VIENIDMY Đăng nhập Vào luyện thi

Trang chủ › Giáo trình › Bảo dưỡng ô tô (Tokutei 2)

Trang thiết bị điện, Hệ thống điều khiển điện tử và Máy chẩn đoán

Bảo dưỡng ô tô (Tokutei 2) · 自動車整備分野(2号) · Bài học do Tokutei Pass tự biên soạn dựa trên giáo trình chính thức; không sao chép nguyên văn.

Đặc tính phóng điện, tỷ trọng, sức điện động và tính dung lượng ắc-quy chì

'Ắc-quy chì (Lead-acid battery)' dùng trên ô tô có điện áp danh định khoảng 2,0V mỗi ngăn (sức điện động khoảng 2,1V), ghép nối tiếp 6 ngăn (cell) để tạo thành ắc-quy 12V.

'Dung lượng theo suất phóng 5 giờ (5-hour rate capacity)' biểu thị lượng điện (Ah = dòng điện A × thời gian h) khi phóng điện liên tục bằng dòng điện không đổi trong 5 giờ ở nhiệt độ môi trường 25℃ cho đến khi 'điện áp ngắt phóng điện đạt 1,75V mỗi ngăn (10,5V cho toàn bộ 6 ngăn)'.

Dung lượng của ắc-quy sẽ 'tăng lên' khi nhiệt độ dung dịch điện phân cao hơn (trong phạm vi dưới 50℃) do phản ứng hóa học diễn ra mạnh hơn, và ngược lại dòng điện phóng càng lớn thì dung lượng càng 'giảm đi'.

Tỷ trọng tiêu chuẩn của dung dịch điện phân (axit sunfuric loãng) khi nạp đầy hoàn toàn là '1,280 ở nhiệt độ dung dịch 20℃'; cứ mỗi 1℃ nhiệt độ dung dịch tăng lên thì tỷ trọng giảm 0,0007, do đó phải hiệu chỉnh theo công thức quy đổi về 20℃: 'S20 = St + 0,0007 × (t − 20)'.

Ngoài ra, sức điện động của ắc-quy có đặc tính 'tăng nhẹ' khi tỷ trọng dung dịch điện phân càng cao và khi nhiệt độ dung dịch điện phân càng cao (phát biểu nói giảm đi là sai).

Điểm cần nhớ


  • Điện áp ngắt phóng điện ở suất phóng 5 giờ là '1,75V mỗi ngăn (10,5V cho toàn bộ ắc-quy 12V)'.

  • Nhiệt độ dung dịch càng cao (dưới 50℃) thì dung lượng càng lớn; tỷ trọng và nhiệt độ càng cao thì sức điện động cũng càng cao.

  • Tỷ trọng tiêu chuẩn khi nạp đầy là '1,280 ở 20℃', thay đổi 0,0007 cho mỗi 1℃ nhiệt độ.

  • Ví dụ: Dòng điện phóng định mức để ắc-quy có dung lượng suất phóng 5 giờ là 45Ah đạt tới điện áp ngắt phóng (1,75V/ngăn) sau 5 giờ → 45 ÷ 5 = 9A

  • Ví dụ: Khi tỷ trọng đo được ở nhiệt độ dung dịch 30℃ là 1,273 thì tỷ trọng quy đổi về 20℃ (S20) → 1,273 + 0,0007 × (30 − 20) = 1,280
Từ vựngNghĩa
dung lượng theo suất phóng 5 giờ (Ah)
điện áp ngắt phóng điện (1,75V/ngăn)
tỷ trọng dung dịch điện phân (1,280 ở 20℃)
sức điện động và dòng điện phóng

Máy phát điện xoay chiều (Alternator): Đấu hình sao (Y) và tam giác (Δ), chỉnh lưu, ổn áp

Máy phát điện xoay chiều (Alternator) cấu tạo gồm 'cuộn dây rô-to (cuộn kích từ)' tạo ra từ trường, 'cuộn dây sta-to (cuộn phần ứng)' phát ra điện xoay chiều 3 pha, 'đi-ốt bán dẫn silic (bộ chỉnh lưu Rectifier)' chỉnh lưu toàn sóng từ xoay chiều sang một chiều, và 'bộ tiết chế vi mạch (IC Regulator)' giữ điện áp phát ra không đổi.

Phương pháp đấu dây cuộn sta-to có 2 kiểu: 'đấu hình sao (đấu Y)' và 'đấu hình tam giác (đấu Δ)'. Đấu Y có cách nối cuộn dây đơn giản hơn so với đấu Δ, đồng thời có 'điểm trung tính' nơi 3 cuộn dây giao nhau nên có thể tận dụng được điện áp điểm trung tính.

Hơn nữa, ở kiểu đấu Y, điện áp dây bằng √3 lần (khoảng 1,73 lần) điện áp pha nên 'có đặc tính phát điện ở tốc độ thấp vượt trội (lên điện sớm ở vòng tua thấp)', nhưng dòng điện phát cực đại lại 'nhỏ hơn' so với đấu Δ.

Ngược lại, kiểu đấu Δ không có điểm trung tính nhưng dòng điện dây bằng √3 lần dòng điện pha nên có đặc điểm 'dòng điện phát ra cực đại lớn', được dùng cho các xe cần dòng điện lớn.

Bộ tiết chế IC (IC Regulator) điều khiển đóng/ngắt (điều khiển Duty) dòng điện kích từ chạy qua cuộn rô-to ở tốc độ cao bằng bóng bán dẫn công suất (Power transistor), giúp điều chỉnh điện áp phát nằm ổn định trong khoảng 14,0V–14,5V dù tốc độ động cơ hay phụ tải điện thay đổi.

Máy phát điện xoay chiều (Alternator): Đấu hình sao (Y) và tam giác (Δ), chỉnh lưu, ổn áp

Điểm cần nhớ


  • Đấu Y (đấu hình sao) so với đấu Δ có ưu điểm: 'nối dây đơn giản', 'có điểm trung tính', 'đặc tính phát điện ở tốc độ thấp vượt trội'.

  • Dòng điện phát ra cực đại của kiểu đấu Y 'nhỏ hơn' so với đấu Δ (phát biểu nói dòng cực đại của đấu Y lớn hơn là sai).

  • Bộ tiết chế IC điều khiển đóng/ngắt dòng điện của 'cuộn dây rô-to (cuộn kích từ)' để giữ điện áp phát ra không đổi.
Từ vựngNghĩa
đấu hình sao (đấu Y) và điểm trung tính
đấu hình tam giác (đấu Δ)
cuộn dây sta-to và cuộn dây rô-to
bộ tiết chế IC và bộ chỉnh lưu (Rectifier)

Đặc tính công suất và cơ cấu dẫn động của máy khởi động kích từ nối tiếp

'Mô-tơ điện một chiều kích từ nối tiếp (Series-wound DC motor)' dùng trong máy khởi động (Starter) có cuộn dây kích từ (Field coil) tạo từ trường và cuộn dây phần ứng (Armature coil) quay được đấu 'nối tiếp' với nhau, nên cùng một dòng điện phần ứng chạy qua cả hai cuộn dây.

Đặc tính của máy khởi động kích từ nối tiếp là vào khoảnh khắc vừa bật công tắc khi 'tốc độ quay bánh răng dẫn động (Pinion) bằng 0 (trạng thái hãm cứng)', 'sức phản điện động bằng 0' nên dòng điện phần ứng đạt 'cực đại' và mô-men quay (lực quay) sinh ra cũng đạt 'cực đại'.

Sau đó, khi tốc độ quay của bánh răng Pinion tăng lên thì sức phản điện động lớn dần, làm dòng điện phần ứng giảm xuống và mô-men xoắn cũng giảm mạnh theo. Lưu ý rằng công suất (kW) của máy khởi động bằng 0 khi tốc độ quay bằng 0, và đạt cực đại ở vùng dòng điện trung bình.

Công tắc từ (Magnetic switch) có 'cuộn hút (Pull-in coil)' đẩy bánh răng Pinion ăn khớp vào vành răng bánh đà và 'cuộn giữ (Hold-in coil)' giữ nguyên vị trí; khi tiếp điểm chính đóng lại thì dòng điện không còn chạy qua cuộn hút nữa.

Ngoài ra, 'khớp một chiều (Overrunning clutch)' sẽ quay trơn khi động cơ đã nổ máy và vành răng bánh đà quay nhanh hơn bánh răng Pinion, giúp ngăn ngừa hư hỏng do phần ứng bị kéo quay vượt tốc.

Điểm cần nhớ


  • Ở máy khởi động kích từ nối tiếp, khi tốc độ quay Pinion 'bằng 0' thì sức phản điện động bằng 0, do đó dòng điện phần ứng 'cực đại' và mô-men xoắn cũng 'cực đại'.

  • Tốc độ quay Pinion càng tăng thì sức phản điện động càng tăng, làm dòng điện phần ứng và mô-men xoắn giảm xuống.

  • Khớp một chiều (Overrunning clutch) ngăn không cho phần ứng bị vành răng bánh đà kéo quay ngược gây vượt tốc sau khi động cơ đã nổ.
Từ vựngNghĩa
máy khởi động kích từ nối tiếp
sức phản điện động và dòng điện phần ứng
công tắc từ (Magnetic switch)
khớp một chiều (Overrunning clutch)

Điều khiển thời điểm đánh lửa (ESA), điều khiển góc ngậm điện và chỉ số nhiệt của bugi

Trong hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử (ESA), ECU động cơ tính toán thời điểm đánh lửa cơ bản từ 'lượng khí nạp (hoặc áp suất đường ống nạp)' và 'tốc độ quay động cơ', sau đó hiệu chỉnh theo nhiệt độ nước làm mát và tín hiệu cảm biến kích nổ (làm muộn góc đánh lửa khi xảy ra kích nổ).

Trong 'điều khiển ổn định tốc độ không tải', khi tốc độ không tải bị tụt xuống thấp hơn tốc độ mục tiêu do tải điều hòa..., ECU sẽ 'làm sớm (tiến góc / Advance)' thời điểm đánh lửa để tăng mô-men cháy và ngăn dao động vòng tua.

Đồng thời trong 'điều khiển góc ngậm điện (Dwell angle control)', khi tốc độ động cơ tăng cao làm thời gian dòng điện sơ cấp chạy qua biến áp đánh lửa (bô-bin) bị ngắn lại, ECU sẽ 'làm sớm thời điểm bật ON bóng bán dẫn công suất' để đảm bảo đủ dòng điện sơ cấp và điện áp thứ cấp.

Về 'chỉ số nhiệt (Heat range - mức độ tản nhiệt)' của bugi, 'bugi loại chỉ số nhiệt thấp (bugi nóng / Hot type)' so với loại chỉ số nhiệt cao (bugi lạnh) có 'phần chân sứ cách điện dài hơn và thể tích buồng khí lớn hơn', nên khó thoát nhiệt và dễ đạt tới nhiệt độ tự làm sạch (khoảng 450–500℃) ngay cả khi chạy tốc độ thấp.

Ngược lại, 'bugi loại chỉ số nhiệt cao (bugi lạnh / Cold type)' có phần chân sứ ngắn và buồng khí nhỏ nên thoát nhiệt nhanh, giúp ngăn ngừa hiện tượng cháy sớm (Pre-ignition) do quá nhiệt khi chạy tốc độ cao và tải nặng liên tục.

Điểm cần nhớ


  • Điều khiển ổn định không tải sẽ 'làm sớm (Advance)' thời điểm đánh lửa khi vòng tua không tải bị tụt để chống rung giật vòng tua.

  • Điều khiển góc ngậm điện sẽ 'làm sớm thời điểm bật ON' bóng bán dẫn công suất khi vòng tua tăng cao để chống tụt dòng sơ cấp (nói làm muộn thời điểm OFF là sai vì sẽ làm sai lệch thời điểm đánh lửa).

  • Bugi chỉ số nhiệt thấp (bugi nóng) so với bugi chỉ số nhiệt cao (bugi lạnh) có 'phần chân sứ dài hơn và thể tích buồng khí lớn hơn' nên giữ nhiệt lâu hơn.
Từ vựngNghĩa
điều khiển thời điểm đánh lửa điện tử (ESA)
điều khiển ổn định không tải (làm sớm đánh lửa)
điều khiển góc ngậm điện (Dwell control)
bugi chỉ số nhiệt thấp (bugi nóng) và chỉ số nhiệt cao (bugi lạnh)

Đặc tính các loại cảm biến của hệ thống phun xăng điện tử (EFI)

'Cảm biến chân không (Vacuum sensor / Cảm biến áp suất đường ống nạp)' dùng để đo gián tiếp lượng khí nạp trong hệ thống D-Jetronic ứng dụng hiệu ứng áp trở của chip bán dẫn silic, có đặc tính 'áp suất tuyệt đối đường ống nạp càng cao (càng gần áp suất khí quyển) thì điện áp tín hiệu đầu ra càng cao'.

'Cảm biến vị trí bướm ga kiểu phần tử Hall (Hall-effect TPS)' đo độ mở bướm ga không tiếp xúc: nam châm vĩnh cửu quay cùng trục bướm ga làm thay đổi mật độ từ thông xuyên qua vi mạch Hall IC, từ đó xuất ra điện áp tỷ lệ thuận với độ mở bướm ga.

'Cảm biến oxy kiểu Zirconia (Zirconia O₂ sensor)' đo nồng độ oxy trong khí xả sẽ phát ra sức điện động khoảng 1V khi 'độ chênh lệch nồng độ oxy giữa khí xả và khí quyển lớn (phía hỗn hợp đậm / Rich hơn tỷ lệ chuẩn 14,7)', và xuống khoảng 0V khi ở phía hỗn hợp nghèo (Lean).

Mặt khác, 'cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu (cảm biến A/F)' đo tuyến tính (liên tục) tỷ lệ hòa khí trên dải rộng có đặc tính đường thẳng: lấy tỷ lệ chuẩn làm gốc, 'hòa khí càng nghèo (Lean) thì điện áp (tín hiệu) đầu ra càng tăng cao'.

Lưu ý, cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến nhiệt độ khí nạp sử dụng 'nhiệt điện trở hệ số âm (NTC thermistor)', nên nhiệt độ càng cao thì giá trị điện trở càng giảm và điện áp đầu ra càng thấp.

Đặc tính các loại cảm biến của hệ thống phun xăng điện tử (EFI)

Điểm cần nhớ


  • Cảm biến chân không (áp suất đường ống nạp): áp suất đường ống nạp 'càng cao' thì điện áp đầu ra 'càng cao'.

  • Cảm biến O₂ kiểu Zirconia: phát ra sức điện động khoảng 1V khi độ chênh lệch nồng độ oxy với khí quyển 'lớn (khi hòa khí đậm / Rich)'.

  • Cảm biến tỷ lệ hòa khí (cảm biến A/F): hòa khí 'càng nghèo (Lean)' thì điện áp đầu ra càng 'tăng cao' một cách tuyến tính.

  • Cảm biến nhiệt độ nước và nhiệt độ khí nạp (nhiệt điện trở NTC): nhiệt độ càng cao thì điện trở và điện áp đầu ra 'càng thấp'.
Từ vựngNghĩa
cảm biến chân không (cảm biến áp suất đường ống nạp)
cảm biến vị trí bướm ga kiểu phần tử Hall
cảm biến O₂ kiểu Zirconia
cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu (cảm biến A/F)

Điều khiển phun nhiên liệu bằng ECU và chức năng An toàn dự phòng (Fail-safe / Backup)

ECU động cơ tính toán 'thời gian phun cơ bản' từ lượng khí nạp và tốc độ động cơ, cộng thêm các lượng hiệu chỉnh làm đậm khi hâm nóng máy, tăng tốc, hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ hòa khí, rồi cộng thêm 'thời gian phun vô hiệu' tùy theo điện áp ắc-quy để quyết định tổng thời gian cấp điện cho kim phun (Injector).

'Thời gian phun vô hiệu' (thời gian trễ từ lúc cấp điện đến khi kim phun mở hoàn toàn) sẽ dài ra khi điện áp ắc-quy tụt thấp, do đó ECU hiệu chỉnh kéo dài thời gian cấp điện khi điện áp thấp để giữ lượng xăng phun thực tế không đổi.

Ngoài ra, khi giảm tốc ở vòng tua cao với bướm ga đóng kín (Fuel cut) hoặc khi động cơ vượt quá vòng tua/tốc độ tối đa cho phép, ECU sẽ tạm ngừng phun nhiên liệu để tiết kiệm xăng và bảo vệ động cơ.

Khi xảy ra bất thường như đứt dây hoặc chạm chập ở cảm biến, chức năng mà ECU thay thế tín hiệu lỗi bằng 'giá trị tiêu chuẩn định sẵn (ví dụ: lấy 80℃ khi cảm biến nhiệt độ nước bị lỗi)' để duy trì khả năng chạy xe tối thiểu được gọi là 'chức năng Fail-safe (an toàn dự phòng)'.

Ngược lại, khi bản thân bộ vi xử lý (CPU) bên trong ECU bị treo hoặc hỏng, chức năng mà vi mạch dự phòng (Backup IC) chuyên dụng chuyển thời gian phun xăng và góc đánh lửa sang 'giá trị cố định' để xe có thể chạy lết tới nơi an toàn được gọi là 'chức năng Backup'.

Điểm cần nhớ


  • Thời gian phun vô hiệu càng dài khi điện áp ắc-quy càng thấp, nên ECU phải bù thêm thời gian cấp điện cho kim phun.

  • Khi cảm biến bị lỗi, việc ECU dùng giá trị tiêu chuẩn (tín hiệu giả định) để tiếp tục điều khiển gọi là 'chức năng Fail-safe'.

  • Khi bản thân CPU bị lỗi, việc IC dự phòng điều khiển chạy tạm bằng giá trị cố định gọi là 'chức năng Backup'.
Từ vựngNghĩa
thời gian phun cơ bản và thời gian phun vô hiệu
điều khiển phản hồi tỷ lệ hòa khí
chức năng Fail-safe (điều khiển bằng giá trị tiêu chuẩn)
chức năng Backup (điều khiển bằng giá trị cố định)

Chức năng của máy chẩn đoán bên ngoài (Scan tool) và xóa mã lỗi

Bằng cách cắm 'máy chẩn đoán bên ngoài (Scan tool)' vào 'giắc chẩn đoán DLC (Data Link Connector: 16 chân)' dưới chân ghế lái, kỹ thuật viên có thể giao tiếp với các ECU trên xe để chẩn đoán lỗi chuyên sâu và hỗ trợ bảo dưỡng.

Các chức năng tiêu biểu của Scan tool gồm: ① Đọc và xóa mã lỗi chẩn đoán (DTC: Diagnostic Trouble Code), ② Đọc 'dữ liệu đóng băng (Freeze Frame Data)' ghi lại thông số động cơ ngay khoảnh khắc phát hiện lỗi, và ③ 'Data Monitor' theo dõi giá trị cảm biến theo thời gian thực.

Ngoài ra còn có: ④ 'Active Test (kiểm tra kích hoạt)' cưỡng bức điều khiển các cơ cấu chấp hành như kim phun, bướm ga điện tử, quạt làm mát ngay từ máy chẩn đoán để kiểm tra hoạt động, và ⑤ 'Chức năng hỗ trợ công việc (Work Support)' để hiệu chuẩn (Aiming) hoặc học lại giá trị khởi tạo.

Sau khi sửa chữa xong hư hỏng, nếu 'dùng máy chẩn đoán bên ngoài (Scan tool) để xóa mã lỗi (DTC)', chỉ có mã lỗi và dữ liệu đóng băng (Freeze Frame Data) lưu trong bộ nhớ ECU bị xóa đi.

Lúc này, khác với phương pháp tháo cọc âm (-) ắc-quy, việc xóa lỗi bằng máy chẩn đoán có ưu điểm lớn là 'không làm mất (không Reset) bộ nhớ đồng hồ, đài radio/âm thanh hay các giá trị học (Learned values) của những hệ thống bình thường khác'.

Chức năng của máy chẩn đoán bên ngoài (Scan tool) và xóa mã lỗi

Điểm cần nhớ


  • Khi xóa mã lỗi DTC bằng máy chẩn đoán bên ngoài, mã lỗi và Freeze Frame Data bị xóa nhưng 'đồng hồ, cài đặt âm thanh và giá trị học không bị Reset'.

  • 'Freeze Frame Data (dữ liệu đóng băng)' là dữ liệu ghi lại vòng tua máy, nhiệt độ nước, tốc độ xe... ngay tại khoảnh khắc ECU phát hiện bất thường.

  • 'Active Test' là chức năng cưỡng bức kích hoạt cơ cấu chấp hành từ máy chẩn đoán để kiểm tra tình trạng hoạt động.
Từ vựngNghĩa
máy chẩn đoán bên ngoài (Scan tool) và giắc DLC
mã lỗi chẩn đoán (DTC)
dữ liệu đóng băng (Freeze Frame Data)
theo dõi dữ liệu (Data Monitor) và kiểm tra kích hoạt (Active Test)

Điểm hay ra thi và cách ghi nhớ

Trong đề thi lý thuyết bậc 2 phần điện và điều khiển điện tử, các câu hỏi bẫy đảo ngược 'tăng lên hay giảm xuống' xuất hiện hàng năm, vì vậy hãy hệ thống hóa đặc tính từng thiết bị để ghi nhớ.

Quy tắc số 1 là ắc-quy, máy phát và máy khởi động: 'Điện áp ngắt phóng 5 giờ = 1,75V/ngăn; tỷ trọng = 1,280 ở 20℃; nhiệt độ & tỷ trọng cao = dung lượng & sức điện động cao', 'Máy phát đấu Y = có điểm trung tính, mạnh ở tốc độ thấp, dòng cực đại nhỏ hơn đấu Δ', 'Máy khởi động kích từ nối tiếp ở tốc độ 0 = dòng điện & mô-men xoắn cực đại'.

Quy tắc số 2 là đánh lửa và bugi: 'Tụt vòng tua không tải = làm sớm (Advance) góc đánh lửa', 'Điều khiển góc ngậm điện ở tốc độ cao = làm sớm thời điểm bật ON', 'Bugi chỉ số nhiệt thấp (bugi nóng) = chân sứ dài và buồng khí lớn'.

Quy tắc số 3 là cảm biến và máy chẩn đoán: 'Cảm biến chân không = áp suất cao thì điện áp cao', 'Cảm biến A/F = hòa khí nghèo (Lean) thì điện áp cao', 'Cảm biến O₂ = chênh lệch oxy lớn (Rich) phát ~1V', 'Xóa mã lỗi DTC bằng máy chẩn đoán = không làm mất đồng hồ và radio'.

Điểm cần nhớ


  • Ắc-quy chì: điện áp ngắt phóng 5 giờ là 1,75V/ngăn, tỷ trọng 1,280 (ở 20℃), nhiệt độ càng cao (dưới 50℃) thì dung lượng và sức điện động càng lớn.

  • Máy phát đấu Y: có điểm trung tính, phát điện tốt ở tốc độ thấp, dòng điện phát cực đại nhỏ hơn kiểu đấu Δ.

  • Máy khởi động kích từ nối tiếp: khi tốc độ Pinion bằng 0 thì sức phản điện động bằng 0, dòng điện phần ứng và mô-men xoắn đều đạt cực đại.

  • Đánh lửa & bugi: tụt vòng tua không tải thì 'làm sớm đánh lửa', vòng tua cao thì 'làm sớm thời điểm ON', bugi chỉ số nhiệt thấp có 'chân sứ dài và buồng khí lớn'.

  • Cảm biến & chẩn đoán: áp suất đường nạp cao = điện áp cao; A/F nghèo (Lean) = điện áp cao; xóa DTC bằng máy chẩn đoán = không mất đồng hồ/giá trị học.
Từ vựngNghĩa
điện áp ngắt phóng điện (1,75V)
đấu hình sao Y (điểm trung tính, công suất tốc độ thấp)
bugi chỉ số nhiệt thấp (bugi nóng)
xóa mã lỗi chẩn đoán (DTC)

Điện, điều khiển điện tử & máy chẩn đoán

Luyện câu hỏi chương này trong app

Tài liệu tham khảo chính thức

💬

Zalo