Giáo trình Hệ thống điện điều khiển động cơ - Ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô (Cao đẳng)

• Tác giả: Hoàng Phi Khanh
• Trường học: Trường Cao Đẳng Kinh Tế Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
• Đề tài: Hệ thống điện điều khiển động cơ
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình hệ thống điện điều khiển động cơ ô tô

Giáo trình hệ thống điện điều khiển động cơ ô tô là mô đun chuyên ngành bắt buộc trong chương trình đào tạo cao đẳng công nghệ kỹ thuật ô tô. Mô đun được Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh biên soạn với tổng thời gian thực hiện 120 giờ. Trong đó, phần lý thuyết chiếm 30 giờ, thực hành chiếm 87 giờ và kiểm tra chiếm 3 giờ. Nội dung giáo trình bao gồm sáu bài học chính. Các bài tập trung vào chẩn đoán và sửa chữa mạch cấp nguồn, hệ thống điều khiển, hệ thống đánh lửa, nhiên liệu động cơ xăng, nhiên liệu động cơ phun dầu điện tử và hệ thống điều khiển quạt làm mát. Giáo trình cung cấp kiến thức toàn diện về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và quy trình bảo dưỡng hệ thống điện trên ô tô hiện đại. Sinh viên được trang bị cả lý thuyết lẫn kỹ năng thực hành nghề.

1.1. Vị trí và tính chất của mô đun trong chương trình đào tạo

Mô đun hệ thống điện điều khiển động cơ ô tô được xếp vào vị trí môn học cơ sở chuyên ngành. Mô đun này được giảng dạy ở học kỳ thứ tư trong toàn khóa học. Tính chất của học phần là bắt buộc đối với mọi sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô. Vị trí học kỳ 4 đảm bảo sinh viên đã có nền tảng kiến thức cơ bản về cơ khí và điện tử trước khi tiếp cận nội dung chuyên sâu. Thứ tự này giúp người học tiếp thu hiệu quả các nguyên lý phức tạp của hệ thống điện điều khiển động cơ.

1.2. Mục tiêu kiến thức và kỹ năng của giáo trình

Về kiến thức, giáo trình yêu cầu sinh viên trình bày tổng quát về các hệ thống điện - điện tử trên ô tô. Người học phải giải thích được các ký hiệu trong mạch điện và nguyên lý làm việc của từng hệ thống. Về kỹ năng, sinh viên ứng dụng kiến thức vào chẩn đoán và sửa chữa hệ thống điện động cơ thực tế. Khả năng lắp ráp mạch điện, nhận dạng đúng thành phần và sử dụng thiết bị đo như đồng hồ VOM là những kỹ năng cốt lõi cần đạt được sau khi hoàn thành mô đun.

II. Phân tích cấu trúc và nguyên lý hệ thống điện điều khiển

Hệ thống điện điều khiển động cơ ô tô hoạt động dựa trên nguyên lý hộp ECU điều khiển trung tâm. ECU nhận tín hiệu đầu vào từ các cảm biến rồi xử lý và gửi lệnh điều khiển đến các cơ cấu chấp hành. Mạch cấp nguồn cho ECU gồm hai kiểu chính là cấp nguồn trực tiếp và cấp nguồn có điều khiển bằng rơle. Kiểu cấp nguồn trực tiếp sử dụng điện áp từ ắc quy qua công tắc máy. Kiểu có điều khiển hoạt động khi ECU kích hoạt cuộn dây rơle, đóng tiếp điểm để dòng điện từ ắc quy cấp cho ECU qua chân +B và +B1. Các cảm biến chính bao gồm cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến đo gió và cảm biến nhiệt độ khí nạp. Mỗi cảm biến đảm nhận vai trò riêng trong việc cung cấp dữ liệu vận hành cho ECU xử lý.

2.1. Cấu trúc mạch cấp nguồn cho hộp ECU

Mạch cấp nguồn cho hộp ECU gồm nhiều thành phần quan trọng. Các thành phần chính là ắc quy, công tắc máy, cầu chì EFI 15A, cầu chì IG 7.5A và rơle chính EFI. Khi bật công tắc máy ON, dòng điện từ ắc quy đi qua chân IG-SW cung cấp cho ECU. ECU sau đó cấp dòng qua cuộn dây rơle để đóng tiếp điểm. Điện áp từ ắc quy được cung cấp cho ECU qua chân +B và +B1. Nếu không có điện áp tại cực này, cần kiểm tra cầu chì và rơle chính.

2.2. Các cảm biến và tín hiệu đầu vào của hệ thống

Cảm biến vị trí trục khuỷu phát hiện góc quay của trục khuỷu để ECU xác định thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu. Loại phổ biến có 36 răng cho độ chính xác cao. Bộ đo gió loại van trượt đo lưu lượng không khí nạp vào động cơ. Các cực chính gồm E1 nối mát, FC điều khiển rơle bơm xăng, VB cấp nguồn 12V, VC và VS gửi tín hiệu điện áp về ECU. Cảm biến nhiệt độ khí nạp THA cung cấp dữ liệu nhiệt độ để ECU điều chỉnh hỗn hợp nhiên liệu.

III. Phương pháp chẩn đoán và sửa chữa hệ thống điện điều khiển

Quy trình chẩn đoán hệ thống điện điều khiển động cơ đòi hỏi tuân thủ các bước tuần tự và chính xác. Đầu tiên, kỹ thuật viên cần kiểm tra trực quan các đầu nối, dây điện và cầu chì. Sau đó sử dụng đồng hồ VOM để đo điện áp, điện trở và thông mạch tại các vị trí cụ thể. Đối với mạch cấp nguồn ECU, quy trình kiểm tra rơle chính gồm ba bước cơ bản. Bước đầu tiên là tháo rơle khỏi xe và đo điện trở giữa các cực. Cực 3 và cực 4 phải không thông mạch, còn cực 1 và cực 2 có điện trở từ 60 đến 90 ôm. Bước cuối cùng là cấp nguồn 12V vào cực 1 và cực 2, đo điện trở cực 3 và cực 4 phải bằng 0. Kiểm tra mạch nối mát cũng là bước quan trọng đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.

3.1. Quy trình kiểm tra mạch cấp nguồn cho ECU

Quy trình kiểm tra mạch cấp nguồn bắt đầu bằng việc xác nhận tình trạng công tắc máy ON. Kỹ thuật viên đo điện áp tại cực +B và +B1 của ECU bằng đồng hồ VOM. Nếu không có điện áp, tiến hành kiểm tra cầu chì EFI 15A và cầu chì IG 7.5A. Tiếp theo kiểm tra rơle chính bằng cách đo điện trở cuộn dây và tiếp điểm. Động cơ Toyota 3S và 1NZ-FE thường dùng làm mẫu thực hành. Việc lắp ráp lại mạch đúng sơ đồ điện là yêu cầu bắt buộc.

3.2. Kỹ thuật đo kiểm và sử dụng thiết bị chẩn đoán

Đồng hồ VOM là thiết bị đo cơ bản không thể thiếu trong quá trình chẩn đoán. Thiết bị này đo được điện áp, điện trở và dòng điện tại các điểm trong mạch. Kỹ thuật viên cần xác định đúng các cực của cảm biến trước khi đo. Đối với bộ đo gió, cần kiểm tra sự di chuyển nhẹ nhàng của tấm cảm biến sau khi tháo lọc gió. Mạch không khí từ bộ đo gió đến các xi lanh phải kín hoàn toàn. Bất kỳ rò rỉ nào cũng làm sai lệch tín hiệu và ảnh hưởng đến hoạt động động cơ.

IV. Ứng dụng thực tế và vai trò giáo trình trong đào tạo nghề

Giáo trình hệ thống điện điều khiển động cơ ô tô đóng vai trò nền tảng trong đào tạo kỹ thuật viên ô tô chuyên nghiệp. Kiến thức từ giáo trình được ứng dụng trực tiếp tại các xưởng dịch vụ và trung tâm bảo dưỡng xe hơi. Kỹ thuật viên sử dụng các phương pháp chẩn đoán đã học để xác định và khắc phục hư hỏng hệ thống điện nhanh chóng. Giáo trình cũng giúp người học hiểu rõ mối liên hệ giữa các hệ thống con trong tổng thể động cơ. Từ mạch cấp nguồn ECU đến hệ thống đánh lửa, hệ thống nhiên liệu và hệ thống làm mát, tất cả đều liên kết chặt chẽ với nhau. Nền tảng kiến thức này tạo tiền đề cho sinh viên tiếp cận công nghệ ô tô hybrid và xe điện trong tương lai. Giá trị cốt lõi của giáo trình nằm ở tính thực tiễn cao, kết hợp cân đối giữa lý thuyết và thực hành.

4.1. Ứng dụng kiến thức trong sửa chữa ô tô thực tế

Kiến thức về hệ thống điện điều khiển được áp dụng rộng rãi trong sửa chữa ô tô hàng ngày. Kỹ thuật viên chẩn đoán lỗi động cơ không nổ bằng cách kiểm tra mạch cấp nguồn ECU trước. Hiện tượng động cơ hoạt động không ổn định thường liên quan đến cảm biến đo gió hoặc đường ống dẫn khí bị rò rỉ. Kiểm tra hệ thống đánh lửa yêu cầu hiểu biết về sơ đồ mạch điện và vị trí các thành phần. Mỗi thao tác sửa chữa đều cần tuân thủ quy trình chuẩn để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

4.2. Định hướng phát triển và nâng cao trình độ nghề

Sau khi hoàn thành giáo trình, sinh viên có nền tảng vững chắc để theo đuổi các khóa nâng cao về hệ thống điều khiển điện tử ô tô. Công nghệ xe điện và xe hybrid đang phát triển mạnh đòi hỏi kỹ thuật viên phải liên tục cập nhật kiến thức mới. Các chứng chỉ nghề quốc tế về điện ô tô yêu cầu người học nắm vững nguyên lý cơ bản. Giáo trình này chính là bước đệm quan trọng giúp sinh viên tự tin tiếp cận công nghệ mới và phát triển sự nghiệp lâu dài trong ngành ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐKTKT ngày tháng năm 20 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh) Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG THÔNG TIN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Họ tên: Hoàng Phi Khanh Học vị: Thạc sĩ Cơ Khí Động Lực Đơn vị: Khoa Công Nghệ Ô Tô Email: [e-mail] TRƯỞNG KHOA TỔ TRƯỞNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐỀ TÀI HIỆU TRƯỞNG DUYỆT Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình hệ thống điện điều khiển động cơ được dùng trong chương trình đào tạo trình độ cao đẳng tại trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Giáo trình do chính giảng viên biên soạn với sự góp ý của các đồng nghiệp giảng viên trong khoa công nghệ ô tô. Chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật TpHCM đã tạo điều kiện thực hiện hoàn chỉnh giáo trình theo yêu cầu. Nội dung mô đun bao gồm 7 bài như sau: Bài 1: CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA MẠCH CẤP NGUỒN. Bài 2: CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Bài 3: CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA Bài 4: CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG. Bài 5: CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA NHIÊN LIỆU ĐỘNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ. Bài 6: CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUẠT LÀM MÁT. Với cá nhân là người biên soạn giáo trình này rất mong được sự góp ý chân thành của các thầy cô và chuyên gia nhằm hoàn thiện giáo trình này giúp ích trong công tác giảng dạy. Mọi chi tiết xin liên hiện tại hoangphikhanh@gmail., ngày……tháng……năm……… Tham gia biên soạn MỤC LỤC TRANG 1. Lời giới thiệu ……………. GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Mã mô đun``: MĐ Thời gian thực hiện mô đun: 120 giờ; (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành: 87 giờ; Kiểm tra 3 giờ) I. Vị trí, tính chất của môn học: - Vị trí của mô đun: là môn học cơ sở chuyên ngành được giảng dạy ở học kì 4 tính theo toàn khóa học. - Tính chất: học phần chuyên ngành bắt buộc đối với học viên. Mục tiêu môn học: - Về kiến thức:  Trình bày tổng quát về các hệ thống điện – điện tử trên ô tô.  Trình bày được các yêu cầu kỹ thuật về hệ thống điện và điện tử trên ô tô.  Trình bày nguyên lý làm việc của các hệ thống điện động cơ trên ô tô.  Giải thích được các ký hiệu trong mạch điện ô tô. - Về kỹ năng:  Ứng dụng kiến thức về hệ thống điện động cơ vào chẩn đoán, sửa chữa hệ thống điện động cơ.  Lắp mạch điện các hệ thống điện động cơ.  Nhận dạng đúng thành phần và vị trí lắp đặt trên động cơ.  Kiểm tra được các chi tiết trong hệ thống đánh lửa, khắc phục hư hỏng.  Bảo dưỡng điều khiển điện tử và các cảm biến đúng phương pháp và đúng tiêu chuẩn kỹ thuật do nhà chế tạo quy định.  Kiểm tra và bảo dưỡng được hệ thống điều khiển quạt làm mát động cơ đúng quy trình, quy phạm, đúng phương pháp và đúng tiêu chuẩn kỹ thuật do - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:  Rèn luyện ý thức chấp hành nội quy nơi làm việc, an toàn lao động khi làm việc.  Hình thành kỹ năng tự học và làm việc nhóm. Bài 1: CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA MẠCH CẤP NGUỒN Bài 1: CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA MẠCH CẤP NGUỒN 1.Mục tiêu của bài: Sau khi học xong chương này sinh viên có khả năng: Học xong Bài này học viên sẽ có khả năng: - Trình bày và phân biệt được thành phần, cấu tạo và nguyên tắc làm việc của hệ thống cấp nguồn cho hộp ECU động cơ. - Nhận dạng đúng thành phần và vị trí lắp đặt trên động cơ.Nội dung của bài: 1.An toàn lao động và sử dụng dụng cụ thực tập. Mục đích của công tác ATLĐ Mục tiêu của công tác ATLĐ là thông qua các biện pháp về khoa học kỹ thuật, tổ chức, kinh tế, xã hội để loại trừ các yếu tố nguy hiểm và có hại được phát sinh trong quá trình sản xuất, tạo nên một điều kiện lao động thuận lợi. Ngày càng được cải thiện tốt hơn để ngăn ngừa tai nạn lao động và bệnh nghề nghiệp, hạn chế ốm đau làm giảm sút sức khoẻ cũng như những thiệt hại khác đối với người lao động, nhằm bảo vệ sức khoẻ, đảm bảo an toàn về tính mạng người lao động và cơ sở vật chất, trực tiếp góp phần bảo vệ và phát triển lực lượng sản xuất, tăng năng suất lao động. Ý nghĩa của công tác ATLĐ An toàn lao động trước hết là phạm trù của lao động sản xuất, do yêu cầu của sản xuất và gắn liền với quá trình sản xuất. An toàn lao động mang lại niềm vui, hạnh phúc cho mọi người nên nó mang ý nghĩa nhân đạo sâu sắc. Mặt khác, nhờ chăm lo sức khoẻ của người lao động mà công tác ATLĐ mang lại hiệu quả xã hội và nhân đạo rất cao. ATLĐ là một chính sách lớn của Đảng và Nhà nước, là nhiệm vụ quan trọng không thể thiếu được trong các dự án, thiết kế, điều hành và triển khai sản xuất. ATLĐ mang lại những lợi ích về kinh tế, chính trị và xã hội. Lao động tạo ra của cải vật chất, làm cho xã hội tồn tại và phát triển. Bất cứ dưới chế độ xã hội nào, lao động của con người cũng là yếu tố quyết định nhất. Xây dựng quốc gia giàu có, tự do, dân chủ cũng nhờ người lao động. Trí thức mở mang cũng nhờ lao động (lao động trí óc) vì vậy lao động là động lực chính của sự tiến bộ loài người. Tất cả mọi người từ người sử dụng lao động đến người lao động đều là đối tượng cần được bảo vệ. Đồng thời họ cũng là chủ thể phải tham gia vào công tác ATLĐ để bảo vệ mình và bảo vệ người khác. KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ 1 Bài 1: CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA MẠCH CẤP NGUỒN Muốn làm tốt công tác an toàn lao động, phải vận động được đông đảo mọi người tham gia. Cho nên ATLĐ chỉ có kết quả khi được mọi cấp, mọi ngành quan tâm, được mọi người lao động tích cực tham gia và tự giác thực hiện các luật lệ, chế độ tiêu chuẩn, biện pháp để cải thiện điều kiện làm việc, phòng chống tai nạn lao động, bệnh nghề nghiệp. ATLĐ là hoạt động hướng về cơ sở sản xuất và trước hết là người trực tiếp lao động. Nó liên quan với quần chúng lao động. ATLĐ bảo vệ quyền lợi và hạnh phúc cho mọi người, mọi nhà, cho toàn xã hội, vì thế ATLĐ luôn mang tính quần chúng sâu rộng. Kỹ thuật an toàn lao động a. Yếu tố nguy hiểm, vùng nguy hiểm Nguyên nhân gây chấn thương b. Yếu tố nguy hiểm Các bộ phận và cơ cấu của máy: cơ cấu chuyển động, trục, khớp nối, đồ gá, các kết cấu chịu lực. của máy công cụ và thiết bị cơ khí văng ra hoặc cuốn quần áo vào vùng nguy hiểm. Cơ cấu nguy hiểm trên máy công cụ Các mảnh dụng cụ, vật liệu gia công bắn ra: mảnh công cụ cắt; đá mài, phoi, mảnh vật liệu khi làm sạch vật đúc, khi đập gang,. Tai nạn khi vận hành trên máy KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ 2 Bài 1: CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA MẠCH CẤP NGUỒN Điện giật: do rò điện ra vỏ máy, thiết bị… và phụ thuộc vào các yếu tố như cường độ dòng điện, điện áp, đường đi của dòng điện qua cơ thể con người, thời gian tác động. Các yếu tố về nhiệt: bỏng điện do hồ quang điện gây ra. Kim loại nóng chảy khi đúc, khí nóng, vật liệu chi tiết được nung nóng khi gia công nóng đều có thể gây bỏng cho các bộ phận cơ thể của con người. Chất độc công nghiệp: được dùng trong quá trình xử lý nhiệt kim loại, có thể ảnh hưởng đến sức khoẻ con người trong quá trình thao tác và tiếp xúc. Các chất lỏng hoạt tính như các hoá chất axit hay bazo khi mạ, sơn. Bụi công nghiệp gây ra tổn thương cơ học. Bụi độc gây ra bệnh nghề nghiệp khi làm khuôn đúc, bụi gây cháy nổ, hoặc bụi ẩm gây ngắn mạch điện. Các chất gây cháy nổ khi hàn hơi, khi rót kim loại lỏng vào khuôn có độ ẩm cao. Các yếu tố nguy hiểm khác: làm việc trên cao, vật rơi từ trên cao, trơn trượt, vấp ngã. Các nguyên nhân gây chấn thương Các máy, thiết bị sản xuất, các quy trình công nghệ chứa đựng các yếu tố nguy hiểm, có hại như bụi độc, ồn, rung, bức xạ, điện áp nguy hiểm. Máy, thiết bị khi thiết kế không phù hợp với đặc điểm tâm sinh lý của người sử dụng (thuộc phạm trù nhân trắc học). Độ bền của chi tiết máy không đảm bảo khi sử dụng. Thiếu các thiết bị che chắn an toàn. Không có hệ thống phát tín hiệu an toàn, các cơ cấu phòng ngừa quá tải, như van an toàn, phanh hãm, cơ cấu khống chế hành trình. Không thực hiện hay thực hiện không đúng các quy tắc an toàn, ví dụ như thiết bị chịu áp lực không được kiểm nghiệm trước khi đưa vào sử dụng. Không thực hiện cơ khí hoá, tự động hoá những khâu lao động nặng nhọc, nguy hiểm, độc hại, vận chuyển vật nặng lên cao. Thiếu các phương tiện bảo vệ cá nhân phù hợp, ví dụ như: dùng thảm cách điện không đúng tiêu chuẩn, dùng nhầm mặt nạ phòng độc. Biện pháp an toàn Biện pháp dự phòng tính đến con người KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ 3 Bài 1: CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA MẠCH CẤP NGUỒN Thao tác lao động, nâng và mang vác nặng đúng nguyên tắc an toàn, tránh các tư thế cúi, gập người, lom khom, vặn mình. giữ cột sống thẳng, tránh vi chấn thương cột sống v.