MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngòai nước 1.1 Ngoài nước: Các tài liệu tiếng nước ngoài thuộc lĩnh vực liện quan chưa được biên soạn một cách chi tiết và hệ thông 1.2 Trong nước Hiện chưa có tài liệu chẩn đoán có nội dung tương tự.2 Tính cấp thiết Hiện nay trên ô tô, các tiêu chuẩn về tiếng ồn, chất lượng khí xả,cũng như tiêu hao nhiên liệu được đặt ra ngày càng cao. Hệ thống điều khiển động cơ ra đời nhằm đáp ứng các yêu cầu trên. Ở hệ thống này, việc điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ, điều khiển thời điểm đánh lửa ( đối với động cơ xăng), và các điều khiển khác thường được điểu khiển bởi một máy tính ( ECU), theo một chương trình đã được hoạch định trước. Trên hệ thống này các cảm biến đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc thu thập và gửi các dữ liệu từ động cơ về ECU.
Đồng thời, để thực hiện các chức năng điểu khiển, ECU tác động vào động cơ thông qua các thiết bị ngoại vi khác được gọi là các cơ cấu chấp hành ( actuator). Mặc dù có những ưu điểm vượt trội như đã giới thiệu ở trên, hệ thống điều khiển động cơ với rất nhiều cảm biến và các cơ cấu chấp hành cũng cho thấy tính phức tạp và khó khăn trong chẩn đoán và sửa chữa các trục trặc trong hệ thống Việc sử dụng các thiết bị hiện sóng trong chẩn đoán và sửa chữa hệ thống sẽ giúp người thợ sửa chữa rút ngắn thời gian chẩn đoán, tăng tính chính xác, tránh sai sót và tăng hiệu quả trong thực hiện công việc. Ngoài ra việc sử dụng các thiết bị hiện sóng còn giúp chúng ta thu thập được các thông tin khác từ động cơ tử đó có thể xây dựng được các đặc tính của chúng.3 Mục tiêu - Người sử dụng hiểu được nguyên lý làm việc của máy hiện sóng - Các đặc điểm chung nhất của hệ thống điện ô tô - Các đặc điểm thông tin của các cảm biến và các cơ cấu chấp hành khác sử dụng trên ô tô - Cách xác định các thông tin trên các chi tiết và cụm chi tiết trên hệ thống từ đó nhận định đượctình trạng làm việc của các chi tiết và cụm chi tiết trên.4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Cách tiếp cận: Sử dụng thiết bị hiện sóng trong chẩn đoán các chi tiết trên hệ thống điện động cơ Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu các tài liệu có liên quan, tiến hành các thực nghiệm 1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu Chẩn đoán một số hệ thống: - Hệ thống đánh lửa. - Hoạt động kim phun.6 Nội dung nghiên cứu - Nguyên lý làm việc của thiết bị hiện sóng - Đặc điểm chung của hệ thống điện ô tô - Cấu trúc và nguyên lý làm việc và phương pháp xác định các thông tin trên các chi tiết và cụm chi tiết khác trên hệ thống điều khiển động cơ 5 Luan van CHƢƠNG 1 MÁY OSCILLOSCOPE 1.
Giới thiệu chung về máy oscilloscope: Máy oscilloscope (máy dao động ký) là một trong những thiết bị quan trọng dùng để kiểm tra và chẩn đoán các hệ thống điện và điện tử. Khi chẩn đoán hoặc kiểm tra một hệ thống kết quả sự hoạt động của điện áp sẽ thể hiện trên màn hình dƣới dạng sóng. Dạng sóng này đƣợc sinh ra là kết quả của dòng electron đƣợc bắn từ súng điện tử (phía đuôi đèn chân không) và đƣợc hiệu chỉnh bởi các tấm lái tia điện tử đập vào màn hình đƣợc tráng phủ một chất đặc biệt để phát sáng (huỳnh quang). Kỹ thuật ôtô ngày càng phát triển dẫn đến phổ biến hoá hệ thống điều khiển dựa trên bộ ECU (Electronic Control Unit) và đòi hỏi chu trình kiểm tra với độ chính xác cao nhằm rút ngắn thời gian chẩn đoán, trong đó việc sử dụng máy hiện sóng đóng vai trò quan trọng.
Trong lúc sử dụng máy oscilloscope để chẩn đoán, kỹ thuật viên theo dõi giá trị điện áp và thời gian của xung điện áp xuất hiện trên màn hình. Ở một số máy chẩn đoán, màn hình còn thể hiện cả qui luật tăng trƣởng dòng điện sơ cấp. Qua những thông tin hiển thị trên màn hình, kỹ thuật viên có thể nhận biết đƣợc tình trạng làm việc của hệ thống đánh lửa từ đó có thể xác định đƣợc những hƣ hỏng nếu có. Cấu tạo của máy oscilloscope: Bộ phận chính là đèn chân không CRT (Cathode Ray Tube) là thiết bị trung tâm của máy oscilloscope.
Nó là một ống thuỷ tinh đã đƣợc hút hết không khí, khoảng một nửa chiều dài của nó là ống trụ tròn có đƣờng kính nhỏ. Nửa còn lại là hình nón và cuối cùng là màn hình. 6 Luan van Taám laùi tia A B Chuøm tia OÁng phoùng Maøn hình Hình 1. OÁng chaân khoâng Đèn chân không CRT trong máy oscilloscope có ba bộ phận chính: Ống phóng điện tử, các tấm lái tia điện tử và màn hình.
Cấu tạo ống phóng điện tử: Điều chỉnh Điều chỉnh cƣờng đô sáng Trung tâm Y X X2 Y2 X1 H YH1 H H X H C G A1 A2 A3 A4 Y S H H H H H H H Mạch điều chỉnh Mạch điều chỉnh sự lệch đứng sự lệch ngang Công tắc đánh lửa Cặp tiếp điểm Cuộn dây đánh lửa Nắp bộ chia điện Mỏ quẹt Cảm biến Hình 1. Cấu tạo ống phóng điện tử và sơ đồ mạch 7 Luan van Ở Phần đuôi ống là một dây nhiệt (H) nung nóng cho một ống hình trụ ngắn gọi là cathode (C). Một phần xung quanh cathode là một tấm bản cực (G) có hình trụ rỗng với một lỗ nhỏ ở đáy. Tấm bản cực này có điện thế âm có thể thay đổi đƣợc.
Nó có chức năng điều khiển sự phát xạ electron từ cathode bằng cách thay đổi dòng electron đập vào màn hình huỳnh quang (S). Xa hơn và dọc theo ống thuỷ tinh là các anode A1, A2 và A3. Những bản cực dƣơng này có điện thế cao để hút các electron xuyên qua các tấm bản cực và làm tăng tốc độ của nó lên, nhờ vậy tạo thành dòng electron liên tục. Các tấm lái tia: Gồm một cặp tấm lái tia theo phƣơng nằm ngang và một cặp tấm lái tia phƣơng thẳng đứng.
Cặp lái tia theo phƣơng thẳng đứng: Là hai tấm bản cực đƣợc đặt song song theo phƣơng nằm ngang ( X1,X2 ). Cặp lái tia theo phƣơng nằm ngang: Là hai tấm bản cực đƣợc đặt song song theo phƣơng thẳng đứng (Y1,Y2 ). Các tấm lái tia dùng để lái các tia điện tử. Sau khi các tia điện tử đƣợc điều chỉnh bởi các tấm lái tia tiếp tục đƣợc điều chỉnh bởi anode A4 để đập vào màn hình.
Anode thứ tƣ A4 là một lớp cacbon đƣợc phủ bên trong ống theo phần biên dạng hình nón của ống CRT. Anode A4 có chức năng điều chỉnh dòng electron hƣớng về màn hình (S). Chú ý rằng lúc này dòng electron đƣợc bao phủ hoàn toàn bởi các tấm anode, các electron sẽ không bị kéo lệch hƣớng nhƣng đƣợc đập trực tiếp vào màn hình. Để đạt đƣợc sự sắc nét ở trung tâm anode A2 có thể thay đổi đƣợc giá trị điện thế.
Việc điều chỉnh này có thể đƣợc điều chỉnh độc lập khi cần thiết. Màn hình (S): Bên trong màn hình đƣợc phủ một lớp chất phát sáng. Khi chùm tia điện tử đập vào chất phát sáng, nó tạo ra “điểm” hoặc “vệt” sáng tạm thời. Màn hình đƣợc chia độ giống nhƣ lƣới đƣợc gọi là “lƣới màn hình” cho phép đo dạng sóng một cách chính xác.
8 Luan van Hình 1. Lƣới màn hình 1. Nguyên lý hiển thị dạng sóng: Dòng điện tử do ống phóng điện tử phát ra theo chùm tia hẹp, đập vào màn hình. Bên trong màn hình đƣợc phủ một lớp chất phát sáng.
Khi chùm tia điện tử đập vào chất phát sáng (huỳnh quang), nó tạo ra “điểm” hoặc “vệt” sáng tạm thời. Di chuyển chùm tia này lên trên và xuống dƣới hoặc sang trái và sang phải cho phép ống phóng chiếu sáng màn hình nhƣ mong muốn. Các tấm lái tia điện tử đƣợc lắp đặt để lái (di chuyển) các tia điện tử này, vì chùm tia điện tử có điện tích âm nên khi cung cấp điện áp cho các tấm lái tia nó sẽ hút tia về phía tấm đƣợc cấp điện tích dƣơng. Tấm lái tia theo Tấm lái tia theo phƣơng thẳng đứng phƣơng nằm ngang Hạt điện tử Hình 1.
Nguyên lý lái tia điện tử 9 Luan van Tấm lái tia thẳng đứng: Hai tấm lái tia thẳng đứng đƣợc đặt phía trên và phía dƣới dòng electron. Khi chúng đƣợc cấp điện áp bản cực âm đẩy electron, bản cực dƣơng hút electron. Khi nó đƣợc kết nối gián tiếp với mạch sơ cấp hay thứ cấp của hệ thống đánh lửa các tấm lái tia này sẽ điều khiển dòng electron lên trên hoặc xuống dƣới kết quả tạo thành một vạch thẳng đứng. Giả sử chúng ta cung cấp điện áp có dạng sóng hình sin đến các tấm tia thẳng đứng.
Sau đó “điểm” chuyển động xuống dƣới và lên trên theo một khoảng thời gian nào đó (xem hình 1.4) theo sự thay đổi có chu kỳ của tín hiệu đầu vào. Tăng số lần thay đổi này sẽ vẽ lên màn hình các đƣờng theo phƣơng thẳng đứng. Tuy nhiên nếu chỉ làm đơn giản nhƣ vậy chúng ta không thể xem đƣợc sự thay đổi có chu kỳ của điện áp. Vì vậy, cần có các tấm lái tia nằm ngang để cho chùm tia hiển thị thay đổi điện áp theo thời gian.
Tấm lái tia nằm ngang: Hai tấm lái tia nằm ngang đặt hai bên dòng electron. Khi chúng đƣợc cấp điện áp, bản cực âm đẩy electron, bản cực dƣơng hút electron. Vì vậy khi có một điện áp thay đổi cung cấp đến các tấm lái tia, dòng electron quét từ trái qua phải và lặp lại tạo thành một vạch băng qua màn hình. Di chuyển của vệt Vệt trên màn hình Hình 1.
Nguyên lý lái tia và tạo vệt của tấm lái tia nằm ngang Có một máy phát đƣợc lắp bên trong máy hiện sóng để cấp điện áp cho tấm lái tia nằm ngang. Điện áp này thay đổi theo khoảng thời gian có thể điều chỉnh bởi kỹ thuật viên (có một dạng sóng đƣợc tạo ra gọi là dạng sóng răng cƣa) di chuyển điện tử (điểm) từ trái sang phải màn hình gọi là “quét”.