Bài giảng Hệ thống cơ điện tử ô tô 1

 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YấN 
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 
BÀI GIẢNG 
 HỌC PHẦN: HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ễ Tễ 1 
 SỐ TÍN CHỈ: 03 
 LOẠI HèNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY 
 NGÀNH: CễNG NGHỆ KỸ THUẬT ễ Tễ 
Hưng Yờn - 2015 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 
MỤC LỤC CHƯƠNG 1 + 2 
ch-ơng I: các vấn đề chung 
1.1. các kháI niệm, quy -ớc và mã cơ bản ............................................... 1 
1.1.1. Điện áp ............................................................................................................ 1 
1.1.2. Dòng điện ........................................................................................................ 1 
1.1.3. Điện trở ............................................................................................................ 1 
1.1.4. Nguồn điện ...................................................................................................... 1 
1.1.5. Định luật Ôm cho một đoạn mạch .................................................................. 1 
1.1.6. Định luật Ôm cho nhánh có nguồn ................................................................. 2 
1.1.7. Xung (pick - up) .............................................................................................. 2 
1.2. Linh kiện điện và điện tử cơ bản .......................................................... 3 
1.2.1. Linh kiện thụ động .......................................................................................... 3 
1.2.1.1. Điện trở .......................................................................................................................... 3 
1.2.1.2. Tụ điện ........................................................................................................................... 7 
1.2.2. Linh kiện bán dẫn .......................................................................................... 11 
1.2.2.1. Chất bán dẫn ................................................................................................................ 11 
1.2.2.2. Lớp tiếp xúc P-N .......................................................................................................... 13 
1.2.2.3. Điốt bán dẫn ................................................................................................................. 14 
1.2.2.4. Tranzito bán dẫn........................................................................................................... 16 
1.2.2.5. Tranzito tr-ờng (FET _ Field- Effect Transistor) ......................................................... 21 
1.3. Các thiết bị nguồn và giắc ................................................................... 30 
1.3.1. Cầu chì ........................................................................................................... 30 
1.3.2. Rơ le điện từ .................................................................................................. 31 
1.3.3. Giắc ............................................................................................................... 33 
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 
2.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu ........................................................... 46 
2.3. Các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện ................................ 49 
2.3.1. ắc quy ........................................................................................................... 49 
2.3.2. Máy phát (Alternator).................................................................................... 51 
2.3.3. Bộ tiết chế IC ................................................................................................. 56 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 1 
ch-ơng I: các vấn đề chung 
1.1. các kháI niệm, quy -ớc và mã cơ bản 
1.1.1. Điện áp 
 - Là hiệu số điện thế giữa hai điểm khác nhau của mạch điện. 
UAB = VA - VB 
 Trong đó: 
 + UAB : là điện áp giữa hai điểm A, B của mạch 
 + VA, VB : là điện thế của A và B so với gốc (điểm mát) 
 - Đơn vị: Vôn (V) 
1.1.2. Dòng điện 
 - Là dòng chuyển động của các hạt mang điện trong vật chất, có chiều chuyển động từ 
nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp. 
 - Ký hiệu: I 
 - Đơn vị: Ampe (A) 
1.1.3. Điện trở 
 - Điện trở có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện các chức năng tuỳ 
theo vị trí của điện trở trong mạch. 
 - Ký hiệu: R 
 - Đơn vị: Ôm (Ω) 
1.1.4. Nguồn điện 
 - Là nơi chứa các dạng năng l-ợng khác có thể chuyển hoá thành điện năng. ở đây ta 
chỉ nói đến nguồn áp. 
 - Ký hiệu: E 
 - Đơn vị: Vôn (V) 
1.1.5. Định luật Ôm cho một đoạn mạch 
 - Cho một đoạn mạch có điện trở R đặt vào điện áp U. 
Quan hệ giữa dòng điện và điện áp đ-ợc biểu diễn theo định 
luật Ôm: I = U/R 
 Trong đó: I - dòng điện trong mạch tỷ lệ thuận với điện áp và tỷlệ nghịch với điện trở 
của toàn mạch. 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 2 
1.1.6. Định luật Ôm cho nhánh có nguồn 
 Cho nhánh có nguồn suất điện động E và điện trở trong Ri. 
 Định luật Ôm cho nhánh có nguồn là: 
U = E - RiI 
 Th-ờng điện trở nguồn rất nhỏ: 
 + Khi mạch hở (không tải) I = 0, do đó U = E 
 + Khi điện trở mạch ngoài rất nhỏ so với điện trở trong của nguồn U = 0 gọi 
nguồn bị ngắn mạch, lúc đó: I = E/Ri 
Hình 1.3: Minh hoạ mối quan hệ U-I-R-E 
1.1.7. Xung (pick - up) 
 - Là tín hiệu (điện áp hay dòng điện) biến đổi theo thời gian d-ới dạng rời rạc (gián 
đoạn). Nó xuất hiện một cách đột ngột rồi mất đi trong một khoảng thời gian. 
Xung điện có thể là xung một chiều hoặc xoay chiều. 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 3 
Hình 1.4: Một số dạng xung cơ bản trên ôtô 
1.2. Linh kiện điện và điện tử cơ bản 
1.2.1. Linh kiện thụ động 
1.2.1.1. Điện trở 
a. Khái niệm 
 + Điện trở có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện các chức năng 
tuỳ theo vị trí của điện trở trong mạch. 
 + Ký hiệu của điện trở trong mạch: 
Hình 1.5: Ký hiệu điện trở 
+ Đơn vị của điện trở: đơn vị là  (ohm) 
 1K = 1.000 
 1M = 1.000.000 
b. Cách đọc giá trị điện trở. 
 * Giá trị điện trở đ-ợc ghi trực tiếp. 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 4 
Hình 1.6: Cách đọc giá trị điện trở. 
 Bảng ghi và đọc giá trị điện trở trực tiếp trên thân: 
STT Mã ghi Giá trị 
1 R22 0.22 
2 2R2 2.2 
3 47R 47 
4 100R 100 
5 1K0 1K 
6 10K0 10K 
7 1M0 1M 
Bảng 1.1: Cách ghi và đọc giá trị điện trở 
 * Giá trị điện trở đ-ợc sơn bằng mã màu. 
 Tuỳ theo số vạch màu trên điện trở (4, 5 hay 6 vạch). ý nghĩa của từng vạch đ-ợc minh 
hoạ bằng hình vẽ sau: 
Hình 1.7: Mã màu điện trở 
 + Điện trở có 4 vòng màu: Đây là điện trở th-ờng gặp nhất. 
Hình 1.8: Điện trở có 4 vòng màu. 
 R22 2R2 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 5 
 Vòng thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ ba: Chỉ hệ số nhân với số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở. 
 Vòng thứ t-: Chỉ sai số giá trị điện trở 
Ví dụ: Điện trở có 4 vòng màu theo thứ tự: Vàng, tím, cam, Nhũ bạc. 
 Giá trị điện trở là: 
Vàng Tím Cam Nhũ bạc 
4 7 000 10% 
 Kết quả: R = 47.000 hay 47K , Sai số 10% 
 + Điện trở có 5 vòng màu: Là điện trở có độ chính xác cao. 
Hình 1.9: Điện trở có 5 vòng màu. 
 Vòng thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ t-: Chỉ hệ số nhân với số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở. 
 Vòng thứ năm: Chỉ sai số giá trị điện trở 
Ví dụ: Điện trở có 5 vòng màu, theo thứ tự: Nâu, tím, đỏ, đỏ, nâu. 
 Giá trị điện trở là: 
Nâu Tím Đỏ Đỏ Nâu 
1 7 2 00 1% 
 Kết quả: R = 17200 hay 17,2K, sai số 1% 
c. Phân loại điện trở 
 Phân loại điện trở có nhiều cách. Thông dụng nhất là phân chia điện trở thành hai loại: 
điện trở có trị số cố định và điện trở có trị số thay đổi đ-ợc (biến trở).Trong mỗi loại này 
đ-ợc phân chia theo các chỉ tiêu khác nhau thành các loại nhỏ hơn nh- sau: 
 * Điện trở có trị số cố định: Điện trở có trị số cố định th-ờng đ-ợc phân loại theo vật 
liệu cản điện nh-: 
 + Điện trở than tổng hợp (than nén) 
 + Điện trở than nhiệt giải hoặc than màng (màng than tinh thể). 
 + Điện trở dây quấn gồm sợi dây điện trở dài (dây NiCr hoặc manganin, constantan) 
quấn trên một ống gốm ceramic và phủ bên ngoài là một lớp sứ bảo vệ. 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 6 
 + Điện trở màng kim, điện trở màng oxit kim loại hoặc điện trở miếng: điện trở 
miếng thuộc thành phần vi điện tử. Dạng điện trở miếng thông dụng là đ-ợc in luôn trên tấm 
ráp mạch. 
 + Điện trở cermet (gốm kim loại). 
Dựa vào ứng dụng điện trở đ-ợc phân loại nh- liệt kê trong bảng sau: 
Bảng 1.2: Các đặc tính chính của điện trở cố định tiêu biểu 
Hình 1.10: Hình dạng bên ngoài của một số điện trở cố định. 
 * Điện trở có trị số thay đổi đ-ợc (biến trở): 
 Biến trở có hai dạng: 
 + Dạng kiểm soát dòng công suất lớn dùng dây quấn. Loại này ít gặp trong các 
mạch điện trở. 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 7 
 + Dạng th-ờng dùng hơn là chiết áp. Cấu tạo của biến trở so với điện trở cố định chủ 
yếu là có thêm một kết cấu con chạy gắn với một trục xoay để điều chỉnh trị số điện trở. Con 
chạy có kết cấu kiểu xoay(chiết áp xoay) hoặc theo kiểu tr-ợt (chiết áp tr-ợt). Chiết áp có 3 
đầu ra, đầu giữa ứng với con tr-ợt còn hai đầu ứng với hai đầu điện trở. 
Hình 1.11: Cấu trúc của một chiết áp dây quấn 
 * Một số điện trở đặc biệt: 
 - Điện trở nhiệt Tecmixto: Đây là một linh kiện bán dẫn có trị số điện trở thay đổi 
theo nhiệt độ. Khi ở nhiệt độ bình th-ờng thì Tecmixto là một điện trở, nếu nhiệt độ càng 
tăng cao thì điện trở của nó càng giảm. 
Hình 1.12: Ký hiệu của Tecmixto trên sơ đồ mạch 
 - Điện trở Varixto: Đây là linh kiện bán dẫn có trị số điện trở thay đổi đ-ợc khi ta 
thay đổi điện áp đặt lên nó. Khi không có điện áp đặt lên nó hoặc đặt điện áp thấp, trị số 
điện trở của nó rất lớn, cỡ 100KΩ trở lên. Nh-ng khi giá trị điện áp đặt trên nó tăng dần, trị 
số điện trở của nó giảm dần về 0 ở giá trị điện áp 60 V. 
Hình 1.13: Ký hiệu của varixto trên sơ đồ mạch 
1.2.1.2. Tụ điện 
 a. Khái niệm 
 Là một thiết bị có thể tích trữ các điện tích khi cấp lên nó một điện áp. 
Là linh kiện thụ động đ-ợc sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử. Nó đ-ợc cấu 
tạo từ hai bản cực làm bằng hai chất dẫn điện (Kim loại) đặt song song nhau, ở giữa có một 
lớp cách điện (Điện môi). 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 8 
Ng-ời ta th-ờng dùng các chất: Thuỷ tinh, gốm sứ, mica, giấy, dầu, paraffin, không 
khí... để làm chất điện môi. 
Hình 1.14: Cấu tạo tụ điện 
Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ mạch: 
Hình 1.15: Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ mạch 
 b. Cách ghi và đọc giá trị tụ điện 
Hai tham số quan trọng nhất th-ờng đ-ợc ghi trên thân tụ điện là trị số điện dung (kèm 
theo dung sai sản xuất) và điện áp làm việc. 
 - Cách ghi trực tiếp: Ghi trực tiếp là cách ghi đầy đủ các tham số và đơn vị đo của 
chúng. Cách này chỉ dùng cho loại tụ điện có kích th-ớc lớn. 
 - Cách ghi gián tiếp theo quy -ớc: Cách ghi gián tiếp theo quy -ớc. Tụ điện có tham 
số ghi theo qui -ớc th-ờng có kích th-ớc nhỏ và điện dung ghi theo đơn vị pF. 
Có rất nhiều quy -ớc khác nhau nh- quy -ớc mã, quy -ớc màu... ở đây ta chỉ nêu một 
số quy -ớc thông dụng. 
 + Ghi theo quy -ớc số: cách ghi này th-ờng gặp ở các tụ Pôlystylen. 
VD: Trên thân tụ ghi 47/630: có nghĩa tử số là giá trị điện dung bằng 47pF; mẫu số là 
điện áp làm việc một chiều bằng 630V(dc). 
 + Ghi theo quy -ớc mã: Giống nh- ở điện trở, mã gồm các chữ số chỉ trị số điện 
dung và chữ cái chỉ % dung sai. 
Tụ có kích th-ớc nhỏ th-ờng đ-ợc ghi theo quy -ớc sau: ví dụ trên tụ ghi 204 nghĩa là 
trị số của điện dung 20.0000pF Vdc 
Tụ Tantan là tụ phân cực th-ờng đ-ợc ghi theo đơn vị F cùng điện áp làm việc và cực 
tính rõ ràng. 
 + Ghi theo quy -ớc màu: Tụ điện cũng giống nh- điện trở đ-ợc ghi theo quy -ớc 
màu. Quy -ớc màu cũng có nhiều loại: loại 4 vạch, loại 5 vạch màu. Nhìn chung các vạch 
màu quy -ớc gần giống điện trở. 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 9 
Hình 1.16: Mã màu của tụ điện 
Bảng quy -ớc mã màu trên tụ điện: 
Bảng 1.3: Quy -ớc mã màu trên tụ điện 
 c. Phân loại tụ điện 
Có nhiều loại tụ điện, thông th-ờng ng-ời ta phân tụ điện làm 2 loại là: 
 * Tụ điện có trị số điện dung cố định: 
 Loại này th-ờng đ-ợc gọi tên theo vật liệu chất điện môi và công dụng của chúng nh- 
trong bảng sau: 
Bảng phân loại tụ điện theo vật liệu và công dụng: 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 10 
Bảng 1.4: Bảng phân loại tụ điện theo vật liệu và công dụng 
 * Tụ điện có trị số điện dung thay đổi đ-ợc: 
Tụ điện có trị số điện dung thay đổi đ-ợc là loại tụ trong quá trình làm việc ta có thể 
điều chỉnh thay đổi trị số điện dung của chúng. Tụ có trị số điện dung thay đổi đ-ợc có 
nhiều loại, thông dụng nhất là loại đa dụng và loại điều chuẩn. 
 - Loại đa dụng còn gọi là tụ xoay: tụ xoay đ-ợc dùng làm tụ điều chỉnh thu sóng 
trong các máy thu thanh. Tụ xoay có thể có 1 ngăn hoặc nhiều ngăn. Mỗi ngăn có các lá 
động xen kẽ, đối nhau với các lá tĩnh, chế tạo từ nhôm. Chất điện môi có thể là không khí, 
mica, màng chất dẻo, gốm. 
 - Tụ vi điều chỉnh (th-ờng gọi là tụ Trimcap): Loại này có nhiều kiểu. Chất điện môi 
cũng dùng nhiều loại nh- không khí, màng chất dẻo, thuỷ tinh hình ống. Để thay đổi trị số 
điện dung ta dùng Tuốc-nơ-vít để thay đổi vị trí giữa hai lá động và lá tĩnh. 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 11 
Hình 1.17: Một số loại tụ điện th-ờng gặp 
1.2.2. Linh kiện bán dẫn 
1.2.2.1. Chất bán dẫn 
 Hầu hết các chất bán dẫn đều có các nguyên tử sắp xếp theo cấu tạo tinh thể. Hai chất 
bán dẫn đ-ợc dùng nhiều nhất trong kỹ thuật chế tạo linh kiện điện tử là Silicium và 
Germanium. Mỗi nguyên tử của hai chất này đều có 4 điện tử ở ngoài cùng kết hợp với 4 
điện tử kế cận tạo thành 4 liên kết hoá trị. Vì vậy, tinh thể Ge và Si ở nhiệt độ thấp là các 
chất cách điện. 
Hình 1.18: Tinh thể chất bán dẫn ở nhiệt độ thấp (T=00 K) 
 Nếu ta tăng nhiệt độ tinh thể, nhiệt năng sẽ làm tăng năng l-ợng một số điện tử và làm 
gãy một số nối hoá trị. Các điện tử ở các nối bị gãy rời xa nhau và có thể di chuyển dễ dàng 
trong mạng tinh thể d-ới tác dụng của điện tr-ờng. Tại các nối hoá trị bị gãy ta có các lỗ 
trống (hole). Về ph-ơng diện năng l-ợng, ta có thể nói rằng nhiệt năng làm tăng năng l-ợng 
các điện tử trong dải hoá trị. 
 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử ô tô 2- 03Tín chỉ 12 
Hình 1.19: Tinh thể chất bán dẫn ở nhiệt độ cao (T=3000K) 
 Khi năng l-ợng này lớn hơn năng l-ợng của dải cấm (0.7eV đối với Ge và 1.12eV đối 
với Si), điện tử có thể v-ợt dải cấm vào dải dẫn điện và chừa lại những lỗ trống (trạng thái 
năng l-ợng trống) trong dải hoá trị. Ta gọi n là mật độ điện tử tự do trong dải dẫn điện và p 
là mật độ lỗ trống trong dải dẫn điện. Nếu n = p ta gọi là chất bán dẫn thuần. Thông th-ờng 
chế tạo loại chất bán dẫn này rất khó khăn. 
* Chất bán dẫn loại N: 
 Giả sử ta pha vào Si thuần những nguyên tử thuộc nhóm V c ... ự loó bao hỡnh truù. Loaùi naứy laứ trung gian giửừa ủaàu phun loó tia kớn 
vaứ ủaàu phun loó tia hụỷ coự loó bao hỡnh truù. ẹeồ coự ủửụùc beà daứy ủoàng 
nhaỏt cuỷa ủổnh kim thỡ noự phaỷi coự hỡnh noựn phuứ hụùp vụựi hỡnh daùng cuỷa 
loó bao. 
 - ẹaàu phun loó tia kớn 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 5. Hệ thống điều khiển nhiên liệu 
215 
 ẹeồ laứm giaỷm theồ tớch coự haùi cuỷa loó bao vaứ do ủoự ủeồ laứm giaỷm 
lửụùng HC thaỷi ra, loó tia naốm ngay treõn phaàn coõn vaứ vụựi loó phun kớn, thỡ 
noự ủửụùc bao quanh bụỷi ty kim. ẹieàu naứy coự nghúa laứ khoõng coự sửù keỏt 
noỏi trửùc tieỏp giửừa loó bao vaứ buoàng chaựy. Theồ tớch coự haùi ụỷ ủaõy nhoỷ 
hụn nhieàu so vụựi loaùi ủaàu phun loó tia hụỷ. So vụựi ủaàu phun loó tia hụỷ, loaùi 
naứy coự giụựi haùn taỷi troùng thaỏp hụn nhieàu vaứ do ủoự chổ saỷn xuaỏt loaùi 
P vụựi loó tia daứi 1 mm. 
 ẹeồ ủaùt ủoọ cửựng cao, ủổnh cuỷa kim coự hỡnh noựn. Loó tia luoõn ủửụùc 
taùo bụỷi phửụng phaựp gia coõng baống maựy phoựng ủieọn EDM. 
5.4.2.5. Moọt soỏ loaùi bụm aựp cao khaực 
 - Loaùi 2 piston: 
Hỡnh 5.123. Bụm aựp cao loaùi 2 piston 
- Loaùi 4 piston: 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 5. Hệ thống điều khiển nhiên liệu 
216 
Hỡnh 5.124. Bụm aựp cao loaùi 4 piston 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 5. Hệ thống điều khiển nhiên liệu 
217 
 - Loaùi 3 cam, 2 piston: 
Hỡnh 5.125. Bụm aựp cao loaùi 3 cam, 2 piston 
5.4.3. Heọ thoỏng bụm-voứi phun keỏt hụùp ủieàu khieồn ủieọn tửỷ 
(Mechanically Actuated Electronically Controlled Unit Injector – EUI) 
Loaùi naứy duứng trong caực maựy xaõy dửùng hoaởc ủoọng cụ taứu thuyỷ vụựi 
aựp suaỏt phun leõn tụựi 10000-30000 Psi. 
Hỡnh 5.126. Moọt soỏ loaùi ủoọng cụ duứng heọ thoỏng nhieõn lieọu EUI 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 5. Hệ thống điều khiển nhiên liệu 
218 
5.4.3.1.Caỏu taùo 
Bao goàm caực khoỏi cụ baỷn: 
 - Khoỏi nhieõn lieọu 
 - Khoỏi ủieàu khieồn ủieọn tửỷ 
 - Voứi phun 
Hỡnh 5.127. Heọ thoỏng nhieõn lieọu EUI 
 a. Khoỏi nhieõn lieọu 
Bao goàm: 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 5. Hệ thống điều khiển nhiên liệu 
219 
Hỡnh 5.128. Chu trỡnh caỏp nhieõn lieọu 
 - Cung caỏp nhieõn lieọu tửứ thuứng ủeỏn caực voứi phun ủoàng thụứi coự 
chửực naờng laứm maựt voứi phun vaứ xaỷ khớ trong heọ thoỏng. 
 - Thuứng daàu loùc thoõ(hoaởc boọ taựch nửụực) bụm tieỏp (loaùi baựnh 
raờng) loùc tinh (vụựi bụm tay) ủửụứng daàu caỏp( khoan beõn trong naộp 
maựy, caỏp ngang thaõn voứi phun) voứi phun, lửụùng nhieõn lieọu thửứa seừ 
theo ủửụứng daón daàu ủi qua boọ ủieàu chổnh aựp suaỏt veà thuứng daàu. 
 - Baàu loùc thoõ coự ủửụứng kớnh loùc 15-20 Micron loaùi boỷ caởn lụựn. Bụm 
baựnh raờng taùo ra aựp suaỏt nhieõn lieọu tửứ 60-125Psi. Baàu loùc tinh coự 
ủửụứng kớnh loùc 2 Micron loaùi boỷ caởn nhoỷ, traựnh laứm moứn voứi phun. Bụm 
tay coự duứng trong trửụứng hụùp thay theỏ voứi phun, bụm ủieàn ủaày nhieõn 
lieọu trong ủửụứng oỏng daàu, ủaồy heỏt khoõng khớ ra khoỷi heọ thoỏng. 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 5. Hệ thống điều khiển nhiên liệu 
220 
Hỡnh 5.129. ẹửụứng caỏp nhieõn lieọu trong naộp maựy 
 - Boọ ủieàu chổnh aựp suaỏt seừ giửừ cho aựp suaỏt daàu trong caực ủửụứng 
daón ụỷ mửực 60-125Psi, ủoàng thụứi ngaờn khoõng cho daàu chaỷy heỏt veà 
thuứng trong trửụứng hụùp ủoọng cụ ngửứng hoaùt ủoọng ủeồ coự theồ deó daứng 
khụỷi ủoọng laùi ủoọng cụ. 
Hỡnh 5.130. Boọ ủieàu chổnh aựp suaỏt nhieõn lieọu 
 b. Khoỏi ủieàu khieồn ủieọn tửỷ 
Bao goàm caực tớn hieọu ủaàu vaứo, ECM vaứ caực cụ caỏu chaỏp haứnh 
- Caực tớn hieọu ủaàu vaứo bao goàm: 
 + Caỷm bieỏn toỏc ủoọ truùc khuyỷu 
 + Caỷm bieỏn vũ trớ truùc cam 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 5. Hệ thống điều khiển nhiên liệu 
221 
 + Caỷm bieỏn chaõn ga 
 + Caỷm bieỏn nhieọt ủoọ nửụực laứm maựt 
 + Caỷm bieỏn aựp suaỏt daàu 
 + Caỷm bieỏn nhieọt ủoọ daàu 
 c. Voứi phun 
 - Caỏu taùo: Voứi phun EUI laứ moọt voứi phun cụ khớ chớnh xaực ủieàu 
khieồn baống ủieọn tửỷ, coự caỏu taùo nhử sau : 
 + Cụ caỏu sinh ra aựp suaỏt cao: cam ủúa tỡ ủuừa ủaồy coứ 
moồ con ủoọi thanh ủaồy (tappet) piston plaờng gụ (plunger) thaõn 
xylanh (barrel) cuùm voứi phun. 
 + Cụ caỏu ủieàu khieồn phun: cuùm van cartridge. 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 5. Hệ thống điều khiển nhiên liệu 
222 
Hỡnh 5.131. Caỏu taùo voứi phun EUI 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 5. Hệ thống điều khiển nhiên liệu 
223 
5.4.3.2. Hoaùt ủoọng: 
 huựt nhieõn lieọu phun ngửứng 
phun 
Hỡnh 5.132. Hoaùt ủoọng cuỷa voứi phun EUI 
 Van ủieọn tửứ Cartridge ủửụùc ủieàu khieồn bụỷi ECM keỏt hụùp vụựi cam 
ủửụùc daón ủoọng bụỷi ủoọng cụ ủeồ ủieàu khieồn hoaùt ủoọng cuỷa voứi phun 
EUI. 
 - Huựt nhieõn lieọu: ECM ủieàu khieồn mụỷ van cartridge ủoàng thụứi luực 
naứy cam khoõng taực ủoọng vaứo ủuừa ủaồy, thanh ủaồy plunger ủửụùc loứ xo 
ủaồy leõn, theồ tớch khoang thaõn xylanh taờng, daàu ủửụùc huựt ủaày vaứo 
xylanh. 
 - Phun: ECM ủieàu khieồn van cartridge ủoựng laùi, bũt kớn ủửụứng daàu vaứo 
thaõn xylanh, luực naứy cam taực ủoọng vaứo ủuừa ủaồy, thoõng qua coứ moồ 
neựn thanh ủaồy plunger xuoỏng. Aựp suaỏt daàu trong xylanh vaứ trong khoang 
kim phun taờng leõn, thaộng lửùc cuỷa loứ xo kim phun, ủaồy kim phun ủi leõn vaứ 
nhieõn lieọu ủửụùc phun ra ngoaứi. 
 - Ngửứng phun: ECM mụỷ van Cartridge, daàu coự aựp suaỏt cao trong thaõn 
xylanh hoài veà ủửụứng daàu trong naộp maựy qua van cartridge, keỏt thuực quaự 
trỡnh phun. 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 6. Điều khiển đặc tính ĐC 
221 
Table of Contents 
Ch-ơng 6: điều khiển đặc tính động cơ 
6.1. Vấn đề thay đổi đặc tính động cơ .................................................. 222 
6.1.1. Đặc tính động cơ ......................................................................................... 222 
6.1.2. ý nghĩa việc điều khiển đặc tính động cơ ................................................... 222 
6.2. Các biện pháp điều khiển đặc tính động cơ ............................... 222 
6.2.1. Điều khiển pha phối khí thông minh ........................................................... 222 
6.2.1.1. Ph-ơng pháp đặt lại dấu cam tự động (khi động cơ đang hoạt động) ........................ 222 
6.2.1.2. Ph-ơng pháp dùng khớp dầu ở đầu trục cam để xoay trục cam một góc lệch với bánh 
đai cam (hoặc bánh xích cam) ................................................................................................ 223 
6.2.2. Điều khiển hành trình xuppáp thông minh VVTL-i .................................... 227 
6.2.3. Điều khiển nạp gió thông minh ................................................................... 229 
6.2.3.1. Hệ thống ACIS (Toyota) ............................................................................................ 229 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 6. Điều khiển đặc tính ĐC 
222 
Ch-ơng 6: điều khiển đặc tính động cơ 
6.1. Vấn đề thay đổi đặc tính động cơ 
6.1.1. Đặc tính động cơ 
 Là mối quan hệ giữa tốc độ quay của động cơ và mômen sinh ra t-ơng ứng với một pha 
phối khí cố định. Khi pha phối khí thay đổi, đặc tính động cơ cũng thay đổi. 
 pha phối khí sớm pha phối khí muộn các đặc tính động cơ t-ơng ứng 
Hình 6.1. Pha phối khí và đặc tính động cơ 
6.1.2. ý nghĩa việc điều khiển đặc tính động cơ 
 - Sẽ tạo ra đ-ợc động cơ có hai (hoặc nhiều) đ-ờng đặc tính khác nhau. Nghĩa là có thể 
lựa chọn đặc tính vận hành của động cơ tuỳ theo điều kiện sử dụng, nâng cao tính năng vận 
hành của động cơ. 
 - Có thể lựa chọn pha phối khí tối -u cho từng chế độ hoạt động của động cơ, tiết kiệm 
nhiên liệu, tăng tuổi thọ động cơ, giảm ô nhiễm môi tr-ờng. 
6.2. Các biện pháp điều khiển đặc tính động cơ 
6.2.1. Điều khiển pha phối khí thông minh 
6.2.1.1. Ph-ơng pháp đặt lại dấu cam tự động (khi động cơ đang hoạt động) 
 Bằng cách thay đổi s-ờn căng đai(hoặc xích cam). Ph-ơng pháp này đ-ợc áp dụng trên 
các xe Toyota đời cũ. 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 6. Điều khiển đặc tính ĐC 
223 
 Chú thích: 
1- bánh đai trục cam; 
2- cơ cấu căng đai; 
3- dây đai cam; 
4- bánh đai trục khuỷu. 
Hình 6.2. Cơ cấu thay đổi s-ờn căng đai 
6.2.1.2. Ph-ơng pháp dùng khớp dầu ở đầu trục cam để xoay trục cam một góc lệch với 
bánh đai cam (hoặc bánh xích cam) 
 a. Hãng Nissan 
Hình 6.3. Cụm khớp dầu ở đầu trục cam hãng Nissan 
 - Cấu tạo: gồm 3 bộ phận chính: 
 + Vỏ khớp dầu: lắp với bánh xích cam, lòng trong có then xoắn b-ớc dài để lắp với 
then xoắn của ruột khớp dầu. 
 + Ruột khớp dầu: là một dạng piston, mặt trụ ngoài có then xoắn lắp khít với then 
xoắn của vỏ khớp dầu, mặt trụ trong có then thẳng lắp tr-ợt với chi tiết trung gian lắp then ở 
đầu trục cam. 
 + Lò xo hồi vị: khá cứng, luôn đẩy piston về cuối đầu trục. 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 6. Điều khiển đặc tính ĐC 
224 
- Hoạt động: 
 Gần giống nh- cụm khớp truyền động (măng đích đề) của máy đề. Tức là khi không 
có dầu bôi trơn đủ áp suất (chế độ động cơ không hoạt động hoặc hoạt động ở vùng tốc độ 
cao) cấp vào đầu piston (từ trái sang phải) thì lò xo hồi vị đẩy piston về cuối đầu trục (từ 
phải sang trái) và để có thể di chuyển đ-ợc nó (piston) phải vừa tr-ợt vừa xoay một góc 200 
ng-ợc chiều quay của bánh xích tạo ra pha phối khí muộn. 
 Khi có dầu đủ áp suất (khi động cơ hoạt động ở vùng tốc độ thấp) cấp vào đầu 
piston thì áp lực dầu sẽ nén lò xo và đẩy piston dịch chuyển từ trái sang phải, piston lại vừa 
di tr-ợt vừa làm xoay trục cam một góc 200 cùng chiều uay bánh xích, tạo ra pha phối khí 
sơm (pha phối khí thông th-ờng). 
 b. Bộ điều khiển VVT-i của Toyota 
 Dùng một cụm khớp dầu để nối trục cam và bánh xích trục cam (bộ điều khiển VVT-
i). 
Hình 6.4. Hệ thống VVT-i 
 - Cấu tạo: bao gồm: 
 + Bộ điều khiển VVT-i: có các cánh gạt đ-ợc cố định với trục cam, các cánh gạt này 
nằm trong thân bộ điều khiển đã đ-ợc gắn chặt với đĩa xích cam. Nh- vậy bộ điều khiển 
VVT-i đ-ợc chia thành các khoang, trong mỗi khoang này có một cánh gạt chia khoang 
thành 2 phần: phần tr-ớc và sau cánh gạt, mỗi phần có một đ-ờng dầu vào đ-ợc khoan từ 
trục cam. 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 6. Điều khiển đặc tính ĐC 
225 
Hình 6.5. Bộ điều khiển VVT-i 
 + Van điều khiển dầu: Có cuộn dây điện từ đ-ợc điều khiển bởi ECU động cơ, một 
van tr-ợt đóng mở các cửa dầu đi về hai nhánh: nhánh sớm (pha phối khí sơm) và nhánh 
muộn (pha phối khí muộn). 
Hình 6.6. Van điều khiển dầu 
 - Hoạt động: 
 + Làm sớm pha phối khí: ECU động cơ điều khiển van tr-ợt của van điều khiển dầu, 
mở đ-ờng dầu sớm, cấp dầu có áp suất tới các phần sau của cánh gạt, xoay cánh gạt (trục 
cam) đi một góc tối đa 400 theo chiều tạo ra pha phối khí sớm cho động cơ. 
Hình 6.7. Điều khiển pha phối khí sớm 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 6. Điều khiển đặc tính ĐC 
226 
 + Làm muộn pha phối khí: ECU động cơ điều khiển van tr-ợt của van điều khiển 
dầu, mở đ-ờng dầu muộn, cấp dầu có áp suất tới các phần tr-ớc của cánh gạt, xoay cánh gạt 
(trục cam) đi một góc tối đa 400 theo chiều tạo ra pha phối khí muộn cho động cơ. 
Hình 6.8. Điều khiển pha phối khí muộn 
 + Giữ cố định pha phối khí: ECU động cơ tính toán góc phối khí chuẩn theo điều 
kiện hoạt động của động cơ. Sau khi đặt thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu sẽ 
đóng cả hai đ-ờng dầu sớm và muộn, duy trì áp suất dầu trong các phần của bộ điều khiển 
VVT-i, giữ ổn định vị trí trục cam so với bánh xích cam. 
Hình 6.9. Giữ ổn định pha phối khí 
 Khi động cơ ngừng, trục cam xoay đến trạng thái muộn nhất để duy trì khả năng khởi 
động. Khi áp suất dầu không đến bộ điều khiển VVT-i ngay lập tức sau khi khởi động, chốt 
hãm sẽ hãm các cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển VVT-i để tránh tiếng gõ. 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 6. Điều khiển đặc tính ĐC 
227 
6.2.2. Điều khiển hành trình xuppáp thông minh VVTL-i 
 Có cấu tạo và nguyên lý hoạt động gần giống với hệ thống VVT-i. 
Hình 6.10. Hệ thống VVTL-i 
 a. Cấu tạo: 
 Dùng cam 2 vấu: Vấu cam tốc độ cao và vấu cam tốc độ thấp và trung bình. Cơ cấu 
chuyển vấu cam đ-ợc lắp bên trong cò mổ giữa xuppáp và vấu cam. 
Hình 6.11. Cam hai vấu và cơ cấu chuyển vấu cam 
 b. Hoạt động: 
 + ở tốc độ thấp và trung bình: (nđc < 6000 v/ph) 
 Van điều khiển dầu mở phía xả, không có dầu tác dụng lên chốt hãm, chốt đệm 
(màu vàng) không tiếp xúc với vấu cam tốc độ cao. Lúc này chỉ có vấu cam tốc độ thấp và 
trung bình tác động vào con lăn trên cò mổ. Cò mổ đ-ợc vận hành theo vấu cam tốc độ thấp 
và trung bình. 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 6. Điều khiển đặc tính ĐC 
228 
Hình 6.12. Chế độ tốc độ thấp và trung bình 
 + ở tốc độ cao: ( nđc > 6000v/ph; nhiệt độ n-ớc làm mát > 60
0C ) 
 Van điều khiển dầu đóng cửa xả lại, mở đ-ờng dầu áp suất cao đến các cơ cấu 
chuyển vấu cam. áp suất dầu ấn chốt hãm bên d-ới chốt đệm, đẩy chốt đệm lên tiếp xúc với 
vấu cam tốc độ cao. Khi đó, vấu cam tốc độ cao sẽ ấn chốt đệm tr-ớc (tức là ấn cò mổ) nên 
vấu cam tốc độ thấp và trung bình không tiếp xúc đ-ợc với con lăn. Cò mổ đ-ợc vận hành 
theo vấu cam tốc độ cao. 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 6. Điều khiển đặc tính ĐC 
229 
Hình 6.13. Chế độ tốc độ cao 
6.2.3. Điều khiển nạp gió thông minh 
 Hiệu ứng chiều dài đ-ờng nạp thay đổi ACIS (Acoustic Control Induction System). 
 Xuất phát từ nguyên tắc: Trong quá trình nạp, mỗi lần xylanh hút, tạo ra một nhịp sóng 
âm thanh. Nếu thay đổi chiều dài đ-ờng nạp tỷ lệ với b-ớc sóng âm thanh thì hiệu suất động 
cơ cao nhất. 
 Để có thể thay đổi đ-ợc đặc tính của động cơ, theo nguyên lý âm thanh chúng ta phải 
tạo ra đ-ợc sự thay đổi chiều dài họng hút (đ-ờng nạp) tỷ lệ với b-ớc sóng âm thanh của quá 
trình nạp. 
6.2.3.1. Hệ thống ACIS (Toyota) 
 a. Cấu tạo: Bao gồm : 
 + Van điều khiển khí nạp nằm trong khoang khí nạp, để chia đ-ờng ống nạp thành 2 
đoạn mà cho phép thay đổi chiều dài hiệu dụng của đ-ờng ống nạp phù hợp với tốc độ động 
cơ và góc mở b-ớm ga. 
 + Van VSV (Vacuum Switch Valve). Tuỳ theo tín hiệu ACIS từ ECU động cơ, VSV 
điều khiển đ-ờng chân không đến bộ chấp hành của van điều khiển khí nạp. 
 + Bộ chấp hành: là một hộp màng chia làm hai khoang. Khoang trên nối với bình 
chân không qua VSV. Khoang d-ới nối với không khí. Màng ngăn nối với cơ cấu thanh dẫn 
động để đóng mở van điều khiển khí nạp. 
 + Bình chân không: Có lắp một van một chiều và nó l-u chân không tác dụng lên bộ 
chấp hành sao cho van điều khiển khí nạp có thể đóng lại hoàn toàn thậm chí ở trạng thái 
chân không thấp. 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 6. Điều khiển đặc tính ĐC 
230 
Hình 6.14. Hệ thống ACIS 
 - 
 Khoa cơ khí động lực Ch-ơng 6. Điều khiển đặc tính ĐC 
231 
b. Hoạt động: 
 + Khi van điều khiển khí nạp đóng (VSV ON): Khi VSV ON, chân không đ-ợc cấp 
đến màng bộ chấp hành. Màng bộ chấp hành dịch chuyển, kéo thanh dẫn động đóng van 
điều khiển nạp. Điều này kéo dài chiều dài hiệu dụng của đ-ờng ống nạp. Nâng cao hiệu quả 
nạp khí và công suất độngc cơ ở phạm vi tốc độ thấp và trung bình do hiệu ứng dao động của 
không khí trong đ-ờng ống nạp. 
Hình 6.15. Khi van điều khiển nạp đóng 
 + Khi van điều khiển nạp mở (VSV OFF): Khi ECU động cơ tắt van VSV, áp suất 
khí quyển đ-ợc cấp bộ chấp hành, mở van điều khiển nạp. Chiều dài hiệu dụng của đ-ờng 
ống nạp rút ngắn lại, nó tạo hiệu quả nạp khí tối đa để tăng công suất ở tốc độ cao. 
Hình 6.16. Khi van điều khiển nạp mở