Đề cương cơ điện tử cơ bản ôn thi cấp tốc

Đề cương cơ điện tử cơ bản ôn thi cấp tốcĐại học Công nghiệp HN,....Đề cương cơ điện tử cơ bản ôn thi cấp tốcĐại học Công nghiệp HN,....Đề cương cơ điện tử cơ bản ôn thi cấp tốcĐại học Công nghiệp HN,....

Công dụng : làm cản trở dòng điện giúp bảo về thiết bị điện

Phân loại : có 3 loại - điện trở thường

- Điện trở dán

- Quang trở

Cách đọc :

Vòng thứ nhất : chỉ giá trị hàng chục của trị số điện trở

Vòng thứ hai : chỉ giá trị hàng đơn vị của trị số điện trở

Vòng thứ ba : số mũ của 10 phải nhân với giá trị điện trở

Vòng thứ tư : chỉ sai số điện trở

Câu 2: Công dụng, phân loại, cấu tạo, nguyên lý làm việc và cách đọc giá trị thông số của tụ điện.

Công dụng : Là linh kiện có thể tích trữ các điện tích khi cấp cho nó một

điện áp

Phân loại :

1 Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica (Tụ không phân cực )

Các loại tụ này không phân biệt âm dương và thường có điện dung nhỏ từ 0,47

µF trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu

+ Có một cách ký hiệu khác VD 01J, 22K, nếu ký hiệu như vậy thì lấy đơn vị làMicro : 01J nghĩa là 0,01 Micro = 10 Nano, 022K là 0,022 Micro = 22 Nano

Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp

cách điện gọi là điện môi

Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và

tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy,

Tụ gốm, Tụ hoá

Câu 3: Công dụng, phân loại, cấu tạo của diode bán dẫn

Công dụng : Điốt bán dẫn hay Điốt là một loại linh kiện bán dẫn chỉ cho phép

dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại

Phân loại : có 5 loại điot

1 Điốt thường

2 Điốt ổn áp : Khi phân cực thuận,đặc tuyến của điốt Zener giống hệt điốt

thường.Khi phân cực ngược ở vùng Zener,điện thế ngang qua điốt gần như không thay đổi trong khi dòng điện qua nó biến thiên một khoảng rộng

3 Điốt Tunen

Loại điốt này có khả năng dẫn điện cả chiều thuận và chiều ngược Đặc tính

V-A của điốt tunen ở phần thuận có đoạn điện trở âm V-AB.Người ta sử dụng đoạn đặc tuyến AB này để tạo các mạch dao động phóng nạp.Điốt tunen có kích thước nhỏ,độ ổn định cao và tần số làm việc lên tới GHz

4 Điốt xung

Điốt xung là điốt làm việc ở tần số cao khoảng vài chục KHz

Điốt Schốtky là điốt xung điển hình,có thời gian hồi phục rất nhỏ (đổi trạng thái nhanh) nên được dùng rất phổ biến trong kỹ thuật số và điều khiển

5 Điốt phỏt quang (LED)

LED là linh kiện bán dẫn quang điện tử.Nó có khả năng phát ra ánh sáng khi cóhiện tượng tái hợp xảy ra trong lớp tiếp xúc P-N.Tuỳ theo vật liệu chế tạo mà ta

có ánh sáng bức xạ có màu khác nhau

6 Điốt cảm quang (Photodiode)

Zener,điện thế ngang qua điốt gần như không thay đổi trong khi dòng điện qua nó biến thiên một khoảng rộng Điốt Tunen

Loại điốt này có khả năng dẫn

điện cả chiều thuận và chiều

ngược.Đặc tính V-A của điốt

tunen ở phần thuận có đoạn điện

trở âm AB.Người ta sử dụng

đoạn đặc tuyến AB này để tạo

Điốt xung là điốt làm việc ở tần

số cao khoảng vài chục KHz

Điốt Schốtky là điốt xung điển

hình,có thời gian hồi phục rất nhỏ

(đổi trạng thái nhanh) nên được

dùng rất phổ biến trong kỹ thuật

số và điều khiển

5

Điốt phỏt quang (LED) LED là linh kiện bán dẫn

quang điện tử.Nó có khả năng phát ra ánh sáng khi

có hiện tượng tái hợp xảy ratrong lớp tiếp xúc P-N.Tuỳ theo vật liệu chế tạo mà ta

có ánh sáng bức xạ có màu khác nhau

6 Điốt cảm quang (Photodiode)

Câu 5: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của transistor bán dẫn.

Nguyên lý hoạt động : Tranzito có hai chế độ làm việc tiêu biểu: Chế độ công

tắc (ON/OFF) và chế độ ,Vòi nước” (khuyếch đại)

+ Chế độ công tắc (ON/OFF): Chế độ này được dùng trong hệ thống phun xăng,đánh lửa,điều khiển các loại van điện, dùng trong các loại cảm biến

+ Chế độ vòi nước : Chế độ này thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển tốc độ quạt gió giàn lạnh,điều khiển môtơ bướm ga,điều khiển các van trong hệ thống số tự động,phanh ABS

Cấu tạo Tranzito thường

Tranzito được chế tạo từ một tinh

nằm giữa gọi là Bazơ (B – cực

gốc) hai vùng còn lại được gọi là

colectơ (C – cực góp) và emitơ

(E – cực phát)

Cấu tạo Tranzito trường

Tranzito quang (phototransistor)

Câu 7: Trình bày sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu cánh trượt:

Sơ đồ cấu tạo :

Khi không khí đi qua cảm biến lưu lượng khí nạp này từ bộ lọc khí, nó đẩy tấm

đo mở ra cho đến khi lực tác động vào tấm đo cân bằng với lò xo phản hồi Chiết

áp, được nối đồng trục với tấm đo này, sẽ biến đổi thể tích không khí nạp thành một tín hiệu điện áp (tín hiệu VS) được truyền đến ECU động cơ

Câu 8: Trình bày sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu xoáy lốc Karman.

Cấu tạo gồm: bộ tạo xoáy karman, tấm gương mỏng, LED, transitor quang.tần

số đóng ngắt của transitor thay đổi theo lưu lượng khí nạp và tính như sau:

(hiện tượng vật lý Karman: khi ta cho dòng khí đi qua thanh tạo xoáy karman vortex thì phía sau nó xuất hiện xoáy lốc thay dổi tuần hoàn gọi là xoáy lốc karman)

Bộ đo gió karman siêu âm: tương tự karman quang nhưng việc đo tần số

xoáy lốc thực hiện bằng sóng siêu âm

Kiểu cảm biến lưu lượng khí nạp này trực tiếp cảm nhận thể tích không khí nạp bằng quang học So với loại cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu cánh, nó có thể làm nhỏ hơn và nhẹ hơn về trọng lượng Cấu tạo đơn giản

Câu 9: Trình bày sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến đo lượng lượng khí nạp kiểu dây nhiệt.

Trong cảm biến lưu lượng khí nạp thực tế, như trình bày ở hình minh họa, một dây sấy được ghép vào mạch cầu Mạch cầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích của điện trở theo đường chéo bằng nhau

([Ra+R3]*R1=Rh*R2)

Câu 10: Trình bày sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến nhiệt

độ nước làm mát.

Dùng để xác định nhiệt độ động cơ, có cấu tạo là một điện trở nhiệt

a) Nguyên lý hoạt động: Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi điện trởtheo nhiệt độ Nó được làm bằng vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở

âm Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và ngược lại, khi nhiệt độ giảm thì điện trở tăng Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác nhau Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gửi đến ECU động cơ trên nền tảng cầu phân áp

Cảm biến nước làm mát có khả năng tự thay đổi điện trở khi nhiệt độ động cơ thay đổi Hầu hết các cảm biến nhiệt độ nước làm mát có hệ số nhiệt độ tỉ lệ nghịch so với điện trở (NTC = Negative Temparature Coefficient) tức là điện trở cảm biến giảm khi nhiệt độ động cơ tăng lên

Điện trở thay đổi sẽ làm cho điện áp biến đổi trong cảm biến và có thể kiểm soát được bất kỳ sự thay đổi sai lệch mà trong phạm vi hoạt động của nó Nếu điện trở của cảm biến cao hơn so với dự kiến này sẽ gây ra cho bộ ECM sẽ hiểu rằngnhiệt độ nước trong động cơ sẽ nguội hơn so với thực tế, như vậy gây ra tiêu hao nhiên liệu Ảnh hưởng tương tự như trên sẽ xảy ra nếu có sự dẫn kém thì do

một trong hai vấn đề ở cảm biến là chân kết nối (PIN) hoặc do bộ ECM Ảnh hưởng này sẽ làm cho một điện trở tương ứng trong cụm điện trở sẽ tăng lên dẫn đến điện trở tổn

Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) đến cảm biến rồi trở về ECU về mass Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự - số (bộ chuyển đổi ADC – Analog to Digital converter)

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông

và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU động cơ biết động cơ đang lạnh Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU động cơ biết là động cơ đang nóng

b) Cấu tạo:

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát có cấu tạo dạng trụ rỗng có ren ngoài, bên trong có lắp một điện trở bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Mạch điện cảm biến nước làm mát

Đường đặc tính tuyến của cảm biến nhiệt độ nước

Câu 11: Trình bày sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến Oxy.

Đối với chức năng làm sạch khí xả tối đa của động cơ có TWC (bộ trung hoà khí xả 3 thành phần) phải duy trì tỷ lệ không khí-nhiên liệu trong một giới hạn hẹp xoay quanh tỷ lệ không khí-nhiên liệu lý thuyết.

Cảm biến oxy phát hiện xem nồng độ ôxy trong khí xả là giàu hơn hoặc nghèo hơn tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết Cảm biến này chủ yếu được lắp trong đường ống xả, nhưng vị trí lắp và số lượng khác nhau

Ngoài ra, platin tác động như một chất xúc tác để gây ra phản ứng hóa học giữa oxy và cácbon monoxit (CO) trong khí xả Vì vậy, điều này sẽ làm giảm lượng oxy và tăng tính nhạy cảm của cảm biến

Khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu nghèo, phải có oxy trong khí xả sao cho chỉ

có một chênh lệch nhỏ về nồng độ của oxy giữa bên trong và bên ngoài của phần tử zirconi Do đó, phần tử zirconi sẽ chỉ tạo ra một điện áp thấp (gần 0V) Ngược lại, khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu giàu, hầu như không có oxy trong khí xả Vì vậy, có sự khác biệt lớn về nồng độ oxy giữa bên trong và bên ngoài của cảm biến này để phần từ zirconi tạo ra một điện áp tương đối lớn (xấp xỉ 1 V) Căn cứ vào tín hiệu OX do cảm biến này truyền đến, ECU động cơ sẽ tăng

hoặc giảm lượng phun nhiên liệu để duy trì tỷ lệ không khí - nhiên liệu trung bình ở tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết Một số cảm biến oxy zirconi có các

bộ sấy để sấy nóng phần từ zirconi Bộ sấy này cũng được ECU động cơ điều khiển Khi lượng không khí nạp thấp (nói khác đi, khi nhiệt độ khí xả thấp), dòngđiện được truyền đến bộ sấy để làm nóng cảm biến này

Câu 12: Trình bày sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc

độ trục khuỷu và vị trí trục cam

bướm ga loại biến trở.

Câu 14: Trình bày sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tiếng gõ.

Câu 15: Trình bày chức năng của ECU động cơ trong hệ thống điều khiển điện tử trên ô tô.

Câu 16: Vẽ sơ đồ mạch nguồn ECU động cơ loại điều khiển bằng khóa

điện và giải thích nguyên lý làm việc

Câu 17: Vẽ sơ đồ mạch nguồn ECU động cơ loại điều khiển bằng ECU và giải thích nguyên lý làm việc

Câu 18: Phân loại các kiểu phun nhiên liệu.

Câu 19: Tổng quan hệ thống EFI

1- Cảm biến lưu lượng khí nạp 2- Cảm biến vị trí bướm ga

3- Cảm biến áp suất đường ống nạp 4- kim phun 5- cảm biến trục cam

6- cảm biến trục cơ 7 + 8- cảm biến oxi 9- ECU

Câu 21:

Sau khi nhận được các tín hiệu cần thiết, bộ xử lý trung tâm (CPU)

sẽ xử lý các tín hiệu và đưa đến Igniter ba loại xung IGT, IGDA, IGDS

Xung IGT là xung điều khiển đánh lửa được đưa vào bộ điều khiển góc ngậm điện để xén xung và sau đó đưa vào mạch xác định xylanh và xung IGDA, xung IGDB có tần số phát được đưa vào cụm mạch vào (Input circuit) củaigniter Tại đây tuỳ thuộc vào mức xung cao hay thấp của hai xung mà cụm mạch vào sẽ xác định được xylanh cần đánh lửa

Câu 22: NLLV của ESA

Câu 23: Quá trình hiệu chỉnh - điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu khi khởi động

Nhiệt độ nước càng thấp thì việc bốc hơi nhiên liệu càng kém Do đó, phải làm cho hỗn hợp không khí - nhiên liệu đậm hơn bằng cách kéo dài thời gian phun ECU động cơ xác định rằng động cơ đang được khởi động khi tốc độ của động

cơ là 400 vòng/phút hoặc thấp hơn Ngoài ra, khi tốc độ của động cơ đột ngột giảm xuống dưới 400 vòng/phút do tải trọng đặt lên động cơ đột ngột tăng lên, tính trễ sẽ được sử dụng để ngăn không cho ECU động cơ xác định rằng động

cơ đã nổ máy đang được khởi động lại, trừ khi tốc độ động cơ hạ xuống dưới

200 vòng/phút.Để tăng khả năng khởi động trong khi động cơ nguội, loại EFI cũ

có một vòi phun khởi động lạnh và công tắc định thời khởi động lạnh và vòi phunđiều chỉnh để tăng lượng nhiên liệu lúc khởi động

Câu 24: Quá trình hiệu chỉnh - điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu từ phản hồi tỷ lệ không khí - nhiên liệu.

ECU động cơ xác định thời gian phun cơ bản để đạt được tỷ lệ không khí-nhiên liệu lý thuyết Tuy nhiên một độ lệch nhỏ của tỷ lệ không khí-nhiên liệu lý thuyết xảy ra theo các tình trạng thực tế của động cơ, các thay đổi theo thời gian, và các điều kiện khác Do đó, cảm biến oxy phát hiện nồng độ của oxy trong khí xả

để xác định xem thời gian phun nhiên liệu hiện tại có phải là tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết dựa vào lượng khí nạp không Nếu ECU động cơ xác định từ các tín hiệu của cảm biến oxy rằng tỷ lệ không khí - nhiên liệu đậm hơn tỷ lệ

không khí - nhiên liệu lý thuyết, nó sẽ rút ngắn thời gian phun để làm cho hỗn hợp không khí - nhiên liệu nhạt hơn Ngược lại, nếu nó xác định rằng tỷ lệ khôngkhí - nhiên liệu là nạt, nó sẽ kéo dài thời gian phun để làm cho hỗn hợp không khí - nhiên liệu đậm hơn.

Câu 25: Quá trình hiệu chỉnh - điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu khi tăng tốc

Khi tỷ lệ không khí - nhiên liệu trở nên nhạt, đặc biệt trong khi bắt đầu tăng tốc,

vì một độ trễ của việc cung cấp nhiên liệu thường xảy ra trong lúc tăng tốc đối với việc thay đổi nhanh lượng không khí nạp khi đạp bàn đạp ga Vì vậy, thời gian phun được kéo dài để tăng khối lượng phun nhiên liệu dựa vào không khí nạp để tránh cho hỗn hợp không khí - nhiên liệu trở nên nhạt Việc tăng tốc đượcxác định bằng tốc độ thay đổi góc mở bướm ga Việc hiệu chỉnh trong lúc tăng tốc tăng lên mạnh khi bắt đầu tăng tốc và sau đó giảm dần cho đến khi việc tăng này kết thúc Hơn nữa, việc tăng tốc càng nhanh thì lượng phun nhiên liệu càng lớn

Câu 26& 27 Quá trình hiệu chỉnh - điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu khi tăng tốc và leo dốc, từ tín hiệu nhiệt độ khí nạp

Điều khiển khoảng thời gian phun nhiên liệu

ECU động cơ làm thay đổi lượng phun nhiên liệu bằng cách thay đổi thời gian phun của vòi phun

Thời gian phun nhiên liệu thực tế được xác định bằng hai yếu tố sau:

1) Khoảng thời gian phun cơ bản (tb), được xác định bằng lượng khí nạp và tốc

độ động cơ

2) Thời gian phun hiệu chỉnh (tc) khác nhau được xác định bằng các cảm biến khác nhau

a) Điều khiển kim phun khi khởi động

Trong quá trình khởi động, rất khó xác định chính xác lượng khí nạp vào, do có

sự thay đổi lớn về tốc độ động cơ Vì lý do này, ECU động cơ lấy trong bộ nhớ thời gian phun cơ bản cho phù hợp với nhiệt độ động cơ, không tính đến lượng khí nạp vào Sau đó cộng thêm thời gian hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp và điện

áp acquy để tạo ra thời gian phun thực tế ti

b)Sự hiệu chỉnh thời gian phun

ECU động cơ luôn được thông báo về điều kiện vận hành của động cơ mọi lúc, bằng những tín hiệu từ các cảm biến và hình thành xung hiệu chỉnh khác nhau trong thời gian phun thực tế của động cơ

- Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp

Hình 5 : Đặc tính hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp

Mật độ khí nạp thay đổi theo nhiệt độ Vì lý do này, ECU động cơ phải biết chính xác về nhiệt độ khí nạp để có thể điều chỉnh thời gian phun nhằm duy trì tỷ lệ hòa khí mà động cơ yêu cầu ECU động cơ xem 20oC là nhiệt độ chuẩn và tăng giảm lượng nhiên liệu phụ thuộc vào thay đổi nhiệt độ khí nạp so với nhiệt độ này Sự hiệu chỉnh dẫn đến sự tăng hoặc giảm lượng phun nhiên liệu tối đa vào khoảng 10%

- Làm giàu nhiên liệu sau khi khởi động

Hình 6 : Sự hiệu chỉnh làm giàu sau khi khởi động

Ngay sau khi khởi động, ECU động cơ điều khiển phun thêm một lượng nhiên liệu phụ trong một giai đoạn xác định trước, để hỗ trợ việc ổn định sự vận hành của động cơ Sự hiệu chỉnh làm giàu sau khởi động ban đầu này được xác định bởi nhiệt độ nước làm mát Khi nhiệt độ thấp sự làm giàu về cơ bản sẽ tăng gấp đôi lượng nhiên liệu phun vào.

- Làm giàu nhiên liệu để hâm nóng động cơ

Khi sự bốc hơi nhiên liệu không tốt lúc trời lạnh, động cơ sẽ hoạt động không ổn định nếu không được cung cấp một hỗn hợp giàu xăng Vì lý do này, khi nhiệt độnước làm mát thấp, cảm biến nhiệt độ gửi tín hiệu đến ECU động cơ để hiệu chỉnh tăng lượng nhiên liệu phun, cho đến khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ đã được xác định trước (khoảng 60oC)

- Làm giàu nhiên liệu khi động cơ đầy tải

Khi động cơ hoạt động ở chế độ đầy tải, lượng nhiên liệu phun vào tăng lên tùy theo tải để đảm bảo sự vận hành của động cơ Tùy theo loại động cơ mà tín hiệuđầy tải được lấy từ góc mở của bướm ga (loại tuyến tính) hay thể tích khí nạp

Sự làm giàu này có thể tăng 10–30% tổng lượng nhiên liệu

- Hiệu chỉnh tỷ lệ hòa khí trong quá trình thay đổi tốc độ động cơ

Quá trình thay đổi tốc độ ở đây có nghĩa là lúc động cơ tăng hoặc giảm tốc Trong suốt quá trình thay đổi, lượng nhiên liệu phun vào phải được tăng hay giảm để đảm bảo sự vận hành chính xác của động cơ

- Hiệu chỉnh lúc tăng tốc

Khi ECU nhận ra sự tăng tốc của động cơ dựa trên tín hiệu từ cảm biến bướm

ga, lượng nhiên liệu phun được tăng lên để cải thiện sự hoạt động tăng tốc của động cơ

độ nước làm mát thấp như trên đồ thị hình 7