Giáo trình trang bị điện ô tô 2 (nghề công nghệ ô tô CĐTC)

TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP KHOA CƠ KHÍ – XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: TRANG BỊ ĐIỆN Ơ TƠ NGHỀ: CƠNG NGHỆ Ơ TƠ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG- TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định Số: ngày tháng năm 2017 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Nghề công nghệ ôtô dạy trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp đào tạo kiến thức động xăng, động dầu, gầm ôtô, điện động cơ, điện thân xe, điện điều khiển động Giáo trình Trang bị điện tơ biên soạn dựa kiến thức đào tạo kỹ thuật viên Toyota, …và giáo trình Hệ thống điện điện tử ô tô đại trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Ngoài ra, giáo trình cịn biên soạn với tiêu chí dựa thiết bị dạy học sẵn có Khoa Cơ khí-Xây dựng – Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp Cuốn giáo trình lý thuyết viết thành chương: Chương 1: Hệ thống điều hịa khơng khí Chương 2: Hệ thống điều khiển ô tô Đây lần giáo trình hệ thống điều khiển động đưa vào giảng dạy nên không tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong đóng góp quý báu từ Quý Thầy cô bạn đọc … , ngày… tháng… năm…… Tham gia biên soạn Phạm Đức Huy MỤC LỤC  LỜI GIỚI THIỆU GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN Chương 1: Hệ thống điều hịa khơng khí Chương 2: Hệ thống điều khiển ô tô Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN Tên mô đun: Trang điện ô tô Mã mô đun: MH15 I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: mơn học bố trí dạy sau môn học: MH 09, MH 10, MH 12, MH13, MH 14; bố trí giảng dạy trước mơ đun MĐ21, MĐ22, MĐ23, MĐ24 - Tính chất: mơn học lý thuyết chuyên môn làm tảng cho mô đun MĐ21, MĐ22, MĐ23, MĐ24 II Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: Hiểu nguyên lý hoạt động, cấu tạo chung, hệ thống điện trang bị ô tô - Về kỹ năng: Trình bày nguyên lý hoạt động, cấu tạo chung, hệ thống điện trang bị ô tô - Về lực tự chủ trách nhiệm: Có khả tự phân tích giải thích nguyên lý làm việc sơ đồ hệ thống điện ô tô đời xe khác III Nội dung môn học: Chương 1: HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ Mã chƣơng: MH 16 - 01 Giới thiệu Bài cung cấp cho học sinh kiến thức chức năng, cấu tạo, sơ đồ mạch điện, nguyên lý hệ thống điều hòa khơng khí Mục tiêu ài: Kiến thức: Học xong chương HS, SV hiểu, trình bày cấu tạo, ngun lý hoạt động hệ thống điều hịa khơng khí; trình bày cơng dụng phận hệ thống điều hịa khơng khí Kỹ năng: Phân biệt gọi tên chi tiết, phận Năng lực tự chủ trách nhiệm Phân tích, trình nguyên lý hoạt động hệ thống hãng khác Có tinh thần trách nhiệm, cẩn thận, tỉ mỹ * Nội dung chƣơng: Khái qt hệ thống điều hịa khơng khí ô tô 1.1 Công dụng - Đưa không khí vào xe - Duy trì nhiệt độ khơng khí xe nhiệt độ thích hợp 1.2 Phân loại a) Phân loại theo v trí hệ thơng xe - Kiểu đặt phía trước: giàn lạnh đặt gần bảng đồng hồ, bảng điều khiển xe Hình 2.1.1 Hệ thống lạnh kiểu đặt phía trước - Kiểu kép (giàn lạnh đặt trước sau xe): kiểu kép cho suất lạnh cao nhiệt độ đồng nơi xe khơng khí lạnh thổi từ phía trước phía sau xe Hình 2.1.2 Hệ thống lạnh kiểu kép - Kiểu kép treo trần: kiểu thường sử dụng cho xe khách Hệ thống lạnh đặt phía trước kết hợp với giàn lạnh treo trần, kiểu cho suất lạnh cao khơng khí lạnh đồng Hình 2.1.3 Hệ thống lạnh kiểu đặt trần ) Phân loại theo phƣơng pháp điều khiển: có hai loại - Hệ thống lạnh với phương pháp điều khiển tay Hình 2.1.4 Hệ thống lạnh điều chỉnh nhiệt độ tay Với phương pháp cho phép điều khiển tay công tắc nhiệt nhiệt độ ngõ cần gạt Ngồi cịn có cần gạt công tắc điều khiển tốc độ quạt, điều khiển lượng gió hướng gió - Hệ thống điều hịa khơng khí với phương pháp điều khiển tự động Hình 2.1.5 Hệ thống lạnh điều chỉnh nhiệt độ tự động 1.3 u cầu - Khơng khí khoang hành khách phải lạnh - Khơng khí phải - Khơng khí lạnh phải lan truyền khắp khoang hành khách - Khơng khí lạnh khơ (khơng có độ ẩm) Các ộ phận hệ thống điều hịa khơng khí ơtơ 2.1 Máy nén Máy nén có tác dụng nén môi chất bay giàn lạnh thành mơi chất dạng có nhiệt độ áp suất cao Từ giàn nóng dễ dàng hóa lỏng mơi chất, mơi trường xung quanh có nhiệt độ cao Máy nén cịn có tác dụng tuần hồn mơi chất hệ thống lạnh Máy nén name bên hông động dẫn động pulley trục khuỷu động Có loại máy nén sau: a Máy nén kiểu piston - Máy nén kiểu piston (crank-type compressor): loại thường thiết kế nhiều piston (thường từ 3-5 pisron) theo kiểu thẳng hàng chữ V (inline or V type) Trong trình hoạt động piston thực hút nén Trong hút, máy nén hút mơi chất lạnh phần thấp áp từ giàn lạnh vào máy nén qua van hút (van hoa mai) 10 trí mở cửa “B” đóng Nó cho phép dầu xi lanh phanh chảy qua cửa “C” van điện ba vị trí đến xi lanh bánh xe Mức độ tăng áp suất dầu điều khiển nhờ lập lại chế độ tăng áp giữ áp Tên chi tiết Hoạt động Cửa “A” mở Van điện ba vị trí Cửa “ B “ đóng Mô tơ bơm số Van chiều Hoạt động Cửa “A” mở số ơm C ửa “C” đóng Cửa Van chiều B Van chiều số “B” AB S ECU Bì nh dầu Hình 5.18: Sơ đồ hệ thống thắng ABS chế độ tăng áp 44 ABS ECU Trên sở tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe, ABS ECU biết tốc độ góc bánh xe tốc độ xe Trong phanh tốc độ góc của bánh xe giảm, mức độ giảm tốc thay đổi phụ thuộc vào tốc độ xe phanh tình trạng mặt đường, đường nhựa asphalt khô, mặt đường ướt đóng băng Nói cách khác, ECU đánh giá mức độ trượt bánh xe mặt đường thay đổi tốc độ góc bánh xe phanh điều khiển chấp hành ABS để cung cấp áp suất dầu tối ưu đến xi lanh bánh xe nhằm điều khiển tốt tốc độ bánh xe ABS ECU bao gồm chức khiểm tra ban đầ u, chức chẩn đoán, chức kiểm tra cảm biến tốc độ chức dự phòng Sơ đồ mạch điện: Đèn báo phanh Đèn báo Công ABS tắc máy Cầu chì GAUGE Công tắc báo mức dầu Công tắc phanh tay Giắc sửa chữa Cầu chì ECU IG FL AM W IG BAT STP FR+ MR FR- Môtơ bơm RLRR+ RR- Rơle van điện Cầu chì STOP Công tắc đèn RL+ Rơle môtơ Accu PKB MT FL ATL FL MAIN Cầu chì DOME AS RL+ SF RL- SF TC SR TS SR GST GST GST Cảm biến tốc độ trước-phải Cảm biến tốc độ trước-trái Cảm biến báo đèn hỏng Cảm biến tốc độ sau-phải Cảm biến tốc độ sau-trái Giắc kiểm tra Đèn phanh Cảm biến giảm tốc (4WD) Hình 5.19: Sơ đồSR mạch điện ABS RGN GN 45 Điều khiển tốc độ bánh xe ECU liên tục nhận tín hiệu tốc độ bánh xe từ cảm biến tốc độ phán đoán tốc độ xe cách tính tốc độ giảm tốc bánh xe Khi đạp phanh, áp suất dầu xi lanh bánh xe bắt đầu tăng tốc độ bánh xe bắt đầu giảm Nếu có bánh xe bị bó cứng, ECU giảm áp suất dầu xi lanh bánh xe Tốc Tốc T ốc độ Mức độ Tín tăng tốc độ G iảm Áp suất dầu xy Thời Hình5.21:Đồ thị mô tả hoạt động ABS ECU điều khiển tốc độ bánh xe 46  Giai đoạn A ECU đặt van điện vị trí chế độ giảm áp theo mức độ giảm tốc bánh xe, giảm áp suất dầu xi lanh xi lanh phanh bánh xe Sau áp suất giảm, ECU chuyển van điện vị trí sang chế độ giữ áp để theo dõi thay đổi tốc độ bánh xe Nếu ECU thấy áp suất dầu cần giảm lại giảm áp suất  Giai đoạn B Khi áp suất dầu bên xi lanh bánh xe giảm, áp suất dầu cấp cho bánh xe giảm, dẫn đến bánh xe gần bị bó cứng lại tăng tốc độ Tuy nhiên, áp suất dầu giảm, lực phanh tác dụng lên bánh xe trở nên nhỏ Để tránh tượng này, ECU liên tục đặt van điện vị trí chế độ tăng áp chế độ giữ áp bánh xe gần bị bó cứng phục hồi tốc độ  Giai đoạn C Khi áp suất dầu xi lanh bánh xe tăng từ từ ECU bánh xe có xu hướng lại bó cứng Vì vậy, ECU lại chuyển van điện vị trí đến chế độ giảm áp để giảm áp suất dầu bên xi lanh bánh xe  Giai đoạn D Do áp suất xi lanh bánh xe lại giảm, ECU tăng áp suất giai đoạn B 47 Điều khiển relay Bộ chấp hànhABS Relay điều khiển ABS Rơle môtơ Mơtơ bơm RF SQL Rơle van điện ABS ECU LF SQL RR SQL LR SQL Hình 5.22: Sơ đồ điều khiển relay  Điều khiển relay van điện ECU bật relay điện tất van điện tất điều kiện sau thỏa mãn: Bật công tắc máy Chức kiểm tra ban đầu (nó hoạt động bật công tắc máy) hoàn thành Không tìm thấy hư hỏng trình chẩn đoán ECU tắt relay điện điều kiện không thỏa mãn 48  Điều khiển relay môtơ bơm ECU bật relay môtơ tất điều kiện sau thỏa mãn: ABS hoạt động hay chức kiểm tra ban đầu thực Relay van điện bật ECU tắt relay môtơ điều kiện không thỏa mãn Chức kiểm tra ban đầu ABS ECU kích hoạt van điện mô tơ bơm theo thứ tự để kiểm tra hệ thống điện ABS Chức hoạt động tốc độ xe lớn 6km/h với đèn phanh tắt Nó hoạt động lần sau lần bật khóa điện Chức chẩn đoán Nếu hư hỏng xảy hệ thống tín hiệu nào, đèn báo ABS bảng đồng hồ bật sáng để báo cho tài xế biết hư hỏng xảy ra, ABS ECU lưu mã chẩn đoán hư hỏng Chức kiểm tra cảm biến Bên cạnh chức chẩn đoán, ABS ECU bao gồm chức kiểm tra cảm biến tốc độ Một vài kiểu xe bao gồm chức kiểm tra cảm biến giảm tốc để chẩn đoán cảm biến giảm tốc  Chức kiểm tra cảm biến tốc độ: Kiểm tra điện áp tất cảm biến Kiểm tra dao động điện áp tất cảm biến  Chức kiểm tra cảm biến giảm tốc: Kiểm tra điện áp cảm biến giảm tốc Kiểm tra hoạt động đóa xẻ rãnh 49 Chức dự phòng Nếu xảy hư hỏng hệ thống truyền tín hiệu đến ECU, dòng điện từ ECU đến chấp hành bị ngắt Kết hệ thống phanh hoạt động ABS không hoạt động, đảm bảo chức phanh bình thường Khái quát hệ thống chạy tự động Vai trò hệ thống điều khiển chạy tự động: Hệ thống điều khiển chạy tự động (CCS) trì xe chạy tốc độ lái xe đặt trước cách điều chỉnh tự động góc mở bướm ga, người lái không cần phải giữ chân ga Hệ thống CCS đặc biệt có ích lái xe liên tục không nghỉ nhiều đường cao tốc hay đường xuyên quốc gia vắng người, người lái thả chân ga đạp ga xe chạy tốc độ không đổi cho dù lên hay xuống dốc Nhờ có CCS chuyến hành trình dài gây mệt mỏi Hệ thống CCS áp dụng nhiều ôtô Mỹ ôtô Châu Âu, đường Mỹ rộng lớn nói chung thẳng Với phát triển không ngừng giao thông, hệ thống CCS trở thành hữu ích hơn, ôtô đời tương lai trang bị CCS, cho phép ôtô bạn theo ôtô phía trước đoàn xe nhờ liên tục điều chỉnh tăng tốc giảm tốc để bảo đảm khoảng cách an toàn Trong vài trường hợp, hệ thống CCS góp phần giảm suất tiêu hao nhiên liệu cách hạn chế độ lệch bướm ga Thành phần CCS: Một hệ thống CCS bao gồm hệ thống đóng mở bướm ga hệ thống điều khiển kỹ thuật số nhằm trì tốc độ ôtô không đổi điều kiện đường sá khác Thế hệ hệ thống CCS điện tử tiếp tục sử dụng môđun riên g lẽ, tương tự hệ thống 50 sử dụng nay, chia sẻ liệu từ động cơ, hệ thống phanh chống hãm cứng ABS, hệ thống điều khiển hộp số Hệ thống CCS tương lai bao gồm cảm biến để đánh giá mức độ tiếp cận với xe khác điều chỉnh tốc độ nhằm trì khoảng cách không đổi nhiên giá thành cần phải giảm mạnh ứng dụng rộng rãi Hình 7.1 Sơ đồ bố trí chung hệ thống CCS ôtô Cách sử dụng hệ thống CCS Hoạt động hệ thống CCS điều khiển công tắc chính, công tắc điều khiển, bàn đạp ga bàn đạp phanh Thiết kế công tắc điều khiển khác tùy theo kiển xe Hoạt động công tắc điều khiển CCS thiết kế cho xe TOYOTA CRESSIDA sau: 51 Công tắc công tắc điều khiển loại xe khác Chúng khác thiết kế lẫn vị trí lắp rá p nguyên lý hoạt động giống xe TOYOTA CRESSIDA Các nút chức công tắc điều khiển: - ON-OFF: Công tắc - SET/COAST: Đặt tốc độ - Phục hồi (RESUME): Khi hệ thống CCS hoạt động, bị tạm ngắt bạn đạp phanh, nút RESUME lệnh cho CCS điều khiển ôtô chạy trở lại tốc độ trước cài đặt - Tăng tốc (SET/ACCEL hay ACC) - Hủy bỏ (CANCEL) - Việc ấn giữ nút COAST làm ôtô để giảm tốc Đặt tốc độ CCS: - Ấn nhả công tắc chính, đèn báo sáng lên - Đạp chân ga để đạt tốc độ mong muốn (40-200 Km/h) - Ấn cần điều khiển CCS xuống nhả ra, thao tác bật công tắc SET/COAST, tốc độ xe thời điểm nhả cần lưu nhớ CCS đặt tốc độ Tăng tốc giảm tốc điều khiển CCS: Tăng tốc - Nhấc công tắc điều khiển lên, bật RES/ACC đạt tốc độ mong muốn - Nhả công tắc điều khiển đạt tốc độ mong muốn Giảm tốc: - Ấn công tắc điều khiển lên, bật RES/ACC đạt tốc độ mong muốn - Nhả công tắc điều khiển đạt tốc độ mong muốn 52 Hủy chức điều khiển chạy tự động: Điều khiển chạy tự động hủy theo trường hợp sau: Cần điều khiển kéo phiá lái xe (đến CANCEL) Đạp bàn đạp phanh Đạp bàn đạp ly hợp (xe hộp số tay) Chuyển số đến vị trí N (xe hộp số tự động) Kéo nhẹ cần phanh tay lên (chỉ áp dụng với số xe) Tốc độ xe giảm xuống thấp 40Km/h Tốc độ xe giảm xuống thấp 16Km/h so với tốc độ đặt trước Phục hồi lại tốc độ đặt trước: Bật công tắc RESUME/ACCEL phục hồi lại tốc độ đặt trước tạm thời bị hủy bỏ trường hợp – – – - tốc độ xe không giảm xuống 40Km/h Khi tắt công tắc trường hợp – CCS hủy vónh viễn tốc độ đặt trước Nếu lái xe muốn phục hồi hoạt động CCS phải đặt lại tốc độ nhớ cách bật công tắc lặp lại thao tác đặt tốc độ mô tả Các yêu cầu tính CCS: Các đặc tính hệ thống CCS lý tưởng bao gồm yếu tố sau:  Tính tốc độ: Khoảng điều chỉnh tốc độ chênh lệch so với tốc độ thiết đặt khoảng  0.5 1m/h  Độ tin cậy: Mạch thiết kế để chống lại vượt điện áp tức thời, đảo chiều điện áp, tiêu phí lượng thiết bị hạn chế mức thấp  Các phiên ứng dụng khác nhau: Bằng cách thay đổi EEPROM thông qua seri liệu đơn giản hay mạng MUX, phần mềm CCS nâng cấp, tối ưu hóa cho kiểu xe cụ thể Những khả biến đổi thích ứng với nhiều kiểu cảm biến, trợ lực nhiều phạm vi tốc độ 53  Sự thích ứng ngưới lái: Thời gian đáp ứng hệ thống CCS điều chỉnh để phù hợp với sở thích người lái phạm vi tính xe Khía cạnh an toàn: Thiết kế hệ thống CCS cần phải tính đến số yếu tố an toàn Về phương pháp thiết kế nhắm vào mạch điều khiển bướm ga nhằm đảm bảo chế xử lý cố hoạt động điều khiển vi mạch hay cấu chấp hành hư hỏng Mạch điện tử an toàn cắt trợ lực điều khiển làm cho tay đòn điều khiển bướm ga tác dụng công tắc phanh hay công tắc hành trình kích hoạt, với tình trạng ECU hay mạch bán dẫn điều khiển (Với giả định kết cấu khí chấp hành tình trạng tốt) Các vấn đề khác liên quan đến an toàn bao gồm chương trình dò tìm tình trạng vận hành không bình thường ghi lại liệu vào nhớ để phục vụ cho công việc chẩn đoán hư hỏng sau Tình trạng hoạt động không bình thường, chẳng hạn tốc độ xe không ổn định hay tín hiệu điều khiển bị ngắt quãng Công việc kiểm tra tiến hành thời kỳ chạy xe lần đầu thời điểm lúc xe hoạt động để xác định mức độ hoàn chỉnh hệ thống điều khiển, tình trạng hoạt động thể qua hình thị cho người lái Tình trạng hư hỏng nghiêm trọng tăng tốc không kiểm soát Theo dõi liên tục tình trạng ECU phận chủ yếu khác giúp hạn chế khả hư hỏng 54 Hoạt động CCS: Hệ thống CCS bao gồm: Cảm biến tốc độ xe, công tắc, chấp hành vi xử lý (bộ CCS ECU điều khiển chạy tự động) Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ công tắc điều khiển chính, cảm biến tốc độ công tắc thắng Nếu hệ thống sử dụng cảm biến vị trí cụm trợ lực vị trí cánh bướm ga, tín hiệu gởi đến điều khiển Một mạch điện đồng hồ thay đổi tín hiệu xung km thành tín hiệu xung giây - Hz (biến đổi A/D) Mạch tích hợp kích thích lôgic (IC) chia làm mạch điện: mạch lưu trữ tần số thiết đặt, mạch khác giám sát tần số cảm biến tốc độ Hai tần số so sánh với điều khiển Nếu tìm thấy khác tần số, ECU gởi tín hiệu điều khiển đến cấu chấp hành để điều chỉnh vị trí cánh bướm ga trì tốc độ ôtô giá trị thiết đặt Có hai loại cấu chấp hành: Loại dẫn động chân không loại môtơ bước, ngày chủ yếu dùng loại chân không, nhiên xu hướng tương lai sử dụng nhiều loại mô tơ để điểu khiển tốc độ xe xác ECU Độn g Hình 7.2 Sơ đồ CCS dẫn động chân không 55 CU Động Hình 7.3: Hệ thống CCS dẫn động mô tơ bước Nguyên lý điều khiển: Sơ đồ nguyên lý: Hệ thống CCS hoạt động theo nguyên lý điều khiển hồi tiếp (Closeloop control), sơ đồ nguyên lý thể sau: Xư T û lý tín Cơ cấu Cơ cấu Vị trí Ca ûm biến Hình 7.4 Sơ đồ điều khiển CCS Tín hiệu đầu vào yếu tốc độ theo ý muốn người lái tốc độ thực xe Các tín hiệu quan trọng khác điều chỉnh Fasteraccel/Slower-coast người lái, Resume, On/Off, công tắc phanh, tín hiệu điều khiển động Tín hiệu đầu chủ yếu trị số trợ lực điều khiển bướm ga, đèn báo ON CCS, báo phục vụ bảo dưỡng thông tin gửi lưu trữ phục vụ chẩn đoán hư hỏng 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO  [1] PGS-TS Đỗ Văn Dũng (2013) Hệ thống điện điện tử ô tô đại Trường ĐH SPKT [2] Đặng Thái Sơn, “Giáo trình bảo dưỡng sửa chữa hệ thống điều hịa tơ”, Trường CĐ Nghề Đắk Lắk [3] Phần mềm kỹ thuật Toyota GSIC 57 ... THIỆU Nghề công nghệ ? ?tô dạy trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp đào tạo kiến thức động xăng, động dầu, gầm ? ?tô, điện động cơ, điện thân xe, điện điều khiển động Giáo trình Trang bị điện tô biên... môn học lý thuyết chuyên môn làm tảng cho mô đun M? ?21 , M? ?22 , M? ?23 , M? ?24 II Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: Hiểu nguyên lý hoạt động, cấu tạo chung, hệ thống điện trang bị tơ - Về kỹ năng: Trình. .. hành trình dài gây mệt mỏi Hệ thống CCS áp dụng nhiều ? ?tô Mỹ ? ?tô Châu Âu, đường Mỹ rộng lớn nói chung thẳng Với phát triển không ngừng giao thông, hệ thống CCS trở thành hữu ích hơn, ? ?tô đời