Điện động cơ ô tô

217 trang phuongnguyen 300

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Điện động cơ ô tô", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

dien_dong_co_o_to.pdf

Nội dung text: Điện động cơ ô tô

Điện động cơ ô tô , tháng năm .
ch−¬ng 1: c¸c vÊn ®Ò chung 1.1. c¸c kh¸I niÖm,quy −íc vµ m∙ c¬ b¶n : 1.1.1. §iÖn ¸p : Lµ hiÖu sè ®iÖn thÕ gi÷a hai ®iÓm kh¸c nhau cña m¹ch ®iÖn. UAB = VA - VB Trong ®ã UAB lµ ®iÖn ¸p gi÷a hai ®iÓm A,B cña m¹ch, VA ,VB lµ ®iÖn thÕ cña A vµ B so víi gèc (®iÓm m¸t). §¬n vÞ : V«n (V) 1.1.2. Dßng ®iÖn : Lµ dßng chuyÓn ®éng cña c¸c h¹t mang ®iÖn trong vËt chÊt,cã chiÒu chuyÓn ®éng tõ n¬i cã ®iÖn thÕ cao ®Õn n¬i cã ®iÖn thÕ thÊp. Ký hiÖu : I §¬n vÞ : Ampe (A) 1.1.3. §iÖn trë : §iÖn trë cã t¸c dông c¶n trë dßng ®iÖn, t¹o sù sôt ¸p ®Ó thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng tuú theo vÞ trÝ cña ®iÖn trë trong m¹ch. Ký hiÖu : R §¬n vÞ : ¤m (Ω) 1.1.4. Nguån ®iÖn: Lµ n¬i chøa c¸c d¹ng n¨ng l−îng kh¸c cã thÓ chuyÓn ho¸ thµnh ®iÖn n¨ng.ë ®©y ta chØ nãi ®Õn nguån ¸p. Ký hiÖu : E §¬n vÞ : V«n (V) 1.1.5. §Þnh luËt ¤m cho mét ®o¹n m¹ch : Cho mét ®o¹n m¹ch cã ®iÖn trë R ®Æt vµo ®iÖn ¸p U. Quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ®−îc biÓu diÔn theo ®Þnh luËt ¤m : I = U/R I - dßng ®iÖn trong m¹ch tû lÖ thuËn víi ®iÖn ¸p vµ tû lÖ nghÞch víi ®iÖn trë cña toµn m¹ch 1.1.6. §Þnh luËt ¤m cho nh¸nh cã nguån : Cho nh¸nh cã nguån suÊt ®iÖn ®éng E vµ ®iÖn trë trong Ri.§Þnh luËt ¤m cho nh¸nh cã nguån lµ : U = E - RiI Th−êng ®iÖn trë nguån rÊt nhá Khi m¹ch hë (kh«ng t¶i) I = 0,do ®ã U = E Khi ®iÖn trë m¹ch ngoµi rÊt nhá so víi ®iÖn trë trong cña nguån U = 0 gäi nguån bÞ ng¾n m¹ch,lóc ®ã I = E/Ri 1
H×nh 1.3 : Minh ho¹ mèi quan hÖ U-I-R-E 1.1.7. Xung : Lµ tÝn hiÖu ®iÖn ¸p hay dßng ®iÖn biÕn ®æi theo thêi gian d−íi d¹ng rêi r¹c (gi¸n ®o¹n).Nã thay ®æi mét c¸ch ®ét biÕn cã quy luËt hoÆc kh«ng cã quy luËt.Xung ®iÖn cã thÓ lµ xung mét chiÒu hoÆc xoay chiÒu. H×nh 1.4 : Mét sè d¹ng xung c¬ b¶n trªn «t« 1.2. Linh kiÖn ®iÖn vµ ®iÖn tö c¬ b¶n : 1.2.1.Linh kiÖn thô ®éng : 1.2.1.1. §iÖn trë : a. Kh¸i niÖm: + §iÖn trë cã t¸c dông c¶n trë dßng ®iÖn, t¹o sù sôt ¸p ®Ó thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng tuú theo vÞ trÝ cña ®iÖn trë trong m¹ch. + Ký hiÖu cña ®iÖn trë trong m¹ch : 2
H×nh 1.5: Ký hiÖu ®iÖn trë. + §¬n vÞ cña ®iÖn trë: ®¬n vÞ lµ Ω (ohm), 1KΩ = 1.000Ω 1MΩ = 1.000.000Ω b. C¸ch ®äc gi¸ trÞ ®iÖn trë. * Gi¸ trÞ ®iÖn trë ®−îc ghi trùc tiÕp. R22 2R2 H×nh 1.6: C¸ch ®äc gi¸ trÞ ®iÖn trë. B¶ng ghi vµ ®äc gi¸ trÞ ®iÖn trë trùc tiÕp trªn th©n : STT M· ghi Gi¸ trÞ 1 R22 0.22Ω 2 2R2 2.2Ω 3 47R 47Ω 4 100R 100Ω 5 1K0 1KΩ 6 10K0 10KΩ 7 1M0 1MΩ B¶ng 1.1 : C¸ch ghi vµ ®äc gi¸ trÞ ®iÖn trë * Gi¸ trÞ ®iÖn trë ®−îc s¬n b»ng m· mµu. Tuú theo sè v¹ch mµu trªn ®iÖn trë (4,5 hay s¸u v¹ch),ý nghÜa cña tõng v¹ch ®−îc minh ho¹ b»ng h×nh vÏ sau : 3
H×nh 1.7 : M· mµu ®iÖn trë - §iÖn trë cã 4 vßng mµu: §©y lµ ®iÖn trë th−êng gÆp nhÊt. H×nh 1.8: §iÖn trë cã 4 vßng mµu. Vßng thø nhÊt: ChØ gi¸ trÞ hµng chôc trong gi¸ trÞ ®iÖn trë. Vßng thø hai: ChØ gi¸ trÞ hµng ®¬n vÞ trong gi¸ trÞ ®iÖn trë Vßng thø ba: ChØ hÖ sè nh©n víi sè mò cña 10 dïng nh©n víi gi¸ trÞ ®iÖn trë . Vßng thø t−: ChØ sai sè gi¸ trÞ ®iÖn trë VÝ dô: §iÖn trë cã 4 vßng mµu theo thø tù: Vµng, tÝm, cam, Nhò b¹c. Gi¸ trÞ ®iÖn trë lµ: Vµng TÝm Cam Nhò b¹c 4 7 000 ±10% KÕt qu¶: 47.000Ω hay 47KΩ , Sai sè ±10% - §iÖn trë cã 5 vßng mµu: Lµ ®iÖn trë cã ®é chÝnh x¸c cao. H×nh 1.9: §iÖn trë cã 5 vßng mµu. Vßng thø nhÊt : ChØ gi¸ trÞ hµng tr¨m trong gi¸ trÞ ®iÖn trë. Vßng thø hai : ChØ gi¸ trÞ hµng chôc trong gi¸ trÞ ®iÖn trë. Vßng thø ba : ChØ gi¸ trÞ hµng ®¬n vÞ trong gi¸ trÞ ®iÖn trë. Vßng thø t− : ChØ hÖ sè nh©n víi sè mò cña 10 dïng nh©n víi gi¸ trÞ ®iÖn trë . Vßng thø n¨m : ChØ sai sè gi¸ trÞ ®iÖn trë VÝ dô: §iÖn trë cã 5 vßng mµu, theo thø tù: N©u, tÝm,®á ,®á, n©u. 4
Gi¸ trÞ cña ®iÖn trë: N©u tÝm ®á ®á n©u 1 7 2 00 ±1% KÕt qu¶: 17200Ω hay 17,2KΩ, sai sè ±1% c. Ph©n lo¹i ®iÖn trë Ph©n lo¹i ®iÖn trë cã nhiÒu c¸ch.Th«ng dông nhÊt lµ ph©n chia ®iÖn trë thµnh hai lo¹i : ®iÖn trë cã trÞ sè cè ®Þnh vµ ®iÖn trë cã trÞ sè thay ®æi ®−îc (biÕn trë).Trong mçi lo¹i nµy ®−îc ph©n chia theo c¸c chØ tiªu kh¸c nhau thµnh c¸c lo¹i nhá h¬n nh− sau : * §iÖn trë cã trÞ sè cè ®Þnh : §iÖn trë cã trÞ sè cè ®Þnh th−êng ®−îc ph©n lo¹i theo vËt liÖu c¶n ®iÖn nh− : + §iÖn trë than tæng hîp (than nÐn) + §iÖn trë than nhiÖt gi¶i hoÆc than mµng (mµng than tinh thÓ). + §iÖn trë d©y quÊn gåm sîi d©y ®iÖn trë dµi (d©y NiCr hoÆc manganin,constantan) quÊn trªn mét èng gèm ceramic vµ phñ bªn ngoµi lµ mét líp sø b¶o vÖ. + §iÖn trë mµng kim,®iÖn trë mµng oxit kim lo¹i hoÆc ®iÖn trë miÕng : ®iÖn trë miÕng thuéc thµnh phÇn vi ®iÖn tö.D¹ng ®iÖn trë miÕng th«ng dông lµ ®−îc in lu«n trªn tÊm r¸p m¹ch. + §iÖn trë cermet (gèm kim lo¹i). Dùa vµo øng dông ®iÖn trë ®−îc ph©n lo¹i nh− liÖt kª trong b¶ng sau : B¶ng 1.2 : C¸c ®Æc tÝnh chÝnh cña ®iÖn trë cè ®Þnh tiªu biÓu 5
H×nh 1.10 : H×nh d¹ng bªn ngoµi cña mét sè ®iÖn trë cè ®Þnh. §iÖn trë cã trÞ sè thay ®æi ®−îc (biÕn trë): BiÕn trë cã hai d¹ng.D¹ng kiÓm so¸t dßng c«ng suÊt lín dïng d©y quÊn.Lo¹i nµy Ýt gÆp trong c¸c m¹ch ®iÖn trë.D¹ng th−êng dïng h¬n lµ chiÕt ¸p.Cêu t¹o cña biÕn trë so víi ®iÖn trë cè ®Þnh chñ yÕu lµ cã thªm mét kÕt cÊu con ch¹y g¾n víi mét trôc xoay ®Ó ®iÒu chØnh trÞ sè ®iÖn trë.Con ch¹y cã kÕt cÊu kiÓu xoay(chiÕt ¸p xoay) hoÆc theo kiÓu tr−ît (chiÕt ¸p tr−ît).ChiÕt ¸p cã 3 ®Çu ra,®Çu gi÷a øng víi con tr−ît cßn hai ®Çu øng víi hai ®Çu ®iÖn trë. H×nh : ký hiÖu cña biÕn trë trªn c¸c m¹ch H×nh 1.11 : CÊu tróc cña mét chiÕt ¸p d©y quÊn * Mét sè ®iÖn trë ®Æc biÖt : - §iÖn trë nhiÖt Tecmixto : §©y lµ mét linh kiÖn b¸n dÉn cã trÞ sè ®iÖn trë thay ®æi theo nhiÖt ®é.Khi ë nhiÖt ®é b×nh th−êng th× tecmixto lµ mét ®iÖn trë,nÕu nhiÖt ®é cµng t¨ng cao th× ®iÖn trë cña nã cµng gi¶m. H×nh 1.12 : Ký hiÖu cña tecmixto trªn s¬ ®å m¹ch 6
- §iÖn trë Varixto : §©y lµ linh kiÖn b¸n dÉn cã trÞ sè ®iÖn trë thay ®æi ®−îc khi ta thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt lªn nã.Khi kh«ng cã ®iÖn ¸p ®Æt lªn nã hoÆc ®Æt ®iÖn ¸p thÊp,trÞ sè ®iÖn trë cña nã rÊt lín,cì 100KΩ trë lªn.Nh−ng khi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Æt trªn nã t¨ng dÇn,trÞ sè ®iÖn trë cña nã gi¶m dÇn vÒ 0 ë gi¸ trÞ ®iÖn ¸p 60 V. H×nh 1.13 : Ký hiÖu cña varixto trªn s¬ ®å m¹ch 1.2.1.2. Tô ®iÖn : a.Kh¸i niÖm : Lµ mét thiÕt bÞ mµ cã thÓ tÝch tr÷ c¸c ®iÖn tÝch khi cÊp lªn nã mét ®iÖn ¸p. Tô ®iÖn lµ mét linh kiÖn thô ®éng ®−îc sö dông rÊt réng r·i trong c¸c m¹ch ®iÖn tö ®−îc cÊu t¹o tõ hai b¶n cùc lµm b»ng hai ch©t dÉn ®iÖn( Kim lo¹i) ®Æt song song nhau, ë gi÷a cã mét líp c¸ch ®iÖn gäi lµ ®iÖn m«i. Ng−êi ta th−êng dïng c¸c chÊt : Thuû tinh, gèm sø, mica, giÊy, dÇu, paraffin, kh«ng khÝ ®Ó lµm chÊt ®iÖn m«i H×nh 1.14 : CÊu t¹o tô ®iÖn Ký hiÖu cña tô ®iÖn trªn s¬ ®å m¹ch : H×nh 1.15 : Ký hiÖu cña tô ®iÖn trªn s¬ ®å m¹ch b. C¸ch ghi vµ ®äc gi¸ trÞ tô ®iÖn. Hai tham sè quan träng nhÊt th−êng ®−îc ghi trªn th©n tô ®iÖn lµ trÞ sè ®iÖn dung (kÌm theo dung sai s¶n xuÊt) vµ ®iÖn ¸p lµm viÖc. - C¸ch ghi trùc tiÕp : Ghi trùc tiÕp lµ c¸ch ghi ®Çy ®ñ c¸c tham sè vµ ®¬n vÞ ®o cña chóng.C¸ch nµy chØ dïng cho lo¹i tô ®iÖn cã kÝch th−íc lín. 7
- C¸ch ghi gian tiÕp theo quy −íc : C¸ch ghi gi¸n tiÕp theo quy −íc.Tô ®iÖn cã tham sè ghi theo qui −íc th−êng cã kÝch th−íc nhá vµ ®iÖn dung ghi theo ®¬n vÞ pF. Cã rÊt nhiÒu quy −íc kh¸c nhau nh− quy −íc m·,quy −íc mµu Sau ®©y ta chØ nªu mét sè quy −íc th«ng dông. - Ghi theo quy −íc sè : c¸ch ghi nµy th−êng gÆp ë c¸c tô P«lystylen. VD : Trªn th©n tô ghi 47/630 : cã nghÜa tö sè lµ gi¸ trÞ ®iÖn dung tÝnh b»ng pF,47pF,mÉu sè lµ ®iÖn ¸p lµm viÖc mét chiÒu,630Vdc. - Ghi theo quy −íc m· : Gièng nh− ë ®iÖn trë,m· gåm c¸c ch÷ sè chØ trÞ sè ®iÖn dung vµ ch÷ c¸i chØ % dung sai. Tô cã kÝch th−íc nhá th−êng ®−îc ghi theo quy −íc sau : vÝ dô trªn tô ghi 204 nghÜa lµ trÞ sè cña ®iÖn dung 20.0000pF Vdc Tô Tantan lµ tô ph©n cùc th−êng ®−îc ghi theo ®¬n vÞ µF cïng ®iÖn ¸p lµm viÖc vµ cùc tÝnh râ rµng. - Ghi theo quy −íc mµu : Tô ®iÖn còng gièng nh− ®iÖn trë ®−îc ghi theo quy −íc mµu.Quy −íc mµu còng cã nhiÒu lo¹i : lo¹i 4 v¹ch,lo¹i 5 v¹ch mµu.Nh×n chung c¸c v¹ch mµu quy −íc gÇn gièng ®iÖn trë. H×nh 1.16 : M· mµu cña tô ®iÖn B¶ng quy −íc m· mµu trªn tô ®iÖn : 8
B¶ng 1.3 : Quy −íc m· mµu trªn tô ®iÖn c. Ph©n lo¹i tô ®iÖn : Cã nhiÒu lo¹i tô ®iÖn,th«ng th−êng ng−êi ta ph©n tô ®iÖn lµm 2 lo¹i lµ : * Tô ®iÖn cã trÞ sè ®iÖn dung cè ®Þnh : Tô ®iÖn cã trÞ sè ®iÖn dung cè ®Þnh th−êng ®−îc gäi tªn theo vËt liÖu chÊt ®iÖn m«i vµ c«ng dông cña chóng nh− trong b¶ng sau : B¶ng ph©n lo¹i tô ®iÖn theo vËt liÖu vµ c«ng dông : 9
B¶ng 1.4 : B¶ng ph©n lo¹i tô ®iÖn theo vËt liÖu vµ c«ng dông * Tô ®iÖn cã trÞ sè ®iÖn dung thay ®æi ®−îc : Tô ®iÖn cã trÞ sè ®iÖn dung thay ®æi ®−îc lµ lo¹i tô trong qu¸ tr×nh lµm viÖc ta cã thÓ ®iÒu chØnh thay ®æi trÞ sè ®iÖn dung cña chóng.Tô cã trÞ sè ®iÖn dung thay ®æi ®−îc cã nhiÒu lo¹i,th«ng dông nhÊt lµ lo¹i ®a dông vµ lo¹i ®iÒu chuÈn. - Lo¹i ®a dông cßn gäi lµ tô xoay : tô xoay ®−îc dïng lµm tô ®iÒu chØnh thu sãng trong c¸c m¸y thu thanh Tô xoay cã thÓ cã 1 ng¨n hoÆc nhiÒu ng¨n.Mçi ng¨n cã c¸c l¸ ®éng xen kÏ,®èi nhau víi c¸c l¸ tÜnh,chÕ t¹o tõ nh«m.ChÊt ®iÖn m«i cã thÓ lµ kh«ng khÝ,mica,mµng chÊt dÎo,gèm - Tô vi ®iÒu chØnh (th−êng gäi lµ tô Trimcap) : Lo¹i nµy cã nhiÒu kiÓu.ChÊt ®iÖn m«i còng dïng nhiÒu lo¹i nh− kh«ng khÝ,mµng chÊt dÎo,thuû tinh h×nh èng §Ó thay ®æi trÞ sè ®iÖn dung ta dïng tuèc-n¬-vÝt ®Ó thay ®æi vÞ trÝ gi÷a hai l¸ ®éng vµ l¸ tÜnh. 10
H×nh 1.17 : Mét sè lo¹i tô ®iÖn th−êng gÆp 1.2.2. Linh kiÖn b¸n dÉn : 1.2.2.1. ChÊt b¸n dÉn : HÇu hÕt c¸c chÊt b¸n dÉn ®Òu cã c¸c nguyªn tö s¾p xÕp theo cÊu t¹o tinh thÓ.Hai chÊt b¸n dÉn ®−îc dïng nhiÒu nhÊt trong kü thuËt chÕ t¹o linh kiÖn ®iÖn tö lµ Silicium vµ Germanium. Mçi nguyªn tö cña hai chÊt nµy ®Òu cã 4 ®iÖn tö ë ngoµi cïng kÕt hîp víi 4 ®iÖn tö kÕ cËn t¹o thµnh 4 liªn kÕt ho¸ trÞ.V× vËy tinh thÓ Ge vµ Si ë nhiÖt ®é thÊp lµ c¸c chÊt c¸ch ®iÖn. H×nh 1.18 : Tinh thÓ chÊt b¸n dÉn ë nhiÖt ®é thÊp (T=00 K) NÕu ta t¨ng nhiÖt ®é tinh thÓ,nhiÖt n¨ng sÏ lµm t¨ng n¨ng l−îng mét sè ®iÖn tö vµ lµm g·y mét sè nèi ho¸ trÞ.C¸c ®iÖn tö ë c¸c nèi bÞ g·y rêi xa nhau vµ cã thÓ di chuyÓn dÔ dµng trong m¹ng tinh thÓ d−íi t¸c dông cña ®iÖn tr−êng.T¹i c¸c nèi ho¸ trÞ bÞ g·y ta cã c¸c lç trèng (hole).VÒ ph−¬ng diÖn n¨ng l−îng,ta cã thÓ nãi r»ng nhiÖt n¨ng lµm t¨ng 11
n¨ng l−îng c¸c ®iÖn tö trong d¶i ho¸ trÞ. H×nh 1.19 : Tinh thÓ chÊt b¸n dÉn ë nhiÖt ®é cao (T=3000K) Khi n¨ng l−îng nµy lín h¬n n¨ng l−îng cña d¶i cÊm (0.7eV ®èi víi Ge vµ 1.12eV ®èi víi Si) ,®iÖn tö cã thÓ v−ît d¶i cÊm vµo d¶i dÉn ®iÖn vµ chõa l¹i nh÷ng lç trèng (tr¹ng th¸i n¨ng l−îng trèng) trong d¶i ho¸ trÞ.Ta gäi n lµ mËt ®é ®iÖn tö tù do trong d¶i dÉn ®iÖn vµ p lµ mËt ®é lç trèng trong d¶i dÉn ®iÖn.NÕu n = p ta gäi lµ chÊt b¸n dÉn thuÇn.Th«ng th−êng chÕ t¹o lo¹i chÊt b¸n dÉn nµy rÊt khã kh¨n. * ChÊt b¸n dÉn lo¹i N : Gi¶ sö ta pha vµo Si thuÇn nh÷ng nguyªn tö thuéc nhãm V cña b¶ng tuÇn hoµn c¸c nguyªn tè ho¸ häc nh− Arsenic (As),Photpho (P),Antimony (Sb).B¸n kÝnh nguyªn tö cña As gÇn b»ng b¸n kÝnh nguyªn tö cña Si nªn cã thÓ thay thÕ mét nguyªn tö Si trong m¹ng tinh thÓ.Bèn ®iÖn tö cña As kÕt hîp víi 4 ®iÖn tö cña Si l©n cËn t¹o thµnh 4 nèi ho¸ trÞ,cßn d− l¹i mét ®iÖn tö cña As ë møc n¨ng l−îng gÇn tíi d¶i dÉn ®iÖn.ë nhiÖt ®é thÊp,chÊt b¸n dÉn nµy ch−a dÉn ®iÖn. H×nh 1.20 : Tinh thÓ chÊt b¸n dÉn lo¹i N Khi ta t¨ng nhiÖt ®é cña tinh thÓ,mét sè ho¸ trÞ bÞ g·y,ta cã nh÷ng lç trèng trong d¶i ho¸ trÞ vµ nh÷ng ®iÖn tö trong d¶i dÉn ®iÖn.Ngoµi ra,hÇu hÕt c¸c ®iÖn tö d− cña As ®Òu nhËn nhiÖt n¨ng ®Ó trë thµnh ®iÖn tö cã n¨ng l−îng trong d¶i dÉn ®iÖn.Do ®ã tæng sè 12
®iÖn tö trong d¶i dÉn ®iÖn nhiÒu h¬n sè lç trèng trong d¶i ho¸ trÞ,ta gäi lµ b¸n dÉn lo¹i N. * ChÊt b¸n dÉn lo¹i P : Thay v× pha vµo Si thuÇn mét nguyªn tè thuéc nhãm V,ta pha vµo nh÷ng nguyªn tè thuéc nhãm III nh− Indium (In),Galium(Ga),Nh«m(Al) B¸n kÝnh nguyªn tö In gÇn b»ng b¸n kÝnh nguyªn tö Si nªn nã cã thÓ thay thÕ mét nguyªn tö Si trong m¹ng tinh thÓ.Ba ®iÖn tö cña nguyªn tö In kÕt hîp víi ba ®iÖn tö cña ba nguyªn tö Si kÕ cËn t¹o thµnh 3 nèi ho¸ trÞ,cßn mét ®iÖn tö cña Si cã n¨ng l−îng trong d¶i ho¸ trÞ kh«ng t¹o mét nèi víi Indium.Gi÷a In vµ Si cã mét tr¹ng th¸i n¨ng l−îng trèng (lç trèng). H×nh 1.21 : Tinh thÓ chÊt b¸n dÉn lo¹i P Khi ta t¨ng nhiÖt ®é cña tinh thÓ sÏ cã mét sè ®iÖn tö trong d¶i ho¸ trÞ nhËn n¨ng l−îng vµ trë thµnh nh÷ng ®iÖn tö trong d¶i dÉn ®iÖn,chõa ra c¸c lç trèng.Do ®ã,tæng sè lç trèng trong d¶i ho¸ trÞ nhiÒu h¬n sè ®iÖn tö trong d¶i dÉn ®iÖn.Ta gäi lµ nh÷ng chÊt b¸n dÉn lo¹i P. 1.2.2.2.Líp tiÕp xóc P-N : T¹i líp tiÕp xóc xuÊt hiÖn c¸c dßng t¶i ®iÖn theo c¬ chÕ khuÕch t¸n : C¸c lç trèng sÏ khuÕch t¸n tõ vïng P sang vïng N,c¸c ®iÖn tö sÏ khuÕch t¸n tõ vïng N sang vïng P.Qu¸ tr×nh nµy h×nh thµnh líp ®iÖn tÝch tr¸i dÊu ë vïng gÇn líp tiÕp xóc vµ c−êng ®é ®iÖn tr−êng ë vïng l©n cËn tiÕp xóc E0.§iÖn tr−êng tiÕp xóc E0 cã chiÒu t¸c dông tõ b¸n dÉn N sang b¸n dÉn P vµ t¹o nªn mét hµng rµo thÕ n¨ng ng¨n c¶n sù khuÕch t¸n cña lç trèng qua líp tiÕp xóc. 13
H×nh 1.22 : Líp tiÕp xóc P-N Khi ®Æt mét nguån ®iÖn ¸p ngoµi lªn líp tiÕp xóc P-N cã chiÒu sao cho VP > VN,®iÖn tr−êng nµy ng−îc chiÒu ®iÖn tr−êng E0,lµm t¨ng dßng ®iÖn qua líp tiÕp xóc P-N (dßng ®iÖn thuËn). Ta gäi lµ ph©n cùc thuËn. Khi ®Æt mét nguån ®iÖn ¸p ngoµi lªn líp tiÕp xóc cã chiÒu sao cho VP 0 th× ®ièt sÏ dÉn ®iÖn vµ trong m¹ch cã dßng ®iÖn ch¹y qua v× lóc nµy tiÕp xóc P-N ®−îc ph©n cùc thuËn.Khi UAK < 0 ®ièt sÏ kho¸ v× tiÕp xóc P-N ph©n cùc ng−îc,dßng ®iÖn ng−îc rÊt nhá ch¹y qua. H×nh 1.24 : CÊu t¹o vµ ký hiÖu cña ®ièt 14
b. §Æc tÝnh V«n-Ampe cña ®ièt b¸n dÉn : §Æc tÝnh V«n-Ampe(V-A) biÓu thÞ mèi quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn qua ®ièt víi ®iÖn ¸p ®Æt trªn nã UAK. - UD lµ ®iÖn ¸p thuËn ng−ìng cña ®ièt.UD = 0.2 V ®èi víi ®ièt Ge vµ UD = 0.6 V ®èi víi ®ièt Si. - U®t lµ ®iÖn ¸p ®¸nh thñng. - Ith.max lµ dßng ®iÖn thuËn cùc ®¹i cho phÐp,®ièt kh«ng ®−îc lµm viÖc víi dßng ®iÖn cao h¬n trÞ sè nµy cña dßng ®iÖn. - I0 lµ dßng ®iÖn ng−îc. H×nh 1.25 : §Æc tuyÕn V-A cña ®ièt b¸n dÉn c. §ièt æn ¸p (Zener): Khi ph©n cùc thuËn,®Æc tuyÕn cña ®ièt Zener gièng hÖt ®ièt th−êng.Khi ph©n cùc ng−îc ë vïng Zener,®iÖn thÕ ngang qua ®ièt gÇn nh− kh«ng thay ®æi trong khi dßng ®iÖn qua nã biÕn thiªn mét kho¶ng réng. 15
d. §ièt Tunen (hay ®ièt xuyªn hÇm ) : H×nh 1.27 : Ký hiÖu vµ ®Æc tÝnh V-A cña ®ièt tunen Lo¹i ®ièt nµy cã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn c¶ chiÒu thuËn vµ chiÒu ng−îc.§Æc tÝnh V-A cña ®ièt tunen ë phÇn thuËn cã ®o¹n ®iÖn trë ©m AB.Ng−êi ta sö dông ®o¹n ®Æc tuyÕn AB nµy ®Ó t¹o c¸c m¹ch dao ®éng phãng n¹p.§ièt tunen cã kÝch th−íc nhá,®é æn ®Þnh cao vµ tÇn sè lµm viÖc lªn tíi GHz. ®. §ièt xung : §ièt xung lµ ®ièt lµm viÖc ë tÇn sè cao kho¶ng vµi chôc KHz. §ièt Schètky lµ ®ièt xung ®iÓn h×nh,cã thêi gian håi phôc rÊt nhá (®æi tr¹ng th¸i nhanh) nªn ®−îc dïng rÊt phæ biÕn trong kü thuËt sè vµ ®iÒu khiÓn. H×nh 1.28 : Ký hiÖu cña ®ièt Schètky e. Photo ®ièt (LED – Lighting Emitting Diode) : Photo ®ièt lµ linh kiÖn b¸n dÉn quang ®iÖn tö.Nã cã kh¶ n¨ng ph¸t ra ¸nh s¸ng khi cã hiÖn t−îng t¸i hîp x¶y ra trong líp tiÕp xóc P-N.Tuú theo vËt liÖu chÕ t¹o mµ ta cã ¸nh s¸ng bøc x¹ cã mµu kh¸c nhau. H×nh 1.29 : Ký hiÖu cña photo ®ièt 1.2.2.4. Tranzito b¸n dÉn : a. CÊu t¹o vµ ký hiÖu trong c¸c s¬ ®å m¹ch : Tranzito ®−îc chÕ t¹o tõ mét tinh thÓ chÊt b¸n dÉn cã 3 miÒn pha t¹p kh¸c nhau ®Ó h×nh thµnh hai líp tiÕp xóc P-N ph©n cùc ng−îc nhau.Nh− thÕ cã thÓ cã 2 lo¹i tranzito kh¸c nhau : PNP (tranzito thuËn) hoÆc NPN (tranzito ng−îc).Vïng b¸n dÉn n»m gi÷a gäi lµ Baz¬ (B – cùc gèc) hai vïng cßn l¹i ®−îc gäi lµ colect¬ (C – cùc C) vµ emit¬ (E – emit¬). Líp tiÕp xóc P-N gi÷a cùc E vµ B gäi lµ TE vµ gi÷a C vµ B gäi lµ TC. 16
H×nh 1.30 : Ký hiÖu vµ cÊu t¹o cña c¸c tranzito lo¹i P-N-P vµ N-P-N b. Nguyªn lý lµm viÖc : Khi ch−a cung cÊp ®iÖn ¸p ngoµi lªn c¸c cùc cña tranzito th× hai tiÕp xóc ph¸t TE vµ gãp TC ®Òu ë tr¹ng th¸i c©n b»ng vµ dßng ®iÖn tæng ch¹y qua c¸c cùc cña tranzito b»ng 0. Muèn cho tranzito lµm viÖc ta ph¶i cung cÊp cho c¸c cùc cña nã mét ®iÖn ¸p mét chiÒu thÝch hîp.Tuú theo ®iÖn ¸p ®Æt vµo c¸c cùc mµ ta t¹o cho tranzito lµm viÖc ë c¸c chÕ ®é kh¸c nhau.C¶ hai lo¹i tranzito P-N-P vµ N-P-N ®Òu cã nguyªn lý lµm viÖc gièng hÖt nhau,chØ cã chiÒu nguån ®iÖn cung cÊp lµ ng−îc dÊu nhau. - ChÕ ®é tÝch cùc (hay chÕ ®é khuÕch ®¹i ) : Cung cÊp nguån ®iÖn mét chiÒu lªn c¸c cùc sao cho tiÕp xóc ph¸t TE ph©n cùc thuËn vµ tiÕp xóc gãp TC ph©n cùc ng−îc.Khi tranzito lµm viÖc ë chÕ ®é nµy nã cã kh¶ n¨ng khuÕch ®¹i. H×nh 1.31 : C¸c dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p trªn c¸c cùc cña tranzito PNP ë chÕ ®é tÝch cùc. HÖ sè chuyÓn dêi β : dßng ®iÖn do c¸c h¹t dÉn chÝch vµo ®Õn ®−îc tiÕp xóc TC β dßng ®iÖn cña c¸c h¹t dÉn ®−îc chÝch vµo t¹i tiÕp xóc TE Tr−êng hîp tranzito lo¹i P-N-P : β = 0.98 – 0.995 HÖ sè khuÕch ®¹i dßng ®iÖn emit¬ α : α = ICP/IE (α = 0.90 – 0.995) Quan hÖ gi÷a 3 thµnh phÇn dßng ®iÖn trong tranzito lµ : IC = αIE + ICB0 IB = (1-α)IE – ICB0 IE = IC + IB 17
- ChÕ ®é ng¾t : Trong chÕ ®é nµy c¶ hai tiÕp gi¸p TE vµ TC ®Òu ph©n cùc ng−îc.Tøc lµ : UBE 0 vµ UBE < UCE → UBC < 0. Hinh 1.32 : ChÕ ®é ng¾t cña tranzito. Lóc nµy ®iÖn trë cña tranzito rÊt lín,cùc E coi nh− hë m¹ch.Dßng ®iÖn qua cùc B b»ng dßng ICB0 nh−ng ng−îc dÊu (IB = -ICB0) vµ UCE = EC - ChÕ ®é b·o hoµ : ë chÕ ®é nµy c¶ hai tiÕp gi¸p TE vµ TC ®Òu ph©n cùc thuËn vµ ®iÖn thÕ E-B lín h¬n ®iÖn thÕ B-C.§iÖn ¸p UCE rÊt nhá,trong tÝnh to¸n th−êng sö dông gi¸ trÞ UCE = 0.3 V. H×nh 1.33 : ChÕ ®é b·o hoµ cña tranzito §Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña tranzito trong c¸c chÕ ®é lµm viÖc : 18
H×nh 1.34 : §Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña tranzito c.§Æc tÝnh V-I cña tranzito : Chóng ta kh¶o s¸t ®Æc tÝnh V-I cña tranzito m¾c theo kiÓu cùc Baz¬ chung.M¹ch ®iÖn ®−îc m¾c nh− sau : H×nh 1.35 : S¬ ®å m¹ch ®iÖn tranzito m¾c theo kiÓu cùc B chung. - §Æc tuyÕn ngâ vµo ( Input curces) : lµ ®Æc tuyÕn biÓu diÔn sù thay ®æi gi÷a ®iÖn ¸p vµo UBE víi dßng ®iÖn vµo IB. H×nh 1.36 : §Æc tÝnh ngâ vµo cña tranzito Ge lo¹i PNP. Trªn hä ®Æc tuyÕn vµo ta thÊy ®iÖn ¸p UCE Ýt ¶nh h−ëng lªn dßng ®iÖn IB. - §Æc tuyÕn ngâ ra (Output curves) : lµ ®Æc tuyÕn biÓu diÔn sù thay ®æi cña dßng ®iÖn m¹ch ra IC theo ®iÖn ¸p trªn m¹ch ra UCB víi dßng ®iÖn cùc ph¸t IB lµm th«ng sè. 19
H×nh 1.37 : §Æc tuyÕn ngâ ra cña tranzito Ge lo¹i PNP. d. øng dông : - §iÒu khiÓn ©m vµ ®iÒu khiÓn d−¬ng : + §iÒu khiÓn ©m : Dßng ®iÖn ®−îc cÊp th¼ng tíi ®Çu d−¬ng (®Çu vµo) cña t¶i cßn phÝa ®Çu ©m (®Çu ra) cña t¶i ®−îc ®iÒu khiÓn (ON/OFF). + §iÒu khiÓn d−¬ng : Dßng ®iÖn ®Çu d−¬ng (®Çu vµo) cña t¶i ®−îc ®iÒu khiÓn (ON/OFF) cßn ®Çu ©m (®Çu ra) cña t¶i ®−îc nèi ®Êt. H×nh 1.38 : §iÒu khiÓn ©m vµ ®iÒu khiÓn d−¬ng - ChÕ ®é lµm viÖc cña Tranzito : + ChÕ ®é c«ng t¾c (ON/OFF): ChÕ ®é nµy ®−îc dïng trong hÖ thèng phun x¨ng,®¸nh löa,®iÒu khiÓn c¸c lo¹i van ®iÖn dïng trong c¸c lo¹i c¶m biÕn 20
H×nh 1.39 : ChÕ ®é c«ng t¾c cña Tr + ChÕ ®é vßi n−íc : ChÕ ®é nµy th−êng ®−îc sö dông trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tèc ®é qu¹t giã giµn l¹nh,®iÒu khiÓn m«t¬ b−ím ga,®iÒu khiÓn c¸c van trong hÖ thèng sè tù ®éng,phanh ABS Hinh 1.40 : ChÕ ®é vßi n−íc cña Tr 1.2.2.5 : Tranzito tr−êng (FET _ Field-Efect Transistor): a. Nguyªn lý lµm viÖc : Ho¹t ®éng cña tranzito tr−êng dùa trªn nguyªn lý hiÖu øng tr−êng nghÜa lµ ®é dÉn ®iÖn cña ®¬n tinh thÓ b¸n dÉn do ®iÖn tr−êng bªn ngoµi ®iÒu khiÓn.Dßng ®iÖn trong tranzito tr−êng do mét lo¹i h¹t dÉn t¹o nªn : lç trèng hoÆc ®iÖn tö nªn nã cßn ®−îc gäi lµ cÊu kiÖn ®¬n cùc. Nguyªn lý ho¹t ®éng c¬ b¶n cña tranzito tr−êng la dßng ®iÖn ®i qua mét m«i tr−êng b¸n dÉn cã tiÕt diÖn thay ®æi d−íi t¸c ®éng cña ®iÖn tr−êng vu«ng gãc víi líp b¸n dÉn ®ã.Khi thay ®æi c−êng ®é ®iÖn tr−êng sÏ lµm thay ®æi ®iÖn trë cña líp b¸n dÉn vµ do ®ã lµm thay ®æi dßng ®iÖn ®i qua nã.Líp b¸n dÉn nµy ®−îc gäi lµ kªnh dÉn ®iÖn. b. Ph©n lo¹i : Tranzito tr−êng cã hai lo¹i chÝnh lµ : - Tranzito tr−êng ®iÒu khiÓn b»ng tiÕp xóc P-N (hay gäi lµ tranzito tr−êng mèi nèi ) : Junction field-effect transistor – JFET. 21
- Tranzito tr−êng cã cùc cöa c¸ch ®iÖn : Insulated-gate field effect transistor-IGFET. Th«ng th−êng líp c¸ch ®iÖn ®−îc dïng lµ líp oxit nªn gäi lµ Metal-Oxide- Semiconductor Transistor (MOSFET). Trong lo¹i tranzito tr−êng cã cùc cöa c¸ch ®iÖn ®−îc chia lµm hai lo¹i lµ MOSFET kªnh s½n vµ MOSFET kªnh c¶m øng. Mçi lo¹i FET l¹i ®−îc ph©n chia thµnh lo¹i kªnh N vµ lo¹i kªnh P. Tranzito tr−êng cã ba ch©n cùc lµ cùc nguån S (Source);cùc cöa G (gate) vµ cùc m¸ng D (drain). Cùc nguån S : lµ cùc mµ qua ®ã c¸c h¹t dÉn ®a sè ®i vµo kªnh vµ t¹o ra dßng ®iÖn nguån IS. Cùc m¸ng D : lµ cùc mµ ë ®ã c¸c h¹t dÉn ®a sè rêi khái kªnh. Cùc cöa G : lµ cùc ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn ch¹y qua kªnh. c. Mét sè −u nh−îc ®iÓm cña tranzito tr−êng so víi tranzito l−ìng cùc : Mét sè −u ®iÓm : - Dßng ®iÖn qua tranzito chØ do mét lo¹i h¹t dÉn ®a sè t¹o nªn,do vËy FET lµ lo¹i cÊu kiÖn ®¬n cùc (unipolar device). - FET cã trë kh¸ng vµo rÊt cao. - TiÕng ån trong FET Ýt h¬n nhiÒu so víi tranzito l−ìng cùc. - Nã kh«ng bï ®iÖn ¸p t¹i dßng ID = 0 vµ do ®ã nã lµ c¸i ng¾t ®iÖn tèt. - Cã ®é æn ®Þnh vÒ nhiÖt cao. - TÇn sè lµm viÖc cao. Nh−îc ®iÓm : - HÖ sè khuÕch ®¹i thÊp h¬n nhiÒu so víi tranzito l−ìng cùc. d. Ký hiÖu cña FET trong c¸c s¬ ®å m¹ch : H×nh 1.41 : Ký hiÖu cña FET trong c¸c s¬ ®å m¹ch e. Tranzito tr−êng lo¹i ®iÒu khiÓn b»ng tiÕp xóc P-N (JFET) : * CÊu t¹o : Tranzito JFET cÊu t¹o gåm cã mét miÕng b¸n dÉn máng lo¹i N (kªnh lo¹i N) hoÆc lo¹i 22
P (kªnh lo¹i P) ë gi÷a hai tiÕp xóc P-N vµ ®−îc gäi lµ kªnh dÉn ®iÖn.Hai ®Çu miÕng b¸n dÉn ®ã ®−îc ®−a ra hai ch©n cùc gäi lµ cùc m¸ng D vµ cùc nguån S.Hai miÕng b¸n dÉn ë hai bªn cña kªnh ®−îc nèi víi nhau vµ ®−a ra mét ch©n cùc gäi lµ cöa G.Cho nªn,cùc cöa ®−îc t¸ch khái kªnh b»ng c¸c tiÕp xóc P-N. C¸c tranzito tr−êng JFET hÇu hÕt lµ lo¹i ®èi xøng,cã nghÜa lµ khi ®Êu trong m¹ch cã thÓ ®æi chç hai ch©n cùc m¸ng vµ nguån cho nhau th× c¸c tÝnh chÊt vµ tham sè cña tranzito kh«ng hÒ thay ®æi. H×nh 1.42 : CÊu t¹o cña tranzito tr−êng JFET kªnh dÉn lo¹i N. * Nguyªn lý ho¹t ®éng cña JFET : Nguyªn lý lµm viÖc cña tranzito tr−êng JFET kªnh lo¹i N vµ kªnh lo¹i P gièng nhau. Chóng chØ kh¸c nhau vÒ chiÒu cña nguån ®iÖn cung cÊp vµo c¸c ch©n cùc. §Ó cho tranzito tr−êng lµm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i ph¶i cung cÊp nguån ®iÖn UGS cã chiÒu sao cho c¶ hai tiÕp xóc P-N ®Òu ph©n cùc ng−îc.Cßn nguån ®iÖn UDS cã chiÒu sao cho c¸c h¹t dÉn ®a sè chuyÓn ®éng tõ cùc nguån S qua kªnh vÒ cùc m¸ng D ®Ó t¹o nªn dßng ®iÖn trong m¹ch cùc m¸ng ID. H×nh 1.43 : S¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc cña JFET XÐt s¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc cña JFET kªnh N : ®Ó hai tiÕp xóc P-N ®Òu ph©n cùc ng−îc ta ph¶i cung cÊp nguån VGG cã cùc d−¬ng vµo ch©n cùc nguån S,cùc ©m vµo ch©n cùc cöa G.§Ó cho c¸c h¹t dÉn ®iÖn tö chuyÓn ®éng tõ cùc nguån vÒ cùc m¸ng th× nguån ®iÖn VD cã chiÒu d−¬ng vµo cùc m¸ng,chiÒu ©m vµo cùc nguån. Khi UDS > 0,th× ®iÖn thÕ t¹i mçi ®iÓm däc theo kªnh sÏ t¨ng dÇn tõ cùc nguån S ®Õn cùc m¸ng D.Do vËy,tiÕp xóc P-N sÏ bÞ ph©n cùc ng−îc m¹nh dÇn vÒ phÝa cùc m¸ng.BÒ dµy líp tiÕp xóc t¨ng dÇn vÒ phÝa cùc m¸ng vµ tiÕt diÖn cña kªnh sÏ hÑp dÇn vÒ phÝa 23
cùc m¸ng. H×nh 1.44 : M« h×nh ®Êu nèi nguån cung cÊp cho JFET kªnh N - XÐt kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn cña ®iÖn ¸p trªn cùc cöa UGS ®èi víi dßng ®iÖn ID vµ ®Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña FET : Muèn xÐt kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn ID cña ®iÖn ¸p trªn cùc cöa ph¶i ®Æt lªn cùc m¸ng mét ®iÖn ¸p UDS1 > 0 vµ gi÷ cè ®Þnh. Khi ®iÖn ¸p trªn cùc cöa UGS = 0V,hai tiÕp xóc P-N sÏ ®−îc ph©n cùc ng−îc m¹nh dÇn tõ cùc nguån vÒ phÝa cùc m¸ng,vµ do ®ã kªnh còng sÏ hÑp dÇn vÒ phÝa cùc m¸ng.Tuy nhiªn,ë tr−êng hîp nµy,tiÕt diÖn cña kªnh lµ lín nhÊt nªn dßng ®iÖn ch¹y qua kªnh lµ lín nhÊt,ký hiÖu lµ ID0. Khi ®Æt ®iÖn ¸p trªn cùc cöa cã trÞ sè ©m (UGS < 0),th× tiÕp xóc P-N ®−îc ph©n cùc ng−îc cµng m¹nh h¬n,vµ tiÕt diÖn cña kªnh cµng hÑp l¹i,®iÖn trë cña kªnh cµng t¨ng,kÐo theo dßng ®iÖn ID gi¶m xuèng.Khi ®iÖn ¸p trªn cùc cöa gi¶m xuèng ®Õn mét trÞ sè gäi lµ ®iÖn ¸p ng¾t UGS ng¾t th× hai líp tiÕp xóc P-N phñ trïm lªn nhau vµ kªnh hoµn toµn biÕn mÊt,dßng ®iÖn ch¹y qua kªnh ID = 0. Quan hÖ gi÷a ID víi UGS thÓ hiÖn b»ng ®−êng ®Æc tuyÕn ®iÒu khiÓn hay cßn gäi lµ ®Æc tuyÕn truyÒn ®¹t. H×nh 1.45 : §Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña JFET kªnh lo¹i N. - §Æc tuyÕn ra cña JFET : 24
§Æc tuyÕn ra chØ mèi quan hÖ gi÷a ID vµ ®iÖn ¸p m¸ng UDS. §èi víi JFET kªnh lo¹i N,®Æt mét trÞ sè UGS ≤ 0 vµ gi÷ cè ®Þnh,sau ®ã thay ®æi trÞ sè ®iÖn ¸p UDS.Khi ®iÖn ¸p UDS = 0 V th× hai tiÕp xóc P-N ®−îc ph©n cùc ng−îc ®ång ®Òu tõ cùc nguån ®Õn cùc m¸ng,tiÕt diÖn cña kªnh lµ lín nhÊt nh−ng dßng ®iÖn ID = 0. §Æt UDS > 0,vµ cã gi¸ trÞ nhá,®iÖn thÕ t¹i mçi ®iÓm däc theo kªnh sÏ t¨ng dÇn tõ cùc nguån ®Õn cùc m¸ng,lµm cho tiÕp xóc P-N ®−îc ph©n cùc ng−îc m¹nh dÇn vÒ phÝa cùc m¸ng,®ång thêi c¸c h¹t dÉn ®iÖn tö sÏ chuyÓn ®éng vÒ cùc m¸ng t¹o nªn dßng ®iÖn cùc m¸ng ID.T¨ng dÇn ®iÖn ¸p UDS,hai tiÕp xóc P-N cµng ®−îc ph©n cùc ng−îc m¹nh h¬n vÒ phÝa cùc m¸ng,tiÕt diÖn cña kªnh cµng bÞ hÑp dÇn vÒ phÝa cùc m¸ng,nh−ng dßng ®iÖn ID l¹i cµng t¨ng tuyÕn tÝnh víi sù t¨ng cña ®iÖn ¸p UDS.Ta cã ®o¹n ®Æc tuyÕn dèc ®øng gäi la vïng thuÇn trë. Khi ®iÖn ¸p UDS t¨ng ®Õn trÞ sè mµ t¹i ®ã hai tiÕp xóc P-N ch¹m nhau,t¹o ra “®iÓm th¾t’’ cña kªnh,th× trÞ sè ®iÖn ¸p ®ã ta gäi lµ ®iÖn ¸p UDS b·o hoµ hay cßn gäi lµ ®iÖn ¸p th¾t.Lóc nµy dßng ®iÖn ID ®¹t tíi trÞ sè dßng ®iÖn b·o hoµ IDbh .NÕu tiÕp tôc t¨ng ®iÖn ¸p cùc m¸ng cµng d−¬ng h¬n th× dßng ID kh«ng t¨ng n÷a mµ chØ cã tiÕp xóc P-N ®−îc ph©n cùc ng−îc m¹nh h¬n vµ chóng trïm phñ lªn nhau lµm cho mét ®o¹n kªnh bÞ lÊp vµ chiÒu dµi cña kªnh bÞ ng¾n l¹i.Lóc nµy,quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn ID víi ®iÖn ¸p UDS kh«ng theo ®Þnh luËt ¤m n÷a,ID gÇn nh− kh«ng ®æi khi UDS tiÕp tôc t¨ng. NÕu t¨ng trÞ sè UDS lªn qu¸ cao cã thÓ x¶y ra hiÖn t−îng ®¸nh thñng tiÕp xóc P-N vµ dßng ®iÖn ID sÏ t¨ng vät lªn gäi lµ vïng ®¸nh thñng. Thay ®æi trÞ sè ®iÖn ¸p trªn cùc cöa vµ thùc hiÖn l¹i c¸c b−íc nh− trªn ta ®−îc hä ®Æc tuyÕn ra. H×nh 1.46 : Hä ®Æc tuyÕn ra cña JFET kªnh lo¹i N f. Tranzito tr−êng lo¹i MOSFET kªnh s½n : * CÊu t¹o : 25
MOSFET kªnh s½n cßn gäi lµ MOSFET chÕ ®é nghÌo (Depletion-Mode MOSFET, viÕt t¾t lµ DMOSFET).Khi chÕ t¹o ng−êi ta chÕ t¹o s½n kªnh dÉn,kªnh dÉn lo¹i P hoÆc kªnh dÉn lo¹i N. H×nh 1.47 : CÊu t¹o cña MOSFET kªnh s½n lo¹i P * Nguyªn lý lµm viÖc : Khi lµm viÖc,th«ng th−êng cùc nguån S ®−îc nèi víi ®Õ vµ nèi ®Êt nªn US = 0.C¸c ®iÖn ¸p ®Æt vµo c¸c ch©n cùc cöa G vµ cùc m¸ng D lµ so víi ch©n cùc S. Nguyªn t¾c cung cÊp nguån ®iÖn cho c¸c ch©n cùc sao cho h¹t dÉn ®a sè ch¹y tõ cùc nguån S qua kªnh vÒ cùc m¸ng D ®Ó t¹o nªn dßng ®iÖn ID trong m¹ch cùc m¸ng.Cßn ®iÖn ¸p ®Æt trªn cùc cöa cã chiÒu sao cho MOSFET lµm viÖc ë chÕ ®é giµu h¹t dÉn hoÆc ë chÕ ®é nghÌo h¹t dÉn. Nguyªn lý lµm viÖc cña hai lo¹i kªnh P vµ kªnh N gièng nhau chØ cã cùc tÝnh cña nguån ®iÖn cung cÊp cho c¸c ch©n cùc lµ tr¸i dÊu nhau. H×nh 1.48 : S¬ ®å nguyªn lý cña MOSFET kªnh s½n - XÐt kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn cña DMOSFET lo¹i P : Kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn ID cña ®iÖn ¸p trªn cùc cöa UGS chÝnh lµ mèi quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn ID víi ®iÖn ¸p UGS khi UDS cè ®Þnh. §Ó c¸c h¹t dÉn lç trèng chuyÓn ®éng tõ cùc nguån S vÒ cùc m¸ng D,ta ®Æt mét ®iÖn ¸p trªn cùc m¸ng UDS1 < 0 vµ gi÷ kh«ng ®æi.Sau ®ã thay ®æi ®iÖn ¸p trªn cùc cöa UGS 26
theo chiÒu d−¬ng hoÆc theo chiÒu ©m.Khi UGS = 0 th× d−íi t¸c dông cña ®iÖn ¸p UDS c¸c lç trèng chuyÓn ®éng tõ cùc nguån vÒ cùc m¸ng t¹o nªn dßng ®iÖn ID. NÕu UGS 0,c¸c lç trèng bÞ ®Èy ra xa kªnh lµm nång ®é h¹t dÉn trong kªnh gi¶m xuèng,®é dÉn ®iÖn cña cña kªnh gi¶m vµ dßng ®iÖn ch¹y qua kªnh ID gi¶m xuèng.ChÕ ®é lµm viÖc nµy gäi lµ chÕ ®é nghÌo h¹t dÉn H×nh 1.49 : §Æc tÝnh truyÒn ®¹t cña MOSFET kªnh s½n lo¹i P - XÐt hä ®Æc tuyÕn ra : §Æc tuyÕn ra chØ mèi quan hÖ gi÷a ID vµ ®iÖn ¸p UDS khi UGS kh«ng ®æi. H×nh 1.50 : §Æc tÝnh ra cña MOSFET kªnh s½n lo¹i P Trªn hä ®Æc tuyÕn ra,khi ®iÖn ¸p UDS = 0 V th× dßng ®iÖn qua kªnh ID = 0,do ®ã ®Æc tuyÕn xuÊt ph¸t tõ gèc to¹ ®é.§iÒu chØnh cho UDS ©m dÇn,víi trÞ sè nhá th× dßng ®iÖn ID t¨ng tuyÕn tÝnh víi sù t¨ng cña ®iÖn ¸p UDS vµ mèi quan hÖ nµy ®−îc tÝnh theo ®Þnh luËt ¤m.Ta cã vïng thuÇn trë cña ®Æc tuyÕn. 27
Khi ®iÖn ¸p UDS ®¹t tíi trÞ sè b·o hoµ UDSbh th× dßng ®iÖn cùc m¸ng còng ®¹t tíi trÞ sè b·o hoµ IDbh.Trong tr−êng hîp nµy,líp tiÕp xóc P-N ch¹m vµo ®¸y cña líp oxit vµ kªnh cã ®iÓm th¾t t¹i cùc m¸ng,nªn UDSbh cßn ®−îc gäi lµ ®iÖn ¸p “th¾t“. NÕu cho | UDS | > | UDSbh | th× dßng ®iÖn kh«ng thay ®æi vµ gi÷ nguyªn trÞ sè b·o hoµ IDbh.§ång thêi,tiÕp xóc P-N bÞ ph©n cùc ng−îc cµng m¹nh vÒ phÝa cùc m¸ng,lµm cho chiÒu dµi cña phÇn kªnh bÞ “th¾t“ t¨ng lªn.§é chªnh lÖch cña ®iÖn ¸p ∆ UDS = | UDS | - | UDSbh | ®−îc ®Æt lªn ®o¹n kªnh bÞ “th¾t“ vµ lµm cho c−êng ®é ®iÖn tr−êng ë ®©y t¨ng,gióp cho sè c¸c lç trèng v−ît qua ®o¹n kªnh bÞ “th¾t“ kh«ng thay ®æi,do vËy dßng IDbh gi÷ kh«ng ®æi. Tr−êng hîp nÕu ®Æt UDS qu¸ lín sÏ dÉn ®Õn hiÖn t−îng ®¸nh thñng tiÕp xóc P-N ë phÝa cùc m¸ng,dßng ®iÖn ID t¨ng vät.Lóc nµy tranzito chuyÓn sang vïng ®¸nh thñng. Qua c¸c hä ®Æc tuyÕn cña DMOSFET ta thÊy nã lµm viÖc ë c¶ hai chÕ ®é nghÌo vµ giµu h¹t dÉn.DMOSFET cã møc ån nhá nªn nã ®−îc dïng trong c¸c tÇng khuÕch ®¹i ®Çu tiªn cña thiÕt bÞ cao tÇn.§é hç dÉn cña nã phô thuéc vµo ®iÖn ¸p UGS nªn hÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p th−êng ®−îc tù ®éng ®iÒu khiÓn. g. Tranzito tr−êng kªnh c¶m øng : * CÊu t¹o : Tranzito tr−êng kªnh c¶m øng cßn gäi lµ MOSFET chÕ ®é giµu (Enhancement-Mode MOSFET,viÕt t¾t lµ E-MOSFET).Cã hai lo¹i lµ E-MOSFET lo¹i N vµ lo¹i P. H×nh 1.51 : CÊu t¹o cña MOSFET kªnh c¶m øng lo¹i P. * Nguyªn lý ho¹t ®éng : Nguyªn lý lµm viÖc cña lo¹i kªnh P vµ kªnh N gièng hÖt nhau,chØ kh¸c nhau vÒ cùc tÝnh cña nguån cung cÊp ®Æt lªn c¸c ch©n cùc.Tr−íc tiªn,nèi cùc nguån S víi ®Õ vµ nèi ®Êt,sau ®ã cÊp ®iÖn ¸p gi÷a cùc cöa vµ cùc nguån ®Ó t¹o kªnh dÉn. - T¹o kªnh dÉn vµ kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn cña MOSFET kªnh c¶m øng lo¹i P : Theo nguyªn t¾c cÊp nguån ®iÖn cho c¸c ch©n cùc,ta cÊp nguån ®iÖn UGS < 0 ®Ó t¹o kªnh,cßn UDS < 0 ®Ó t¸c ®éng cho c¸c lç trèng chuyÓn ®éng tõ cùc nguån vÒ cùc m¸ng t¹o nªn dßng ®iÖn ID. 28
H×nh 1.52 : Sù h×nh thµnh kªnh dÉn cña MOSFET lo¹i P Khi ta ®Æt mét ®iÖn ¸p UGS < 0 ®Õn mét gi¸ trÞ gäi lµ ®iÖn ¸p ng−ìng (UGSth) th× mét sè c¸c lç trèng ®−îc hót vÒ t¹o thµnh mét líp máng c¸c lç trèng trªn bÒ mÆt cña líp b¸n dÉn ®Õ Si(N),nèi liÒn cùc nguån víi cùc m¸ng D vµ kªnh dÉn ®iÖn ®−îc h×nh thµnh. Khi kªnh ®· xuÊt hiÖn,d−íi t¸c dông cña ®iÖn tr−êng cùc m¸ng,c¸c lç trèng sÏ di chuyÓn tõ cùc nguån qua kªnh vÒ cùc m¸ng vµ t¹o nªn dßng ®iÖn trong tranzito ID. TiÕp tôc cho UGS cµng ©m h¬n,th× sè lç trèng ®−îc hót vÒ kªnh cµng nhiÒu,mËt ®é h¹t dÉn trong kªnh cµng t¨ng lªn,®é dÉn ®iÖn cña kªnh cµng t¨ng dÉn ®Õn c−êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua kªnh còng t¨ng lªn. H×nh 1.53 : §Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña MOSFET kªnh c¶m øng lo¹i P. - Hä ®Æc tuyÕn ra : Hä ®Æc tuyÕn ra biÓu thÞ mèi quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn ID vµ ®iÖn ¸p UDS víi UGS gi÷ kh«ng ®æi trong s¬ ®å m¾c cùc nguån chung nh− sau : 29
H×nh 1.54: S¬ ®å nguyªn lý vµ ®Æc tuyÕn ra cña MOSFET kªnh c¶m øng lo¹i P §iÖn ¸p ®Æt lªn cùc cöa ph¶i ®ñ lín ®Ó kªnh dÉn ®−îc h×nh thµnh,sau ®ã ta thay ®æi ®iÖn ¸p UDS vµ theo dâi sù thay ®æi cña dßng ID theo ®iÖn ¸p UDS. NÕu UDS = 0 th× c¸c lç trèng kh«ng chuyÓn ®éng vÒ cùc m¸ng nªn ID = 0. Khi UDS cã trÞ sè nhá,th× ®iÖn thÕ t¹i mçi ®iÓm däc theo kªnh sÏ gi¶m dÇn tõ cùc nguån S ®Õn cùc m¸ng D. D−íi t¸c dông cña ®iÖn ¸p UDS c¸c lç trèng sÏ di chuyÓn tõ cùc nguån ®Õn cùc m¸ng t¹o nªn dßng ID.TiÕp tôc cho ®iÖn ¸p UDS cµng ©m th× dßng ID t¨ng nhanh vµ t¨ng tuyÕn tÝnh víi sù t¨ng cña ®iÖn ¸p ©m UDS.§ång thêi,tiÕp xóc P-N còng ®−îc ph©n cùc ng−îc t¨ng dÇn tõ cùc nguån ®Õn cùc m¸ng,bÒ dµy líp tiÕp xóc t¨ng dÇn vÒ phÝa cùc m¸ng vµ kªnh hÑp dÇn vÒ phÝa cùc m¸ng,®iÖn trë kªnh t¨ng lªn.Ta cã ®o¹n dèc cña ®Æc tuyÕn gäi lµ vïng thuÇn trë. Khi trÞ sè ®iÖn ¸p trªn cùc m¸ng ®¹t trÞ sè mµ t¹i ®ã bÒ dµy cña tiÕp xóc P-N t¨ng lªn ch¹m vµo ®¸y cña líp oxit ë phÝa cùc m¸ng th× ta gäi lµ ®iÖn ¸p cùc m¸ng b·o hoµ (UDSbh).Lóc nµy dßng ®iÖn ID ®¹t trÞ sè b·o hoµ IDbh. TiÕp tôc cho ®iÖn ¸p UDS cµng ©m h¬n,th× bÒ dµy cña líp tiÕp xóc P-N cµng t¨ng vÒ phÝa cùc m¸ng,phÇn kªnh bÞ “th¾t“ l¹i cµng t¨ng lªn vµ chiÒu dµi cña kªnh bÞ ng¾n l¹i,nh−ng dßng ®iÖn kh«ng ®æi vµ b»ng IDbh. Trong tr−êng hîp nµy,®é gia t¨ng cña trÞ sè ®iÖn ¸p cùc m¸ng UDS sÏ ®−îc ®Æt lªn ®o¹n kªnh bÞ “th¾t“. Vµ nã t¸c dông trùc tiÕp lªn phÇn kªnh cßn l¹i,kÝch thÝch sù chuyÓn dÞch cña c¸c h¹t lç trèng tõ cùc nguån v−ît qua ®o¹n kªnh bÞ “th¾t’’ ®Ó vÒ cùc m¸ng lµm dßng ®iÖn ID kh«ng ®æi.Ta cã vïng ID kh«ng ®æi. NÕu trÞ sè cña UDS qu¸ lín th× cã thÓ x¶y ra hiÖn t−îng ®¸nh thñng líp tiÕp xóc P-N ë phÝa cùc m¸ng,lµm cho dßng ®iÖn ID t¨ng vät lªn. 1.3. C¸c thiÕt bÞ nguån vµ gi¾c : 1.3.1. CÇu ch× : a.CÊu t¹o vµ ký hiÖu : - Gåm 3 phÇn chÝnh : Vá,cùc vµ phÇn nãng ch¶y. - Cã mét sè lo¹i cÇu ch× c¬ b¶n: laäi dÑt,lo¹i hép,lo¹i thanh nèi 30
H×nh 1.55 : CÊu t¹o cÇu ch× H×nh 1.56 : Mét sè lo¹i cÇu ch× - Ký hiÖu : b. C¸ch ®äc gi¸ trÞ t¶i cùc ®¹i : - GÝa trÞ dßng ®iÖn cùc ®¹i cho phÐp ®−îc ghi trªn vá cÇu ch×,vÝ dô : 10,15,20,30A - NhËn biÕt b»ng mµu vá theo b¶ng 1.5 d−íi ®©y : Kh¶ n¨ng chÞu t¶i (A) Mµu vá 5 Mµu vµng n©u 7.5 Mµu n©u 10 Mµu ®á 15 Mµu xanh da trêi 20 Mµu vµng 25 Mµu tr¾ng 30 Mµu xanh l¸ + §èi víi cÇu ch× lo¹i thanh theo b¶ng 1.6 d−íi ®©y: Kh¶ n¨ng chÞu t¶i (A) Mµu vá 30 Mµu hång 40 Mµu xanh l¸ 50 Mµu ®á 60 Mµu vµng 80 Mµu ®en 100 Mµu xanh da trêi c. CÇu ch× tù nh¶y : Hay cßn gäi lµ cÇu ch× nhiÖt,r¬le nhiÖt-Circuit breaker,lµ mét cÇu ch× víi mét thanh l−ìng kim thay cho phÇn nãng ch¶y.Khi dßng ®iÖn ch¹y qua thanh l−ìng kim ®¹t tíi mét gi¸ trÞ tíi h¹n,thanh sÏ cong lªn vµ më tiÕp ®iÓm,ng¾t dßng ®iÖn. 31
Cã hai lo¹i : lo¹i ®Æt l¹i th−êng vµ lo¹i ®Æt l¹i tù ®éng H×nh 1.57 : CÇu ch× tù nh¶y Ký hiÖu trªn s¬ ®å m¹ch : Lo¹i ®Æt l¹i th−êng : Lo¹i ®Æt l¹i tù ®éng : 1.3.2. R¬ le ®iÖn tõ : Lµ mét linh kiÖn ®iÖn tõ dïng ®Ó ®ãng më c¸c tiÕp ®iÓm trong m¹ch ®iÖn b»ng lùc ®iÖn tõ cña cuén d©y nam ch©m ®iÖn. H×nh 1.58 : R¬le ®iÖn tõ - R¬le th−êng më : r¬le lu«n më tiÕp ®iÓm khi kh«ng cã dßng ®iÖn ch¹y qua cuén d©y : H×nh 1.59 : r¬ le th−êng më - R¬le th−êng ®ãng : r¬le lu«n ®ãng tiÕp ®iÓm khi kh«ng cã dßng ®iÖn ch¹y qua cuén d©y : 32
H×nh 1.60 : R¬le th−êng ®ãng - R¬le kiÓu hçn hîp : gåm nhiÒu r¬le ®¬n th−êng ®ãng vµ th−êng më H×nh 1.61 : R¬le kiÓu hçn hîp Mét sè lo¹i r¬le ®iÖn tõ (b¶ng 1.7): Stt Lo¹i S¬ ®å m¹ch S¬ ®å ch©n gi¾c Mµu vá 1 1T §en 2 1M Xanh biÓn hoÆc xanh l¸ 3 1M Xanh biÓn 33
4 2M N©u 5 1M-1B X¸m 1.3.3. Gi¾c : - Gi¾c dïng ®Ó kÕt nèi c¸c linh kiÖn ®iÖn víi nguån hoÆc gi÷a c¸c nguån.Cã nhiÒu h×nh d¸ng kh¸c nhau nh− h×nh ch÷ nhËt,h×nh vu«ng,trßn vµ cã tõ 1 ®Õn 21 ch©n gi¾c.Tuú theo h×nh d¸ng ch©n gi¾c mµ ta cã gi¾c ®ùc vµ gi¾c c¸i. H×nh 1.62 : Gi¾c ®ùc vµ gi¾c c¸i - Ký hiÖu trªn s¬ ®å m¹ch : Gi¾c ®−îc ký hiÖu bëi “CN” vµ c¸c th«ng sè ®i kÌm. VÝ dô : CN – M29 (X4) trong ®ã : CN - gi¾c M29 – Sè thø tù cña gi¾c nµy trªn s¬ ®å m¹ch. X – KiÓu gi¾c 4 – Sè ch©n gi¾c 1.4. tæng quan m¹ng ®iÖn «t« : 1.4.1. Toång quaùt veà heä thoáng ñieän oâtoâ : 1. Heä thoáng khôûi ñoäng (starting system): Bao goàm accu, maùy khôûi ñoäng ñieän (starting motor), caùc relay ñieàu khieån vaø relay baûo veä khôûi ñoäng. Ñoái vôùi ñoäng cô diesel coù trang bò theâm heä thoáng xoâng maùy (glow system). 34
2. Heä thoáng cung caáp ñieän (charging system): goàm accu, maùy phaùt ñieän (alternators), boä tieát cheá ñieän (voltage regulator), caùc relay vaø ñeøn baùo naïp. 3. Heä thoáng ñaùnh löûa (Ignition system): Bao goàm caùc boä phaän chính: accu, khoùa ñieän (ignition switch), boä chia ñieän (distributor), bieán aùp ñaùnh löûa hay bobine (ignition coils), hoäp ñieàu khieån ñaùnh löûa (igniter), bougie (spark plugs). 4. Heä thoáng chieáu aùnh saùng vaø tín hieäu (lighting and signal system): goàm caùc ñeøn chieáu saùng, caùc ñeøn tín hieäu, coøi, caùc coâng taéc vaø caùc relay. 5. Heä thoáng ño ñaïc vaø kieåm tra (gauging system): chuû yeáu laø caùc ñoàng hoà baùo treân tableau vaø caùc ñeøn baùo goàm coù: ñoàng hoà toác ñoä ñoäng cô (tachometer), ñoàng hoà ño toác ñoä xe (speedometer), ñoàng hoà ño nhieân lieäu vaø nhieät ñoä nöôùc. 6. Heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô (engine control system): goàm heä thoáng ñieàu khieån xaêng, löûa, goùc phoái cam, ga töï ñoäng (cruise control). Ngoaøi ra, treân caùc ñoäng cô diesel ngaøy nay thöôøng söû duïng heä thoáng ñieàu khieån nhieân lieäu baèng ñieän töû (EDC – electronic diesel control hoaëc common rail injection) 7. Heä thoáng ñieàu khieån oâtoâ: bao goàm heä thoáng ñieàu khieån phanh choáng haõm ABS (antilock brake system), hoäp soá töï ñoäng, tay laùi, goái hôi (SRS), löïc keùo (traction control). 8. Heä thoáng ñieàu hoøa nhieät ñoä (air conditioning system): bao goàm maùy neùn (compressor), giaøn noùng (condenser), loïc ga (dryer), van tieát löu (expansion valve), giaøn laïnh (evaporator) vaø caùc chi tieát ñieàu khieån nhö relay, thermostat, hoäp ñieàu khieån, coâng taéc A/C 35
11. Coâng taéc ñeøn traàn; 18. Aéc quy; 19. Ñeøn ñôø mi; â (M21 – Vonga) Motor lau cöûa kính; 6. Bieán aùp ñaùnh ñieän treân oâto Coâng taéc ñeøn traàn töï ñoäng; 17. Maùy khôûi ñoäng ñieän; löûa; 20. Coøi. haùt ñieän; 4. Boä ñieàu chænh ñieän; 5. Sô ñoà boá trí caùc thieát bò Hình 1.63: 12. Ñeøn traàn; 13 vaø 16. Boù daây chính; 14. haäu; 1. Ñeøn pha; 2. Relay coøi; 3. Maùy p 7. Boä chia ñieän; 8. Motor quaït; 9. Ñoàng hoà; 10 vaø 15. Neáu heä thoáng naøy ñöôïc ñieàu khieån baèng maùy tính seõ coù teân goïi laø heä thoáng töï ñoäng ñieàu hoøa khí haäu (automatic climate control). 9. Caùc heä thoáng phuï: 36
Heä thoáng gaït nöôùc, xòt nöôùc (wiper and washer system). Heä thoáng ñieàu khieån cöûa (door lock control system). Heä thoáng ñieàu khieån kính (power window system). Heä thoáng ñieàu khieån kính chieáu haäu (mirror control). Heä thoáng ñònh vò (navigation system) 1.4.2. Caùc yeâu caàu ñoái vôùi heä thoáng ñieän : 1. Nhieät ñoä laøm vieäc Tuøy theo vuøng khí haäu, thieát bò ñieän treân oâtoâ ñöôïc chia ra laøm nhieàu loaïi: • ÔÛ vuøng laïnh vaø cöïc laïnh (-40oC) nhö ôû Nga, Canada. • ÔÛ vuøng oân ñôùi (20oC) nhö ôû Nhaät Baûn, Myõ, chaâu AÂu • Nhieät ñôùi (Vieät Nam, caùc nöôùc Ñoâng Nam AÙ , chaâu Phi ). • Loaïi ñaëc bieät thöôøng duøng cho caùc xe quaân söï (söû duïng cho taát caû moïi vuøng khí haäu). 2. Söï rung xoùc Caùc boä phaän ñieän treân oâtoâ phaûi chòu söï rung xoùc vôùi taàn soá töø 50 ñeán 250 Hz, chòu ñöôïc löïc vôùi gia toác 150m/s2. 3. Ñieän aùp Caùc thieát bò ñieän oâtoâ phaûi chòu ñöôïc xung ñieän aùp cao vôùi bieân ñoä leân ñeán vaøi traêm volt. 4. Ñoä aåm Caùc thieát bò ñieän phaûi chòu ñöôïc ñoä aåm cao thöôøng coù ôû caùc nöôùc nhieät ñôùi. 5. Ñoä beàn Taát caû caùc heä thoáng ñieän treân oâtoâ phaûi ñöôïc hoaït ñoäng toát trong khoaûng 0,9 ÷ 1,25 Uñònh möùc (Uñm = 14 V hoaëc 28 V) ít nhaát trong thôøi gian baûo haønh cuûa xe. 6. Nhieãu ñieän töø Caùc thieát bò ñieän vaø ñieän töû phaûi chòu ñöôïc nhieãu ñieän töø xuaát phaùt töø heä thoáng ñaùnh löûa hoaëc caùc nguoàn khaùc. 1.4.3. Nguoàn ñieän treân oâtoâ : Nguoàn ñieän treân oâ toâ laø nguoàn ñieän moät chieàu ñöôïc cung caáp bôûi accu, neáu ñoäng cô chöa laøm vieäc, hoaëc bôûi maùy phaùt ñieän neáu ñoäng cô ñaõ laøm vieäc. Ñeå tieát kieäm daây daãn, thuaän tieän khi laép ñaët söûa chöõa , treân ña soá caùc xe, ngöôøi ta söû duïng thaân söôøn xe (car body) laøm daây daãn chung (single wire system). Vì vaäy, ñaàu aâm cuûa nguoàn ñieän ñöôïc noái tröïc tieáp ra thaân xe. 37
1.4.4. Caùc loaïi phuï taûi ñieän treân oâtoâ : Caùc loaïi phuï taûi ñieän treân oâtoâ ñöôïc maéc song song vaø coù theå ñöôïc chia laøm 3 loaïi: 1. Phuï taûi laøm vieäc lieân tuïc: goàm bôm nhieân lieäu (50 ÷ 70W), heä thoáng ñaùnh löûa (20W), kim phun (70 ÷ 100W) 2. Phuï taûi laøm vieäc khoâng lieân tuïc: goàm caùc ñeøn pha (moãi caùi 60W), coát (moãi caùi 55W), ñeøn kích thöôùc (moãi caùi 10W), radio car (10 ÷ 15W), caùc ñeøn baùo treân tableau (moãi caùi 2W) 3. Phuï taûi laøm vieäc trong khoaûng thôøi gian ngaén: goàm ñeøn baùo reõ (4 x 21W + 2 x 2W), ñeøn thaéng (2 x 21W), motor ñieàu khieån kính (150W), quaït laøm maùt ñoäng cô (200W), quaït ñieàu hoøa nhieät ñoä (2 x 80W), motor gaït nöôùc (30 ÷ 65W), coøi (25 ÷ 40W), ñeøn söông muø (moãi caùi 35 ÷ 50W), coøi lui (21W), maùy khôûi ñoäng (800 ÷ 3000W), moài thuoác (100W), anten (duøng motor keùo (60W)), heä thoáng xoâng maùy (ñoäng cô diesel) (100 ÷ 150W), ly hôïp ñieän töø cuûa maùy neùn trong heä thoáng laïnh (60W) Ngoaøi ra, ngöôøi ta cuõng phaân bieät phuï taûi ñieän treân oâ toâ theo coâng suaát, ñieän aùp laøm vieäc 1.4.5. Caùc thieát bò baûo veä vaø ñieàu khieån trung gian : Caùc phuï taûi ñieän treân xe haàu heát ñeàu ñöôïc maéc qua caàu chì. Tuøy theo taûi caàu chì coù giaù trò thay ñoåi töø 5 ÷ 30A. Daây chaûy (Fusible link) laø nhöõng caàu chì lôùn hôn 40 A ñöôïc maéc ôû caùc maïch chính cuûa phuï taûi ñieän lôùn hoaëc chung cho caùc caàu chì cuøng nhoùm laøm vieäc thöôøng coù giaù trò vaøo khoaûng 40 ÷120A. Ngoaøi ra, ñeå baûo veä maïch ñieän trong tröôøng hôïp chaäp maïch, treân moät soá heä thoáng ñieän oâtoâ ngöôøi ta söû duïng boä ngaét maïch (CB – circuit breaker) khi quaù doøng. Trong hình 1.64 döôùi ñaây trình baøy sô ñoà hoäp caàu chì cuûa xe Honda Accord 1989. 1. Ñeán maùy phaùt. 10. Heä thoáng ñaùnh löûa. 2. Cassette, Anten. 11. Heä thoáng khôûi ñoäng. 3. Quaït giaøn laïnh (Hoaëc noùng). 12. Heä thoáng phun xaêng. 4. Relay ñieàu khieån xoâng kính, ñieàu 13. Coâng taéc ly hôïp. hoaø nhieät ñoä. 14. Heä thoáng phun xaêng. 5. Ñieàu khieån kính chieáu haäu, quaït 15. Ñeøn chieáu saùng trong salon. laøm maùt ñoäng cô. 16. Hoäp ñieàu khieån quay ñeøn ñaàu. 6. Tableau. 17. Ñeøn coát traùi. 7. Heä thoáng gaït, xòt nöôùc kính, ñieàu 18. Ñeøn coát phaûi. khieån kính cöûa soå. 19. Ñeøn pha traùi. 8. Tieát cheá ñieän theá, caûm bieán toác 38
ñoä, heä thoáng phun xaêng. 20. Ñeøn pha phaûi. 9. Heä thoáng ga töï ñoäng. 21. Maùy phaùt. 22. Quaït laøm maùt ñoäng cô vaø giaøn 32. Heä thoáng khoaù cöûa. noùng. 33. Ñoàng hoà, cassette, ECU. 23. Xoâng kính sau. 34. Moài thuoác, ñeøn soi saùng. 24. Heä thoáng phun xaêng. 35. Heä thoáng quay ñeøn ñaàu. 25. Motor quay kính sau (phaûi). 36. Heä thoáng baùo reõ vaø baùo nguy. 26. Motor quay kính sau (traùi). 37. Coøi ñeøn thaéng, daây an toaøn. 27. Motor quay ñeøn ñaàu (phaûi). 38. Motor quay kính tröôùc (phaûi). 28. Motor quay ñeøn ñaàu (traùi). 39. Motor quay kính tröôùc (traùi). 29. Quaït giaøn noùng. 40. Quaït daøn laïnh 30. Hoäp ñieàu khieån quaït. 31. Heä thoáng söôûi. Ñeå caùc phuï taûi ñieän laøm vieäc, maïch ñieän noái vôùi phuï taûi phaûi kín. Thoâng thöôøng phaûi coù caùc coâng taéc ñoùng môû treân maïch. Coâng taéc trong maïch ñieän xe hôi coù nhieàu daïng: thöôøng ñoùng (normally closed), thöôøng môû (normally open) hoaëc phoái hôïp (changeover switch) coù theå taùc ñoäng ñeå thay ñoåi traïng thaùi ñoùng môû (ON – OFF) baèng caùch nhaán, xoay, môû baèng chìa khoùa. Traïng thaùi cuûa coâng taéc cuõng coù theå thay ñoåi baèng caùc yeáu toá nhö: aùp suaát, nhieät ñoä Trong caùc oâtoâ hieän ñaïi, ñeå taêng ñoä beàn vaø giaûm kích thöôùc cuûa coâng taéc, ngöôøi ta thöôøng ñaáu daây qua relay. Relay coù theå ñöôïc phaân loaïi theo daïng tieáp ñieåm: thöôøng ñoùng (NC – normally closed), thöôøng môû (NO – normally opened), hoaëc keát hôïp caû hai loaïi - relay keùp (changeover relay). 39
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Hình 1.64: Sô ñoà hoäp caàu chì xe HONDA ACCORD 1989 40
1.4.6. Kyù hieäu vaø quy öôùc trong sô ñoà maïch ñieän : CAÙC KYÙ HIEÄU TRONG MAÏCH ÑIEÄN OÂ TOÂ Nguoàn accu Boáing ñeøn Tuï ñieän Boáing ñeøn 2 tim Moài thuoác Coøi Caùi ngaét maïch (CB) Bobine Diode Diode zener Boáing ñeøn Caûm bieán ñieän LED töø trong boä chia ñi ä Caàu chì Ñoàng hoà loaïi kim Daây chaûy (caàu FUE Ñoàng hoà hieän soá chì chính) Noái mass (thaân Ñoäng cô ñieän xe) 41
Relay thöôøng ñoùng (NC – Loa normally closed) Relay thöôøng hôû Coâng taéc thöôøng (NO – normally môû (NO – open) normally open) Relay keùp (Changeover Coâng taéc thöôøng relay) ñoùng (NC – ll l d) Ñieän trôû Coâng taéc keùp (changeover) Ñieän trôû nhieàu naác Coâng taéc maùy Bieán trôû Nhieät ñieän trôû Coâng taéc taùc ñoäng baèng cam Coâng taéc löôõi gaø Transistor (caûm bieán toác ñoä) Ñoaïn daây noái Khoâng noái Solenoid Noái 42
trong sô ñoà maïch ñieän Caùc kyù hieäu vaø quy öôùc Hình 1.65: 1.4.7. Daây ñieän vaø boái daây ñieän trong heä thoáng ñieän oâtoâ : 1.4.7.1. Kyù hieäu maøu vaø kyù hieäu soá : Trong khuoân khoå giaùo trình naøy, taùc giaû chæ giôùi thieäu heä thoáng maøu daây vaø kyù hieäu quy ñònh theo tieâu chuaån chaâu AÂu. Caùc xe söû duïng heä thoáng maøu theo tieâu chuaån naøy laø: Ford, Volswagen, BMW, Mercedes Caùc tieâu chuaån cuûa caùc loaïi 43
xe khaùc baïn ñoïc coù theå tham khaûo trong caùc taøi lieäu höôùng daãn thöïc haønh ñieän oâtoâ. Baûng 1.8: Kyù hieäu maøu daây heä chaâu AÂu Maøu Kyù hieäu Ñöôøng daãn Ñoû Rt Töø accu Traéng/ Ñen Ws/ Sw Coâng taéc ñeøn ñaàu Traéng Ws Ñeøn pha (chieáu xa) Vaøng Ge Ñeøn cot (chieáu gaàn) Xaùm Gr Ñeøn kích thöôùc vaø baùo reõ chính Xaùm/ Ñen Gr/Sw Ñeøn kích thöôùc traùi Xaùm/ Ñoû Gr/Rt Ñeøn kích thöôùc phaûi Ñen/ Vaøng Sw/Ge Ñaùnh löûa Ñen/ Traéng/ Xanh laù Sw/ Ws/ Gn Ñeøn baùo reõ Ñen/ Traéng Sw/ Ws Baoù reõ traùi Ñen/ Xanh laù Sw/ Gn Baùo reõ phaûi Xanh laù nhaït LGn AÂm bobine Naâu Br Mass Ñen/ Ñoû Sw/ Rt Ñeøn thaéng Baûng 1.9: Kyù hieäu ñaàu daây heä chaâu AÂu 1 AÂm bobine 4 Daây cao aùp 15 Döông coâng taéc maùy 30 Döông accu 31 Mass 49 Ngoõ vaøo cuïc chôùp 49a Ngoõ ra cuïc chôùp 50 Ñieàu khieån ñeà 53 Gaït nöôùc 54 Ñeøn thaéng 55 Ñeøn söông muø 56 Ñeøn ñaàu 56a Ñeøn pha 44
56b Ñeøn coát 58 Ñeøn kích thöôùc 61 Baùo saïc 85, 86 Cuoän daây relay 87 Tieáp ñieåm relay 1.4.7.2. Tính toaùn choïn daây : Caùc hö hoûng trong heä thoáng ñieän oâtoâ ngaøy nay chuû yeáu baét nguoàn töø daây daãn vì ña soá caùc linh kieän baùn daãn ñaõ ñöôïc cheá taïo vôùi ñoä beàn khaù cao. OÂtoâ caøng hieän ñaïi, soá daây daãn caøng nhieàu thì xaùc suaát hö hoûng caøng lôùn. Tuy nhieân, treân thöïc teá raát ít ngöôøi chuù yù ñeán ñaëc ñieåm naøy, keát quaû laø truïc traëc cuûa nhieàu heä thoáng ñieän oâtoâ xuaát phaùt töø nhöõng sai laàm trong ñaáu daây. Phaàn naøy nhaèm giôùi thieäu vôùi baïn ñoïc nhöõng kieán thöùc cô baûn veà daây daãn treân oâtoâ, giuùp ngöôøi ñoïc giaûm bôùt nhöõng sai soùt trong söûa chöõa heä thoáng ñieän oâtoâ. Daây daãn trong oâ toâ thöôøng laø daây ñoàng coù boïc chaát caùch ñieän laø nhöïa PVC. So vôùi daây ñieän duøng trong nhaø, daây ñieän trong oâtoâ daãn ñieän vaø ñöôïc caùch ñieän toát hôn. (Raát tieác laø do nguoàn cung caáp loaïi daây naøy ít, neân ôû nöôùc ta, thôï ñieän vaø giaùo vieân daïy ñieän oâ toâ vaãn söû duïng daây ñieän nhaø ñeå ñaáu ñieän xe!). Chaát caùch ñieän boïc ngoaøi daây ñoàng khoâng nhöõng coù ñieän trôû raát lôùn (1012Ω/mm) maø coøn phaûi chòu ñöôïc xaêng daàu, nhôùt, nöôùc vaø nhieät ñoä cao, nhaát laø ñoái vôùi caùc daây daãn chaïy ngang qua naép maùy (cuûa heä thoáng phun xaêng vaø ñaùnh löûa). Moät ví duï cuï theå laø daây ñieän trong khoang ñoäng cô cuûa moät haõng xe noåi tieáng vaøo baäc nhaát theá giôùi chæ coù khaû naêng chòu nhieät ñöôïc trong thôøi gian baûo haønh ôû moâi tröôøng khí haäu nöôùc ta! ÔÛ moâi tröôøng nhieät ñoä vaø ñoä aåm cao, toác ñoä laõo hoùa nhöïa caùch ñieän taêng ñaùng keå. Haäu quaû laø lôùp caùch ñieän cuûa daây daãn baét ñaàu bong ra gaây tình traïng chaäp maïch trong heä thoáng ñieän. Thoâng thöôøng tieát dieän daây daãn phuï thuoäc vaøo cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy trong daây. Tuy nhieân, ñieàu naøy laïi bò aûnh höôûng khoâng ít bôûi nhaø cheá taïo vì lyù do kinh teá. Daây daãn coù kích thöôùc caøng lôùn thì ñoä suït aùp treân ñöôøng daây caøng nhoû, nhöng daây cuõng seõ naëng hôn. Ñieàu naøy ñoàng nghóa vôùi taêng chi phí do phaûi mua theâm ñoàng. Vì vaäy maø nhaø saûn xuaát caàn phaûi coù söï so ño giöõa hai yeáu toá vöøa neâu. ÔÛ baûng 1.3 seõ cho ta thaáy ñoä suït aùp cuûa daây daãn treân moät soá heä thoáng ñieän oâ toâ vaø möùc ñoä cho pheùp. 45
Baûng 1.10. Ñoä suït aùp toái ña treân daây daãn keå caû moái noái Heä thoáng (12V) Ñoä suït aùp (V) Suït aùp toái ña (V) Heä thoáng chieáu saùng 0.1 0.6 Heä thoáng cung caáp ñieän 0.3 0.6 Heä thoáng khôûi ñoäng 1.5 1.9 Heä thoáng ñaùnh löûa 0.4 0.7 Caùc heä thoáng khaùc 0.5 1.0 Nhìn chung, ñoä suït aùp cho pheùp treân ñöôøng daây thöôøng nhoû hôn 10% ñieän aùp ñònh möùc. Ñoái vôùi heä thoáng 24V thì caùc giaù trò trong baûng 1.6 phaûi nhaân ñoâi. Tieát dieän daây daãn ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: I .ρ.l S = ∆U Trong ñoù: ∆U - ñoä suït aùp cho pheùp treân ñöôøng daây (theo baûng 1.3) I - cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy trong daây tính baèng Ampere laø tyû soá giöõa coâng suaát cuûa phuï taûi ñieän vaø hieäu ñieän theá ñònh möùc. ρ - 0.0178 Ω.mm2/m ñieän trôû suaát cuûa ñoàng. S - tieát dieän daây daãn . l - chieàu daøi daây daãn. Töø coâng thöùc treân, ta coù theå tính toaùn ñeå choïn tieát dieän daây daãn neáu bieát coâng suaát cuûa phuï taûi ñieän maø daây caàn noái vaø ñoä suït aùp cho pheùp treân daây. Ñeå coù ñoä uoán toát vaø beàn, daây daãn treân xe ñöôïc beän bôûi caùc sôïi ñoàng coù kích thöôùc nhoû. Caùc côõ daây ñieän söû duïng treân oâ toâ ñöôïc giôùi thieäu trong baûng 1.7. Baûng 1.11: Caùc côõ daây ñieän vaø nôi söû duïng Côõ daây: Tieát dieän Doøng ñieän ÖÙng duïng 2 soá sôïi/ ñöôøng (mm ) lieân tuïc (A) kính 9/ 0.30 0.6 5.75 Ñeøn kích thöôùc, ñeøn ñuoâi 14/ 0.25 0.7 6.00 Radio, CD, ñeøn traàn 14/ 0.3 1.0 8.75 HT Ñaùnh löûa 46
28/ 0.3 2.0 17.50 Ñeøn ñaàu, xoâng kính 65/ 0.3 5.9 45.00 Daây daãn caáp ñieän chính 120/ 0.3 8.5 60.00 Daây saïc 61/ 0.90 39.0 700.00 Daây ñeà Boái daây : Daây ñieän trong xe ñöôïc goäp laïi thaønh boái daây. Caùc boái daây ñöôïc quaán nhieàu lôùp baûo veä, cuoái cuøng laø lôùp baêng keo. Treân nhieàu loaïi xe, boái daây coù theå ñöôïc ñaët trong oáng nhöïa PVC. ÔÛ nhöõng xe ñôøi cuõ, boái daây ñieän trong xe chæ goàm vaøi chuïc sôïi. Ngaøy nay do söï phaùt trieån vuõ baõo cuûa heä thoáng ñieän vaø ñieän töû oâ toâ, boái daây coù theå coù hôn 1000 sôïi. Khi ñaáu daây heä thoáng ñieän oâ toâ, ngoaøi quy luaät veà maøu, caàn tuaân theo caùc quy taéc sau ñaây: 1. Chieàu daøi daây giöõa caùc ñieåm noái caøng ngaén caøng toát. 2. Caùc moái noái giöõa caùc ñaàu daây caàn phaûi haøn. 3. Soá moái noái caøng ít caøng toát. 4. Daây ôû vuøng ñoäng cô phaûi ñöôïc caùch nhieät. 5. Baûo veä baèng cao su nhöõng choã baêng qua khung xe. 47
Ch−¬ng 2 : hÖ thèng cung cÊp ®iÖn 2.1.C«ng dông,ph©n lo¹i,yªu cÇu : a. C«ng dông : Cung cÊp ®iÖn ¸p mét chiÒu æn ®Þnh (12-14V) cho tÊt c¶ c¸c hÖ thèng ®iÖn trªn «t«. Bao gåm bé phËn chÝnh : - M¸y ph¸t ®iÖn (+ tiÕt chÕ) : nguån ®iÖn n¨ng chÝnh - ¾c quy : nguån ®iÖn n¨ng dù tr÷ - C¬ cÊu b¸o n¹p - Kho¸ ®iÖn b.S¬ ®å hÖ thèng vµ bè trÝ thiÕt bÞ : H×nh 2.1 : HÖ thèng cung cÊp ®iÖn ( 1- m¸y ph¸t;2-¾c quy; 3-§Ìn b¸o n¹p;4-Kho¸ ®iÖn) c. Yeâu caàu : Maùy phaùt phaûi luoân taïo ra moät hieäu ñieän theá oån ñònh (13,8V – 14,2V ñoái vôùi heä thoáng ñieän 14V) trong moïi cheá ñoä laøm vieäc cuûa phuï taûi. Maùy phaùt phaûi coù caáu truùc vaø kích thöôùc nhoû goïn, troïng löôïng nhoû, giaù thaønh thaáp vaø tuoåi thoï cao. Maùy phaùt cuõng phaûi coù ñoä beàn cao trong ñieàu kieän nhieät ñoä vaø ñoä aåm lôùn, coù theå laøm vieäc ôû nhöõng vuøng coù nhieàu buïi baån, daàu nhôùt vaø ñoä rung ñoäng lôùn. Vieäc duy tu vaø baûo döôõng caøng ít caøng toát. 48
2.2. SÔ ÑOÀ HEÄ THOÁNG VAØ BOÁ TRÍ THIEÁT BÒ : 2.2.1. Sô ñoà toång quaùt vaø sô ñoà cung caáp ñieän : HT ñieàu khieån ñoäng cô HT HT (Ñaùnh löûa & phun xaêng) chieáu saùng tín hieäu HT thoâng tin Accu HT giaûi trí trong xe HT ñieàu hoøa khoâng khí Maùy phaùt HT khoùa cöûa ñieän & baûo veä xe HT ÑK phanh HT khôûi ñoäng HT gaït & HT khoaù ñai an ñoäng cô xoâng kính toaøn & ÑK tuùi khí Hình 2.2: Sô ñoà heä thoáng cung caáp ñieän toång quaùt a. Sô ñoà caùc taûi coâng suaát ñieän treân oâtoâ Phuï taûi ñieän treân oâtoâ coù theå chia laøm 3 loaïi: taûi thöôøng tröïc laø nhöõng phuï taûi lieân tuïc hoaït ñoäng khi xe ñang chaïy, taûi giaùn ñoaïn trong thôøi gian daøi vaø taûi giaùn ñoaïn trong thôøi gian ngaén. Treân hình 4.2 trình baøy sô ñoà phuï taûi ñieän treân oâtoâ hieän ñaïi. 49
MAÙY PHAÙT ACCU Taûi hoaït ñoäng giaùn ñoaïn Taûi hoaït ñoäng giaùn ñoaïn Taûi thöôøng tröïc trong thôøi gian daøi trong thôøi gian ngaén Heä thoáng Car radio Ñeøn baùo reõ Ñeøn söông muø ñaùnh löûa 10 - 15W 4 x 21W 2 x 35W Ñeøn stop Ñeøn de Bôm nhieân Ñeøn baùo treân 2 x 21W 2 x 21W lieäu 50 - 70W tableau 8x2W Ñeøn traàn 5W Motor gaït nöôùc Heä thoáng 60 - 90W Ñeøn kích phun nhieân Motor ñieàu thöôùc 4x10W Khôûi ñoäng ñieän lieäu khieån kính 800 - 3000W 70 - 100W 4 x 30W Ñeøn ñaäu 4 x 3-5W Quaït laøm maùt Quaït ñieàu ñoäng cô hoaø nhieät ñoä 2 x 100W Ñeøn coát 2 x 80W 4 x 55W Moài thuoác Xoâng kính 100W Ñeøn pha 120W 4 x 60W Heä thoáng xoâng Motor phun maùy (ñoäng cô Ñeøn soi bieån nöôùc röûa diesel) 100W soá 2 x 5W kính 30-60W Motor ñieàu Coøi 25 - 40W khieån anten 60W Hình 2.3: Sô ñoà phuï taûi ñieän treân oâtoâ 2.3 : C¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn : 2.3.1 : ¾c quy : Bao gåm hai lo¹i lµ ¾c quy axit vµ ¾c quy kiÒm.¾c quy kiÒm th−êng ®−îc dïng trong c¸c xe qu©n sù v× kÝch th−íc to,®é bÒn cao nh−ng gi¸ ®¾t.Nªn ë ®©y ta chØ nãi ®Õn ¾c quy axit. a. CÊu t¹o : Bao gåm nhiÒu ¾c quy ®¬n m¾c nèi tiÕp,mçi ¾c quy ®¬n cho ®iÖn ¸p ra U = 2.11-2.13 V. 50
H×nh 2.4 : CÊu t¹o ¾c quy : 1- cùc ©m;2- nót th«ng h¬i;3- m¾t kiÓm tra; 4- cùc d−¬ng;5- dung dÞch;6-ng¨n ¾c quy;7- b¶n cùc. - Khèi b¶n cùc : Bao gåm : 1- Chïm cùc d−¬ng 2- §Çu cùc d−¬ng 3- C¸c tÊm ng¨n 4- §Çu cùc ©m 5- Chïm cùc ©m H×nh 2.5 : Khèi b¶n cùc - Dung dÞch ®iÖn ph©n : Lµ dung dÞch ®iÖn ph©n (H2SO4) cã tû träng ρ = 1.23 – 1.26 g/cm3 ®Æc tr−ng cho nång ®é dung dÞch. §−îc pha chÕ tõ axit ®Æc 1.94-1.97 g/cm3 + n−íc cÊt : rãt tõ tõ axit ®Æc vµo n−íc cÊt vµ khuÊy liªn tôc.Khi pha xong,®Ó nguéi ®Õn 25 0C,rãt vµo b×nh ¾c quy. b.§Æc ®iÓm lµm viÖc : Trang th¸i ¾c quy B¶n cùc d−¬ng Dung dÞch ®iÖn ph©n B¶n cùc ©m §−îc n¹p no PbO2 H2SO4 Pb (mµu g¹ch sÉm) ρ = 1.23-1.26 g/cm3 (mµu ghi ®¸) ) ) - e ( + e n ( Ö n Ö ®i g ®i ¹p Phãn N Phãng hÕt ®iÖn PbSO4 H2O PbSO4 Trªn «t« kh«ng cã ¾c quy kh«,chØ cã ¾c quy kh«ng b¶o d−ìng (®æ n−íc 1 lÇn) vµ ¾c quy b¶o d−ìng ( ®æ n−íc nhiÒu lÇn). 51
¾c quy b¶o d−ìng : + Ph¶i kiÓm tra møc dung dÞch ®iÖn ph©n vµ ®æ thªm n−íc cÊt nÕu thiÕu : H×nh 2.6 : Møc dung dÞch ®iÖn ph©n + Ph¶i kiÓm tra nång ®é dung dÞch (tû träng),nÕu thÊp tøc lµ ¾c quy ®ãi,ph¶i n¹p thªm. + Ph¶i lau chïi bÒ mÆt ¾c quy mét c¸ch th−êng xuyªn. ¾c quy kh«ng b¶o d−ìng : CÇn quan s¸t m¾t mµu trªn n¾p b×nh : H×nh 2.7 : Mµu s¾c trªn n¾p b×nh ¾c quy kh«ng b¶o d−ìng. c. C¸c th«ng sè sö dông cña ¾c quy : - §iÖn ¸p : 6V,9V,12V,®a cùc - Dung l−îng ¾c quy (®iÖn dung cña b×nh ¾c quy) + C10,Q10 : lµ dung l−îng tÝnh theo 10 giê phãng ®iÖn. C10 = Iphãng ®m .10giê,vÝ dô : 70Ah + C20,Q20 : lµ dung l−îng tÝnh theo 20 giê phãng ®iÖn. C20 = Iphãng ®m .20giê,vÝ dô : 126Ah - N¹p ¾c quy : n¹p theo hai c¸ch : + ®èi víi ¾c quy míi : n¹p víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi IN = 0.1 Q10 trong suèt thêi gian n¹p 13 giê. + ®èi víi ¾c quy cÇn n¹p bæ xung : n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi : 52
UN = 2.3 – 2.4 V/1 ¾c quy ®¬n,trong 3 giê n¹p,®¹t ®−îc 80% ®iÖn dung bæ xung. 2.3.2. M¸y ph¸t (Alternator) : M¸y ph¸t ®iÖn trªn «t« lµ m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu,gåm hai lo¹i : - Lo¹i cã chæi than : dïng cho c¸c xe phæ th«ng - Lo¹i kh«ng cã chæi than : dïng cho c¸c lo¹i xe qu©n sù,xe xuÊt sø Mü ë trong ch−¬ng tr×nh ta chØ xÐt lo¹i m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu cã chæi than. H×nh 2.8 : M¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu a.Chøc n¨ng cña m¸y ph¸t ®iÖn : 3 chøc n¨ng c¬ b¶n : - Ph¸t ®iÖn - ChØnh l−u dßng xoay chiÒu 3 pha do m¸y ph¸t t¹o ra thµnh dßng mét chiÒu - HiÖu chØnh ®iÖn ¸p : tiÕt chÕ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p sinh ra vµ dßng ®iÖn hiÖn thêi ®i ®Õn thiÕt bÞ ®iÖn ®Ó ®¶m b¶o nã lµ lu«n h»ng sè khi tèc ®é quay cña r«to m¸y ph¸t thay ®æi. b.CÊu t¹o : - R« to (phÇn c¶m),cuén d©y kÝch tõ,hai chïm cùc h×nh mãng,2 vßng tiÕp ®iÖn. H×nh 2.9 : R«to m¸y ph¸t - Stato (phÇn øng,phÇn ph¸t ®iÖn) : lµ khèi thÐp ®Þnh h×nh r·nh vµ r¨ng,cuén d©y 3 pha (®Êu h×nh sao hoÆc tam gi¸c) 53
H×nh 2.10 : Stato m¾c h×nh sao H×nh 2.11 : Stato m¾c h×nh tam gi¸c - Bé chØnh l−u Rectifier (giµn ®ièt) : BiÕn dßng ®iÖn xoay chiÒu 3 pha trong stato thµnh dßng mét chiÒu.Bé chØnh l−u cã tõ 6,8,9,11 vµ 12 ®ièt (lo¹i m¸y ph¸t 6 pha ®êi míi,dïng ®ièt æn ¸p) H×nh 2.12 : Bé chØnh l−u Rectifier 54
H×nh 2.13 : C¸c kiÓu bé chØnh l−u - Bé tiÕt chÕ IC Regulator : §iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch tõ ®Õn cuén d©y kÝch tõ ®Ó kiÓm so¸t ®iÖn ¸p ra. H×nh 2.14 : TiÕt chÕ IC Gi¾c c¾m (ch©n ra) cña tiÕt chÕ cã hai lo¹i,lo¹i nhËn biÕt ®iÖn ¸p m¸y ph¸t vµ lo¹i nhËn biÕt ®iÖn ¸p ¾cquy. H×nh 2.15 : Ch©n ra cña tiÕt chÕ IC. c.Nguyªn lý ho¹t ®éng : - §iÖn ¸p ®−îc t¹o ra trong cuén d©y stato : 55
H×nh 2.16 : §iÖn ¸p ®−îc t¹o ra trong cuén d©y stato - Sù chØnh l−u dßng ®iÖn xoay chiÒu 3 pha : H×nh 2.17 : Sù chØnh l−u dßng ®iÖn xoay chiÒu 3 pha - §Æc tuyÕn t¶i theo sè vßng quay cña m¸y ph¸t : Khi ®iÖn ¸p ®Çu ra cña m¸y ph¸t ®−îc gi÷ kh«ng ®æi lµ 14 V,dßng ®iÖn cã thÓ ph¸t tèi ®a cña m¸y ph¸t t¨ng theo tèc ®é quay.Tuy nhiªn nã bÞ giíi h¹n bëi hai yÕu tè : + C¶m kh¸ng : c¶m kh¸ng sinh ra trong cuén stato khi dßng ®iÖn xoay chiÒu ch¹y qua nã.C¶m kh¸ng t¨ng khi tèc ®é t¨ng. + HiÖn t−îng ph¶n tõ : tõ tr−êng ®−îc sinh ra khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua cuén d©y stato (khi m¸y ph¸t cã t¶i).Tõ tr−êng nµy lµm yÕu lùc tõ cña r«to. H×nh 2.18 : §Æc tÝnh t¶i cña m¸y ph¸t - Dßng ®iÖn ph¸t ra phô thuéc vµo nhiÖt ®é : Khi nhiÖt ®é t¨ng,dßng ®iÖn ph¸t ra gi¶m. V× khi nhiÖt ®é t¨ng,®iÖn trë cña cuén d©y kÝch tõ t¨ng lµm gi¶m dßng kÝch tõ khiÕn tõ 56
tr−êng gi¶m theo.Thªm vµo ®ã,khi nhiÖt ®é t¨ng,®iÖn trë stato t¨ng nªn dßng ph¸t ra gi¶m. - Chøc n¨ng cña ®ièt ®iÓm trung hoµ : Cuén d©y stato m¾c h×nh sao cã ®iÓm trung hoµ.§iÖn ¸p t¹i ®iÓm nµy cã thµnh phÇn xoay chiÒu khi cã t¶i,gi¸ trÞ ®Ønh cña thµnh phÇn xoay chiÒu nµy sÏ v−ît qu¸ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra cña m¸y ph¸t ë tèc ®é h¬n 2000-3000 vßng/phót.Cã thªm hai ®ièt ®iÓm trung tÝnh sÏ lÊy ®−îc phÇn ®iÖn ¸p v−ît nµy ®Ó lµm t¨ng c«ng suÊt m¸y ph¸t. H×nh 2.19 : Hai ®ièt bï ®iÓm trung hoµ H×nh 2.20 : Thµnh phÇn ®iÖn ¸p xoay H×nh 2.21 : §Æc tÝnh t¶i khi cã ®ièt chiÒu t¹i ®iÓm trung hoµ ®iÓm trung hoµ 2.3.3. Bé tiÕt chÕ IC : a. Chøc n¨ng cña bé tiÕt chÕ : - §iÒu chØnh ®iÖn ¸p m¸y ph¸t ®iÖn Umf : æn ®Þnh ë mét gi¸ trÞ trong d¶i 13.6V - 14.8 V. Ta cã Umf = c.nmf φ KT - ImfZ, Trong ®ã : Z lµ tæng trë m¸y ph¸t,cè ®Þnh. nmf vµ Imf thay ®æi ngÉu nhiªn,kh«ng kiÓm so¸t ®−îc Muèn cã Umf kh«ng ®æi,ta cÇn ph¶i thay ®æi tõ th«ng kÝch tõ φ KT - B¸o n¹p : BËt vµ t¾t ®Ìn b¸o n¹p ®Ó b¸o hiÖu m¸y ph¸t ®· cung cÊp ®iÖn cho m¹ng ®iÖn. 57
- B¸o sù cè trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn. b. S¬ ®å c¬ b¶n cña bé tiÕt chÕ : H×nh 2.22 : Bé tiÕt chÕ IC kiÓu M Trong ®ã : - M.IC : theo dâi ®iÖn ¸p ra vµ ®iÒu khiÓn dßng kÝch tõ,®Ìn b¸o s¹c vµ t¶i ë ®Çu d©y L. - Tr1 : ®iÒu chØnh dßng kÝch tõ. - Tr2 : bËt t¾t ®Ìn b¸o n¹p - D1 : ®ièt hÊp thô dßng ®iÖn c¶m øng trong cuén d©y kÝch tõ - IG : gi¾c cÊp d−¬ng tõ kho¸ ®iÖn vµo m¸y ph¸t ®Ó kÝch tõ ban ®Çu (måi tõ) cho m¸y ph¸t (Ignition switch) - B : cäc d−¬ng cña m¸y ph¸t (Battery) - F : gi¾c kÝch tõ (Field) - S : gi¾c tÝn hiÖu ®iÖn ¸p m¸y ph¸t ®−a vÒ bé tiÕt chÕ so s¸nh (Sensing),gi¾c nµy chØ cã ë tiÕt chÕ kiÓu nhËn biÕt ®iÖn ¸p ¾c quy. - L : gi¾c ®Ìn b¸o n¹p (Lamp) - E : gi¾c m¸t (Earth) - P : gi¾c trÝch ®iÖn ¸p ë mét pha xoay chiÒu ®−a vµo bé tiÕt chÕ ®Ó t¾t ®Ìn b¸o n¹p (Phase) c. C¬ chÕ ho¹t ®éng cña bé tiÕt chÕ IC lo¹i nhËn biÕt ®iÖn ¸p ¾c quy : * Ho¹t ®éng b×nh th−êng : + Khi kho¸ ®iÖn bËt ON vµ ®éng c¬ t¾t m¸y : Khi bËt kho¸ ®iÖn ON,®iÖn ¸p ¾cquy ®−îc ®Æt vµo cùc IG,lµm kÝch ho¹t m¹ch M.IC vµ Tr1 ®−îc më lµm dßng kÝch tõ ch¹y trong cuén d©y kÝch tõ.ë tr¹ng th¸i nµy m¸y 58
ph¸t ch−a ho¹t ®éng,do ®ã bé tiÕt chÕ bËt t¾t Tr1 ng¾t qu·ng ®Ó tiÕt kiÖm ®iÖn n¨ng cho ¾cquy ®ång thêi ®iÒu khiÓn më Tr2 ®Ó bËt ®Ìn b¸o n¹p (H×nh 2.20). + Khi m¸y ph¸t ®ang ph¸t ®iÖn (®iÖn ¸p thÊp h¬n ®iÖn ¸p ®iÒu chØnh) : H×nh 2.23 : Ho¹t ®éng cña bé tiÕt chÕ khi ®iÖn ¸p ra thÊp. Khi ®éng c¬ khëi ®éng dÉn ®éng m¸y ph¸t,m¹ch M.IC ®iÒu khiÓn Tr1 më dßng kÝch tõ vµ m¸y ph¸t ph¸t ®iÖn.§Õn khi ®iÖn ¸p cùc B lín h¬n ®iÖn ¸p ¾cquy th× dßng ®iÖn m¸y ph¸t sÏ n¹p cho ¾cquy vµ cung cÊp cho c¸c phô t¶i ®iÖn.§ång thêi m¹ch M.IC nhËn biÕt ®iÖn ¸p cùc P lín sÏ ®iÒu khiÓn ®ãng Tr2 ®Ó t¾t ®Ìn b¸o n¹p. + Khi m¸y ph¸t ®ang ph¸t ®iÖn (®iÖn ¸p cao h¬n ®iÖn ¸p ®iÒu chØnh) H×nh 2.24 : Ho¹t ®éng cña bé tiÕt chÕ khi ®iÖn ¸p ra cao Khi Tr1 tiÕp tôc më,®iÖn ¸p m¸y ph¸t tiÕp tôc t¨ng lªn kÐo theo ®iÖn ¸p cùc S t¨ng.Khi m¹ch M.IC nhËn biÕt ®iÖn ¸p cùc S lín h¬n ®iÖn ¸p ®iÒu chØnh,m¹ch M.IC sÏ ®ãng Tr1,ng¾t dßng kÝch tõ vµ ®iÖn ¸p m¸y ph¸t (cùc B) gi¶m xuèng.§ièt D1 sÏ hÊp thô dßng ®iÖn c¶m øng khi tõ th«ng qua cuén d©y kÝch tõ gi¶m ®ét ngét.Sau ®ã nÕu ®iÖn ¸p cùc S gi¶m tíi gi¸ trÞ ®iÒu chØnh th× m¹ch M.IC l¹i më Tr1,th«ng dßng kÝch tõ 59
vµ ®iÖn ¸p m¸y ph¸t t¨ng lªn.Bé tiÕt chÕ IC gi÷ cho ®iÖn ¸p cùc S æn ®Þnh (®iÖn ¸p ®iÒu chØnh) b»ng c¸ch lÆp ®i lÆp l¹i c¸c qu¸ tr×nh trªn. * Ho¹t ®éng kh«ng b×nh th−êng : + Khi cuén d©y kÝch tõ bÞ ®øt : H×nh 2.25 : Ho¹t ®éng cña bé tiÕt chÕ khi cuén d©y kÝch tõ bÞ ®øt Khi m¸y ph¸t ®ang ho¹t ®éng,nÕu cuén d©y kÝch tõ bÞ ®øt th× m¸y ph¸t sÏ kh«ng s¶n xuÊt ra ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cùc P = 0.M¹ch M.IC më Tr2 ®Ó bËt ®Ìn b¸o n¹p cho biÕt hiÖn t−îng kh«ng b×nh th−êng nµy. + Khi cuén d©y kÝch tõ bÞ chËp (ng¾n m¹ch) : H×nh 2.26 : Ho¹t ®éng cña bé tiÕt chÕ khi cuén d©y kÝch tõ ng¾n m¹ch Khi m¸y ph¸t quay,nÕu cuén d©y kÝch tõ bÞ chËp m¹ch,tøc lµ ®iÖn ¸p cùc B ®−îc ®Æt trùc tiÕp vµo cùc F,dßng ®iÖn ®i vµo trong m¹ch M.IC rÊt lín.M¹ch M.IC ®ãng Tr1 ®Ó b¶o vÖ ®ång thêi më Tr2 ®Ó bËt ®Ìn b¸o n¹p. + Khi cùc S bÞ ng¾t : 60
H×nh 2.27 : Ho¹t ®éng cña bé tiÕt chÕ khi cùc S bÞ ng¾t Khi m¸y ph¸t ®ang quay,nÕu cùc S bÞ ng¾t,m¹ch M.IC nhËn thÊy kh«ng cã tÝn hiÖu vµo tõ cùc S sÏ më Tr2 bËt ®Ìn b¸o n¹p,®ång thêi m¹ch M.IC sÏ lÊy ®iÖn ¸p cùc B ®Ó thay cho cùc S lµm ®iÖn ¸p ®iÒu chØnh. + Khi cùc B bÞ ng¾t : H×nh 2.28 : Ho¹t ®éng cña bé tiÕt chÕ khi cùc B bÞ ng¾t Khi m¸y ph¸t quay,nÕu cùc B ë t×nh tr¹ng bÞ hë m¹ch th× ¾cquy sÏ kh«ng ®−îc n¹p vµ ®iÖn ¸p ¾cquy (cùc S) gi¶m dÇn.M¹ch M.IC nhËn thÊy ®iÖn ¸p cùc S thÊp h¬n gi¸ trÞ ®iÒu chØnh th× më Tr1,th«ng dßng kÝch tõ ®Ó t¨ng dßng ®iÖn t¹o ra.KÕt qu¶ lµ ®iÖn ¸p cùc B cø t¨ng lªn.Tuy nhiªn m¹ch M.IC ®iÒu chØnh dßng kÝch tõ sao cho ®iÖn ¸p cùc B kh«ng v−ît qu¸ 20 V ®Ó b¶o vÖ m¸y ph¸t vµ bé tiÕt chÕ IC. Khi ®iÖn ¸p cùc S tiÕp tôc gi¶m thÊp h¬n (11 V-13V),m¹ch M.IC sÏ ®iÒu chØnh ®Ó ¾c quy kh«ng ®−îc n¹p,®ång thêi më Tr2 bËt ®Ìn b¸o n¹p vµ ®iÒu chØnh dßng kÝch tõ ®Ó gi¶m ®iÖn ¸p cùc B ®Ó b¶o vÖ m¸y ph¸t vµ bé tiÕt chÕ IC. + Khi ng¾n m¹ch gi÷a cùc F vµ cùc E : 61
H×nh 2.29 : Ho¹t ®éng cña bé tiÕt chÕ khi cùc E vµ F ng¾n m¹ch Khi m¸y ph¸t quay,nÕu cùc F vµ E ng¾n m¹ch th× ®iÖn ¸p ë cùc B sÏ ®−îc nèi m¸t (cùc E) th«ng qua cuén d©y kÝch tõ mµ kh«ng qua Tr1.KÕt qu¶ lµ ®iÖn ¸p ra cña m¸y ph¸t trë lªn rÊt lín v× dßng kÝch tõ kh«ng ®−îc ®ãng ng¾t theo Tr1 thËm trÝ ®iÖn ¸p cùc S sÏ v−ît ®iÖn ¸p ®iÒu chØnh.M¹ch M.IC nhËn biÕt ®iÖn ¸p cao t¹i cùc S vµ më Tr2 bËt ®Ìn b¸o n¹p. 62
Ch−¬ng 3 : hÖ thèng khëi ®éng 3.1.C«ng dông,ph©n lo¹i vµ yªu cÇu : - Quay trôc khuûu ®éng c¬ (b¸nh ®µ ®éng c¬) víi sè vßng quay tèi thiÓu ®ñ ®Ó næ m¸y (n®cmi) n®cmin = 25 ÷ 30 vßng/phót ®èi víi ®éng c¬ x¨ng,thùc tÕ lµ 125 ÷ 175 vßng/phót = 70 ÷ 120 vßng/phót ®èi víi ®éng c¬ ®iesel,thùc tÕ lµ 150 ÷ 330 vßng/phót - Hç trî khëi ®éng l¹nh (®èi víi ®éng c¬ ®iesel) - SÊy nãng buång ch¸y - SÊy nãng kh«ng khÝ n¹p (giã) H×nh 3.1 : HÖ thèng khëi ®éng H×nh 3.2 : M¸y ®Ò 1 - ¾c quy;2 – kho¸ ®iÖn; 3 – m¸y ®Ò Yªu cÇu : • Maùy khôûi ñoäng phaûi quay ñöôïc truïc khuyûu ñoäng cô vôùi toác ñoä thaáp nhaát maø ñoäng cô coù theå noå ñöôïc. • Nhieät ñoä laøm vieäc khoâng ñöôïc quaù giôùi haïn cho pheùp. • Phaûi baûo ñaûm khôûi ñoäng laïi ñöôïc nhieàu laàn. • Tyû soá truyeàn töø baùnh raêng cuûa maùy khôûi ñoäng vaø baùnh raêng cuûa baùnh ñaø naèm trong giôùi haïn (töø 9 ñeán 18). • Chieàu daøi, ñieän trôû cuûa daây daãn noái töø accu ñeán maùy khôûi ñoäng phaûi naèm trong giôùi haïn quy ñònh (< 1m). • Moment truyeàn ñoäng phaûi ñuû ñeå khôûi ñoäng ñoäng cô. 3.2. Nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng vµ c¸c s¬ ®å tiªu biÓu : 3.2.1. Nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng : H×nh 3.3 63
Khi thùc hiÖn ®Ò,ng−êi ta bËt kho¸ ®iÖn ®ª cÊp ®iÖn vµo gi¾c 50 cña m¸y ®Ò.Hai cuén d©y WK (cuén kÐo) vµ cuén WG (cuén gi÷) cña chuét ®Ò ®−îc cÊp ®iÖn nªn t¹o ra tõ tr−êng hót lâi thÐp cña chuét ®Ò di chuyÓn.Trong khi lâi thÐp cña chuét ®ª di chuyÓn,th«ng qua n¹ng g¹t hoÆc qua lß xo ®Èy,®Èy khíp truyÒn ®éng cïng b¸nh r¨ng ®Ò tiÕn vÒ vµnh r¨ng b¸nh ®µ,¨n khíp víi r¨ng b¸nh ®µ.Cho ®Õn khi r¨ng m¸y ®Ò ®· ¨n khíp ®ñ víi r¨ng b¸nh ®µ th× mét tiÕp ®iÓm chÝnh(d¹ng ®Üa ®ång ,thái ®ång) sÏ ®ãng m¹ch tõ cäc 30 ®Õn cäc C cña m¸y ®Ò ®Ó ¾c quy cung cÊp ®iÖn trùc tiÕp vµo m«t¬ ®ª.M«t¬ ®Ò quay vµ ph¸t huy m«men lín lµm quay b¸nh ®µ vµ trôc khuûu ®éng c¬. H×nh 3.3 : HÖ thèng ®Ò 1- kho¸ ®iÖn; 2 – cäc 50; 3 – cuén hót; 4 – cuén gi÷; 5 – chuét ®Ò; 6 – lâi thÐp chuét ®Ò; 7 – n¹ng g¹t; 8 – b¸nh r¨ng ®Ò; 9 – vµnh r¨ng b¸nh ®µ; 10 – tiÕp ®iÓm chÝnh; 11 – cäc 30; 12 – cäc C 3.2.2. C¸c m¹ch ®Êu hÖ thèng ®Ò tiªu biÓu : * S¬ ®å 1 : §Ò trùc tiÕp qua kho¸ ®iÖn : + ¾cquy → kho¸ ®iÖn → cäc 50 * S¬ ®å 2 : §Ò qua r¬le ®Ò trung gian vµ c«ng t¾c ch©n c«n §¹p ch©n c«n ®Ó c«ng t¾c ch©n c«n ®ãng → bËt kho¸ ®iÖn vÒ vÞ trÝ STA : + ¾cquy → kho¸ ®iÖn → cuén d©y r¬le ®Ò trung gian → c«ng t¾c ch©n c«n → - ¾cquy → tiÕp ®iÓm cña r¬le ®Ò trung gian ®ãng ®Ó cÊp + tíi cäc 50. * S¬ ®å 3 : §Ò qua c«ng t¾c sè tù ®éng : (®Ó tay sè P hoÆc N) bËt kho¸ ®iÖn ë nÊc ®Ò. +¾cquy → kho¸ ®iÖn → c«ng t¾c sè tù ®éng ON → cäc 50 * S¬ ®å 4 : §Ò qua t¬le ®Ò trung gian : bËt kho¸ ®iÖn ë nÊc STA : + ¾cquy → kho¸ ®iÖn → cuén d©y r¬le ®Ò trung gian → m¸t → - ¾cquy dÉn ®Õn tiÕp ®iÓm ®ãng → cÊp + vµo cäc 50. * S¬ ®å 5 : §Ò qua r¬le ®Ò trung gian vµ c«ng t¾c sè tù ®éng : (®Ó ë tay sè P hoÆc N) + ¾c quy → kho¸ ®iÖn → c«ng t¾c sè tù ®éng ON → cuén d©y r¬le ®Ò trung gian → m¸t → - ¾cquy,dÉn ®Õn tiÕp ®iÓm r¬le ®Ò trung gian ®ãng ®Ó cÊp + ¾cquy vµo cäc 50. 64
H×nh 3.4 : C¸c s¬ ®å m¹ch ®Êu hÖ thèng khëi ®éng tiªu biÓu 3.3. C¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng khëi ®éng ®éng c¬ : 3.3.1. M¸y khëi ®éng : Cã 4 lo¹i m¸y khëi ®éng : - Lo¹i th−êng : dïng c¬ cÊu n¹ng g¹t ®Ó g¹t b¸nh r¨ng ®Ò tiÕn vÒ vµnh r¨ng b¸nh ®µ - Lo¹i gi¶m tèc : m«t¬ ®Ò dÉn ®éng b¸nh r¨ng ®Ò th«ng qua cÆp b¸nh r¨ng gi¶m tèc. - Lo¹i b¸nh r¨ng hµnh tinh : m«t¬ ®Ò dÉn ®éng b¸nh r¨ng ®Ò th«ng qua bé b¸nh r¨ng hµnh tinh. - Lo¹i gi¶m tèc hµnh tinh-m«t¬ thanh dÉn H×nh 3.5 : C¸c lo¹i m¸y khëi ®éng. a.CÊu t¹o : ë ®©y ta xÐt cÊu t¹o cña m¸y khëi ®éng lo¹i gi¶m tèc. 65
H×nh 3.6.M¸y khëi ®éng lo¹i gi¶m tèc - Chuét ®Ò (c«ng t¾c tõ) : Thùc hiÖn viÖc ®Èy b¸nh r¨ng ®Ò vµo ¨n khíp víi vµnh r¨ng b¸nh ®µ vµ kÐo b¸nh r¨ng ®Ò vÒ vÞ trÝ ban ®Çu khi qu¸ tr×nh ®Ò kÕt thóc.Chuét ®Ò cßn ho¹t ®éng nh− mét c«ng t¾c cung cÊp dßng ®iÖn ®Õn m«t¬ ®Ò. - PhÇn øng vµ æ bi : C¸c vßng d©y phÇn øng ®−îc m¾c nèi tiÕp t¹i c¸c l¸ ®ång cæ gãp.PhÇn øng cã nhiÖm vô sinh ra m«mem quay r«to ë tèc ®é cao. - PhÇn c¶m : Gåm c¸c cuén d©y kÝch tõ t¹o ra tõ th«ng,vµ c¸c lâi cùc,vá b»ng s¾t ®Ó dÉn tõ. 66
- Chæi than vµ gi¸ ®ì chæi than : Cung cÊp dßng ®iÖn vµo c¸c vßng d©y phÇn øng theo chiÒu tõ chæi than d−¬ng ®Õn chæi than ©m. - Bé truyÒn gi¶m tèc : Gåm bé truyÒn b¸nh r¨ng ¨n khíp ngoµi cã tû sè truyÒn gi¶m tèc vµ ly hîp mét chiÒu ®−îc l¾p bªn trong ®Ó ng¨n dßng truyÒn m«men ng−îc tõ b¸nh ®µ vÒ m«t¬. - M¨ng®Ých ®Ò : TruyÒn m«men quay cña m«t¬ ®Õn b¸nh r¨ng ®Ò,®ång thêi ng¨n sù truyÒn ng−îc m«men tõ b¸nh ®µ vÒ m«t¬.§ång thêi trôc xo¾n èc biÕn ®æi chuyÓn ®éng quay cña m«t¬ ®Ò thµnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cña b¸nh r¨ng ®Ò,gióp cho viÖc vµo khíp gi÷a b¸nh r¨ng ®Ò vµ vµnh r¨ng b¸nh ®µ ®−îc b¶o ®¶m. 3.3.2. Moät soá cô caáu ñieàu khieån trong heä thoáng khôûi ñoäng : 3.3.2.1. Rô le khôûi ñoäng trung gian : Relay khôûi ñoäng laø thieát bò duøng ñeå ñoùng maïch ñieän cung caáp ñieän cho maùy khôûi ñoäng. Thieát bò naøy coù taùc duïng laøm giaûm doøng qua coâng taéc maùy. 67
Hình 3.7: Relay khôûi ñoäng 3.3.2.2. Rô le gaøi khôùp : Relay gaøi khôùp duøng ñeå ñaåy baùnh raêng maùy khôûi ñoäng vaøo aên khôùp vôùi voøng raêng baùnh ñaø vaø ñoùng tieáp ñieåm ñöa doøng ñieän ñeán motor ñieän, giöõ yeân tieáp ñieåm cho ñeán heát thôøi gian khôûi ñoäng. 3.3.2.3. Rô le baûo veä khôûi ñoäng : a. Coâng duïng Relay baûo veä khôûi ñoäng laø thieát duøng ñeå baûo veä maùy khôûi ñoäng trong nhöõng tröôøng hôïp sau: • Khi taøi xeá khoâng theå nghe ñöôïc tieáng ñoäng cô noå. • Khôûi ñoäng baèng ñieàu khieån töø xa. • Khôûi ñoäng laïi nhieàu laàn. Thieát bò duøng baûo veä khôûi ñoäng coøn goïi laø relay khoùa khôûi ñoäng. Relay khoùa khôûi ñoäng hoaït ñoäng tuøy thuoäc vaøo toác ñoä quay cuûa ñoäng cô. Ta coù theå laáy tín hieäu naøy töø maùy phaùt (daây L cuûa ñeøn baùo saïc vaø diode phuï). Khi khôûi ñoäng, ñieän theá ôû ñaàu L cuûa maùy phaùt taêng. Khi ñoäng cô ñaït toác ñoä ñuû lôùn (ñoäng cô ñaõ noå), relay khoùa khôûi ñoäng seõ ngaét doøng ñieän ñöa ñeán relay cuûa maùy khôûi ñoäng, cho duø taøi xeá vaãn coøn baät coâng taéc khôûi ñoäng. Ngoaøi ra, relay khoùa khôûi ñoäng khoâng cho pheùp khôûi ñoäng khi ñoäng cô ñang hoaït ñoäng. Caáu taïo nguyeân lyù laøm vieäc cuûa relay khoùa khôûi ñoäng 68
Relay khoùa khôûi ñoäng duøng tieáp ñieåm cô khí. K ST(IG/SW) L(ALT) BAT STARTING RELAY Hình 3.8: Relay baûo veä khôûi ñoäng Khi baät coâng taéc khôûi ñoäng, doøng ñieän qua Wbv qua cuoän kích maùy phaùt veà mass laøm ñoùng tieáp ñieåm K, doøng ñieän ñeán relay khôûi ñoäng. Khi ñoäng cô hoaït ñoäng, maùy phaùt ñieän baét ñaàu laøm vieäc (ñaàu L coù ñieän aùp baèng ñieän aùp accu nhöng maùy chöa taét coâng taéc khôûi ñoäng), doøng ñieän qua Wbv maát khieán khoùa K môû, ngaét doøng ñeán relay khôûi ñoäng laøm cho maùy khôûi ñoäng khoâng hoaït ñoäng nöõa. 1 Hình 3.9: Sô ñoà thöïc teá maïch baûo veä khôûi ñoäng 1. Accu; 2. Coâng taéc nguoàn; 3. Coâng taéc maùy; 4. Coâng taéc khôûi ñoäng; 5. Ñeøn baùo naïp, 6. Maùy phaùt; 7. Relay baûo veä khôûi ñoäng; 8. Maùy khôûi ñoäng b. Maïch baûo veä khôûi ñoäng ñieàu khieån baèng ñieän töû Trong loaïi naøy, ngöôøi ta söû duïng maïch bieán ñoåi taàn soá sang ñieän theá baèng caùch laáy tín hieäu taàn soá töø daây trung hoaø (N) cuûa maùy phaùt hoaëc ñaàu aâm bobine. Tín hieäu toác ñoä ñoäng cô theå hieän qua taàn soá ñaùnh löûa ñöôïc ñöa ñeán ngoõ vaøo cuûa maïch baûo veä, laøm thay ñoåi taàn soá ñoùng môû cuûa T1. Hieäu ñieän theá trung bình treân tuï C2 phuï thuoäc 69
vaøo taàn soá naøy. Vì vaäy, khi ñoäng cô hoaït ñoäng, transitor T3 seõ ôû traïng thaùi ñoùng vaø maïch khôûi ñoäng seõ khoâng hoaït ñoäng. AÂm ST bobine IG (relay ñeà) D2 R5 R6 R1 R10 D1 + C1 R4 R7 T2 R8 T3 T1 - C2 R R 2 3 D3 Mass R9 Hình 3.10: Maïch baûo veä khôûi ñoäng duøng OP-AMP 3.3.2.4. Rô le ñoåi daáu ñieän aùp : Treân moät soá xe coù coâng suaát lôùn thöôøng söû duïng heä thoáng ñieän 12/24V. Heä thoáng ñieän 12V duøng cung caáp cho caùc phuï taûi coøn heä thoáng ñieän 24V duøng ñeå khôûi ñoäng. Hình 3.14 trình baøy sô ñoà ñaáu daây cuûa maïch ñoåi ñieän aùp treân xe IFA. Treân sô ñoà naøy, maùy khôûi ñoäng coù hieäu ñieän theá laøm vieäc laø 24 V trong khi caùc phuï taûi ñieän khaùc vaø maùy phaùt coù ñieän aùp ñònh möùc laø 12V. Ñeå chuyeån ñoåi ñieän aùp trong luùc khôûi ñoäng, thöôøng boá trí relay ñoåi ñieän aùp, relay naøy coù nhieäm vuï ñaáu noái tieáp 2 bình accu 12V ñeå coù 24V khi khôûi ñoäng. Khi keát thuùc khôûi ñoäng hai bình accu seõ ñöôïc maéc song song ñeå maùy phaùt naïp ñieän cho chuùng. Hình 3.11: Maïch khôûi ñoäng vôùi relay ñoåi ñieän 12V-24V 70
3.3.3. HÖ thèng hç trî khëi ®éng ®éng c¬ Diesel. HÖ thèng hç trî khëi ®éng ®éng c¬ diesel bao gåm hai nguyªn t¾c sÊy: - SÊy nãng buång ®èt ®éng c¬ : trªn xe con,xe nhá,xe trung b×nh. - SÊy nãng kh«ng khÝ n¹p trªn ®−êng èng n¹p : trªn xe t¶i,xe buýt a. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng sÊy ®iÒu khiÓn trùc quan: H×nh 3.12. HÖ thèng sÊy ®iÒu khiÓn trùc quan Khi vÆn kho¸ ®iÖn vÒ nÊc G (Glow-sÊy),dßng ®iÖn ®i theo chiÒu : + Aq → cÇu ch× → kho¸ ®iÖn (nÊc G) → cuén d©y r¬le sÊy → m¸t,khi ®ã,tiÕp ®iÓm cña r¬le sÊy ®ãng,sÏ cung cÊp dßng ®iÖn ®Õn c¸c bugi sÊy l¾p song song → m¸t. §ång thêi sÏ cã dßng ®iÖn ®i tõ + Aq → cÇu ch× → khãa ®iÖn → r¬ le thêi gian sÊy vµ ®Ìn b¸o sÊy → m¸t. Ngay khi ng−êi l¸i vÆn kho¸ ®iÖn vÒ nÊc G,r¬ le thêi gian sÊy th«ng ©m ®Ó bËt ®Ìn b¸o sÊy,vµ khëi ®éng bé ®Õm thêi gian sÊy.Khi thêi gian sÊy kÕt thóc,r¬le thêi gian sÊy t¾t ®Ìn b¸o sÊy,ng−êi l¸i vÆn kho¸ ®iÖn vÒ nÊc STA,thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®Ò.NÕu ®Ò kho¶ng 10 gi©y ®éng c¬ ch−a næ,ph¶i nghØ 2 phót tr−íc khi lÆp l¹i qu¸ tr×nh ®Ò. b. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng sÊy lËp tr×nh ®iÒu khiÓn hai chÕ ®é : - ChÕ ®é sÊy nhanh : khi nhiÖt ®é n−íc lµm m¸t ®éng c¬ < 500C,bé ®iÒu khiÓn Controller ®iÒu khiÓn r¬le 1 ON ®Ó ¾cquy cÊp ®iÖn trùc tiÕp ®Õn c¸c bugi sÊy m¾c song song víi nhau,®Õn khi nhiÖt ®é bugi sÊy ®¹t 9000C (ph¶n ¸nh qua dßng ®iÖn cÊp cho 71
bugi sÊy,®o b»ng ®iÖn trë c¶m biÕn) th× bé ®iÒu khiÓn sÊy t¾t OFF r¬le 1 vµ cÊp ®iÖn cho r¬le 2 ®Ó tiÕp tôc sÊy ë nÊc 2 .ë nÊc 2 : ¾c quy cÊp ®iÖn cho c¸c bugi sÊy qua r¬le 2 vµ ®iÖn trë phô,do ®ã nhiÖt ®é bugi sÊy ®¹t 4500C,gäi lµ chÕ ®é sÊy æn ®Þnh. Trong c¶ hai tr−êng hîp nµy,®Ìn b¸o sÊy s¸ng.Sau ®ã,®Ìn b¸o sÊy t¾t,b¸o hiÖu qu¸ tr×nh sÊy ®· hoµn thµnh,chuyÓn sang ®Ò. - ChÕ ®é sÊy æn ®Þnh : khi nhiÖt ®é n−íc lµm m¸t ®éng c¬ ≥ 500C,thùc hiÖn sÊy ë nÊc 2. H×nh 3.13 : HÖ thèng sÊy lËp tr×nh ®iÒu khiÓn hai chÕ ®é 72
Ch−¬ng 4 : hÖ thèng ®¸nh löa 4.1.C«ng dông,ph©n lo¹i,yªu cÇu : a.C«ng dông : BiÕn ®æi dßng ®iÖn mét chiÒu ®iÖn ¸p thÊp (12V,14V) thµnh c¸c xung ®iÖn cao ¸p (12.000V-45.000V) ®ñ t¹o ra tia löa ®iÖn m¹nh (nhiÖt ®é 10.000 0C) vµo ®óng thêi ®iÓm quy ®Þnh (thêi ®iÓm ®¸nh löa sím) vµ theo thø tù nhÊt ®Þnh (thø tù næ). b.Tæng quan vÒ hÖ thèng ®¸nh löa : Trong ®éng c¬ x¨ng,hçn hîp kh«ng khÝ-nhiªn liÖu ®−îc ®¸nh löa ®Ó ®èt ch¸y (næ) vµ ¸p lùc sinh ra tõ sù bèc ch¸y sÏ ®Èy pÝtt«ng xuèng.N¨ng l−îng nhiÖt ®−îc biÕn thµnh ®éng lùc cã hiÖu qu¶ cao nhÊt khi ¸p lùc næ cùc ®¹i ®−îc ph¸t sinh vµo thêi ®iÓm trôc khuûu ë vÞ trÝ 100 sau ®iÓm chÕt trªn (TDC).V× vËy ph¶i ®¸nh löa sím sao cho ¸p lùc næ cùc ®¹i ®−îc t¹o ra vµo thêi ®iÓm 100 sau TDC .Thêi ®iÓm ®¸nh löa ®Ó ®éng c¬ cã thÓ s¶n ra ¸p lùc næ cùc ®¹i nµy l¹i th−êng xuyªn thay ®æi tuú thuéc vµo ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®éng c¬. Gãc ®¸nh löa sím γ 0pt lµ gãc quay cña trôc khuûu ®éng c¬ tÝnh tõ thêi ®iÓm xuÊt hiÖn tia löa ®iÖn t¹i bugi cho ®Õn khi pÝtt«ng lªn tíi TDC. H×nh 4.1 : Gãc ®¸nh löa sím Gãc ®¸nh löa sím ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn c«ng suÊt,tÝnh kinh tÕ vµ ®é « nhiÔm cña khÝ th¶i ®éng c¬.Gãc ®¸nh löa sím tèi −u phô thuéc vµo rÊt nhiÒu yÕu tè : γ 0pt = f(pb®,tb®,p,twt,tmt,n,N0 ) Trong ®ã : pb® : ¸p suÊt trong buång ®èt t¹i thêi ®iÓm ®¸nh löa tb® : nhiÖt ®é buång ®èt p : ¸p suÊt trªn ®−êng èng n¹p twt : nhiÖt ®é n−íc lµm m¸t ®éng c¬ tmt : nhiÖt ®é m«i tr−êng n : sè vßng quay cña ®éng c¬ 73
N0 : chØ sè octan cña x¨ng - Qu¸ tr×nh ch¸y cña hoµ khÝ : + giai ®o¹n ch¸y trÔ : + giai ®o¹n lan truyÒn ngän löa : - Thêi ®iÓm ®¸nh löa sím : 74
c.Ph©n lo¹i hÖ thèng ®¸nh löa : Chia lµm 5 nhãm : 1 - HÖ thèng ®¸nh löa m¸ vÝt (tiÕp ®iÓm) : CI (Conventional Ignition system) 2 - HÖ thèng ®¸nh löa b»ng IC : TI ( Transistor Ignition system) 75
3 - HÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh cã bé chia ®iÖn : SI ( Semiconductor Ignition system) 4 - HÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh kh«ng cã bé chia ®iÖn : BSI hoÆc DLI ( Distributorless Ignition system) 5 – HÖ thèng ®¸nh löa b»ng tô ®iÖn : CDI (Capacitor Discharged Ignition system) Trong mçi nhãm l¹i chia thµnh nhiÒu kiÓu kh¸c nhau,tæng céng h¬n 20 kiÓu. d. Yªu cÇu : - HT§L ph¶i sinh ra søc ®iÖn ®éng thø cÊp ®ñ lín ®Ó phãng ®iÖn qua khe hë bugi trong tÊt c¶ c¸c chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng c¬. - Tia löa ®iÖn trªn bugi ph¶i ®ñ n¨ng l−îng vµ thêi gian phãng ®Ó ®èt ch¸y hoµn toµn hoµ khÝ. - Gãc ®¸nh löa sím ph¶i ®óng trong mäi chÕ ®é ho¹t ®éng cña ®éng c¬. - C¸c phô kiÖn cña hÖ thèng ®¸nh löa ph¶i ho¹t ®éng tèt trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cao vµ ®é rung xãc lín. 76
4.2. nguyªn lý t¹o ®iÖn cao ¸p vµ c¸c s¬ ®å ®¸nh löa tiªu biÓu : - S¬ ®å nguyªn lý hÖ thèng ®¸nh löa : - N¨ng l−îng dù tr÷ Wdt : N¨ng l−îng dù tr÷ Wdt lµ n¨ng l−îng tÝch luü d−íi d¹ng tõ tr−êng trong cuén d©y s¬ cÊp cña b«bine.§Ó ®¶m b¶o tia löa ®iÖn cã ®ñ n¨ng l−îng ®Ó ®èt ch¸y hoµn toµn hoµ khÝ,hÖ thèng ®¸nh löa ph¶i ®¶m b¶o ®−îc n¨ng l−îng dù tr÷ trªn cuén s¬ cÊp cña b«bine ë mét gi¸ trÞ x¸c ®Þnh : - Tèc ®é biÕn thiªn cña hiÖu ®iÖn thÕ thø cÊp S : tèc ®é biÕn thiªn hiÖu ®iÖn thÕ thø c¸p S cµng lín th× tia löa ®iÖn xuÊt hiÖn t¹i ®iÖn cùc bugi cµng m¹nh nhê ®ã dßng kh«ng bÞ rß qua muéi than trªn ®iÖn cùc bugi,n¨ng l−îng tiªu hao trªn m¹ch thø cÊp gi¶m. - Quy luËt biÕn ®æi cña dßng ®iÖn s¬ cÊp i1 vµ ®iÖn ¸p thø cÊp U2m : Vïng gia t¨ng dßng ®iÖn s¬ cÊp vµ t¹o n¨ng l−îng tÝch luü chuÈn bÞ cho ®¸nh löa Vïng dßng ®iÖn s¬ cÊp bÞ ng¾t,tèc ®é biÕn thiªn cña tõ tr−êng rÊt lín vµ c¶m øng ra ®iÖn cao ¸p ë cuén thø cÊp 77
- Nh÷ng hÖ thèng ®¸nh löa trªn «t« hiÖn nay,®Ó ng¾t dßng s¬ cÊp ng−êi ta dïng IC ®¸nh löa nhËn tÝn hiÖu tõ c¶m biÕn ®¸nh löa (HT§L TI hay HT§L ®éc lËp kh«ng hép ®en),cßn trong c¸c HT§L cã hép ®en (ECU) ®Ó ng¾t dßng ®iÖn s¬ cÊp ng−êi ta dïng IC ®¸nh löa hoÆc Tranzito nhËn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ ECU (xung IGT). 4.3. C¸c hÖ thèng ®¸nh löa : 4.3.1. HÖ thèng ®¸nh löa CI : 4.3.1.1. S¬ ®å nguyªn lý: H×nh 4.2: HÖ thèng ®¸nh löa th−êng 1. ¾c quy 4. Cuén s¬ cÊp 7. Con quay chia ®iÖn 10. CÆp tiÕp ®iÓm 2. Kho¸ ®iÖn 5. Lâi thÐp 8. N¾p bé chia ®iÖn 11. Cam chia ®iÖn 3. §iÖn trë phô 6. Cuén thø cÊp 9. Bugi 12. Tô ®iÖn H×nh 4.3: S¬ ®å ®Êu d©y hÖ thèng ®¸nh löa th−êng 1. ¾c quy; 2. Kho¸ ®iÖn; 3. B«bin; 4. Bé chia ®iÖn; 5. Tô ®iÖn; 6. CÆp tiÕp ®iÓm; 7. Bugi. 78
4.3.1.2. Nguyªn lý lµm viÖc Khi ®ãng kho¸ ®iÖn, dßng ®iÖn mét chiÒu I1 sÏ qua cuén d©y s¬ cÊp (4). Khi tiÕp ®iÓm (10) ®ãng, m¹ch s¬ cÊp khÐp kÝn vµ dßng s¬ cÊp trong m¹ch cã chiÒu tõ : (+) ¾c quy t kho¸ ®iÖn t ®iÖn trë phô (3) t cuén s¬ cÊp (w1) t tiÕp ®iÓm (10) t m¸t t (-) ¾c quy. Khi khãa ®iÖn ë møc START (nÊc khëi ®éng) ®iÖn trë phô ®−îc nèi t¾t lo¹i ra khái m¹ch s¬ cÊp trªn. Thêi gian tiÕp ®iÓm ®ãng dßng s¬ cÊp gia t¨ng tõ gi¸ trÞ I0 ®Õn gi¸ trÞ cùc ®¹i Imax. Cam chia ®iÖn(11) quay, t¸c ®éng tiÕp ®iÓm (10) më ra, m¹ch s¬ cÊp bÞ ng¾t (më) ®ét ngét,tõ tr−êng trong lâi thÐp bÞ ng¾t ®ét ngét, tõ th«ng do dßng s¬ cÊp sinh ra biÕn thiªn mãc vßng qua hai cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp. Trong cuén s¬ cÊp sinh ra søc ®iÖn ®éng tù c¶m C1 cã trÞ sè (180 ÷300)(V). §ång thêi trong cuén thø cÊp xuÊt hiÖn mét søc ®iÖn ®éng c¶m øng cã trÞ sè 18 ÷ 25(KV). Lóc ®ã xung cao ¸p ë cuén thø cÊp sÏ ®−îc dÉn qua con quay (7) bé chia ®iÖn (8) ®Ó dÉn ®Õn bugi (9) vµ phãng qua khe hë cña bugi t¹o ra tia löa ®iÖn ®óng thêi ®iÓm gÇn cuèi cña qu¸ tr×nh nÐn ®Ó ®èt ch¸y hçn hîp c«ng t¸c cña ®éng c¬. ë cuén s¬ cÊp xuÊt hiÖn søc ®iÖn ®éng U1 = 180 ÷ 300(V). Lóc nµy tô ®iÖn sÏ tÝch ®iÖn, lµm gi¶m nhanh søc ®iÖn ®éng tù c¶m U1 hay nãi c¸ch kh¸c, lµm cho dßng s¬ cÊp mÊt ®i ®ét ngét, ®Ó lµm xuÊt hiÖn søc ®iÖn ®éng c¶m øng lín ë cuén s¬ cÊp. Tô ®iÖn cßn cã t¸c dông b¶o vÖ cÆp tiÕp ®iÓm khái bÞ ch¸y. 4.3.1.3. C¸c bé phËn chÝnh trong hÖ thèng ®¸nh löa: a. BiÕn ¸p ®¸nh löa (b«bin). * C«ng dông: BiÕn ®iÖn ¸p mét chiÒu 6V, 12V thµnh ®iÖn ¸p 12 ÷ 25(KV). * CÊu t¹o: B«bin th−êng ®−îc lµm kÝn, kh«ng th¸o l¾p chi tiÕt bªn trong ®Ó söa ch÷a. Lâi b«bin ®−îc lµm b»ng l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn, cã chiÒu dµy 0,35 (mm) ®−îc s¬n c¸ch ®iÖn víi nhau. Trªn lâi thÐp ®−îc cuèn hai cuén d©y s¬ cÊp vµ thø cÊp. Cuén d©y s¬ cÊp ®−îc cuèn kho¶ng 250 ÷400(vßng), tiÕt diÖn d©y kho¶ng 0,7÷0,8(mm) vµ ®−îc cuèn phÝa ngoµi ®Ó tho¸t nhiÖt. Cßn cuén thø cÊp ®−îc cuèn bªn trong, sè vßng d©y 19000 ÷26000(vßng), tiÕt diÖn 0,07 ÷0,1(mm). Trong mét sè b«bin c¶ lâi vµ c¸c cuén d©y ®Òu ®−îc ng©m trong dÇu biÕn thÕ, môc ®Ých ®Ó lµm m¸t nhanh cho b«bin . 79
14 15 13 H×nh 4.4: CÊu t¹o cña b«bin 1. Cäc cao ¸p 9. Cuén d©y thø cÊp 2. C¸c l¸ thÐp kü thuËt 10. Khoang chøa dÇu lµm m¸t 3. N¾p c¸ch ®iÖn 11. §Õ c¸ch ®iÖn 4. Lß xo tiÕp dÉn 12. Lâi 5. Th©n cña biÕn ¸p 13. Cäc nèi ra tiÕp ®iÓm (cäc ©m) 6. Gi¸ ®ì 14. Cäc d−¬ng (BK+) nèi tõ kho¸ ®iÖn 7. M¹ch tõ tr−êng ngoµi 15. Cäc cao ¸p trung t©m (cäc 4) 8. Cuén s¬ cÊp * Nguyªn lý ho¹t ®éng : Khi kho¸ ®iÖn ®ãng vµ cÆp tiÕp ®iÓm cña bé chia ®iÖn ®ãng (m¹ch s¬ cÊp khÐp kÝn). Dßng ®iÖn ch¹y trong cuén s¬ cÊp, lâi thÐp trë thµnh nam ch©m ®iÖn , sinh ra tõ tr−êng ë cuén d©y s¬ cÊp vµ tõ tr−êng nµy mãc vßng qua cuén thø cÊp. NÕu dßng s¬ cÊp bÞ ng¾t ®ét ngét vµ tõ tr−êng do nã sinh ra còng bÞ mÊt ®ét ngét . Nªn theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ ë cuén thø cÊp sÏ xuÊt hiÖn mét søc ®iÖn ®éng cã trÞ sè cao tû lÖ víi sè vßng d©y t−¬ng øng kho¶ng 18÷25(KV). §ång thêi còng lµm xuÊt hiÖn søc ®iÖn ®éng tù c¶m ë cuén s¬ cÊp cã trÞ sè kho¶ng 180 ÷ 300(V). b. Bé chia ®iÖn: * C«ng dông : §ãng c¾t dßng ®iÖn s¬ cÊp ®Ó t¹o xung cao ¸p, ®ång thêi ph©n phèi xung ®iÖn ¸p cao tíi c¸c bugi theo ®óng thêi ®iÓm (gãc ®¸nh löa sím) vµ thø tù næ. * CÊu t¹o : 80
Bé chia ®iÖn gåm 3 bé phËn chÝnh : Bé phËn t¹o xung , bé phËn chia ®iÖn cao ¸p vµ bé ®iÒu chØnh gãc ®¸nh löa sím 1. cam bé c¾t ®iÖn. 2. Tô ®iÖn. 3. Lß xo l¸. 4. CÇn bé c¾t ®iÖn. 5. Trôc tiÕp ®iÓm cè ®Þnh. 6. Vá. 7. CÇn gi÷. 8. Trôc bé chia ®iÖn. 9. Bé ®iÒu chØnh li t©m. 10. §Üa cè ®Þnh. 11. §Üa di ®éng. 12. Bé ®iÒu chØnh ®¸nh löa kiÓu ch©n kh«ng. H×nh 4.5: CÊu t¹o bé phËn chia ®iÖn Bé phËn t¹o xung : gåm cam vµ cÆp tiÕp ®iÓm, cam chia ®iÖn ®−îc chÕ t¹o riªng l¾p chÆt víi trôc cña bé chia ®iÖn sè vÊu cam ®óng b»ng sè xi lanh cña ®éng c¬. Bé chia ®iÖn ®−îc dÉn ®éng tõ trôc cam th«ng qua ¨n khíp b¸nh r¨ng cña trôc cam vµ trôc bé chia ®iÖn . CÆp tiÕp ®iÓm ®−îc bè trÝ cè ®Þnh trªn mét ®Üa trong bé chia ®iÖn lµm nhiÖm vô ®ãng vµ ng¾t dßng s¬ cÊp. C¸c tiÕp ®iÓm ho¹t ®éng nhê cam khi cam quay theo chiÒu lµm viÖc cho ®Õn khi phÇn vÊu cam t¸c ®éng vµo tiÕp ®iÓm ®éng vµ lµm tiÕp ®iÓm më ra. TiÕp ®iÓm më hoµn toµn khi ®Ønh cña vÊu cam t¸c ®éng vµo vÊu tú cña cÇn tiÕp ®iÓm ®éng. Qóa tr×nh lÆp ®i lÆp l¹i cho c¸c vÊu cam tiÕp theo. H×nh 4.6: Cam chia ®iÖn t¸c ®éng vµo cÆp tiÕp ®iÓm . - Tô ®iÖn : + Khi tiÕp ®iÓm më dßng s¬ cÊp bÞ ng¾t ®ét ngét. Theo ®Þnh luËt c¶m øng th× trong cuén s¬ cÊp sinh ra mét søc ®iÖn ®éng tù c¶m cã chiÒu chèng l¹i sù biÕn thiªn cña dßng s¬ cÊp, 81
søc ®iÖn ®éng nµy cã n¨ng l−îng kh¸ lín 180 ÷ 200(V), sÏ phãng qua hai cùc cña m¸ vÝt, do tô ®iÖn m¾c song song víi hai m¸ vÝt nªn lóc nµy tô ®iÖn tÝch ®iÖn (n¹p ®iÖn). + Khi tiÕp ®iÓm ®ãng dßng s¬ cÊp biÕn thiªn ®Õn gi¸ trÞ x¸c ®Þnh, tõ th«ng biÕn thiªn lµm xuÊt hiÖn trong cuén s¬ cÊp mét søc ®iÖn ®éng tù c¶m cã chiÒu chèng l¹i dßng sinh ra nã, g©y ra sù c¶n trë dßng s¬ cÊp vµ lµm nãng b«bin, lóc nµy tô ®iÖn phãng ®iÖn triÖt tiªu dßng ®iÖn tù c¶m trªn. - §iÖn trë phô : Dßng ®iÖn qu¸ cao trong m¹ch s¬ cÊp sÏ t¹o ra hå quang vµ lµm ch¸y c¸c tiÕp ®iÓm. Dßng ®iÖn nµy còng cã thÓ lµm cuén d©y cña b«bin nãng lªn, cã thÓ qu¸ nhiÖt g©y ¶nh h−ëng ®Õn ®iÖn ¸p ®¸nh löa vµ lµm h− háng b«bin. §Ó ng¨n dßng s¬ cÊp qu¸ cao, ng−êi ta l¾p nèi tiÕp mét ®iÖn trë phô vµo tr−íc cuén s¬ cÊp vµ sau kho¸ ®iÖn. Khi khëi ®éng ®éng c¬, dßng khëi ®éng lín do ®ã sôt ¸p lín, v× vËy ®Ó ®¶m b¶o trÞ sè dßng s¬ cÊp ®ñ lín ®Ó t¹o xung cao ¸p ®¸nh löa, ng−êi ta nèi t¾t ®iÖn trë phô. Toµn bé ®iÖn ¸p sÏ cung cÊp cho khëi ®éng vµ m¹ch s¬ cÊp, nh− vËy võa ®¶m b¶o dßng khëi ®éng võa ®¶m b¶o yªu cÇu cña m¹ch ®¸nh löa. Sau khi khëi ®éng xong trÞ sè dßng s¬ cÊp t¨ng lªn, ®iÖn trë phô ®−îc ®−a vµo lµm viÖc. * Bé phËn chia ®iÖn cao ¸p gåm cã : - Con quay chia ®iÖn - N¾p bé chia ®iÖn - Than tiÕp ®iÖn vµ lß xo ®µn håi - Con quay chia ®iÖn ®−îc l¾p c¸ch ®iÖn víi trôc vµ cè ®Þnh trªn trôc. Thái than tiÕp ®iÖn ®−îc l¾p cïng lß xo ®Ó ®¶m b¶o tiÕp xóc tèt gi÷a r«to (con quay) víi d©y cao ¸p trung t©m . N¾p bé chia ®iÖn ®−îc lµm b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn cao, trªn n¾p bè trÝ c¸c cÆp ®Êu d©y cao ¸p, sè cäc b»ng sè xi lanh cña ®éng c¬. Mét vÊn ®Ò ®−îc ®Æt ra lµ: tiÕp ®iÓm ph¶i ®−îc më sím tuú theo tèc ®é ®éng c¬(gãc ®¸nh löa sím) . Cã hai c¸ch ®Ó lµm tiÕp ®iÓm më sím lµ: +Bè trÝ xoay c¶ cÆp tiÕp ®iÓm ng−îc chiÒu trôc cam . +Xoay cam bé chia ®iÖn ®i mét gãc cïng chiÒu víi chiÒu quay cña bé chia diÖn . Khi ®éng c¬ ch¹y ë chÕ ®é cÇm chõng, sù ®¸nh löa x¶y ra ngay tr−íc khi piston lªn ®Õn §CT ë cuèi kú nÐn. ë c¸c tèc ®é cao h¬n, gãc ®¸nh löa sím lín h¬n.NhiÒu bé chia ®iÖn sö dông hai bé ®iÒu chØnh ®¸nh löa sím : b»ng ch©n kh«ng vµ b»ng li t©m .C¬ cÊu ®¸nh löa sím b»ng ch©n kh«ng ®iÒu chØnh gãc ®¸nh löa sím dùa vµo t¶i cña ®éng c¬ . C¬ cÊu ®¸nh löa sím b»ng li t©m ®iÒu chØnh gãc ®¸nh löa sím nhê lùc qu¸n tÝnh cña qu¶ v¨ng li t©m lµm xoay trôc bé chia ®iÖn ®i mét gãc khi sè vßng quay cña ®éng c¬ t¨ng. + Bé ®iÒu chØnh ®¸nh löa sím kiÓu ch©n kh«ng: + Lo¹i hép mµng ®¬n . + Lo¹i hép mµng kÐp . - Hép mµng ®¬n 82
* CÊu t¹o : Gåm hép mµng . Nhê cã mµng cao su chia hép thµnh hai mµng riªng biÖt: + Buång th«ng víi khÝ trêi . + Buång nèi th«ng víi phÝa sau b−ím ga hoÆc phÝa tr−íc b−ím ga hoÆc lµ mét buång nèi víi phÝa tr−íc, mét buång nèi phÝa sau lß xo håi vÞ lu«n cã xu h−íng ®Èy mµng vÒ vÞ trÝ c©n b»ng. CÇn kÐo (3) mét ®Çu ®−îc cè ®Þnh víi m©m di ®éng nhê ®Çu kia nèi víi mµng. H×nh 4.7: Bé ®iÒu chØnh ®¸nh löa sím kiÓu ch©n kh«ng víi hép mµng ®¬n (a) vµ hép mµng kÐp (b). 1. M©m di ®éng ; 2. CÇn kÐo ; 3. Mµng cao su ; 4. Lß xo håi vÞ cña mµng ®¬n;5. Vá hép ch©n kh«ng ; 6. §Çu èng ch©n kh«ng nèi phÝa sau b−ím ga ; 7. Lß xo håi vÞ mµng nèi phÝa tr−íc b−ím ga; 8. C÷ chÆn ; 9. §Çu èng ch©n kh«ng nèi phÝa tr−íc b−ím ga. 1. Bé chia ®iÖn. 2. M©m chia ®iÖn. 3. Mµng. 4. Khoang th«ng víi phÝa d−íi b−ím ga. 5. Khoang th«ng víi phÝa tr−íc b−ím ga. 6. Vá. 7. B −ím ga. 8. Häng khuÕch t¸n. H×nh 4.7: Nguyªn lý lµm viÖc cña bé ®iÒu chØnh ®¸nh löa sím b»ng ch©n kh«ng 83
1. §Õn buång hçn hîp cña c¸c burato. 2. Lß xo. 3. N¾p. 4. Mµng. 5. Vá. 6. §Üa cè ®Þnh. 7. CÇn kÐo. 8. §Üa di ®éng. 9. Vá bé c¾t ®iÖn. æ 10. bi. T¨ng t¶i träng Gi¶m t¶i träng H×nh 4.8: Bé tù ®éng ®iÒu chØnh ®¸nh löa sím kiÓu ch©n kh«ng - Nguyªn lý ho¹t ®éng: Khi ®éng c¬ ch−a lµm viÖc, ¸p suÊt ë hai buång nh− nhau, lß xo ®Èy mµng vµ cÇn ®Èy vµo gi÷ cho m©m trªn ë mét vÞ trÝ cè ®Þnh øng víi gãc ®¸nh löa sím ban ®Çu. Khi ®éng c¬ b¾t ®Çu lµm viÖc b−ím ga cßn ®ãng kÝn hoÆc hÐ më nhá. §é ch©n kh«ng ë phÝa sau b−ím ga lín th¾ng ®−îc søc c¨ng lß xo hót mµng ®i ra, kÐo theo cÇn vµ m©m trªn quay ng−îc chiÒu víi chiÒu quay cña trôc bé chia ®iÖn, lµm gãc ®¸nh löa sím t¨ng lªn. Khi b−ím ga më lín dÇn, ®é ch©n kh«ng phÝa sau b−ím ga gi¶m dÇn, ¸p suÊt ë hai buång kh«ng cßn chªnh lÖch nhiÒu, kh«ng th¾ng ®−îc søc c¨ng cña lß xo, lß xo c¨ng ra ®Èy mµng vµ cÇn ®i vµo lµm cho m©m chia ®iÖn quay cïng chiÒu víi chiÒu quay cña trôc bé chia ®iÖn lµm gi¶m gãc ®¸nh löa sím. B. Bé ®iÒu chØnh gãc ®¸nh löa sím kiÓu ly t©m: 84
1. Vßng h·m. 2. Vßng ®Öm. 3. Trôc cam bé c¾t ®iÖn. 4. Thanh vai víi lç däc. 5. B¹c cña cam. 6. Lß xo. 7. Qu¶ v¨ng. 8. Chèt. 9. Trôc. 10. TÊm ®ì. 11. Trôc dÉn ®éng. H×nh 4.9: Bé ®iÒu chØnh gãc ®¸nh löa sím kiÓu li t©m. * CÊu t¹o: Bé ®iÒu chØnh ly t©m gåm ®Üa cè ®Þnh víi trôc cam. Trªn ®Üa bè trÝ hai chèt ®Ó l¾p hai qu¶ v¨ng (®èi träng). Hai qu¶ v¨ng cã thÓ quay quanh hai chèt vµ ®−îc gi÷ chÆt bëi hai lß xo cã ®é cøng kh¸c nhau, môc ®Ých trong qu¸ tr×nh lµm viÖc dÔ dµng h¬n, t¨ng ph¹m vi ®iÒu chØnh. * Nguyªn lý: Khi trôc bé chia ®iÖn quay nhanh (tèc ®é ®éng c¬ lín) lùc ly t©m lín lµm c¸c qu¶ v¨ng v¨ng ra xa, th¾ng ®−îc søc c¨ng cña lß xo, qu¶ v¨ng bung ra lµm quay trôc bé chia ®iÖn theo chiÒu quay cña nã vµ tiÕp ®iÓm më sím, gãc ®¸nh löa sím t¨ng lªn. Khi tèc ®é trôc khuûu gi¶m (tèc ®é trôc chia ®iÖn gi¶m), lùc ly t©m cña qu¶ v¨ng gi¶m, lß xo kÐo qña v¨ng ®i vµo lµm trôc bé chia ®iÖn quay chËm l¹i kÐo theo vÊu cam chËm më tiÕp ®iÓm, gãc ®¸nh löa sím gi¶m. KÕt hîp hai ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh cho ta gãc ®¸nh löa sím tæng hîp, ®å thÞ biÓu diÔn gãc ®¸nh löa sím theo t¶i träng cña ®éng c¬. Gãc ®ãng cña tiÕp ®iÓm lµ gãc gi÷a hai lÇn ®¸nh löa kÕ tiÕp nhau (α). Gãc më (β) lµ gãc ®−îc tÝnh tõ lóc tiÕp ®iÓm b¾t ®Çu më ®Õn khi nã b¾t ®Çu ®ãng. Tæng hai gãc trªn gäi lµ gãc ®¸nh löa (φ). φ = α + β α : Gãc ®ãng Z : Sè xi lanh φ = 3600/2 β : Gãc më φ : Gãc ®¸nh löa 85
α : Gãc ®ãng β: Gãc më δ: Khe hë m¸ vÝt Hinh 4.10: Khe hë m¸ vÝt vµ gãc ®ãng 4.3.2. HÖ thèng ®¸nh löa TI : a.S¬ ®å nguyªn lý : H×nh 4.11 : HÖ thèng ®¸nh löa TI HÖ thèng ®¸nh löa TI gåm : - Kho¸ ®iÖn IG/SW - B«bin (Ignition Coil) - Bé chia ®iÖn kiÓu c¶m biÕn ®¸nh löa (Distributor,Delco) : + C¶m biÕn ®¸nh löa kiÓu tõ ®iÖn,kiÓu Hall : + Bé chia ®iÖn cao ¸p d¹ng con quay + C¸c bé ®iÒu chØnh thêi ®iÓm ®¸nh löa sím kiÓu ch©n kh«ng,kiÓu ly t©m. - IC ®¸nh löa (Igniter) : NhËn xung cña c¶m biÕn ®¸nh löa vµ thùc hiÖn th«ng m¹ch s¬ cÊp cña b«bin vµ ng¾t m¹ch s¬ cÊp cña b«bin. - D©y cao ¸p (High tension wire) - Bugi (Spark Plug) b.Nguyªn lý cña hÖ thèng ®¸nh löa TI : Khi kho¸ ®iÖn bËt,¾cquy cÊp (+) cho cuén s¬ cÊp b«bin,chê ©m ë cùc C;®ång thêi ¾c quy cÊp (+) vµo m¹ch ®iÒu khiÓn.Trong khi quay bé chia ®iÖn th× c¸nh ph¸t xung (cña 86
c¶m biÕn ®¸nh löa lo¹i tõ ®iÖn) sÏ quay,mçi lÇn c¸nh ph¸t xung l−ít qua ®Çu cuén d©y ph¸t xung th× cuén d©y ph¸t xung sÏ c¶m øng ra mét cÆp xung d−¬ng ©m,sè cÆp xung nµy b»ng sè c¸nh ph¸t xung.Xung cña c¶m biÕn ®¸nh löa nµy ®−îc göi vÒ m¹ch ®iÒu khiÓn,vµ cã quy −íc ®Çu d−¬ng ©m.Khi xung cña c¶m biÕn ®¸nh löa thÊp h¬n mét ng−ìng quy ®Þnh nµo ®ã th× m¹ch ®iÒu khiÓn cña IC ®¸nh löa sÏ ®iÒu khiÓn cho tranzito ON,th«ng ©m cho b«bin vµ t¹o dßng s¬ cÊp,t¹o ra tõ tr−êng φ .Khi phÇn xung d−¬ng cña c¶m biÕn b»ng hoÆc lín h¬n ng−ìng quy ®Þnh th× m¹ch ®iÒu khiÓn tranzito OFF,ng¾t dßng s¬ cÊp,tõ th«ng biÕn thiªn cùc lín vµ xung ®iÖn cao ¸p ®−îc sinh ra ë cuén thø cÊp cña b«bin,xung cao ¸p nµy th«ng qua d©y cao ¸p truyÒn ®Õn n¾p chia ®iÖn → bugi,t¹o tia löa ®iÖn ë bugi. 4.3.2.1. C¶m biÕn ®¸nh löa : * C¶m biÕn ®¸nh löa lo¹i tõ ®iÖn : 87
* C¶m biÕn Hall : - HiÖu øng Hall : HiÖn t−îng xuÊt hiÖn ®iÖn ¸p bÒ mÆt cña 1 chÊt b¸n dÉn ®Æt trong tõ tr−êng khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua th× gäi lµ hiÖu øng Hall.§iÖn ¸p nµy v« cïng nhá (UHall kho¶ng vµi tr¨m mV). Muèn sö dông ®−îc ®iÖn ¸p nµy ng−êi ta ph¶i khuÕch ®¹i nã lªn b»ng m¹ch khuÕch ®¹i.MiÕng chÊt b¸n dÉn nµy cïng m¹ch khuÕch ®¹i t¹o thµnh IC Hall. * C¶m biÕn Hall : bao gåm : + IC Hall + Nam ch©m vÜnh cöu + Khung tõ + C¸nh ch¾n tõ 88
Xung c¶m biÕn Hall göi vÒ IC ®¸nh löa :thø tù c¸c xung theo thø tù næ cña ®éng c¬,vÞ trÝ c¸c xung quyÕt ®Þnh thêi ®iÓm ®¸nh löa,®é réng xung quyÕt ®Þnh thêi gian ®¸nh löa. * C¶m biÕn quang ®iÖn : Bao gåm mét cÆp phÇn tö ph¸t quang (LED) vµ phÇn tö c¶m quang (photodiode hoÆc phototransistor) ®−îc ®Æt trong bé chia ®iÖn,ë gi÷a lµ ®Üa c¶m quang xÎ r·nh. ®Æc ®iÓm cña phÇn tö c¶m quang nµy lµ khi cã dßng ¸nh s¸ng chiÕu vµo,chóng sÏ trë nªn dÉn ®iÖn vµ khi kh«ng cã dßng ¸nh s¸ng,chóng sÏ kh«ng dÉn ®iÖn.§é dÉn ®iÖn cña chóng phô thuéc vµo c−êng ®é dßng ¸nh s¸ng vµ hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu cña phÇn tö c¶m quang. 89
Khi ®Üa xÎ r·nh quay,dßng ¸nh s¸ng ph¸t ra tõ LED sÏ bÞ ng¾t qu·ng,lµm phÇn tö c¶m quang dÉn ng¾t liªn tôc,t¹o ra c¸c xung vu«ng dïng lµm tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®¸nh löa. C¶m biÕn cã ba ch©n : Ch©n nguån VCC , ch©n ra VOUT , ch©n m¸t E. Khi ®Üa ch¾n ¸nh s¸ng tõ ®Ìn LED,photo diode D2 kh«ng dÉn,®iÖn ¸p t¹i ngâ vµo (+) sÏ thÊp h¬n ®iÖn ¸p so s¸nh US ë ngâ vµo (-) cña bé khuÕch ®¹i OP-Amp nªn ngâ ra cña bé khuÕch ®¹i kh«ng cã tÝn hiÖu,bãng T ng¾t,khi ®ã,VOUT ë møc cao (5V) ®−îc cÊp tõ ECU. Khi cã ¸nh s¸ng chiÕu vµo, photodiode D2 dÉn,®iÖn ¸p ë ngâ vµo (+) sÏ lín h¬n ®iÖn ¸p so s¸nh US vµ ®iÖn ¸p ngâ ra cña bé khuÕch ®¹i ë møc cao,lµm bãng T dÉn,th«ng ©m cho gi¾c VOUT, ®iÖn ¸p VOUT lËp tøc chuyÓn xuèng møc thÊp ( ≈ 0V).§©y chÝnh lµ thêi ®iÓm ®¸nh löa.Xung ®iÖn ¸p t¹i VOUT lµ xung vu«ng göi tíi IC ®¸nh löa. Nh− vËy,h×nh d¹ng vµ vÞ trÝ cña c¸c r·nh trªn ®Üa c¶m quang sÏ quyÕt ®Þnh biªn d¹ng xung,tuú tõng hÖ thèng ®¸nh löa,ng−êi ta thiÕt kÕ ®Üa cã c¸c kiÓu xÎ r·nh kh¸c nhau : 90
4.3.2.2. S¬ ®å m¹ch ®¸nh löa tiªu biÓu : S¬ ®å cña Toyota Corolla 1.8 (1992-1994): Chó thÝch c¸c ký hiÖu: 91
4.3.3.HÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh : 4.3.3.1.Nguyªn lý c¬ b¶n cña ®¸nh löa lËp tr×nh : H×nh 4.12 : Nguyªn lý c¬ b¶n cña ®¸nh löa lËp tr×nh 92
Khi ECU nhËn ®−îc c¸c tÝn hiÖu göi vÒ,trong ®ã quan träng nhÊt lµ c¸c xung G (vÞ trÝ trôc cam) ,xung NE (vÞ trÝ trôc khuûu) vµ tÝn hiÖu cña c¶m biÕn giã,bé vi xö lý cña ECU sÏ tÝnh to¸n vµ chän ngay ra mét ®iÓm trªn bÒ mÆt lËp tr×nh,tøc lµ chän ngay ra mét gãc ®¸nh löa sím tèi −u ë tèc ®é vµ møc t¶i ®ã (ch−¬ng tr×nh ®¸nh löa sím ESA-Electronic Spark Advance).Råi th«ng qua mét bãng ®iÒu khiÓn trong ECU xuÊt xung IGT (ignition timing) sang IC ®¸nh löa.Khi IC ®¸nh löa nhËn ®−îc xung IGT ë ®Çu vµo m¹ch Tr, m¹ch nµy ®iÒu khiÓn bãng Tr ON ®Ó th«ng ©m cho cuén s¬ cÊp W1 cña b«bin qua gi¾c C cña IC ®¸nh löa.Khi ®ã xuÊt hiÖn dßng ®iÖn s¬ cÊp vµ t¹o tõ tr−êng φ trong b«bin vµ tõ tr−êng φ nµy tån t¹i trong IC cho ®Õn khi xung IGT mÊt,bãng Tr trong IC ®¸nh löa OFF,khi ®ã tõ tr−êng φ biÕn thiªn cùc nhanh vµ c¶m øng ra xung cao ¸p ë cuén d©y thø cÊp W2 cña b«bin.Xung cao ¸p nµy ®−îc bé chia ®iÖn ®−a ®Õn bugi theo thø tù næ cña ®éng c¬,t¹o tia löa ®iÖn ®èt ch¸y hoµ khÝ. H×nh 4.13 : BÒ mÆt lËp tr×nh vµ thêi ®iÓm ®¸nh löa Nh− vËy,thêi ®iÓm mÊt xung IGT chÝnh lµ thêi ®iÓm ®¸nh löa.Do ®ã,tr−íc TDC cña mçi m¸y,ECU ph¶i göi ra mét xung IGT vµ xung ®ã ph¶i mÊt sím tr−íc TDC ®Ó t¹o ra gãc ®¸nh löa sím. Khi chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng c¬ thay ®æi,muèn t¹o gãc ®¸nh löa sím h¬n n÷a th× ECU chØ viÖc dÞch xung IGT vÒ tr−íc TDC xa h¬n. Xung ph¶n håi IGF (ignition feedback) sÏ ®−îc göi trë l¹i bé xö lý trung t©m trong ECU ®Ó b¸o r»ng hÖ thèng ®¸nh löa ®ang ho¹t ®éng nh»m phôc vô c«ng t¸c chÈn ®o¸n vµ ®iÒu khiÓn phun x¨ng.Trong tr−êng hîp kh«ng cã xung IGF,c¸c kim phun x¨ng sÏ ngõng phun trong thêi gian vµi gi©y. Trong tr−êng hîp hÖ thèng ®¸nh löa kh«ng cã IC ®¸nh löa mµ chØ cã bãng Tr ®iÒu khiÓn,th× ECU ph¶i xuÊt xung IGT ®iÒu khiÓn bãng Tr ®Ó th«ng m¹ch vµ ng¾t m¹ch s¬ cÊp b«bin (Mitsubishi Lancer CC 4G92,4G93 Engines) Trong tr−êng hîp hÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh kh«ng cã bé chia ®iÖn (lo¹i 2 bugi 93
chung 1 b«bin hoÆc mçi b«bin ngåi trªn ®Çu mét bugi) th× ECU cßn ph¶i xuÊt xung IGT ®Õn tõng IC ®¸nh löa theo thø tù næ cña ®éng c¬. HÖ thèng ESA ph¸t hiÖn c¸c ®iÒu kiÖn ho¹t ®éng cña ®éng c¬ c¨n cø vµo tÝn hiÖu cña c¸c c¶m biÕn cung cÊp,ESA ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c thêi ®iÓm ®¸nh löa ®Ó ®éng c¬ cã thÓ t¨ng c«ng suÊt,lµm s¹ch khÝ x¶,vµ ng¨n chÆn kÝch næ mét c¸ch cã hiÖu qu¶. H×nh 4.14 : So s¸nh hÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh vµ hÖ thèng ®¸nh löa c¬ khÝ dïng bé ®iÒu chØnh ®¸nh löa sím kiÓu ly t©m vµ kiÓu ch©n kh«ng. 94
4.3.3.2.CÊu tróc hÖ thèng vµ c¸c ph−¬ng ¸n : 95
4.3.3.3.HÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh cã bé chia ®iÖn SI : ( Semiconductor Ignition System ) a. S¬ ®å nguyªn lý : H×nh 4.15 : HÖ thèng ®¸nh löa SI 1 - Bé chia ®iÖn; 2- n¾p bé chia ®iÖn; 3 - con quay chia ®iÖn; 4- b«bin; 5 - IC ®¸nh löa; 6 – ECU ®éng c¬; 7,8– C¸nh ph¸t xung,vµ cuén ph¸t xung (cña c¶m biÕn ®¸nh löa l¾p trong bé chia ®iÖn) HÖ thèng ®¸nh löa SI chia lµm hai lo¹i : - Lo¹i th«ng th−êng : B«bin vµ IC ®¸nh löa n»m ngoµi bé chia ®iÖn - Lo¹i IIA (bé ®¸nh löa hîp nhÊt) : B«bin vµ IC ®¸nh löa n»m trong bé chia ®iÖn b. Nguyªn lý ho¹t ®éng : H×nh 4.16 : S¬ ®å nguyªn lý vµ s¬ ®å m¹ch cña hÖ thèng ®¸nh löa SI Khi ECU nhËn ®−îc c¸c tÝn hiÖu göi vÒ,trong ®ã quan träng nhÊt lµ c¸c xung G (vÞ trÝ trôc cam) ,xung NE (vÞ trÝ trôc khuûu) vµ tÝn hiÖu cña c¶m biÕn giã,bé vi xö lý cña ECU sÏ tÝnh to¸n vµ chän ngay ra mét ®iÓm trªn bÒ mÆt lËp tr×nh,tøc lµ chän ngay ra mét gãc ®¸nh löa sím tèi −u ë tèc ®é vµ møc t¶i ®ã.Råi th«ng qua mét bãng ®iÒu khiÓn trong 96
ECU xuÊt xung IGT (ignition timing) sang IC ®¸nh löa.Khi IC ®¸nh löa nhËn ®−îc xung IGT ë ®Çu vµo m¹ch Tr, m¹ch nµy ®iÒu khiÓn bãng T2 ON ®Ó th«ng ©m cho cuén s¬ cÊp W1 cña b«bin.Khi ®ã xuÊt hiÖn dßng ®iÖn s¬ cÊp vµ t¹o tõ tr−êng φ trong b«bin vµ tõ tr−êng φ nµy tån t¹i trong IC cho ®Õn khi xung IGT mÊt,bãng T2 trong IC ®¸nh löa OFF,khi ®ã tõ tr−êng φ biÕn thiªn cùc nhanh vµ c¶m øng ra xung cao ¸p ë cuén d©y thø cÊp W2 cña b«bin.Xung cao ¸p nµy ®−îc bé chia ®iÖn ®−a ®Õn bugi theo thø tù næ cña ®éng c¬,t¹o tia löa ®iÖn ®èt ch¸y hoµ khÝ. Thêi ®iÓm mÊt xung IGT chÝnh lµ thêi ®iÓm ®¸nh löa.Do ®ã,tr−íc TDC cña mçi m¸y,ECU ph¶i göi ra mét xung IGT vµ xung ®ã ph¶i mÊt sím tr−íc TDC ®Ó t¹o ra gãc ®¸nh löa sím. Khi chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng c¬ thay ®æi,muèn t¹o gãc ®¸nh löa sím h¬n n÷a th× ECU chØ viÖc dÞch xung IGT vÒ tr−íc TDC xa h¬n. Xung ph¶n håi IGF (ignition feedback) sÏ ®−îc göi trë l¹i bé xö lý trung t©m trong ECU ®Ó b¸o r»ng hÖ thèng ®¸nh löa ®ang ho¹t ®éng nh»m phôc vô c«ng t¸c chÈn ®o¸n vµ ®iÒu khiÓn phun x¨ng.Trong tr−êng hîp kh«ng cã xung IGF,c¸c kim phun x¨ng sÏ ngõng phun trong thêi gian vµi gi©y. Bé kiÓm so¸t gãc ngËm ®iÖn : gãc ngËm ®iÖn lu«n lu«n ®−îc ®iÒu chØnh theo tèc ®é ®éng c¬ vµ ®iÖn ¸p ¾cquy,®¶m b¶o ®iÖn ¸p thø cÊp b«bin cã gi¸ trÞ cao t¹i mäi thêi ®iÓm. Khi khëi ®éng,®iÖn ¸p ¾c quy gi¶m do sôt ¸p,ECU sÏ ®iÒu khiÓn t¨ng thêi gian ngËm ®iÖn (t¨ng dßng s¬ cÊp i1 cña b«bin) . ë tèc ®é thÊp,do thêi gian tÝch luü n¨ng l−îng dµi (gãc ngËm ®iÖn lín) g©y l·ng phÝ n¨ng l−îng nªn ECU sÏ ®iÒu khiÓn xÐn bít xung ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®Ó gi¶m thêi gian ngËm ®iÖn, h¹n chÕ dßng i1 ë mét gi¸ trÞ Ên ®Þnh nh»m môc ®Ých tiÕt kiÖm n¨ng l−îng vµ tr¸nh nãng b«bin. 4.3.3.4.HÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh kh«ng cã bé chia ®iÖn BSI : (HÖ thèng ®¸nh löa ®«i) 97
Nguyªn lý chung vÒ c¬ b¶n gièng víi hÖ thèng ®¸nh löa SI,chØ cã mét sè ®iÓm kh¸c biÖt : - C¸c b«bin ®«i cã cuén s¬ cÊp t¸ch h¼n khái cuén thø cÊp.Cuén thø cÊp cã hai ®Çu cao ¸p,2 ®©u nµy th«ng qua d©y cao ¸p c¾m th¼ng vµo 2 bugi song hµnh mµ kh«ng qua bé chia ®iÖn.VÝ dô,®èi víi ®éng c¬ 4 xylanh cã thø tù næ 1-3-4-2 th× ta sö dông 2 b«bin.B«bin thø nhÊt cã hai ®Çu d©y thø cÊp nèi víi bugi sè 1 vµ 4,b«bin thø hai nèi víi bugi sè 2 vµ 3. - §Ó cã thÓ chia tia löa theo thø tù næ cña ®éng c¬ th× ECU ph¶i xuÊt mét sè xung IGT tuÇn tù theo thø tù næ cña ®éng c¬ ®Ó ®iÒu khiÓn th«ng vµ c¾t dßng s¬ cÊp cña c¸c b«bin. - Mçi lÇn xuÊt hiÖn xung cao ¸p ë cuén thø cÊp cña mçi b«bin sÏ ®ång thêi ®¸nh löa ë c¶ hai bugi,trong ®ã cã mét bugi ®¸nh löa ®óng thêi ®iÓm (kú næ),mét bugi ®¸nh löa thõa (kú x¶). - HÖ thèng ®¸nh löa ®«i nµy ph¶i t¹o ®iÖn cao ¸p rÊt cao ®¸nh xuyªn hai bugi (30-45 KV) vµ kh«ng ®¸nh qua m¸t,nªn nÕu rót mét bugi ra th× nã sÏ ®¸nh t¾t trong b«bin vµ lµm chÕt b«bin. 4.3.4. HÖ thèng ®¸nh löa ®iÖn dung CDI : (Capacitor Discharged Ignition) 98