Bài giảng Hệ thống cơ điện tử ô tô 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ 1 SỐ TÍN CHỈ: 03 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Hưng Yên - 2015 Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ MỤC LỤC CHƯƠNG 1 + 2 ch-¬ng I: c¸c vÊn ®Ò chung 1.1. c¸c kh¸I niÖm, quy -íc vµ m· c¬ b¶n ............................................... 1 1.1.1. §iÖn ¸p ............................................................................................................ 1 1.1.2. Dßng ®iÖn ........................................................................................................ 1 1.1.3. §iÖn trë ............................................................................................................ 1 1.1.4. Nguån ®iÖn ...................................................................................................... 1 1.1.5. §Þnh luËt ¤m cho mét ®o¹n m¹ch .................................................................. 1 1.1.6. §Þnh luËt ¤m cho nh¸nh cã nguån ................................................................. 2 1.1.7. Xung (pick - up) .............................................................................................. 2 1.2. Linh kiÖn ®iÖn vµ ®iÖn tö c¬ b¶n .......................................................... 3 1.2.1. Linh kiÖn thô ®éng .......................................................................................... 3 1.2.1.1. §iÖn trë .......................................................................................................................... 3 1.2.1.2. Tô ®iÖn ........................................................................................................................... 7 1.2.2. Linh kiÖn b¸n dÉn .......................................................................................... 11 1.2.2.1. ChÊt b¸n dÉn ................................................................................................................ 11 1.2.2.2. Líp tiÕp xóc P-N .......................................................................................................... 13 1.2.2.3. §ièt b¸n dÉn ................................................................................................................. 14 1.2.2.4. Tranzito b¸n dÉn........................................................................................................... 16 1.2.2.5. Tranzito tr-êng (FET _ Field- Effect Transistor) ......................................................... 21 1.3. C¸c thiÕt bÞ nguån vµ gi¾c ................................................................... 30 1.3.1. CÇu ch× ........................................................................................................... 30 1.3.2. R¬ le ®iÖn tõ .................................................................................................. 31 1.3.3. Gi¾c ............................................................................................................... 33 CHƯƠNG II: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.1. C«ng dông, ph©n lo¹i, yªu cÇu ........................................................... 46 2.3. C¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn ................................ 49 2.3.1. ¾c quy ........................................................................................................... 49 2.3.2. M¸y ph¸t (Alternator).................................................................................... 51 2.3.3. Bé tiÕt chÕ IC ................................................................................................. 56 Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 1 ch-¬ng I: 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 Trong ®ã: I - dßng ®iÖn trong m¹ch tû lÖ thuËn víi ®iÖn ¸p vµ tûlÖ nghÞch víi ®iÖn trë cña toµn m¹ch. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 2 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 H×nh 1.3: Minh ho¹ mèi quan hÖ U-I-R-E 1.1.7. Xung (pick - up) - Lµ tÝn hiÖu (®iÖn ¸p hay dßng ®iÖn) biÕn ®æi theo thêi gian d-íi d¹ng rêi r¹c (gi¸n ®o¹n). Nã xuÊt hiÖn mét c¸ch ®ét ngét råi mÊt ®i trong mét kho¶ng thêi gian. Xung ®iÖn cã thÓ lµ xung mét chiÒu hoÆc xoay chiÒu. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 3 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: H×nh 1.5: Ký hiÖu ®iÖn trë + §¬n vÞ cña ®iÖn trë: ®¬n vÞ lµ  (ohm) 1K = 1.000 1M = 1.000.000 b. C¸ch ®äc gi¸ trÞ ®iÖn trë. * Gi¸ trÞ ®iÖn trë ®-îc ghi trùc tiÕp. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 4 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 0.22 2 2R2 2.2 3 47R 47 4 100R 100 5 1K0 1K 6 10K0 10K 7 1M0 1M 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 6 v¹ch). ý nghÜa cña tõng v¹ch ®-îc minh ho¹ b»ng h×nh vÏ sau: 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. R22 2R2 Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 5 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¶: R = 47.000 hay 47K , 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. Gi¸ trÞ ®iÖn trë lµ: N©u TÝm §á §á N©u 1 7 2 00 1% KÕt qu¶: R = 17200 hay 17,2K, 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 6 + §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 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 7 + 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 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 - §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 cã thÓ tÝch tr÷ c¸c ®iÖn tÝch khi cÊp lªn nã mét ®iÖn ¸p. Lµ linh kiÖn thô ®éng ®-îc sö dông rÊt réng r·i trong c¸c m¹ch ®iÖn tö. Nã ®-îc cÊu t¹o tõ hai b¶n cùc lµm b»ng hai chÊt dÉn ®iÖn (Kim lo¹i) ®Æt song song nhau, ë gi÷a cã mét líp c¸ch ®iÖn (§iÖn m«i). Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 8 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. - C¸ch ghi gi¸n 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... ë ®©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 b»ng 47pF; mÉu sè lµ ®iÖn ¸p lµm viÖc mét chiÒu b»ng 630V(dc). + 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 F 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 9 H×nh 1.16: M· mµu cña tô ®iÖn B¶ng quy -íc m· mµu trªn tô ®iÖn: 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: Lo¹i nµy 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: Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 10 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 11 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 n¨ng l-îng c¸c ®iÖn tö trong d¶i ho¸ trÞ. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 12 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 ®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 Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 13 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 ®©y lµ 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. 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 < VN, ®iÖn tr-êng nµy cïng chiÒu ®iÖn tr-êng E0, lµm cho dßng ®iÖn qua líp tiÕp xóc P - N gi¶m xuèng, cã mét gi¸ trÞ rÊt nhá gäi lµ dßng b·o hoµ. Ta gäi lµ ph©n cùc ng-îc. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 14 H×nh 1.23: Ph©n cùc thuËn vµ ph©n cùc ng-îc 1.2.2.3. §ièt b¸n dÉn a. CÊu t¹o §ièt b¸n dÉn lµ linh kiÖn gåm cã mét líp tiÕp xóc P - N vµ hai cùc lµ anèt (A) ®-îc nèi víi b¸n dÉn P vµ catèt (K) ®-îc nèi víi b¸n dÉn N. - Khi UAK > 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 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 15 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. d. §ièt Tunen (hay ®ièt xuyªn hÇm ) H×nh 1.27: Ký hiÖu vµ ®Æc tÝnh V-A cña ®ièt Tunen Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 16 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. e. §ièt xung §ièt xung lµ ®ièt lµm viÖc ë tÇn sè cao kho¶ng vµi chôc KHz. §ièt Schètkylµ ®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 f. 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. 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. 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 17 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 PNP vµ NPN ®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: 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 - 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. β dßng ®iÖn do c¸c h¹t dÉn chÝch vµo ®Õn ®-îc tiÕp xóc TC dßng ®iÖn cña c¸c h¹t dÉn ®-îc chÝch vµo t¹i tiÕp xóc TE Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 18 H×nh 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: H×nh 1.34: §Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña tranzito Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 19 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. H×nh 1.37: §Æc tuyÕn ngâ ra cña tranzito Ge lo¹i PNP. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 20 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 ON (®iÒu khiÓn): khi cã dßng ®iÒu khiÓn IB ®¹t gi¸ trÞ kh¸ lín (gÇn víi ®iÓm chÕt) th× bãng sÏ më hÕt. Nãi c¸ch kh¸c, ®· cã ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn thuËn ®Æt vµo 2 cùc B vµ E. KÕt qu¶: khi bãng ON (cã dßng ®iÒu khiÓn tõ B ®Õn E) th× ®iÖn trë gi÷a B vµ C rÊt nhá vµ dßng IC lín ®i tõ C ®Õn E. ChÕ ®é OFF: ®iÒu kiÖn  hoÆc dßng IB rÊt nhá ( 0)  hoÆc ®Æt mét ®iÖn ¸p ng-îc vµo 2 cùc E vµ B. KÕt qu¶: khi bãng OFF (kh«ng cã dßng ®iÒu khiÓn tõ B ®Õn E) th× ®iÖn trë gi÷a E vµ C rÊt lín ( ∞) vµ IC = 0. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 21 H×nh 1.39: ChÕ ®é c«ng t¾c cña Tr ChÕ ®é nµy ®-îc øng dông cho hÇu hÕt c¸c ®iÒu khiÓn trªn « t« nh-: ®iÒu khiÓn hÖ thèng phun x¨ng, ®¸nh löa, ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p m¸y ph¸t ®iÖn, ®iÒu khiÓn c¸c lo¹i van ®iÖn dïng trong c¸c lo¹i c¶m biÕn, ®iÒu khiÓn c«n tõ cña Blèc l¹nh, ... + ChÕ ®é vßi n-íc: ë ®©y ta thay ®æi gi¸ trÞ dßng ®iÖn IB ®Ó Transistor trë thµnh mét biÕn trë. Tõ ®ã dßng IC sÏ thay ®æi (h×nh 1.40). H×nh 1.40: ChÕ ®é vßi n-íc cña Tr ChÕ ®é nµy th-êng ®-îc øng 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, ... * §Æc tr-ng cña Transistor: Transistor ®-îc ®Æc tr-ng bëi hÖ sè khuÕch ®¹i, kÝ hiÖu lµ β. β = IC/ IB - Víi bãng th-êng: β = 10 ÷ 20 hoÆc 20 ÷ 40 - Víi bãng kÐp: β = β1* β2 = 400 ÷ 600 hoÆc 200 ÷ 800 1.2.2.5. Tranzito tr-êng (FET _ Field- Effect 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 Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 22 tr-êng do mét lo¹i h¹t dÉn t¹o nªn: lç trèng hoÆc ®iÖn tö, do vËy nã cßn ®-îc gäi lµ cÊu kiÖn ®¬n cùc. Nguyªn lý ho¹t ®éng c¬ b¶n cña Tranzito tr-êng lµ 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. - 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 ¦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: Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 23 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 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. Do vËy, 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, 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 24 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 VGS 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: ®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 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 = 0 V, 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 trong 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 25 H×nh 1.45: §Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña JFET kªnh lo¹i N. - §Æc tuyÕn ra cña JFET: §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 lµ 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: 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 26 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 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: nhiÒu lç trèng ®-îc hót vÒ kªnh lµm nång ®é h¹t dÉn trong kªnh t¨ng lªn, ®é dÉn ®iÖn cña kªnh t¨ng vµ dßng ®iÖn ch¹y trong kªnh t¨ng lªn. ChÕ ®é lµm viÖc nµy gäi lµ chÕ ®é giµu h¹t dÉn. + 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 27 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 cho thÊy: + 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. + 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 c­êng ®é ®iÖn tr­êng ë ®©y t¨ng, gióp cho sè c¸c lç trèng v­ît qua ®o¹n kªnh bÞ “th¾t“ kh«ng thay ®æi, do vËy dßng IDbh gi÷ kh«ng ®æi. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 28 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. 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 29 + 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: 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 Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 30 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 v­ît 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: lo¹i dÑt, lo¹i hép, lo¹i thanh nèi. 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 - Gi¸ 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: 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¸ Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 31 + §èi víi cÇu ch× lo¹i thanh: 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 - Circuit breaker: Hay cßn gäi lµ cÇu ch× nhiÖt, r¬le nhiÖt, lµ mét cÇu ch× cã 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. 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 32 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: 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: Stt Lo¹i S¬ ®å m¹ch S¬ ®å ch©n gi¾c Mµu vá 1 1T §en Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 33 2 1M Xanh biÓn hoÆc xanh l¸ 3 1M Xanh biÓn 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 34 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 H×nh 1.63: S¬ ®å ch©n cña CN - M29(X4) 1.4. tæng quan vÒ m¹ng ®iÖn « t« 1.4.1. Tæng qu¸t vÒ hÖ thèng ®iÖn «t« 1. HÖ thèng khëi ®éng (starting system): Bao gåm accu, m¸y khëi ®éng ®iÖn (starting motor), c¸c relay ®iÒu khiÓn vµ relay b¶o vÖ khëi ®éng. §èi víi ®éng c¬ diesel cã trang bÞ thªm hÖ thèng x«ng m¸y (glow system). 2. HÖ thèng cung cÊp ®iÖn (charging system): gåm accu, m¸y ph¸t ®iÖn (alternators), bé tiÕt chÕ ®iÖn (voltage regulator), c¸c relay vµ ®Ìn b¸o n¹p. 3. HÖ thèng ®¸nh löa (Ignition system): Bao gåm c¸c bé phËn chÝnh: accu, khãa ®iÖn (ignition switch), bé chia ®iÖn (distributor), biÕn ¸p ®¸nh löa hay bobine (ignition coils), hép ®iÒu khiÓn ®¸nh löa (igniter), bougie (spark plugs). 4. HÖ thèng chiÕu ¸nh s¸ng vµ tÝn hiÖu (lighting and signal system): gåm c¸c ®Ìn chiÕu s¸ng, c¸c ®Ìn tÝn hiÖu, cßi, c¸c c«ng t¾c vµ c¸c relay. 5. HÖ thèng ®o ®¹c vµ kiÓm tra (gauging system): chñ yÕu lµ c¸c ®ång hå b¸o trªn tableau vµ c¸c ®Ìn b¸o gåm cã: ®ång hå tèc ®é ®éng c¬ (tachometer), ®ång hå ®o tèc ®é xe (speedometer), ®ång hå ®o nhiªn liÖu vµ nhiÖt ®é n-íc. 6. HÖ thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ (engine control system): gåm hÖ thèng ®iÒu khiÓn x¨ng, löa, gãc phèi cam, ga tù ®éng (cruise control). Ngoµi ra, trªn c¸c ®éng c¬ diesel ngµy nay th-êng sö dông hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiªn liÖu b»ng ®iÖn tö (EDC – electronic diesel control hoÆc common rail injection) 7. HÖ thèng ®iÒu khiÓn «t«: bao gåm hÖ thèng ®iÒu khiÓn phanh chèng h·m ABS (antilock brake system), hép sè tù ®éng, tay l¸i, gèi h¬i (SRS), lùc kÐo (traction control). 8. HÖ thèng ®iÒu hßa nhiÖt ®é (air conditioning system): bao gåm m¸y nÐn (compressor), giµn nãng (condenser), läc ga (dryer), van tiÕt l-u (expansion valve), giµn l¹nh (evaporator) vµ c¸c chi tiÕt ®iÒu khiÓn nh- relay, thermostat, hép ®iÒu khiÓn, c«ng t¾c A/C NÕu hÖ thèng nµy ®-îc ®iÒu khiÓn b»ng m¸y tÝnh sÏ cã tªn gäi lµ hÖ thèng tù ®éng ®iÒu hßa khÝ hËu (automatic climate control). Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 35 9. C¸c hÖ thèng phô: HÖ thèng g¹t n-íc, xÞt n-íc (wiper and washer system). HÖ thèng ®iÒu khiÓn cöa (door lock control system). HÖ thèng ®iÒu khiÓn kÝnh (power window system). HÖ thèng ®iÒu khiÓn kÝnh chiÕu hËu (mirror control). HÖ thèng ®Þnh vÞ (navigation system). 1.4.2. C¸c yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng ®iÖn: 1. NhiÖt ®é lµm viÖc Tïy theo vïng khÝ hËu, thiÕt bÞ ®iÖn trªn «t« ®-îc chia ra lµm nhiÒu lo¹i:  ë vïng l¹nh vµ cùc l¹nh (-40oC) nh- ë Nga, Canada.  ë vïng «n ®íi (20oC) nh- ë NhËt B¶n, Mü, ch©u ¢u  NhiÖt ®íi (ViÖt Nam, c¸c n-íc §«ng Nam ¸, ch©u Phi).  Lo¹i ®Æc biÖt th-êng dïng cho c¸c xe qu©n sù (sö dông cho tÊt c¶ mäi vïng khÝ hËu). 2. Sù rung xãc C¸c bé phËn ®iÖn trªn «t« ph¶i chÞu sù rung xãc víi tÇn sè tõ 50 ®Õn 250 Hz, chÞu ®-îc lùc víi gia tèc 150m/s2. 3. §iÖn ¸p C¸c thiÕt bÞ ®iÖn «t« ph¶i chÞu ®-îc xung ®iÖn ¸p cao víi biªn ®é lªn ®Õn vµi tr¨m volt. 4. §é Èm C¸c thiÕt bÞ ®iÖn ph¶i chÞu ®-îc ®é Èm cao th-êng cã ë c¸c n-íc nhiÖt ®íi. 5. §é bÒn TÊt c¶ c¸c hÖ thèng ®iÖn trªn «t« ph¶i ®-îc ho¹t ®éng tèt trong kho¶ng 0,9  1,25 U®Þnh møc (U®m = 14 V hoÆc 28 V) Ýt nhÊt trong thêi gian b¶o hµnh cña xe. 6. NhiÔu ®iÖn tõ C¸c thiÕt bÞ ®iÖn vµ ®iÖn tö ph¶i chÞu ®-îc nhiÔu ®iÖn tõ xuÊt ph¸t tõ hÖ thèng ®¸nh löa hoÆc c¸c nguån kh¸c. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 36 1.4.3. Nguån ®iÖn trªn «t«: Nguån ®iÖn trªn « t« lµ nguån ®iÖn mét chiÒu ®-îc cung cÊp bëi accu, nÕu ®éng c¬ ch-a lµm viÖc, hoÆc bëi m¸y ph¸t ®iÖn nÕu ®éng c¬ ®· lµm viÖc. §Ó tiÕt kiÖm d©y dÉn, thuËn tiÖn khi l¾p ®Æt söa ch÷a, trªn ®a sè c¸c xe, ng-êi ta sö dông th©n s-ên xe (car body) lµm d©y dÉn chung (single wire system). V× vËy, ®Çu ©m cña nguån ®iÖn ®-îc nèi trùc tiÕp ra th©n xe. 1.4.4. C¸c lo¹i phô t¶i ®iÖn trªn «t« : C¸c lo¹i phô t¶i ®iÖn trªn «t« ®-îc m¾c song song vµ cã thÓ ®-îc chia lµm 3 lo¹i: 1. Phô t¶i lµm viÖc liªn tôc: gåm b¬m nhiªn liÖu (50  70W), hÖ thèng ®¸nh löa (20W), kim phun (70  100W) 2. Phô t¶i lµm viÖc kh«ng liªn tôc: gåm c¸c ®Ìn pha (mçi c¸i 60W), cèt (mçi c¸i 55W), ®Ìn kÝch th-íc (mçi c¸i 10W), radio car (10  15W), c¸c ®Ìn b¸o trªn tableau (mçi c¸i 2W) 3. Phô t¶i lµm viÖc trong kho¶ng thêi gian ng¾n: gåm ®Ìn b¸o rÏ (4 x 21W + 2 x 2W), ®Ìn th¾ng (2 x 21W), motor ®iÒu khiÓn kÝnh (150W), qu¹t lµm m¸t ®éng c¬ (200W), qu¹t ®iÒu hßa nhiÖt ®é (2 x 80W), motor g¹t n-íc (30  65W), cßi (25  40W), ®Ìn s-¬ng mï (mçi c¸i 35  50W), cßi lui (21W), m¸y khëi ®éng (800  3000W), måi thuèc (100W), anten (dïng motor kÐo (60W)), hÖ thèng x«ng m¸y (®éng c¬ diesel) (100  150W), ly hîp ®iÖn tõ cña m¸y nÐn trong hÖ thèng l¹nh (60W) Ngoµi ra, ng-êi ta còng ph©n biÖt phô t¶i ®iÖn trªn « t« theo c«ng suÊt, ®iÖn ¸p lµm viÖc ... 1.4.5. C¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ vµ ®iÒu khiÓn trung gian: C¸c phô t¶i ®iÖn trªn xe hÇu hÕt ®Òu ®-îc m¾c qua cÇu ch×. Tïy theo t¶i cÇu ch× cã gi¸ trÞ thay ®æi tõ 5  30A. D©y ch¶y (Fusible link) lµ nh÷ng cÇu ch× lín h¬n 40 A ®-îc m¾c ë c¸c m¹ch chÝnh cña phô t¶i ®iÖn lín hoÆc chung cho c¸c cÇu ch× cïng nhãm lµm viÖc th-êng cã gi¸ trÞ vµo kho¶ng 40 120A. Ngoµi ra, ®Ó b¶o vÖ m¹ch ®iÖn trong tr-êng hîp chËp m¹ch, trªn mét sè hÖ thèng ®iÖn «t« ng-êi ta sö dông bé ng¾t m¹ch (CB – circuit breaker) khi qu¸ dßng. Trong h×nh 1.64 d-íi ®©y tr×nh bµy s¬ ®å hép cÇu ch× cña xe Honda Accord 1989. 1. §Õn m¸y ph¸t. 2. Cassette, Anten. 3. Qu¹t giµn l¹nh (HoÆc nãng). 4. Relay ®iÒu khiÓn x«ng kÝnh, ®iÒu hoµ nhiÖt ®é. 10. HÖ thèng ®¸nh löa. 11. HÖ thèng khëi ®éng. 12. HÖ thèng phun x¨ng. 13. C«ng t¾c ly hîp. 14. HÖ thèng phun x¨ng. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 37 5. §iÒu khiÓn kÝnh chiÕu hËu, qu¹t lµm m¸t ®éng c¬. 6. Tableau. 7. HÖ thèng g¹t, xÞt n-íc kÝnh, ®iÒu khiÓn kÝnh cöa sæ. 8. TiÕt chÕ ®iÖn thÕ, c¶m biÕn tèc ®é, hÖ thèng phun x¨ng. 9. HÖ thèng ga tù ®éng. 22. Qu¹t lµm m¸t ®éng c¬ vµ giµn nãng. 23. X«ng kÝnh sau. 24. HÖ thèng phun x¨ng. 25. Motor quay kÝnh sau (ph¶i). 26. Motor quay kÝnh sau (tr¸i). 27. Motor quay ®Ìn ®Çu (ph¶i). 28. Motor quay ®Ìn ®Çu (tr¸i). 29. Qu¹t giµn nãng. 30. Hép ®iÒu khiÓn qu¹t. 31. HÖ thèng s-ëi. 15. §Ìn chiÕu s¸ng trong salon. 16. Hép ®iÒu khiÓn quay ®Ìn ®Çu. 17. §Ìn cèt tr¸i. 18. §Ìn cèt ph¶i. 19. §Ìn pha tr¸i. 20. §Ìn pha ph¶i. 21. M¸y ph¸t. 32. HÖ thèng kho¸ cöa. 33. §ång hå, cassette, ECU. 34. Måi thuèc, ®Ìn soi s¸ng. 35. HÖ thèng quay ®Ìn ®Çu. 36. HÖ thèng b¸o rÏ vµ b¸o nguy. 37. Cßi ®Ìn th¾ng, d©y an toµn. 38. Motor quay kÝnh tr-íc (ph¶i). 39. Motor quay kÝnh tr-íc (tr¸i). 40. Qu¹t dµn l¹nh §Ó c¸c phô t¶i ®iÖn lµm viÖc, m¹ch ®iÖn nèi víi phô t¶i ph¶i kÝn. Th«ng th-êng ph¶i cã c¸c c«ng t¾c ®ãng më trªn m¹ch. C«ng t¾c trong m¹ch ®iÖn xe h¬i cã nhiÒu d¹ng: th-êng ®ãng (normally closed), th-êng më (normally open) hoÆc phèi hîp (changeover switch) cã thÓ t¸c ®éng ®Ó thay ®æi tr¹ng th¸i ®ãng më (ON – OFF) b»ng c¸ch nhÊn, xoay, më b»ng ch×a khãa. Tr¹ng th¸i cña c«ng t¾c còng cã thÓ thay ®æi b»ng c¸c yÕu tè nh-: ¸p suÊt, nhiÖt ®é Trong c¸c «t« hiÖn ®¹i, ®Ó t¨ng ®é bÒn vµ gi¶m kÝch th-íc cña c«ng t¾c, ng-êi ta th-êng ®Êu d©y qua relay. Relay cã thÓ ®-îc ph©n lo¹i theo d¹ng tiÕp ®iÓm: th-êng ®ãng (NC – normally closed), th-êng më (NO – normally opened), hoÆc kÕt hîp c¶ hai lo¹i - relay kÐp (changeover relay). Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 38 H×nh 1.64: S¬ ®å hép cÇu ch× xe HONDA ACCORD 1989 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 Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 39 1.4.6. Ký hiÖu vµ quy -íc trong s¬ ®å m¹ch ®iÖn: Nguoàn accu Boùng ñeøn Tuï ñieän Boùng ñeøn 2 tim Moài thuoác Coøi Caùi ngaét maïch (CB) Bobine Bobine Diode Diode zener Boùng ñeøn Caûm bieán ñieän töø trong boä chia ñieän LED Caàu chì Ñoàng hoà loaïi kim Daây chaûy (caàu chì chính) Ñoàng hoà hieän soá Noái mass (thaân xe) Ñoäng cô ñieän FUE L M Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 40 Relay thöôøng ñoùng (NC – normally closed) Loa Relay thöôøng hôû (NO – normally open) Coâng taéc thöôøng môû (NO – normally open) Relay keùp (Changeover relay) Coâng taéc thöôøng ñoùng (NC – normally closed) 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 (caûm bieán toác ñoä) Transistor Ñoaïn daây noái Khoâng noái Solenoid Noái Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 41 1.4.7. D©y ®iÖn vµ bèi d©y ®iÖn trong hÖ thèng ®iÖn «t« : H ×n h 1 .6 5 : C ¸ c k ý h iÖ u v µ q u y - í c t ro n g s ¬ ® å m ¹ c h ® iÖ n Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 42 1.4.7.1. Ký hiÖu mµu vµ ký hiÖu sè : Trong khu«n khæ gi¸o tr×nh nµy, t¸c gi¶ chØ giíi thiÖu hÖ thèng mµu d©y vµ ký hiÖu quy ®Þnh theo tiªu chuÈn ch©u ¢u. C¸c xe sö dông hÖ thèng mµu theo tiªu chuÈn nµy lµ: Ford, Volswagen, BMW, Mercedes C¸c tiªu chuÈn cña c¸c lo¹i xe kh¸c b¹n ®äc cã thÓ tham kh¶o trong c¸c tµi liÖu h-íng dÉn thùc hµnh ®iÖn «t«. B¶ng 1.8: Ký hiÖu mµu d©y hÖ ch©u ¢u Mµu Ký hiÖu §-êng dÉn §á Rt Tõ accu Tr¾ng/ §en Ws/ Sw C«ng t¾c ®Ìn ®Çu Tr¾ng Ws §Ìn pha (chiÕu xa) Vµng Ge §Ìn cot (chiÕu gÇn) X¸m Gr §Ìn kÝch th-íc vµ b¸o rÏ chÝnh X¸m/ §en Gr/Sw §Ìn kÝch th-íc tr¸i X¸m/ §á Gr/Rt §Ìn kÝch th-íc ph¶i §en/ Vµng Sw/Ge §¸nh löa §en/ Tr¾ng/ Xanh l¸ Sw/ Ws/ Gn §Ìn b¸o rÏ §en/ Tr¾ng Sw/ Ws Baã rÏ tr¸i §en/ Xanh l¸ Sw/ Gn B¸o rÏ ph¶i Xanh l¸ nh¹t LGn ¢m bobine N©u Br Mass §en/ §á Sw/ Rt §Ìn th¾ng B¶ng 1.9: Ký hiÖu ®Çu d©y hÖ ch©u ¢u 1 ¢m bobine 4 D©y cao ¸p 15 D-¬ng c«ng t¾c m¸y 30 D-¬ng accu Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 43 31 Mass 49 Ngâ vµo côc chíp 49a Ngâ ra côc chíp 50 §iÒu khiÓn ®Ò 53 G¹t n-íc 54 §Ìn th¾ng 55 §Ìn s-¬ng mï 56 §Ìn ®Çu 56a §Ìn pha 56b §Ìn cèt 58 §Ìn kÝch th-íc 61 B¸o s¹c 85, 86 Cuén d©y relay 87 TiÕp ®iÓm relay 1.4.7.2. TÝnh to¸n chän d©y: C¸c h- háng trong hÖ thèng ®iÖn «t« ngµy nay chñ yÕu b¾t nguån tõ d©y dÉn v× ®a sè c¸c linh kiÖn b¸n dÉn ®· ®-îc chÕ t¹o víi ®é bÒn kh¸ cao. ¤t« cµng hiÖn ®¹i, sè d©y dÉn cµng nhiÒu th× x¸c suÊt h- háng cµng lín. Tuy nhiªn, trªn thùc tÕ rÊt Ýt ng-êi chó ý ®Õn ®Æc ®iÓm nµy, kÕt qu¶ lµ trôc trÆc cña nhiÒu hÖ thèng ®iÖn «t« xuÊt ph¸t tõ nh÷ng sai lÇm trong ®Êu d©y. PhÇn nµy nh»m giíi thiÖu víi b¹n ®äc nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ d©y dÉn trªn «t«, gióp ng-êi ®äc gi¶m bít nh÷ng sai sãt trong söa ch÷a hÖ thèng ®iÖn «t«. D©y dÉn trong « t« th-êng lµ d©y ®ång cã bäc chÊt c¸ch ®iÖn lµ nhùa PVC. So víi d©y ®iÖn dïng trong nhµ, d©y ®iÖn trong «t« dÉn ®iÖn vµ ®-îc c¸ch ®iÖn tèt h¬n. (RÊt tiÕc lµ do nguån cung cÊp lo¹i d©y nµy Ýt, nªn ë n-íc ta, thî ®iÖn vµ gi¸o viªn d¹y ®iÖn « t« vÉn sö dông d©y ®iÖn nhµ ®Ó ®Êu ®iÖn xe!). ChÊt c¸ch ®iÖn bäc ngoµi d©y ®ång kh«ng nh÷ng cã ®iÖn trë rÊt lín (1012/mm) mµ cßn ph¶i chÞu ®-îc x¨ng dÇu, nhít, n-íc vµ nhiÖt ®é cao, nhÊt lµ ®èi víi c¸c d©y dÉn ch¹y ngang qua n¾p m¸y (cña hÖ thèng phun x¨ng vµ ®¸nh löa). Mét vÝ dô cô thÓ lµ d©y ®iÖn trong khoang ®éng c¬ cña mét h·ng xe næi tiÕng vµo bËc nhÊt thÕ giíi chØ cã kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt ®-îc trong thêi gian b¶o hµnh ë m«i tr-êng khÝ hËu n-íc ta! ë m«i tr-êng nhiÖt ®é vµ ®é Èm cao, Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 44 tèc ®é l·o hãa nhùa c¸ch ®iÖn t¨ng ®¸ng kÓ. HËu qu¶ lµ líp c¸ch ®iÖn cña d©y dÉn b¾t ®Çu bong ra g©y t×nh tr¹ng chËp m¹ch trong hÖ thèng ®iÖn. Th«ng th-êng tiÕt diÖn d©y dÉn phô thuéc vµo c-êng ®é dßng ®iÖn ch¹y trong d©y. Tuy nhiªn, ®iÒu nµy l¹i bÞ ¶nh h-ëng kh«ng Ýt bëi nhµ chÕ t¹o v× lý do kinh tÕ. D©y dÉn cã kÝch th-íc cµng lín th× ®é sôt ¸p trªn ®-êng d©y cµng nhá, nh-ng d©y còng sÏ nÆng h¬n. §iÒu nµy ®ång nghÜa víi t¨ng chi phÝ do ph¶i mua thªm ®ång. V× vËy mµ nhµ s¶n xuÊt cÇn ph¶i cã sù so ®o gi÷a hai yÕu tè võa nªu. ë b¶ng 1.3 sÏ cho ta thÊy ®é sôt ¸p cña d©y dÉn trªn mét sè hÖ thèng ®iÖn « t« vµ møc ®é cho phÐp. B¶ng 1.10. §é sôt ¸p tèi ®a trªn d©y dÉn kÓ c¶ mèi nèi HÖ thèng (12V) §é sôt ¸p (V) Sôt ¸p tèi ®a (V) HÖ thèng chiÕu s¸ng 0.1 0.6 HÖ thèng cung cÊp ®iÖn 0.3 0.6 HÖ thèng khëi ®éng 1.5 1.9 HÖ thèng ®¸nh löa 0.4 0.7 C¸c hÖ thèng kh¸c 0.5 1.0 Nh×n chung, ®é sôt ¸p cho phÐp trªn ®-êng d©y th-êng nhá h¬n 10% ®iÖn ¸p ®Þnh møc. §èi víi hÖ thèng 24V th× c¸c gi¸ trÞ trong b¶ng 1.6 ph¶i nh©n ®«i. TiÕt diÖn d©y dÉn ®-îc tÝnh bëi c«ng thøc: U l..I S    Trong ®ã: U - ®é sôt ¸p cho phÐp trªn ®-êng d©y (theo b¶ng 1.3) I - c-êng ®é dßng ®iÖn ch¹y trong d©y tÝnh b»ng Ampere lµ tû sè gi÷a c«ng suÊt cña phô t¶i ®iÖn vµ hiÖu ®iÖn thÕ ®Þnh møc.  - 0.0178 .mm2/m ®iÖn trë suÊt cña ®ång. S - tiÕt diÖn d©y dÉn . l - chiÒu dµi d©y dÉn. Tõ c«ng thøc trªn, ta cã thÓ tÝnh to¸n ®Ó chän tiÕt diÖn d©y dÉn nÕu biÕt c«ng suÊt cña phô t¶i ®iÖn mµ d©y cÇn nèi vµ ®é sôt ¸p cho phÐp trªn d©y. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 45 §Ó cã ®é uèn tèt vµ bÒn, d©y dÉn trªn xe ®-îc bÖn bëi c¸c sîi ®ång cã kÝch th-íc nhá. C¸c cì d©y ®iÖn sö dông trªn « t« ®-îc giíi thiÖu trong b¶ng 1.7. B¶ng 1.11: C¸c cì d©y ®iÖn vµ n¬i sö dông Cì d©y: sè sîi/ ®-êng kÝnh TiÕt diÖn (mm2) Dßng ®iÖn liªn tôc (A) øng dông 9/ 0.30 0.6 5.75 §Ìn kÝch th-íc, ®Ìn ®u«i 14/ 0.25 0.7 6.00 Radio, CD, ®Ìn trÇn 14/ 0.3 1.0 8.75 HT §¸nh löa 28/ 0.3 2.0 17.50 §Ìn ®Çu, x«ng kÝnh 65/ 0.3 5.9 45.00 D©y dÉn cÊp ®iÖn chÝnh 120/ 0.3 8.5 60.00 D©y s¹c 61/ 0.90 39.0 700.00 D©y ®Ò Bèi d©y: D©y ®iÖn trong xe ®-îc gép l¹i thµnh bèi d©y. C¸c bèi d©y ®-îc quÊn nhiÒu líp b¶o vÖ, cuèi cïng lµ líp b¨ng keo. Trªn nhiÒu lo¹i xe, bèi d©y cã thÓ ®-îc ®Æt trong èng nhùa PVC. ë nh÷ng xe ®êi cò, bèi d©y ®iÖn trong xe chØ gåm vµi chôc sîi. Ngµy nay do sù ph¸t triÓn vò b·o cña hÖ thèng ®iÖn vµ ®iÖn tö « t«, bèi d©y cã thÓ cã h¬n 1000 sîi. Khi ®Êu d©y hÖ thèng ®iÖn « t«, ngoµi quy luËt vÒ mµu, cÇn tu©n theo c¸c quy t¾c sau ®©y: 1. ChiÒu dµi d©y gi÷a c¸c ®iÓm nèi cµng ng¾n cµng tèt. 2. C¸c mèi nèi gi÷a c¸c ®Çu d©y cÇn ph¶i hµn. 3. Sè mèi nèi cµng Ýt cµng tèt. 4. D©y ë vïng ®éng c¬ ph¶i ®-îc c¸ch nhiÖt. B¶o vÖ b»ng cao su nh÷ng chç b¨ng qua khung xe. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 46 Ch-¬ng II: 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) Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 47 2.2. s¬ ®å hÖ thèng vµ bè trÝ thiÕt bÞ a. S¬ ®å tæng qu¸t cña hÖ thèng cung cÊp ®iÖn H×nh 2.2: S¬ ®å hÖ thèng cung cÊp ®iÖn tæng qu¸t b. S¬ ®å c¸c t¶i c«ng suÊt ®iÖn trªn «t« Phô t¶i ®iÖn trªn «t« cã thÓ chia lµm 3 lo¹i: t¶i th-êng trùc lµ nh÷ng phô t¶i liªn tôc ho¹t ®éng khi xe ®ang ch¹y, t¶i gi¸n ®o¹n trong thêi gian dµi vµ t¶i gi¸n ®o¹n trong thêi gian ng¾n. Trªn h×nh 2.3 tr×nh bµy s¬ ®å phô t¶i ®iÖn trªn «t« hiÖn ®¹i. Accu M¸y ph¸t ®iÖn HT ®iÒu khiÓn ®éng c¬ (§¸nh löa & phun x¨ng) HT khëi ®éng ®éng c¬ HT chiÕu s¸ng HT g¹t & x«ng kÝnh HT tÝn hiÖu HT ®iÒu hßa kh«ng khÝ HT khãa cöa & b¶o vÖ xe HT §K phanh HT kho¸ ®ai an toµn & §K tói khÝ HT gi¶i trÝ trong xe HT th«ng tin Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 48 H×nh 2.3: S¬ ®å phô t¶i ®iÖn trªn «t« ACCU M¸Y PH¸T T¶i ho¹t ®éng gi¸n ®o¹n trong thêi gian dµi T¶i th-êng trùc T¶i ho¹t ®éng gi¸n ®o¹n trong thêi gian ng¾n HÖ thèng ®¸nh löa 20W B¬m nhiªn liÖu 50 - 70W HÖ thèng phun nhiªn liÖu 70 - 100W Car radio 10 - 15W §Ìn b¸o rÏ 4 x 21W §Ìn s-¬ng mï 2 x 35W §Ìn stop 2 x 21W §Ìn de 2 x 21W §Ìn b¸o trªn tableau 8x2W §Ìn trÇn 5W Motor g¹t n-íc 60 - 90W §Ìn kÝch th-íc 4x10W Motor ®iÒu khiÓn kÝnh 4 x 30W Khëi ®éng ®iÖn 800 - 3000W §Ìn ®Ëu 4 x 3-5W Qu¹t lµm m¸t ®éng c¬ 2 x 100W Qu¹t ®iÒu hoµ nhiÖt ®é 2 x 80W §Ìn cèt 4 x 55W X«ng kÝnh 120W Måi thuèc 100W §Ìn pha 4 x 60W HÖ thèng x«ng m¸y (®éng c¬ diesel) 100W §Ìn soi biÓn sè 2 x 5W Motor phun n-íc röa kÝnh 30- 60W Motor ®iÒu khiÓn anten 60W Cßi 25 - 40W Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 49 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 V ÷ 2.13 V. + ¾c quy 6 V gåm 3 ¾c quy ®¬n m¾c nèi tiÕp + ¾c quy 12 V gåm 6 ¾c quy ®¬n m¾c nèi tiÕp + ¾c quy 24 V gåm 2 ¾c quy ®¬n m¾c nèi tiÕp 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  = 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 Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 50 Tr¹ng th¸i ¾c quy B¶n cùc d-¬ng Dung dÞch ®iÖn ph©n B¶n cùc ©m §-îc n¹p no PbO2 (mµu g¹ch sÉm) H2SO4 (  = 1.23-1.26 g/cm 3) Pb (mµu ghi ®¸) 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). ¾c quy b¶o d-ìng: + Ph¶i kiÓm tra møc dung dÞch ®iÖn ph©n H2SO4 vµ ®æ thªm n-íc cÊt nÕu thiÕu: Quy ®Þnh: møc dung dÞch ph¶i cao h¬n mÆt c¸c b¶n cùc 10 ÷ 15 (mm) NÕu thiÕu: ®æ thªm n-íc cÊt. Tr¸nh n-íc cã Fe v× nã sÏ x¶y ra hiÖn t-îng phãng ®iÖn ngay trong b×nh. H×nh 2.6: Møc dung dÞch ®iÖn ph©n + Ph¶i kiÓm tra nång ®é dung dÞch (tû träng) ®Ó x¸c ®Þnh møc ®ãi n¹p cña ¾c quy ®Ó n¹p bæ sung. + Ph¶i lau chïi bÒ mÆt ¾c quy mét c¸ch th-êng xuyªn (th-êng dïng c¸c dung dÞch kiÒm, v× nã sÏ t¸c dông víi Axit lµm s¹ch bÒ mÆt ¾c quy). ¾c quy kh«ng b¶o d-ìng: + CÇn quan s¸t m¾t mµu trªn n¾p b×nh: P h ã n g ® iÖ n ( - e) N ¹p ® iÖ n ( + e ) Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 51 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. - §iÖn dung: ®Æc tr-ng cho kh¶ n¨ng tÝch ®iÖn/ phãng ®iÖn cña ¾c quy + C10, Q10: lµ kh¶ n¨ng tÝch/ phãng ®iÖn trong 10 giê. C10 = Iphãng ®m *10giê, vÝ dô: 70Ah, 80Ah, 90Ah, 100Ah + C20, Q20: lµ kh¶ n¨ng tÝch/ phãng ®iÖn trong 20. C20 = Iphãng ®m *20giê, vÝ dô: 126Ah, 128Ah, 130Ah, - N¹p ¾c quy: 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 (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 Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 52 a. Chøc n¨ng: Cã 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, phÇn kÝch tõ): gåm 4 bé phËn chÝnh: trôc, cuén kÝch tõ, 2 b¶n cùc h×nh mãng vµ 2 vßng tiÕp ®iÖn (dÉn ®iÖn vµo cuén d©y kÝch tõ). H×nh 2.9: CÊu t¹o R«to m¸y ph¸t - Stato (phÇn øng, phÇn ph¸t ®iÖn): lµ khèi thÐp ®Þnh h×nh r·nh vµ r¨ng ®Ó t¹o cuén d©y 3 pha (®Êu h×nh sao hoÆc tam gi¸c). H×nh 2.10: Stato m¾c h×nh sao H×nh 2.11: Stato m¾c h×nh tam gi¸c Tham kh¶o c¸ch ®Êu h×nh sao, h×nh tam gi¸c Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 53 - 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 H×nh 2.13: C¸c kiÓu bé chØnh l-u C¸ch kiÓm tra §iot: Dïng ®ång hå v¹n n¨ng hoÆc ®ång hå kim ë chÕ ®é Ω kho¶ng 1K råi ®o - Bé tiÕt chÕ IC Regulator: §iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch tõ ®Õn cuén d©y kÝch tõ ®Ó kiÓm so¸t ®iÖn ¸p ra. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 54 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: H×nh 2.16 §iÖn ¸p ®-îc t¹o ra trong cuén d©y stato - Sù chØnh l-u dßng ®iÖn xoay chiÒu 3 pha: Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 55 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 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. Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 56 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 ÷ 14.8V. Ta cã: Umf = c*nmf* KT - Imf* Z Trong ®ã: Z lµ tæng trë m¸y ph¸t, cè ®Þnh. nmf vµ Imf lµ sè vßng quay vµ c-êng ®é dßng ®iÖn cña m¸y ph¸t. Chóngthay ®æi ngÉu nhiªn, kh«ng kiÓm so¸t ®-îc. Do vËy, muèn cã Umf kh«ng ®æi ta cÇn ph¶i thay ®æi tõ th«ng kÝch tõ 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. - B¸o sù cè trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn (m¸y ph¸t vµ bé tiÕt chÕ) b»ng c¸ch bËt ®Ìn b¸o n¹p ®Ó c¶nh b¸o. b. S¬ ®å c¬ b¶n cña bé tiÕt chÕ: Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 57 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 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). Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 58 + 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 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: Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 59 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: Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 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: Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 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. Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 62 Ch-¬ng 3: hÖ thèng khëi ®éng (Starting system) 3.1. kh¸I qu¸t chung ......................................................................................... 63 3.1.1. Chøc n¨ng vµ yªu cÇu kÜ thuËt .................................................................... 63 3.1.2. Nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng vµ mét sè s¬ ®å tiªu biÓu ....................... 64 3.2. C¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng khëi ®éng ®éng c¬ ..................... 65 3.2.1. M¸y khëi ®éng ............................................................................................ 65 3.2.1.1. KÕt cÊu m¸y khëi ®éng.................................................................................. 65 3.2.1.2. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y khëi ®éng ........................................................ 68 3.2.2. Mét sè c¬ cÊu ®iÒu khiÓn trong hÖ thèng khëi ®éng .................................. 69 3.2.2.1. R¬ le khëi ®éng trung gian ............................................................................ 69 3.2.2.2. R¬ le gµi khíp ............................................................................................... 70 3.2.2.3. R¬ le b¶o vÖ khëi ®éng .................................................................................. 70 a. CÊu t¹o nguyªn lý lµm viÖc cña relay khãa khëi ®éng ................................ 71 3.2.2.4. R¬ le ®æi dÊu ®iÖn ¸p ..................................................................................... 72 3.3. HÖ thèng hç trî khëi ®éng ®éng c¬ Diesel ................................ 73 3.3.1. Môc ®Ých vµ ph©n lo¹i ................................................................................. 73 3.3.2. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng sÊy ®iÒu khiÓn trùc quan ..................... 74 3.3.3. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng sÊy lËp tr×nh ®iÒu khiÓn hai chÕ ®é ..... 75 Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 63 Ch-¬ng 3: hÖ thèng khëi ®éng (Starting system) 3.1. kh¸I qu¸t chung 3.1.1. Chøc n¨ng vµ yªu cÇu kÜ thuËt a. Chøc n¨ng - Quay trôc khuûu ®éng c¬ (b¸nh ®µ ®éng c¬) víi sè vßng quay tèi thiÓu ®ñ ®Ó næ m¸y (n®cmi). + §èi víi ®éng c¬ x¨ng: n®cmin = 20 30 vßng/phót + §èi víi ®éng c¬ §iesel: n®cmin = 70 120 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 b. Yªu cÇu kÜ thuËt - KÕt cÊu gän nhÑ, ch¾c ch¾n, lµm viÖc víi ®é tin cËy cao - M¸y khëi ®éng ph¶i t¹o ra m« men quay ®ñ lín ®Ó truyÒn cho trôc khuûu, gióp trôc khuûu quay ®-îc víi sè vßng quay nhÊt ®Þnh ®Ó khëi ®éng ®éng c¬ - Khi ®éng c¬ ®· lµm viÖc, ph¶i c¾t ®-îc khíp truyÒn ®éng cña hÖ thèng khëi ®éng ra khái trôc khuûu cña ®éng c¬ - Trang bÞ c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tõ xa gióp thuËn tiÖn cho ng-êi sö dông. Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 64 3.1.2. Nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng vµ mét sè s¬ ®å tiªu biÓu a. Nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng Ghi chó: 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 H×nh 3.3. HÖ thèng ®Ò Khi thùc hiÖn ®Ò, ng-êi l¸i bËt kho¸ ®iÖn (1) ®Ó cÊp ®iÖn vµo gi¾c 50 cña m¸y ®Ò. Hai cuén d©y WK (cuén hót vµ cuén WG (cuén gi÷) cña chuét ®Ò (5) ®-îc cÊp ®iÖn. Lóc nµy tõ th«ng sinh ra trong cuén hót (3) vµ cuén gi÷ (4) cïng chiÒu nhau, lùc ®iÖn tõ sinh ra trong lâi thÐp chuét ®Ò (6) t¹o ra tõ tr-êng hót lâi thÐp cña chuét ®Ò (6) di chuyÓn. Trong khi lâi thÐp cña chuét ®Ò di chuyÓn, th«ng qua n¹ng g¹t (7) hoÆc qua lß xo ®Èy, ®Èy khíp truyÒn ®éng cïng b¸nh r¨ng ®Ò (8) tiÕn vÒ vµnh r¨ng b¸nh ®µ (9), ¨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 (10- d¹ng ®Üa ®ång, thái ®ång) sÏ ng¾n m¹ch tõ cäc 30 ®Õn cäc C cña m¸y ®Ò ®Ó ¾c quy cung cÊp ®iÖn trùc tiÕp vµo m«t¬ ®Ò. M«t¬ ®Ò quay vµ ph¸t huy m«men lín lµm quay b¸nh ®µ vµ trôc khuûu ®éng c¬. b. C¸c m¹ch ®Êu hÖ thèng ®Ò tiªu biÓu * S¬ ®å 1: §Ò trùc tiÕp qua kho¸ ®iÖn :  ¾cquy  cÇu ch×  kho¸ ®iÖn  cäc 50 * S¬ ®å 2: §Ò qua R¬le ®Ò trung gian vµ c«ng t¾c ch©n c«n (¸p dông cho xe sè th-êng). §¹p ch©n c«n ®Ó ®ãng c«ng t¾c ch©n c«n  bËt kho¸ ®iÖn vÒ vÞ trÝ STA:  ¾cquy  cÇu ch×  kho¸ ®iÖn  cuén d©y R¬le ®Ò trung gian  c«ng t¾c ch©n c«n - ¾cquy.  ¾cquy  cÇu ch×  kho¸ ®iÖn  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  cÇu ch×  kho¸ ®iÖn  c«ng t¾c sè tù ®éng ON  cäc 50 * S¬ ®å 4: §Ò qua R¬le ®Ò trung gian: bËt kho¸ ®iÖn ë nÊc STA  ¾cquy  cÇu ch×  kho¸ ®iÖn  cuén d©y R¬le ®Ò trung gian  m¸t  - ¾cquy  ¾cquy  cÇu ch×  kho¸ ®iÖn  tiÕp ®iÓm R¬le ®ãng  cÊp  vµo cäc 50. Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 65 * 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  cÇu ch×  kho¸ ®iÖn  c«ng t¾c sè tù ®éng ON  cuén d©y R¬le ®Ò trung gian  m¸t  - ¾cquy.  ¾c quy  cÇu ch×  kho¸ ®iÖn  c«ng t¾c sè tù ®éng ON  tiÕp ®iÓm R¬le ®Ò trung gian ®ãng  cÊp  ¾cquy vµo cäc 50. H×nh 3.4. C¸c s¬ ®å m¹ch ®Êu hÖ thèng khëi ®éng tiªu biÓu 3.2. C¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng khëi ®éng ®éng c¬ 3.2.1. M¸y khëi ®éng 3.2.1.1. KÕt cÊu m¸y khëi ®éng a. Ph©n lo¹i 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. Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 66 H×nh 3.5. C¸c lo¹i m¸y khëi ®éng b. CÊu t¹o: ë ®©y ta xÐt cÊu t¹o cña m¸y khëi ®éng lo¹i gi¶m tèc. H×nh 3.6. M¸y khëi ®éng lo¹i gi¶m tèc Gåm c¸c bé phËn chÝnh sau: 1. M¨ng ®Ých ®Ò (khíp truyÒn ®éng) 2. M« t¬ ®Ò 3. C«ng t¾c tõ (chuét ®Ò) 4. Bé truyÒn b¸nh r¨ng gi¶m tèc 5. Bé truyÒn gi¶m tèc Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 67 * M¨ng ®Ých ®Ò (khíp truyÒn ®éng): - TruyÒn m«men vµ tèc ®é quay cña m«t¬ ®Ò ®Õn b¸nh r¨ng b¸nh ®µ - B¶o vÖ m« t¬ ®Ò kh«ng bÞ háng khi næ m¸y (ng¨n sù truyÒn ng-îc m«men tõ b¸nh ®µ vÒ m«t¬ ®Ò). H×nh 3.7. CÊu t¹o m¨ng ®Ých ®Ò * M« t¬ ®Ò: t¹o ra m« men vµ tèc ®é quay ®Ó truyÒn tíi b¸nh ®µ. H×nh 3.8. CÊu t¹o m« t¬ ®Ò A- phÇn øng vµ æ bi; B- phÇn c¶m; C- chæi than vµ gi¸ ®ì chæi than CÊu t¹o gåm: - 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 cã vá b»ng s¾t ®Ó dÉn tõ. - 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. * Chuét ®Ò (c«ng t¾c tõ, R¬ le gµi khíp): - Thùc hiÖn viÖc ®Èy m¨ng ®Ých ®Ò vµ 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. - §ãng c«ng t¸c chÝnh (30- C) ®Ó ¾c quy cung cÊp dßng ®iÖn ®Õn m«t¬ ®Ò. H×nh 3.9. CÊu t¹o c«ng t¾c tõ - Ho¹t ®éng theo 3 b-íc khi m¸y ®Ò ho¹t ®éng: B C A Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 68 H×nh 3.10. Ho¹t ®éng cña c«ng t¾c tõ * Bé truyÒn gi¶m tèc: - TruyÒn lùc quay cña m« t¬ ®Ò tíi b¸nh r¨ng dÉn ®éng khëi ®éng vµ lµm t¨ng m« men xo¾n b»ng c¸ch lµm chËm tèc ®é cña m« t¬ ®Ò. Gåm bé truyÒn b¸nh r¨ng ¨n khíp ngoµi cã tû sè truyÒn gi¶m tèc (víi tû sè lµ 1/3 - 1/4) 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¬. H×nh 3.11. CÊu t¹o bé truyÒn gi¶m tèc 3.2.1.2. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y khëi ®éng Ho¹t ®éng theo 3 b-íc (hót, gi÷ vµ nh¶): a. KÐo (hót vµo) H×nh 3.12. Tr¹ng th¸i hót tiÕp ®iÓm chÝnh - Khi bËt kho¸ ®iÖn lªn vÞ trÝ START, dßng ®iÖn cña ¾c qui ®i vµo cuén gi÷ vµ cuén kÐo. Sau ®ã dßng ®iÖn ®i tõ cuén kÐo tíi phÇn øng qua cuén c¶m lµm quay phÇn øng víi tèc ®é thÊp vµ t¹o ra lùc ®iÖn tõ cã chiÒu tõ ph¶i sang tr¸i trong c¸c lâi cùc. Lóc nµy pÝtt«ng cña c«ng t¾c tõ bÞ kÐo vµo lâi cùc cña nam ch©m ®iÖn. Nhê sù kÐo nµy mµ b¸nh r¨ng dÉn ®éng khëi ®éng bÞ ®Èy ra vµ ¨n khíp víi vµnh r¨ng b¸nh ®µ ®ång thêi ®Üa tiÕp xóc sÏ bËt c«ng t¾c chÝnh lªn (30-C) vµ dßng ®iÖn ®i tíi m« t¬ ®Ò. b. Gi÷ Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 69 H×nh 3.13. Tr¹ng th¸i gi÷ tiÕp ®iÓm chÝnh - Khi c«ng t¾c chÝnh ®-îc bËt lªn, th× kh«ng cã dßng ®iÖn ch¹y qua cuén gi÷, cuén c¶m vµ cuén øng nhËn trùc tiÕp dßng ®iÖn tõ ¾c qui. Cuén d©y phÇn øng sau ®ã b¾t ®Çu quay víi vËn tèc cao vµ ®éng c¬ ®-îc khëi ®éng. ë thêi ®iÓm nµy pÝtt«ng ®-îc gi÷ nguyªn t¹i vÞ trÝ chØ nhê lùc ®iÖn tõ cña cuén gi÷ v× kh«ng cã lùc ®iÖn tõ ch¹y qua cuén hót. c. Nh¶ håi vÒ H×nh 3.14. Tr¹ng th¸i nh¶ tiÕp ®iÓm chÝnh - Khi kho¸ ®iÖn ®-îc xoay tõ vÞ trÝ START sang vÞ trÝ ON, dßng ®iÖn ®i tõ phÝa c«ng t¾c chÝnh tíi cuén gi÷ qua cuén kÐo. ë thêi ®iÓm nµy, v× lùc ®iÖn tõ ®-îc t¹o ra bëi cuén kÐo vµ cuén gi÷ triÖt tiªu lÉn nhau nªn kh«ng gi÷ ®-îc pÝtt«ng. Do ®ã pÝtt«ng bÞ kÐo l¹i nhê lß xo håi vÞ vµ c«ng t¾c chÝnh bÞ ng¾t lµm cho m¸y khëi ®éng dõng l¹i. 3.2.2. Mét sè c¬ cÊu ®iÒu khiÓn trong hÖ thèng khëi ®éng 3.2.2.1. R¬ le khëi ®éng trung gian Relay khëi ®éng lµ thiÕt bÞ dïng ®Ó ®ãng m¹ch ®iÖn cung cÊp ®iÖn cho m¸y khëi ®éng. ThiÕt bÞ nµy cã t¸c dông lµm gi¶m dßng qua c«ng t¾c m¸y. Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 70 H×nh 3.15: Relay khëi ®éng 3.2.2.2. R¬ le gµi khíp Relay gµi khíp dïng ®Ó ®Èy b¸nh r¨ng m¸y khëi ®éng vµo ¨n khíp víi vßng r¨ng b¸nh ®µ vµ ®ãng tiÕp ®iÓm ®-a dßng ®iÖn ®Õn motor ®iÖn, gi÷ yªn tiÕp ®iÓm cho ®Õn hÕt thêi gian khëi ®éng. 3.2.2.3. R¬ le b¶o vÖ khëi ®éng a. C«ng dông Relay b¶o vÖ khëi ®éng lµ thiÕt dïng ®Ó b¶o vÖ m¸y khëi ®éng trong nh÷ng tr-êng hîp sau:  Khi tµi xÕ kh«ng thÓ nghe ®-îc tiÕng ®éng c¬ næ.  Khëi ®éng b»ng ®iÒu khiÓn tõ xa.  Khëi ®éng l¹i nhiÒu lÇn. ThiÕt bÞ dïng b¶o vÖ khëi ®éng cßn gäi lµ relay khãa khëi ®éng. Relay khãa khëi ®éng ho¹t ®éng tïy thuéc vµo tèc ®é quay cña ®éng c¬. Ta cã thÓ lÊy tÝn hiÖu nµy tõ m¸y ph¸t (d©y L cña ®Ìn b¸o s¹c vµ diode phô). Khi khëi ®éng, ®iÖn thÕ ë ®Çu L cña m¸y ph¸t t¨ng. Khi ®éng c¬ ®¹t tèc ®é ®ñ lín (®éng c¬ ®· næ), relay khãa khëi ®éng sÏ ng¾t dßng ®iÖn ®-a ®Õn relay cña m¸y khëi ®éng, cho dï tµi xÕ vÉn cßn bËt c«ng t¾c khëi ®éng. Ngoµi ra, relay khãa khëi ®éng kh«ng cho phÐp khëi ®éng khi ®éng c¬ ®ang ho¹t ®éng. Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 71 a. CÊu t¹o nguyªn lý lµm viÖc cña relay khãa khëi ®éng Relay khãa khëi ®éng dïng tiÕp ®iÓm c¬ khÝ. Khi bËt c«ng t¾c khëi ®éng, dßng ®iÖn qua Wbv qua cuén kÝch m¸y ph¸t vÒ mass lµm ®ãng tiÕp ®iÓm K, dßng ®iÖn ®Õn relay khëi ®éng. Khi ®éng c¬ ho¹t ®éng, m¸y ph¸t ®iÖn b¾t ®Çu lµm viÖc (®Çu L cã ®iÖn ¸p b»ng ®iÖn ¸p accu nh-ng m¸y ch-a t¾t c«ng t¾c khëi ®éng), dßng ®iÖn qua Wbv mÊt khiÕn khãa K më, ng¾t dßng ®Õn relay khëi ®éng lµm cho m¸y khëi ®éng kh«ng ho¹t ®éng n÷a. H×nh 3.17: S¬ ®å thùc tÕ m¹ch b¶o vÖ khëi ®éng 1. Accu; 2. C«ng t¾c nguån; 3. C«ng t¾c m¸y; 4. C«ng t¾c khëi ®éng; 5. §Ìn b¸o n¹p, 6. M¸y ph¸t; 7. Relay b¶o vÖ khëi ®éng; 8. M¸y khëi ®éng K STARTING RELAY BAT L(ALT) ST(IG/SW) H×nh 3.16: Relay b¶o vÖ khëi ®éng 1 Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 72 b. M¹ch b¶o vÖ khëi ®éng ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn tö Trong lo¹i nµy, ng-êi ta sö dông m¹ch biÕn ®æi tÇn sè sang ®iÖn thÕ b»ng c¸ch lÊy tÝn hiÖu tÇn sè tõ d©y trung hoµ (N) cña m¸y ph¸t hoÆc ®Çu ©m bobine. TÝn hiÖu tèc ®é ®éng c¬ thÓ hiÖn qua tÇn sè ®¸nh löa ®-îc ®-a ®Õn ngâ vµo cña m¹ch b¶o vÖ, lµm thay ®æi tÇn sè ®ãng më cña T1. HiÖu ®iÖn thÕ trung b×nh trªn tô C2 phô thuéc vµo tÇn sè nµy. V× vËy, khi ®éng c¬ ho¹t ®éng, transitor T3 sÏ ë tr¹ng th¸i ®ãng vµ m¹ch khëi ®éng sÏ kh«ng ho¹t ®éng. H×nh 3.18: M¹ch b¶o vÖ khëi ®éng dïng OP-AMP 3.2.2.4. R¬ le ®æi dÊu ®iÖn ¸p Trªn mét sè xe cã c«ng suÊt lín th-êng sö dông hÖ thèng ®iÖn 12/24V. HÖ thèng ®iÖn 12V dïng cung cÊp cho c¸c phô t¶i cßn hÖ thèng ®iÖn 24V dïng ®Ó khëi ®éng. H×nh 3.14 tr×nh bµy s¬ ®å ®Êu d©y cña m¹ch ®æi ®iÖn ¸p trªn xe IFA. Trªn s¬ ®å nµy, m¸y khëi ®éng cã hiÖu ®iÖn thÕ lµm viÖc lµ 24 V trong khi c¸c phô t¶i ®iÖn kh¸c vµ m¸y ph¸t cã ®iÖn ¸p ®Þnh møc lµ 12V. §Ó chuyÓn ®æi ®iÖn ¸p trong lóc khëi ®éng, th-êng bè trÝ relay ®æi ®iÖn ¸p, relay nµy cã nhiÖm vô ®Êu nèi tiÕp 2 b×nh accu 12V ®Ó cã 24V khi khëi ®éng. Khi kÕt thóc khëi ®éng hai b×nh accu sÏ ®-îc m¾c song song ®Ó m¸y ph¸t n¹p ®iÖn cho chóng. ¢m bobine IG ST (relay ®Ò) Mass T1 T2 T3 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 C2 C1 R10 + - D1 D2 D3 Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 73 H×nh 3.19: M¹ch khëi ®éng víi relay ®æi ®iÖn 12V-24V 3.3. HÖ thèng hç trî khëi ®éng ®éng c¬ Diesel 3.3.1. Môc ®Ých vµ ph©n lo¹i a. Môc ®Ých Vµo thêi tiÕt l¹nh, khëi ®éng ®éng c¬ §iªzel lo¹i buång ®èt ph©n c¸ch lµ rÊt khã næ v× c¸c lý do sau: - §éng c¬ §iªzel lµ ®éng c¬ tù ch¸y - NhiÖt ®é thêi tiÕt l¹nh - Khëi ®éng sè vßng quay thÊp - ¸p suÊt phun dÇu thÊp V× vËy cÇn ph¶i sÊy nãng cho ®éng c¬, sÊy nãng cho ®éng c¬ lµ sÊy cho kh«ng khÝ nÐn trong buång ®èt nãng lªn ®Ó hç trî cho nhiªn liÖu bèc ch¸y dÔ khi khëi ®éng ®éng c¬. b. Ph©n lo¹i HÖ thèng hç trî khëi ®éng ®éng c¬ diesel bao gåm hai hÖ thèng chÝnh: HÖ thèng sÊy nãng buång ®èt ®éng c¬ : trªn xe con, xe nhá, xe trung b×nh. HÖ thèng sÊy nãng kh«ng khÝ n¹p trªn ®-êng èng n¹p: trªn xe t¶i, xe buýt. * HÖ thèng sÊy nãng buång ®èt ®éng c¬: Nhê bugi sÊy ®-îc ®Æt trong buång ®èt phô cña ®éng c¬. Lo¹i bugi nµy ®-îc lµm b»ng hîp kim Tungstense ®-êng kÝnh 1,5  2 mm xo¾n l¹i thµnh d©y ®èt. §Ó d©y ®iÖn trë kh«ng bÞ biÕn d¹ng do d·n në lóc ®un nãng, ng-êi ta dïng hai d©y b¸n nguyÖt ghÐp l¹i thµnh tiÕt diÖn trßn. Khi bËt c«ng t¾c sÊy nãng, ®iÖn ¾c quy sÏ sÊy nãng d©y ®iÖn trë lªn kho¶ng (900  1000oC) sau kho¶ng mét phót ®Ó sÊy nãng ®éng c¬. Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 74 HÖ thèng nµy cã 2 lo¹i bugi: lo¹i mét ®iÖn cùc vµ lo¹i hai ®iÖn cùc. + Lo¹i mét ®iÖn cùc: Dïng ®iÖn ®-a trùc tiÕp ®Õn ®Çu côc bugi th«ng qua ®iÖn trë råi vÒ mass. Lo¹i nµy th-êng cã ®iÖn trë lín. C¸c bugi ®-îc m¾c song song trong m¹ch nªn nÕu mét bugi bÞ ®øt th× c¸c bugi kh¸c vÉn lµm viÖc b×nh th-êng. + Lo¹i hai ®iÖn cùc: §iÖn trë bugi ®-îc nèi trùc tiÕp víi ®iÖn cùc ngoµi. C¸c ®iÖn trë bugi ®Òu ®-îc c¸ch ®iÖn vµ m¾c nèi tiÕp trong m¹ch. Lo¹i nµy cã ®iÖn trë nhá. * HÖ thèng sÊy nãng dßng kh«ng khÝ n¹p: Kh«ng khÝ tr-íc khi ®-îc hót vµo xilanh ®-îc sÊy nãng ®Õn nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh. C¸ch sÊy nãng nµy ®-îc ¸p dông trªn c¸c ®éng c¬ Continental LD456 vµ xe RE02; RE03 ®éng c¬ Cummius vµ Kamaz. HÖ thèng nµy gåm mét b¬m nhiªn liÖu ho¹t ®éng b»ng ®iÖn hay b¬m tay. Mét bugi sÊy ®iÖn cao thÕ nhê biÕn ¸p ®¸nh löa vµ ®iÖn ¾c quy. Bugi ®¸nh löa vµ vßi phun nhiªn liÖu sÊy nãng ®-îc bè trÝ trong buång ®èt ®éng c¬. Khi tiÕn hµnh sÊy m¸y, ta bËt c«ng t¾c cho ®iÖn cao thÕ cung cÊp cho bugi sÊy, b¬m tay cho nhiªn liÖu phun s-¬ng qua bugi, gÆp tia löa ®iÖn, nhiªn liÖu bèc ch¸y thµnh ngän löa, nung nãng kh«ng khÝ trong èng hót. TiÕp ®Õn Ên nót khëi ®éng, khi ®éng c¬ ®· næ ®-îc ph¶i t¾t hÕt ®iÖn vµ dÇu cña hÖ thèng sÊy nãng ®éng c¬. 3.3.2. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng sÊy ®iÒu khiÓn trùc quan H×nh 3.20. 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. Lóc nµy, tiÕp ®iÓm cña r¬le sÊy ®ãng, cung cÊp dßng ®iÖn ®Õn c¸c bugi sÊy l¾p song song  m¸t. Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 3. HÖ thèng khëi ®éng 75 §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 ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®Ò. NÕu ®Ò kho¶ng 10 gi©y ®éng c¬ ch-a næ ta ph¶i nghØ 2 phót tr-íc khi lÆp l¹i qu¸ tr×nh ®Ò. 3.3.3. 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 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. - ChÕ ®é sÊy æn ®Þnh: khi nhiÖt ®é n-íc lµm m¸t ®éng c¬  500C, r¬ le 1 OFF vµ r¬ le 2 ON, thùc hiÖn sÊy ë nÊc 2. Lóc nµy, ¾c quy cÊp ®iÖn cho c¸c bugi sÊy qua r¬le 2 vµ ®iÖn trë phô, do ®ã nhiÖt ®é bugi sÊy æn ®Þnh vµ ®¹t 4500C. Trong c¶ hai tr-êng hîp nµy, ®Ìn b¸o sÊy ®Òu s¸ng. Sau ®ã, ®Ìn b¸o sÊy t¾t, b¸o hiÖu qu¸ tr×nh sÊy ®· hoµn thµnh vµ chuyÓn sang ®Ò. H×nh 3.21. HÖ thèng sÊy lËp tr×nh ®iÒu khiÓn hai chÕ ®é Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 4. HÖ thèng ®¸nh löa Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 75 Mục lục chương 4 Ch-¬ng 4: hÖ thèng ®¸nh löa (IGNITION SYSTEM) 4.1. C«ng dông, yªu cÇu, ph©n lo¹i ........................................................... 76 4.1.1. C«ng dông ..................................................................................................... 76 4.1.2. Yªu cÇu .......................................................................................................... 76 4.1.3. Ph©n lo¹i ........................................................................................................ 76 4.1.4. Tæng quan vÒ hÖ thèng ®¸nh löa ................................................................... 78 4.2. nguyªn lý t¹o ®iÖn cao ¸p vµ c¸c s¬ ®å ®¸nh löa tiªu biÓu ..................................................................................................................................... 81 4.3. mét sè hÖ thèng ®¸nh löa tiªu biÓu .............................................. 82 4.3.1. HÖ thèng ®¸nh löa CI (Conventional Ignition system) .................................. 82 4.3.1.1. CÊu t¹o.................................................................................................................... 82 4.3.1.2. Nguyªn lý lµm viÖc ................................................................................................ 83 4.3.1.3. C¸c bé phËn chÝnh trong CI .................................................................................... 84 4.3.2. HÖ thèng ®¸nh löa TI (Transistor Ignition System) ...................................... 90 4.3.2.1. CÊu t¹o.................................................................................................................... 90 4.3.2.2. Nguyªn lý lµm viÖc ................................................................................................ 91 4.3.2.3. C¶m biÕn ®¸nh löa .................................................................................................. 92 4.3.2.3. S¬ ®å m¹ch ®¸nh löa tiªu biÓu ............................................................................... 98 4.3.3. HÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh ......................................................................... 100 4.3.3.1. Nguyªn lý c¬ b¶n cña ®¸nh löa lËp tr×nh .............................................................. 100 4.3.3.2. CÊu tróc hÖ thèng vµ c¸c ph-¬ng ¸n .................................................................... 102 4.3.3.3. HÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh cã bé chia ®iÖn SI .................................................... 103 4.3.3.4. HÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh kh«ng cã bé chia ®iÖn BSI ....................................... 105 4.3.4. HÖ thèng ®¸nh löa ®iÖn dung CDI (Capacitor Discharged Ignition) ......... 106 4.3.4.1. S¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc ..................................................................................... 106 Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 4. HÖ thèng ®¸nh löa Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 76 Ch-¬ng 4: hÖ thèng ®¸nh löa (IGNITION SYSTEM) 4.1. C«ng dông, yªu cÇu, ph©n lo¹i 4.1.1. C«ng dông BiÕn ®æi dßng ®iÖn mét chiÒu ®iÖn ¸p thÊp (12V, 24V) thµnh c¸c xung ®iÖn cao ¸p (12.000V  45.000V) ®ñ t¹o ra tia löa ®iÖn m¹nh (nhiÖt ®é 10.0000C) vµo ®óng thêi ®iÓm quy ®Þnh (thêi ®iÓm ®¸nh löa sím) vµ theo thø tù nhÊt ®Þnh (thø tù næ). 4.1.2. Yªu cÇu - HÖ thèng ®¸nh löa (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 trªn bugi ph¶i ®ñ n¨ng l-îng (hµng chôc ngµy V«n) vµ thêi gian phãng ®Ó ®èt ch¸y hoµn toµn hçn hîp x¨ng- kh«ng khÝ (hßa khÝ). - Gãc ®¸nh löa sím ph¶i ®óng trong mäi chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng c¬. - Ph¶i cã ®ñ ®é tin cËy ®Ó chÞu ®ùng ®-îc mäi t¸c ®éng rung ®éng vµ nhiÖt cña ®éng c¬. 4.1.3. Ph©n lo¹i Ngµy nay, hÖ thèng ®¸nh löa ®-îc trang bÞ trªn ®éng c¬ «t« cã rÊt nhiÒu lo¹i kh¸c nhau. Dùa vµo cÊu t¹o, ho¹t ®éng, ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn, ta cã thÓ chia hÖ thèng ®¸nh löa thµnh 5 nhãm: 1- HÖ thèng ®¸nh löa m¸ vÝt (tiÕp ®iÓm): (CI- Conventional Ignition system) H×nh 4.1. S¬ ®å HT§L m¸ vÝt Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 4. HÖ thèng ®¸nh löa Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 77 2- HÖ thèng ®¸nh löa b»ng IC: (TI- Transistor Ignition system) H×nh 4.2. S¬ ®å HT§L b»ng IC 3- HÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh cã bé chia ®iÖn: (SI- Semiconductor Ignition system) H×nh 4.3. S¬ ®å HT§L lËp tr×nh cã bé chia ®iÖn 4- HÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh kh«ng cã bé chia ®iÖn: + BSI- : HT§L hai bugi chung mét b«bin + DLI- Distributorless Ignition system: HT§L mçi bugi mét b«bin Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 4. HÖ thèng ®¸nh löa Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 78 H×nh 4.4. S¬ ®å HT§L lËp tr×nh kh«ng cã bé chia ®iÖn 5- HÖ thèng ®¸nh löa lËp tr×nh 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. 4.1.4. 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  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 4.5. Gãc ®¸nh löa sím Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 4. HÖ thèng ®¸nh löa Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 79 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:  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¬ N0: chØ sè octan cña x¨ng * Qu¸ tr×nh ch¸y cña hoµ khÝ: + Giai ®o¹n ch¸y trÔ: Sù bèc ch¸y (næ) cña hçn hîp kh«ng khÝ- nhiªn liÖu kh«ng ph¶i xuÊt hiÖn ngay sau khi ®¸nh löa. Tho¹t ®Çu, mét khu vùc nhá (h¹t nh©n) ë s¸t ngay tia löa b¾t ®Çu ch¸y vµ qu¸ tr×nh b¾t ch¸y nµy lan ra khu vùc chung quanh. Qu·ng thêi gian tõ khi hçn hîp kh«ng khÝ- nhiªn liÖu ®-îc ®¸nh löa cho ®Õn khi nã bèc ch¸y ®-îc gäi lµ giai ®o¹n ch¸y trÔ (kho¶ng A ®Õn B trong s¬ ®å). Giai ®o¹n ch¸y trÔ gÇn nh- kh«ng thay ®æi vµ nã kh«ng bÞ ¶nh h-ëng cña ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®éng c¬. H×nh 4.6. Giai ®o¹n ch¸y trÔ Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 4. HÖ thèng ®¸nh löa Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 80 + Giai ®o¹n lan truyÒn ngän löa: Sau khi h¹t nh©n ngän löa h×nh thµnh, ngän löa nhanh chãng lan truyÒn ra chung quanh. Tèc ®é lan truyÒn nµy ®-îc gäi lµ tèc ®é lan truyÒn ngän löa vµ thêi kú lan truyÒn ngän löa (B- C- D trong s¬ ®å) Khi cã mét l-îng lín kh«ng khÝ ®-îc n¹p vµo, hçn hîp kh«ng khÝ- nhiªn liÖu cã mËt ®é cao h¬n. V× thÕ, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c h¹t trong hçn hîp kh«ng khÝ- nhiªn liÖu gi¶m xuèng. Nhê thÕ tèc ®é lan truyÒn ngän löa t¨ng lªn. Ngoµi ra, luång hçn hîp kh«ng khÝ- nhiªn liÖu xo¸y lèc cµng m¹nh th× tèc ®é lan truyÒn ngän löa cµng cao. Khi tèc ®é lan truyÒn ngän löa cao, cÇn ph¶i ®Þnh thêi ®iÓm ®¸nh löa sím. Do ®ã cÇn ph¶i ®iÒu khiÓn thêi ®iÓm ®¸nh löa theo ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®éng c¬. H×nh 4.7. Giai ®o¹n lan truyÒn ngän löa * Thêi ®iÓm ®¸nh löa sím: H×nh 4.8. BÒ mÆt lËp tr×nh cña qu¸ tr×nh ®¸nh löa sím Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 4. HÖ thèng ®¸nh löa Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 81 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: H×nh 4.9. S¬ ®å nguyªn lý hÖ thèng ®¸nh löa - Mét sè kh¸i niÖm: + 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«bin. §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«bin ë mét gi¸ trÞ x¸c ®Þnh: + Tèc ®é biÕn thiªn cña hiÖu ®iÖn thÕ thø cÊp S: ta thÊy 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: Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 4. HÖ thèng ®¸nh löa Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 82 H×nh 4.10. - HiÖn nay, ®Ó ng¾t dßng s¬ cÊp hÖ thèng ®¸nh löa «t« 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. mét sè hÖ thèng ®¸nh löa tiªu biÓu 4.3.1. HÖ thèng ®¸nh löa CI (Conventional Ignition system) 4.3.1.1. CÊu t¹o H×nh 4.11. HÖ thèng ®¸nh löa th-êng CI 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 Khoa c¬ khÝ ®éng lùc Ch-¬ng 4. HÖ thèng ®¸nh löa Bµi gi¶ng HÖ thèng C¬ ®iÖn tö « t« 2- 03TÝn chØ 83 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 S¬ ®å ®Êu d©y cña CI: H×nh 4.12. 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. 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  kho¸ ®iÖn  ®iÖn trë phô (3)  cuén s¬ cÊp (w1)  tiÕp ®iÓm (10)  m¸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 vµ 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 cñ