CHUYÊN ĐỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2AR FE

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay ngành ô tô có những bước phát triển vượt bậc, có nhiều ô tô thế hệ mới được sử dụng phổ biến tại thị trường Việt nam. Phần lớn số động cơ được kiểm soát và điều khiển bằng điện tử, kỹ thuật hiện đại tạo ra cơ hội tìm hiểu cho công nhân sửa chữa ô tô. Nhất là công tác kiểm tra xử lý hỏng hóc thuộc hệ thống phun xăng điện tử.Với mong muốn đóng góp, chia sẻ phần nhỏ hiểu biết của mình nhằm cập nhật hóa kiến thức, bắt kịp với bước phát triển của ngành ô tô. Em xin được giới thiệu 1 hệ thống điều khiển động cơ đó là: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2ARFEHệ thống điện động cơ 2ARFE là hệ thống điều khiển động cơ thông minh. Giúp xe vận hành, đáp ứng được các yêu cầu gắt gao về khí xả, công suất động cơ được cải thiện. trong đề tài này em xin trình bày sơ đồ cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, các chức năng của hệ thống điều khiển điện tử trên ô tô CAMRY 2.5G. đồng thời giúp ta có thể kiểm tra và sửa chữa những hư hỏng của động cơ này. Hệ thống điện động cơ gồm có 3 chương.MÔ TẢ HỆ THỐNGCHƯƠNG 1: TÍN HIỆU ĐẦU VÀOCHƯƠNG 2: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN PHUN NHIÊN LIỆUCHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬAĐể hoàn thành đề tài nghiên cứu này, em đã tìm hiểu rất nhiều tài liệu về dòng xe TOYOTA CAMRY 2013 cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy GVC, Ths Nguyễn Tấn Quốc. Qua đây em xin cảm ơn thầy cùng với khoa công nghệ ô tô đã tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tuy nhiên, trong quá trình hoàn thành đề tài này, mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do trình độ có hạn nên bản tiểu luận không thể tránh khỏi những sai sót, kính mong sự góp ý của các thầy, cô và các bạn để luận văn của em được hoàn thiện hơn. Em xin trân trọng cảm ơn.

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ



TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2AR-FE

GVHD : GVC Ths Nguyễn Tấn Quốc

SVTH : Lâm Quang Tùng

MÃ SỐ SV : 10505058

LỚP : 10505QP2

Đà Nẵng, tháng 12/2013

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ

NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆPTÊN ĐỀ TÀI:

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2AR-FE TRÊN XE CAMRY 2013

Sinh viên thực hiện : Lâm Quang Tùng MSSV: 10505058

Giáo viên hướng dẫn : GVC.Ths Nguyễn Tấn Quốc

I NỘI DUNG:

Hệ thống điều khiển phun xăng, đánh lửa, các cảm biến trên động cơ kiểm tra chẩn đoán lỗi trên ô tô CAMRY 2013.

II TÀI LIỆU THAM KHẢO:

[1] PGS – TS Đỗ Văn Dũng, Trang Bị Điện & Điện Tử Trên Ô Tô Hiện Đại, Nhà xuất bản đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh 2004.

[2] PGS – TS Đỗ Văn Dũng, Từ Điển Anh – Việt Chuyên Ngành Công Nghệ

Ô Tô, Nhà xuất bản thống kê 2003.

[3] Tham khảo trên Internet.

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 20013

Lời cảm ơn!



Tác giả thực hiện xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, Trường Cao đẳng nghề số 5 đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong hai bốn năm học vừa qua.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy ở Khoa

Cơ Khí Động Lực đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để có thể sớm hoàn thành quyển tiểu luận này.

Đặc biệt tác giả xin cảm ơn giáo viên hướng dẫn GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện tiểu luận này.

Cuối cùng là lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã động viên khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để hoàn thành nhiệm vụ được giao

Lâm Quang Tùng

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN



Tp Hồ Chí Minh, ngày …tháng 12 năm 2013

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN



Tp H ồ Chíoof Chis Mi nhnh , ngày … tháng 12 năm 2013

MỤC LỤC xem lại trang có đúng không ???

Giới hạn của đề tài

Phương pháp và công cụ nghiên cứu

Các bước thực hiện

24 24

DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT 1

PHẦN DẪN NHẬP 2

I Lý do chọn đề tài 2

II Giới hạn của đề tài 2

III Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu .2

IV Đối tượng và khách thể nghiên cứu 2

V Phương pháp nghiên cứu 2

VI Các bước thực hiện .3

VII Kế hoạch nghiên cứu .3

LỜI NÓI ĐẦU 4

GIỚI THIỆU XE TOYOTA CAMRY 2.5Q 5

CHƯƠNG 1: TÍN HIỆU ĐẦU VÀO 10

1.1 Mô tả hệ thống 10

1.2 Mạch nguồn và điện áp tín hiệu cảm biến 10

1.2.1 Mạch nguồn điều khiển bằng ECU động cơ 10

1.2.2 Mạch nối mát 12

1.3 Điện áp cực của cảm biến 12

1.3.1 Dùng nhiệt điện trở (THW, THA) 13

1.3.2 Dùng điện áp Bật/Tắt 13

1.3.3 Sử dụng nguồn điện khác từ ECU động cơ (STA, STP) .14

1.3.4 Sử dụng điện áp do cảm biến tạo ra (G, NE, OX, KNK) 15

1.4.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp 15

1.4.2 Cảm biến vị trí bướm ga 19

1.4.3 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 21

1.4.4 Các bộ tạo tín hiệu G và NE 22

1.4.5 Cảm biến nhiệt độ nước / Cảm biến nhiệt độ khí nạp .24

1.4.6 Cảm biến oxy (Cảm biến O2) .25

1.4.7 Cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu (A/F) .27

1.4.8 Cảm biến tốc độ xe 28

1.4.9.Cảm biến tiếng gõ 29

1.5 Các tín hiệu 30

1.5.1 Tín hiệu STA (Máy khởi động) / Tín hiệu NSV (công tắc khởi động trung gian) .31

1.5.2 Tín hiệu A/C / Tín hiệu phụ tải điện 31

1.5.3 Biến trở 32

1.5.4 Các tín hiệu thông tin liên lạc .33

1.5.5 Các loại khác .35

1.5.6 Cực chẩn đoán 38

2.1 Khái quát hệ thống phun nhiên liệu 40

2.1.1 Mô tả 40

2.1.2 Các loại EFI 41

2.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 41

2.2.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu .41

2.2.2 Bơm nhiên liệu 42

2.2.3 Bộ điều áp 43

2.2.4 Bộ giảm rung động .44

2.2.5 Vòi phun .45

2.2.6 Bộ lọc nhiên liệu/ lưới lọc của bơm nhiên liệu 45

2.3 Điều khiển bơm nhiên liệu 46

2.3.1 Hoạt động cơ bản và các chế độ của bơm 46

2.4 Điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu 52

2.4.1 Các hiệu chỉnh khác nhau 54

2.5 Hệ thống VVT-I 64

2.5.1 Khái quát hệ thống VVT-I 64

2.5.2 Cấu tạo và nguyên lí làm việc 66

CHƯƠNG 3: .67

HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA .67

3.1 Khái quát hệ thống đánh lửa ESA 67

3.1.1 Cấu tạo .68

3.1.2 Vai trò của các cảm biến 68

3.2 Mạch đánh lửa 69

3.2.1 Mô tả 69

3.2.2 Tín hiệu IGT và IGF 70

3.3 Khái quát về việc điều khiển thời điểm đánh lửa 71

3.3.1 Điều khiển đánh lửa khi khởi động và điều khiển đánh lửa sau khi khởi động .72

3.3.2 Góc đánh lửa sớm cơ bản .73

3.4 Điều khiển góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh 75

3.4.1 Hiệu chỉnh để hâm nóng .75

3.4.2 Hiệu chỉnh khi quá nhiệt độ 75

3.4.3 Hiệu chỉnh để tốc độ chạy không tải ổn định 76

3.4.4 Hiệu chỉnh tiếng gõ .77

3.4.5 Các hiệu chỉnh khác 78

3.5 Kiểm tra thời điểm đánh lửa 79

KẾT LUẬN .81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

LỜI NÓI ĐẦU .2

GIỚI THIỆU XE TOYOTA CAMRY 2.5Q 3

CHƯƠNG 1: TÍN HIỆU ĐẦU VÀO .9

1.1 Mô tả hệ thống .9

1.2 Mạch nguồn và điện áp tín hiệu cảm biến .9

1.2.1 Mạch nguồn điều khiển bằng ECU động cơ .9

1.2.2 Mạch nối mát .11

1.3 Điện áp cực của cảm biến 11

1.3.1 Dùng nhiệt điện trở (THW, THA) 12

1.3.2 Dùng điện áp Bật/Tắt 12

1.3.3 Sử dụng nguồn điện khác từ ECU động cơ (STA, STP) .13

1.3.4 Sử dụng điện áp do cảm biến tạo ra (G, NE, OX, KNK) 14

1.4.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp 14

1.4.2 Cảm biến vị trí bướm ga 18

1.4.3 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 20

1.4.4 Các bộ tạo tín hiệu G và NE 21

1.4.5 Cảm biến nhiệt độ nước / Cảm biến nhiệt độ khí nạp .23

1.4.6 Cảm biến oxy (Cảm biến O2) .24

1.4.7 Cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu (A/F) .26

1.4.8 Cảm biến tốc độ xe 28

1.4.9 Cảm biến tiếng gõ .29

1.5 Các tín hiệu 30

1.5.1 Tín hiệu STA (Máy khởi động) / Tín hiệu NSV (công tắc khởi động trung gian) .31

1.5.2 Tín hiệu A/C / Tín hiệu phụ tải điện 31

1.5.3 Biến trở 33

1.5.4 Các tín hiệu thông tin liên lạc .33

1.5.5 Các loại khác .36

1.5.6 Cực chẩn đoán 39

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN PHUN NHIÊN LIỆU

41

2.1 Khái quát hệ thống phun nhiên liệu 41

2.1.1 Mô tả 41

2.1.2 Các loại EFI 42

2.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu .42

2.2.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu .42

2.2.2 Bơm nhiên liệu 43

2.2.3 Bộ điều áp 44

2.2.4 Bộ giảm rung động .45

2.2.5 Vòi phun .46

2.2.6 Bộ lọc nhiên liệu/ lưới lọc của bơm nhiên liệu 47

2.3 Điều khiển bơm nhiên liệu .48

2.3.1 Hoạt động cơ bản và các chế độ của bơm 48

2.4 Điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu .54

2.4.1 Các hiệu chỉnh khác nhau 56

2.5 Hệ thống VVT-I 66

2.5.1 Khái quát hệ thống VVT-I .66

2.5.2 Cấu tạo và nguyên lí làm việc 68

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA .72

3.1 Khái quát hệ thống đánh lửa ESA 72

3.1.1 Cấu tạo .68

3.1.2 Vai trò của các cảm biến 68

3.2 Mạch đánh lửa 69

3.2.1 Mô tả 69

3.2.2 Tín hiệu IGT và IGF 70

3.3 Khái quát về việc điều khiển thời điểm đánh lửa .72

3.3.1 Điều khiển đánh lửa khi khởi động và điều khiển đánh lửa sau khi khởi động .73

3.3.2 Góc đánh lửa sớm cơ bản .74

3.4 Điều khiển góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh .76

3.5 Kiểm tra thời điểm đánh lửa .80

Kết Luận

Tài Liệu Tham Khảo

KNK Cảm biến tiếng gõ

Hall Hiệu ứng Hall

A/F Cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu

MRE Vòng tử tính( trong cảm biến tốc độ xe)

VAF Tín hiệu của biến trở

TRC Tín hiệu điều khiển lực kéo

ABS Hệ thống phanh chống khóa cứng

EHPS Hệ thống lái có trợ lục điện - thủy lực

EGR Tuần hoàn khí xả

HAC Cảm biến HAC( bù độ cao lớn)

L- EFI Điều khiển lưu lượng không khí

VVT- I Hệ thống điều khiẻn phối khí thông minh

VVTL- I Hệ thống thay đổi hành trình của supbap nạp, xả

ESA Đánh lửa điện tử

PHẦN DẪN NHẬP

I Lý do chọn đề tài

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đời sống xã hội ngày càng được cải thiện tốt hơn và nhu cầu về hưởng thụ ngày càng cao của con người đòi hỏi sự đáp ứng của các ngành công nghiệp phục vụ càng khắt khe hơn.Và không khác riêng gì các ngành công nghiệp trên, ngành công nghiệp phục vụ giao thông cũng phải luôn nghiên cứu để kịp thời đáp ứng những nhu cầu đó của con người Trong đó ngành công nghiệp ô tô giữ vai trò quan trọng mà chủ yếu là sử dụng động

cơ đốt trong.

Thực tế đó đòi hỏi phải có một đội ngũ nhân lực phục vụ cho ngành công nghiệp này Tại Việt Nam ngành công nghiệp ô tô vẫn đang trong quá trình phát triển nên nhu cầu phải có một đội ngũ Kỹ sư và công nhân kỹ thuật có trình độ cũng như năng lực để phục vụ càng trở nên quan trọng.

Tìm hiểu các ô tô đời mới làm việc làm cần thiết của sinh viên ngành ô tô vì vậy cần thiết phải có một tài liệu chuẩn phục vụ cho việc giảng dạy cũng như học tập của giảng viên và sinh viên.

II Giới hạn của đề tài

 Tìm hiểu, tổng hợp tài liệu dòng xe Toyota Camry.

III Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

 Giới thiệu ô tô Toyota Camry

 Nguyên lý hoạt động của các hệ thống trên ô tô Camry

IV Đối tượng và khách thể nghiên cứu

 Dòng xe Toyota Camry

V Phương pháp nghiên cứu

Để đề tài được hoàn thành chúng tôi đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu Trong đó đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin liên quan, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô bạn bè…từ đó tìm ra những ý tưởng mới

để hình thành đề cương của đề tài Đồng thời nhóm còn kết hợp phương pháp quan sát và thực nghiệm để có thể hoàn thiện đề tài.

VI Các bước thực hiện

 Tham khảo tài liệu

 Thu thập thông tin

 Tham khảo kinh nghiệm từ thầy cô và bạn bè

 Chọn lọc sắp xếp và viết báo cáo

VII Kế hoạch nghiên cứu

Đề tài được thực hiện trong vòng 8 tuần,các công việc được bố trí như sau:

Giai đoạn 1

 Thu thập tài liệu.

 Xác định nhiệm vụ,đối tượng nghiên cứu.

 Xác định mục tiêu nghiên cứu.

 Phân tích tài liệu

Giai đoạn 2

 Viết thuyết minh.

 Hoàn thiện đề tài.

LỜI NÓI ĐẦU (sửa lại phần này?

Hiện nay ngành ô tô có những bước phát triển vượt bậc, có nhiều ô tô thế

hệ mới được sử dụng phổ biến tại thị trường Việt nam Phần lớn số động cơđược kiểm soát và điều khiển bằng điện tử, kỹ thuật hiện đại tạo ra cơ hội tìmhiểu cho công nhân sửa chữa ô tô Nhất là công tác kiểm tra xử lý hỏng hócthuộc hệ thống phun xăng điện tử

Với mong muốn đóng góp, chia sẻ phần nhỏ hiểu biết của mình nhằmcập nhật hóa kiến thức, bắt kịp với bước phát triển của ngành ô tô Em xinđược giới thiệu 1 hệ thống điều khiển động cơ đó là:

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2AR-FE

Hệ thống điện động cơ 2AR-FE là hệ thống điều khiển động cơ thôngminh Giúp xe vận hành, đáp ứng được các yêu cầu gắt gao về khí xả, côngsuất động cơ được cải thiện trong đề tài này em xin trình bày sơ đồ cấu tạo,nguyên tắc hoạt động, các chức năng của hệ thống điều khiển điện tử trên ô tôCAMRY 2.5Q5G đồng thời giúp ta có thể kiểm tra và sửa chữa những hưhỏng của động cơ này Hệ thống điện động cơ gồm có 3 chương

MÔ TẢ HỆ THỐNG

CHƯƠNG 1: TÍN HIỆU ĐẦU VÀO

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN PHUN NHIÊNLIỆU

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, em đã tìm hiểu rất nhiều tài liệu

về dòng xe TOYOTA CAMRY 2013 cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình củathầy GVC, Ths Nguyễn Tấn Quốc Qua đây em xin cảm ơn thầy cùng với

khoa công nghệ ô tô đã tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài nghiên cứunày

Tuy nhiên

Tuy nhiên, Trong trong quá trình hoàn thành đề tài này, mặc dù đã cónhiều cố gắng nhưng do trình độ có hạn nên bản tiểu luận không thể tránhkhỏi những sai sót, kính mong sự góp ý của các thầy, cô và các bạn để luậnvăn của em được hoàn thiện hơn Em xin trân trọng cảm ơn

Camry là dòng xe danh tiếng của Toyota Trải qua hơn 30 năm ra đời,Camry vẫn giữ được chỗ đứng trong phân khúc xe Sedan với tính năng vậnhành hoàn hảo, những đặc điểm nổi trội về chất lượng, độ bền và sự tin cậytuyệt đối Trong năm 2013, Toyota đã giới thiệu dòng Camry 2013 hoàn toànmới tại Việt Nam, Toyota Camry 2013 có các phiên bản 2.0 E; 2.5 G; 2.5 Qtrong đó Toyota Camry 2.5 G thuộc phân khúc hạng sang, đáp ứng nhu cầucủa khách hàng về đẳng cấp của một chiếc xe Toyota Camry 2.5 G thuộc thế

hệ thứ 7 và là sản phẩm mới nhất của Toyota về dòng Sedan

Camry 2.5 G 2013 được thiết kế với vẻ ngoài trẻ trung, những đường nétgóc cạnh sắc sảo tạo ấn tượng lớn Phần đầu rộng hơn, tấm tản nhiệt mạCrom, cụm đèn sương mù sử dụng công nghệ LED tạo cảm giác mở rộng bềngang tăng độ vững chắc Camry 2.5 G 2013 được thiết kế với kiểu dáng khíđộng học (hệ số cản cd~0,28), thiết kế khung xe hấp thụ va đập để đảm bảotiết kiệm nhiên liệu và vận hành an toàn hơn

Nội thất được thiết kế sang trọng tạo cảm giác thoải mái và an toàn Hệthống điều hòa không khí tự động với 3 cửa (lái xe, hành khách trước và hànhkhách sau) và 4 túi khí 2 bên cửa hành khách sau và 2 phía trước), được hỗtrợ thêm túi khí đầu gối cho người lái Nút khởi động và hệ thống khóa thôngminh Hệ thống VSC tự động điều chỉnh công suất động cơ và tự động phanh

4 bánh giúp xe ổn định qua cua

Ngoài vẻ thanh lịch và sang trọng bên trong là động cơ 2AR-FE mạnh

mẽ với 4 xilanh thẳng hàng, 16 van DOH, VVT-I kép, ACIC Với dung tíchxilanh 2.494cc tạo ra công suất tối đa 178/6000 Nm/vòng/phút Mô men xoắntối đa 231/4100 Nm/vòng/phút Và thời gian tăng tốc từ 0 đến 100 km/h chỉ 8giây Camry 2.5 G sử dụng kĩ thuật tiên tiến công nghệ cao bởi vậy sự đốtcháy nhiên liệu được tối ưu hóa tiết kiệm đến 30% so với phiên bản cũ

Toyota Camry 2.5 G với kiểu dáng hiện đại, năng động và thể thao, trang

bị động cơ mạnh mẽ và tiết kiệm nhiên liệu tối đa, khả năng cân bằng và vậnhành êm ái, tiếp tục củng cố vững chắc danh tiếng vượt bậc nhất Mang đếncho người sở hữu sự tiện nghi và tạo cảm giác thoải mái vô tận, đáp ứng mộtcách cao nhất nhu cầu của khách hàng

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2AR-FE > HỆ THỐNG SFI

SƠ ĐỒ TỔNG THỂ

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2AR-FE > HỆ THỐNG SFI

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2AR-FE

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2AR-FE H EỆ THONG THỐNG EFI

CHƯƠNG 1: TÍN HIỆU ĐẦU VÀO 1.1 Mô tả hệ thống

Hệ thống điều khiển động cơ gồm có ba nhóm các cảm biến (và các tínhiệu đầu ra của cảm biến), ECU động cơ và các bộ chấp hành Chương nàygiải thích các cảm biến (các tín hiệu), sơ đồ mạch điện và sơ đồ nối mát, vàcác điện áp cực của cảm biến

Hình 1.1 Sơ đồ khối điều khiên đông cơ

1.2 Mạch nguồn và điện áp tín hiệu cảm biến

Mạch nguồn là các mạch điện cung cấp điện cho ECU của động cơ Cácmạch điện này bao gồm khoá điện, rơle chính EFI, v.v

Mạch nguồn được xe ô tô sử dụng thực sự gồm có 2 loại sau đây:

1.2.1 Mạch nguồn điều khiển bằng ECU động cơ

Mạch nguồn trong hình minh họa là loại trong đó hoạt động của rơlechính EFI được điều khiển bởi ECU động cơ

Loại này yêu cầu cung cấp điện cho ECU động cơ trong vài giây sau saukhi tắt khoá điện OFF Do đó việc đóng hoặc ngắt của rơle chính EFI đượcECU động cơ điều khiển

Hình 1.2 Mạch cấp nguôn ECU

Khi bật khóa điện ON, điện áp của ắc quy được cấp đến cực IGSW củaECU động cơ và mạch điều khiển rơle chính EFI trong ECU động cơ truyềnmột tín hiệu đến cực M-REL của ECU động cơ, bật mở rơle chính EFI Tínhiệu này làm cho dòng điện chạy vào cuộn dây, đóng tiếp điểm của rơle chínhEFI và cấp điện cho cực +B của ECU động cơ

Điện áp của ắc quy luôn luôn cung cấp cho cực BATT có lí do giốngnhư cho loại điều khiển bằng khoá điện

Ngoài ra một số kiểu xe có một rơle đặc biệt cho mạch sấy nóng cảmbiến tỷ lệ không khí - nhiên liệu, yêu cầu một lượng dòng điện lớn

THAM KHẢO:

Trong các kiểu xe mà ECU động cơ điều khiển hệ thống khoá động cơ,rơle chính EFI cũng được điều khiển bởi tín hiệu của công tắc báo mở khóa

1.2.2 Mạch nối mát

Hình 1.3 Mạch nối mát ECU

ECU động cơ có 3 mạch nối mát cơ bản sau đây:

1.Nối mát để điều khiển ECU động cơ (E1)

Cực E1 này là cực tiếp mát của ECU động cơ và thường được nối vớibuồng nạp khí của động cơ

2.Nối mát cho cảm biến (E2, E21)

Các cực E2 và E21 là các cực tiếp mát của cảm biến, và chúng được nốivới cực E1 trong ECU động cơ

3.Nối mát để điều khiển bộ chấp hành (E01, E02)

Các cực E01 và E02 là các cực tiếp mát cho bộ chấp hành, như cho các

bộ chấp hành, van ISC và bộ sấy cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu Cũnggiống như cực E1, E01 và E02 được nối gần buồng nạp khí của động cơ

1.3 Điện áp cực của cảm biến

Các cảm biến này biến đổi các thông tin khác nhau thành những thay đổiđiện áp mà ECU động cơ có thể phát hiện Có nhiều loại tín hiệu cảm biến,nhưng có 5 loại phương pháp chính để biến đổi thông tin thành điện áp Hiểu

đặc tính của các loại này để có thể xác định trong khi đo điện áp ở cực cóchính xác hay không.

1.3.1 Dùng nhiệt điện trở (THW, THA)

Hình 1.4 Mạch cảm biến nhiệt điện trở

Giá trị điện trở của nhiệt điện trở thay đổi theo nhiệt độ Vì vậy các nhiệtđiện trở được sử dụng trong các thiết bị như cảm biến nhiệt độ nước và cảmbiến nhiệt độ khí nạp, để phát hiện các thay đổi của nhiệt độ

Như trình bày trong hình minh họa, điện áp được cấp vào nhiệt điện trởcủa cảm biến từ mạch điện áp không đổi (5V) trong ECU động cơ qua điệntrở R Các đặc tính của nhiệt điện trở này được ECU động cơ sử dụng để pháthiện nhiệt độ bằng sự thay đổi điện áp tại điểm A trong hình minh họa

Khi nhiệt điện trở hoặc mạch của dây dẫn này bị hở, điện áp tại điểm A

sẽ là 5V, và khi có ngắn mạch từ điểm A đến cảm biến này, điện áp sẽ là 0V

Vì vậy, ECU động cơ sẽ phát hiện một sự cố bằng chức năng chẩn đoán

1.3.2 Dùng điện áp Bật/Tắt

Ngoài ra, một số thiết bị sử dụng điện áp của 12V ắc quy.

(2) Các thiết bị dùng tranzito (IGF, SPD)

Hình 1.5 Tín hiệu ON/OFF

Đây là một thiết bị dùng chuyển mạch của tranzito thay cho công tắc.Như với thiết bị trên đây, việc Bật ON và Tắt OFF điện áp được dùng để pháthiện điều kiện làm việc của cảm biến Đối với các thiết bị sử dụng công tắc,một điện áp 5V được đặt vào cảm biến từ ECU động cơ, và ECU động cơ sửdụng sự thay đổi điện áp đầu cực khi tranzito bật ON hoặc ngắt OFF để pháthiện tình trạng của cảm biến này

Ngoài ra một số thiết bị sử dụng điện áp 12V của ắc quy

1.3.3 Sử dụng nguồn điện khác từ ECU động cơ (STA, STP)

Hình 1.6 Tín hiệu điện từ thiết bị

ECU động cơ xác định xem một thiết bị khác đang hoạt động hay khôngbằng cách phát hiện điện áp được đặt vào khi một thiết bị điện khác đang hoạtđộng.

Hình minh họa thể hiện một mạch điện của đèn phanh, và khi công tắcbật ON, điện áp 12V của ắc quy được đặt vào cực ECU động cơ, và khi côngtắc này bị ngắt OFF, điện áp sẽ là 0V

1.3.4 Sử dụng điện áp do cảm biến tạo ra (G, NE, OX, KNK)

Khi bản thân cảm biến tự phát và truyền điện, không cần đặt điện ápvào cảm biến này ECU động cơ sẽ xác định điều kiện hoạt động bằng điện áp

và tần số của dòng điện sinh ra

Hình 1.7 Tín hiệu xung

1.4.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp

Cảm biến lưu lượng khí nạp là một trong những cảm biến quan trọngnhất vì nó được sử dụng trong EFI kiểu L để phát hiện khối lượng Tín hiệucủa khối lượng của không khí nạp được dùng để tính thời gian phun cơ bản

và góc đánh lửa sớm cơ bản

Cảm biến đo khối lượng khí nạp: Kiểu dây sấyđược sử dụng trên xe này

*Kiểu dây sấy

Hình 1.8 Cản biến đo gió loại nhiêt điện trở

độ chính xác phát hiện được tăng lên và hầu như không có sức cản của khôngkhí nạp Ngoài ra, vì không có các cơ cấu đặc biệt, dụng cụ này có độ bềntuyệt hảo

Cảm biến lưu lượng khí nạp được thể hiện trong hình minh hoạ cũng cómột cảm biến nhiệt độ không khí nạp gắn vào

-Hoạt động và chức năng

Như thể hiện trong hình minh họa, dòng điện chạy vào dây sấy (bộ sấy)làm cho nó nóng lên Khi không khí chạy quanh dây này, dây sấy được làmnguội tương ứng với khối không khí nạp Bằng cách điều chỉnh dòng điệnchạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ của dây sấy không đổi, dòng điện

đó sẽ tỷ lệ thuận với khối không khí nạp Sau đó có thể đo khối lượng khôngkhí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó Trong trường hợp của cảm biếnlưu lượng khí nạp kiểu dây sấy, dòng điện này được biến đổi thành một điện

áp, sau đó được truyền đến ECU động cơ từ cực VG

Hình 1.9 Hoat động chức năng

*Mạch điện bên trong

Hình 1.10 Cấu tạo cảm biến

Trong cảm biến lưu lượng khí nạp thực tế, như trình bày ở hình minhhọa, một dây sấy được ghép vào mạch cầu Mạch cầu này có đặc tính là cácđiện thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích của điện trở theo đường chéobằng nhau ([Ra+R3]*R1=Rh*R2).

Khi dây sấy này (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở tănglên dẫn đến sự hình thành độ chênh giữa các điện thế của các điểm A và B.Một bộ khuyếch đại xử lý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặtvào mạch này (làm tăng dòng điện chạy qua dây sấy (Rh)) Khi thực hiện việcnày, nhiệt độ của dây sấy (Rh) lại tăng lên dẫn đến việc tăng tương ứng trongđiện trở cho đến khi điện thế của các điểm A và B trở nên bằng nhau (cácđiện áp của các điểm A và B trở nên cao hơn)

Bằng cách sử dụng các đặc tính của loại mạch cầu này, cảm bíên lưulượng khí nạp có thể đo được khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiệnđiện áp ở điểm B

Hình 1.11 Nguyên lí làm việc

Trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) được duy trì liên tục ởnhiệt độ không đổi cao hơn nhiệt độ của không khí nạp, bằng cách sử dụngnhiệt điện trở (Ra) Do đó, vì có thể đo được khối lượng khí nạp một cáchchính xác mặc dù nhiệt độ khí nạp thay đổi, ECU của động cơ không cần phảihiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu đối với nhiệt độ không khí nạp.

Ngoài ra, khi mật độ không khí giảm đi ở các độ cao lớn, khả năng làmnguội của không khí giảm xuống so với cùng thể tích khí nạp ở mức nướcbiển Do đó mức làm nguội cho dây sấy này giảm xuống Vì khối khí nạpđược phát hiện cũng sẽ giảm xuống, nên không cần phải hiệu chỉnh mức bùcho độ cao lớn

1.4.2 Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió Cảm biến này biếnđổi góc mở bướm ga thành điện áp, được truyền đến ECU động cơ như tínhiệu mở bướm ga (VTA)

Hiện nay, loại có phần tử Hall được sử dụng Ngoài ra, đầu ra của hệthống có hai tín hiệu được sử dụng để tăng độ tin cậy

-Loại phần tử Hall

Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall hình 1.12 gồm có các mạch ICHall làm bằng các phần tử Hall và các nam châm quay quanh chúng Các namchâm được lắp ở trên trục bướm ga và quay cùng với bướm ga

Khi bướm ga mở, các nam châm quay cùng một lúc, và các nam châmnày thay đổi vị trí của chúng Vào lúc đó, IC Hall phát hiện sự thay đổi từthông gây ra bởi sự thay đổi của vị trí nam châm và tạo ra điện áp ra của hiệuứng Hall từ các cực VTA1 và VTA2 theo mức thay đổi này Tín hiệu nàyđược truyền đến ECU động cơ như tín hiệu độ mở bướm ga

Cảm biến này không chỉ phát hiện chính xác độ mở của bướm ga, nó sửdụng phương pháp không tiếp điểm và có cấu tạo đơn giản, vì thế không dễ bịhỏng Ngoài ra, để duy trì độ tin cậy của cảm biến này, nó phát ra các tín hiệutừ hai hệ thống có các tính chất khác nhau

Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall dùng nguyên lý này để biếnđổi sự thay đổi vị trí bướm ga (mở) nhằm thay đổi mật độ của từ thông để đochính xác sự thay đổi của vị trí bướm ga.

1.4.3 Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Cảm biến vị trí của bàn đạp ga biến đổi mức đạp xuống của bàn đạp ga(góc) thành một tín hiệu điện được chuyển đến ECU động cơ

Ngoài ra, để đảm bảo độ tin cậy, cảm biến này truyền các tín hiệu từ hai

hệ thống có các đặc điểm đầu ra khác nhau

1.4.4 Các bộ tạo tín hiệu G và NE

Hình 1.15 Vị trí cảm biến trục cam và truc khuỷu

Tín hiệu G và NE được tạo ra bởi cuộn nhận tính hiệu, bao gồm một cảmbiến vị trí trục cam hoặc cảm biến vị trí trục khuỷu, và đĩa tín hiệu hoặc rôtotín hiệu Thông tin từ hai tín hiệu này được kết hợp bởi ECU động cơ để pháthiện đầy đủ góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ

Hai tín hiệu này không chỉ rất quan trọng đối với các hệ thống EFI màcòn quan trọng đối với cả hệ thống ESA

-Cảm biến vị trí trục cam (bộ tạo tín hiệu G)

Hình 1.16 Cấu tạo cảm biến vị trí trục cam

Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G cócác răng Số răng là 1, 3 hoặc một số khác tuỳ theo kiểu động cơ (Trong hình

vẽ có 3 răng) Khi trục cam quay, khe hở không khí giữa các vấu nhô ra trêntrục cam và cảm biến này sẽ thay đổi Sự thay đổi khe hở tạo ra một điện áptrong cuộn nhận tín hiệu được gắn vào cảm biến này, sinh ra tín hiệu G Tínhiệu G này được chuyển đi như một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷuđến ECU động cơ, kết hợp nó với tín hiệu NE từ cảm biến vị trí của trụckhuỷu để xác định TDC (điểm chết trên) kỳ nén của mỗi xi lanh để đánh lửa

và phát hiện góc quay của trục khuỷu ECU động cơ dùng thông tin này đểxác định thời gian phun và thời điểm đánh lửa

- Cảm biến vị trí của trục khuỷu (bộ tạo tín hiệu NE)

Hình 1.17 Cấu tạo cảm biến trục khuỷu

Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để phát hiện góc của trụckhuỷu và tốc độ của động cơ ECU động cơ dùng tín hiệu NE và tín hiệu G đểtính toán thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản

Đối với tín hiệu G, tín hiệu NE được tạo ra bởi khe không khí giữa cảmbiến vị trí trục khuỷu và các răng trên chu vi của rôto tín hiệu NE được lắptrên trục khuỷu

Hình minh họa trình bày một bộ tạo tín hiệu có 34 răng ở chu vi của rôtotín hiệu NE và một khu vực có 2 răng khuyết Khu vực có 2 răng khuyết này

có thể được sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu, nhưng nó không thể xácđịnh xem đó là TDC của chu kỳ nén hoặc TDC của kỳ xả ECU động cơ kếthợp tín hiệu NE và tín hiệu G để xác định đầy đủ và chính xác góc của trụckhuỷu Ngoài loại này, một số bộ phát tín hiệu có 12, 24 hoặc một răng khác,nhưng độ chính xác của việc phát hiện góc của trục khuỷu sẽ thay đổi theo sốrăng Ví dụ, Loại có 12 răng có độ chính xác về phát hiện góc của trục khuỷu

là 30°CA

1.4.5 Cảm biến nhiệt độ nước / Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ nước đo nhiệt độ của nước làm mát động cơ Cảmbiến nhiệt độ khí nạp này đo nhiệt độ của không khí nạp

Cảm biến nhiệt độ nước và cảm biến nhiệt độ khí nạp đã được gắn cácnhiệt điện trở bên trong, mà nhiệt độ càng thấp, trị số điện trở càng lớn, ngượclại, nhiệt độ càng cao, trị số điện càng thấp Và sự thay đổi về giá trị điện trởcủa nhiệt điện trở này được sử dụng để phát hiện các thay đổi về nhiệt độ củanước làm mát và không khí nạp

Hình 1.18 Cảm biến nhiêt độ nước,nhiêt độ khí nạp

Như được thể hiện trong hình minh họa, điện trở được gắn trong ECUđộng cơ và nhiệt điện trở trong cảm biến này được mắc nối tiếp trong mạchđiện sao cho điện áp của tín hiệu được phát hiện bởi ECU động cơ sẽ thay đổi

theo các thay đổi của nhiệt điện trở này Khi nhiệt độ của nước làm mát hoặckhí nạp thấp, điện trở của nhiệt điện trở sẽ lớn, tạo nên một điện áp cao trongcác tín hiệu THV và THA.

-Cảm biến nhiệt độ nước

Cảm biến nhiệt độ nước đo nhiệt độ của nước làm mát động cơ Khinhiệt độ của nước làm mát động cơ thấp, phải tăng tốc độ chạy không tải, tăngthời gian phun, góc đánh lửa sớm, v.v nhằm cải thiện khả năng làm việc và

để hâm nóng Vì vậy, cảm biến nhiệt độ nước không thể thiếu được đối với hệthống điều khiển động cơ

-Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ khí nạp này đo nhiệt độ của không khí nạp Lượng vàmật độ không khí sẽ thay đổi theo nhiệt độ của không khí Vì vậy cho dùlượng không khí được cảm biến lưu lượng khí nạp phát hiện là không thayđổi, lượng nhiên liệu phun phải được hiệu chỉnh Tuy nhiên cảm biến lưulượng khí nạp kiểu dây sấy trực tiếp đo khối lượng không khí Vì vậy khôngcần phải hiệu chỉnh

1.4.6 Cảm biến oxy (Cảm biến O2)

Hình 1.19 Cấu tạo cảm biến Oxy

Đối với chức năng làm sạch khí xả tối đa của động cơ có TWC (bộ trunghoà khí xả 3 thành phần) phải duy trì tỷ lệ không khí-nhiên liệu trong một giớihạn hẹp xoay quanh tỷ lệ không khí-nhiên liệu lý thuyết.

Cảm biến oxy phát hiện xem nồng độ ôxy trong khí xả Cảm biến nàychủ yếu được lắp trong đường ống xả, nhưng vị trí lắp và số lượng khác nhautuỳ theo kiểu động cơ

Cảm biến oxy có một phần tử làm bằng ziconi ôxit (ZrO2), đây là mộtloại gốm Bên trong và bên ngoài của phần tử này được bọc bằng một lớpplatin mỏng Không khí chung quanh được dẫn vào bên trong của cảm biếnnày, và phía ngoài của cảm biến lộ ra phía khí thải Ở nhiệt độ cao (400°C[752°F] hay cao hơn), phần tử zirconi tạo ra một điện áp như là do sự chênhlệch lớn giữa các nồng độ của ôxy ở phía trong và phía ngoài của phần tửzirconi này

Ngoài ra, platin tác động như một chất xúc tác để gây ra phản ứng hóahọc giữa oxy và cácbon monoxit (CO) trong khí xả Vì vậy, điều này sẽ làmgiảm lượng oxy và tăng tính nhạy cảm của cảm biến

Khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu nghèo, phải có oxy trong khí xả saocho chỉ có một chênh lệch nhỏ về nồng độ của oxy giữa bên trong và bênngoài của phần tử zirconi Do đó, phần tử zirconi sẽ chỉ tạo ra một điện ápthấp (gần 0V) Ngược lại, khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu giàu, hầu nhưkhông có oxy trong khí xả Vì vậy, có sự khác biệt lớn về nồng độ oxy giữabên trong và bên ngoài của cảm biến này để phần từ zirconi tạo ra một điện áptương đối lớn (xấp xỉ 1 V) Căn cứ vào tín hiệu OX do cảm biến này truyềnđến, ECU động cơ sẽ tăng hoặc giảm lượng phun nhiên liệu để duy trì tỷ lệkhông khí - nhiên liệu trung bình ở tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết Một

số cảm biến oxy zirconi có các bộ sấy để sấy nóng phần từ zirconi Bộ sấynày cũng được ECU động cơ điều khiển Khi lượng không khí nạp thấp (nóikhác đi, khi nhiệt độ khí xả thấp), dòng điện được truyền đến bộ sấy để làmnóng cảm biến này

1.4.7 Cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu (A/F)

Giống như cảm biến oxy, cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu pháthiện nồng độ oxy trong khí xả Các cảm biến oxy thông thường phải làm saocho điện áp đầu ra có xu hướng thay đổi mạnh tại giới hạn của tỷ lệ không khí

- nhiên liệu lý thuyết Khi so sánh, cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu đặtmột điện áp không thay đổi để nhận được một điện áp gần như tỷ lệ thuận vớinồng độ của oxy Điều này làm tăng độ chính xác của việc phát hiện tỷ lệkhông khí-nhiên liệu

Hình 1.20 Cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu

Hình minh họa trình bày một cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu đượchiển thị trong máy chẩn đoán cầm tay Một mạch duy trì điện áp không đổi ởcác cực AF+ và AF- của ECU động cơ gắn trong đó Vì vậy, vôn kế khôngthể phát hiện tình trạng đầu ra của cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu Hãy

sử dụng máy chẩn đoán này

Các đặc điểm đầu ra của cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu làm nó cóthể hiệu chỉnh ngay khi có sự thay đổi về tỷ lệ không khí-nhiên liệu, làm choviệc hiệu chỉnh tín hiệu phản hồi tỷ lệ không khí-nhiên liệu nhanh hơn vàchính xác hơn

Giống như cảm biến oxy, cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu cũng cómột bộ sấy để duy trì hiệu suất phát hiện khi nhiệt độ khí xả thấp Tuy nhiên

bộ sấy của cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu cần nhiều điện hơn các bộsấy trong các cảm biến oxy.