Giáo trình Chuyên đề điều khiển điện-động cơ (Ngành: Bảo trì và sửa chữa ô tô) - CĐ Kinh tế Kỹ thuật TP.HCM

Giáo trình được biên soạn giúp học sinh bậc Trung cấp ngành Bảo trì và sửa chữa ô tô có được tài liệu học tập thống nhất học phần Chuyên đề điều khiển điện - động cơ. Giáo trình gồm có 3 bài cụ thể như sau: Điện tử cơ bản; Hệ thống mới trên động cơ xăng; Hệ thống điều khiển động cơ Diesel.

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH



GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: CHUYÊN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN - ĐỘNG CƠ

NGÀNH: BẢO TRÌ VÀ SỬA CHỮA Ô TÔ

TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP

(Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐKTKT

ngày tháng năm 20 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh)

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH



GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: CHUYÊN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN - ĐỘNG CƠ

NGÀNH: BẢO TRÌ VÀ SỬA CHỮA Ô TÔ

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình Chuyên đề điều khiển điện - động cơ được biên soạn bởi giảng viên của Khoa công nghệ ô tô trường Cao đẳng kinh tế - kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Giáo trình được biên soạn giúp học sinh bậc Trung cấp ngành Bảo trì và sửa chữa ô tô

có được tài liệu học tập thống nhất học phần Chuyên đề điều khiển điện - động cơ Giáo trình gồm có 3 bài:

Bài 1: Điện tử cơ bản

Bài 2: Hệ thống mới trên động cơ xăng

Bài 3: Hệ thống điều khiển động cơ Diesel

Trong quá trình biên soạn giáo trình, tác giả nhận được sự hỗ trợ tích cực từ tập thể giảng viên của Khoa công nghệ ô tô

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể giảng viên của Khoa công nghệ ô tô và đồng nghiệp đã hỗ trợ giúp tác giả hoàn thành Giáo trình

TP.HCM, ngày……tháng……năm………

Tác giả Trần Hồng Tính

MỤC LỤC

6 Bài 3: Hệ thống điều khiển động cơ Diesel 58

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Chuyên đề điều khiển điện - động cơ

Mã mô đun: MĐ2103622

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun:

- Vị trí: Học phần được bố trí học học 4 của chương trình đào tạo ngành Bảo trì và sửa chữa ô tô bậc Trung cấp

+ Trình bày được các nguyên lý cơ bản của các thiết bị điện tử cơ bản

+ Đọc được các ký hiệu và kiểm tra hư hỏng linh kiện điện tử: điện trở, diode, zener, transistor…

+ Trình bày được yêu cầu, phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các hệ thống mới trên động cơ xăng

+ Đọc được sơ đồ mạch điện và phân tích được các lỗi hư hỏng

+ Trình bày được yêu cầu, phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các hệ thống mới trên động cơ Diesel

- Kỹ năng:

+ Đọc được các ký hiệu và kiểm tra hư hỏng linh kiện điện tử: điện trở, diode, zener, transistor…

+ Đấu được mạch điện tử cơ bản IC 555, LM 358…

+ Đọc được sơ đồ mạch điện và phân tích được các lỗi hư hỏng

+ Tháo - lắp được hệ thống VVT-i

+ Kiểm tra và sửa chữa được các lỗi hư hỏng

+ Đọc được sơ đồ mạch điện và phân tích được các lỗi hư hỏng

+ Kiểm tra và sửa chữa được các lỗi hư hỏng

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: khả năng tự học, tìm tòi và yêu thích nghề nghiệp của bản thân

BÀI 1: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Mục tiêu của bài:

- Trình bày được các nguyên lý cơ bản của các thiết bị điện tử cơ bản

- Đọc được các ký hiệu và kiểm tra hư hỏng linh kiện điện tử: điện trở, diode, zener,

transistor…

- Đấu được mạch điện tử cơ bản IC 555, LM 358…

1 Nội dung bài:

1.1 Ký hiệu và nguyên lý hoạt động các linh kiện điện tử

1.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động các linh kiện điện tử

a) Điện trở

Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động gồm 2 tiếp điểm kết nối,

thường được dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, điều chỉnh mức

độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như

transistor, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và có trong rất nhiều ứng dụng khác

Điện trở công suất có thể tiêu tán một lượng lớn điện năng chuyển sang nhiệt năng có

trong các bộ điều khiển động cơ, trong các hệ thống phân phối điện Các điện trở

thường có trở kháng cố định, ít bị thay đổi bởi nhiệt độ và điện áp hoạt động Biến trở

là loại điện trở có thể thay đổi được trở kháng như các núm vặn điều chỉnh âm lượng

Các loại cảm biến có điện trở biến thiên như: cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, lực

tác động và các phản ứng hóa học

Điện trở là loại linh kiện phổ biến trong mạng lưới điện, các mạch điện tử, Điện

trở thực tế có thể được cấu tạo từ nhiều thành phần riêng rẽ và có nhiều hình dạng

khác nhau, ngoài ra điện trở còn có thể tích hợp trong các vi mạch IC

Điện trở được phân loại dựa trên khả năng chống chịu, trở kháng….tất cả đều

được các nhà sản xuất ký hiệu trên nó

+ Hình dáng và ký hiệu:

Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợp chất

cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có

trị số khác nhau

Hình 1.1: Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử

Hình 1.2 Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý

+ Nguyên lý hoạt động điện trở

Đặc tính của một điện trở lý tưởng được biểu diễn bởi định luật Ohm như sau:

V=IR

Định luật Ohm nói rằng: điện áp (V) đi qua điện trở tỉ lệ thuận với cường độ dòng

điện (I) và tỉ lệ này là một hằng số điện trở (R)

Ví dụ: Nếu một điện trở 300 Ohm được nối vào điện áp một chiều 12V, thì cường

độ dòng điện đi qua điện trở là 12 / 300 = 0.04 Amperes

Điện trở thực tế cũng có một số điện cảm và điện dung có ảnh hưởng đến mối quan

hệ giữa điện áp và dòng điện trong mạch xoay chiều hiện nay

+ Đơn vị điện trở:

Ohm (ký hiệu: Ω) là đơn vị trong hệ SI của điện trở, được đặt theo tên Georg Simon Ohm Một ohm tương đương với vôn/ampere Các điện trở có nhiều giá trị khác nhau gồm milliohm (1 mΩ = 10−3 Ω), kilohm (1 kΩ = 103 Ω), và megohm (1 MΩ = 106 Ω)

+ Bảng màu điện trở:

Trong thực tế, để đọc được giá trị của một điện trở thì ngoài việc nhà sản xuất in trị số của nó lên linh kiện thì người ta còn dùng một quy ước chung để đọc trị số điện trở và các tham số cần thiết khác Giá trị được tính ra thành đơn vị Ohm (sau đó có thể viết lại thành ký lô hay mêga cho tiện)

Hình 1.3: Bảng màu điện trở

vi 5% ứng với màu kim loại vàng

 Điện trở ở vị trí giữa có giá trị được tính như sau:

 R = 380 × 103 Ω = 380 KΩ

 Bởi vì cam tương ứng với 3, xám tương ứng với 8, đen tương ứng với 0, và cam tương ứng với giá trị số mũ 3 Vòng cuối cho biết giá trị sai số là 2% ứng với màu đỏ

 Điện trở ở vị trí bên phải có giá trị được tính như sau:

 R = 527 × 104 Ω = 5270 KΩ

 Bởi vì xanh lục tương ứng với 5, đỏ tương ứng với 2, và tím tương ứng với

7, vàng tương ứng với số mũ 4, và nâu tương ứng với sai số 1% Vòng màu cuối cho biết sự thay đổi giá trị của điện trở theo nhiệt độ là 10 PPM/°C

Lưu ý: Để tránh lẫn lộn trong khi đọc giá trị của các điện trở, đối với các điện trở có

tổng số vòng màu từ 5 trở xuống thì có thể không bị nhầm lẫn vì vị trí bị trống không

có vòng màu sẽ được đặt về phía tay phải trước khi đọc giá trị Còn đối với các điện trở có độ chính xác cao và có thêm tham số thay đổi theo nhiệt độ thì vòng màu tham

số nhiệt sẽ được nhìn thấy có chiều rộng lớn hơn và phải được xếp về bên tay phải trước khi đọc giá trị

 Do các điện trở cố định thường có sai số đến 20%, tức là có thể biến đổi xung quanh trị số danh định đến 20% Cho nên không cần thiết phải có tất cả các trị số 10, 11, 12, 13,… Mặt khác các mạch điện thông thường đều cho phép sai số theo thiết kế Nên chỉ cần các trị số 10, 15, 22, 33, 47, 68, 100,

150, 200,… là đủ

+ Quy ước đọc điện trở trên sơ đồ nguyên lý:

Bên cạnh ghi trị số điện trở Nhiều khi không ghi đơn vị Cách đọc theo quy ước sau:

 Từ 1 ôm đến 999 ôm ghi là 1 đến 999

 Từ 1000 ôm đến 999 000 ôm ghi là 1K đến 999K

 Từ 1 Mêga ôm trở lên ghi là 1,0; 2,0; 3,0… 5,0… 10,0… 20,0…

Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì ký hiệu bằng

5 vòng mầu

+Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu:

Hình 1.5: Giá trị loại 4 vòng tròn màu

Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu:

Vòng số 4 là vòng ở cuối luôn luôn có mầu nhũ vàng hay nhũ bạc, đây là vòng chỉ sai

số của điện trở, khi đọc trị số ta bỏ qua vòng này

 Đối diện với vòng cuối là vòng số 1, tiếp theo đến vòng số 2, số 3

 Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị

 Vòng số 3 là bội số của cơ số 10

 Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3)

 Có thể tính vòng số 3 là số con số không “0” thêm vào

 Mầu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ số 10 là số âm

+ Cách đọc trị số điện trở 5 vòng màu: (điện trở chính xác)

Hình 1.6: Giá trị loại 5 vòng tròn màu

Cách đọc trị số điện trở 5 vòng màu: (điện trở chính xác)

 Vòng số 5 là vòng cuối cùng, là vòng ghi sai số, trở 5 vòng mầu thì mầu sai

số có nhiều mầu, do đó gây khó khăn cho ta khi xác điịnh đâu là vòng cuối cùng, tuy nhiên vòng cuối luôn có khoảng cách xa hơn một chút

 Đối diện vòng cuối là vòng số 1

 Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng mầu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị

 Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vòng 4)

 Có thể tính vòng số 4 là số con số không “0” thêm vào

+ Đơn vị của điện trở

• Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ

• 1KΩ = 1000 Ω

• 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω

+ Cách ghi trị số của điện trở

• Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch màu theo một quy ước chung của thế giới.( xem hình ở trên)

• Các điện trở có kích thước lớn hơn từ 2W trở lên thường được ghi trị số trực tiếp trên thân Ví dụ như các điện trở công xuất, điện trở sứ

Hình 1.7: Trở sứ công xuất lớn, trị số được ghi trực tiếp

+ Ứng dụng điện trở trên ôtô:

- Cảm biến vị trí trục cam và cảm biến trục khuỷu:

Hình 1.8: Cảm biến trục cam, trục khuỷu trên động cơ ô tô

- Trên cảm biến nhiệt độ nước làm mát và nhiệt độ khí nạp:

Hình 1.9: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát trên động cơ ô tô

- Trên kim phun:

Hình 1.10: Ứng dụng trong mạch điện điều khiển kim phun

Bài tâp 1:Cho bảng các vạch màu của điệnbên dưới hãy đọc và ghi lại kết quả giá trị

5 Nâu- đen- nâu- đỏ

6 Nâu- đen- đen- nâu

b) Biến trở:

Biến trở được sử dụng khi điều khiển điện áp hoặc điều khiển cường độ dòng điện Bài viết này sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn, hãy cùng tìm hiểu nhé:

Ngoài các điện trở có giá trị không thể thay đổi, thì một số loại điện trở có giá trị

có thể thay đổi và đó chính là biến trở Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh các hoạt động của mạch điện

 Quang trở là điện trở có giá trị thay đổi theo cường độ sáng chiếu vào điện trở

Hình 1.11: Hình ảnh biến trở

 Biến trở nhiệt: có giá trị thay đổi theo nhiệt độ

 Loại biến trở chúng ta thường gặp nhất là biến trở chúng ta có thể thay đổi bằng cách xoay vít

 Ký hiệu: Biến trở có ký hiệu VR

Hình 1.13: Hình dạng và cấu tạo biến trở

Hình 1.14: Mạch nguyên lý biến trở

+ Cấu tạo:

Biến trở thường được nối với các bộ phận khác trong một mạch điện gồm ba chốt: hai chốt nối với hai đầu biến trở, chốt còn lại nối với con chạy hoặc tay quay Biến trở thường được ráp trong máy phục vụ cho quá trình sửa chữa, cân chỉnh của kỹ thuật viên, biến trở có cấu tạo như hình bên dưới:

Hình 1.15: Cấu tạo bên trong biến trở

+ Nguyên lý và công dụng:

Đúng như tên gọi của nó là làm thay đổi điện trở, nguyên lý hoạt động chủ yếu của biến trở là các dây dẫn được tách rời dài ngắn khác nhau Trên các thiết bị sẽ có vi mạch điều khiển hay các núm vặn Khi thực hiện điều khiển các núm vặn các mạch kín

sẽ thay đổi chiều dài dây dẫn khiến điện trở trong mạch thay đổi

Thực tế việc thiết kế mạch điện tử luôn có một khoảng sai số, nên khi thực hiện điều chỉnh mạch điện người ta phải dùng biến trở, lúc này biến trở có vai trò phân áp, phân dòng trong mạch Ví dụ: Biến trở được sử dụng trong máy tăng âm để thay đổi

âm lượng hoặc trong chiếu sáng biến trở dùng để thay đổi độ sáng của đèn…

+ Các loại biến trở:

Hình 1.16: Hình dạng các loại biến trở

Biến trở được phân loại thành:

 Biến trở tay quay

 Biến trở con chạy

Ví dụ: Một biến trở có thông số được ghi trên thân là 50KA thì biến trở đó có 50KA là biến trở tuyến tính có trị số là 50.000 0hm

Thông số ghi trên biến trở càng lớn thì dải điện trở ngày càng thay đổi càng lớn

+ Ứng dụng trên ôtô:

Cảm biến vị trí bướm ga

Hình 1.17: Mạch điện cảm biến bướm ga

c) Diode bán dẫn

+ Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn

Hình 1.18: Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn

d) TRANSISTOR:

Trong điện tử transistor là một linh kiện bán dẫn, khi hoạt động trong mạch điện

tử, transistor có vai trò như một cái van cách li điều chỉnh dòng điện, điện áp trong mạch Nhờ vai trò quan trọng này transistor được ứng dụng rộng rãi

+ Cấu tạo Transistor:

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mỗi tiếp giáp P- N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta được transistor ngược Về cấu tạo, transistor tương đương với hai diode đấu ngược chiều nhau

Hình 1.19: Cấu tạo của transitor NPN & PNP

Theo hình trên ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, cực gốc ký hiệu là B, lớp bán dẫn B có rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp

Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát Emitter viết tắt là E, cực thu hay cực góp viết tắt là C (collector) viết tắt là C vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn nhưng kích thước và nồng độ tạp chất lại khác nhau nên chúng không thể hoán đổi

vị trí cho nhau

+ Nguyên lý hoạt động của Transistor:

Transistor ngược hay thuận có hoạt động khác nhau, khi xét về hoạt động của transistor NPN theo sơ đồ:

Hình 1.20: Mạch điện hoạt động transitor

 Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E Trong đó (+) là nguồn vào cực C, (-) là nguồn vào cực E

 Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E, trong đó cực (+) vào chân B và cực (-) vào chân E

 Khi công tắc mở, ta thấy rằng mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua, lúc này dòng IC = 0

 Khi công tắc đóng, mối P – N được phân cực thuận khi đó có dòng điện chạy từ nguồn (+) UBE qua công tắc tới R hạn dòng và qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB

 Ngay khi dòng IB xuất hiện, lập tức dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, khi đó dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB

 Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB, khi đó có công thức

IC = β.IB

Trong đó:

- IC là là dòng chạy qua mối CE

- IP là dòng chạy qua mối BE

- β Là hệ số khuếch đại của transistor

Khi có điện UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực rất mỏng

và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn nhỏ trong số các điện

tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB Còn lại phần lớn số điện tử bị hút về phía cực

C dưới tác dụng của điện áp UCE tạo thành dòng ICE chạy qua transistor

Đối với hoạt động của PNP:

Transistor PNP có hoạt động tương tự transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại Dòng IC từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B

+ Ký hiệu & hình dạng của Transistor

Hình 1.21: Ký hiệu của Transistor

Hình 1.22: Transistor công xuất nhỏ & Transistor công xuất lớn

+ Cách xác định chân E, B, C của Transistor

• Với các loại Transistor công xuất nhỏ thì thứ tự chân C và B tuỳ theo bóng

của nước nào sả xuất , nhựng chân E luôn ở bên trái nếu ta để Transistor như hình dưới

• Nếu là Transistor do Nhật sản xuất : thí dụ Transistor C828, A564 thì chân C

ở giữa , chân B ở bên phải

• Nếu là Transistor Trung quốc sản xuất thì chân B ở giữa, chân C ở bên phải

• Tuy nhiên một số Transistor được sản xuất nhái thì không theo thứ tự này =>

để biết chính xác ta dùng phương pháp đo bằng đồng hồ vạn năng

Hình 1.23: Transistor công xuất nhỏ

• Với loại Transistor công xuất lớn (như hình dưới ) thì hầu hết đều có chung

thứ tự chân là : Bên trái là cực B, ở giữa là cực C và bên phải là cực E

Hình 1.24: Hình Transitor công suất lớn

Transistor công xuất lớn thường có thứ tự chân như trên

e) Tụ điện :

Một linh kiện điện tử thụ động quan trọng không thể thiếu trong mạch điện đó là tụ điện Đây là linh kiện rất phổ biến mà chắc chắn ai cũng đã được nghe ở đâu đó Chẳng hạn như môn học vật lý hay cuộc sống hằng ngày

Hình 1.25: Hình dạng tụ điện

 Tụ điện có tên gọi tiếng anh là Capacitor và được viết tắt là chữ “C”

 Tụ điện là một linh kiện có 2 cực thụ động lưu trữ năng lượng điện Hay tích tụ điện tích bởi 2 bề mặt dẫn điện trong một điện trường

 2 bề mặt dẫn điện của tụ điện được ngăn cách bởi điện môi (dielectric) – là

những chất không dẫn điện như: Giấy, giấy tẩm hoá chất, gốm, mica…

 Có nhiều loại tụ điện khác nhau và nó được phân loại dựa trên cấu tạo của tụ điện

 Khi 2 bề mặt có sự chênh lệch về điện thế, nó cho phép dòng điện xoay chiều đi qua Các bề mặt sẽ có điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu

 Người ta coi tụ điện là một ắc qui mini bởi khả năng lưu trữ năng lượng điện Tuy nhiên, cấu tạo của tụ điện cũng như nguyên lý làm việc của tụ điện với ắc

qui hoàn toàn khách nhau Hãy xem chi tiết điều này ở phần tiếp theo

 Đơn vị của tụ điện là Fara Cách quy đổi 1 Fara: 1F = 10-6MicroFara = 10-9 Nano Fara = 10-12 Pico Fara

+ Cấu tạo của tụ điện:

Cấu tạo của tụ điện bao gồm hai dây dẫn điện thường ở dạng tấm kim loại Hai bề mặt này được đặt song song với nhau và được ngăn cách bởi một lớp điện môi Dây dẫn của tụ điện có thể sử dụng là giấy bạc, màng mỏng,…

Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất không dẫn điện gồm thủy tinh, giấy, giấy tẩm hoá chất, gốm, mica, màng nhựa hoặc không khí Các điện môi này không dẫn điện nhằm tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện

Hình 1.26: Các loại tụ điện

Các loại tụ điện phổ biến:

 Tụ hóa: là tụ có phân cực (-), (+) và luôn có hình trụ Trên thân tụ được thể hiện

giá trị điện dung, điện dung thường từ 0,47 µF đến 0,4700 µF

 Tụ giấy, tụ mica và tụ gốm: là tụ không phân cực và có hình dẹt, không phân biệt

âm dương Có trị số được ký hiệu trên thân bằng ba số, điện dung của tụ thường khá nhỏ, chỉ khoảng 0,47 µF

 Tụ xoay: Đúng như tên gọi, cấu tạo của tụ điện này giúp nó có thể xoay để đổi giá

trị điện dung

 Tụ Li ion: có năng lượng cực cao dùng để tích điện 1 chiều

Hai bề mặt hay 2 bản cực trong cấu tạo tụ điện có tác dụng cách điện 1 chiều Nhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp của tụ điện Vậy, thực hư nguyên lý hoạt động của tụ điện là gì?

+Nguyên lý hoạt động của tụ điện:

Nguyên lý phóng nạp của tụ điện được hiểu là khả năng tích trữ năng lượng điện như một ắc qui nhỏ dưới dạng năng lượng điện trường Nó lưu trữ hiệu quả các electron và phóng ra các điện tích này để tạo ra dòng điện Nhưng nó không có khả năng sinh ra các điện tích electron Đây cũng là điểm khác biệt lớn của tụ điện với ắc qui

Nguyên lý nạp xả của tụ điện là tính chất đặc trưng và cũng là điều cơ bản trong nguyên lý làm việc của tụ điện Nhờ tính chất này mà tụ điện có khả năng dẫn điện xoay chiều

Nếu điện áp của hai bản mạch không thay đổi đột ngột mà biến thiên theo thời gian mà ta cắm nạp hoặc xả tụ rất dễ gây ra hiện tượng nổ có tia lửa điện do dòng điện tăng vọt Đây là nguyên lý nạp xả của tụ điện khá phổ biến

+ Công dụng của tụ điện:

Tụ điện có tác dụng gì? Từ những nguyên lý tụ điện trên đây chắc bạn đã phần nào hiểu được những tác dụng của tụ điện rồi chứ Tuy nhiên, chúng tôi vẫn muốn giải thích công dụng của tụ điện được rõ hơn

 Tác dụng của tụ điện được biết đến nhiều nhất là khả năng lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích hiệu quả Nó được so sánh với khả năng lưu trữ như ắc qui Tuy nhiên, ưu điểm lớn của tụ điện là lưu trữ mà không làm tiêu hao năng lượng điện

 Ngoài ra, công dụng tụ điện còn cho phép điện áp xoay chiều đi qua, giúp tụ điện

có thể dẫn điện như một điện trở đa năng Đặc biệt khi tần số điện xoay chiều (điện dung của tụ càng lớn) thì dung kháng càng nhỏ Hỗ trợ đắc lực cho việc điện áp được lưu thông qua tụ điện

 Hơn nữa, do nguyên lý hoạt động của tụ điện là khả năng nạp xả thông minh, ngăn điện áp 1 chiều Cho điện áp xoay chiều lưu thông giúp truyền tí hiệu giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch điện thế

 Tụ điện còn có vai trò lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng phẳng bằng cách loại bỏ pha âm

f) Ổn áp 7805:

Mạch nguồn 5V dùng 7805 được ứng dụng phổ biến trong cuộc sống của chúng ta

Để thiết kế mạch nguồn 5V trước hết chúng ta cùng tìm hiểu về nguyên lý hoạt động

 Điện áp đầu ra 5V – 1A

 Có bảo vệ quá tải bằng cầu chì 1A

 Có bảo vệ chống dòng ngược

Thứ hai, các linh kiện cần có trong mạch:

 Cọc nguồn đầu vào 3A

 Diode 3A

 Cầu chì 1A

 Tụ điện hóa 470uF – 50V

 Tụ điện không phân cực 104

 Led báo nguồn và điện trở Led

 Ổn áp 7805

 Cọc nguồn đầu ra

Hình 1.27: Hình mạch điện nguồn 5V

Thiết kế mạch nguồn 5V dùng ổn áp 7805

Khối mạch và chỉnh lưu: Sử dụng diode cầu 5A để chỉnh lưu điện áp xoay chiều có

giá trị hiệu dụng ta lấy là 12V Chúng kết hợp với tụ chỉnh lưu để tạo ra điện áp DC có giá trị 15V

Khối mạch ổn áp và nâng dòng: Có nhiệm vụ tạo điện áp ổn định 5V ở đầu ra Sử

dụng IC 7805 để chuyển điện áp đầu vào 15V thành điện áp có mức 5V IC cho dòng

ra định danh là 1A tuy nhiên trên thực tế thì dòng ra khoảng 500mA Do vậy, để tạo ra nguồn cung cấp 3A chúng ta cần sử dụng mạch nâng dòng

Khối bảo vệ áp: Bảo vệ nguồn khi điện áp đầu ra tặng vọt khỏi giá trị 5V Bằng cách

đóng role ngắt mạch nguồn khỏi điện áp vào Nếu điện áp đầu ra lớn hơn 5V sẽ dẫn nhờ cầu phân áp

Khối bảo vệ dòng: Để bảo vệ dòng định mức ở mức 3A Nếu tăng hơn mức 3A hoặc

trường hợp ngắn mạch đầu ra thì mạch bảo vệ dòng sẽ đóng role điện áp vào

+ Ứng dụng trên ôtô:

Cấp nguồn cho các cảm biến có ký hiệu trên hộp ECU VC

Hình 1.28: Mạch điện nguồn 5V dùng trên ô tô

g) IC 555:

+Thông số

- Điện áp đầu vào: 2 - 18V (Tùy từng loại của 555: LM555, NE555, NE7555 )

- Dòng tiêu thụ: 6mA - 15mA

- Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V

- Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V

- Công suất tiêu thụ (max) 600mW

+ Chức năng của 555

- Tạo xung

- Điều chế được độ rộng xung (PWM)

- Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)

Hình 1.29: Chân ra của mạch điện điều khiển

IC NE555 N gồm có 8 chân

- Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là chân chung

- Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc

- Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này ko được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V)

- Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra Khi chân số 4 nối masse thì ngõ ra ở mức thấp Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên VCC

- Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC

555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND Chân này có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu

và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định

- Chân số 6(THRESHOLD): là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác

và cũng được dùng như 1 chân chốt

- Chân số 7(DISCHAGER): có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bỡi tầng logic của chân 3 Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động

- Chân số 8 (Vcc): Không cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động Không có chân này coi như IC chết Nó được cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy từng loại 555 nhé thấp nhất là con NE7555)

+ Tính tần số điều chế độ rộng xung của 555

R 4

TH 6

CV 5

T = Thời gian của một chu kỳ toàn phần tính bằng (s)

Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 Tm : thời gian điện mức cao

Ts = 0,7 x R2 x C1 Ts : thời gian điện mức thấp

1.1.2 Kiểm tra hư hỏng các linh kiện điện tử

a) Kiểm tra Diode

Hình 1.32: Kiểm tra diode

• Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode, nếu :

• Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo kim không lên là => Diode tốt

• Nếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω => là Diode bị chập

• Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt

• Ở phép đo trên thì Diode D1 tốt , Diode D2 bị chập và D3 bị đứt

• Nếu để thang 1KΩ mà đo ngược vào Diode kim vẫn lên một chút là Diode bị

dò

b) Kiểm tra Transistor

Hình 1.33: Phép đo cho biết Transistor còn tốt

Minh hoạ phép đo trên: Trước hết nhìn vào ký hiệu ta biết được Transistor trên là

bóng ngược, và các chân của Transistor lần lượt là ECB ( dựa vào tên Transistor ).< xem lại phần xác định chân Transistor >

• Bước 1: Chuẩn bị đo để đồng hồ ở thang x1Ω

• Bước 2 và bước 3: Đo thuận chiều BE và BC => kim lên

• Bước 4 và bước 5: Đo ngược chiều BE và BC => kim không lên

• Bước 6: Đo giữa C và E kim không lên => Bóng tốt

Hình 1.34: Phép đo cho biết Transistor bị chập BE

Bước 1 : Chuẩn bị

Bước 2 : Đo thuận giữa B và E kim lên = 0 Ω

Bước 3: Đo ngược giữa B và E kim lên = 0 Ω => Bóng chập BE

Hình 1.35: Phép đo cho biết bóng bị đứt BE

Bước 1 : Chuẩn bị

Bước 2 và 3 : Đo cả hai chiều giữa B và E kim không lên => Bóng đứt BE

Hình 1.36: Phép đo cho thấy bóng bị chập CE

Bước 1 : Chuẩn bị

Bước 2 và 4 : Đo cả hai chiều giữa C và E kim lên = 0 Ω => Bóng chập CE

Trường hợp đo giữa C và E kim lênmột chút là bị dò CE

+ Ứng dụng trên hệ thống đánh lửa:

Hình 1.37: Mạch điện điều khiển đánh lửa

1.1.3.Đấu sơ đồ mạch điện các linh kiện điện tử

1 Mạch đèn Led

Cho điện trở Rhãy tính dòng điện qua led và nhìn độ sáng kết luận như thế nào

Điện trở Dòng điện Độ sáng Led

Ví dụ: R=600 I=20 mA Led sáng bình thường

Cho điện áp đầu vào như bảng bên dưới hãy đo và ghi ra điện áp ngõ ra?

Điện áp đầu vào Điện áp ngõ ra 5V

7V 10V 12V 15V

R2 = 100K

QUY TRÌNH THỰC HIỆN

1 Sử dụng đồng hồ VOM đo ắc quy, đo điện trở

2 Kiểm tra diode

Dùng VOM kiểm tra diode dẫn điện 1 chiều

Kiểm tra Led còn tốt không

3 Đấu mạch điện trở với Led

Hình 1.38: Mạch đèn Led

B1: Chuẩn bị các linh kiện theo sơ đồ

B2: Dùng bảng mạch đấu sơ đồ như trên

B3: Yêu cầu giáo viên kiểm tra trước khi cấp nguồn

4 Đấu mạch điện ổn áp 7805:

Hình 1.39: Mạch ổn áp 7805

B1: Chuẩn bị các linh kiện theo sơ đồ mạch ổn áp 5V

B2: Dùng bảng mạch đấu sơ đồ như trên

B3: Yêu cầu giáo viên kiểm tra trước khi cấp nguồn

B4: Dùng đồng hồ VOM kiểm tra lại ngõ ra 5V

B5: Hiệu chỉnh điện áp ngõ vào 5-25V đo điện áp ngõ ra xem được 5V không B6: Ứng dụng trên mô hình phun xăng điện tử đo điện áp chân Vc của hộp ECU ra 5V

B1: Chuẩn bị các linh kiện theo sơ đồ mạch IC 555

B2: Dùng bảng mạch đấu sơ đồ như trên

B3: Yêu cầu giáo viên kiểm tra trước khi cấp nguồn

B4: Dùng led kiểm tra độ nhấp nháy

B5: Hiệu chỉnh giá trị tụ điện hoặc R1 và R2 quan sát thấy tín hiệu ngõ ra thay đổi theo

Mạch điện ic 555 làm xi nhan trên ôtô như hình bên dưới:

R 4

C2 1nF

Q1 NPN

RL1 12V

L1 12V

B1 12V

Hình 1.41: Hình mạch dùng IC 555 cho xi nhan

B1: Chuẩn bị các linh kiện theo sơ đồ mạch điện

B2: Dùng bảng mạch đấu sơ đồ như trên

B3: Yêu cầu giáo viên kiểm tra trước khi cấp nguồn

B4: Hiệu chỉnh giá trị tụ điện hoặc R1 và R2 quan sát thấy tín hiệu ngõ ra thay đổi theo

B5: Ứng dụng ic 555 trên mô hình phun xăng điện tử kiểm tra tín hiệu ngõ ra IGT

đánh lửa của hộp ECU

6 Đấu mạch điện LM358:

Hình 1.42: Mạch điện đấu IC LM 358

B1: Chuẩn bị các linh kiện theo sơ đồ mạch LM 358

B2: Dùng bảng mạch đấu sơ đồ như trên

B3: Yêu cầu giáo viên kiểm tra trước khi cấp nguồn

B4: Chắn sóng giữa led phát và led thu kiểm tra độ nháy led

B5:Ứng dụng trên mô hình phun xăng điện tử kiểm tra tín hiệu ngõ ra cảm

biến tốc độ động cơ loại cảm biến quang của hệ thống đánh lửa

BÀI 2: HỆ THỐNG MỚI TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG

Mục tiêu của bài:

- Trình bày được yêu cầu, phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các hệ thống mới trên động cơ xăng

- Đọc được sơ đồ mạch điện và phân tích được các lỗi hư hỏng

- Tháo - lắp được hệ thống VVT-i

- Kiểm tra và sửa chữa được các lỗi hư hỏng

1 Nội dung bài:

1.1.Hệ thống đánh lửa trực tiếp

1.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hệ thống ESA gồm có các cảm biến khác nhau, ECU động cơ, các IC đánh lửa, cuộn dây đánh lửa và các bugi

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp

a) Vai trò của các cảm biến:

+ Cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G):

Cảm biến này phát hiện góc quay chuẩn và thời điểm của trục cam

+ Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE):

Cảm biến này phát hiện góc quay trục khuỷu và tốc độ của động cơ

+ Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp (tín hiệu

VG hoặc PIM):

Cảm biến này phát hiện khối lượng khí nạp hoặc áp suất đường ống nạp

+ Cảm biến vị trí bướm ga (tín hiệu IDL):

Cảm biến này phát hiện điều kiện chạy không tải

+ Cảm biến nhiệt độ nước (tín hiệu THW):

Cảm biến này phát hiện nhiệt độ của nước làm mát

+ Cảm biến tiếng gõ (tín hiệu KNK): Cảm biến này phát hiện tình trạng của tiếng

gõ

+ Cảm biến oxy (tín hiệu OX):

Cảm biến này phát hiện nồng độ của oxy trong khí xả

b) Vai trò của ECU động cơ:

ECU động cơ nhận các tín hiệu từ các cảm biến, tính toán thời điểm đánh lửa tối

ưu theo các tình trạng động cơ, và truyền tín hiệu đánh lửa (IGT) đến IC đánh lửa

c) Vai trò của IC đánh lửa:

IC đánh lửa nhận tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra để ngắt dòng điện sơ cấp trong cuộn đánh lửa một cách gián đoạn Nó cũng gửi tín hiệu xác nhận đánh lửa (IGF) đến ECU động cơ

d) Sơ đồ mạch điện của hệ thống đánh lửa trực tiếp:

Hình 2.2: Mạch điện hệ thống đánh lửa trực tiếp

+ Trong khi tín hiệu IGT được chuyển đến để bật IC đánh lửa, dòng điện sơ cấp chạy vào cuộn dây đánh lửa này Trong khi tín hiệu IGT tắt đi, dòng điện sơ cấp đến cuộn dây đánh lửa sẽ bị ngắt

+ Đồng thời, tín hiệu IGF được gửi đến ECU động cơ

+ Hiện nay, mạch đánh lửa chủ yếu dùng loại DIS (hệ thống đánh lửa trực tiếp) ECU động cơ phân phối dòng điện cao áp đến các xi lanh bằng cách gửi từng tín hiệu IGT đến các IC đánh lửa theo trình tự đánh lửa

+ Điều này làm cho nó có thể tạo ra việc điều chỉnh thời điểm đánh lửa có độ chính xác cao

+ Tín hiệu IGT và IGF:

ECU động cơ tính toán thời điểm đánh lửa tối ưu theo các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau và truyền tín hiệu IGT đến IC đánh lửa

Tín hiệu IGT được bật ON ngay trước khi thời điểm đánh lửa được bộ vi xử lý trong ECU động cơ tính toán, và sau đó tắt đi Khi tín hiệu IGT bị ngắt, các bugi sẽ đánh lửa

Hình 2.3: Tín hiệu thời điểm đánh lửa

Hình 2.4: Tín hiệu thời điểm đánh lửa

Tín hiệu IGF

IC đánh lửa gửi một tín hiệu IGF đến ECU động cơ bằng cách dùng lực điện động

ngược được tạo ra khi dòng sơ cấp đến cuộn đánh lửa bị ngắt hoặc bằng giá trị dòng điện sơ cấp Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu IGF nó xác định rằng việc đánh lửa

đã xảy ra (Tuy nhiên điều này không có nghĩa là thực sự đã có đánh lửa)

Nếu ECU động cơ không nhận được tín hiệu IGF, chức năng chẩn đoán sẽ vận hành và một DTC được lưu trong ECU động cơ và chức năng an toàn sẽ hoạt động và làm ngừng phun nhiên liệu

1.1.2.Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa trực tiếp

Sơ đồ tổng quát hộp ECU: