Tất tần tật về thiết bị điện chuyên ngành ô tô

PHẦN II : CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ CƠ ĐIỆN TỬ
Câu 37 : Cảm biến vị trí chân ga ; Tác dụng của nó trong hệ thống tự động
trên xe
- Cảm biến vị trí chân ga được lắp ở trên trục cánh bướm ga. Cảm biến đóng vai
trò chuyển vị trí góc mở cánh bướm ga thành tín hiệu điện áp gửi đến ECU
+ Tín hiệu cầm chừng IDL dùng để điều khiển phun nhiên liệu khi động cơ hoạt
động ở chế độ cầm chừng cũng như hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa.
+ Tín hiệu toàn tải PSW dùng để tăng lượng xăng phun ở chế độ toàn tải và tăng
công suất động cơ.
1. Loại công tắc :
a) Cấu tạo
- Một cần xoay đồng trục với cánh bướm ga
- Cam dẫn hướng xoay theo cần
- Tiếp điểm di động chuyển dọc theo rãnh của cam dẫn hướng
- Tiếp điểm cầm chừng và Tiếp điểm toàn tải
b) Hoạt động :
- Ở chế độ cầm chừng : Khi cánh bướm ga đóng thì tiếp điểm di động sẽ tiếp xúc
với tiếp điểm cầm chừng và gửi tín hiệu điện áp thông báo ECU biết ĐC đang h/đ ở
mức cầm chừng. Tín hiệu này dùng để cắt nhiên liệu khi ĐC giảm tốc đột ngột.
- Ở chế độ tải lớn : Khi cánh bướm ga mở khoảng 300  700 so với vị trí đóng hoàn
toàn, tiếp điểm di động tiếp xúc với tiếp điểm toàn tải và gửi tín hiệu điện áp để báo
cho ECU biết tình trạng tải lớn của động cơ.
* Mạch điện có hai loại : Loại dương chờ và Loại âm chờ : Điện áp 5V đi qua 1
điện trở trong ECU đến cực IDL và cực PSW. Ở vị trí cầm chừng điện áp từ cực
IDL qua công tắc tiếp xúc IDL về mass. Ở vị trí toàn tải điện áp từ cực PSW qua
công tắc tiếp xúc PSW về mass.
2. Cảm biến vị trí bướm ga loại biến trở
a) Cấu tạo gồm hai con trượt, ở đầu mỗi con trượt được thiết kế các tiếp điểm cho
tín hiệu cầm chừng và tín hiệu góc mở cánh bướm ga
b) Mạch điện
Một điện áp không đổi 5V từ ECU cung cấp đến cực VC. Khi cánh bướm ga mở,

con trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp ăng dần ở cực VTA tưng ứng với góc
mở cánh bướm ga. Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp điểm cầm chừng nối
cực IDL với cực E2.


Câu 38. Cảm biến lưu lượng kiểu dây nhiệt, màng nhiệt (cho sơ đồ)
* Nguyên lý của bộ đo gió kiểu nhiệt dưạ trên sự phụ thuộc của năng lượng nhiệt
W thốt ra từ 1 linh kiện được nung nóng bằng điện như : dây nhiệt, màng nhiệt
hoặc điện trở nhiệt được đặt trong dịng khí nạp vào khối lượng gió G đi qua
- Điện trở RH và điện trở bù nhiệt RK được mắc vào 2 nhánh của cầu Wheatstone.
Cả hai điện trở này đều được đặt trên đường ống nạp.
- Khi nối các ngõ vào của khuếch đại thuật toán l ( OP AMP) với đường chéo của
cầu, OP AMP1 sẽ giữ cho cầu luôn được cân bằng (VA – VB = 0) bằng cách
điều khiển transitor T1 và T2 , làm thay đổi cường độ dòng điện chảy qua cầu.
- Khi có sự thay đổi lượng khơng khí đi qua, giá trị RH thay đổi làm cho cầu mất
cân bằng, OP AMP1 điều chỉnh dòng qua cầu giữ cho giá trị RH không đổi và
cầu sẽ cân bằng với bất cứ vận tốc vào của dịng khơng khí. Tín hiệu điện thế ra của
mạch đo được lấy từ R2 có hệ số nhiệt điện trở rất nhỏ, do đó tỷ lệ thuận với dịng
điện đi qua nó. Tín hiệu này sau khi đi qua cầu phân thế gồm R3 và R4 được đưa
đến OP AMP2 giữ chức năng chuyển phát. R4 dùng để điều chỉnh điện thế ở ngõ
ra.
+R

B

T1
RH

+U
T2

A

A1
–U

RK

+

RP

B
R3
R2

R1

+
A2

+
U

R5

R4
R7

+

Hình 6  21 : Mạch điện cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt
- Việc xác lập khoảng chênh lệch nhiệt độ t giữa RH và nhiệt độ dòng khí được
điều chỉnh bởi RP . Nếu t càng lớn thì độ nhạy của cảm biến càng tăng.


Câu 38. Trên động cơ TCCS của Toyota sử dụng cảm biến kiểu dây nhiệt :
a) Cấu tạo :
- Nó được đặt vào đường không khí, và làm cho phần không khí nạp chạy qua khu
vực phát hiện.
- Cấu tạo gồm một điện trờ bù nhiệt và một điện trở nhiệt.
b) Mạch điện

c) Nguyên lý hoạt động
- Mạch cầu dựa vào sự chênh lệch điện áp tại điểm A và B. Khi dây sấy (Rh) bị làm
lạnh bởi không khí, điện trở giảm kết quả là tạo ra sự chênh lệch điện áp tại A và B.
1 bộ khuếch đại hoạt động sẽ nhận biết sự chênh lệch này và làm cho điện áp cấp
đến mạch tăng. Khi nhiệt độ dây sấy lại tăng lên kết quả làm điện trở tăng cho đến
khi điện thế tại điểm A bằng B. Bằng cách sử dụng tính năng này của mạch cầu,
cảm biến lưu lượng khí nạp có thể nhân biết lưu lượng khí nạp bằng cách nhận biết
điện áp tại điểm B. Hơn nữa, trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) thường
xuyên được duy trì không đổi cao hơn nhiệt độ khí nạp bằng cách dùng một điện
trở Ra.
- Lưu lượng khí nạp có thể đo được một cách chính xác thêm nếu nhiệt độ khí nạp
thay đổi nên ECU động cơ cần hiệu chỉnh khoảng thời gian phun theo sự thay đổi
nhiệt độ. Ngoài ra, khi nhiệt độ không khí nạp giảm xuống do độ cao, khả năng làm
mát của không khí giảm nếu so với cùng một thể tích khí nạp so với độ cao mặt
nứoc biển. Kết quả là, mức độ làm mát dây sấy giảm. Khi đó khối lượng khí nạp
nhận biết cũng giảm nên hiệu chỉnh phun để bù độ cao cũng không cần thiết

Câu 39. Các kiểu cảm biến áp suất trong hệ cơ điện tử trên xe :
Có ba loại
1. Loại điện áp kế
- Cấu tạo : Cảm biến bao gồm tấm siliconnhỏ dầy hơn 2 mép ngoài và mỏng ở
giữa. Hai mép được làm kín cùng với mặt trong của tấm silicon tạo thành buồng
chân không trong cảm biến. 2 mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để tạo thành
để tạo thành điện trở áp điện
- Nguyên lý hoạt động : Khi áp suất đường ống nạp giá trị điện trở áp sẽ thay đổi.
Các điện trở áp điện đợc nối thành cầu Wheatstone. Khi màng ngăn không bị biến
dạng, tất cả 4 điện trở áp điện đều có giá trị bằng nhau và lúc đó không có sự chênh
lệch điện áp giữa 2 đầu cầu. Khi áp suất đường ống nạp giảm, màng silicon bị biến
dạng dẫn đến giá trị điện trở áp điện cũng thay đổi và làm mất cân bằng cầu. Và kết
quả là có sự chênh lệch điện áp giữa 2 đầu cầu và tín hiệu này đợc khuếch đại để
điều khiển mở transitor ở ngõ ra của cảm biến có cực C treo. Độ mở của trasitor
phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp đẫn đến sự thay đổi điện áp báo về ECU.
2. Loại điện dung :
- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động : Cảm biến bao gồm 2 đĩa silicon đặt cách nhau
thành buồng kín ở giữa. Trên mỗi đĩa có điện cực nối 2 tấm silicon lại với nhau. Áp
suất đường ống nạp thay đổi sẽ làm cong 2 đĩa vào hướng bên trong, làm khoảng
cách giữa 2 đĩa giảm khiến tăng điện dung tụ điện. Sự thay đổi điện dung tụ điện
sinh tín hiệu điện áp gửi về ECU động cơ để nhận biết áp suất trên đờng ống nạp
3. Loại sai lệch từ tuyến tính :
- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động : Cảm biến này bao gồm một cuộn dây sơ cấp,
hai cuộn dây thứ cấp quấn ngược chiều nhau và 1 lõi sắt di chuyển. 1 nguồn điện áp
xoay chiều đợc cung cấp cho cuộn sơ cấp. Khi lõi ở vị trí gữa, chênh lệch điện áp
giữa hai cuộn dây thứ cấp bằng không. Khi áp suất đờng ống nạp thay đổi, buồng
khí áp sẽ hút lõi thép di chuyển phù hợp với tải động cơ, lúc này từ thông qua hai
cuộn thứ cấp đã có sự khác biệt gây nên sự chênh lệch điện áp. Tín hiệu điện áp từ
cuộn thứ cấp được gửi về ECU nhận biết tình trạng áp suất trên đường ống nạp.

Câu 40. Các loại cảm biến nhiệt độ trong hệ cơ điện tử trên xe :
1. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát :
- Cảm biến này nhận biết nhiệt độ của nước làm mát bằng một nhiệt điện trở bên
trong. Nhiên liệu sẽ bay hơi kém khi nhiệt độ thấp, vì vậy cần có một hỗn hợp đậm
hơn. Vì lý do này, khi nhiệt độ nước làm mát thấp, điện trở của nhiệt điện trở tăng
lên và tín hiệu điện áp THW cao được đưa tới ECU.
a) Cấu tạo :
- Thường là trụ rỗng có ren ngoài, bên trong có gắn một một điện trở dạng bán dẫn
có hệ số nhiệt điện trở âm.
- Cảm biến được gắn ở thân máy gần két nước làm mát hoặc gắn trên nắp máy .
b) Nguyên lý hoạt động
- Điện áp 5V qua điện trở chuẩn tới cảm biến rồi trở về ECU về mass. Như vậy
điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp.
- Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi tới bộ
chuyển đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông
và được giải mã nhờ bộ vi sử lý để thông báo cho ECU động cơ biết động cơ đang
lạnh. Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp giảm, báo
cho ECU biết động cơ đang nóng
2. Cảm biến nhiệt độ khí nạp
- Cảm biến nhiệt độ khí nạp dùng để xác định nhiệt độ khí nạp. Gồm có 1 điện trở
được gắn trong bộ đo gió hoặc trên đường ống nạp.
- Nếu nhiệt độ không khí cao, hàm lượng oxy trong không khí thấp. Khi nhiệt độ
không khí thấp, hàm lượng oxy trong không khí tăng. Trong các hệ thống điều
khiển phun xăng lưu lượng không khí được đo bởi các bộ đo gió khác nhau chủ yếu
được tính bằng thể tích. Vì vậy, khối lượng không khí sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ
khí nạp. Đối với các hệ thống phun xăng nêu trên ECU xem nhiệt độ 20 0C là mức
chuẩn, nếu nhiệt độ khí nạp lớn hơn 200C thì ECU sẽ điều khiển tăng lượng phun.

3. Cảm biến oxy :
3.1. Cảm biến oxy với thành phần ZrO2 :
a. Cấu tạo :
- Thân cảm biến được giữ trong một chân có ren, bao ngoài một ống bảo vệ và
được nối với các đầu dây điện.
- Bề mặt của chất ZrO2 được phủ một lớp pratin mỏng cả mặt trong lẫn mặt ngoài.
Ngoài lớp pratin là một lớp gốm ZrO 2 rất xốp và kết dính, có nhiệm vụ bảo vệ lớp
pratin không bị hang do va chạm các phần tử rắn có trong khí thải. Một ống kim
loại bảo vệ ngoài cảm biến tại đầu mối điện uốn kép giữa liền với vỏ ống này có
một lỗ để bù trừ áp suất trong cảm biến và để đỡ lò xo đĩa. Để giữ cho muội than
không đóng vào lớp gốm ZrO2, đầu tiếp xúc khí thải của cảm biến có một ống đặc
biệt có cấu tạo dạng rãnh để kgí thải và phần tử khí cháy đi vào sẽ giữ và không
tiếp xúc trực tiếp với thân gốm ZrO2.
b. Nguyên lý hoạt động :
- Thực chất, cảm biến oxy loại này là một pin điện có sức điện động phụ thuộc vào
nồng độ oxy trong khí thải với ZrO2 là chất điện phân. Mặt trong ZrO2 tiếp xúc với
không khí, mặt ngoài tiếp xúc với oxy trong khí thải. owr mỗi mặt của ZrO2 được
phủ một lớp điện cực pratin để dẫn điện. Lớp pra tin này rất mỏng và xốp để oxy dễ
khuếch tán vào. Khi khí thải chứa lượng oxy ít do hỗn hợp dàu nhiên liệu thì số ion
oxy tập trung ở điện cực tiếp xúc với khí thải ít hơn điện cực tiếp xúc với không
khí. Sự chênh lệch số ion này sẽ tạo một tín hiệu điện áp khoảng 600  900 mV.
Ngược lại, khi độ chênh lệch số ion ở hai điện cực nhỏ trong trường hợp nghèo
xăng, pin oxy sẽ phát ra tín hiệu điện áp thấp khoảng 100  400mV.
3.2. Cảm biến oxy với thành phần TiO2
a. Cấu tạo : như cảm biến oxy với thành phần ZrO2
b. Nguyên lý hoạt động
- Khi khí thải chứa lượng oxy ít do hỗn hợp dàu nhiên liệu, phản ứng tách oxy ra
khỏi TiO2 dễ xảy ra. Do đó điện trở của TiO 2 có giá trị thấp làm dòng qua điện trở
tăng lên. Nhờ vậy điện áp đặt vào cổng so của OP AMP qua cầu phân áp đặt giá trị

600 – 900mV. Khi khí thải chứa luợng oxy nhiều do hỗn hợp nghèo, phản ứng tách


oxy ra khỏi TiO2 khó xảy ra. Do đó điện trở của TiO2 có giá trị cao làm dòng qua
điện trở giảm, điện áp ở cổng sẽ giảm xuống khoảng 100 – 400mV.
Câu 41. Cảm biến lưu lượng kiểu Kaman trong hệ cơ điện tử trên xe :
- Các cảm biến loại này dựa trên hiện tượng vật lý sau : Khi cho dòng khí đi qua
một vật thể cố định khó chảy vòng thì phía sau nó sẽ xuất hiện xự xoáy lốc thay
tuần hoàn được gọi là sự xoáy lốc Karman.
1) Karman kiểu quang
a. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
- Cảm biến Karman quang bao gồm một trụ đứng đóng vai trò của bộ tạo xoáy,
được đặt ở giữa dòng khí nạp. Khi dòng khí đi qua, sự xoáy lốc sẽ được hình thành
phía sau bộ tạo xoáy còn gọi là các dòng xoáy Karman.
- Các dòng xoáy Karman đi theo rãnh hướng làm rung một gương mỏng được phủ
nhôm làm thay đổi hướng phản chiếu từ đèn LED đến photo – transistor. Như vậy,
tần số đóng mở của transistor này sẽ thay đổi theo lưu lượng khí nạp.
- Căn cứ vào tần số ECU sẽ xác định thể tích tương ứng của không khí đi vào các
xylanh, từ đó tính ra lượng xăng phun cần thiết. Khi lượng gió vào ít, tấm gương
rung ít và photo – transistor sẽ đóng mở ở tần số f thấp. Ngược lại, khi lượng gió
vào nhiều, gương rung nhanh và tần số f cao.
2) Karman kiểu siêu âm :
- Khi dòng khí đi qua cục tạo xoáy dạng cột với mặt cắt hình tam giác, nó sẽ tạo ra
2 dòng xoáy ngược chiều nhau : một dòng theo chiều kim đồng hồ và dòng kia
ngược chiều kim đồng hồ. Tần số xuất hiện dòng xoáy tỉ lệ thuận với lưu lượng khí
nạp tức phụ thuộc độ mở của cánh bướm ga.
- Khi không có dòng khi đi qua thì cục tạo xoáy không thể phát ra dòng xoáy
Karman, vì thế sóng siêu âm được lan từ bộ phận phát sóng đến bộ nhận trong một
thời gian cố định T được dùng làm thời gian chuẩn để so.
- Như vậy, khi không khí đi vào xy lanh, do các dòng xoáy thuận và nghịch chiều

kim đồng hồ liên tục đi qua giữa bộ phát và bộ nhận nên t/g đo sẽ thay đổi. Cứ mỗi
lần t/g sóng truyền thay đổi từ t2 đến t0, bộ chuyển đổi sẽ phát ra 1 xung vuông.
- Khi gió vào nhiều, sự thay đổi về thời gian sẽ nhiều hơn và bộ điều chỉnh phát
xung sẽ phát ra xung vuông với tần số lớn hơn. Ngược lại, khi gió vào ít, ECU sẽ


nhận được các xung vuông có mật độ thưa hơn. Như vậy thể tích gió đi vào đường
ống nạp tỉ lệ thuận với tần số phát xung của bộ điều chỉnh.
Câu 42. Các kiểu cảm biến tốc độ và vị trí sử dụng trên hệ cơ điện tử trên xe :
1. Loại công tắc lưỡi gà
- Cảm biến này được mắc trong bảng đồng hồ loại kim. Nó bao gồm một nam châm
quay bằng cáp đồng hồ tốc độ, chuyển động quay làm cho công tắc đóng và mở.
Công tắc lưỡi gà đóng và mở 4 lần khi cáp quay một vòng.
- Lực từ trường tại 4 vùng chuyển tiếp giữa cực N và S của nam châm sẽ đóng và
mở tiếp điểm của công tắc lưỡi gà khi nam châm quay.
- Các tín hiệu đóng mở của công tắc sẽ được đưa trực tiếp đến ECU động cơ mà
không qua bộ chuyển đổi xung nhờ tín hiệu sang vuông. Tại đây ECU sẽ điều khiển
tỷ lệ hòa khí phù hợp khi tăng tốc khi giảm tốc.
2. Loại cảm biến quang học :
- Cảm biến này được lắp trong bảng đồng hồ. Nó bao gồm một cảm biến quang học
làm từ đèn LED, chiếu vào một transistor quang học. Một bánh xe có xẻ rãnh đặt
giữa đèn LED và transistor quang học được dẫn động bằng cáp đồng hồ tốc độ. Các
rãnh trên bánh xe sẽ tạo ra xung ánh sáng khi bánh xe quay, ánh sáng do đèn LED
sinh ra được chia thành 20 xung trong mỗi vòng quay của cáp. 20 xung này chuyển
thành 4 xung nhờ bộ đếm số, sau đó gửi đến ECU
3. Loại điện từ
- Cảm biến này được lắp trong hộp số và nhận biết tốc độ quay của hộp truc thứ cấp
hộp số. Cảm biến này bao gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây và một lõi.
Một rôto có 4 răng được lắp trên trục thứ cấp của hộp số.
- Hoạt động : Khi trục thứ cấp của hộp số quay, khoảng cách giữa lõi của cuộn dây

tăng hay giảm bởi các răng. Số lượng đường sức từ đi qua lõi tăng hay giảm tương
ứng tạo ra một điện áp xoay chiều AC trong cuộn dây. Do tần số của điện áp xoay
chiều này tỷ lệ với tốc độ quay của rôto, nó có thể để ding để nhận biết tốc độ xe
4. Loại MRE :
- Cảm biến được lắp trên hộp số và được dẫn động bằng bánh răng trục thứ cấp. Hoạt động :
+ Giá trị điện trở của RME thay đổi phụ thuộc vào hướng của đường sức từ tác
dụng lên nó.
+ Bộ so sánh trong cảm biến tốc độ xe sẽ chuyển hoá sang xoay chiều thành tín
hiệu số, tín hiệu này sau đó được biến đổi bằng transistor trước khi đưa đến bảng
đồng hồ.


+ Tần số của sóng này phụ thuộc vào số lượng cực trên vành từ
Câu 43. Nguyên lý cấu tạo và nguyên lý điều khiển ĐC 1 chiều không cổ góp
1. Cấu trúc điển hình của động cơ BLDC
- Động cơ BLDC có các cuộn dây phần ứng đặt trên stato cịn các nam châm vĩnh
cửu được đặt trên rơto.
+ Kết cấu rôto của động cơ BLDC : Gồm phần lõi bằng thép và các nam châm
vĩnh cửu được gắn trên đó. Có 2 phương pháp gắn các nam châm vĩnh cửu trên lõi
rôto : gắn trên bề mặt lõi và nam châm ẩn bên trong lõi.
+ Kết cấu stato của động cơ BLDC : Gồm các lá thép mỏng được xếp chặt cùng
với các cuộn dây được đặt trong các khe dọc theo mặt bên trong của stato.
+ Cảm biến vị trí rơto : Được gắn trên stato có nhiệm vụ cung cấp thơng tin về vị
trí của rơto cho mạch điều khiển cấp điện cho các cuộn dây stato.
2. Nguyên lý hoạt động của động cơ BLDC
- Điều khiển động cơ BLDC bằng cách chuyển mạch dòng điện giữa các cuộn dây
pha theo một thứ tự và vào những thời điểm nhất định.
- Mômen quay được tạo ra là do sự tương tác giữa 2 từ trường : từ trường do nam
châm rôto tạo ra và từ trường tổng do dòng điện trong các cuộn dây pha tạo ra.
- Trong quá trình hoạt động, tại 1 thời điểm chỉ có 2 cuộn dây pha được cấp điện,

cuộn dây thứ 3 không được cấp điện, và việc chuyển mạch dòng điện từ cuộn dây
này sang cuộn dây khác sẽ tạo ra từ trường quay và làm cho rôto quay theo. Thứ tự
chuyển mạch dòng điện giữa các cuộn dây pha phải căn cứ vào chiều quay rôto.
- Thời điểm chuyển mạch dịng điện được xác định sao cho mơmen đạt Max và
đập mạch mơmen do q trình chuyển mạch dòng điện là Min.
- Để đạt được yêu cầu trên, ta mong muốn cấp điện cho cuộn dây vào thời điểm sao
cho dòng điện trùng pha với sức điện động cảm ứng và dòng điện cũng được điều
chỉnh để đạt biên độ khơng đổi trong khoảng có độ rộng 1200 điện.
* Trong động cơ BLDC sử dụng cảm biến vị trí hiệu ứng Hall :
- Có 3 cảm biến Hall được đặt trên stato. Khi các cực của nam châm trên rơto
chuyển động đến vị trí cảm biến Hall thì đầu ra của cảm biến có mức logic cao
hoặc thấp, tuỳ thuộc vào cực nam châm là N hay S.
- Có 2 cách bố trí ba cảm biến Hall trên stato là bố trí lệch nhau 600 hoặc 1200 trong
khơng gian.


- Việc gắn các cảm biến Hall trên stato là 1 q trình phức tạp và u cầu độ chính
xác cao. Nếu khơng chính xác sẽ dẫn đến những sai số khi xác định vị trí rơto. 1 số
ĐC có thêm nam châm phụ trên rôto để phục vụ cho việc xác định vị trí rơto.
Câu 38. Ngun lý cấu tạo và nguyên lý điều khiển động cơ bước :
1. Khái quát chung :
- Động cơ bước là 1 động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới
dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các
chuyển động của Rotor và có khả năng cố định Rotor vào những vị trí cần thiết.
- Bên trong động cơ bước có 4 cuộn dây Stator được sắp xếp theo cặp đối xứng qua
tâm. Rotor là nam châm vĩnh cửu có nhiều răng. Động cơ bước hoạt động trên cơ
sở lý thuyết điện  từ trường.
- Động cơ bước làm việc được là nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu
điều khiển vào Stator theo 1 thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của
Rotor tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của

Rotor phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
2. Nguyên lý làm việc chung của động cơ bước :
- Rotor của động cơ bước được khởi động bằng phương pháp tần số. Rotor của
động cơ bước có thể được kích thích hoặc khơng được kích thích.
- Xung điện áp cấp cho cuộn dây Stator có thể là xung 1 cực hoặc 2 cực
- Chuyển mạch điện tử có thể cung cấp điện áp điều khiển cho các cuộn dây Stator
theo từng cuộn riêng lẻ, hoặc theo từng nhóm các cuộn dây. Trị số cũng như chiều
của lực điện từ tổng F phụ thuộc vào vị trí của các lực điện từ thành phần.
- Để tăng cường lực F của Stator, ta cấp điện đồng thời cho hai, ba hoặc nhiều cuộn
dây. Lúc đó Rotor của động cơ bước sẽ có vị trí cân bằng trùng với vector lực F.
Đồng thời lực F cũng có giá trị lớn hơn lực điện từ thành phần của các cuộn dây
Stator.
- Tóm lại, trong cả hai trường hợp cấp điện cho một số chẵn cuộn dây và cấp điện
cho một số lẻ cuộn dây, Rotor của động cơ bước sẽ có m vị trí cân bằng. Góc xê
dịch giữa hai vị trí liên tiếp của Rotor bằng 2π/m.
- Số lượng cuộn dây được điều khiển luôn luôn thay đổi từ chẵn sang lẻ và ngược
lại, thì số vị trí cân bằng của Rotor sẽ tăng lên gấp đôi là 2m, độ lớn của một bước
sẽ giảm đi một nửa bằng 2π/m. Trường hợp này được gọi là điều khiển nửa bước.
- Nếu số lượng cuộn dây được điều khiển ln ln khơng thì Rotor có m vị trí cân
bằng và được gọi là điều khiển đối xứng, hay điều khiển cả bước.
* Phân loại động cơ bước :


1. Động cơ bước nam châm vĩnh cửu :
- Cấu tạo : Gồm có hai phần chính : Rotor và Stator
- Nguyên lý làm việc :
+ Dựa vào tác động của 1 trường điện từ lên 1 hoặc nhiều nam châm vĩnh cửu.
+ Góc bước của động cơ thay đổi thường là từ 60 đến 450
+ Động cơ loại này có đặc tính chống rung tốt, tốc độ chậm nhưng có moment lớn.
2. Động cơ bước từ trở biến thiên :

- Cấu tạo : Gồm có hai phần chính : Rotor và Stator
- Nguyên lý làm việc :Dựa trên cơ sở hiện tượng từ trở cực tiểu.
3. Động cơ bước kiểu hỗn hợp (Hybird) :
- Cấu tạo : là sự kết hợp giữa động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước
có từ trở thay đổi.
- Nguyên lý làm việc :
+ Động cơ hỗn hợp có mơmen lớn và số bước lớn. Động cơ bước gồm hai nửa
Rotor . Động cơ loại này có số bước đạt đến 400 bước, nhưng giá thành đắt.
+ Động cơ bước kiểu hỗn hợp có góc bước thay đổi từ 0,360 đến 150 trong chế độ
đủ bước, momen hãm từ 3 đến 1000 Ncm, tần làm việc lớn nhất là 40Khz.
- Trong tất cả các loại động cơ bước kể trên thì động cơ bước hỗn hợp được dùng
nhiều hơn cả.


Câu 39. Các sơ đồ ứng dụng khuếch đại thuật toán : khuếch đại sai lệch,
khuếch đại vi phân, khuếch đại tích phân ?
- Khuếch đại thuật tốn như 1 bộ khuếch đại lý tưởng : có hệ số khuếch đại điện áp
vô cùng lớn K  , dải tần số làm việc từ 0  , trở kháng vào cực lớn Zv  ,
trở kháng ra cực nhỏ Zr  0, có 2 đầu vào và 1 đầu ra. Đầu vào (+) gọi là đầu vào
không đảo P, đầu vào () gọi là đầu vào đảo N và một u ra.
N
P

_
+

Hì
nh 5.5 Ký
hiệu KĐ TT

- c tớnh biờn tần số : Theo lý thuyết thì đặc tính biên độ tần số là K0 trong
suốt dải tần số từ 0  . Tuỳ theo từng loại KĐTT mà dải có thể từ 0 tới vài MHz
- Hệ số khuếch đại hiệu K0 được xác định theo biểu thức :

- Hệ số khuếch đại đồng pha được định nghĩa là :
- Điện áp lệch không U0 là hiệu điện áp cần phải đặt giữa 2 đầu vào để có Ur = 0
1. Khuếch đại vi sai :
- Là một cầu cân bằng song song : hai nhánh của cầu là RC1 và RC2, hai nhánh kia
là hai tranzisto T1 và T2. Nếu RC1 = RC2 và 2 tranzisto có tham số hệt nhau thì cầu
cân bằng. Mạch có hai đầu vào V1 và V2, tín hiệu ra Ura lấy giữa hai colecto của T1
và T2. Nếu đưa vào hai đầu vào hai tín hiệu giống hệt nhau cả về biên độ và pha thì
tín hiệu đó gọi là đồng pha, cịn biên độ như nhau nhưng ngược pha thì gọi là tín
hiệu ngược pha.
- Mạch ra của khuếch đại vi sai lý tưởng khơng phản ứng với tín hiệu vào đồng pha
- Khi tín hiệu vào là ngược pha đặt vào 2 bazơ thì các dịng biến thiên như nhau về
trị tuyệt đối nhưng ngược chiều.
- RE càng lớn thì hồi tiếp âm sẽ càng lớn, càng có tác dụng nén các tín hiệu vào
đồng pha ký sinh


2. Mạch tích phân :

ic
ir

C

R

Uv

U0

UR

t

U r =−


1
U V dt +U r ( 0 )
∫
RC 0

3. Mạch vi phân :

RN
C
Uv

N
UR

P

U r =−R N C 1


dU V

dt


Câu 40. Cấu tạo, nguyên lý làm việc và tác dụng của cảm biến kích nổ ?
a) Tác dụng :
- Cảm biến kích nổ thường được chế tạo bằng vật liệu áp điện.
- Nó được gắn trên thân xy lanh hoặc nắp máy để cảm nhân xung kích nổ phát sinh
trong động cơ và gửi tín hiệu này tới ECU làm chậm thời điểm đánh lửa nhằm ngăn
chặn hiện tượng kích nổ.
b) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động :
- Phần tử áp điện được chế tạo bằng tinh thể thạch anh là những vật liệu khi có áp
lực sẽ sinh ra điện áp.
- Phần tử áp điện được thyết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung
của động cơ khi có hiện tượng kich nổ để xảy ra hiệu ứng cộng hưởng (f = 7KHz).
- Như vậy, khi có hiện tượng kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu áp lực lớn nhất và
sinh ra một điện áp. Giá trị điện áp này có giá trị nhỏ hơn 2,4V. Nhờ tín hiệu này,
ECU nhận biết hiện tượng kích nổ và điều chỉnh giảm góc đánh lửa cho đến khi
không còn kích nổ. ECU sau đó sẽ điều chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại.


Đồ thị biểu diễn tần số kích nổ
H THNG NH LỬA ĐIỆN TỬ
Câu 42. Phân tích thuật tốn điều khiển đánh lửa (góc đánh lửa; góc ngậm điện)
1. Góc đánh lửa sớm ở chế độ khởi động : Góc đánh lửa sớm được đặt ở 1 giá trị
nhất định, không thay đởi trong śt quá trình khởi đợng.
* Điều khiển góc đánh lửa sớm ở chế độ khởi động :
- Thông thường, góc đánh lửa sớm được chọn nhỏ hơn 100. Với góc đánh lửa này,
động cơ được khởi động dễ dàng ngay cả khi nguội, đồng thời tránh sự nổ dội.
- Khi có tín hiệu khởi động, mạch chuyển đổi trạng thái sẽ nối đường IGT sang vị
trí ST. Khi đó, xung IGT được điều khiển bởi Back – up IC thông qua hai tín hiệu

G và NE. Nếu động cơ đã nổ, đường IGT sẽ được nối sang vị trí After ST (sau
khởi động) và việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm sẽ được thực hiện bởi ECU.
- Góc đánh lửa sớm thực tế khi ĐC hoạt động được x/đ :  = bđ + cb + hc
- Góc đánh lửa sớm ban đầu phụ thuộc vào vị trí của bộ chia điện hoặc cảm biến vị
trí cốt máy.
- Góc đánh lửa sớm cơ bản được xác định theo giá trị tốc độ và mức tải của động
cơ. Giá trị này được lưu trong bộ nhớ của ECU.
- Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh khi có tính đến các tham số hiệu chỉnh.
+ Hiệu chỉnh theo nhiệt độ nước làm mát
+ Hiệu chỉnh khi điều khiển theo vòng Lambda
+ Hiệu chỉnh theo tỉ lệ EGR
+ Hiệu chỉnh khi xe hoạt động trong khi vực có độ cao so với mặt nước biển lớn
+ Hiệu chỉnh khi sang số ; Hiệu chỉnh với các tốc độ không tải khác nhau
+ Hiệu chỉnh theo nhiệt độ ; Chế độ ngưỡng kích nổ


2. Góc ngậm điện :
+ Góc ngậm điện phụ thuộc vào 2 thông số : hiệu điện thế acquy và tốc độ động cơ
+ Khi điện áp acquy thấp, ECU sẽ điều khiển tăng thời gian ngậm điện nhằm mục
đích tăng dòng điện trong cuộn sơ cấp.
+ Ở tốc độ thấp, do thời gian tích lũy năng lượng quá dài (góc ngậm điện lớn) gây
lãng phí năng lượng nên ECU sẽ điều khiển giảm thời gian ngậm điện nhằm mục
đính tiết kiệm năng lượng và tránh nóng bobine. Trong trường hợp dòng sơ cấp vẫn
tăng cao hơn giá trị ấn định, bộ phận hạn chế dòng sẽ làm việc và giữ cho dịng
điện sơ cấp khơng thay đổi cho đến thời điểm đánh lửa.
Câu 41. Các kiểu phân phối cao áp ở hệ thống đánh lửa kỹ thuật số ?
1. Loại 1 : Sử dụng 1 bobin cho từng bugi :

- Nhờ tần số hoạt động của mỗi bobin nhỏ hơn trước nên cuộn dây sơ cấp và thứ
cấp ít nóng hơn  Kích thước của bobin rất nhỏ và đc gắn dính với nắp chụp bugi.

- ECU sau khi xử lý tín hiệu từ cảm biến sẽ gửi đến các cực B của từng transistor
công suất trong Igniter theo thứ tự thì nổ và thời điểm đánh lửa.
- Cuộn sơ cấp của các bobin loại này có điện trở rất nhỏ và trên mạch sơ cấp không
sử dụng điện trở phụ.
2. Loại 2 : Sử dụng 1 bobin cho từng cặp bugi :
- Loại này sử dụng 2 bobin : bobin 1 có 2 đầu của cuộn thứ cấp được nối trực tiếp
với bugi số 1 và số 4 còn bobin 2 nối với bugi số 2 và số 3.
- Phân phối điện áp cao được thực hiện như sau :

+ Xy lanh số 1 đang ở thì nén thì R1 rất lớn cịn ở xy lanh số 4 đang ở thì thốt nên
R4 rất nhỏ  R1 >> R4 ; U1 ≈ Utc ; U4 ≈ 0  tia lửa chỉ xuất hiện ở bugi số 1
+ Ngược lại R1 << R4 ; U1 ≈ 0 ; U4 ≈ Utc  tia lửa sẽ xuất hiện bugi số 4


+ Quá trình tương tự cũng xảy ra ở bugi số 2 và số 3. ECU đưa ra xung điều khiển
để đóng mở T1 và T2 theo thứ tự thì nổ là 1 – 3 – 4 – 2 hoặc 1 – 2 – 4 – 3
3. Loại 3 : Sử dụng 1 bobin cho tất cả các xy lanh :
- Loại này bobin có 2 cuộn sơ cấp và 1 cuộn thứ cấp được nối với các bugi qua các
điôt cao áp. Do 2 cuộn sơ cấp quấn ngược chiều nhau. Nên khi ECU điều khiển mở
tuần tự T1 và T2 điện áp trên cuộn thứ cấp sẽ đổi dấu. Tuỳ theo dấu của xung cao
áp, tia lửa sẽ xuất hiện ở bugi tương ứng qua điot cao áp.
- Điôt D5 và D6 dùng để ngăn chặn ảnh hưởng từ lẫn nhau giữa 2 cuộn sơ cấp (lúc
T1 hoặc T2 đóng) nhưng chúng làm tăng cơng suất tiêu hao trên Igniter.
HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ
Câu 43. Phân tích thuật tốn điều khiển phun nhiên liệu ?
1. Cơ sở xác định lượng nhiên liệu cấp cho động cơ trong một chu trình : Muốn
xác định được nhiên liệu cần thiết để phun vào động cơ, cần phải xác định được
GKKCT và hệ số dư lượng khơng khí.
2. Xác định lợng khơng khí nạp vào xy lanh theo chu trình :
- Lượng khơng khí nạp vào xy lanh ứng với chu trình lại phụ thuộc vào :

+ Độ chân không trong đường ống nạp ; Tốc độ quay của động cơ
+ Trạng thái nhiệt của động cơ ; Nhiệt độ và áp suất mơi trường
- Lượng khơng khí nạp vào xy lanh có thể được xác định theo 3 cách :
+ GKKCT = f1(PK, n, P0, T0, Tn)
+ GKKCT = f2(PK, n, P0, T0, Tn) ; GKKCT = f3(, n, P0, T0, Tn)
- Như vậy lượng nhiên liệu cung cấp là 1 hàm phức tạp của 1 loạt các thơng số
3. Ngun lý xây dựng chương trình điều khiển phun nhiên liệu :
+ Chương trình cơ bản : lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình đảm bảo thu đc
các chỉ tiêu cơng suất, tính kinh tế, độ độc hại khí xả của động cơ ở chế độ ổn định
+ Chương trình hiệu chỉnh : xét đến sự thay đổi của điều kiện môi trường và
trạng thái nhiệt của động cơ.
- Chương trình điều khiển phun nhiên liệu cho ta quy luật thay đổi lượng nhiên liệu
cấp vào động cơ phụ thuộc vào lợng khơng khí nạp. Đối với động cơ phun xăng, sử
dụng các vòi phun điện từ thì lượng xăng phun vào động cơ phụ thuộc vào áp suất
nhiên liệu cấp vào vòi phun và thời gian mở vòi phun. Nếu giữ cho áp suất nhiên
liệu cấp vào vịi phun khơng đổi thì lượng nhiên liệu phun vào động cơ chỉ còn phụ


thuộc vào thời gian mở vòi phun. Thời gian này được điều chỉnh bằng độ rộng các
xung điện áp đặt vào cuộn dây điện từ của vòi phun.
4. Xây dựng chương trình phun nhiên liệu cơ bản :
- Chương trình phun nhiên liệu cơ bản được xác định theo 3 cách sau :
+ Theo độ chân không trên đường nạp và tốc độ động cơ
+ Theo áp suất tuyệt đối trên đờng nạp và tốc độ ; Theo góc mở bớm ga và tốc độ
- Tuy nhiên, không thể đạt được các chỉ tiêu tối ưu về cả công suất, tính kinh tế và
độ độc hại khí xả. Do đó các chương trình cung cấp nhiên liệu cho các chế độ làm
việc của động cơ cần được xem xét từ quan điểm tối ưu theo một chỉ tiêu nào đó.
Câu 44. Phân tích sơ đồ khối chức năng hệ phun nhiên liệu D  Type

3

5

4

8
14
18

10

9
15

2

6

7

11

16

20

1

12
21

17
23

199

22

1 : tốc độ ; 2 : vị trí bướm ga ; 3 : bơm nhiên liệu ; 4 : điều chỉnh bơm nhiên liệu ;
5 : tiếp điểm đánh lửa ; 6 : role tốc độ ; 7 : rơle bướm ga ; 8 : công tắc khởi động ;
9 : làm giàu hỗn hợp khởi động ; 10 : hệu chỉnh về tốc độ quay ; 11 : cắt truyền
nhiên liệu ; 12 : tầng cuối nhóm 1 ; 13 : vịi phun ; 14 : cảm biến nhiệt ; 15 : hiệu
chỉnh theo nhiệt độ ; 16 : khối điều khiển trung tâm ; 17 : sơ đồ logic ; 18 : tín hiệu
nhiệt độ động cơ ; 19 : áp suất trong đường ống nạp ; 20 : cảm biến áp suất ;
21 : hiệu chỉnh tải toàn phần ; 22 : rơ le áp suất ; 23 : tầng cuối nhóm 2


- Theo sơ đồ thì bộ phận trung tâm của hệ thống là khối điều khiển 16. Nó được
khởi động nhờ tín hiệu của tiếp điểm của bộ chia điện 5, thời gian trạng thái của nó
xác định bằng tín hiệu đưa đến từ cảm biến áp suất trong đường ống nạp 20 và có
tính đến các tín hiệu hiệu chỉnh (theo tải toàn phần, khởi động lạnh, tốc độ quay…)
- Trong sơ đồ chức năng, khối logic 17 thực hiện việc đóng ngắt q trình truyền
tín hiệu tới vịi phun theo tín hiệu giới hạn về tốc độ và độ mở bướm ga. Nếu bướm
ga hồn tồn đóng và điện áp tỉ lệ với tốc độ vượt quá 1 giá trị nào đó thì sơ đồ
logic sẽ tác động ngắt tín hiệu điều khiển. Trong trường hợp khơng có tín hiệu ngắt
điều khiển, sơ đồ logic sẽ lần lượt truyền tín hiệu điều khiển tới tầng khuếch đại
cuối 12 và 23 (với động cơ 4 xy lanh).
Câu 45. Phân tích sơ đồ khối chức năng hệ phun nhiên liệu L  Type
1

2

3

4

8

9

10

11

5

6

7

12

1 : tín hiệu từ cảm biến lưu lượng ; 2 : tín hiệu từ rơle bướm ga ; 3 : bộ dao động ;
4 : khâu nhân ; 5 : khối điều khiển ; 6 : vòi phun ; 7 : điện trở trung gian ; 8 : bộ
đếm xung tóc độ quay ; 9 : khâu hiệu chỉnh về đốt nóng ; 10 : tín hiệu từ tiếp điểm
bộ chia điện ; 11 : tín hiệu ngắt khởi động ; 12 : tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ
- Điện áp ra của cảm biến lưu lượng 1 đưa về bộ dao động tạo xung 3 sẽ xác định
độ rộng của xung vuông xuất hiện ở đầu ra bộ dao động. bộ dao động được chuyển
trạng thái nhờ xung đưa đến từ tiếp điểm bộ chia điện 10.
- Q trình tạo xung : lượng khơng khí nạp vào xy lanh động cơ trong đơn vị thời

gian được tính cho 1 hành trình của pít tơng bằng cách chia cho tốc độ quay động
cơ. Độ rộng của tín hiêụ do bộ xung răng cưa tạo ra được điều khiển bằng bộ chia
đã chứa thông tin về 1 hành trình của pít tơng. Độ rộng xung tỷ lệ khoảng thời gian
giữa 2 xung đánh lửa, tức là với tốc độ quay.


- Quá trình hoạt động của bộ tạo dao động răng cưa được điều khiển bằng bộ
chia. Trong thời gian giữa hai lần phóng liền nhau, tụ điện được nạp bằng dòng một
chiều Ia. Điện áp của tụ điện ở cuối quá trình nạp tỷ lệ thuận với thời gian nạp,
nghĩa là tỷ lệ nghịch với tần số quay động cơ. Sau đó tụ điện phóng với dịng điện
IE, giá trị của dịng điện phóng phụ thuộc vào khối lượng khơng khí nạp vào trong
một khối lượng t/g. T/g phóng đc xác định bằng t/g tp để chuyển trạng thái của bộ
dao động. tp tỷ lệ với khối lượng không khí nạp vào trong 1 hành trình của pít tơng
- Khâu nhân 5 dùng để tăng độ rộng của xung điều khiển tương ứng với các tín hiệu
hiệu chỉnh yêu cầu. Khâu nhân logic 5 thực hiện quá trình làm giàu nhiên liệu khi
khởi động, khi chạy không tải và tải tồn phần. Khối điều khiển thu được thơng tin
về quá trình khởi động động cơ từ động cơ khởi động và cảm biến nhiệt của hệ
thống làm mát. Thông tin về chế độ khơng tải và tải tồn phần thu được từ rơle vị
trí bướm ga.
HỆ THỐNG PHANH ABS
Câu 46. Phân tích thuật tốn điều khiển hệ thống phanh ABS ?

- Phanh ABS là 1 hệ thống tự động điều chỉnh áp suất dầu đưa vào xy lanh bánh xe
để phù hợp với chế độ lăn bánh xe để loại trừ khả năng trượt lết bánh xe khi phanh.
- Một mạch điều khiển phanh ABS gồm : xy lanh chính 4, xy lanh bánh xe 2, cơ
cấu phanh và bố trí thêm : ECU; cảm biến đo tốc độ góc bánh xe 1, van thủy lực
điện từ 3 điều chỉnh áp lực dầu phanh.