Giáo trình Điện động cơ ô tô

Điện động cơ ụ tụ 
.., thỏng  năm . 
1
ch−ơng 1: các vấn đề chung 
1.1. các kháI niệm,quy −ớc và m∙ cơ bản : 
1.1.1. Điện áp : 
Là hiệu số điện thế giữa hai điểm khác nhau của mạch điện. 
UAB = VA - VB 
Trong đó UAB là điện áp giữa hai điểm A,B của mạch, VA ,VB là điện thế của A và B so 
với gốc (điểm mát). 
Đơn vị : Vôn (V) 
1.1.2. Dòng điện : 
Là dòng chuyển động của các hạt mang điện trong vật chất,có chiều chuyển động từ 
nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp. 
Ký hiệu : I 
Đơn vị : Ampe (A) 
1.1.3. Điện trở : 
Điện trở có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện các chức năng tuỳ 
theo vị trí của điện trở trong mạch. 
Ký hiệu : R 
Đơn vị : Ôm (Ω) 
1.1.4. Nguồn điện: 
Là nơi chứa các dạng năng l−ợng khác có thể chuyển hoá thành điện năng.ở đây ta chỉ 
nói đến nguồn áp. 
Ký hiệu : E 
Đơn vị : Vôn (V) 
1.1.5. Định luật Ôm cho một đoạn mạch : 
Cho một đoạn mạch có điện trở R đặt vào điện áp U. 
Quan hệ giữa dòng điện và điện áp đ−ợc biểu diễn 
theo định luật Ôm : I = U/R 
I - dòng điện trong mạch tỷ lệ thuận với điện áp và tỷ 
lệ nghịch với điện trở của toàn mạch 
1.1.6. Định luật Ôm cho nhánh có nguồn : 
Cho nhánh có nguồn suất điện động E và điện trở 
trong Ri.Định luật Ôm cho nhánh có nguồn là : 
U = E - RiI 
Th−ờng điện trở nguồn rất nhỏ 
Khi mạch hở (không tải) I = 0,do đó 
U = E 
Khi điện trở mạch ngoài rất nhỏ so với điện trở 
trong của nguồn U = 0 gọi nguồn bị ngắn mạch,lúc đó 
I = E/Ri 
2
Hình 1.3 : Minh hoạ mối quan hệ U-I-R-E 
1.1.7. Xung : 
Là tín hiệu điện áp hay dòng điện biến đổi theo thời gian d−ới dạng rời rạc (gián 
đoạn).Nó thay đổi một cách đột biến có quy luật hoặc không có quy luật.Xung điện có 
thể là xung một chiều hoặc xoay chiều. 
Hình 1.4 : Một số dạng xung cơ bản trên ôtô 
1.2. Linh kiện điện và điện tử cơ bản : 
1.2.1.Linh kiện thụ động : 
1.2.1.1. Điện trở : 
a. Khái niệm: 
+ Điện trở có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện các chức năng 
tuỳ theo vị trí của điện trở trong mạch. 
+ Ký hiệu của điện trở trong mạch : 
3
Hình 1.5: Ký hiệu điện trở. 
+ Đơn vị của điện trở: đơn vị là Ω (ohm), 
1KΩ = 1.000Ω 
1MΩ = 1.000.000Ω 
b. Cách đọc giá trị điện trở. 
* Giá trị điện trở đ−ợc ghi trực tiếp. 
Hình 1.6: Cách đọc giá trị điện trở. 
Bảng ghi và đọc giá trị điện trở trực tiếp trên thân : 
STT Mã ghi Giá trị 
1 R22 0.22Ω 
2 2R2 2.2Ω 
3 47R 47Ω 
4 100R 100Ω 
5 1K0 1KΩ 
6 10K0 10KΩ 
7 1M0 1MΩ 
Bảng 1.1 : Cách ghi và đọc giá trị điện trở 
 * Giá trị điện trở đ−ợc sơn bằng mã màu. 
Tuỳ theo số vạch màu trên điện trở (4,5 hay sáu vạch),ý nghĩa của từng vạch đ−ợc 
minh hoạ bằng hình vẽ sau : 
 R22 2R2 
4
Hình 1.7 : Mã màu điện trở 
- Điện trở có 4 vòng màu: Đây là điện trở th−ờng gặp nhất. 
Hình 1.8: Điện trở có 4 vòng màu. 
 Vòng thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở.. 
Vòng thứ ba: Chỉ hệ số nhân với số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở . 
Vòng thứ t−: Chỉ sai số giá trị điện trở 
Ví dụ: Điện trở có 4 vòng màu theo thứ tự: Vàng, tím, cam, Nhũ bạc. 
Giá trị điện trở là: 
Vàng Tím Cam Nhũ bạc 
4 7 000 ±10% 
Kết quả: 47.000Ω hay 47KΩ , Sai số ±10% 
- Điện trở có 5 vòng màu: Là điện trở có độ chính xác cao. 
Hình 1.9: Điện trở có 5 vòng màu. 
 Vòng thứ nhất : Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ hai : Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ ba : Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở. 
 Vòng thứ t− : Chỉ hệ số nhân với số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở . 
Vòng thứ năm : Chỉ sai số giá trị điện trở 
Ví dụ: Điện trở có 5 vòng màu, theo thứ tự: Nâu, tím,đỏ ,đỏ, nâu. 
5
Giá trị của điện trở: 
Nâu tím đỏ đỏ nâu 
1 7 2 00 ±1% 
Kết quả: 17200Ω hay 17,2KΩ, sai số ±1% 
c. Phân loại điện trở 
Phân loại điện trở có nhiều cách.Thông dụng nhất là phân chia điện trở thành hai loại : 
điện trở có trị số cố định và điện trở có trị số thay đổi đ−ợc (biến trở).Trong mỗi loại 
này đ−ợc phân chia theo các chỉ tiêu khác nhau thành các loại nhỏ hơn nh− sau : 
* Điện trở có trị số cố định : 
Điện trở có trị số cố định th−ờng đ−ợc phân loại theo vật liệu cản điện nh− : 
+ Điện trở than tổng hợp (than nén) 
+ Điện trở than nhiệt giải hoặc than màng (màng than tinh thể). 
+ Điện trở dây quấn gồm sợi dây điện trở dài (dây NiCr hoặc manganin,constantan) 
quấn trên một ống gốm ceramic và phủ bên ngoài là một lớp sứ bảo vệ. 
+ Điện trở màng kim,điện trở màng oxit kim loại hoặc điện trở miếng : điện trở miếng 
thuộc thành phần vi điện tử.Dạng điện trở miếng thông dụng là đ−ợc in luôn trên tấm 
ráp mạch. 
+ Điện trở cermet (gốm kim loại). 
Dựa vào ứng dụng điện trở đ−ợc phân loại nh− liệt kê trong bảng sau : 
Bảng 1.2 : Các đặc tính chính của điện trở cố định tiêu biểu 
6
Hình 1.10 : Hình dạng bên ngoài của một số điện trở cố định. 
Điện trở có trị số thay đổi đ−ợc (biến trở): 
Biến trở có hai dạng.Dạng kiểm soát dòng công suất lớn dùng dây quấn.Loại này ít gặp 
trong các mạch điện trở.Dạng th−ờng dùng hơn là chiết áp.Cờu tạo của biến trở so với 
điện trở cố định chủ yếu là có thêm một kết cấu con chạy gắn với một trục xoay để 
điều chỉnh trị số điện trở.Con chạy có kết cấu kiểu xoay(chiết áp xoay) hoặc theo kiểu 
tr−ợt (chiết áp tr−ợt).Chiết áp có 3 đầu ra,đầu giữa ứng với con tr−ợt còn hai đầu ứng 
với hai đầu điện trở. 
Hình : ký hiệu của biến trở trên các mạch 
Hình 1.11 : Cấu trúc của một chiết áp dây quấn 
* Một số điện trở đặc biệt : 
- Điện trở nhiệt Tecmixto : Đây là một linh kiện bán dẫn có trị số điện trở thay đổi 
theo nhiệt độ.Khi ở nhiệt độ bình th−ờng thì tecmixto là một điện trở,nếu nhiệt độ càng 
tăng cao thì điện trở của nó càng giảm. 
Hình 1.12 : Ký hiệu của tecmixto trên sơ đồ mạch 
7
- Điện trở Varixto : Đây là linh kiện bán dẫn có trị số điện trở thay đổi đ−ợc khi ta thay 
đổi điện áp đặt lên nó.Khi không có điện áp đặt lên nó hoặc đặt điện áp thấp,trị số điện 
trở của nó rất lớn,cỡ 100KΩ trở lên.Nh−ng khi giá trị điện áp đặt trên nó tăng dần,trị 
số điện trở của nó giảm dần về 0 ở giá trị điện áp 60 V. 
Hình 1.13 : Ký hiệu của varixto trên sơ đồ mạch 
1.2.1.2. Tụ điện : 
a.Khái niệm : 
Là một thiết bị mà có thể tích trữ các điện tích khi cấp lên nó một điện áp. 
Tụ điện là một linh kiện thụ động đ−ợc sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện 
tử đ−ợc cấu tạo từ hai bản cực làm bằng hai chât dẫn điện( Kim loại) đặt song song 
nhau, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi. 
Ng−ời ta th−ờng dùng các chất : Thuỷ tinh, gốm sứ, mica, giấy, dầu, paraffin, 
không khí... để làm chất điện môi 
Hình 1.14 : Cấu tạo tụ điện 
Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ mạch : 
Hình 1.15 : Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ mạch 
b. Cách ghi và đọc giá trị tụ điện. 
Hai tham số quan trọng nhất th−ờng đ−ợc ghi trên thân tụ điện là trị số điện dung 
(kèm theo dung sai sản xuất) và điện áp làm việc. 
- Cách ghi trực tiếp : 
Ghi trực tiếp là cách ghi đầy đủ các tham số và đơn vị đo của chúng.Cách này chỉ 
dùng cho loại tụ điện có kích th−ớc lớn. 
8
- Cách ghi gian tiếp theo quy −ớc : 
Cách ghi gián tiếp theo quy −ớc.Tụ điện có tham số ghi theo qui −ớc th−ờng có 
kích th−ớc nhỏ và điện dung ghi theo đơn vị pF. 
Có rất nhiều quy −ớc khác nhau nh− quy −ớc mã,quy −ớc màu...Sau đây ta chỉ nêu 
một số quy −ớc thông dụng. 
- Ghi theo quy −ớc số : cách ghi này th−ờng gặp ở các tụ Pôlystylen. 
VD : Trên thân tụ ghi 47/630 : có nghĩa tử số là giá trị điện dung tính bằng 
pF,47pF,mẫu số là điện áp làm việc một chiều,630Vdc. 
- Ghi theo quy −ớc mã : Giống nh− ở điện trở,mã gồm các chữ số chỉ trị số điện 
dung và chữ cái chỉ % dung sai. 
Tụ có kích th−ớc nhỏ th−ờng đ−ợc ghi theo quy −ớc sau : ví dụ trên tụ ghi 204 
nghĩa là trị số của điện dung 20.0000pF Vdc 
Tụ Tantan là tụ phân cực th−ờng đ−ợc ghi theo đơn vị àF cùng điện áp làm việc và 
cực tính rõ ràng. 
- Ghi theo quy −ớc màu : Tụ điện cũng giống nh− điện trở đ−ợc ghi theo quy −ớc 
màu.Quy −ớc màu cũng có nhiều loại : loại 4 vạch,loại 5 vạch màu.Nhìn chung các 
vạch màu quy −ớc gần giống điện trở. 
Hình 1.16 : Mã màu của tụ điện 
Bảng quy −ớc mã màu trên tụ điện : 
9
Bảng 1.3 : Quy −ớc mã màu trên tụ điện 
c. Phân loại tụ điện : 
Có nhiều loại tụ điện,thông th−ờng ng−ời ta phân tụ điện làm 2 loại là : 
* Tụ điện có trị số điện dung cố định : 
Tụ điện có trị số điện dung cố định th−ờng đ−ợc gọi tên theo vật liệu chất điện 
môi và công dụng của chúng nh− trong bảng sau : 
Bảng phân loại tụ điện theo vật liệu và công dụng : 
10
Bảng 1.4 : Bảng phân loại tụ điện theo vật liệu và công dụng 
* Tụ điện có trị số điện dung thay đổi đ−ợc : 
Tụ điện có trị số điện dung thay đổi đ−ợc là loại tụ trong quá trình làm việc ta có 
thể điều chỉnh thay đổi trị số điện dung của chúng.Tụ có trị số điện dung thay đổi đ−ợc 
có nhiều loại,thông dụng nhất là loại đa dụng và loại điều chuẩn. 
- Loại đa dụng còn gọi là tụ xoay : tụ xoay đ−ợc dùng làm tụ điều chỉnh thu sóng 
trong các máy thu thanh Tụ xoay có thể có 1 ngăn hoặc nhiều ngăn.Mỗi ngăn có các 
lá động xen kẽ,đối nhau với các lá tĩnh,chế tạo từ nhôm.Chất điện môi có thể là không 
khí,mica,màng chất dẻo,gốm 
- Tụ vi điều chỉnh (th−ờng gọi là tụ Trimcap) : Loại này có nhiều kiểu.Chất điện 
môi cũng dùng nhiều loại nh− không khí,màng chất dẻo,thuỷ tinh hình ốngĐể thay 
đổi trị số điện dung ta dùng tuốc-nơ-vít để thay đổi vị trí giữa hai lá động và lá tĩnh. 
11
Hình 1.17 : Một số loại tụ điện th−ờng gặp 
1.2.2. Linh kiện bán dẫn : 
1.2.2.1. Chất bán dẫn : 
Hầu hết các chất bán dẫn đều có các nguyên tử sắp xếp theo cấu tạo tinh thể.Hai chất 
bán dẫn đ−ợc dùng nhiều nhất trong kỹ thuật chế tạo linh kiện điện tử là Silicium và 
Germanium. Mỗi nguyên tử của hai chất này đều có 4 điện tử ở ngoài cùng kết hợp với 
4 điện tử kế cận tạo thành 4 liên kết hoá trị.Vì vậy tinh thể Ge và Si ở nhiệt độ thấp là 
các chất cách điện. 
Hình 1.18 : Tinh thể chất bán dẫn ở nhiệt độ thấp (T=00 K) 
Nếu ta tăng nhiệt độ tinh thể,nhiệt năng sẽ làm tăng năng l−ợng một số điện tử và làm 
gãy một số nối hoá trị.Các điện tử ở các nối bị gãy rời xa nhau và có thể di chuyển dễ 
dàng trong mạng tinh thể d−ới tác dụng của điện tr−ờng.Tại các nối hoá trị bị gãy ta có 
các lỗ trống (hole).Về ph−ơng diện năng l−ợng,ta có thể nói rằng nhiệt năng làm tăng 
12
năng l−ợng các điện tử trong dải hoá trị. 
Hình 1.19 : Tinh thể chất bán dẫn ở nhiệt độ cao (T=3000K) 
Khi năng l−ợng này lớn hơn năng l−ợng của dải cấm (0.7eV đối với Ge và 1.12eV đối 
với Si) ,điện tử có thể v−ợt dải cấm vào dải dẫn điện và chừa lại những lỗ trống (trạng 
thái năng l−ợng trống) trong dải hoá trị.Ta gọi n là mật độ điện tử tự do trong dải dẫn 
điện và p là mật độ lỗ trống trong dải dẫn điện.Nếu n = p ta gọi là chất bán dẫn 
thuần.Thông th−ờng chế tạo loại chất bán dẫn này rất khó khăn. 
* Chất bán dẫn loại N : 
Giả sử ta pha vào Si thuần những nguyên tử thuộc nhóm V của bảng tuần hoàn các 
nguyên tố hoá học nh− Arsenic (As),Photpho (P),Antimony (Sb).Bán kính nguyên tử 
của As gần bằng bán kính nguyên tử của Si nên có thể thay thế một nguyên tử Si trong 
mạng tinh thể.Bốn điện tử của As kết hợp với 4 điện tử của Si lân cận tạo thành 4 nối 
hoá trị,còn d− lại một điện tử của As ở mức năng l−ợng gần tới dải dẫn điện.ở nhiệt độ 
thấp,chất bán dẫn này ch−a dẫn điện. 
Hình 1.20 : Tinh thể chất bán dẫn loại N 
Khi ta tăng nhiệt độ của tinh thể,một số hoá trị bị gãy,ta có những lỗ trống trong dải 
hoá trị và những điện tử trong dải dẫn điện.Ngoài ra,hầu hết các điện tử d− của As đều 
nhận nhiệt năng để trở thành điện tử có năng l−ợng trong dải dẫn điện.Do đó tổng số 
13
điện tử trong dải dẫn điện nhiều hơn số lỗ trống trong dải hoá trị,ta gọi là bán dẫn loại 
N. 
* Chất bán dẫn loại P : 
Thay vì pha vào Si thuần một nguyên tố thuộc nhóm V,ta pha vào những nguyên tố 
thuộc nhóm III nh− Indium (In),Galium(Ga),Nhôm(Al)... Bán kính nguyên tử In gần 
bằng bán kính nguyên tử Si nên nó có thể thay thế một nguyên tử Si trong mạng tinh 
thể.Ba điện tử của nguyên tử In kết hợp với ba điện tử của ba nguyên tử Si kế cận tạo 
thành 3 nối hoá trị,còn một điện tử của Si có năng l−ợng trong dải hoá trị không tạo 
một nối với Indium.Giữa In và Si có một trạng thái năng l−ợng trống (lỗ trống). 
Hình 1.21 : Tinh thể chất bán dẫn loại P 
Khi ta tăng nhiệt độ của tinh thể sẽ có một số điện tử trong dải hoá trị nhận năng l−ợng 
và trở thành những điện tử trong dải dẫn điện,chừa ra các lỗ trống.Do đó,tổng số lỗ 
trống trong dải hoá trị nhiều hơn số điện tử trong dải dẫn điện.Ta gọi là những chất bán 
dẫn loại P. 
1.2.2.2.Lớp tiếp xúc P-N : 
Tại lớp tiếp xúc xuất hiện các dòng tải điện theo cơ chế khuếch tán : Các lỗ trống sẽ 
khuếch tán từ vùng P sang vùng N,các điện tử sẽ khuếch tán từ vùng N sang vùng 
P.Quá trình này hình thành lớp điện tích trái dấu ở vùng gần lớp tiếp xúc và c−ờng độ 
điện tr−ờng ở vùng lân cận tiếp xúc E0.Điện tr−ờng tiếp xúc E0 có chiều tác dụng từ 
bán dẫn N sang bán dẫn P và tạo nên một hàng rào thế năng ngăn cản sự khuếch tán 
của lỗ trống qua lớp tiếp xúc. 
14
Hình 1.22 : Lớp tiếp xúc P-N 
Khi đặt một nguồn điện áp ngoài lên lớp tiếp xúc P-N có chiều sao cho VP > VN,điện 
tr−ờng này ng−ợc chiều điện tr−ờng E0,làm tăng dòng điện qua lớp tiếp xúc P-N (dòng 
điện thuận). Ta gọi là phân cực thuận. 
Khi đặt một nguồn điện áp ngoài lên lớp tiếp xúc có chiều sao cho VP < VN,điện tr−ờng 
này cùng chiều điện tr−ờng E0,làm cho dòng điện qua lớp tiếp xúc P-N giảm xuống,có 
một giá trị rất nhỏ gọi là dòng bão hoà.Ta gọi là phân cực ng−ợc. 
Hình 1.23 : Phân cực thuận và phân cực ng−ợc 
1.2.2.3. Điốt bán dẫn : 
a.Cấu tạo : 
Điốt bán dẫn là linh kiện gồm có một lớp tiếp xúc P-N và hai cực là anốt (A) đ−ợc nối 
với bán dẫn P và catốt (K) đ−ợc nối với bán dẫn N 
Khi UAK > 0 thì điốt sẽ dẫn điện và trong mạch có dòng điện chạy qua vì lúc này tiếp 
xúc P-N đ−ợc phân cực thuận.Khi UAK < 0 điốt sẽ khoá vì tiếp xúc P-N phân cực 
ng−ợc,dòng điện ng−ợc rất nhỏ chạy qua. 
Hình 1.24 : Cấu tạo và ký hiệu của điốt 
15
b. Đặc tính Vôn-Ampe của điốt bán dẫn : 
Đặc tính Vôn-Ampe(V-A) biểu thị mối quan hệ giữa dòng điện qua điốt với điện áp 
đặt trên nó UAK. 
- UD là điện áp thuận ng−ỡng của điốt.UD = 0.2 V đối với điốt Ge và UD = 0.6 V đối với 
điốt Si. 
- Uđt là điện áp đánh thủng. 
- Ith.max là dòng điện thuận cực đại cho phép,điốt không đ−ợc làm việc với dòng điện 
cao hơn trị số này của dòng điện. 
- I0 là dòng điện ng−ợc. 
Hình 1.25 : Đặc tuyến V-A của điốt bán dẫn 
c. Điốt ổn áp (Zener): 
Khi phân cực thuận,đặc tuyến của điốt Zener giống hệt điốt th−ờng.Khi phân cực 
ng−ợc ở vùng Zener,điện thế ngang qua điốt gần nh− không thay đổi trong khi dòng 
điện qua nó biến thiên một khoảng rộng. 
16
d. Điốt Tunen (hay điốt xuyên hầm ) : 
Hình 1.27 : Ký hiệu và đặc tính V-A của điốt tunen 
Loại điốt này có khả năng dẫn điện cả chiều thuận và chiều ng−ợc.Đặc tính V-A của 
điốt tunen ở phần thuận có đoạn điện trở âm AB.Ng−ời ta sử dụng đoạn đặc tuyến AB 
này để tạo các mạch dao động phóng nạp.Điốt tunen có kích th−ớc nhỏ,độ ổn định cao 
và tần số làm việc lên tới GHz. 
đ. Điốt xung : 
Điốt xung là điốt làm việc ở tần số cao khoảng vài chục KHz. 
Điốt Schốtky là điốt xung điển hình, ... i ủoọng cụ ủaừ noồ (toỏc ủoọ taờng) neỏu van vaón mụỷ lụựn 
hoaứn toaứn thỡ toỏc ủoọ ủoọng cụ seừ taờng quaự cao. Vỡ vaọy, khi ủoọng cụ ủaùt ủửụùc moọt toỏc 
ủoọ nhaỏt ủũnh (phuù thuoọc vaứo nhieọt ủoọ nửụực laứm maựt), ECU gụỷi tớn hieọu ủeỏn van 
211
ủieàu khieồn khoõng taỷi ủeồ ủoựng tửứ vũ trớ mụỷ hoaứn toaứn ủeỏn vũ trớ ủửụùc aỏn ủũnh theo 
nhieọt ủoọ nửụực laứm maựt. 
Hỡnh 7.34. ẹieàu khieồn khoõng taỷi ụỷ cheỏ ủoọ sau khụỷi ủoọng 
 Vớ duù ủoọng cụ khụỷi ủoọng khi nhieọt ủoọ nửụực laứm maựt ụỷ 20oC thỡ van ủieàu khieồn seừ 
ủoựng daàn tửứ vũ trớ mụỷ hoaứn toaứn A ủeỏn ủieồm B ủeồ ủaùt toỏc ủoọ aỏn ủũnh. 
c. Cheỏ ủoọ haõm noựng 
 Khi nhieọt ủoọ ủoọng cụ taờng leõn, van ủieàu khieồn tieỏp tuùc ủoựng tửứ B ặ C cho ủeỏn khi 
nhieọt ủoọ nửụực laứm maựt ủaùt 80oC. 
Hỡnh 7.35. ẹieàu khieồn khoõng taỷi ụỷ cheỏ ủoọ haõm noựng 
d. Cheỏ ủoọ maựy laùnh 
 Khi ủoọng cụ ủang hoaùt ủoọng, neỏu ta baọt ủieàu hoaứ nhieọt ủoọ, do taỷi cuỷa maựy neựn lụựn 
seừ laứm toỏc ủoọ khoõng taỷi ủoọng cụ tuùt xuoỏng. Neỏu sửù cheõnh leọch toỏc ủoọ thaọt sửù cuỷa 
ủoọng cụ vaứ toỏc ủoọ oồn ủũnh cuỷa boọ nhụự lụựn hụn 20 v/p thỡ ECU seừ gụỷi tớn hieọu ủeỏn van 
ủieàu khieồn ủeồ taờng lửụùng khớ theõm vaứo qua ủửụứng bypass nhaốm muùc ủớch taờng toỏc 
ủoọ ủoọng cụ khoaỷng 100 v/p. ễÛ nhửừng xe coự trang bũ ly hụùp maựy laùnh ủieàu khieồn baống 
ECU, khi baọt coõng taộc maựy laùnh ECU seừ gụỷi tớn hieọu tụựi van ủieàu khieồn trửụực ủeồ 
taờng toỏc ủoọ khoõng taỷi sau ủoự ủeỏn ly hụùp maựy neựn ủeồ traựnh tỡnh traùng ủoọng cụ ủang 
chaùy bũ khửùng ủoọt ngoọt. 
B
A
to nửụực
% ủoọ mụỷ 
100% 
20o
B
C
A
to nửụực 
% ủoọ mụỷ 
100% 
20o 80o
212
Hỡnh 7.36. Cheỏ ủoọ maựy laùnh 
e. Theo taỷi maựy phaựt 
 Khi baọt caực phuù taỷi ủieọn coõng suaỏt lụựn treõn xe, taỷi ủoọng cụ seừ taờng do lửùc caỷn cuỷa 
maựy phaựt lụựn. ẹeồ toỏc ủoọ khoõng taỷi oồn ủũnh trong trửụứng hụùp naứy, ECU seừ buứ theõm 
neỏu thaỏy taỷi cuỷa maựy phaựt taờng. ẹeồ nhaọn bieỏt tỡnh traùng taỷi cuỷa maựy phaựt coự hai 
caựch: laỏy tớn hieọu tửứ coõng taộc ủeứn, xoõng kớnh (TOYOTA) hoaởc laỏy tớn hieọu tửứ coùc FR 
cuỷa maựy phaựt (HONDA). 
Hỡnh 7.37. ẹieàu khieồn khoõng taỷi theo taỷi maựy phaựt 
f. Tớn hieọu tửứ hoọp soỏ tửù ủoọng 
 Khi tay soỏ ụỷ vũ trớ “R”, “P” hoaởc “D”, moọt tớn hieọu ủieọn aựp ủửụùc gửỷi veà ECU ủeồ 
ủieàu khieồn mụỷ van cho moọt lửụùng khớ phuù vaứo laứm taờng toỏc ủoọ khoõng taỷi. 
Hỡnh 7.38. Tớn hieọu tửứ hoọp soỏ tửù ủoọng 
ECU 
F 
Cuoọn kớch 
Tieỏt cheỏ 
Tail light 
ECU 
C
om
bi
na
tio
n 
S/
W
Tail light relay 
ECU 
P Lamp 
PN 
P A/T 
N A/T
ECU 
ISCV 
A/C clutch 
% ủoọ mụỷ
Toỏc ủoọ ủoọng cụ
Tớn hieọu A/C 
100% 
Coõng taộc A/C 
213
7.5. Điều khiển động cơ hybrid 
7.5.1. Tổng quan về Hybrid : 
 Một hệ thống hybrid bao gồm những đặc tính hoạt động tối −u nhất của động cơ đốt 
trong và một môtơ điện. Một hệ thống hybrid phức tạp hơn nữa có thể thu hồi năng 
l−ợng nhiệt từ quá trình phanh và bổ sung năng l−ợng này để nâng cao công suất động 
cơ đốt trong.Điều này cho phép hiệu suất nhiệt liệu tối −u và giảm hàm l−ợng CO2. 
 Hệ thống Hybrid trên xe Prius Toyota là một ví dụ với thế hệ thứ nhất THS (2001-
2003) và thế hệ thứ hai THS-II( từ năm 2004 trở về đây).Suất tiêu hao nhiên liệu đạt các 
tiêu chuẩn rất cao theo bảng tiêu chuẩn của bang California. 
Thế hệ Đi trong thành phố Đi đ−ờng cao tốc Đạt chuẩn 
THS 52 mpg 45 mpg SULEV 
THS-II 60 mpg 51 mpg AT-PZEV 
 Tham khảo bảng tiêu chuẩn về khí thải đối với ôtô chở ng−ời : 
7.5.2. Nguyên lý hoạt động : 
 Một hệ thống hybrid bao gồm những bộ phận cơ bản sau : 
Hình 7.39. Cấu tạo hệ thống hybrid 
- Động cơ xăng ( IC Engine) 
- Động cơ-máy phát kết hợp 1 (Motor Generator1 - MG1) 
- Động cơ-máy phát kết hợp 2 (Motor Generator2 - MG2) 
214
- Bộ bánh răng hành tinh 
- Bộ chuyển đổi Inverter 
- Pin cao áp (HV battery) 
- ECU 
 Động cơ-máy phát MG1 vận hành bộ bánh răng hành tinh, Nó lấy lấy điện năng từ pin 
HV đồng thời cung cấp điện năng cho động cơ-máy phát MG2. MG1 điều khiển quá 
trình chuyển số tự động của hộp số và hoạt động nh− là một động cơ khởi động. MG2 
đ−ợc sử dụng nh− là nguồn động năng chính của ôtô khi chạy tốc độ thấp và là nguồn 
động năng hỗ trợ khi chạy tốc độ cao. Nhờ đó, ôtô đạt đ−ợc hiệu quả động học tối −u. 
MG2 cũng đóng vai trò là một máy phát điện,chuyển động năng của quá trình phanh 
thành điện năng. 
 Bộ bánh răng hành tinh đóng vai trò là bộ truyền công suất. MG1 nối với bánh răng 
mặt trời,MG2 nối với bánh răng bao và trục khuỷu động cơ nối với cần dẫn. Cả ba bộ 
phận này vừa đóng vai trò là bộ tổng hợp công suất của động cơ và MG2,đồng thời thu 
hồi năng l−ợng trả về pin HV. Bộ chuyển đổi Inverter biến đổi dòng điện một chiều của 
pin HV thành dòng xoay chiều để cấp cho hệ thống và chỉnh l−u dòng xoay chiều cao 
áp từ MG1 và MG2 để nạp trở lại pin HV. 
 Nh− vậy,Pin HV chứa điện năng đ−ợc sinh ra bởi MG2 trong quá trình phanh và điện 
năng đ−ợc sinh ra bởi MG1. Đồng thời pin HV này cung cấp điện năng cho các môtơ 
khi động cơ xăng tắt hoặc khi cần nguồn công suất hỗ trợ. 
 Khi động cơ xăng tắt và khi chạy ở tốc độ thấp,MG2 cung cấp nguồn động lực để vận 
hành ôtô. Trong tr−ờng hợp điện áp pin HV thấp hoặc tốc độ v−ợt quá 15-20 mph,động 
cơ xăng sẽ khởi động ngay lập tức. 
 Khi vận hành ở điều kiện bình th−ờng,công suất động cơ đ−ợc chia làm 2 phần. Một 
phần dẫn động bánh xe và một phần dẫn động MG1 để sản xuất điện năng. Việc phân 
chia này đ−ợc điều khiển bởi ECU để đạt đ−ợc hiệu quả cao nhất. 
 Trong quá trình tăng tốc,mômen xoắn của động cơ xăng và MG1 kết hợp với mômen 
của MG2 tổng hợp lại,giúp ôtô tăng tốc nhanh hơn. 
 Trong quá trình giảm tốc hoặc phanh,bánh xe dẫn động MG2,MG2 lúc này hoạt động 
nh− là một máy phát,sinh ra điện năng nạp cho pin HV. 
7.5.3. Chế độ điều khiển : 
Hệ thống hybrid sử dụng rất nhiều chế độ điều khiển để đạt đ−ợc hiệu quả tối −u trong 
từng điều kiện vận hành khác nhau. 
7.5.3.1. Khởi động : 
 Khi khởi động d−ới tải nhẹ và b−ớm ga mở nhỏ,chỉ có MG2 cung cấp động năng để 
vận hành ôtô,MG1 quay ng−ợc và không quay trơn,không sinh điện năng. 
215
Hình 7.40. Chế độ khởi động 
7.5.3.2. Vận hành bình th−ờng : 
 Khi ôtô chạy ở tốc độ trên 14 mph, động cơ xăng là nguồn cung cấp động năng chính. 
MG2 là môtơ điện cung cấp động năng phụ trợ.MG1 quay cùng chiều với động cơ xăng 
và sinh ra điện năng cung cấp cho MG2. 
Hình 7.41. Vởn hành bình th−ờng 
7.5.3.3. Chế độ đầy tải,tăng tốc và chạy ga tự động tốc độ cao : 
 Để tăng tốc nhanh và đạt tốc độ cao,MG2 đ−ợc cung cấp điện năng bởi pin HV,hoạt 
động nh− môtơ điện hỗ trợ động năng cùng với động cơ xăng.MG1 cũng nhận điện năng 
từ pin HV và quay theo chiều ng−ợc lại để tạo tỷ số truyền tiến cho vận tốc lớn. 
216
Hình 7.42. Chế độ đầy tải,tăng tốc hoặc có tốc độ cao 
7.5.3.4. Chế độ giảm tốc và phanh : 
 Ngay khi nhả chân ga,MG2 trở thành máy phát.Bánh xe dẫn động MG2 sinh ra điện 
năng nạp lại cho pin HV. Quá trình này gọi là regenerative braking. Khi ôtô giảm 
tốc,động cơ xăng ngừng hẳn,MG1 quay theo chiều ng−ợc lại để giữ nguyên tỷ số truyền 
bộ bánh răng hành tinh. 
Hình 7.43. Chế độ giảm tốc và phanh 
7.5.3.5. Chế độ đi lùi : 
 Khi ôtô đi lùi,MG2 chuyển thành môtơ điện. Động cơ xăng ngừng hẳn.MG1 quay 
theo chiều tiến và quay trơn,không sinh ra điện năng. 
217
Hình 7.44. Chế độ đi lùi 
184
Ch−ơng 6 : điều khiển đặc tính động cơ 
6.1. Vấn đề thay đổi đặc tính động cơ 
6.1.1. Đặc tính động cơ : 
Là mối quan hệ giữa tốc độ quay của động cơ và mômen sinh ra t−ơng ứng với một pha 
phối khí cố định. Khi pha phối khí thay đổi, đặc tính động cơ cũng thay đổi. 
 pha phối khí sớm pha phối khí muộn các đặc tính động cơ t−ơng ứng 
Hình 6.1 : Pha phối khí và đặc tính động cơ 
6.1.2. ý nghĩa việc điều khiển đặc tính động cơ : 
 - Sẽ tạo ra đ−ợc động cơ có hai (hoặc nhiều) đ−ờng đặc tính khác nhau. Nghĩa là có 
thể lựa chọn đặc tính vận hành của động cơ tuỳ theo điều kiện sử dụng,nâng cao tính 
năng vận hành của động cơ. 
 - Có thể lựa chọn pha phối khí tối −u cho từng chế độ hoạt động của động cơ,tiết kiệm 
nhiên liệu,tăng tuổi thọ động cơ,giảm ô nhiễm môi tr−ờng. 
6.2. Các biện pháp điều khiển đặc tính động cơ 
6.2.1. Điều khiển pha phối khí thông minh 
6.2.1.1. Ph−ơng pháp đặt lại dấu cam tự động (khi động cơ đang hoạt động) : 
 Bằng cách thay đổi s−ờn căng đai(hoặc xích cam).Ph−ơng pháp này đ−ợc áp dụng 
trên các xe Toyota đời cũ. 
Hình 6.2. Cơ cấu thay đổi s−ờn căng đai 
1-bánh đai trục cam; 2-cơ cấu căng đai; 3-dây đai cam; 4-bánh đai trục khuỷu 
6.2.1.2.Ph−ơng pháp dùng khớp dầu ở đầu trục cam để xoay trục cam một góc lệch 
với bánh đai cam (hoặc bánh xích cam) : 
a. Hãng Nissan : 
185
Hình 6.3 : Cụm khớp dầu ở đầu trục cam hãng Nissan 
 - Cấu tạo : gồm 3 bộ phận chính : 
 + Vỏ khớp dầu : lắp với bánh xích cam,lòng trong có then xoắn b−ớc dài để lắp với 
then xoắn của ruột khớp dầu 
 + Ruột khớp dầu: là một dạng piston,mặt trụ ngoài có then xoắn lắp khít với then xoắn 
của vỏ khớp dầu,mặt trụ trong có then thẳng lắp tr−ợt với chi tiết trung gian lắp then ở 
đầu trục cam 
 + Lò xo hồi vị : khá cứng,luôn đẩy piston về cuối đầu trục 
 - Hoạt động : 
 + Gần giống nh− cụm khớp truyền động (măng đích đề) của máy đề. Tức là khi không 
có dầu bôi trơn đủ áp suất (chế độ động cơ không hoạt động hoặc hoạt động ở vùng tốc 
độ cao) cấp vào đầu piston (từ trái sang phải) thì lò xo hồi vị đẩy piston về cuối đầu trục 
(từ phải sang trái) và để có thể di chuyển đ−ợc nó (piston) phải vừa tr−ợt vừa xoay một 
góc 200 ng−ợc chiều quay của bánh xích.Tạo ra pha phối khí muộn. 
 + Khi có dầu đủ áp suất (khi động cơ hoạt động ở vùng tốc độ thấp) cấp vào đầu 
piston thì áp lực dầu sẽ nén lò xo và đẩy piston dịch chuyển từ trái sang phải,piston lại 
vừa di tr−ợt vừa làm xoay trục cam một góc 200 cùng chiều uay bánh xích,tạo ra pha 
phối khí sơm (pha phối khí thông th−ờng). 
b. Bộ điều khiển VVT-i của Toyota : 
 Dùng một cụm khớp dầu để nối trục cam và bánh xích trục cam (bộ điều khiển VVT-
i) 
Hình 6.4 : Hệ thống VVT-i 
186
 - Cấu tạo : bao gồm 
 + Bộ điều khiển VVT-i : có các cánh gạt đ−ợc cố định với trục cam,các cánh gạt này 
nằm trong thân bộ điều khiển đã đ−ợc gắn chặt với đĩa xích cam .Nh− vậy bộ điều khiển 
VVT-i đ−ợc chia thành các khoang,trong mỗi khoang này có một cánh gạt chia khoang 
thành 2 phần : phần tr−ớc và sau cánh gạt,mỗi phần có một đ−ờng dầu vào đ−ợc khoan 
từ trục cam. 
Hình 6.5. Bộ điều khiển VVT-i 
 + Van điều khiển dầu : Có cuộn dây điện từ đ−ợc điều khiển bởi ECU động cơ,một 
van tr−ợt đóng mở các cửa dầu đi về hai nhánh : nhánh sớm (pha phối khí sơm) và 
nhánh muộn (pha phối khí muộn) 
Hình 6.6 : Van điều khiển dầu 
 - Hoạt động : 
 + Làm sớm pha phối khí : ECU động cơ điều khiển van tr−ợt của van điều khiển 
dầu,mở đ−ờng dầu sớm,cấp dầu có áp suất tới các phần sau của cánh gạt,xoay cánh gạt 
(trục cam) đi một góc tối đa 400 theo chiều tạo ra pha phối khí sớm cho động cơ. 
187
Hình 6.7 : Điều khiển pha phối khí sớm 
 + Làm muộn pha phối khí : ECU động cơ điều khiển van tr−ợt của van điều khiển 
dầu,mở đ−ờng dầu muộn,cấp dầu có áp suất tới các phần tr−ớc của cánh gạt,xoay cánh 
gạt (trục cam) đi một góc tối đa 400 theo chiều tạo ra pha phối khí muộn cho động cơ. 
Hình 6.8 : Điều khiển pha phối khí muộn 
 + Giữ cố định pha phối khí : ECU động cơ tính toán góc phối khí chuẩn theo điều 
kiện hoạt động của động cơ. Sau khi đặt thời điểm phối khí chuẩn,van điều khiển dầu sẽ 
đóng cả hai đ−ờng dầu sớm và muộn,duy trì áp suất dầu trong các phần của bộ điều 
khiển VVT-i,giữ ổn định vị trí trục cam so với bánh xích cam. 
Hình 6.9 : Giữ ổn định pha phối khí 
 Khi động cơ ngừng,trục cam xoay đến trạng thái muộn nhất để duy trì khả năng khởi 
động. Khi áp suất dầu không đến bộ điều khiển VVT-i ngay lập tức sau khi khởi 
động,chốt hãm sẽ hãm các cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển VVT-i để tránh tiếng gõ. 
6.2.2. Điều khiển hành trình xuppáp thông minh VVTL-i : 
Có cấu tạo và nguyên lý hoạt động gần giống với hệ thống VVT-i. 
188
Hình 6.10 : Hệ thống VVTL-i 
 - Cấu tạo : Dùng cam 2 vấu : Vấu cam tốc độ cao và vấu cam tốc độ thấp và trung 
bình. Cơ cấu chuyển vấu cam đ−ợc lắp bên trong cò mổ giữa xuppáp và vấu cam. 
Hình 6.11 : Cam hai vấu và cơ cấu chuyển vấu cam 
 - Hoạt động : 
+ ở tốc độ thấp và trung bình : (nđc < 6000 v/ph) 
Van điều khiển dầu mở phía xả,không có dầu tác dụng lên chốt hãm,chốt đệm (màu 
vàng) không tiếp xúc với vấu cam tốc độ cao.Lúc này chỉ có vấu cam tốc độ thấp và 
trung bình tác động vào con lăn trên cò mổ. Cò mổ đ−ợc vận hành theo vấu cam tốc độ 
thấp và trung bình. 
189
Hình 6.12 : Chế độ tốc độ thấp và trung bình 
+ ở tốc độ cao : ( nđc > 6000v/ph; nhiệt độ n−ớc làm mát > 600C ) 
Van điều khiển dầu đóng cửa xả lại,mở đ−ờng dầu áp suất cao đến các cơ cấu chuyển 
vấu cam. áp suất dầu ấn chốt hãm bên d−ới chốt đệm,đẩy chốt đệm lên tiếp xúc với vấu 
cam tốc độ cao. Khi đó,vấu cam tốc độ cao sẽ ấn chốt đệm tr−ớc (tức là ấn cò mổ) nên 
vấu cam tốc độ thấp và trung bình không tiếp xúc đ−ợc với con lăn.Cò mổ đ−ợc vận 
hành theo vấu cam tốc độ cao. 
190
Hình 6.13 : Chế độ tốc độ cao 
6.2.3. Điều khiển nạp gió thông minh : 
 Hiệu ứng chiều dài đ−ờng nạp thay đổi ACIS ( Acoustic Control Induction System). 
 Xuất phát từ nguyên tắc : Trong quá trình nạp,mỗi lần xylanh hút,tạo ra một nhịp 
sóng âm thanh. Nếu thay đổi chiều dài đ−ờng nạp tỷ lệ với b−ớc sóng âm thanh thì hiệu 
suất động cơ cao nhất. 
 Để có thể thay đổi đ−ợc đặc tính của động cơ,theo nguyên lý âm thanh chúng ta phải 
tạo ra đ−ợc sự thay đổi chiều dài họng hút (đ−ờng nạp) tỷ lệ với b−ớc sóng âm thanh của 
quá trình nạp. 
6.2.3.1.Hệ thống ACIS (Toyota) : 
 - Cấu tạo : Bao gồm 
 + Van điều khiển khí nạp nằm trong khoang khí nạp,để chia đ−ờng ống nạp thành 2 
đoạn mà cho phép thay đổi chiều dài hiệu dụng của đ−ờng ống nạp phù hợp với tốc độ 
động cơ và góc mở b−ớm ga. 
 + Van VSV ( Vacuum Switch Valve).Tuỳ theo tín hiệu ACIS từ ECU động cơ,VSV 
điều khiển đ−ờng chân không đến bộ chấp hành của van điều khiển khí nạp. 
 + Bộ chấp hành : là một hộp màng chia làm hai khoang.Khoang trên nối với bình chân 
không qua VSV. Khoang d−ới nối với không khí. Màng ngăn nối với cơ cấu thanh dẫn 
động để đóng mở van điều khiển khí nạp. 
 + Bình chân không : Có lắp một van một chiều,và nó l−u chân không tác dụng lên bộ 
chấp hành sao cho van điều khiển khí nạp có thể đóng lại hoàn toàn thậm chí ở trạng 
thái chân không thấp. 
191
Hình 6.14 : Hệ thống ACIS 
 - Hoạt động : 
 + Khi van điều khiển khí nạp đóng (VSV ON) : Khi VSV ON,chân không đ−ợc cấp 
đến màng bộ chấp hành.Màng bộ chấp hành dịch chuyển,kéo thanh dẫn động đóng van 
điều khiển nạp. Điều này kéo dài chiều dài hiệu dụng của đ−ờng ống nạp. Nâng cao 
hiệu quả nạp khí và công suất độngc cơ ở phạm vi tốc độ thấp và trung bình do hiệu ứng 
dao động của không khí trong đ−ờng ống nạp. 
Hình 6.15 : Khi van điều khiển nạp đóng 
 + Khi van điều khiển nạp mở (VSV OFF) : Khi ECU động cơ tắt van VSV,áp suất khí 
quyển đ−ợc cấp bộ chấp hành,mở van điều khiển nạp. Chiều dài hiệu dụng của đ−ờng 
ống nạp rút ngắn lại,nó tạo hiệu quả nạp khí tối đa để tăng công suất ở tốc độ cao. 
192
Hình 6.16 : Khi van điều khiển nạp mở