môn học hệ thống điều khiển tự động trên ô tô cảm biến vị trí bàn đạp chân ga cảm biến moment lái cảm biến chất lượng dầu bôi trơn

HỒ CHÍMINH MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔNgành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔLớp: 21DOTD1CẢM BIẾN - CẢM BIẾN VỊ TRÍ BÀN ĐẠP CHÂN GA- CẢM BIẾN MOMENT LÁI- CẢM BIẾN CHẤT LƯỢNG DẦ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ

MINH

MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Lớp: 21DOTD1

CẢM BIẾN

- CẢM BIẾN VỊ TRÍ BÀN ĐẠP CHÂN GA

- CẢM BIẾN MOMENT LÁI

- CẢM BIẾN CHẤT LƯỢNG DẦU BÔI TRƠN

CƠ CẤU CHẤP HÀNH

- BOBINE ĐÁNH LỬA

- VAN ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT NHIÊN LIỆU ( DIESEL)

Giảng viên: Ths Lê Văn Thoại

Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Hùng Mã SV:2182504883 Lớp: 21DOTD1 Sinh viên thực hiện: Lê Nguyễn Nhật Anh Mã SV:2182504720 Lớp: 21DOTD1 Sinh viên thực hiện: Lê Văn Tân Mã SV:2182505145 Lớp: 21DOTD1

CẢM BIẾN

I CẢM BIẾN VỊ TRÍ BÀN ĐẠP CHÂN GA

1 Giới thiệu

Tên Tiếng Việt: cảm biến vị trí bàn đạp chân ga

Tên Tiếng Anh: Accelerator Pedal Sensor

Chữ viết tắt: - APS (Toyota): Accelerator Pedal Sensor

- APP ( Ford): Accelerator Pedal Positin

- TPS ( Honda): Throttle Position Sensor

2 Chức năng của cảm biến

Cảm biến bàn đạp chân ga được sử dụng để đo độ mở của bàn đạp chân ga khingười lái xe nhấn vào bàn đạp Lúc này, tín hiệu từ cảm biến bàn đạp ga sẽ được gửi

về ECU và ECU sẽ sử dụng các dữ liệu này để điều khiển mô tơ bướm ga mở bướm

ga cho động cơ tăng tốc theo độ mở của bàn đạp chân ga và theo chế độ lái hiện thờihợp lý nhất

Với động cơ phun dầu điện tử Common Rail thì tín hiệu từ cảm biến bàn đạp gatruyền về ECU và ECU sử dụng nó để điều khiển lượng phun nhiên liệu để tăng tốcđộng cơ

Hộp ECU điều khiển hộp số tự động cũng sử dụng tín hiệu cảm biến chân ga đểđiều khiển thời điểm chuyển số trong hộp số tự động, nếu người tài xế đạp ga gấpECU hộp số sẽ điều khiển Kick Down (về số thấp) để tăng tốc chiếc xe

Tín hiệu truyền về ECM của cảm biến bàn đạp chân ga ở dạng điện áp, điện ápnày sẽ thay đổi theo độ mở của bàn đạp ga ga Tùy theo thiết kế mà APS có một hoặchai tín hiệu gửi về ECM và có hoặc không có công tắc báo chế độ không tải (Một số

xe tải sử dụng 1 tín hiệu Signal và 1 tín hiệu công tắc IDL)

Điện áp chân tín hiệu ở không tải là 0,5-0,8V khi đạp ga điện áp sẽ tăng dần lên tới4.5V

3 Phân loại cảm biến

Cảm biến bàn đạp ga có 2 loại chính đó là:

- Loại tuyến tính

- Loại phần tử hall.

4 Cấu tạo cảm biến

- Loại tuyến tính : Cảm biến chân ga tuyến tính được thiết kế để đo lường vị trí

và mức độ mở bàn đạp ga một cách chính xác và liên tục.Cấu tạo của cảm biến chân

ga tuyến tính gồm thanh trượt, mạch điện trở lưỡi quét trên mạch điện trở và một sốchi tiết khác Tuy nhiên, để đảm bảo độ tin cậy và bảo mật thông tin, hầu hết các loại

xe sử dụng hai tín hiệu cảm biến chân ga để gửi thông tin đến ECU

- Loại Hall : Cảm biến loại Hall có cấu tạo khác biệt so với cảm biến đạp ga

tuyến tính Cảm biến chân ga loại Hall bao gồm 3 phần chính: điện trở, 2 dây tín hiệu

và điện áp của 2 chân tín hiệu

5 Nguyên lý hoạt động của cảm biến

Cảm biến này dựa trên nguyên lý chiết áp.

- Loại tuyến tính: cảm biến được cung cấp 5V và tín hiệu đến mô-đun điều

khiển từ chiết áp 1 luôn gấp đôi so với chiết áp 2 Khi trục của bàn đạp ga thay đổi vịtrí trên mạch điện trở, lưỡi quét sẽ xoay và thay đổi điện áp đầu ra tại chân tín hiệu.Cuối cùng, tín hiệu này được gửi về ECU để tăng độ tin cậy của cảm biến

- Loại Hall: được cấp nguồn 5V và Mass Cảm biến này thay đổi tùy theo độ mở

của bướm ga dựa trên nguyên lý hiệu ứng Hall của 2 tín hiệu thuận (2 tín hiệu tănggiảm) và nghịch (1 tín hiệu giảm, 1 phát tín hiệu) Khi bướm ga mở rộng, điện trở sẽgiảm, từ đó tín hiệu tăng của cảm biến sẽ được phát ra Ngược lại, khi bướm ga đónglại, điện trở lại tăng và tín hiệu giảm của cảm biến sẽ được phát ra

6 Vị trí cảm biến và hình ảnh thực thế của cảm biến

Cảm biến của xe Hyundai Elantra 2016

Vị trí của cảm biến trên xe Hyundai Elantra 2016

Cảm biến chân ga KIA Cerato 2015

Vị trí cảm biến trên xe Kia Cerato 2015

Bàn đạp chân ga Toyota Vios 2010

Vị trí cảm biến trên xe Toyota Vios 2010

7 Sơ đồ mạch điện

Kia Cerato 2015

Toyota Vios 2010

Hyundai Elantra 2016

8 Cách kiểm tra/đo kiểm cảm biến

Kiểm tra nguồn cấp cho cảm biến chân ga (Nguồn VC và mát)

Sử dụng VOM để đo chân tín hiệu , tín hiệu cảm biến chân ga phải thay đổi tuyếntính khi đạp và nhả bàn đạp chân ga (Có thể sử dụng máy chẩn đoán vào phần DataList để xem tín hiệu cảm biến khi đạp bàn đạp chân ga)

Phần lớn cảm biến bàn đạp ga sử dụng 2 tín hiệu cảm biến, khi đạp ga thì cả 2 tínhiệu cảm biến sẽ tăng dần (Loại thuận) , hoặc cũng có xe sử dụng 1 tín hiệu tăng, 1tín hiệu giảm (Loại nghịch)

Có thể sử dụng tính năng “Data List” trong máy chẩn đoán để phân tích tín hiệucảm biến chân ga còn tốt hay không Bằng cách On chìa khóa và đạp bàn đạp chân ga

từ từ rồi theo dõi tín hiệu hiển thị trên máy chẩn đoán

Điện áp tiêu chuẩn:Từ 0.6 đến 1.0 V là đạt

II Cảm biến moment lái

1 Giới thiệu:

Cảm biến góc lái (STS) được cài đặt trong MDPS (Hệ thống lái trợ lực lái bằngđộng cơ) và nó sẽ gửi tin nhắn đến HECU thông qua đường dây liên lạc CAN

SAS được sử dụng để xác định hướng quay và tốc độ của vô lăng

Tên Tiếng Việt: Cảm biến moment lái

Tên Tiếng Anh: Torque Sensor

Chữ viết tắt: - TSW ( Toyota ): Torque Sensor Wheel

- TS ( Honda ): Torque Sensor

- STS ( Ford ): Steering Torque Sensor

2 Chức năng của cảm biến

Là chi tiết có vai trò chuyển momen xoắn thành tín hiệu và truyền về EPS ECU đểtính toán mức trợ lực cần thiết Đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống trợlực lái điện tử Là yếu tố quyết định đến khả năng vận hành lái của xe

3 Phân loại cảm biến

Cảm biến momen lái có 2 loại chính:

- Cảm biến mô men với thanh xoắn: cảm biến mô men xoắn loại tuyến tính, cảm

biến mô men xoắn loại cảm ứng, cảm biến mô mên xoắn loại từ tính, cảm biên mômên xoắn loại quang

- Cảm biến mô men không có thanh xoắn.

4 Cấu tạo cảm biến

- Cảm biến mô men xoắn loại cảm ứng:

- Cảm biến mô men xoắn loại cảm ứng 2 dây: cuộn dây phát, cuộn dây thu và rotor

bao gồm một vật liệu dẫn điện

- Cảm ứng mô men xoắn loại từ tính:

- Cảm ứng mô men xoắn loại quang: Cảm biến quang bao gồm một bộ phận phát

sáng LED và một bộ phận thu quang Đĩa cảm biến xẻ rãnh được gắn trên thanh xoắn Độ phân giải tín hiệu phụ thuộc vào số rãnh trên đĩa cảm biến

5 Nguyên lý hoạt động của cảm biến

- Cảm biến mô men loại xoắn loại tuyến tính: Nguyên lý đo dựa cấu tạo bởi con

trượt và các cực điện Trong đó, con trượt sẽ được điều chỉnh quay dọc theo chiềuđiện trở Cảm biến mô-men xoắn trong hệ thống EPS sử dụng 2 con trượt và một

số tiếp điểm trượt song song cho nguồn cấp tín hiệu ổn định hơn Phương pháp đotuyến tính phân tích tỷ lệ dễ dàng hơn và không phụ thuộc tuyệt đối vào giá trịđiện trở và nhiễu nhiệt độ Hơn nữa, Phương pháp đo mô men xoắn loại tuyến tínhcung cấp giá trị điện áp cao, do đó không cần thêm bộ khuếch đại và xử lý tín hiệu

- Cảm biến mô men xoắn loại cảm ứng: Cảm biến mô men xoắn cảm ứng là một

loại cảm biến từ trường, dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Khi người lái xeđiều khiển vô lăng, mô men lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến mô menthông qua trục lái chính Người ta bố trí các vòng phát hiện 1 và 2 trên trục sơ cấp(phía vô lăng) và vòng 3 trên trục thứ cấp (phía cơ cấu lái).Trục sơ cấp và trục thứcấp được nối bằng một thanh xoắn Các vòng phát hiện có cuộn dây phát hiện kiểukhông tiếp xúc trên vòng ngoài để hình thành một mạch kích thích Khi tạo ra mô-men lái thanh xoắn bị xoắn tạo độ lệch pha giữa vòng phát hiện 2 và 3 Dựa trên

độ lệch pha này, một tín hiệu tỷ lệ với mô men vào được đưa tới ECU Dựa trêntín hiệu này, ECU tính toán mô men trợ lực cho tốc độ xe và dẫn động động cơđiện

- Cảm biến mô men xoắn cảm ứng loại 2 cuộn dây: Dòng điện xoay chiều trong

cuộn dây phát tạo ra từ trường biến đổi Rotor được bố trí đối diện nên xuất hiệndòng điện xoay chiều Dòng điện trong rotor tạo ra trường điện từ khác gây ra điện

áp trong cuộn dây thu Hình dạng và vị trí đặc biệt của cuộn dây phát, rotor vàcuộn dây thu làm cho khớp nối điện từ giữa cuộn dây phát và rotor không phụthuộc vào vị trí của rotor, trong khi phản hồi từ rotor đến máy thu phụ thuộc vào vịtrí của rotor Điện áp cảm ứng trong các cuộn dây thu được so sánh với điện ápnguồn (phân tích tín hiệu tỷ lệ) xác định góc lái.

- Cảm biến mô men xoắn loại quang: Ánh sáng do đèn LED tạo ra được dẫn bởi

một bộ dẫn sáng bằng sợi quang và hai tấm khung dẫn, được bố trí trên một thanhxoắn tới một mảng diode quang tích hợp Khi thanh xoắn quay làm thay đổi vị tríđĩa cảm biến, bộ phận thu quang phát hiện ra vị trí thanh xoăn thông qua cường độsáng LED Các hãng ô tô thường chế tạo cảm biến mô men xoắn lọa quang với 2

bộ phận thu phát độc lập để đảm bảo an toàn

6 Vị trí cảm biến và hình ảnh thực thế của cảm biến

Cảm biến mômen xoắn Huyndai Elantra

Cảm biến mômen xoắn KIA Cerato

Vị trí cảm biến mômen lái trên Toyota Land Cruiser

7 Sơ đồ mạch điện

Toyota Lexus LX350

Toyota Land Cruiser

KIA Sorento

8 Cách kiểm tra/đo kiểm cảm biến

- Kết nối vôn kế với các chân tương ứng của cảm biến.

- Bật chìa khóa điện.

- Xoay vô lăng về các hướng khác nhau và quan sát giá trị điện áp trên vôn kế.

Bước 5: So sánh giá trị điện áp đo được với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất Nếugiá trị đo được nằm ngoài phạm vi cho phép, cần thay thế cảm biến mới

Tên Tiếng Việt: Cảm biến chất lượng dầu bôi trơn, cảm biến áp suất dầu

Tên Tiếng Anh: Oil pressure sensor

Chữ viết tắt : - POS ( Toyota) : Pressure Oil Sensor

- S10 ( Ford) : Sensor Oil Pressure

- P10 ( Hyundai ) : Pressure Oil Sensor

2 Chức năng của cảm biến

Chức năng chính của nó là đo lường và kiểm soát áp suất của chất lỏng dầu bôitrơn và truyền thông tin tới đồng hồ thông tin hoặc bảng điều khiển điện tử của xe.Thông tin từ cảm biến này sẽ được cung cấp cho hệ thống điều khiển nào trên ôtô: ECM

Tín hiệu mà cảm biến gửi về bộ phận điều khiển là dạng tín hiệu gì: Tín hiệu điện ápBiên độ tín hiệu : 0V – 5V

3 Phân loại cảm biến

- Cảm biến áp suất điện áp

- Cảm biến áp suất thấp

- Cảm biến áp suất màng phẳng

4 Cấu tạo cảm biến

- Cấu tạo chung:

1 Vỏ cảm biến: Làm bằng kim loại hoặc nhựa, có chức năng bảo vệ các bộ phận bêntrong của cảm biến

2 Màng cảm biến: Làm bằng vật liệu nhạy cảm với áp suất, thường là thép không gỉhoặc silicon

3 Lõi cảm biến: Chuyển đổi tín hiệu áp suất thành tín hiệu điện

4 Mạch điện tử: Khuếch đại và xử lý tín hiệu điện từ lõi cảm biến

5 Đầu ra tín hiệu: Cung cấp tín hiệu điện cho ECU (bộ điều khiển động cơ) hoặc cácthiết bị khác

- Cảm biến áp suất điện áp: Màng cảm biến được kết nối với một điện trở.Khi áp

suất thay đổi, màng cảm biến sẽ bị biến dạng, dẫn đến thay đổi điện trở.Mạchđiện tử sẽ khuếch đại và chuyển đổi thay đổi điện trở thành tín hiệu điện áp

- Cảm biến áp suất thấp : Màng cảm biến thường mỏng và nhạy hơn so với cảm

biến áp suất cao.Lõi cảm biến thường có độ nhạy cao hơn so với cảm biến áp suấtcao

5 Nguyên lý hoạt động

Cảm biến này dựa trên nguyên lý gì: áp lực dầu

Cảm biến áp suất dầu được gắn trên ống phân phối dầu, có nhiệm vụ chuyeern đồi áplực dầu thành tín hiệu điện áp thông qua cảm biến từ chất bán dẫn gửi về ECM.Khi có sự thay đổi áp suất dầu màng ngăn cảu cảm biến sẽ bị biến dạng, do đó các tínhiệu điện áp được tạo ra nhờ sự biến dạng này, nếu áp suát dầu trong ống phân phốicao, màng ngăn sẽ bị biến dạng nhiều, do đó tạo ra tín hiệu điện áp

ECM sẽ tính toán áp suất thực tế của dầu và điều khiển va SCV để tạo ra áp suất dầuhợp lý

6 Vị trí cảm biến và hình ảnh thực thế của cảm biến

Toyota Corola 2007-2018

Hyundai Santafe 2009

Kia Forte 2017

7 Sơ đồ mạch điện

KIA Cerato 2015

Hyundai Elantra 2016

Toyota Camry

8 Cách kiểm tra/đo kiểm cảm biến

Cách kiểm tra:

B1: chuẩn bị dụng cụ

B2: tìm vị trí cảm biến áp suất dầu trên xe oto

B3: rút giắc cắm điện của cảm biến áp suất dầu

B4: tháo cảm biến áp suất dầu ra khỏi động cơ

B5: tiến hành đo kiểm và kiểm tra, nếu hư thay mới

Đo kiểm:

1 Kiểm tra tốc độ quay của cảm biến áp suất dầu:

- Khởi động động cơ và hâm nóng đến nhiệt độ làm việc bình thường.

- Cho động cơ chạy ở chế độ cầm chừng.

- Dùng vôn kế để đo giá trị điện áp giữa chân 1 và 2 của cảm biến áp suất dầu.

- Nếu điện áp hiển thị khác với điện áp chuẩn, có thể cảm biến đang gặp vấn đề.

2 Kiểm tra tính ổn định của cảm biến áp suất dầu:

- Tháo cảm biến áp suất dầu

- Lắp đồng hồ đo áp suất vào và khởi động xe

3 Kiểm tra độ chính xác của cảm biến áp suất dầu:

- Thay cảm biến áp suất dầu bằng một cảm biến mới

Để điều khiển áp suất đường ống tối ưu cho điều kiện lái xe hiện tại.

Tên Tiếng Việt: Van điều chỉnh áp suất nhiên liệu

Tên Tiếng Anh: Fuel Pressure Control Valve

Chữ viết tắt: FPRV (Huyndai Santafe, Kia Sorento), FPR(Toyota)

2 Chức năng của cơ cấu chấp hành

Van điều chỉnh áp suất nhiên liệu được tích hợp với bơm cao áp và điều khiển ápsuất đường ray chung để điều chỉnh lượng nhiên liệu được đưa đến đường ray chung.ECM điều khiển dòng điện vận hành van điều chỉnh áp suất nhiên liệu

Tín hiệu mà cơ cấu chấp hành nhận được từ bộ phận điều khiển là dạng cường độdòng điện

Biên độ của tín hiệu:137.6mV - 15.5V

3 Phân loại

Được chia làm hai loại:

- Van điều khiển áp suất nhiên liệu trên đường ống cao áp (Common Rail)

- Van điều khiển áp suất nhiên liệu trên đường ống hồi lưu

4 Cấu tạo cơ cấu chấp hành

Van điều khiển áp suất nhiên liệu trên đường ống cao áp (Common Rail):

- Thân van: Chứa các bộ phận khác của van PCV

- Lõi van: Dùng để đóng mở van PCV

- Lò xo: Tạo lực đẩy van PCV đóng lại

- Cuộn dây điện: Tạo ra lực điện từ để mở van PCV

- Cảm biến áp suất: Theo dõi áp suất nhiên liệu trong đường ống cao áp và gửi tínhiệu đến ECU

Van điều khiển áp suất nhiên liệu trên đường ống hồi lưu:

- Thân van: Làm bằng kim loại, thường là nhôm hoặc thép, có độ bền cao và chịuđược áp suất lớn

- Lò xo: Giúp điều chỉnh lực tác động lên van, ảnh hưởng đến áp suất nhiên liệu hồilưu

- Màng van: Giúp điều khiển lưu lượng nhiên liệu hồi lưu

- Cổng kết nối: Nối van với đường ống nhiên liệu và bình chứa

5 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu chấp hành

Van điều khiển áp suất nhiên liệu trên đường ống cao áp (Common Rail):

- Khi động cơ không hoạt động, lò xo giữ lõi van ở vị trí đóng, ngăn chặn dòng chảycủa nhiên liệu

- Khi động cơ khởi động, bộ điều khiển điện tử sẽ cấp điện cho cuộn điện từ

- Lực điện từ tác động lên lõi van, kéo lõi van lên và mở van

- Nhiên liệu sẽ chảy qua van và vào đường ống cao áp

- Cảm biến áp suất sẽ đo áp suất nhiên liệu trong đường ống cao áp và gửi tín hiệu

về bộ điều khiển điện tử

- Bộ điều khiển điện tử sẽ điều chỉnh dòng điện đến cuộn điện từ để duy trì áp suấtnhiên liệu trong đường ống cao áp ở mức ổn định

Van điều khiển áp suất nhiên liệu trên đường ống hồi lưu:

Van điều khiển áp suất nhiên liệu hoạt động dựa trên nguyên tắc cân bằng lực Lò

xo sẽ tạo ra một lực đẩy lên màng van, giữ cho van đóng Khi ECU nhận thấy áp suất

nhiên liệu trong hệ thống thấp hơn mức cài đặt, nó sẽ gửi tín hiệu đến van điều khiển

áp suất nhiên liệu Tín hiệu này sẽ làm giảm lực tác động lên màng van, khiến van

mở ra và cho phép nhiên liệu chảy vào đường ống hồi lưu Khi áp suất nhiên liệutrong hệ thống đạt đến mức cài đặt, ECU sẽ ngừng gửi tín hiệu, lò xo sẽ đẩy màngvan đóng lại và ngăn chặn dòng chảy của nhiên liệu

6 Vị trí và hình ảnh thực thế của cơ cấu chấp hành trên ô tô

Kia Sorento

Huyndai Santafe