Giáo trình thực tập điện ô tô f1 phần 1 trường đh công nghiệp quảng ninh

Khi các điện cực của một tụ điện tích điện bị đoản mạch, sẽ có một dòng điện tức thời chạy từ bản cực + đến bản cực - làm trung hòa tụ điện.. Bằng cách dùng các đặc điểm này, các tụ điện

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH

Nguyễn Bá Thiện, Nguyễn Văn Hậu

GIÁO TRÌNH

THỰC TẬP ĐIỆN Ô TÔ F1

(LƯU HÀNH NỘI BỘ)

Quảng Ninh- 2020

LỜI NÓI ĐẦU

Để đáp ứng kịp thời yêu cầu của nhiệm vụ đào tạo, Trường ĐHCN Quảng Ninh tổ chức biên soạn cuốn giáo trình Thực tập Điện ô tô F1 Sách được dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô trong nhà trường và làm tài liệu tham khảo cho những người làm công tác kĩ thuật trong ngành ô tô

Giáo trình được nhóm cán bộ giảng dạy thuộc bộ môn Cơ khí Ô tô Trường ĐHCN Quảng Ninh biên soạn,

Trong quá trình biên soạn chúng tôi đã rất cố gắng để cuốn sách đảm bảo được tính khoa học, hiện đại và gắn liền với thực tế về sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất ô tô Nhưng do khả năng có hạn và những hạn chế về thời gian và những điều kiện khách quan khác, cuốn giáo trình chắc chắn sẽ không tránh khỏi những khiếm khuyết

Chúng tôi mong nhận được ý kiến đóng góp của các bạn đọc và đồng nghiệp để lần tái bản sau được hoàn chỉnh hơn

Nhóm tác giả

1

MỤC LỤC

Chương 1: Thiết bị điện và điện tử sử dụng trên ô tô 1

Bài 2 Các Thiết bị điện tử 10

Chương 2: Hệ thống khởi động 23

Bài 2 Cấu trúc máy phát điện 55

Bài 3 Điện áp chỉnh lưu bởi máy phát 60

Bài 4 Hoạt động của bộ tiết chế 62

Bài 5 Kiểm tra và sửa chữa máy phát 72

Chương 4 Hệ thống đánh lửa 75

Bài 2 Cấu tạo hệ thống đánh lửa 79

Bài 3 Hoạt động của các hệ thống đánh lửa 83

Bài 4 Kiểm tra hệ thống đánh lửa 88

Chương 5: Hệ thống mã hóa khóa động cơ và chống trộm 89

Bài 1 Hệ thống mã hóa khoá động cơ 89

Chương 1

THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ

Bài 1 CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

1 Khái quát về điện

Các thiết bị điện được sử dụng trong nhiều hệ thống của ô tô và có các chức năng khác nhau

1.1 Các chức năng của điện

- Chức năng phát nhiệt

Nhiệt được tạo ra khi điện đi qua một điện trở, như cái châm

thuốc lá, cầu chì

- Chức năng phát sáng

Ánh sáng được phát ra khi điện đi qua một điện trở, như một

bóng đèn phát sáng

- Chức năng từ tính

Một lực từ được tạo ra khi điện đi qua một dây dẫn hoặc

cuộn dây, như cuộn dây đánh lửa, máy phát điện, kim phun

Mọi chất đều có các nguyên tử, các nguyên tử gồm có hạt

nhân và các điện tử Một nguyên tử kim loại có các điện tử tự

do Các điện tử tự do là các điện tử có thể chuyển động tự do từ các nguyên tử

Việc truyền các nguyên tử tự do này trong các nguyên tử kim loại sẽ tạo ra điện Do đó điện chạy qua một mạch điện là sự di chuyển của các điện tử trong một dây dẫn Khi đặt một điện áp vào cả 2 đầu của một dây dẫn kim loại, các điện tử chạy từ cực

âm đến cực dương Chiều chuyển động của dòng

điện tử ngược chiều với chiều của dòng điện

1.2 Ba yếu tố của điện

Điện bao gồm ba yếu tố cơ bản:

- Dòng điện

Đây là dòng chảy qua một mạch điện

Đơn vị : A (Ampe)

- Điện áp

Đây là lực điện động làm dòng điện chạy qua một

mạch điện Điện áp càng cao thì lượng dòng điện

càng lớn sẽ chảy qua mạch điện này

Đơn vị : V (Vôn)

- Điện trở

Đây là phần đối lập với dòng điện, thể hiện sự cản

trở dòng điện trong mạch

Đơn vị : Ω (Ohm)

Mối quan hệ giữa dòng điện, điện áp và điện trở có

thể biểu diễn bằng định luật Ohm

R

U

I 

1.3 Công suất

Công suất điện được thể hiện bằng lượng công do một thiết bị điện thực hiện trong một giây Công suất được đo bằng Watt (W), và 1W là lượng công nhận được khi một điện áp là 1 V đặt vào một điện trở của phụ tải tạo ra dòng điện là 1A trong một giây

Công suất được tính theo công thức sau:

P = U.I

Hình 1 Các thiết bị điện

Hình 2 Dòng điện trong dây dẫn

- P: Công suất, đơn vị : W

- I: Dòng điện, đơn vị : A

- U: Điện áp, đơn vị : V

Ví dụ:

Nếu đặt 5A của một dòng điện trong thời gian một giây, bằng một điện áp là 12V, thì thiết bị điện này thực hiện được công là 60W (5 x 12 = 60)

1.4 Dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều

Một dòng điện có chiều không thay đổi với một biên độ không thay đổi được gọi là dòng điện một chiều Mặt khác, một dòng điện thay đổi chiều và có biên độ thay đổi được gọi là dòng điện xoay chiều

Hình 3 Dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều

- Dòng điện một chiều (DC)

Đây là loại dòng điện chạy theo chiều không thay đổi, từ cực dương đến cực âm, như trong ắc quy của

ô tô hoặc pin khô

- Dòng điện xoay chiều (AC)

Đây là loại dòng điện đổi chiều theo các chu kỳ đều đặn Điện tại các ổ cắm trong nhà hoặc nguồn điện

3 pha công nghiệp được sử dụng trong các nhà máy là một số ví dụ

2 Điện trở

Điện trở sử dụng trên ô tô có nhiều dạng khác nhau Một điện trở khá thông dụng trong kỹ thuật điện

tử cũng như trong ô tô là điện trở than Điện trở than gồm hỗn hợp bột than và các chất khác được pha trộn theo tỉ lệ khác nhau nên có trị số điện trở khác nhau Bên ngoài điện trở được bọc bằng lớp cách điện Trị số của điện trở được ký hiệu bằng các vòng màu

Hình dáng của điện trở than và các vòng màu như Hình 4

Trong trường hợp đặc biệt, nếu không có vòng số 4 (loại điện trở có 3 vòng màu) thì sai số là 20% Cách đọc:

Đọc từ trái sang phải Vạch đầu tiên và vạch thứ hai biểu thị giá trị thực của điện trở, vạch thứ ba biểu thị thang nhân 10x

(với x là giá trị tương ứng với giá trị của màu), vạch thứ tư là dung sai của điện trở

Ví dụ:

Điện trở có các vạch màu lần lượt từ trái sang là: Đỏ - tím - cam - bạc Thì giá trị của điện trở sẽ là:

Đỏ = 2, tím = 7, cam =103, bạc = 10%

Vậy: R = 27 103  10%

R = 27 K  10%

Lưu ý khi mua điện trở:

Người ta không thể chế tạo điện trở có đủ tất cả trị số từ nhỏ nhất đến lớn nhất mà chỉ chế tạo các điện trở có trị số theo tiêu chuẩn với vòng màu số một và vòng màu số hai có giá trị như sau:

Bảng 1 Các giá trị điện trở

Ví dụ: Có các điện trở: 1 ; 10 ; 100 ; 1K

1,5 ; 15 ; 150 ; 1,5K

4,7 ; 47 ; 470 ; 4,7K Bảng qui ước về các vạch màu của điện trở:

Hình 4 Vạch màu của điện trở

Màu Vòng số 1

(số thứ nhất)

Vòng số 2 (số thứ hai)

Vòng số 3 (số bội)

Vòng số 4 (sai số)

Bảng 2 Giá trị của các vạch màu

Đối với điện trở có 5 vòng màu, cách đọc tương tự như điện trở 4 vòng màu, chỉ khác là 3 vòng màu đầu tiên chỉ 3 số, vòng 4 chỉ số bội, vòng 5 là sai số

Điện trở nhiệt:(Thermistor) Là loại điện trở nhiệt có trị số thay đổi theo nhiệt độ Nhiệt trở thường

dùng để ổn định nhiệt cho các tầng khuyếch đại công suất hay làm linh kiện cảm biến trong các hệ thống điều khiển tự động theo nhiệt độ

Hình 5 Nhiệt điện trở

Có hai loại nhiệt trở:

- Điện trở nhiệt có hệ số nhiệt điện trở âm là loại nhiệt điện trở khi nhận nhiệt độ cao hơn thì trị số điện trở giảm xuống và ngược lại

- Điện trở nhiệt có hệ số nhiệt điện trở dương là loại nhiệt điện trở khi nhận được nhiệt độ cao hơn thì trị số điện trở tăng lên

Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm là một loại bán dẫn có điện trở thay đổi theo các biến đổi về nhiệt độ Nói khác đi, nhiệt điện trở có thể xác định nhiệt độ bằng cách dò điện trở

Ví dụ về ứng dụng:

Trong các xe ô tô, các nhiệt điện trở được sử dụng trong cảm biến

nhiệt độ nước và cảm biến nhiệt độ không khí nạp, v.v

Phần tử áp điện:

Điện trở của một phần tử áp điện sẽ thay đổi khi nó chịu áp suất

hoặc lực căng

Phần tử từ trở:

Điện trở của một phần tử từ trở sẽ thay đổi khi từ trường đặt vào

nó

Vì các thay đổi về điện trở trong các phần tử này nhỏ, các IC (các mạch tích hợp) được khuyếch đại Sau đó điện trở này được biến đổi thành xung hoặc các tín hiệu tương tự để sử dụng chúng như các tín hiệu cảm biến

Hình 7 Phần tử áp điện

3 Tụ điện

Một tụ điện có các điện cực, gồm có 2 tấm kim loại hoặc

các màng kim loại đối diện với nhau Chất cách điện (hoặc

chất điện môi), có thể làm bằng các chất cách điện khác

nhau, được đặt giữa các điện cực Trong sơ đồ này, không

khí có tác dụng như chất cách điện

Khi đặt điện áp vào cả 2 điện cực bằng cách nối các cực âm

và dương của một ắc quy, các điện cực sẽ tích điện dương

và âm Khi các điện cực của một tụ điện tích điện bị đoản

mạch, sẽ có một dòng điện tức thời chạy từ bản cực (+) đến

bản cực (-) làm trung hòa tụ điện Vì vậy tụ điện này được

phóng điện Ngoài chức năng tích điện mô tả trên đây, một

đặc điểm đáng kể của một tụ điện là nó ngăn không cho

dòng điện một chiều chạy qua

Một số mạch điện sử dụng chức năng tích điện của tụ điện như:

Mạch điều chỉnh đối với nguồn điện, một dòng điện dự phòng cho bộ vi xử lí, một mạch định thời sử dụng lượng thời gian cần thiết để nạp và phóng điện cho tụ điện, mạch dùng tụ để ngăn dòng điện một chiều, các bộ lọc để trích hoặc loại bỏ các thành phần cụ thể của tần số Bằng cách dùng các đặc điểm này, các tụ điện được sử dụng trong các mạch điện của ô tô cho nhiều mục đích, chẳng hạn như để loại trừ nhiễu hoặc thay thế cho nguồn điện hoặc một công tắc

Các đặc điểm tích điện của tụ điện

Khi đặt một điện áp của dòng điện một chiều vào tụ điện đã phóng điện hoàn toàn, dòng điện sẽ bắt đầu chạy ở một tốc độ nhanh Sau khi tụ điện bắt đầu tích điện, dòng điện sẽ giảm xuống Cuối cùng, khi dung lượng tĩnh điện (khả năng tích điện của tụ điện) của tụ điện đã đạt được, dòng điện sẽ dừng chạy Điện áp của tụ điện ở thời điểm này bằng điện áp đặt

Hình 6 Cảm biến nhiệt độ

nước làm mát

Hình 8 Tụ điện

4 Công tắc, cầu chì và relay

4.1 Công tắc

Công tắc là một thiết bị đóng ngắt dòng điện do con người tác động Do yêu cầu về thẩm mỹ và không gian lắp đặt nên kích thước công tắc ngày càng nhỏ gọn hơn Công tắc cũng có nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào công dụng của nó

- Công tắc xoay

Hình 10 Công tắc xoay

- Công tắc ấn, công tắc bập bênh

Hình 8 Công tắc ấn Hình 11 Công tắc bập bênh

- Công tắc cần, công tắc phát hiện nhiệt độ

Hình 12 Công tắc cần Hình 13 Công tắc phát hiện nhiệt độ

Hình 9 Hoạt động phóng nạp của tụ điện

- Công tắc phát hiện dòng điện, công tắc vận hành bằng sự thay đổi mức dầu

Hình 14 Công tắc phát hiện dòng điện Hình 14 Công tắc phát hiện mức dầu

4.2 Cầu chì

Một dải kim loại mỏng sẽ bị cháy khi dòng điện quá lớn chạy qua nó, bằng cách này sẽ ngắt dòng điện

và bảo vệ mạch điện khỏi bị hư hỏng

Cầu chì dòng cao là một dây có chiều dày lớn được đặt trong các

mạch điện cường độ dòng điện cao có thể cháy khi quá tải, bằng

cách này sẽ bảo vệ mạch điện

4.2 Relay

Nếu mạch điện của các thiết bị đòi hỏi cường độ dòng điện cao

gồm có một nguồn điện, một công tắc và một bóng đèn được

mắc nối tiếp, công tắc và bộ dây điện phải có công suất cao để có

thể chịu được cường độ dòng điện cao Tuy nhiên, chúng ta có

thể sử dụng một relay để giảm dòng qua công tắc Công tắc điều

khiển relay, còn relay thì điều khiển dòng lớn qua thiết bị điện

Sơ đồ ở Hình 15 mô tả cơ chế làm việc của một relay Khi đóng

công tắc, dòng điện chạy giữa các điểm 1 và 2, do đó từ hóa cuộn dây Lực từ của cuộn dây hút tiếp điểm di động giữa các điểm 3 và 4 Do đó, các điểm 3 và 4 đóng lại và để dòng điện chạy vào bóng đèn Vì vậy qua việc sử dụng một relay, công tắc và dây dẫn đến công tắc có thể có công suất thấp

Hình 17 Mạch điện điều khiển

Các loại relay

Các relay được phân loại thành các loại như Hình 16 tùy theo cách mở hoặc đóng chúng:

- Loại thường mở:

Loại này thường mở, và chỉ đóng khi cuộn dây được cấp điện (A) và (B) trong sơ đồ này

- Loại thường đóng:

Loại này thường đóng, và chỉ mở khi cuộn dây được cấp điện (C) trong sơ đồ này

- Loại 2 tiếp điểm:

Loại này chuyển mạch giữa hai tiếp điểm, tùy theo trạng thái của cuộn dây (D) trong sơ đồ này

Hình 16 Các loại cầu chì

Hình 18 Các loại relay

5 Nguyên lí về phát điện

5.1 Cảm ứng điện từ

Một dây dẫn có thể chuyển động tự do được đặt giữa các cực N và S của một nam châm được thể hiện trong Hình 17 Sau đó, mắc một điện kế vào dây dẫn để thành một mạch kín Khi dịch chuyển dây dẫn này giữa các cực từ như thể hiện trong sơ đồ, kim chỉ của điện kế sẽ xoay đi

Như vậy, khi dây dẫn được dịch chuyển giữa các cực từ, dây dẫn sẽ đi qua và cắt từ thông, sinh ra một dòng điện Vì vậy, nếu dịch chuyển dây dẫn song song với từ thông, sẽ không sinh ra dòng điện

Hiện tượng sinh ra dòng điện này được gọi là cảm ứng điện từ, và dòng điện chạy qua dây dẫn được

gọi là dòng cảm ứng

Hình 19 Cảm ứng điện từ Hình 20 Quy tắc bàn tay phải

Dòng cảm ứng này được tạo ra bởi sức điện động do kết quả của cảm ứng điện từ Do đó sức điện

động này được gọi là sức điện động cảm ứng

Chiều dòng điện

Hình 18 cho thấy mối quan hệ giữa chiều của từ trường, chiều của dòng điện cảm ứng, và chiều di chuyển của dây dẫn Mối quan hệ này được gọi là quy tắc bàn tay phải của Fleming

5.2 Nguyên lí về máy phát điện

Đại lượng và chiều của sức điện động cảm ứng được tạo ra bằng cách quay một cuộn dây sẽ thay đổi

theo vị trí của cuộn dây này

Trong sơ đồ (1) ở Hình 18, dòng điện chạy từ chổi than A đến bóng đèn Trong sơ đồ (2), nguồn điện

của dòng ngưng lại Trong sơ đồ (3) dòng điện chạy từ chổi than B đến bóng đèn

Do đó dòng điện được tạo ra bởi thiết bị này là dòng điện xoay chiều Do đó thiết bị này được gọi là

máy phát điện xoay chiều

(B)

(D)

Hình 21 Nguyên lý máy phát điện xoay chiều

5.3 Hiệu ứng tự cảm

Hình 22 Hiệu ứng tự cảm

Khi đóng hoặc mở công tắc trong sơ đồ (1), từ thông trong cuộn dây sẽ thay đổi Khi đó một sức điện động được sinh ra trong cuộn dây Để tạo ra các điều kiện giống như vậy mà không làm cho dòng điện chạy qua cuộn dây này, ta dịch chuyển một nam châm ra vào một cuộn dây như thể hiện trong sơ đồ (2)

Chuyển động của một nam châm ra và vào một cuộn dây sẽ tạo ra sức điện động trong cuộn dây đó Sức điện động này được tạo ra bất kể là có dòng điện chạy trong cuộn dây hay không

Do đó, các thay đổi của từ thông sinh ra dòng điện hoặc đóng ngắt dòng điện qua cuộn dây này làm cho cuộn dây đó sinh ra sức điện động Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng tự cảm

Hiệu ứng cảm ứng tương hỗ

Hai cuộn dây được bố trí như trong sơ đồ Khi dòng điện chạy qua một cuộn dây (cuộn dây sơ cấp) bị thay đổi, một sức điện động sẽ được tạo ra trong cuộn dây kia (cuộn dây thứ cấp) theo chiều ngăn không cho từ thông ở cuộn dây sơ cấp thay đổi Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng cảm ứng tương

hỗ

Một bô bin sử dụng hiệu ứng này Bô bin có chứa cuộn dây đánh lửa của ô tô để tạo ra điện áp cao đặt vào bugi Khi duy trì một dòng điện không đổi qua cuộn dây sơ cấp thì không có sức điện động nào được tạo ra trên cuộn thứ cấp Khi dòng điện sơ cấp bị ngắt bằng cách xoay công tắc từ vị trí ON (mở) đến OFF (ngắt), từ thông được tạo ra bởi dòng điện sơ cấp ngắt đột ngột Do đó một sức điện động sẽ được tạo ra trong cuộn dây thứ cấp theo chiều sẽ ngăn từ thông không bị khử đi

Hình 23 Hiệu ứng cảm ứng tương hỗ

Một bô bin sẽ cho phép dòng điện chạy vào cuộn sơ cấp, và khi dòng điện này bị ngắt, điện áp cao được tạo ra trên cuộn thứ cấp thông qua hiệu ứng tự cảm tương hỗ

Sức điện động tự cảm được tạo ra bởi thiết bị này sẽ thay đổi theo các điều kiện sau đây:

- Thay đổi tốc độ của từ thông:

Một thay đổi xuất hiện trong một thời gian ngắn sẽ tạo ra một sức điện động lớn hơn

- Lượng từ thông:

Lượng từ thông thay đổi càng lớn, sức điện động càng lớn

- Số vòng dây của cuộn dây thứ cấp: Với cùng mức thay đổi về từ thông, số vòng dây càng lớn thì sức điện động càng lớn

Do đó để sinh ra một điện áp thứ cấp cao, dòng điện chạy vào cuộn sơ cấp phải càng lớn càng tốt, và sau đó dòng điện này cần được ngắt đột ngột

6 Đồng hồ đo điện

Có thể sử dùng đồng hồ đo điện để

đo dòng, điện áp và điện trở của

một mạch điện, cũng như để kiểm

tra thông mạch của một mạch điện

và thử các diode

6.1 Chọn phạm vi đo

Khi cần đo một đại lượng nào đó:

điện trở, điện áp xoay chiều, một

chiều, phải chọn thang đo thích

hợp để đảm bảo giá trị đo chính

xác và tránh hư hỏng cho đồng hồ

6.2 Đo điện áp của dòng điện

xoay chiều

Mục đích:

Để đo điện áp của các đường dây

cung cấp điện ở hộ gia đình hoặc

nhà máy, các mạch điện có điện áp

xoay chiều, và các điện áp đầu ra

của máy biến áp công suất

Phương pháp đo:

Đặt công tắc chọn chức năng vào

phạm vi đo điện áp của dòng xoay

chiều và nối các đầu dây thử Các cực của đầu dò có thể thay thế lẫn nhau

Hình 25 Đo điện áp xoay chiều Hình 26 Đo điện áp dòng một chiều

6.3 Đo điện áp của dòng một chiều

Mục đích:

Để đo điện áp của các loại ắc quy, thiết bị điện, và các mạch transistor, và các điện áp và mức sụt điện

áp trong các mạch

Phương pháp đo:

Hình 24 Đồng hồ đo điện