Nghiên cứu hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử trên xe huyndai accent 2017

Sau khi hoàn thành khoảng thời gian học tập tại trường ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH dưới sự giảng dạy và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giúp chúng em được tiếp thu thêm nhiều kiến thức cũng như nhiều kinh nghiệm bổ ích cho bản thân. Những bài học của thầy cô hôm nay sẽ là hành trang quý báu cho em sau này khi bước qua ngưỡng cửa đại học. Xin gửi đến quý thầy cô lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc của em vì đã tạo mọi điều kiện trong quá trình học tập, rèn luyện, tích luỹ kinh nghiệm, kiến thức cũng như kỹ năng để em thực hiện khoá luận này.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHUN XĂNG, ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ TRÊN XE HUYNDAI ACCENT 2017

Ngành: Kỹ thuật ô tô Chuyên ngành: Cơ khí ô tô

Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Thành Sa Sinh viên thực hiện : Hồ Nguyễn Minh Quân

TP Hồ Chí Minh, năm 2022

Lời Nói Đầu

Ngành công nghiệp ô tô hiện nay đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của đất nước Nó ra đời nhằm mục đích phục vụ nhu cầu vận chuyển hàng hóa và hành khách, phát triển kinh tế đất nước Từ lúc ra đời cho đến nay ô tô được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực giao thông vận tải, quốc phòng an ninh, nông nghiệp, công nghiệp,

du lịch

Đất nước ta hiện nay đang nhanh chóng trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, các nghành công nghiệp nặng luôn từng bước phát triển Trong đó, nghành công nghiệp ô

tô luôn được chú trọng Tuy nhiên nền công nghiệp ô tô nước ta chưa phát triển mạnh,

xe ô tô chủ yếu được nhập khẩu từ nhiều nước Vì thế vấn đề nghiên cứu, tìm hiểu các

hệ thống trên ô tô để phục vụ cho việc sử dụng, sửa chữa và bảo dưỡng phục hồi nhằm tăng khả năng khai thác, kéo dài tuổi thọ của hệ thống đảm bảo an toàn cao cho khách hàng và hàng hóa là một yêu cầu cấp thiết

Ngày nay ô tô được nhập vào nước ta ngày càng nhiều và hiện đại cùng sự phát triển của các hệ thống điện, điện tử Đa số tài liệu là tiếng anh vì thế để nắm được nguyên lý hoạt động và biết được hư hỏng để mang đi bảo dưỡng, sửa chữa kịp thời là điều rất cần thiết Việc nghiên cứu và tìm hiểu các hệ thống điện và điện tử trên ô tô là đièu rất cần thiết cho nên em chọn đề tài nghiên cứu hệ thống điều khiển điện động cơ trên xe Hyundai Accent 2017 là đề tài đồ án tốt nghiệp Đây cũng là đề tài bổ ích và thiết thực giúp em hoàn thiện kiến thức và có một cái nhìn cụ thể hơn về hệ thống điện điều khiển động cơ

Bên cạnh đó với mục đích củng cố kiến thức đã học, mở rộng kiến thức chuyên môn và tìm hiểu thêm về các hệ thống khác, có thể quan sát các chi tiết cũng như hoạt động của một hệ thống khác, có thể quan sát chi tiết cũng như hoạt động của một hệ thống trên ô tô, kiểm tra, sửa chữa những hư hỏng có thể gặp Với những lý do trên em

xăng, đánh lửa trên xe Hyundai Accent 2017 đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

TPHCM, Ngày Tháng Năm 2022 Sinh viên thực hiện

Hồ Nguyễn Minh Quân

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy chuyên ngành cơ khí ô tô Và tất

cả các quý thầy cô đã giảng dạy chương trình đại học ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí Ô Tô - Trường Đại Học Giao Thông vận tải đã truyền dạy cho em các kiến thức

bổ ích để em có đủ hành trang khi bước ra đời

Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thành Sa đã tận tình hướng dẫn nhóm em trong thời gian thực hiện khóa luận văn Mặc dù trong quá trình thực hiện khóa luận văn còn có nhiều khó khăn nhưng nhờ những góp ý của thầy và những kiến thức mà thầy truyền dạy cho nhóm em, nhờ vậy nhóm em đã định hướng được hướng

đi và cố gắng hoàn thiện tốt cho bài luận văn và mô hình chỉnh chu hơn

Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế có hạn nên trong quá trình thực hiện sẽ phát sinh những thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy về đề tài của chúng em, để nhóm em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủ các mục tiêu đã đặt ra

Em xin chân thành cảm ơn!

1.1.2: Quá trình phát triển hệ thống đánh lửa 3

1.2: Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ Thống 6

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG, ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ TRÊN HYUNDAI ACCENT 2017 9

2.1: Các Cảm Biến Tín Hiệu Đầu Vào Của Hệ Thống 9

2.1.1: Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (MAPS) 9

2.1.2: Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKPS) 11

2.1.3: Cảm biến vị trí trục cam (CMPS) 13

2.1.4: Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (IATS) 16

2.1.5: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECTS) 19

2.1.6: Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) 21

2.1.7: Cảm biến bàn đạp ga (APS) 24

2.1.8: Cảm biến Oxy (HO2S) 27

2.1.9: Cảm biến kích nổ (KS) 30

2.2: Hệ Thống Xử Lý Thông Tin Và Điều Khiển (ECM) 32

2.2.1: Mô tả, cấu tạo và hoạt động 32

2.2.2: Các thông số kỹ thuật, các tín hiệu tiếp nhận và điều khiển 36

2.3: Các Cơ Cấu Chấp Hành Của Hệ Thống 37

2.3.1: Hệ thống phun nhiên liệu 37

2.3.2: Hệ thống đánh lửa 40

2.3.3: Mô tơ bướm ga (ETCS) 44

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA, THÁO LẮP CÁC CHI TIẾT TRÊN HỆ THỐNG PHUN XĂNG, ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ 49

3.1: Quy Trình Kiểm Tra, Tháo Lắp Các Cảm Biến 49

3.1.1: Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAPS) 49

3.1.2: Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKPS) 50

3.1.3: Cảm biến vị trí trục cam (CMPS) 51

3.1.4: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECTS) 53

3.1.5: Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) 54

3.1.6: Cảm biến Oxy (HO2S) 55

3.1.7: Cảm biến kích nổ (KS) 57

3.2: Quy Trình Tháo Lắp, Kiểm Tra Hộp Điều Khiển Điện Động Cơ 58

3.3: Quy Trình Tháo Lắp, Kiểm Tra Các Cơ Cấu Chấp Hành 61

3.3.1: Hệ thống phun nhiên liệu 61

3.3.2: Hệ thống đánh lửa 63

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG, ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ TRÊN HYUNDAI GRAND I10 68

4.1: Mục Đích, Yêu Cầu Đối Với Mô Hình 68

4.1.1: Mục đích: 68

4.1.2: Yêu cầu: 68

4.2: Các Thiết Bị Phục Vụ Quá Trình Xây Dựng Mô Hình 69

4.3: Trình Tự Các Bước Xây Dựng Mô Hình 71

4.3.1: Xây dựng ý tưởng 71

4.3.2: Lựa chọn phương án thiết kế cho mô hình 71

4.3.3: Thiết kế khung mô hình 73

4.3.4: Hướng dẫn sử dụng mô hình 75

KẾT LUẬN 76

lửa qua các thời kỳ Qua đó chúng ta sẽ hiểu được nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng, đánh lửa hiện đại được sử dụng trên ô tô hiện nay

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG, ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ TRÊN HYUNDAI ACCENT 2017

Ở chương này, chúng ta sẽ nghiên cứu sâu về hệ thống phun xăng, đánh lửa điện

tử hiện đại trên dòng xe Hyundai Accent đời 2017, tìm hiểu rõ về các tín hiệu đầu vào gửi về cho bộ xử lý trung tâm và sau đó sẽ điều khiển các cơ cấu chấp hành hoạt động đúng

Chúng ta sẽ xoáy sâu vào từng con cảm biến, nguyên lý hoạt động cũng như tín hiệu mà nó gửi về cho hộp ECM Các cơ cấu chấp hành như các bobine đánh lửa, kim phun

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA, THÁO LẮP CÁC CHI TIẾT TRÊN

HỆ THỐNG PHUN XĂNG, ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ

Khai thác hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử về cách tháo lắp, cách kiểm tra các chi tiết, cách đo kiểm… Và vị trí các chi tiết ( cảm biến, hộp ECM, Bobine, kim phun…) trên xe thực tế

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG, ĐÁNH LỬA TRÊN HYUNDAI GRAND i10

Ở chương này sẽ xây dựng mô hình thực tế, mục đích xây dựng cũng như các thiết bị, dụng cụ để xây dựng mô hình cũng như hướng dẫn sử dụng mô hình

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1: Tổng Quan Hệ Thống Phun Xăng, Đánh Lửa Điện Tử Trên Ô TÔ

Hiện nay công nghệ phun xăng và đánh lửa điện tử được áp dụng phổ biến trên các

ô tô con, gồm nhiều hãng phát triển và phân ra làm nhiều loại hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử khác nhau

Trong các hệ thống đó thì hệ thống phun xăng điện tử đa điểm và đánh lửa điện tử trực tiếp có nhiều tính năng nổi trội, ưu việt hơn cả và là hướng phát triển của tương lai, nên nhóm đề tài lựa chọn xây dựng mô hình “hệ thống phun xăng điện tử đa điểm

và đánh lửa điện tử trực tiếp”

Trên hệ thống phun xăng điện tử và hệ thống đánh lửa điện tử thì các cảm biến giữ vai trò đặc biệt quan trọng quyết định đến khả năng làm việc, tính chính xác, hiệu quả của hệ thống Vì vậy ngoài nhiệm vụ chung, tham gia cùng nhóm đề tài xây dựng mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử, nhiệm vụ riêng của đề tài là tìm hiểu lý thuyết về “ đặc điểm cấu tạo và làm việc của các cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa điện tử trên ô tô”

1.1.1: Quá trình phát triển hệ thống phun xăng

Vào cuối thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp ông Stévan đã nghĩ ra cách phân phối nhiên liệu khi dùng một máy nén khí Sau đó một thời gian, người Đức đã cho phun nhiên gian liệu vào buồng đốt, nhưng việc này không đạt được hiệu quả cao nên không thực hiện

Đến năm 1887 người Mỹ đã có đóng góp to lớn trong việc triển khai hệ thống phun xăng vào sản xuất, áp dụng trên động cơ tại Đầu thế kỷ 20, hệ thống phun xăng được

áp dụng trên các loại ôtô ở Đức và nó đã thay dần động cơ sử dụng bộ chế hòa khí Năm

1962, người Pháp triển khai nó trên ôtô Peugoet 404 Năm 1973, các kỹ sư người Đức

đã đưa ra hệ thống phun xăng kiểu cơ khí gọi là K-Jetronic

Hình 1: Hệ thống K-Jectronic Vào năm 1981 hệ thống K Jetronic được cải tiến K-Jetronic thành KE-Jetronic và

nó được sản xuất hàng loạt vào năm 1984 và được trang bị trên các xe của hãng Mercedes

Hình 2: Ô tô Mercedes 380SE (1982) sử dụng hệ thống K-Jectronic

Dù đã được thành công lớn trong ứng dụng hệ thống K-Jectronic và KE-Jectronic trên ô tô, nhưng các kiểu này có khuyết điểm là bão dưỡng sửa chữa khó và giá thành

chế tạo rất cao Vì vậy các kỹ sư đã không ngừng nghiên cứu và đưa ra các loại khác như Mono-Jectronic, L- Jectronic, Motronic

Hình 3: Hệ thống phun xăng cơ khí KE-Jectronic và L-Jectronic

Đến năm 1984 người Nhật mua bản quyền của hãng BOSCH đã ứng dụng hệ thống phun xăng L-Jectronic và D-Jectronic trên các xe của hãng Toyota gọi là EFI (Electronic Fuel Injection) Đến năm 1987 hãng Nissan dùng L-Jectronic thay cho bộ chế hòa khí của xe nissan Sunny Song song với việc phát triển của hệ thống phun xăng

Hệ thống điều khiển đánh lửa theo chương trình ESA ( Electronic Spane Advance) cũng

đã được sử dụng vào những năm đầu thập kỷ 80 và loại tích hợp, tức điều khiển cả phun xăng và đánh lửa của hãng BOSCH đặt tên là Motronic

1.1.2: Quá trình phát triển hệ thống đánh lửa

a) Hệ thống đánh lửa bằng vít:

Kiểu hệ thống đánh lửa này có cấu tạo cơ bản nhất Trong kiểu hệ thống đánh lửa này, dòng sơ cấp và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng cơ Dòng sơ cấp của bô bin được điều khiển cho chạy ngắt quãng qua tiếp điểm của vít lửa Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm tốc và chân không điều khiển thời điểm đánh lửa Bộ chia điện sẽ phân phối điện cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi

Hình 4: Hệ thống đánh lửa bằng vít Trong kiểu hệ thống đánh lửa này tiếp điểm của vít lửa cần được điều chỉnh thường xuyên hoặc thay thế Một điện trở phụ được sử dụng để giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp, cải thiện đặc tính tăng trưởng dòng của cuộn sơ cấp, và giảm đến mức thấp nhất

sự giảm áp của cuộn thứ cấp ở tốc độ cao

b) Kiểu bán dẫn:

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này transistor điều khiển dòng sơ cấp, để nó chạy một cách gián đoạn theo đúng các tín hiệu điện được phát ra từ bộ phát tín hiệu Góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng cơ như trong kiểu hệ thống đánh lửa bằng vít hoặc

có thể dùng các cảm biến vị trí như loại quang, Hall

Hình 5: Hệ thống đánh lửa bán dẫn

c) Kiểu kiểu bán dẫn có ESA (Đánh lửa Sớm bằng điện tử):

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này không sử dụng bộ đánh lửa sớm chân không và

li tâm Thay vào đó, chức năng ESA của Bộ điều khiển điện tử (ECU) sẽ điều khiển góc đánh lửa sớm

Hình 6: Hệ thống ESA d) Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS):

Thay vì sử dụng bộ chia điện, hệ thống này sử dụng bô bin đơn hoặc đôi cung cấp điện cao áp trực tiếp cho bugi Thời điểm đánh lửa được điều khiển bởi ESA của ECU động cơ Trong các động cơ gần đây, hệ thống đánh lửa này chiếm ưu thế

Hình 7: Hệ thống đánh lửa trực tiếp

Kappa G1.4 MPI trang bị trên Hyundai Accent 2017, bộ phận thu thập thông tin đó chính là các cảm biến, các cảm biến này sẽ giúp xác định tình trạng hoạt động của động

cơ và gửi tín hiệu về bộ điều khiển động cơ ECU Vậy, bộ phận xử lý thông tin trong

hệ thống này chính là ECU điều khiển động cơ Tiếp theo đó, bộ phận cơ cấu chấp hành tín hiệu điều khiển đó chính là các kim phun, bộ Bobin đánh lửa và các hệ thống phụ khác…

Hầu hết trong tất cả các hệ thống điều khiển động cơ đều sử dụng các cảm biến thông dụng như cảm biến đo lưu lượng khí nạp MAF hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp MAP để xác định lượng khí nạp đi vào động cơ (như trên Hyundai Accent 2017 trang bị cảm biến MAP), cảm biến áp suất đường ống nạp và nhiệt độ khí nạp để xác định thể tích khí nạp để giám sát tình trạng hoạt động của cảm biến MAF Cảm biến nhiệt độ nước làm mát để xác định nhiệt độ động cơ và điều khiển lượng phun, góc đánh lửa khi động cơ khởi động Cảm biến trục khuỷu và trục cam để xác định thời điểm phun xăng, đánh lửa và để làm tín hiệu để điều khiển góc phối khí trong hệ thống phân phối khí thông minh CVVT ( CVVT kép chỉ là 2 bộ cam thông minh điều khiển cùng lúc trục cảm nạp và thải ),… Còn một số cảm biến để xác định được các tình trạng vận hành khác của động cơ như cảm biến kích nổ để hệ thống đánh lửa ô tô thay đổi thời điểm đánh lửa để tránh hiện tượng kích nổ động cơ Cảm biến vị trí chân ga và cảm biến bướm ga để xác định tải động cơ trong tình huống tăng tốc của người lái để hệ thống phun xăng điện tử phun nhiên liệu đậm đặc hơn

Hình 8: Động cơ Hyundai Accent 2017 Tín Hiệu Đầu Vào Bộ Xử Lý Trung Tâm Các Cơ Cấu Chấp Hành

( Engine Control Module )

Kim Phun (Injector) Cảm biến áp suất tuyệt đối

làm mát (Coolant

Temperature Sensor)

Cảm biến vị trí bướm ga

(Throttle Position Sensor)

Mô Tơ Bướm Ga (ETC Motor) Cảm biến bàn đạp ga

Sensor)

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG, ĐÁNH

LỬA ĐIỆN TỬ TRÊN HYUNDAI ACCENT 2017

2.1: Các Cảm Biến Tín Hiệu Đầu Vào Của Hệ Thống

2.1.1: Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (MAPS)

a) Cấu tạo và hoạt động:

Cảm biến MAP có tên tiếng anh là Manifold Absolute Pressure, thường được biến đến với tên thông dụng là cảm biến áp suất khí nạp, pressure sensor hay cảm biến áp suất đường ống nạp Được thiết kế và trang bị để giúp phần điều khiển cho động cơ hoạt động ổn định, giảm lượng khí xả, ổn định hiệu suất và giảm tiêu hao nhiên liệu Đúng với cái tên cảm biến đo áp suất đường ống nạp, MAP sinh ra để thực hiện đo

áp suất tuyệt đối của khí nạp vào động cơ và được lắp đặt trên bể tăng áp Nó cảm nhận

áp suất tuyệt đối của bể tăng áp và chuyển tín hiệu tương tự tỷ lệ với áp suất đến ECM Bằng cách sử dụng tín hiệu này, ECM sẽ tính toán lượng khí nạp và tốc độ động cơ MAPS bao gồm một lưới lọc, một phần tử điện áp và một vi mạch lai khuếch đại tín hiệu đầu ra (chíp IC) của phần tử Phần tử là loại màng silicon nằm cạnh một buồng chân không nhỏ và thích ứng với hiệu ứng biến trở nhạy áp của chất bán dẫn

Hình 9: Cảm biến MAP trên Accent

không của cảm biến pressure sensor là ở mức tuyệt đối, và không bị ảnh hưởng bởi khí quyển:

Đồ thị hoạt động Dựa vào cấu tạo chúng ta sẽ đọc nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất đường ống nạp như sau: Khi động cơ hoạt động, độ chân không nằm ở sau bướm ga sẽ đưa đến màng silicon làm cho màng này biến dạng, đồng thời làm thay đổi điện trở của màng

Sự thay đổi điện trở ở trên sẽ gửi về cho IC xuất ra một tín hiệu điện áp tương ứng trong thời điểm này, rồi gửi về ECU Hộp điều khiển dựa trên tín hiệu điện áp này để

sử dụng làm thông tin nhận biết áp suất khí nạp là bao nhiêu và hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu

Hình 10: Sơ đồ mạch điện của MAPS 2.1.2: Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKPS)

a) Cấu tạo và hoạt động:

Cảm biến trục khuỷu tên tiếng anh là Crankshaft Position Sensor – CPS là một trong những cảm biến quan trọng ở động cơ xe hơi Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển góc đánh lửa cũng như hiệu chỉnh thời gian phun xăng

Cấu tạo của cảm biến vị trí trục khuỷu cũng khá đơn giản, và được biết đến với 3 loại thường gặp, đó là: loại cảm biến từ (được sử dụng trên Accent 2017), loại cảm biến hall và loại cảm biến quang

Tùy thuộc vào từng loại cảm biến, cảm biến trục khuỷu loại cảm biến từ bao gồm cuộn cảm ứng, nam châm vĩnh cửu và vành răng tạo xung Trong khi đó với loại cảm biến Hall, ở đầu cảm biến có phần tử Hall, bên trong có lõi nam châm vĩnh cửu và IC

Hình 11: Cảm biến CKP trên Accent 2017 Cảm biến này được lắp trong khung thang, bên trong có một vành răng kích từvà tạo ra dòng điện xoay chiều bằng từ thông, từ trường được tạo ra bởi cảm biến và vành răng khi động cơ quay Vành răng kích từ bao gồm 58 khe và 2 khe bị thiếu trên 1 vòng quay của trục khuỷu 360 CA (Crank Angle) một tín hiệu xung hình sin sẽ gửi về ECU

và bằng những lập trình có sẵn của bộ ECU, chúng sẽ phân tích đếm các xung này trên

1 đơn vị đo để xác định được vị trí và tốc độ của trục khuỷu

b) Thông số kỹ thuật và tín hiệu gửi về:

Sơ đồ mạch điện của cảm biến CPS loại cảm biến điện từ có 2 dây và chúng không cần nguồn cấp Bạn có thể bắt gặp ở một số xe khác có giắc cắm 3 pin vì sử dụng thêm

cả dây bọc chống nhiễu

Hình 12: Data analys trên máy chuẩn đoán

Hình 13: Sơ đồ mạch điện của CKPS 2.1.3: Cảm biến vị trí trục cam (CMPS)

a) Cấu tạo và hoạt động:

Cảm biến vị trí trục cam có tên gọi tiếng Anh là Camshaft Position Sensor (CMPS),

nó đảm nhận một vài trò vô cùng quan trọng trong hệ thống điều khiển của động cơ ECU sẽ sử dụng tìn hiệu nhận được từ cảm biến trục cam để xác định điểm chết trên của máy số 1 hoặc các máy khác, đồng thời có thể tính toán thời điểm đánh lửa hoặc phun nhiên liệu thích hợp nhất

Cảm biến vị trí trục cam (CMPS) là một cảm biến Hall và phát hiện vị trí trục cam bằng cách sử dụng một phần tử Hall

Nó có liên quan với Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKPS) và phát hiện vị trí piston của mỗi xi lanh mà CKPS không thể phát hiện

Những dòng xe đời mới ngày nay đa phần đều sử dụng loại cảm biến hiệu ứng Hall

Nó được cấu tạo bởi bộ phận chính là một phần từ Hall đặt ngay đầu cảm biến, một nam châm vĩnh cửu và một IC tổ hợp nằm trong cảm biến

Hình 14: Cảm biến CMP trên Accent CMPS được lắp trên nắp đầu động cơ và sử dụng bánh có 1 vấu răng lớn được lắp trên trục cam

Nguyên lý hoạt động: Khi trục khuỷu quay, trục cam sẽ quay thông qua dây cam dẫn động Trên trục cam có 1 vành tạo xung có các vấu cực, các vấu cực này quét qua đầu các cảm biến, khép kín mạch từ và cảm biến tạo thành 1 xung tín hiệu gửi về ECU

Từ đó ECU nhận biết được điểm chết trên của xylanh số 1 hay các máy khác

Tùy thuộc vào từng loại động cơ mà số lượng vấu cam nằm trên vành tạo xung của trục cam sẽ khác nhau

b) Thông số kỹ thuật và tín hiệu gửi về:

Điện trở cuộn dây loại điện từ của cảm biến trục cam sấp xỉ khoảng 100 – 1.000

Ω

Điện trở của loại cảm biến điện từ nằm trong denco (những mẫu xe đời cũ) có điện trở khoảng 200 – 300 Ω

Điện trở của loại cảm biến Hall giữa các xe là không giống nhau

Khe hở không khí giữa đầy cảm biến và vấu cực tạo xung khoảng 0.5 – 2 mm Mạch điện loại Hall của cảm biến trục cam gồm 3 dây: 1 dây nguồn cho cấp cho cảm biến 5 – 12 V, 1 dây mass cảm biến và 1 dây tín hiệu gửi về ECU

Hình 15: Sơ đồ mạch điện cảm biến CMP loại Hall Cảm biến vị trí trục cam (Camshaft Position Sensor) đóng một vài trò vô cùng quan trọng bên trong hệ thống điều khiển của động cơ ECU sẽ sử dụng tín hiệu của cảm biến

để xác định ra điểm chết trên của máy số 1 hoặc các máy khác, đồng thời xác định vị trí và thời điểm đánh lửa (đối với động cơ chạy xăng) hay thời điểm phun nhiên liệu (đối với động cơ phun dầu điện tử Common rail) chính xác

hệ thống điều khiển trục cảm biến thiên thông minh, trục cam còn đóng vai trò giám sát

sự hoạt động của hệ thống điều khiển trục cam biến thiên ECU sẽ sử dụng tín hiệu của các biến này để xác định rằng trục cam biến thiên có đang làm việc đúng với tín hiệu

từ hộp ECU điều khiển hay không

Hình 16: Data analys CMPS trên Accent 2.1.4: Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (IATS)

a) Cấu tạo và hoạt động:

Còn được gọi là cảm biến IAT - Intake Air Temperature hay tên gọi tiếng anh khác

là cảm biến THA - THERMAL AIR Chúng có chức năng đo nhiệt độ dòng khí nạp vào động cơ, rồi chuyển tín hiệu này thành xung để gửi về ECU thông báo các thông tin giúp hệ thống điều điều khiển thời gian phun và góc đánh lửa sớm

Cấu tạo cảm biến IAT khá đơn giản, nó thực chất là một nhiệt điện trở có trị số âm (NTC) và điện trở của nó tỷ lệ nghịch với nhiệt độ Thường được đặt ở đường ống nạp nằm ngay sau bầu lọc gió, hoặc cũng có thể được đặt chung với cảm biến áp suất khí nạp MAP

Hình 17: Cảm biến IAT được tích hợp chung với cảm biến MAP

b) Thông số kỹ thuật và tín hiệu gửi về:

Điện trở sẽ ở mức cao khi nhiệt độ thấp, và tăng dần lên khi nhiệt độ cao Sự thay đổi điện trở này sẽ làm thay đổi điện áp ở chân cảm biến THA, tín hiệu này sẽ được tạo lập và gửi về ECU điều khiển như đã nói ở trên

ECU sẽ cấp nguồn 5V cho cảm biến, khi nhiệt độ ở 25 ̊c thì Rcb=1.9 KΩ đến 2.1 KΩ”

Biểu đồ giữa nhiệt độ và điện trở cảm biến

Hình 18: Data analys trên máy chuẩn đoán

Để tính toán lượng không khí chính xác, cần hiệu chỉnh nhiệt độ không khí vì mật

độ không khí thay đổi theo nhiệt độ Vì vậy, ECM không chỉ sử dụng tín hiệu MAPS

mà còn sử dụng tín hiệu IATS

 Nếu nhiệt độ thấp, thì ECU sẽ điều khiển tăng thời gian phun đồng thời tăng cả góc đánh lửa sớm

 Nếu nhiệt độ cao, thì ECU sẽ điều khiển giảm thời gian phun đồng thời giảm cả góc đánh lửa sớm

2.1.5: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECTS)

a) cấu tạo và hoạt động:

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát có vai trò lớn trong việc giúp nhiệt độ động

cơ ô tô duy trì ở mức ổn định Chúng còn được anh em kỹ thuật biết đến với tên Engine Coolant Temperature – ECT

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECTS) nằm trong đường dẫn nước làm mát động cơ của đầu xi lanh để phát hiện nhiệt độ nước làm mát động cơ ECTS

sử dụng một nhiệt điện trở có điện trở thay đổi theo nhiệt độ

Điện trở của ECTS giảm khi nhiệt độ tăng và tăng khi nhiệt độ giảm

Rất đơn giản, cảm biến nhiệt độ nước làm mát được cấu tạo ở dạng rỗng, bên trong cảm biến có nhiệt điện trở với hệ số âm Chúng ta có thể xem hình để biết cấu tạo của cảm biến ECT ngay dưới đây:

Hình 19: Cảm biến ECT trên Accent

giữa cầu sẽ được chuyển đến bộ chuyển đổi tín hiệu Analog to Digital converter (ADC) Khi giá trị điện trở của nhiệt điện trở trong ECTS thay đổi theo nhiệt độ nước làm mát động cơ, điện áp đầu ra cũng thay đổi

Khi nước làm mát có nhiệt độ thấp, thì điện trở cảm có giá trị cao làm cho điện áp gửi về ADC lớn Tín hiệu này sẽ chuyển thành dạng xung vuông rồi gửi về ECU thông báo cho hệ thống biết động cơ đang lạnh Rồi tương tự, khi nước làm mát nóng lên, giá trị điện trở cảm biến giảm đi > điện áp gửi về ADC giảm, báo thông tin động cơ đang nóng

Ở một số xe chúng ta có thể thấy có những loại cảm biến nước làm mát có loại 3 dây hoặc 4 dây, nhưng thông thường loại cảm biến này chỉ có 2 dây Chúng ta có thể tham khảo thông số kỹ thuật và sơ đồ mạch điện của chúng dưới đây:

80 (176) 0.32

Hình 21: Sơ đồ mạch điện của cảm biến ECT 2.1.6: Cảm biến vị trí bướm ga (TPS)

a) Cấu tạo và hoạt động:

nhận nhiệm vụ đo độ mở của cánh bướm ga và truyền tín hiệu tới ECU Từ tín hiệu dữ

(chân signal)

Trên Accent thì cảm biến TPS sẽ có tới 2 biến trở và 2 dây tín hiệu (signal) gửi về

để đảm bảo gửi tín hiệu giám sát chính xác về cho ECU

Hình 22: Cảm biến TPS trên Accent Cảm biến vị trí bướm ga được áp dụng nhằm đo độ mở vị trí của cánh bướm ga trên xe ô tô, để từ đó gửi thông tin về hộp ECU Qua đó, ECU sẽ xử lý thông tin tín hiệu mà cảm biến gửi về để tính toán mức độ tải của động cơ nhằm hiệu chỉnh thời gian phun/cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều khiển chuyển số và điều chỉnh

bù ga cầm chừng

Khi đạp gấp trong chế độ toàn tải, ECU sẽ tự động ngắt A/C và ECU sẽ chuyển sang chế độ “Open loop” để điều khiển nhiên liệu, bỏ qua tín hiệu từ cảm biến oxy

b) Thông số kỹ thuật và tín hiệu gửi về:

Tín hiệu truyền tải về ECU từ cảm biến bướm ga ở dạng điện áp, điện áp này sẽ thay đổi tùy thuộc vào độ mở của bướm ga Tùy thuộc vào thiết kế mà TPS sensor sẽ

có một hoặc hai tín hiệu gửi về ECU, và có hoặc không có công tắc báo chế độ không tải

 Điện áp chân tín hiệu 1 ở chế độ không tải là 0.2 – 0.46V, khi đạp chân ga sẽ tăng lên đến 3.3V

Throttle Angle (°) Output Voltage (V) [Vref = 3.3V]

Hình 23: Sơ đồ mạch điện cảm biến TPS 2.1.7: Cảm biến bàn đạp ga (APS)

a) Cấu tạo và hoạt động:

Cảm biến bàn đạp ga có tên tiếng anh là Accelerator Pedal Sensor viết tắt là APS, được sử dụng để đo độ mở bàn đạp, khi tài xế nhấn vào bàn đạp ga Đây là một tín hiệu quan trọng để ECU căn cứ vào đó điều khiển lượng phun nhiên liệu cũng như điều khiển 1 số chức năng cho hộp số

Cảm biến vị trí chân ga (APS) được cài đặt trên mô-đun bàn đạp ga và phát hiện góc quay của bàn đạp ga APS là một trong những cảm biến quan trọng nhất trong hệ

thống điều khiển động cơ, vì vậy nó bao gồm hai cảm biến thích ứng với công suất cảm biến riêng lẻ và đường nối mass Cảm biến thứ hai giám sát cảm biến thứ nhất và điện

áp đầu ra của nó bằng một nửa của cảm biến đầu tiên.Nếu tỷ lệ của cảm biến 1 và 2 nằm ngoài phạm vi (khoảng 1/2), hệ thống chẩn đoán sẽ đánh giá rằng đó là bất thường

Có cấu tạo khá giống với cảm biến vị trí bướm ga, nhưng vì yêu cầu cao trong sự

an toàn nên nhà sản xuất vẫn dùng riêng 2 loại cảm biến này, để truyền thông tin song song về cho ECU phân tích giữ liệu

Hình 24: Cảm biến APS trên Accent b) Thông số kỹ thuật và tín hiệu gửi về:

Tín hiệu truyền về ECU của cảm biến này ở dạng điện áp, và chúng sẽ thay đổi theo độ mở bàn đạp ga Tùy vào thiết kế của cảm biến bàn đạp ga mà sẽ có 1 hoặc 2 tín hiệu thông tin gửi về ECU, và có thể có hoặc không công tắc báo xe hoạt động ở chế độ không tải Điện áp chân tín hiệu không tải có đầu ra chân tín hiệu số 1 là 0,7-0,8V và khi đạp ga thì chúng sẽ tăng dần theo thông số tới 4,35V

Còn chân số 2 có điện áp đầu ra là 0.29-0.46V và khi đạp ga thì chúng sẽ tăng dần theo thông số tới 2.18V

Đồ thị tương quan giữa APS 1 và APS 2

Hình 25: Sơ đồ mạch điện cảm biến APS

Khi người lái nhấn chân ga, cảm biến sẽ nhận được tín hiệu và gửi về ECU, điều khiển bướm ga mở cho động cơ tăng tốc theo thông số này:

 Ở động cơ: Tín hiệu từ cảm biến vị trí bàn đạp ga sẽ gửi về ECU để điều khiển lượng phun nhiên liệu

 Ngoài ra: Hộp điều khiển hộp số tự động cũng sử dụng thông tin này để để điều khiển thời điểm chuyển số Nếu tài xế đạp ga gấp thì ECU sẽ điều khiển hộp số về

số thấp để tăng tốc

2.1.8: Cảm biến Oxy (HO2S)

a) Cấu tạo và hoạt động:

Cảm biến oxy hay còn gọi là cảm biến khí thải, có tên tiếng anh là Heater Oxygen Sensor là một trong những loại cảm biến quan trọng nhất trên hệ thống động cơ ô tô,

và chúng cũng được đánh giá khó sửa chữa những lỗi liên quan nhất, so với những loại cảm biến còn lại

Cảm biến oxy được làm nóng (HO2S) bao gồm zirconium và titanium và được lắp đặt ở thượng nguồn và hạ lưu của Bộ chuyển đổi xúc tác khí thải (WCC)

Sau khi so sánh sự chênh lệch oxy của khí quyển với khí thải, nó sẽ chuyển tín hiệu điện áp tương ứng tới ECM Khi tỷ lệ A / F giàu hoặc nghèo, nó tạo ra khoảng + 1V hoặc 0V tương ứng

Để cảm biến này hoạt động bình thường, nhiệt độ của đầu cảm biến phải cao hơn nhiệt độ định trước Vì vậy, nó có một dây sấy được điều khiển bởi tín hiệu ECM Khi nhiệt độ khí thải thấp hơn giá trị quy định, bộ gia nhiệt sẽ làm nóng đầu cảm biến

 Với loại làm bằng gốm Zirconium: ngay trên bề mặt tiếp xúc khí thải động cơ, chúng được phủ lên trên 1 lớp Platin và có đường dẫn loại khí này vào lõi của cảm biến

Ở nhiệt độ trên 350 độ C, thì sẽ tạo sự chênh lệch nhiệt độ giữa 2 bề mặt trong và ngoài cảm biến, tạo ra 1 tín hiệu khoảng 0-1V (lượng nhiên liệu càng nghèo thì điện

áp càng nhỏ và ngược lại)

Được lắp trực tiếp vào đường ống xả, tiếp xúc trực tiếp với khí xả ra từ động cơ

Sự chênh lệch của nồng độ Oxy giữa 2 bề mặt trong/ngoài cảm biến sẽ tạo 1 điện áp ra

từ 0 tới 1V Và điện áp càng nhỏ thì có nghĩa là nhiên liệu đang nghèo và ngược lại Cảm biến làm việc tốt ở 350 độ C, và khi động cơ chưa nổ máy mà ON chìa, thì dây điện trở trong cảm biến được nung nóng để đưa chúng đạt ở nhiệt độ làm việc

Ở những ô tô đời mới, chúng còn được trang bị thêm 1 cảm biến Oxy nữa lắp ở phía sau bầu xúc tác khí xả Chúng có nhiệm vụ giám sát công việc của bầu xúc tác này Điện áp đầu ra của cảm biến Oxy thứ 2 này thường nằm ở mức ổn định 0.5V

Hình 26: Cảm biến Oxy trên Accent b) Thông số kỹ thuật và tín hiệu gửi về:

Cảm biến Oxy có điện trở từ 6 – 13Ω

Điện áp gửi về ECM dao động từ 0 – 1.0V

Cảm biến được cấp nguồn 12V

Heater Resistance(Ω) Approx 9.0 [20℃ (68℉)]

Hình 27: Data analys trên máy chuẩn đoán

Hình 28: Sơ đồ mạch điện cảm biến Oxy số 1 và số 2 2.1.9: Cảm biến kích nổ (KS)

a) Cấu tạo và hoạt động:

Cảm biến kích nổ trên động cơ ô tô có tên tiếng anh là Knock Sensor, được trang

bị để phát hiện các nguy cơ dẫn đến tình trạng kích nổ trên động cơ và đảm bảo sự hoạt động ổn định của chúng

xảy ra khi nhiên liệu và không khí có trong động cơ tự động cháy dù cho bugi chưa đánh lửa Hiện tượng này vô cùng nguy hiểm cho xe, có thể dẫn đến các tình trạng rỗ - nứt các bề mặt trong xilanh, pít tông khiến xe có thể phải đại tu động cơ

Cảm biến Knock (KS) được lắp trên khối xi lanh và cảm nhận tiếng gõ của động

cơ

Khi tiếng gõ xảy ra, dao động từ khối xi lanh được tác dụng làm áp suất lên phần

tử áp điện Tại thời điểm này, cảm biến này chuyển tín hiệu điện áp cao hơn giá trị quy định đến ECM và ECM làm chậm thời điểm đánh lửa Nếu tiếng gõ biến mất sau khi

làm chậm thời điểm đánh lửa, ECM sẽ tiến hành điều khiển thời điểm đánh lửa Điều khiển tuần tự này có thể cải thiện công suất, mô-men xoắn và tiết kiệm nhiên liệu của động cơ

Các phần tử điện trên cảm biến được thiết kế với tần số riêng trùng với loại tần số rung của động cơ Và khi xảy ra hiện tượng kích nổ thì chúng sẽ tạo nên hiệu ứng cộng hưởng Tín hiệu điện áp này nhỏ hơn 2,5V

được thiết kế với 1 tinh thể thạch anh và 1 vật liệu áp điện Và tinh thể thạch anh này

sẽ gửi tín hiệu điện áp về ECU nếu có tiếng gõ trong động cơ

Hình 29: Cảm biến kích nổ (KS) trên Accent Chức năng của Knock Sensor là để phát hiện các tiếng gõ của động cơ, sau đó phát một loại tín hiệu gửi về ECU để phân tích và điều khiển góc đánh lửa sớm hợp lý nhất

Cụ thể:

 Khi lỗi xảy ra thì góc đánh lửa sẽ trễ nhất

 Khi phát hiện có hiện tượng kích nổ thì ECU sẽ ngay lập tức giảm góc đánh lửa sớm

b) Thông số kỹ thuật và tín hiệu gửi về:

Điện dung của cảm biến kích nổ: 950 – 1350 pF

Điện trở của cảm biến kích nổ: 4.87 MΩ

Hình 30: Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ (KS) 2.2: Hệ Thống Xử Lý Thông Tin Và Điều Khiển (ECM)

2.2.1: Mô tả, cấu tạo và hoạt động

a) Mô tả:

ECU là viết tắt của cụm từ Electronic Control Unit - hệ thống điều khiển điện tử của xe (ô tô, xe tải, xe khách) Để dễ hình dung, ECU (hay còn gọi là hộp đen) được ví như một “bộ não” có thể tiếp nhận thông tin, chi phối và ghi lại các hoạt động của xe ô

tô “ Bộ não” điều khiển chi phối tất cả mọi hoạt động của động cơ thông qua việc tiếp

nhận dữ liệu các cảm biến trên động cơ hoặc ô tô, sau đó được truyền về ECU xử lý tín hiệu và đưa ra “mệnh lệnh” buộc các cơ cấu chấp hành phải thực hiện như việc điều khiển nhiên liệu, góc đánh lửa, góc phối cam, ga tự động, lực phanh ở mỗi bánh Tóm lại, ECU ngày nay trên những mẫu ô tô hiện đại có thể hiểu đó là bộ tổ hợp

vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín hiệu, trữ thông tin, tính toán, gửi đi các tín hiệu thích hợp và quyết định chức năng làm việc của xe sao cho hiệu quả nhất trong các tình huống khác nhau

b) Cấu tạo:

ECU được tạo nên từ 3 bộ phận chính:

 Bộ nhớ trong

Bộ nhớ trong được cấu thành bởi 4 yếu tố: RAM, ROM, KAM, PROM, mỗi yếu

tố lại đảm nhiệm một vai trò khác nhau

RAM: viết tắt của cụm từ Random Access Memory , có vai trò lưu giữ các thông tin mới

ROM: viết tắt của cụm từ Read Only Memory, nắm vai trò lưu trữ thông tin thường trực ROM được mặc định và cài đặt sẵn cho xe mà không thể tiếp nhận thêm các thông tin chuyển vào từ bên ngoài Vì vậy, đây chính là nơi cung cấp mọi thông tin cho bộ vi

xử lý

PROM: viết tắt của cụm từ Programmable Read Only Memory, có cấu trúc tương

tự như ROM Điểm khác biệt của PROM so với ROM đó chính là khả năng ghi nhớ và thu nạp các thông tin, dữ liệu từ bên ngoài mà không phải thông tin mặc định từ nhà sản xuất Ngoài ra, PROM còn có thể sửa đổi các chương trình điều khiển với những lựa chọn khác nhau

KAM: viết tắt của cụm từ Keep Alive Memory, là nơi lưu trữ tất cả các thông tin mới nhất để cung cấp cho bộ vi xử lý KAM còn có thêm chức năng duy trì bộ nhớ của

xe mặc dù động cơ đã ngưng hoạt động hoặc ngay cả khi bạn đã tắt máy xe Thế nhưng