Giáo trình hệ thống điện điện tử trên ô tô - Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải

Dưới đây là các meta tags cho bài viết "Giáo trình hệ thống điện điện tử trên ô tô - Cao đẳng": { "ai_description": "Giáo trình hệ thống điện điện tử trên ô

• Tác giả: Trần Hoàng Luân
• Trường học: Trường Cao đẳng Giao thông vận tải
• Chuyên ngành: Công nghệ ô tô
• Đề tài: Hệ thống điện điện tử trên ô tô
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình hệ thống điện điện tử trên ôtô

Giáo trình hệ thống điện điện tử trên ôtô là tài liệu đào tạo cốt lõi dành cho sinh viên ngành Công nghệ Ô tô trình độ cao đẳng. Giáo trình được biên soạn tại Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải TP.HCM dưới sự chủ biên của ThS. Trần Hoàng Luân, phát hành năm 2019. Nội dung bao gồm 75 tiết học, tương đương 5 tín chỉ, trang bị kiến thức nền tảng về mạng điện ô tô hiện đại. Sinh viên học phần này sau khi hoàn thành các môn cơ sở ngành như Cơ kỹ thuật, Vật liệu kim loại và Dung sai lắp ghép. Giáo trình trình bày đầy đủ nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại các hệ thống điện điện tử. Người học nắm vững sơ đồ mạch điện, cấu tạo và nguyên lý làm việc của từng bộ phận. Phương pháp tiếp cận kết hợp lý thuyết với thực hành giúp sinh viên vận dụng kiến thức vào sửa chữa thực tế. Giáo trình cũng rèn luyện kỹ năng phân tích hư hỏng và tìm kiếm chi tiết thay thế phù hợp.

1.1. Vị trí và tính chất của môn học trong chương trình đào tạo

Môn học hệ thống điện điện tử trên ôtô được bố trí ở học kỳ 3 năm thứ nhất. Đây là giai đoạn sinh viên đã tích lũy kiến thức cơ sở từ các môn Điện kỹ thuật, Điện tử cơ bản và Động cơ đốt trong. Môn học có thể dạy song song với các mô đun bảo dưỡng sửa chữa động cơ xăng và diesel. Vị trí này đảm bảo sinh viên có nền tảng vững chắc trước khi tiếp cận nội dung chuyên sâu. Tính chất môn học thiên về ứng dụng thực tiễn, yêu cầu sinh viên phải tham gia tối thiểu 80% thời gian học lý thuyết.

1.2. Mục tiêu kiến thức và kỹ năng cần đạt được

Mục tiêu kiến thức yêu cầu sinh viên trình bày được nhiệm vụ, phân loại hệ thống điện và giải thích nguyên lý mạch điện ôtô. Về kỹ năng, người học phải phân tích hiện tượng hư hỏng và xác định nguyên nhân khiến hệ thống không hoạt động. Sinh viên cần tìm kiếm dụng cụ, chi tiết thay thế phù hợp cho các bộ phận hỏng. Thái độ học tập cũng được nhấn mạnh: chấp hành nghiêm túc nội quy lớp học và đảm bảo an toàn lao động trong quá trình thực hành. Đây là nền tảng để sinh viên làm việc hiệu quả trong ngành sửa chữa ôtô.

II. Phân tích cấu trúc nội dung chương trình học

Chương trình giáo trình hệ thống điện điện tử trên ôtô được chia thành 11 bài học trải rộng qua 8 chương. Nội dung bắt đầu từ khái quát mạng điện ôtô, sau đó đi sâu vào từng hệ thống riêng biệt. Chương trình trình bày cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý làm việc và tính toán đơn giản cho mỗi hệ thống. Các chương trọng tâm bao gồm ắc quy khởi động, hệ thống khởi động, hệ thống cung cấp điện và đánh lửa. Phần nâng cao giới thiệu hệ thống điều khiển lập trình cho động cơ, bao gồm cảm biến và tín hiệu điều khiển phun xăng. Giáo trình cũng đề cập hệ thống làm mát, chiếu sáng, tín hiệu và các thiết bị phụ trợ. Cách bố trí từ cơ bản đến nâng cao giúp sinh viên tiếp thu kiến thức theo trình tự logic. Mỗi bài học đều có mục tiêu rõ ràng, gắn liền với năng lực nghề nghiệp cần đạt.

2.1. Các hệ thống điện cơ bản trên ôtô

Giáo trình dành nhiều chương để phân tích các hệ thống điện cơ bản. Hệ thống ắc quy khởi động bao gồm cấu tạo acquy chì-axit, nguyên lý phóng nạp và nồng độ dung dịch điện phân. Hệ thống khởi động trình bày nguyên lý động cơ điện một chiều với cổ góp và chổi than. Hệ thống cung cấp điện giới thiệu máy phát điện và bộ điều chỉnh điện áp. Hệ thống đánh lửa giải thích nguyên lý tạo tia lửa cho động cơ xăng. Mỗi hệ thống đều có phần tính toán chế độ tải và chọn thiết bị phù hợp với loại xe.

2.2. Hệ thống điều khiển điện tử hiện đại

Phần hệ thống điều khiển lập trình chiếm vị trí quan trọng trong giáo trình. Chương này giới thiệu cấu trúc tổng thể của bộ điều khiển động cơ ECU. Các loại cảm biến như cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến oxy, cảm biến nhiệt độ nước làm mát được phân tích chi tiết. Nội dung điều khiển đánh lửa giải thích thời điểm đánh lửa tối ưu theo tải trọng động cơ. Điều khiển phun xăng trình bày thời gian phun và lượng nhiên liệu theo tín hiệu cảm biến. Đây là nền tảng để sinh viên tiếp cận công nghệ ôtô hiện đại.

III. Phương pháp giảng dạy và tiếp cận nội dung

Phương pháp giảng dạy giáo trình hệ thống điện điện tử trên ôtô kết hợp lý thuyết với thực hành song song. Sinh viên học lý thuyết về nguyên lý hoạt động, sau đó thực hành trên mô hình và xe thực tế. Giáo trình sử dụng sơ đồ mạch điện minh họa giúp sinh viên hình dung trực quan cấu trúc hệ thống. Phương pháp tính toán đơn giản được áp dụng để chọn thiết bị phù hợp với từng loại xe. Giảng viên hướng dẫn sinh viên phân tích hư hỏng thông qua hiện tượng thực tế gặp phải. Kỹ năng đo lường, kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng và thiết bị chẩn đoán được rèn luyện liên tục. Giáo trình khuyến khích sinh viên tư duy phân tích nguyên nhân-thay vì chỉ ghi nhớ triệu chứng. Cách tiếp cận này giúp người học chủ động trong công việc sửa chữa sau khi tốt nghiệp.

3.1. Kết hợp lý thuyết và thực hành trong đào tạo

Mô hình đào tạo lý thuyết gắn liền với thực hành là đặc trưng của giáo trình này. Sinh viên được bố trí học song song với các mô đun bảo dưỡng-sửa chữa động cơ. Nội dung thực hành bao gồm đo nồng độ dung dịch axit sunfuric trong acquy, kiểm tra điện áp máy phát và chẩn đoán lỗi hệ thống đánh lửa. Giáo trình cũng yêu cầu sinh viên đọc và phân tích sơ đồ mạch điện thực tế. Phương pháp này giúp rút ngắn thời gian thích ứng với công việc thực tế sau khi ra trường. Sinh viên nắm vững cả nguyên lý lẫn kỹ năng thao tác.

3.2. Đánh giá năng lực người học

Hệ thống đánh giá trong giáo trình tập trung vào năng lực thực tế của sinh viên. Kiến thức được kiểm tra qua khả năng trình bày nguyên lý và giải thích sơ đồ mạch điện. Kỹ năng đánh giá qua bài thực hành phân tích hư hỏng và tìm kiếm chi tiết thay thế. Thái độ học tập được theo dõi qua tỷ lệ chuyên cần, yêu cầu tối thiểu 80% thời gian học lý thuyết. Sinh viên phải chứng minh khả năng vận dụng kiến thức vào tình huống thực tế. Cách đánh giá toàn diện này đảm bảo chất lượng đầu ra đáp ứng yêu cầu nghề nghiệp.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của giáo trình

Giáo trình hệ thống điện điện tử trên ôtô đóng vai trò nền tảng trong đào tạo kỹ thuật viên ôtô cao đẳng. Nội dung bao quát toàn bộ mạng điện từ hệ thống cơ bản đến điều khiển điện tử hiện đại. Kiến thức về acquy, máy phát, hệ thống khởi động và đánh lửa tạo nền tảng vững chắc cho nghề sửa chữa. Phần điều khiển lập trình giúp sinh viên tiếp cận công nghệ phun xăng điện tử và chẩn đoán lỗi bằng thiết bị chuyên dụng. Giáo trình được biên soạn phù hợp với điều kiện khí hậu và thực tiễn giao thông Việt Nam. Sau khi hoàn thành, sinh viên có khả năng làm việc tại các xưởng dịch vụ, đại lý ôtô và trung tâm bảo dưỡng. Nhu cầu kỹ thuật viên hệ thống điện ôtô ngày càng tăng do xe hiện đại sử dụng nhiều thiết bị điện tử. Đây là môn học then chốt giúp sinh viên đáp ứng yêu cầu thị trường lao động.

4.1. Ứng dụng kiến thức trong nghề nghiệp sửa chữa ôtô

Kiến thức từ giáo trình được ứng dụng trực tiếp trong công việc sửa chữa ôtô hàng ngày. Kỹ thuật viên sử dụng nguyên lý acquy để kiểm tra và bảo dưỡng ắc quy theo mùa. Hiểu biết về hệ thống khởi động giúp chẩn đoán chính xác nguyên nhân xe không nổ máy. Kiến thức máy phát điện và bộ điều chỉnh áp áp dụng khi xử lý hệ thống sạc. Năng lực phân tích sơ đồ mạch điện giúp tìm nhanh điểm đứt dây hoặc chạm mát. Kỹ năng này đặc biệt quan trọng với xe đời mới tích hợp nhiều hệ thống điện tử phức tạp.

4.2. Xu hướng phát triển hệ thống điện điện tử ôtô

Hệ thống điện điện tử trên ôtô đang phát triển mạnh mẽ theo hướng số hóa và điện hóa. Xe hybrid và xe điện yêu cầu kiến thức về hệ thống điện áp cao, pin lithium-ion và mô-tơ điện công suất lớn. Công nghệ lái tự động sử dụng hàng chục cảm biến và bộ điều khiển trung tâm. Hệ thống an toàn chủ động như phanh ABS, cân bằng điện tử ESP ngày càng phổ biến. Giáo trình cần liên tục cập nhật để đáp ứng xu hướng công nghệ mới. Sinh viên có nền tảng vững từ giáo trình này sẽ dễ dàng tiếp cận các công nghệ tiên tiến hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ BÀI 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ MỤC TIÊU: Sau khi nghiên cứu Bài học này, sinh viên sẽ có khả năng: ✓ Trình bày được tổng quan về mạng điện, yêu cầu kỹ thuật, nguồn điện của hệ thống điện trên ô tô; ✓ Trình bày được ký hiệu, quy ước, dây điện và bối dây trong hệ thống điện trên ôtô; ✓ Nhận dạng được các chi tiết của từng hệ thống điện ô tô; ✓ Phân tích được nguồn điện, phụ tải điện và thiết bị điện dùng trên hệ thống điện ô tô; ✓ So sánh được các loại nguồn điện và phụ tải điện, thiết bị điện và thiết bị điều khiển trung gian dùng trên hệ thống điện ô tô; ✓ So sánh được các loại ký hiệu và quy ước dùng trong hệ thống điện của các hãng ô tô khác nhau. Ôtô hiện nay được trang bị nhiều chủng loại thiết bị điện và điện tử khác nhau. Từng nhóm các thiết bị điện có cấu tạo và tính năng riêng, phục vụ một số mục đích nhất định, tạo thành những hệ thống điện riêng biệt trong mạch điện của ôtô.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN ÔTÔ 1. Hệ thống khởi động (starting system): Bao gồm accu, máy khởi động điện (starting motor), các relay điều khiển và relay bảo vệ khởi động.

Đối với động cơ diesel có trang bị thêm hệ thống xông máy (glow system). Hệ thống cung cấp điện (charging system): gồm accu, máy phát điện (alternators), bộ tiết chế điện (voltage regulator), các relay và đèn báo nạp. Khoa Kỹ thuật ô tô 6 3. Hệ thống đánh lửa (Ignition system): Bao gồm các bộ phận chính: accu, khóa điện (ignition switch), bộ chia điện (distributor), biến áp đánh lửa hay bobine (ignition coils), hộp điều khiển đánh lửa (igniter), bougie (spark plugs).

Hệ thống chiếu ánh sáng và tín hiệu (lighting and signal system): gồm các đèn chiếu sáng, các đèn tín hiệu, còi, các công tắc và các relay. Hệ thống đo đạc và kiểm tra (gauging system): chủ yếu là các đồng hồ báo trên tableau và các đèn báo gồm có: đồng hồ tốc độ động cơ (tachometer), đồng hồ đo tốc độ xe (speedometer), đồng hồ đo nhiên liệu và nhiệt độ nước. Hệ thống điều khiển động cơ (engine control system): gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control). Ngoài ra, trên các động cơ diesel ngày nay thường sử dụng hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng điện tử (EDC – electronic diesel control hoặc common rail injection) 7.

Hệ thống điều khiển ôtô: bao gồm hệ thống điều khiển phanh chống hãm ABS (antilock brake system), hộp số tự động, tay lái, gối hơi (SRS), lực kéo (traction control). Hệ thống điều hòa nhiệt độ (air conditioning system): bao gồm máy nén (compressor), giàn nóng (condenser), lọc ga (dryer), van tiết lưu (expansion valve), giàn lạnh (evaporator) và các chi tiết điều khiển như relay, thermostat, hộp điều khiển, công tắc A/C… Nếu hệ thống này được điều khiển bằng máy tính sẽ có tên gọi là hệ thống tự động điều hòa khí hậu (automatic climate control). Các hệ thống phụ: Hệ thống gạt nước, xịt nước (wiper and washer system). Hệ thống điều khiển cửa (door lock control system).

Hệ thống điều khiển kính (power window system). Hệ thống điều khiển kính chiếu hậu (mirror control). Hệ thống định vị (navigation system) Khoa Kỹ thuật ô tô 7 Khoa Kỹ thuật ô tô Hình 1.1: Sơ đồ bố trí các thiết bị điện trên ôtô 8 1.2 CÁCH PHÂN BỐ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN Ô TÔ 1.1 Điện Động Cơ: Có nhiều thiết bị cần thiết cho việc khởi động động cơ và vận hành nó một cách ổn định Hình 1. Sơ đồ hệ thống điện động cơ 1.

Ắc quy: Nó có vai trò nguồn điện cho các chi tiết điện của xe ôtô 2. Máy đề (Hệ thống khởi động): Hệ thống này để khởi động động cơ 3. Máy phát (Hệ thống nạp): Hệ thống này phát điện dùng trong xe và nạp cho ắc quy 4. Cuộn đánh lửa (hệ thống đánh lửa): Hệ thống này bật tia lửa đốt cháy hỗn hợp không khí - nhiên liệu 5.

Khoá điện: Công tắc chính của xe 6. Đồng hồ táp lô (Đèn báo ắc quy phóng điện): Đèn báo sáng nếu ắc quy không thể nạp điện 7. Các cảm biến: Các chi tiết phát hiện cảm biến nhiệt độ nước làm mát hay tốc độ động cơ v. và truyền đến ECU).2 Hệ thống khởi động: Hệ thống khởi động quay động cơ bằng môtơ điện và khởi động động cơ 1.

Máy khởi động Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống khởi động Khoa Kỹ thuật ô tô 9 1.3 Hệ Thống Nạp: Hệ thống nạp sản suất ra điện năng để cung cấp nguồn cần thiết cho các chi tiết điện và để nạp ắc quy khi động cơ của xe ôtô hoạt động. Ngay sau khi động cơ khởi động, dây đai dẫn động sẽ làm cho máy phát hoạt động 1. Khoá điện Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống nạp điện 1.5 Hệ Thống Đánh Lửa: Hệ thống đánh lửa tạo ra tia lửa ở điện áp cao và đốt cháy hỗn hợp không khí – nhiên liệu, đã được nén lại trong xylanh, ở thời điểm tốt nhất. Dựa trên những tín hiệu nhận được từ các cảm biến, ECU động cơ điều khiển để đạt được thời điểm đánh lửa tốt nhất 2.

Cuộn dây đánh lửa với IC đánh lửa 5. Cảm biến vị trí trục cam 8. Cảm biến vị trí trục khuỷu Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống đánh lửa 1.3 CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Nhiệt độ làm việc Tùy theo vùng khí hậu, thiết bị điện trên ôtô được chia ra làm nhiều loại: • Ở vùng lạnh và cực lạnh (-40oC) như ở Nga, Canada. • Ở vùng ôn đới (20oC) như ở Nhật Bản, Mỹ, châu Âu … • Nhiệt đới (Việt Nam, các nước Đông Nam Á , châu Phi…).

• Loại đặc biệt thường dùng cho các xe quân sự (sử dụng cho tất cả mọi vùng khí hậu). Khoa Kỹ thuật ô tô 10 1.2 Sự rung xóc Các bộ phận điện trên ôtô phải chịu sự rung xóc với tần số từ 50 đến 250 Hz, chịu được lực với gia tốc 150m/s2.3 Điện áp Các thiết bị điện ôtô phải chịu được xung điện áp cao với biên độ lên đến vài trăm volt.4 Độ ẩm Các thiết bị điện phải chịu được độ ẩm cao thường có ở các nước nhiệt đới.5 Độ bền Tất cả các hệ thống điện trên ôtô phải được hoạt động tốt trong khoảng 0,9  1,25 Uđịnh mức (Uđm = 14 V hoặc 28 V) ít nhất trong thời gian bảo hành của xe.6 Nhiễu điện từ Các thiết bị điện và điện tử phải chịu được nhiễu điện từ xuất phát từ hệ thống đánh lửa hoặc các nguồn khác.4 CÁC LOẠI PHỤ TẢI TRÊN ÔTÔ 1.1 Phụ tải làm việc liên tục: gồm bơm nhiên liệu (50  70W), hệ thống đánh lửa (20W), kim phun (70  100W) … 1.2 Phụ tải làm việc không liên tục: gồm các đèn pha (mỗi cái 60W), cốt (mỗi cái 55W), đèn kích thước (mỗi cái 10W), radio car (10  15W), các đèn báo trên tableau (mỗi cái 2W)… 1.3 Phụ tải làm việc trong khoảng thời gian ngắn: gồm đèn báo rẽ (4 x 21W + 2 x 2W), đèn thắng (2 x 21W), motor điều khiển kính (150W), quạt làm mát động cơ (200W), quạt điều hòa nhiệt độ (2 x 80W), motor gạt nước (30  65W), còi (25  40W), đèn sương mù (mỗi cái 35  50W), còi lui (21W), máy khởi động (800  3000W), mồi thuốc (100W), anten (dùng motor kéo (60W)), hệ thống xông máy (động cơ diesel) (100  150W), ly hợp điện từ của máy nén trong hệ thống lạnh (60W)… Ngoài ra, người ta cũng phân biệt phụ tải điện trên ô tô theo công suất, điện áp làm việc .5 CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ ĐIỀU KHIỂN TRUNG GIAN Các phụ tải điện trên xe hầu hết đều được mắc qua cầu chì. Tùy theo tải cầu chì có giá trị thay đổi từ 5  30A. Dây chảy (Fusible link) là những cầu chì lớn hơn 40 A Khoa Kỹ thuật ô tô 11 được mắc ở các mạch chính của phụ tải điện lớn hoặc chung cho các cầu chì cùng nhóm làm việc thường có giá trị vào khoảng 40 120A.

Ngoài ra, để bảo vệ mạch điện trong trường hợp chập mạch, trên một số hệ thống điện ôtô người ta sử dụng bộ ngắt mạch (CB – circuit breaker) khi quá dòng.6 Sơ đồ ký hiệu cầu chì và relay trên ô tô ❖ CỤM TỪ VIẾT TẮT TRÊN HỘP CẦU CHÌ Ô TÔ - HEATER: Sưởi - Ở đây là quạt gió. - FOG LAMP: Đèn sương mù - A/CON: Điều hòa - TAIL (INT): Đèn hậu (bên trong) - TAIL (EXT): Đèn hậu (bên ngoài) - STOP: Đèn thắng - HORN: Kèn - F/FILTER: Bộ lọc xăng ??? Bơm xăng chăng? - TURN: Đèn xi nhan - HAZARD: Đèn báo khẩn cấp - WIPER: Gạt nước - METER: Bảng đồng hồ - P/WINDOWS: Cửa kính điện - HEAD (LOW): Đèn pha - chiếu gần - HEAD (HIGHT): Đèn pha - chiếu xa - CIGAR: Ổ điện mồi thuốc Khoa Kỹ thuật ô tô 12 - ENGINE: Điện máy - D/LOCK: Khóa cửa điện - MEMORY: Bộ nhớ - SPARE: Dự phòng Để các phụ tải điện làm việc, mạch điện nối với phụ tải phải kín. Thông thường phải có các công tắc đóng mở trên mạch. Công tắc trong mạch điện xe hơi có nhiều dạng: thường đóng (normally closed), thường mở (normally open) hoặc phối hợp (changeover switch) có thể tác động để thay đổi trạng thái đóng mở (ON – OFF) bằng cách nhấn, xoay, mở bằng chìa khóa.

Trạng thái của công tắc cũng có thể thay đổi bằng các yếu tố như: áp suất, nhiệt độ… Trong các ôtô hiện đại, để tăng độ bền và giảm kích thước của công tắc, người ta thường đấu dây qua relay. Relay có thể được phân loại theo dạng tiếp điểm: thường đóng (NC – normally closed), thường mở (NO – normally opened), hoặc kết hợp cả hai loại - relay kép (changeover relay).6 DÂY ĐIỆN VÀ BỐI DÂY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ÔTÔ 1.1 Dây điện Bảng 1.1 Các cỡ dây điện và nơi sử dụng Cỡ dây: Tiết diện Dòng điện Ứng dụng số sợi/ đường (mm2) liên tục (A) kính 9/ 0.75 Đèn kích thước, đèn đuôi 14/ 0.00 Radio, CD, đèn trần 14/ 0.75 HT Đánh lửa 28/ 0.50 Đèn đầu, xông kính 65/ 0.00 Dây dẫn cấp điện chính 120/ 0.2 Bối dây Dây điện trong xe được gộp lại thành bối dây. Các bối dây được quấn nhiều lớp bảo vệ, cuối cùng là lớp băng keo. Trên nhiều loại xe, bối dây có thể được đặt trong ống nhựa PVC.

Ở những xe đời cũ, bối dây điện trong xe chỉ gồm vài chục sợi. Ngày Khoa Kỹ thuật ô tô 13 nay do sự phát triển vũ bão của hệ thống điện và điện tử ô tô, bối dây có thể có hơn 1000 sợi.