Giáo trình Hệ thống Điện Ô tô - Trường Cao đẳng Kiên Giang (2019)

Giáo trình hệ thống điện ô tô đầy đủ, cung cấp kiến thức tổng quan về nguyên lý, cấu tạo và sơ đồ mạch điện các hệ thống chính trên ô tô hiện đại.

• Trường học: Trường Cao Đẳng Kiên Giang
• Chuyên ngành: Hệ Thống Điện Ô Tô
• Đề tài: Hệ Thống Điện Ô Tô Toàn Tập
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Kiên Giang

Tóm tắt

I. Giới Thiệu Chung Về Giáo Trình Hệ Thống Điện Ô Tô

Giáo trình hệ thống điện ô tô là tài liệu học tập toàn diện dành cho sinh viên cao đẳng và những người muốn nâng cao kiến thức chuyên môn trong lĩnh vực ô tô. Trong bối cảnh công nghiệp sửa chữa và lắp ráp ô tô phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam, việc cập nhật kiến thức về hệ thống điện điện tử trên ô tô trở nên cực kỳ quan trọng. Giáo trình này được biên soạn bởi Trường Cao Đẳng Kiên Giang, bao gồm những nội dung cập nhật nhất về các hệ thống điện trên ô tô hiện đại. Tài liệu được thiết kế để cung cấp kiến thức lý thuyết kết hợp với thực tiễn ứng dụng, giúp người học hiểu rõ cấu trúc, nguyên lý hoạt động và cách bảo dưỡng các hệ thống điện ô tô một cách toàn diện.

1.1. Mục Đích và Ý Nghĩa của Giáo Trình

Giáo trình hệ thống điện ô tô được biên soạn nhằm đáp ứng nhu cầu đào tạo nhân lực chất lượng cao cho ngành công nghiệp ô tô. Với sự phát triển của công nghệ hiện đại, các hệ thống điện tử ngày càng phức tạp và đòi hỏi các kỹ sư, thợ sửa chữa phải có kiến thức vững chắc. Tài liệu này cung cấp kiến thức toàn diện từ cơ bản đến nâng cao, giúp người học nắm vững các khái niệm, nguyên lý và ứng dụng thực tế của hệ thống điện ô tô.

1.2. Phạm Vi Và Nội Dung Chính

Giáo trình này bao gồm 7 chương chính, đề cập đến toàn bộ các hệ thống điện trên ô tô, từ hệ thống khởi động, cung cấp điện, đánh lửa đến hệ thống chiếu sáng, tín hiệu và các hệ thống phụ. Đặc biệt, tài liệu cung cấp kiến thức sâu sắc về hệ thống điều khiển động cơ và hệ thống phun dầu điện tử. Mỗi chương được trình bày chi tiết với sơ đồ minh họa, công thức tính toán và các ví dụ thực tế từ các dòng xe phổ biến.

II. Cấu Trúc Và Các Hệ Thống Chính Trong Giáo Trình

Giáo trình hệ thống điện ô tô toàn tập được chia thành các chương có tính hệ thống, giúp người học tiếp cận kiến thức một cách khoa học và logic. Bắt đầu từ khái quát chung về hệ thống điện, tài liệu sau đó đi sâu vào từng hệ thống riêng biệt trên ô tô. Hệ thống khởi động điện được giới thiệu với cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết. Hệ thống cung cấp điện trình bày vai trò của máy phát điện và bộ điều chỉnh điện. Hệ thống đánh lửa, chiếu sáng và tín hiệu được trình bày với độ chi tiết về công suất, tiêu chuẩn kỹ thuật. Cuối cùng, hệ thống điều khiển lập trình và hệ thống phun dầu điện tử thể hiện sự tiếp cận công nghệ hiện đại.

2.1. Hệ Thống Khởi Động Và Cung Cấp Điện

Hệ thống khởi động điện là nền tảng quan trọng giúp động cơ hoạt động. Giáo trình chi tiết hóa cấu tạo máy khởi động, các cơ cấu điều khiển trung gian như relay khởi động, relay gài khớp. Hệ thống cung cấp điện bao gồm máy phát điện và bộ điều chỉnh điện, là yếu tố quan trọng để duy trì điện áp ổn định cho các thiết bị trên xe. Tài liệu cung cấp sơ đồ mạch chi tiết và nguyên lý làm việc của các transistor trong hệ thống.

2.2. Hệ Thống Chiếu Sáng Tín Hiệu Và Các Hệ Thống Phụ

Hệ thống chiếu sáng bao gồm đèn pha, đèn xi nhan, đèn phanh với các yêu cầu kỹ thuật cụ thể. Hệ thống tín hiệu gồm còi, chuông nhạc và đèn báo rẽ, báo nguy. Các hệ thống phụ như lau rửa kính, khóa cửa, nâng hạ kính (Power Window) được trình bày với sơ đồ mạch điện và nguyên lý hoạt động. Mỗi hệ thống đều có tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu an toàn cụ thể.

III. Công Nghệ Hiện Đại Hệ Thống Điều Khiển Và Phun Dầu Điện Tử

Hệ thống điều khiển lập trình cho động cơ ô tô là phần tiên tiến nhất trong giáo trình hệ thống điện ô tô. Hệ thống này sử dụng các cảm biến hiện đại để đo lường các thông số như áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp (MAP), nhiệt độ động cơ, vị trí van điều khiển. Bộ vi xử lý xử lý các tín hiệu này để điều khiển kim phun điện tử và hệ thống đánh lửa một cách tối ưu. Hệ thống phun dầu điện tử, đặc biệt là hệ thống Common Rail cho động cơ Diesel, đại diện cho công nghệ tiên tiến nhất. Hệ thống này cho phép kiểm soát chính xác lượng dầu phun vào xi lanh, giúp cải thiện hiệu suất nhiên liệu và giảm khí thải.

3.1. Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Với Cảm Biến Hiện Đại

Hệ thống điều khiển lập trình sử dụng các cảm biến như MAF (đo lưu lượng không khí), TPS (cảm biến vị trí xăng), IAT (cảm biến nhiệt độ không khí nạp). Bộ vi xử lý ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến này và điều chỉnh góc phun, thời điểm phun dầu để đạt hiệu suất tối ưu. Giáo trình trình bày chi tiết các cảm biến, đặc biệt là cảm biến MAP với nguyên lý hoạt động và sơ đồ kết nối.

3.2. Hệ Thống Phun Dầu Diesel Điều Khiển Điện Tử Common Rail

Hệ thống Common Rail là công nghệ phun dầu tiên tiến, cho phép áp suất nhiên liệu cao, phun dầu đa lần trong một chu kỳ. Giáo trình chi tiết hóa cấu tạo tổng quát của hệ thống, vai trò của bơm phun áp suất cao, rail tích trữ dầu và kim phun điện tử. Hệ thống này giúp giảm tiêu thụ dầu, giảm khí thải, cải thiện công suất động cơ diesel hiện đại.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Và Lợi Ích Của Tài Liệu Toàn Tập

Giáo trình hệ thống điện ô tô bản full PDF cung cấp giá trị thực tiễn cao cho sinh viên, kỹ sư, thợ sửa chữa ô tô. Tài liệu không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn bao gồm sơ đồ mạch điện cụ thể từ các dòng xe thực tế như Toyota. Mỗi chương đều kết thúc với bài tập và ví dụ ứng dụng thực tế, giúp người học consolidate kiến thức. Giáo trình cũng bao gồm ký hiệu màu dây điện, quy ước vẽ sơ đồ, công thức tính toán chọn dây cáp, các tiêu chuẩn kỹ thuật về nhiệt độ, nhiễu điện từ. Đây là tài liệu tham khảo thiết yếu cho những ai làm việc trong ngành ô tô hoặc muốn nâng cao chuyên môn.

4.1. Lợi Ích Cho Sinh Viên Và Người Học

Giáo trình này là tài liệu học tập toàn diện giúp sinh viên cao đẳng ngành ô tô nắm vững kiến thức về hệ thống điện ô tô. Cấu trúc hệ thống của tài liệu giúp người học dễ dàng theo dõi và ghi nhớ. Sơ đồ minh họa, ví dụ thực tế và bài tập ứng dụng giúp hiểu sâu hơn. Bản PDF đầy đủ cho phép truy cập dễ dàng, in ấn để học tập ở bất kỳ nơi nào. Tài liệu được biên soạn bởi các chuyên gia, đảm bảo độ chính xác và cập nhật kiến thức.

4.2. Giá Trị Tham Khảo Cho Kỹ Sư Và Thợ Sửa Chữa

Đối với kỹ sư và thợ sửa chữa ô tô, giáo trình hệ thống điện ô tô là công cụ tham khảo quý báu khi gặp sự cố. Sơ đồ mạch chi tiết, danh sách thông số kỹ thuật giúp chẩn đoán và sửa chữa nhanh chóng. Kiến thức về các hệ thống như khởi động, cung cấp điện, đánh lửa là nền tảng để hiểu các vấn đề liên quan. Tài liệu cũng cập nhật công nghệ hiện đại như Common Rail, giúp thợ sửa chữa làm việc với các xe hơi mới nhất trên thị trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1, sinh viên có khả năng: - Trình bày được những khái niệm về mạch điện trên ôtô - Phân tích được các ký hiệu quy ước trên sơ đồ mạch điện. - Nhận dạng dược các ký hiệu quy ước trên sơ đồ mạch điện. - Xác địng được các loại phụ tải trên ô tô. Nội dung chính: 1.

Tổng quát về mạng điện và các hệ thống điện trên ôtô Mục tiêu: Giúp cho sinh viên nắm được các hệ thống sử dụng điện trên ô tô. 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.

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) 3 1. 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) 2.

Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống điện 2. 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).

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. Điện áp Các thiết bị điện ôtô phải chịu được xung điện áp cao với biên độ lên đến vài trăm volt. Độ ẩm Các thiết bị điện phải chịu được độ ẩm cao thường có ở các nước nhiệt đới. 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.

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. Nguồn điện trên ôtô Mục tiêu: Giúp cho sinh viên nắm được về nguồn điện sử dụng trên ô tô Nguồn điện trên ô tô là nguồn điện một chiều được cung cấp bởi accu, nếu động cơ chưa làm việc, hoặc bởi máy phát điện nếu động cơ đã làm việc. Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện khi lắp đặt sửa chữa…, trên đa số các xe, người ta sử dụng thân sườn xe (car body) làm dây dẫn chung (single wire system). Vì vậy, đầu âm của nguồn điện được nối trực tiếp ra thân xe.

Các loại phụ tải điện trên ôtô Mục tiêu: Giúp cho sinh viên nắm được các loại phụ tải sử dụng trên ô tô Các loại phụ tải điện trên ôtô được mắc song song và có thể được chia làm 3 loại: 3. Phụ tải làm việc liên tục: Gồm bơm nhiên liệu (50  70W), hệ thống đánh lửa (20W), kim phun (70  100W) … 3. 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)… 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.

Các thiết bị bảo vệ và điều khiển trung gian Mục tiêu: Giúp cho sinh viên nắm được các loại thiết bị bảo vệ trên ô tô 5 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 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.

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). Ký hiệu và quy ước trong sơ đồ mạch điện Mục tiêu: Giúp cho sinh viên nắm được các quy ước được sử dụng trên ô tô CÁC KÝ HIỆU TRONG MẠCH ĐIỆN Ô TÔ 6 7 6. Dây điện và bối dây điện trong hệ thống điện ôto Mục tiêu: Giúp cho sinh viên nắm được các loại màu dây và các loại dây được dùng trên ô tô 6. Ký hiệu màu và ký hiệu số Trong khuôn khổ giáo trình này, tác giả chỉ giới thiệu hệ thống màu dây và ký hiệu quy định theo tiêu chuẩn châu Âu.

Các xe sử dụng hệ thống màu theo tiêu chuẩn này là: Ford, Volswagen, BMW, Mercedes… Các tiêu chuẩn của các loại xe khác bạn đọc có thể tham khảo trong các tài liệu hướng dẫn thực hành điện ôtô.1: Ký hiệu màu dây hệ châu Âu 8 6. Màu Ký hiệu Đường dẫn Đỏ Rt Từ accu Trắng/ Đen Ws/ Sw Công tắc đèn đầu Trắng 6. Ws Đèn pha (chiếu xa) Vàng Ge Đèn cot (chiếu gần) Xám Gr Đèn kích thước và báo rẽ chính Xám/ Đen Gr/Sw Đèn kích thước trái Xám/ Đỏ Gr/Rt Đèn kích thước phải Đen/ Vàng Sw/Ge Đánh lửa Đen/ Trắng/ Xanh lá Sw/ Ws/ Gn Đèn báo rẽ Đen/ Trắng Sw/ Ws Baó rẽ trái Đen/ Xanh lá Sw/ Gn Báo rẽ phải Xanh lá nhạt LGn Âm bobine Nâu Br Mass Đen/ Đỏ Sw/ Rt Đèn thắng Bảng 1.2: Ký hiệu đầu dây hệ châu Âu 1 Âm bobine 4 Dây cao áp 15 Dương công tắc máy 30 Dương accu 31 Mass 49 Ngõ vào cục chớp 49a Ngõ ra cục chớp 50 Điều khiển đề 53 Gạt nước 54 Đèn thắng 55 Đèn sương mù 56 Đèn đầu 56a Đèn pha 56b Đèn cốt 58 Đèn kích thước 9 61 Báo sạc 85, 86 Cuộn dây relay 87 Tiếp điểm relay 6. Tính toán chọn dây Các hư hỏng trong hệ thống điện ôtô ngày nay chủ yếu bắt nguồn từ dây dẫn vì đa số các linh kiện bán dẫn đã được chế tạo với độ bền khá cao.

Ôtô càng hiện đại, số dây dẫn càng nhiều thì xác suất hư hỏng càng lớn. Tuy nhiên, trên thực tế rất ít người chú ý đến đặc điểm này, kết quả là trục trặc của nhiều hệ thống điện ôtô xuất phát từ những sai lầm trong đấu dây. Phần này nhằm giới thiệu với bạn đọc những kiến thức cơ bản về dây dẫn trên ôtô, giúp người đọc giảm bớt những sai sót trong sửa chữa hệ thống điện ôtô. Dây dẫn trong ô tô thường là dây đồng có bọc chất cách điện là nhựa PVC.

So với dây điện dùng trong nhà, dây điện trong ôtô dẫn điện và được cách điện tốt hơn. Chất cách điện bọc ngoài dây đồng không những có điện trở rất lớn (10 12/mm) mà còn phải chịu được xăng dầu, nhớt, nước và nhiệt độ cao, nhất là đối với các dây dẫn chạy ngang qua nắp máy (của hệ thống phun xăng và đánh lửa). Một ví dụ cụ thể là dây điện trong khoang động cơ của một hãng xe nổi tiếng vào bậc nhất thế giới chỉ có khả năng chịu nhiệt được trong thời gian bảo hành ở môi trường khí hậu nước ta! Ở môi trường nhiệt độ và độ ẩm cao, tốc độ lão hóa nhựa cách điện tăng đáng kể. Hậu quả là lớp cách điện của dây dẫn bắt đầu bong ra gây tình trạng chập mạch trong hệ thống điện.

Thông thường tiết diện dây dẫn phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy trong dây. Tuy nhiên, điều này lại bị ảnh hưởng không ít bởi nhà chế tạo vì lý do kinh tế. Dây dẫn có kích thước càng lớn thì độ sụt áp trên đường dây càng nhỏ, nhưng dây cũng sẽ nặng hơn. Điều này đồng nghĩa với tăng chi phí do phải mua thêm đồng.