba bộ phận chính: Động cơ điện, khớp truyền động và cơ cấu điều khiến

Hình 1.20 Cấu tạo máy khởi động

- Motor khởi động: Là bộ phận biến điện năng thành cơ năng Trong đó stator

gồm vỏ, các má cực và các cuộn dây kích thích; rotor gồm trục, khối thép từ, cuộn dâyphần ứng và cổ góp điện, các nắp với các giá đỡ chổi than và chổi than, các ổ trục

- Rờ le gài khóp và công tắc từ: Dùng để điều khiển hoạt động của máy khởiđộng Có hai phương pháp điều khiển: điều khiển trực tiếp và điều khiển gián tiếp.Trong điều khiển trực tiếp, ta phải tác động trực tiếp vào mạng gài khóp để gài khớp

và đóng mạch điện của máy khởi động Phương pháp này ít thông dụng Điều khiểngián tiếp thông qua các công tắc hoặc rờ le là phương pháp phổ biến trên các mạchkhởi động hiện nay

Nguyên lý hoạt động: Như hình 1.21 dưới đây.

Hình 1.21 Sơ đồ làm việc của hệ thống khởi động

- Rờ le gài khớp bao gồm: cuộn hút và cuộn giữ Hai cuộn dây trên có số vòngnhư nhau nhưng tiết diện cuộn hút lớn hơn cuộn giữ và quấn cùng chiều nhau

- Khi bật công tắc ở vị trí ST thì dòng điện sẽ rẽ thành hai nhánh:

(+)→ Wg→ mass

(+)→ Wh→Wst → Brush → Wrotor → mass

- Dòng qua cuộn giữ và hút sẽ tạo ra lực từ để hút lõi thép đi vào bên trong (tổnglực từ của hai cuộn) Lực hút sẽ đẩy bánh răng của máy khởi động về phía bánh đà,đồng thời đẩy lá đồng nối tắt cọc (+) ắc quy xuống máy khởi động Lúc này, hai đầucuộn hút đẳng thế và sẽ không có dòng đi qua mà chỉ có dòng qua cuộn giữ

- Do lõi thép đi vào bên trong mạch từ khiến từ trở giảm nên lực từ tác dụng lênlõi thép tăng lên Vì thế, chỉ cần một cuộn Wg vẫn giữ được lõi thép

- Khi động cơ đã nổ, tài xế trả công tắc về vị trí ON, mạch hở nhưng do quántính, dòng điện vẫn còn Do đó hai bánh răng còn dính và dòng vẫn còn qua lá đồng.Như vậy dòng sẽ đi từ: (+)→ Wh→ Wg→ mass

- Lúc này, hai cuộn dây mắc nối tiếp nên dòng như nhau, dòng trong cuộn giữ

hai cuộn triệt tiêu nhau Kết quả là, dưới tác dụng của lực lò xo, bánh răng và lá đồng

sẽ trở về vị trí ban đầu

- Đối với xe có hộp số tự động, mạch khởi động có thêm công tắc an toàn(Inhibitor switch) Công tắc này chỉ nối mạch khi tay số ở vị trí N, P Trên một số xe

có hộp số cơ khí, công tắc an toàn được bố trí ở bàn đạp ly hợp

1.2.2.2 Các cơ cấu điều khiển trung gian trong hệ thống khởi động

Rờ le khơỉ dộng trung gian: Rờ le khởi động (hình 1.22) là thiết bị dùng dể đóngmạch điện cung cấp điện cho máy khởi động Thiết bị này có tác dụng làm giảm dòngqua công tắc máy

Hình 1.22 Rờ le khởi động

- Rờ le cài khớp: Dùng đế đẩy bánh răng máy khởi động vào ăn khớp với vòngrăng bánh đà và đóng tiếp điểm đưa dòng điện đến motor điện, giữ yên tiếp điểm chođến hết thời gian khởi động

- Rờ le bảo vệ khởi động (hình 1.23): Là thiết dùng để bảo vệ máy khởi độngtrong những trường hợp sau: Khi tài xế không thể nghe được tiếng động cơ nổ, khởiđộng bằng điều khiển từ xa, khởi động lại nhiều lần

Hình 1.23 Rờ le bảo vệ khởi động

+ Thiết bị dùng bảo vệ khởi động còn gọi là rờ le khóa khởi động Rờ le khóa khởi động hoạt động tùy thuộc vào tốc độ quay của động cơ Ta có thể lấy tín hiệu này

+ Khi khởi động, điện thế ở đầu L của máy phát tăng Khi động cơ đạt tốc độ đủlớn (động cơ đã nổ), rờ le khóa khởi động sẽ ngắt dòng điện đưa đến rờ le của máykhởi động, cho dù tài xế vẫn còn bật công tắc khởi động Ngoài ra, rờ le khóa khởiđộng không cho phép khởi động khi động cơ đang hoạt động.

+ Khi bật công tắc khởi động, dòng điện qua Wbv qua cuộn kích máy phát vềmass làm đóng tiếp điểm K, dòng điện đến rờ le khởi động Khi động cơ hoạt động,máy phát điện bắt đầu làm việc (đầu L có điện áp bằng điện áp ắc quy nhưng máychưa tắt công tắc khởi động), dòng điện qua Wbv mất khiến khóa K mở, ngắt dòng đến

rờ le khởi động làm cho máy khởi động không hoạt động nữa

- Rờ le đổi đấu điện áp: Một số xe có công suất lớn sử dụng hệ thống điện12/24V Hệ thống điện 12V dùng cung cấp cho các phụ tải còn hệ thống điện 24Vdùng để khởi động Hình 1.24 trình bày sơ đồ đấu dây của mạch đổi điện áp Trên sơ

đồ này, máy khởi động có hiệu điện thế làm việc là 24V trong khi các phụ tải điệnkhác và máy phát có điện áp định mức là 12V Đổ chuyển đổi điện áp trong lúc khởiđộng, thường bố trí rờ le đổi điện áp, rờ le này có nhiệm vụ đấu nối tiếp hai bình ắcquy 12V để có 24V khi khởi động Khi kết thúc khởi động, hai bình ắc quy sẽ đượcmắc song song để máy phát nạp điện cho chúng

Hình 1.24 Mạch khởi động với rờ le đổi điện 12V-24V

1.2.2.3 Hệ thống hỗ trợ khởi động cho động cơ diesel

Một trong những nét đặc biệt của các động cơ diesel là chúng có số vòng quaykhởi động tối thiểu lón hơn nhiều so với động cơ xăng [1]

Số vòng quay khởi động của động cơ xăng là 50 -120v/p, còn ở động cơ diesel là

70 - 150 v/p ở số vòng quay này, vào cuối quá trình nén, áp suất và nhiệt độ động cơ

mới đạt đủ giá trị để đốt cháy dầu do vòi phun phun vào buồng cháy Tuy vậy, nếunhiệt độ khí trời và nhiệt độ động cơ thấp, việc khởi động vẫn gặp nhiều khó khăn Để

hỗ trợ việc khởi động động cơ đồng thời giảm ô nhiễm khi nhiệt độ nước còn thấp,trên các động cơ ngày nay thường trang bị hệ thống xông máy hoặc xông khí nạp Sơ

đồ hệ thống xông điều khiển thường được trình bày như hình 1.25 dưới đây

Hình 1.25 Sơ đồ hệ thống xông điều khiển thường

Có hai hệ thống xông máy: xông nóng buồng đốt và xông nóng khí nạp

- Xông nóng buồng đốt: Các bougie xông được đặt trong buồng đốt phụ của động

cơ Nhờ năng lượng điện của ắc quy các dây điện trở của bougie được nung nóng đếnnhiệt độ khoảng 800 - 0000C

- Xông nóng không khí nạp: Dùng điện trở đặt tại ống góp hút sau lọc gió, sửdụng nguồn điện ắc quy để xông Loại này ít phổ biến

1.2.3 Hệ thống điều khiển lập trình cho động cơ

1.2.3.1 Hệ thống phun nhiên liệu điện tử

Hệ thống phun xăng điện (hình 1.26) tử được điều khiến từ ECU thông qua cáctín hiệu gửi đến từ cảm biến Khi người lái đạp bàn đạp ga tín hiệu từ cảm biến bướm

ga được gửi đến ECU, ECU nhận được yêu cầu này và thực hiện thao tác chọn lựathành phần hòa khí Đồng thời với việc nhận dạng tín hiệu lưu lượng khí nạp thực đivào xylanh của động cơ, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát động cơ, tốc độ động

cơ, dựa vào dữ liệu trong bộ nhớ, ECU xác định thời gian điều khiển mở kim phun họp

lý theo yêu cầu thành phần hòa khí (theo hệ số λ, hoặc tỷ lệ không khí/nhiên liệu) Tín hiệu của cảm biến oxy dùng để điều chỉnh λ bằng 1 chỉ được ECU tiếp nhận khi động

cơ chạy ở tốc độ ổn định và không có sự biến đối đột ngột tín hiệu từ cảm biến vị tríbướm ga trong quá trình gia tốc Hệ thống phun xăng kiểu cơ khí được hãng BOSCH

một bộ tiết lưu chia xăng với lượng không khí hút vào động cơ và phun liên tục quacác vòi phun cơ khí có tên gọi là K - Jetronic Nó được ứng dụng trên các xe của hãngMercedes và một số xe khác, là nền tảng cho việc phát triển những hệ thống phun xăngthế hệ kế tiếp như KE -ietronic (Bộ tiết lưu chia xăng và vòi phun cơ khí hiệu chỉnhlượng xăng bằng điện tử), ietronic (phun xăng với vòi phun điện) và Motronic (phunxăng điện tử kết họp với các điều khiển khác của động cơ như: đánh lửa, làm mát )[1].

Hình 1.26 Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử

Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển phun xăng điện tử được mô tả trên hình 1.27

Hệ thống điều khiển bao gồm: đầu vào (inputs) với các cảm biến và các tín hiệu dạngcông tắc; hộp ECU là bộ não của hệ thống; đầu ra (outputs) là các cơ cấu chấp hành(actuators) như vòi phun, bôbine, van điều khiển không tải

Hình 1.27 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển phun xăng điện tử

Ưu điểm lớn nhất của hệ thống phun xăng so với bộ chế hòa khí là sự hòa trộigiữa không khí và xăng diễn ra tốt hơn trong buồng đốt Việc bố trí kim phun gần

supap hút cho phép tăng chiều dài đường ống nạp mà không sợ xăng bám vào nó, giúităng vận tốc khí nạp, tạo ra xoáy lốc giúp việc hòa trộn tôt hơn khiến hỗn hợp đồngnhất hơn Thêm vào đó, dòng khí nạp trên ống góp hút có khối lượng thấp (chưa trộnvới nhiên liệu) sẽ đạt tốc độ xoáy lốc cao, nhờ vậy, nhiên liệu sẽ không còn thất thoáttrên đường ống nạp và hòa khí sẽ được trộn tốt hơn

- Có thể cấp hỗn hợp khí nhiên liệu đồng đều đến từng xylanh

- Có thể đạt được tỉ lệ khí nhiên liệu chính xác với tất cả các dải tốc độ động cơ

- Đáp ứng kịp thời với sự thay đổi góc mở bướm ga

- Khả năng hiệu chỉnh hỗn hợp khí nhiên liệu dễ dàng: có thể làm đậm hỗn họpkhi nhiệt độ thấp hoặc cắt nhiên liệu khi giảm tốc

- Hiệu suất nạp hỗn họp không khí - nhiên liệu cao

1.2.3.2 Các loại cảm biến trong hệ thống điều khiển động cơ

Cảm biến nói chung và cảm biến khí nạp nói riêng là một bộ phận cảm nhận cácbiến đổi ở đầu vào, dưới nhiều dạng khác nhau (cơ học, nhiệt học, quang học ) vàchuyển đổi thành các tín hiệu điện dưới dạng tín hiệu tương tự (analog) hoặc tín hiệu

số (digital) và được mô hình hóa như sau (hình 1.28):

Hình 1 28 Mô hình cảm biến

Các tín hiệu ra của cảm biến không chỉ ở dưới dạng cường độ dòng hoặc điện áp

mà còn thay đổi theo biên độ, tần số, pha, thời gian và chu kỳ của các dao động điệnhoặc đôi khi cũng là các thông số về điện như điện trở, điện dung, độ tự cảm

- Cảm biến khí nạp (Airflowmeter): Được gắn trên đường ống dẫn không khí từlọc gió đến bộ phận điều khiển bướm ga Có nhiệm vụ là đo khối lượng khí được nạpvào qua cửa hút Sau đó truyền tín hiệu về ECU để điều chỉnh lượng hòa khí sao chochuẩn và để điều chỉnh góc đánh lửa một cách hợp lý nhất Có nhiều loại cảm biến lưulượng khí nạp khác nhau:

+ Cảm biến đo khối lượng khí nạp: Kiểu dây sấy (hình 1.29)

Hình 1.29 Cảm biến khí nạp kiểu dây sấy

+ Cảm biến đo lưu lượng khí nạp: Kiểu cánh và kiểu gió xoáy quang học Karman(hình 1.30)

Hình 1.30 Cảm biến khí nạp kiểu quang học Karman

- Cảm biến vị trí trục khuỷu và tốc độ động cơ:

+ Cảm biến vị trí trục khuỷu (TDC sensor hay còn gọi là cảm biến G) báo choECU biết vị trí tử điểm thưọug hoặc vị trí trục khuỷu (hình 1.31) Trong một số trườnghọp, chỉ có vị trí của piston xylanh số 1 (hoặc số 6) được báo về ECU, còn vị trí cácxylanh còn lại sẽ được tính toán Công dụng của cảm biến này là giúp ECU xác địnhthời điểm đánh lửa và cả thời điếm phun Vì vậy, trong nhiều hệ thống điều khiểnđộng cơ, số xung phát ra từ cảm biến phụ thuộc vào kiểu phun (độc lập, nhóm hayđồng loạt) và thường bằng số lần phun trong một chu kỳ Trên một số xe, tín hiệu vị trípiston xylanh số 1 còn dùng làm xung reset để ECU tính toán và nhập giá trị mới trênRAM sau mỗi chu kỳ (2 vòng quay trục khuỷu)

Hình 1.31 Cảm biến vị trí trục khủy

+ Cảm biến tốc độ động cơ như hình 1.32 (Engine speed; crankshaft angle sensorhay còn gọi là tín hiệu NE): Dùng để báo tốc độ động cơ để tính toán hoặc tìm gócđánh lửa tối ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xylanh Cảm biến này cũng đượcdùng vào mục đích điều khiển tốc độ không tải hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ không tảicưỡng bức Có nhiều cách bố trí cảm biến G và NE trên động cơ; trong delco, trênbánh đà, hoặc trên bánh răng cốt cam Đôi khi ECU chỉ dựa vào một xung lấy từ cảmbiến hoặc IC đánh lửa để xác định vị trí piston lẫn tốc độ trục khuỷu Cảm biến vị tríxylanh và cảm biến tốc độ động cơ có nhiều dạng khác nhau như: Cảm biến điện từloại nam châm quay hoặc cố định, cảm biến quang, cảm biến Hall

Hình 1.32 Cảm biến tốc độ động cơ

- Cảm biến bướm ga (Throttle Position Sensor): Cảm biến vị trí bướm ga đượclắp ở trên trục bướm ga Cảm biến này chuyển vị trí góc mở cánh bướm ga thành tínhiệu điện thế gởi đến ECU Đa số cảm biến bướm ga là loại tuỵến tính (dạng biến trở)

3 dây Tuy nhiên trên một số xe có 4 dây do bố trí thêm công tắc vị trí không tải Vị trícảm biến vị trí bướm ga như hình 1.33 dưới đây [1]

hệ thống điều khiển động cơ.

Hình 1.34 Cấu tạo các loại cảm biến nhiệt độ

Các cảm biến đo nhiệt độ đều có cấu tạo và mạch điện giống nhau, thường là mộtđiện trở nhiệt mắc trong mạch cầu phân áp

Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ Nó đượclàm bằng vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm Khi nhiệt độ tăng điện trởgiảm và ngược lại Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mứchoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác nhau Sự thay đổi giá trị điệntrở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gởi đến ECU trên nền tảng cầu phân áp

+ Cảm biến nhiệt độ động cơ: Cảm biến này có nhiều tên gọi khác nhau tủythuộc vào vị trí lắp đặt của nó trên động cơ Nó có tên phổ biến là cảm biến nhiệt độnước làm mát hoặc nhiệt độ nắp máy Cảm biến này rất quan trọng vì tín hiệu của nóđược ECU dùng để điều khiển lượng xăng phun, góc đánh lửa sớm, tốc độ không tải,

và cả quạt làm mát két nước Hình 1.35 dưới đây mô tả Cảm biến nhiệt độ nước làmmát trên ô tô

Hình 1.35 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

+ Cảm biến nhiệt độ khí nạp: Cảm biến nhiệt độ khí nạp dùng để xác định nhiệt

độ khí nạp Cũng giống như cảm biến nhiệt độ nước, nó gồm có một điện trở được gắntrong bộ khí nạp hoặc trên đường ống nạp Tỷ trọng của không khí thay đổi theo nhiệt

độ Nếu nhiệt độ không khí cao, hàm lượng oxy trong không khí thấp Khi nhiệt độkhông khí thấp, hàm lượng oxy trong không khí tăng

+ Cảm biến khí thải: Cảm biến oxy (hình 1.36) được gắn ở đường ống thải Đểchống ô nhiễm, các xe được trang bị bộ hóa khử Bộ hóa khử sẽ hoạt động với hiệu

suất cao nhất ở tỉ lệ hòa khí lý thuyết tức λ = 1 Cảm biến oxy được dùng để xác định

thành phần hòa khí tức thời của động cơ đang hoạt động Nó phát ra một tín hiệu điện

áp gửi về ECU để điều chỉnh tỉ lệ hòa khí thích họp trong một điều kiện làm việc nhấtđịnh