cảm biến trên động cơ ô tô

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮTAPP Accelerator Pedal Position: Cảm biến vị trí bàn đạp ga CKP CranKshaft Position Sensor: Cảm biến vị trí trục khuỷu CMP Camshaft Position Sensor: Cảm biến vị tr

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Cảm biến dòng chảy chất lưu

Một trong những nguyên tắc cơ bản của vật lý là khối lượng là một đại lượng được bảo toàn Nó không thể được tạo ra hoặc phá hủy Tuy nhiên, nếu có dòng chảy hoặc dòng chảy của khối lượng qua các ranh giới, tổng của dòng chảy vào và dòng chảy ra phải bằng không Bất cứ khối lượng nào đi vào và không được lưu trữ, nó phải đi ra ngoài Khi cả hai được đo trong cùng một khoảng thời gian, khối lượng đi vào hệ thống (M in ) bằng khối lượng rời khỏi hệ thống (M out ) trong mô hình lý tưởng

Do đó dM in dt =dM out dt (2.1)

Trong kỹ thuật cơ khí, phương tiện chuyển động có lưu lượng được đo là chất lỏng (nước, dầu, dung môi, xăng, v.v.), không khí và khí (oxy, nitơ, CO, CO2 , metan CH4 , hơi nước, v.v.) Trong một dòng chảy ổn định, vận tốc dòng chảy tại một điểm nhất định là không đổi theo thời gian Chúng ta có thể vẽ một đường thẳng qua mọi điểm trong một môi trường chuyển động (Hình 2.1)

Hình 2.1: Ống dòng chảy Thể tích môi trường chuyển động đi qua một mặt phẳng nhất định (Hình 2.1b) trong một khoảng thời gian xác định Δt là

Trong đó v là vận tốc của môi trường chuyển động phải được tích hợp trên

4 diện tích A, trong khi Δx là sự dịch chuyển của thể tích V Hình 2.2 cho thấy vận tốc của chất lỏng hoặc khí trong đường ống có thể thay đổi theo mặt cắt ngang Nó thường thuận tiện để xác định vận tốc trung bình

Hình 2.2: Sơ đồ vận tốc dòng chảy trong đường ống v a =∫ vdA

Thông lượng có thể được tìm thấy bằng cách:

Mối quan hệ giữa khối lượng và thể tích đối với vật liệu không nén được là thông qua mật độ ρ

Tốc độ dòng chảy khối lượng được định nghĩa là dM dt = ρAv̅ (2.6)

2.1.2 Cảm biến khối lượng kiểu dây nhiệt hoặc màng nhiệt

Các cảm biến dòng chảy vận chuyển nhiệt lâu đời nhất và được biết đến nhiều nhất là dây nhiệt và sau đó được phát triển máy đo gió màng nhiệt Yếu tố chính của cảm biến này là một dây được làm nóng có kích thước điển hình 0,00015–0,0002 in (0,0038–0,005 mm) đường kính và 0,040–0,080 in (1,0–2,0 mm) chiều dài Điện trở dây thường là từ 2 đến 3 Ω Nguyên lý hoạt động dựa trên việc làm nóng dây bằng dòng điện đến 200–300 °C — cao hơn nhiệt độ môi trường chảy và sau đó đo nhiệt độ của dây [1] Trong điều kiện không có dòng chảy, nhiệt độ của dây sẽ không đổi, nhưng khi chất lưu chảy, dây sẽ được làm mát Dòng chảy càng mạnh, làm mát càng

5 mạnh Ưu điểm của đầu dò dây nóng và phim nóng là ở phản ứng tốc độ nhanh chúng có thể phân giải tần số lên đến 500 Hz a) Đầu dò dây nhiệt b) Đầu dò màng nhiệt hình nón

Hình 2.3: Các loại đầu dò cảm biến dây nhiệt

Có hai phương pháp kiểm soát nhiệt độ và đo hiệu ứng làm mát - điện áp không đổi và nhiệt độ không đổi Hình 2.4 cho thấy một mạch cầu Wheatstone đơn giản hóa cho phương pháp nhiệt độ không đổi

Hình 2.4: Mạch đo gió dây nhiệt (nhiệt độ không đổi)

R w đại diện cho điện trở của dây nhiệt và phụ thuộc vào nhiệt độ Khi không có dòng chảy, mạch cầu đang trong trạng thái cân bằng Khi có dòng chảy, nhiệt ở dây nhiệt nguội đi do sự trao đổi nhiệt ở chất lưu gây ra sự giảm điện trở R w , điện áp -e được đưa tới đầu vào âm của bộ khuếch đại servo, +e sẽ được đưa tới đầu vào dương trên servo, tại đây, bộ servo nhận diện rằng có sự chênh lệch điện áp, bộ servo với hệ số khuếch đại hiệu điện thế giữa +e và –e, tăng dòng điện vào mạch cầu đến khi hiệu điện thế giữa chúng bằng không, điều này khôi phục lại lượng nhiệt trên dây và đưa nhiệt độ dây về trạng thái như ban đầu

Mạ vàng Thép không gỉ

Dưới tốc độ dòng chảy ổn định, năng lượng điện Q e cung cấp cho dây được cân bằng bởi nhiệt điện chảy ra Q t được mang theo bởi phương tiện chảy do truyền nhiệt đối lưu Đó là:

Xem xét dòng điện gia nhiệt i, nhiệt độ dây t w , nhiệt độ của chất lỏng t f , diện tích bề mặt dây A w và hệ số truyền nhiệt h (W/m 2 K), chúng ta có thể viết phương trình cân bằng công suất i 2 R w = hA w (t w − t f ) (2.8)

Năm 1914, nhà bác học L.V King đã phát triển một giải pháp mất nhiệt từ một vật thể hình trụ vô hạn trong một chất lỏng không nén được với số Reynolds thấp Hệ số tổn thất nhiệt là: h = a + bv f c (2.9)

Trong đó a và b là hằng số phụ thuộc vào chất lưu và cảm biến, c ≈ 0,5 Điện trở dây R w cùng là một hàm theo nhiệt độ:

R w = R Ref [1 + α(t w − t ref )] (2.10) Trong đó R Ref là điện trở tham chiếu tại nhiệt độ tham chiếu t ref Thí dụ, platinum có R Ref = 100Ω ở 0℃ và có hệ số nhiệt α = 0,00385

Kết hợp ba phương trình trên cho phép chúng ta loại bỏ hệ số truyền nhiệt h: a + b√v f = i 2 R w

Xem xét rằng V out = i (R w + R 1 ) và c = 0, 5, chúng ta có thể giải phương trình này cho điện áp đầu ra là hàm của vận tốc chất lỏng ν:

R w (2.13) Ứng dụng của cảm biến dây nhiệt trong ngành ô tô thường được sử dụng như cảm biến khối lượng không khí ( Mass airflow sensor ) để đo khối lượng không khí đi vào để xác định hỗn hợp nhiên liệu-không khí thích hợp để đốt cháy hiệu quả và

7 hiệu suất động cơ tối ưu hoặc được sử dụng kết hợp với cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ không khí nạp và từ đó tính toán mật độ không khí, kiểm soát hỗn hợp nhiên liệu – không khí

Tốc độ dòng chảy có thể được đo bằng cách sử dụng sóng siêu âm Cảm biến siêu âm là cảm biến sử dụng rung động âm thanh để đo tốc độ dòng chảy Tinh thể áp điện thường được sử dụng trong cảm biến siêu âm Mỗi tinh thể có thể được sử dụng để tạo sóng siêu âm hoặc để nhận sóng siêu âm [7]

Hình 2.5: Vị trí của tinh thể trong dòng chảy và dạng sóng trong mạch

Hình 2.6: Sơ đồ phương pháp chênh lệch thời gian Hai tinh thể được ngăn cách bởi khoảng cách D và được đặt ở góc Ө đối với dòng chảy Thời gian vận chuyển âm thanh giữa hai đầu [7]: t up = L c + vcosӨ (2.14)

Trong đó c là vận tốc âm thanh trong chất khí Vậy độ chênh lệch thời gian:

∆t = t down − t up = 2LvcosӨ c 2 − v 2 (cosӨ) 2 (2.16) Bởi vì vận tốc c rất lớn nên v 2 (cos) 2 không đáng kể, phương trình có thể được xấp xỉ như sau: v = ∆tc 2

Cho hệ số hiệu chỉnh K (hệ số công cụ), diện tích S thì dòng chảy tức thời Q của khí là:

Tinh thể áp điện tại một thời điểm hoạt động như một máy phát và đồng thời khác là một máy thu Các sóng siêu âm hình sin (khoảng 3 MHz) được truyền dưới dạng xung nhịp chậm (400 Hz)

Cảm biến đo áp suất chất lưu

Áp suất tác động như một biến số trong các hiện tượng liên quan đến chất lỏng hoặc chất khí, do vậy nó là thông số quan trọng trong nhiều lĩnh vực như nhiệt động học, khí động lực học, âm học, cơ học chất lỏng, cơ học đất, lý sinh

Trong số các ngành công nghiệp khác nhau, các cảm biến áp suất được ứng dụng nhiều nhất trong lĩnh vực công nghiệp năng lượng Đó là vì trong các thiết bị cung cấp năng lượng thủy lực, nhiệt hạt nhân, cần phải đo và theo đội áp suất một cách liên tục, nếu áp suất vượt quá giới hạn ngưỡng nó sẽ làm hỏng bình chứa và đường ống dẫn, thậm chí có thể gây nổ làm thiệt hại nghiêm trọng đến cơ sở vật chất và tính mạng con người

2.2.1 Áp suất và đơn vị đo áp suất

Nếu cho một chất lỏng hoặc chất khí (gọi chung là chất lưu) vào trong một bình chứa nó sẽ gây nên lực tác dụng lên thành bình gọi là áp suất Áp suất này phụ thuộc vào bản chất của chất lưu, thể tích mà nó chiếm trước và sau khi đưa vào bình và vào nhiệt độ [3] Áp suất p của chất lưu được xác định từ lực dF tác dụng vuông góc lên diện tích ds của thành bình:

Thương số này không phụ thuộc vào định hướng của bề mặt ds mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của nó trong chất lưu

Nói chung các chất lưu luôn chịu tác động của trọng lực, bởi vậy trong trường hợp cột chất lưu chứa trong một ống hở đặt thẳng đứng, áp suất ở điểm M cách bề mặt tự do một khoảng bằng h sẽ bằng áp suất khí quyển p o cộng với trọng lượng của cột chất lưu có chiều cao h tác dụng lên một đơn vị diện tích bề mặt, nghĩa là:

Trong đó ρ là khối lượng riêng của chất lưu, g là gia tốc trong trưởng tại điểm đo áp suất Nếu chất lỏng chịu sự tác động của một gia tốc thì cần phải tính đến ảnh hưởng của lực quán tính đến áp suất cần đo

Bảng 2.1: Bảng đơn vị đo áp suất

2.2.2 Cảm biến áp điện Để chế tạo cảm biến áp suất, cần có hai thành phần thiết yếu: máy dò độ lệch và bộ phận đàn hồi có diện tích A mà lực F được phân phối Cả hai thành phần này đều có thể được chế tạo bằng silicon Cảm biến áp suất màng silicon bao gồm một màng ngăn silicon mỏng (màng) có diện tích A, làm vật liệu đàn hồi và các điện trở đo áp điện được tạo ra bởi các tạp chất khuếch tán vào màng ngăn [1] Áp suất tĩnh p s được tạo ra bởi lực F N lên diện tích M :

M (2.21) Áp suất thủy tĩnh p h là tổng áp suất tĩnh của môi trường xung quanh p s và áp suất ở dưới cùng của cột chất lỏng đứng yên với mật độ chất lỏng D, chiều cao h f và dưới trọng lực g: p h = p s + Dgh f (2.22) Áp suất động q được định nghĩa là năng lượng trên một đơn vị thể tích của hạt chất lỏng với mật độ chất lỏng D và tốc độ v: q =D

Theo nguyên lí Bernouli, tổng áp suất p t là tổng của thủy tĩnh và áp suất động và là hằng số không đổi: p t = p s + Dgh f +D

2v 2 = const (2.24) Đối với vật liệu dẫn điện ( thường là kim loại như đồng, nhôm,…) thì sự thảy đổi điện trở ΔR có thể được viết là:

Trong đó π 1 và π t lần lượt là các hệ số áp điện theo hướng dọc và ngang Ứng suất theo hướng dọc và ngang được chỉ định σ 1 và σ t

Sự thay đổi điện trở suất tỷ lệ thuận với ứng suất áp dụng và sau đó, áp suất tác dụng Các điện trở được đặt trên màng ngăn theo cách có hệ số dọc và ngang của các cực ngược lại, do đó điện trở thay đổi theo hướng ngược lại

2π 44 (σ ly − σ lx ) (2.27) Khi kết nối R 1 và R 2 trong mạch nửa cầu và kích thích cầu có điện áp E, điện áp đầu ra là

Hình 2.10: Vị trí của piezoresistor trên màng ngăn silicon Một màng ngăn của cảm biến áp suất trong nhiều cảm biến thường rất mỏng theo thứ tự 1 μm, do đó tính chất cơ học của nó là một yếu tố hạn chế cho áp suất tác dụng tối đa Trong các ứng dụng có áp suất rất cao, màng silicon quá yếu để chịu áp lực trực tiếp như vậy Do đó, các lực tác dụng lên màng ngăn silicon nên được thu nhỏ bằng cách sử dụng tấm áp suất trung gian có độ cứng lớn hơn đáng kể Ví dụ, trong ngành công nghiệp ô tô để đo áp suất trong động cơ đốt trong, nơi nhiệt độ đạt

2000 ° C và áp suất có thể vượt quá 200 bar, một vỏ cảm biến đặc biệt với tấm áp suất tỷ lệ có thể được sử dụng Một vỏ như vậy nên giảm áp lực và bảo vệ chip khỏi môi trường khắc nghiệt Hình 2.11 minh họa vỏ trong đó chip nhạy cảm với áp suất với màng ngăn Si được gia công siêu nhỏ được đặt phía trên tấm thép [1]

Hình 2.11: Chip áp điện bên trong vỏ thép để đo áp suất cao Áp suất tuyệt đối, áp suất khí quyển được đo đối với buồng chân không tham

14 chiếu Buồng có thể được đặt ở bên ngoài hoặc có thể được tích hợp trực tiếp vào cảm biến như hình 2.12 Áp suất chênh lệch, chẳng hạn như giảm áp suất trong lưu lượng kế chênh lệch áp suất, được đo bằng cách áp dụng đồng thời áp suất lên các phía đối diện của màng ngăn Áp suất đo được đo đối với một số loại áp suất tham chiếu

Hình 2.12: Mặt cắt lớp vỏ cảm biến áp suất Thiết kế màng ngăn và máy đo biến dạng giống nhau cho cả ba cấu hình, trong khi lớp vỏ làm cho chúng khác nhau Ví dụ, để tạo ra một cảm biến vi sai hoặc đo, một khuôn silicon được đặt bên trong buồng (hình 2.12) có hai lỗ ở cả hai bên Để bảo vệ chúng khỏi môi trường khắc nghiệt, bên trong vỏ có thể được lấp đầy bằng gel silicon cách ly bề mặt khuôn và liên kết dây, đồng thời cho phép tín hiệu áp suất được ghép nối với màng ngăn silicon

Hình 2.13: Ví dụ về vỏ cảm biến áp suất

15 Ứng dụng của cảm biến áp điện thường được dùng trong cảm biến áp suất lốp, trong hệ thống phun nhiên liệu, nó cung cấp thông tin và điều chỉnh quá trình phun nhiên liệu hoặc trong hệ thống dẫn động, nó được sử dụng để đo áp suất nhớt trong hộp số tự động, nó cung cấp thông tin để điều khiển và bảo vệ hệ thống

Cảm biến áp suất điện dung đặc biệt hiệu quả để đo áp suất thấp Toàn bộ cảm biến có thể được chế tạo từ một miếng silicon rắn, do đó tối đa hóa sự ổn định hoạt động của nó Màng ngăn có thể được thiết kế để tạo ra sự thay đổi điện dung lên đến 25% trên toàn bộ phạm vi [1] Các màng ngăn này có thể được bảo vệ chống quá áp bằng cách bao gồm các điểm dừng cơ học gần hai bên của màng ngăn

Sự phụ thuộc của điện dung C vào độ dịch chuyển δ của màng:

Trong đó ε là hằng số điện môi của cách điện điền dầy khe hở giữa các bản cực, A là diện tích bản cực, δ o là khoảng cách giữa các bản cực khi áp suất bằng 0

Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị hoặc cảm biến được sử dụng để đo lường hoặc theo dõi nhiệt độ trong môi trường xung quanh Các cảm biến nhiệt độ thường được tích hợp vào các thiết bị, hệ thống, hoặc thiết bị khác để giám sát và điều khiển nhiệt độ Các phương pháp cảm biến khác nhau được sử dụng như là: nhiệt điện trở, bán dẫn, quang học, âm thanh và áp điện Để đo nhiệt độ, cảm biến phải được ghép nhiệt với vật thể

Dòng chảy chất lưu có những đặc trưng quan trọng như vận tốc, khối lượng riêng, áp suất và nhiệt độ Vận tốc dòng chảy là tốc độ mà chất lưu di chuyển qua một vị trí cụ thể trong một khoảng thời gian Nó có thể biểu thị sự nhanh chậm của dòng chảy và tác động đến lượng chất lưu vận chuyển trong một đơn vị thời gian

Dòng chảy có thể một pha hoặc nhiều pha tùy thuộc vào tính chất và thành phần của chất lưu đó Dòng chảy một pha chỉ chứa một pha duy nhất, ví dụ như nước trong dòng chảy sông, khí trong dòng chảy không khí Dòng chảy nhiều pha bao gồm nhiều pha, ví dụ như hỗn hợp nước, hơi và đá trong quá trình chảy nham thạch, hoặc hỗn hợp nước, dầu và khí trong dòng chảy sản phẩm dầu khí

Tính chất vật lý của dòng chảy tại một điểm có thể thay đổi hoặc không thay đổi theo thời gian Khi chất lưu di chuyển mượt mà và có lớp chất lưu song song không giao thoa thì đó là dòng chảy theo lớp và còn ngược lại là dòng chảy rối

Trường hợp dòng chảy không nén và đẳng nhiệt:

Dòng chảy chất lưu không nén và đẳng nhiệt là một loại dòng chảy trong đó chất lưu không thay đổi khối lượng riêng (không bị nén) và nhiệt độ của chất lưu không thay đổi trong quá trình dòng chảy, chỉ cần một thông số không thứ nguyên cũng đủ để xác định dòng chảy, đó là số Reynolds Re:

- ρ là mật độ chất lỏng (kg/m 3 )

- V là vận tốc đặc trưng của dòng chảy m/s 2

- L là kích thước đặc trưng

- μ là độ nhớt động của chất lỏng

- v là độ nhớt động học Đối với những điều kiện giới hạn hoàn toàn giống nhau về mặt hình học, hai dòng chảy không nén và đẳng nhiệt được coi là giống nhau nếu chúng có thông số Reynolds bằng nhau [1] Xét hai dòng chảy trong hai ống có độ nhám phía trong thành ống như nhau và đường kính tương ứng bằng L 1 và L 2 Vận tốc dòng chảy (lưu lượng) là V 1 ,V 2 và độ nhớt là v 1 , v 2 Để thỏa mãn điều kiện Re 1 =Re 2 thì:

Như vậy, nếu biết vận tốc v 1 ở điểm cách thành ống thứ nhất trong khoảng x 1 thì có thể xác định được vân tốc v 2 ở thành ống thứ hai một khoảng x 2 = x 1 (L 2 /L 1 )

Cũng như vậy, có thể coi v 1 /V 1 là hàm của số Reynolds v 1

Nghĩa là một cách tổng quát, mỗi đại lượng không thứ nguyên liên quan đến dòng chảy đều có thể biểu diễn dưới dạng hàm số phụ thuộc vào số Reynolds của dòng chảy đó

Dòng chảy một pha có thể là dòng chảy theo lớp hoặc dòng rối, điều này phụ thuộc vào số Reynolds Trong một đường ống dẫn có tiết diện tròn, dòng chảy trở thành dòng rối nếu có số Reynolds lớn hơn 2200

Trong trường hợp phức tạp hơn khi nhiệt độ và khối lượng riêng thay đổi, số thông số cần thiết để mô tả một đại lượng A bổ sung sẽ tăng lên Thí dụ, với chất khí có vận tốc lớn:

Trong đó M a = V 1 /c, c = √γrT là vận tốc âm với γ = Cp/Cv ( tỷ số giữa nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi và thể tích cố định , trong không khí γ = 1,4), r là hằng số chất khí lý tưởng và T là nhiệt độ tuyệt đối

Khi một cảm biến nhiệt độ được thiết kế và chế tạo, điều cần thiết là phải đảm bảo độ chính xác của nó – mức tham chiếu của phản ứng với các tiêu chuẩn nhiệt độ đã thiết lập Do đó, để hiệu chuẩn bất kỳ cảm biến nhiệt độ nào, cần có tham chiếu chính xác Thông thường, cảm biến tham chiếu là một đầu dò rất ổn định, do đó, phải được hiệu chuẩn theo tiêu chuẩn tham chiếu cao hơn nữa Thang đo hiệu chuẩn phụ thuộc vào tiêu chuẩn đã chọn

Bảng 2.2: Thông số nhiệt độ tham chiếu

Nhiệt độ đông lạnh của thủy ngân -38.836

Nhiệt độ đông lạnh của nước 0.00

Nhiệt độ đông lạnh của axit benzoic 122.37

Nhiệt độ đông lạnh của INDIUM 156.634

Nhiệt độ đông lạnh của TIN 231.968

Nhiệt độ đông lạnh của BISMUTH 271.442

Nhiệt độ đông lạnh của CADMIUM 321.108

Nhiệt độ đông lạnh của LEAD 327.502

Nhiệt độ đông lạnh của ZINC 419.58

Nhiệt độ đông lạnh của ANTIMONY 630.755

Nhiệt độ đông lạnh của ALUMINUM 660.46

Nhiệt độ đông lạnh của bạc 961.93

Nhiệt độ đông lạnh của vàng 1064.43

Nhiệt độ đông lạnh của COPPER 1084.88

Nhiệt độ đông lạnh của NIKEL 1455

Nhiệt độ đông lạnh của PALLADIUM 1554

Nhiệt độ đông lạnh của PLATINUM 1769

2.3.3 Nhiệt điện trở kim loại

Nhà vật lý Sir Humphry Davy đã lưu ý ngay từ năm 1821 rằng điện trở của các kim loại khác nhau phụ thuộc vào nhiệt độ Nhà phát minh và kỹ sư người Anh - Sir William Siemens, vào năm 1871, lần đầu tiên phác thảo việc sử dụng nhiệt kế điện trở bạch kim Ưu điểm của cảm biến nhiệt trở là sự đơn giản của các mạch giao diện, độ nhạy và sự ổn định lâu dài

Phương trình cho phép xấp xỉ bậc 2 phù hợp nhất cho bạch kim Trong công nghiệp, người ta thường sử dụng các xấp xỉ riêng biệt cho nhiệt độ lạnh và nóng Các xấp xỉ Callendar-van Dusen đại diện cho xấp xỉ của các hàm truyền bạch kim [1]:

22 Đối với phạm vi từ −200 đến 0 °C

R t = R o [1 + At + Bt 2 + Ct 3 (t − 100°)] (2.35) Đối với phạm vi từ 0 °C đến 630°C

R t = R o [1 + At + Bt 2 ] (2.36) Nhiệt điện trở kim loại thường có dạng dây kim loại hoặc màng mỏng kim loại có điện trở suất thay đổi nhiều theo nhiệt độ Dựa vào dải nhiệt độ cần do và các tính chất môi trường người ta thường làm điện trở bằng platin, niken Đôi khi cũng sử dụng đồng và vonfram

Platin được chế tạo với độ tinh khiết cao, cho phép tăng độ chính xác của các đặc tính điện của nó Ngoài ra platin còn trở về hóa học và ổn định tính thổ, cho phép hoạt động tốt trong dài nhiệt độ rộng từ -200°C 1000°C

Cảm biến vị trí, dịch chuyển và đo mức

Một thiết bị cảm biến vị trí điện từ khác được gọi là cảm biến tiệm cận cảm ứng ngang Nó rất hữu ích để cảm nhận sự dịch chuyển tương đối nhỏ của vật liệu sắt từ Như tên của nó, cảm biến đo khoảng cách đến một vật thể làm thay đổi từ trường trong cuộn dây Độ tự cảm cuộn dây được đo bằng mạch điện tử bên ngoài (Hình

2.24) Nguyên tắc tự cảm ứng là nền tảng cho hoạt động của cảm biến này Khi nó di chuyển vào vùng lân cận của một vật thể sắt từ, từ trường thay đổi, do đó làm thay đổi độ tự cảm của cuộn dây [1] Ưu điểm của cảm biến là nó là một thiết bị không tiếp xúc có sự tương tác với vật thể chỉ thông qua từ trường Một hạn chế rõ ràng là nó chỉ hữu ích cho các vật thể sắt từ ở khoảng cách tương đối ngắn

Hình 2.24: Cảm biến tiệm cận cảm ứng ngang Để khắc phục giới hạn chỉ đo vật liệu sắt, một đĩa sắt từ được gắn vào vật thể dịch chuyển trong khi cuộn dây có vị trí đứng yên Ngoài ra, cuộn dây có thể được gắn vào vật thể và lõi đứng yên Cảm biến này chỉ hữu ích để đo các dịch chuyển nhỏ, vì độ tuyến tính của nó kém so với LVDT Độ lớn của tín hiệu đầu ra dưới dạng hàm khoảng cách đến đĩa được hiển thị trong hình 2.26b

Hình 2.25: Cảm biến cảm ứng với đĩa sắt từ và tín hiệu đầu ra

Lõi Vật liệu sắt từ Đĩa sắt từ

33 Ứng dụng của cảm biến cảm ứng ngang dùng để hỗ trợ đỗ xe, cảnh báo điểm mù, hỗ trợ làn đường và hỗ trợ tránh va chạm

Vị trí và dịch chuyển có thể được cảm nhận bằng phương pháp cảm ứng điện từ Từ thông giữa hai cuộn dây bị thay đổi bởi chuyển động của một vật thể và sau đó được chuyển đổi thành điện áp Sự sắp xếp cơ bản của một đầu dò chứa ít nhất hai cuộn dây chính và phụ Cái sơ cấp mang kích thích xoay chiều (V ref) tạo ra điện áp

AC ổn định trong cuộn dây thứ cấp Biên độ cảm ứng phụ thuộc vào thông lượng giữa các cuộn dây

Hình 2.26: Sơ đồ mạch của cảm biến LVDT Cuộn dây sơ cấp được điều khiển bởi sóng hình sin có biên độ ổn định Tín hiệu AC được tạo ra trong các cuộn dây thứ cấp Một lõi làm bằng vật liệu sắt từ được chèn đồng trục vào lỗ hình trụ mà không cần chạm vào cuộn dây Khi lõi được đặt ở tâm, tín hiệu đầu ra thứ cấp sẽ cân bằng và không có điện áp đầu ra Di chuyển lõi ra khỏi vị trí trung tâm làm mất cân bằng tỷ lệ từ thông cảm ứng giữa các lõi thứ cấp Khi lõi di chuyển, độ tự cảm thay đổi Do đó, mức độ phụ thuộc vào vị trí trục của lõi Ở trạng thái ổn định, biên độ của điện áp cảm ứng tỷ lệ thuận, trong vùng hoạt động tuyến tính, với sự dịch chuyển lõi Do đó, điện áp có thể được sử dụng làm thước đo độ dịch chuyển LVDT cung cấp hướng cũng như độ lớn của dịch chuyển Hướng được xác định bởi góc pha giữa điện áp sơ cấp (tham chiếu) và điện áp thứ cấp Điện áp kích thích được tạo ra bởi một bộ dao động ổn định Để minh họa cách

34 thức hoạt động của cảm biến, cho thấy LVDT được kết nối với một máy dò đồng bộ chỉnh lưu sóng hình sin và trình bày nó ở đầu ra dưới dạng tín hiệu DC Máy dò đồng bộ bao gồm một bộ chuyển kênh (MUX) và một máy dò chuyển đổi sóng hình sin thành các xung vuông tương thích với đầu vào điều khiển của bộ ghép kênh Một pha của máy dò zero-crossing nên được cắt cho đầu ra bằng không ở vị trí trung tâm của lõi [1] Điện áp đầu ra thể hiện khoảng cách lõi từ trung tâm và ở phía nào

Hình 2.27: Sơ đồ mạch đơn giản hóa giao diện cho cảm biến LVDT

RVDT hoạt động theo nguyên tắc tương tự như LVDT, ngoại trừ lõi sắt từ quay được sử dụng Việc sử dụng chính cho RVDT là đo các dịch chuyển góc Phạm vi đo tuyến tính điển hình là khoảng ±40 ° với sai số phi tuyến khoảng 1%

LVDT và RVDT có thể được sử dụng để đo và kiểm soát vị trí và biến dạng của các bộ phận treo trên ô tô, như hệ thống trục và bộ phận giảm chấn Thông qua việc đo và phản hồi vị trí, hệ thống treo có thể điều chỉnh và tương thích với điều kiện đường bumpy để cung cấp sự thoải mái và ổn định cho hành khách hoặc có thể được sử dụng để đo và theo dõi góc quay của bánh lái trong hệ thống lái Thông qua việc cung cấp thông tin về góc quay, RVDT giúp hệ thống lái điều khiển chính xác và đáng tin cậy, tạo ra sự ổn định và đáp ứng tốt cho người lái

2.4.3 Cảm biến điện trở từ

Những cảm biến này có ứng dụng tương tự như cảm biến hiệu ứng Hall, tuy nhiên, nguyên lý hoạt động của chúng khá khác nhau Giống như các cảm biến Hall, để hoạt động, chúng đòi hỏi một từ trường bên ngoài Do đó, bất cứ khi nào cảm biến điện trở từ được sử dụng làm máy dò tiệm cận, vị trí hoặc quay, nó phải được kết hợp với nguồn từ trường Thông thường, từ trường có nguồn gốc từ một nam châm vĩnh cửu được gắn vào cảm biến Hình 2.28 cho thấy một sự sắp xếp đơn giản để sử dụng kết hợp cảm biến và nam châm để đo sự dịch chuyển Khi cảm biến được đặt trong từ trường, nó được tiếp xúc với các trường theo cả hai hướng x và y Như thể hiện trong hình 2.28, cả hai vectơ H x và H y thay đổi theo dịch chuyển x Nếu nam châm được định hướng với trục của nó song song với cảm biến (tức là theo hướng x) như trong hình 2.28, vectơ từ H x sau đó cung cấp trường phụ trợ và sự thay đổi trong H y có thể được sử dụng như một thước đo dịch chuyển x [1] Do đó, tín hiệu đầu ra (hình 2.28) có hình dạng giống như vectơ H y

Hình 2.28: Hàm của sự dịch chuyển và điện áp đầu ra của cảm biến điện trở từ Hình 2.29 cho thấy cảm biến điện trở từ có thể hữu ích như thế nào để đo độ

36 dịch chuyển góc Bản thân cảm biến được đặt trong từ trường được tạo ra bởi hai nam châm vĩnh cửu được cố định vào khung có thể quay Đầu ra của cảm biến sau đó sẽ là thước đo độ quay của khung Hình 2.30 mô tả việc sử dụng một cảm biến KM110B duy nhất để phát hiện chuyển động quay và hướng của bánh răng

Hình 2.29: Phép đo góc với cảm biến KMZ10

Hình 2.30: Vị trí hoạt động tối ưu và sơ đồ khối của mô-đun Cảm biến hoạt động giống như một mạch cầu Wheatstone từ tính đo các điều kiện từ tính không đối xứng như khi răng di chuyển trước cảm biến Việc gắn cảm biến và nam châm là rất quan trọng, do đó góc giữa trục đối xứng của cảm biến và trục của bánh răng phải được giữ gần bằng không Hơn nữa, cả hai trục (cảm biến và bánh răng) phải trùng nhau Mạch của hình 2.30 kết nối cả đầu ra cầu với các bộ khuếch đại tương ứng và sau đó, với các bộ lọc và bộ kích hoạt Schmitt để tạo thành tín hiệu xung vuông Ứng dụng của cảm biến điện trở có thể được sử dụng để phát hiện và đo đạc

37 vị trí và chuyển động của bơm chân không trong hệ thống phanh Thông qua việc cung cấp tín hiệu về vị trí và chuyển động này, cảm biến giúp hệ thống phanh hoạt động chính xác và hoặc có thể được sử dụng để đo vị trí và tốc độ quay của bộ phận như bộ phận phân phối trong hệ thống đánh lửa Thông qua việc theo dõi vị trí và tốc độ quay này, cảm biến giúp điều khiển thời điểm đánh lửa và hỗ trợ hoạt động đúng đắn của động cơ

2.4.4 Cảm biến hiệu ứng Hall

Hiệu ứng Hall là một hiện tượng trong vật lý mô tả việc tạo ra sự chênh lệch điện áp trên một dây dẫn khi nó được đặt trong trường IC nam châm Hiệu ứng này được phát hiện bởi Edwin Hall vào năm 1879 và từ đó đã tìm thấy nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong công nghệ cảm biến từ trường

Hình 2.31: Sơ đồ mạch của cảm biến tuyến tính Cảm biến hiệu ứng Hall bao gồm một mảnh vật liệu mỏng, thường là chất bán dẫn, với dòng điện chạy qua nó Vật liệu này thường được làm bằng Gallium Arsenide, Indium Antimonide hoặc Silicon, và nó được gọi là nguyên tố Hall Khi một từ trường được đặt vuông góc với phần tử Hall, chênh lệch điện áp được tạo ra trên phần tử Lượng chênh lệch điện áp tỷ lệ thuận với cường độ của từ trường

Cảm biến thành phần khí

Sự tiến bộ của công nghệ cảm biến khí trong vài thập kỷ qua đã dẫn đến tiến bộ đáng kể trong kiểm soát ô nhiễm và do đó, bảo vệ môi trường Một ví dụ tuyệt vời là kiểm soát khí thải ô tô, được thực hiện bằng cách sử dụng cảm biến khí oxy Kể từ đầu những năm 1970, đã có những nghiên cứu bền vững về cảm biến oxy và đã dẫn đến sự phát triển của các cảm biến cho các ứng dụng khác nhau với các đặc tính hiệu suất khác nhau Cảm biến loại điện trở bán dẫn dựa trên chất điện phân rắn, amperometric và oxit bán dẫn dựa trên oxit kim loại được sử dụng cho các ứng dụng nhiệt độ cao Để giám sát ô nhiễm dựa trên giải pháp, các cảm biến oxy hòa tan dựa trên các điện cực Clark đã đóng một vai trò quan trọng Gần đây, đối với các ứng dụng sinh học và y tế, cảm biến oxy quang học đang bắt đầu có tác động Trong bài đánh giá này, chúng tôi tập trung vào cả cảm biến nhiệt độ cao cũng như oxy hòa tan và so sánh các phương pháp cảm biến oxy khác nhau, thảo luận về pri cơ bản

2.5.1 Đặc điểm cảm biến hóa học

Hầu hết các cảm biến hóa học có thể được mô tả bằng cách sử dụng các tiêu chí và đặc điểm chung cho tất cả các cảm biến như độ ổn định, độ lặp lại, tuyến tính, độ trễ, độ bão hòa, thời gian đáp ứng và nhịp Tuy nhiên, hai đặc điểm đặc biệt là duy nhất và có ý nghĩa khi áp dụng cho phát hiện hóa học Đây là tính chọn lọc và độ nhạy Bởi vì các cảm biến hóa học được sử dụng cả để xác định và định lượng, chúng cần phải được chọn lọc và nhạy cảm với một loài mục tiêu mong muốn trong hỗn hợp các loài hóa học

Tính chọn lọc mô tả mức độ mà cảm biến chỉ phản ứng với các loài mục tiêu mong muốn, với ít hoặc không có sự can thiệp từ các loài không phải mục tiêu Do đó, một trong những chức năng quan trọng nhất trong việc đánh giá hiệu suất của cảm biến hóa học là tính chọn lọc của nó Hầu hết các cảm biến không có tính chọn lọc cao đối với một loài, nhưng phản ứng với nhiều hóa chất khác nhau với độ nhạy khác nhau Tuy nhiên, có một số loại cảm biến có thể rất chọn lọc, bằng cách dựa vào các vật liệu hoặc cơ chế chọn lọc Việc xử lý tín hiệu bắt chước tín hiệu của các sinh vật

47 sống thường có thể tăng cường đáng kể tính chọn lọc Các cảm biến hóa học dựa trên tương tác vật lý hoặc hóa học của chất để phân tích

2.5.1.2 Độ nhạy Độ nhạy mô tả nồng độ tối thiểu và thay đổi nồng độ (sau đó được gọi là độ phân giải) có thể được thiết bị cảm nhận thành công và lặp đi lặp lại Đối với các cảm biến hóa học, độ nhạy là từ đồng nghĩa với độ phân giải Lưu ý rằng đối với các cảm biến được mô tả trong các chương trước của cuốn sách này, thuật ngữ độ nhạy thường được sử dụng như một từ đồng nghĩa với "độ dốc" khi chức năng truyền của cảm biến là tuyến tính, ít nhất là trong một phạm vi hẹp của các kích thích đầu vào [1] Các đường cong hiệu chuẩn được điều chế bằng cách sử dụng các hóa chất tiêu chuẩn đã biết ở nồng độ đã biết theo cách tương tự có thể được sử dụng để xác định độ dốc của biểu đồ nồng độ hóa học so với phản ứng của cảm biến và do đó thiết lập độ nhạy cảm biến

Hình 2.40: Phản ứng cảm biến dựa trên chất bán dẫn oxit kim loại đối với việc tăng và giảm nồng độ ethanol

2.5.2 Cảm biến điện và điện hóa

Các cảm biến đo trực tiếp các tính chất điện của chất phân tích mục tiêu hoặc ảnh hưởng của chất phân tích đến tính chất điện của vật liệu khác thường là máy dò thương mại rẻ nhất hiện có Với các cảm biến này, việc phát hiện có thể là một tương tác thuận nghịch hoặc một quá trình phá hủy không thể đảo ngược dẫn đến phân hủy chất phân tích Các thiết bị này và các thiết bị điện tử hỗ trợ thường có thiết kế đơn giản và các sản phẩm thu được thường có thể được sử dụng trong các ứng dụng khắc

48 nghiệt Các cảm biến trong lớp này bao gồm chất bán dẫn oxit kim loại, cảm biến điện hóa, cảm biến chiết áp, cảm biến đo độ dẫn điện, cảm biến amperometric, hóa trị đàn hồi, tụ điện hóa học và ChemFET

Theo truyền thống, cảm biến hóa học của các chất chưa biết được thực hiện trong phòng thí nghiệm phân tích với các thiết bị để bàn phức tạp bao gồm, ví dụ, khối phổ, sắc ký, cộng hưởng từ hạt nhân, tia X và công nghệ hồng ngoại Những phương pháp này rất chính xác và có thể xác định hầu hết các loại hóa chất chưa biết với độ tin cậy cao Tuy nhiên, các thiết bị thường đắt tiền và đòi hỏi nhân viên được đào tạo để vận hành Những nỗ lực đáng kể đã được dành cho việc phát triển các hệ thống cảm biến thu nhỏ, chi phí thấp để giải quyết các thị trường cụ thể Những tiến bộ ấn tượng đã được thực hiện và nhiều hệ thống cảm biến có sẵn với chi phí thấp nhưng các hệ thống thu nhỏ này theo truyền thống có vấn đề về độ nhạy, tính chọn lọc, độ ổn định cơ bản và khả năng tái tạo

Không có phương pháp được chấp nhận rộng rãi để phân loại danh sách đầy đủ các máy dò hóa chất Có hai nhóm chính, một là phương pháp truyền dẫn và loại còn lại là phương pháp thực hiện Các phương pháp truyền dẫn thành ba lớp bao gồm cảm biến đo tính chất điện hoặc điện hóa, cảm biến đo lường sự thay đổi tính chất vật lý và các phương pháp dựa vào sự hấp thụ hoặc giải phóng các bước sóng quang học hoặc các bước sóng khác của bức xạ điện từ Một loạt các công nghệ cảm biến ấn tượng đã được phát triển để đáp ứng các tính chất hóa học, vật lý và quang học khác nhau để hỗ trợ phát hiện các chất phân tích hóa học [1] Một số công nghệ này, ví dụ như microcantilevers, có thể được sử dụng để đo các tính chất hóa học hoặc vật lý và do đó không dễ dễ dàng phân loại

Cảm biến sinh học là một lớp cảm biến hóa học đặc biệt Sự tiến hóa của các loài bằng phương pháp chọn lọc tự nhiên đã dẫn đến các cơ quan cực kỳ nhạy cảm, có thể đáp ứng với sự hiện diện của chỉ một vài phân tử Các cảm biến nhân tạo, mặc dù thường không nhạy cảm, sử dụng các vật liệu hoạt tính sinh học kết hợp với một

49 số yếu tố cảm biến vật lý, ví dụ, amperometric hoặc nhiệt Phần tử nhận dạng sinh học thực sự là một lò phản ứng sinh học trên đỉnh của cảm biến thông thường, vì vậy phản ứng của cảm biến sinh học sẽ được xác định bởi sự khuếch tán của chất phân tích, sản phẩm phản ứng, chất đồng phản ứng hoặc loài gây nhiễu và động học của quá trình nhận biết [1] Ví dụ về các yếu tố sinh học có thể được phát hiện một cách định tính và định lượng bởi các cảm biến sinh học là: sinh vật, mô, tế bào, bào quan, màng, enzyme, thụ thể, kháng thể và axit nucleic

Trong chế tạo cảm biến sinh học, một trong những vấn đề chính là cố định các đầu dò sinh hóa trên đầu dò vật lý hoặc điện Lớp hoặc bề mặt cố định phải giới hạn vật liệu hoạt tính sinh học trên một yếu tố cảm biến và giữ cho nó không bị rò rỉ ra ngoài trong suốt vòng đời của cảm biến sinh học, cho phép tiếp xúc với dung dịch phân tích, cho phép bất kỳ sản phẩm nào khuếch tán ra khỏi lớp cố định và không làm biến tính vật liệu hoạt tính sinh học Hầu hết các vật liệu hoạt tính sinh học được sử dụng trong cảm biến sinh học là protein hoặc chứa protein trong cấu trúc hóa học của chúng Để cố định các protein trên bề mặt cảm biến, hai kỹ thuật cơ bản được sử dụng: liên kết hoặc lưu giữ vật lý Hấp phụ và liên kết cộng hóa trị là hai loại kỹ thuật liên kết Việc lưu giữ liên quan đến việc tách vật liệu hoạt tính sinh học khỏi dung dịch phân tích bằng một lớp trên bề mặt cảm biến, có thể thấm vào chất phân tích và bất kỳ sản phẩm nào của phản ứng nhận dạng, nhưng không phải với vật liệu hoạt tính sinh học

2.5.5 Cảm biến dùng chất điện phân rắn

Loại cảm biến dùng chất điện phân rắn phổ biến nhất chuyển những thay đổi nồng độ của một loài phản ứng thành những thay đổi về điện trở Sự phát triển của các cảm biến này bắt đầu từ hơn 60 năm trước khi các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng điện trở suất của chất bán dẫn thay đổi theo môi trường hóa học của nó Germanium được sử dụng như một mô hình ban đầu và hiển thị rõ ràng những thay đổi có thể đo lường được về điện trở nhưng gặp vấn đề về khả năng tái tạo vì nhiều lý do Ngày nay cảm biến oxit kim loại có sẵn trên thị trường, rẻ tiền, mạnh mẽ và phục vụ trong một số ứng dụng khác nhau

Một cảm biến dựa trên oxit kim loại thường bao gồm một lớp nhạy cảm bán dẫn, một kết nối điện để đo điện trở của lớp đó và một lò sưởi để kiểm soát nhiệt độ của thiết bị Sau khi một phân tử phản ứng hóa học trên bề mặt oxit kim loại, quá trình truyền điện tích diễn ra Khi một tinh thể oxit kim loại như SnO2 được nung nóng ở nhiệt độ cao nhất định trong không khí, oxy được hấp phụ trên bề mặt tinh thể và một tiềm năng bề mặt được hình thành để ức chế dòng điện tử Khi bề mặt tiếp xúc với các khí oxy hóa, chẳng hạn như hydro, metan và carbon monoxide, tiềm năng bề mặt giảm xuống và độ dẫn điện tăng lên đáng kể Khi nồng độ của hóa chất mục tiêu tăng lên, cường độ thay đổi điện trở cũng tăng theo [1] Mối quan hệ giữa điện trở của màng và nồng độ khí oxy hóa nhất định được mô tả bằng phương trình thực nghiệm sau:

Trong đó R s là điện trở cảm biến, A là hằng số cụ thể cho một thành phần màng nhất định, C là nồng độ khí và α là độ dốc đặc trưng của đường cong R s cho vật liệu đó và khí dự kiến Các thiết bị oxit kim loại thay đổi điện trở suất khi có khí oxy hóa và do đó chúng đòi hỏi thêm mạch điện tử để hoạt động Một sự sắp xếp điển hình là thiết kế cảm biến như một chân trong mạch cầu Wheatstone để có thể phát hiện điện trở thay đổi như một sự mất cân bằng của các giọt tiềm năng quan sát được trên mạch cầu hình 2.41 Cần có nhiệt điện trở NTC với điện trở song song tuyến tính để điều chỉnh điểm cân bằng cầu theo nhiệt độ của cảm biến

Hình 2.41: Mạch cầu wheatstone SnO2 được sử dụng cho các cảm biến oxit kim loại

Vì cảm biến hoạt động như một điện trở thay đổi có giá trị được điều khiển

ỨNG DỤNG CẢM BIẾN TRÊN Ô TÔ

Cảm biến khối lượng khí nạp

Cảm biến khối lượng khí nạp MAF (Mass Air Flow Sensor) được dùng để đo khối lượng dòng không khí nạp vào động cơ và chuyển thành tín hiệu điện áp gửi về ECU động cơ để ECU biết rằng lượng khí nạp vào nhiều hay ít Từ đó sẽ tính toán lượng phun xăng cơ bản cần thiết để duy trì tỷ lệ A/F được tối ưu nhất

Hình 3.1: Vị trí cảm biến MAF Cảm biến này thường được dùng trên xe Hyundai Elantra, Toyota Hilux, Toyota Yaris, Mitsubishi Lancer,…

Hình 3.2: Cấu tạo cảm biến MAF

R w đại diện cho điện trở của dây nhiệt và phụ thuộc vào nhiệt độ Khi không

53 có dòng chảy, mạch cầu đang trong trạng thái cân bằng

Khi có dòng chảy, nhiệt ở dây nhiệt nguội đi do sự trao đổi nhiệt ở chất lưu gây ra sự giảm điện trở R w , điện áp -e được đưa tới đầu vào âm của bộ khuếch đại servo, +e sẽ được đưa tới đầu vào dương trên servo, tại đây, bộ servo nhận diện rằng có sự chênh lệch điện áp, bộ servo với hệ số khuếch đại hiệu điện thế giữa +e và –e, tăng dòng điện vào mạch cầu đến khi hiệu điện thế giữa chúng bằng không, điều này khôi phục lại lượng nhiệt trên dây và đưa nhiệt độ dây về trạng thái như ban đầu

Hình 3.3: Sơ đồ mạch cầu cảm biến khối lượng không khí nạp

Hình 3.4: Các chân của cảm biến MAF

Bước 1: Kết nối với máy chẩn đoán thông qua giắc OBD

Bước 2: Bật công tắc ON

Bước 3: Hiển thị PID MAF

Bước 4: So sánh các chỉ số điện áp và thông số được hiển thị trên PID MAF với tiêu chuẩn trong bảng dưới

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật cảm biến MAF Điện áp (V) Lưu lượng g/s (lb/min) Điều kiện

Xấp xỉ 1,69 0.00 (0.000) Công tắc ON

Hình 3.5: Biểu đồ mối liên hệ giữa khối lượng không khí nạp và điện áp

Bộ đo gió Karman quang

Bộ đo gió kiểm tra lượng không khí nạp vào động cơ bằng cách dùng dòng xoáy Karman để xác định lưu lượng không khí nạp Tín hiệu KS và tín hiệu số vòng quay động cơ dùng để xác định thời gian phun cơ bản Trong bộ đo gió còn bố trí cảm biến nhiệt độ không khí nạp và cảm biến áp suất nạp

Cảm biến này thường được dùng trên các dòng xe đời cũ như Lexus LS400, SC300, SC400 1991 -1995,…

Hình 3.6: Bộ đo gió Karman quang trên Lexus LS400 1990

Hình 3.7: Bộ đo gió Karman quang

1 Photo – transistor; 2 Đèn LED; 3 Gương được tráng nhôm; 4 Mạch đếm dòng xoáy; 5 Lưới ổn định; 6 Trụ tạo xoáy; 7 Cảm biến áp suất khí trời; 8 Dòng xoáy

Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lí hoạt động của bộ đo gió Karman quang

Sự tác động của các dòng xoáy vào bề mặt dưới của gương làm cho gương dao động, nên transistor quang lúc nhận ánh sáng lúc không Sự On và Off của transistor quang tạo ra các xung điện có tần số f Khi lượng không khí nạp càng nhiều, số lượng dòng xoáy càng gia tăng và tần số f càng lớn Ngược lại, khi lượng không khí nạp ít, tấm kim loại rung ít và tần số f sẽ nhỏ Tần số f được xác định theo công thức sau: f = S.V d (3.2)

Trong đó V là vận tốc dòng khí, d là đường kính trụ đứng, S là số Struhall ( S

= 0,2 đối với cảm biến này ) Căn cứ vào tần số f, ECU sẽ xác định thể tích tương ứng của không khí đi vào các xylanh, từ đó tính ra lượng phun xăng cần thiết Trong bộ đo gió có bố trí cảm biến áp suất môi trường và cảm biến nhiệt độ không khí nạp như Karman siêu âm

Hình 3.9: Các chân của bộ đo gió Karman quang

2 Tín hiệu cảm biến áp độ cao HAC

4 Nguồn 12V cung cấp từ Engine control relay

6 Tín hiệu cảm biến nhiệt độ không khí nạp THA

Bước 1: Xoay contact máy ON

Bước 2: Kiểm tra điện nguồn cung cấp đến bộ đo gió

Bước 3: Kiểm tra điện áp tại cực KS: khoảng 5V

Hình 3.10: Sơ đồ kiểm tra bộ đo gió Karman quang Bước 4: Kiểm tra sự liên tục của cự E2 với mass

Bước 5: Dùng máy đo xung, kiểm tra tần số xung khi thổi không khí qua bộ đo gió Nếu không có xung -> Thay mới bộ đo gió

Bộ đo gió Karman siêu âm

Bộ đo gió kiểm tra lượng không khí nạp vào động cơ bằng cách dùng dòng xoáy Karman để xác định lưu lượng không khí nạp Tín hiệu KS và tín hiệu số vòng quay động cơ dùng để xác định thời gian phun cơ bản Trong bộ đo gió còn bố trí cảm biến nhiệt độ không khí nạp và cảm biến áp suất nạp

Hình 3.11: Bộ đo gió Karman siêu âm trên xe Mitsubishi Galant 1992

Cảm biến này thường được dùng trên những dòng xe như Mitsubishi Colt, Lancer, Pajero, Galant 1992,…

Hình 3.12: Vị trí của bộ đo gió Karman siêu âm

Hình 3.13: Cấu tạo của bộ đo gió Karman siêu âm Cấu trúc bao gồm:

1 Bộ hướng dòng khí nạp; 2 Trụ tạo xoáy; 3 Bộ phát sóng siêu âm; 4 Bộ tiếp nhận sóng siêu âm; 5 Bộ khuếch đại sóng siêu âm; 6 Bộ biến đổi sóng siêu âm thành xung điện; 7 Vật liệu cách âm

Hình 3.14: Nguyên lý hoạt động của bộ đo gió Karman siêu âm

Không khi từ lọc gió qua bộ hướng dòng khí nạp có dạng hình tổ ong, dòng khí đi vào bộ đo gió sẽ chạm vào trụ tạo xoáy và tạo ra các dòng xoáy gọi là dòng xoáy Karman Số lượng dòng xoáy sẽ tăng khi lượng không khí nạp gia tăng

Khi không có dòng khí nạp thì không có dòng xoáy Thời gian truyền sóng từ bộ phát sóng siêu âm đến bộ tiếp nhận là cố định Dòng xoáy theo kim động hồ: Khi các dòng xoáy theo chiều kim đồng hồ đi qua bộ phát sóng và bộ tiếp nhận sẽ làm cho thời gian truyền sóng T1 nhanh hơn thời gian truyền T Dòng xoáy theo ngược kim đồng hồ: Khi các dòng xoáy ngược kim đồng hồ đi qua bộ phát sóng và bộ tiếp nhận sẽ làm cho thời gian truyền sóng T2 chậm hơn thời gian truyền sóng T từ bộ phát sóng

Như vậy, khi các dòng xoáy cùng chiều kim đồng hồ và ngược kim đồng hồ qua bộ phát sóng và tiếp nhận sóng siêu âm sẽ làm cho thời gian truyền sóng thay đổi Bộ biến đổi xung sẽ chuyển xung xoay chiều thành xung vuông, tần số xung sẽ gia tăng khi lượng không khí nạp càng lớn ECU xác định tần số này từ đó suy ra lượng không khí nạp

Hình 3.15: Các chân của bộ đo gió Karman siêu âm

1 Tín hiệu KS của bộ đo gió

2 Nguồn 12V cung cấp từ role điều khiển động cơ

3 Nguồn 5V cung cấp từ ECU cung cấp cho cảm biến áp suất môi trường

4 Mass chung của các cảm biến

5 Tín hiệu cảm biến áp suất môi trường PA

6 Tín hiệu cảm biến nhiệt độ không khí nạp THA

Bước 1: Xoay contact máy ON

Bước 3: Kiểm tra điện áp tại cực KS: khoảng 5V

Bước 4: Kiểm tra sự liên tục của cự E2 với mass

Bước 5: Dùng máy đo xung, kiểm tra tần số xung khi thổi không khí qua bộ đo gió

Bước 6: Nếu không có xung -> Thay mới bộ đo gió

Cảm biến đo gió kiểu van trượt

Cảm biến đo gió van trượt có nhiệm vụ đo lưu lượng không khí nạp và gửi thông tin về cho ECU Thông tin này có thể được so sánh với các cảm biến động cơ khác để cho phép ECU tính toán lượng nhiên liệu mà động cơ yêu cầu Loại cảm biến này chủ yếu được sử dụng các dòng xe cũ

Hình 3.16: Bộ đo gió van trượt trên xe BMW 1981

Cảm biến thường được dùng trên các dòng xe như Mercedes Benz, BMW

Hình 3.17: Cấu tạo của bộ đo gió van trượt Cấu trúc bao gồm:

1 Cánh đo; 2 Cánh giảm chấn; 3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 4 Điện áp kế kiểu trượt; 5 Vít chỉnh; 6 Mạch rẽ; 7 Buồng giảm chấn

Cảm biến loại cánh gạt được đặt trong ống đầu vào của hệ thống cảm ứng giữa bộ lọc không khí và thân bướm ga Nó bao gồm tấm đo, tấm bù, lò xo hồi, biến trở và lối đi vòng Cảm biến cũng tích hợp vít điều chỉnh hỗn hợp cầm chừng, công tắc bơm nhiên liệu và cảm biến nhiệt độ không khí nạp Lượng không khí đi tắy chỉ ảnh hưởng đến tốc độ cầm chừng

Khi không khí đi qua cảm biến lưu lượng không khí Nó buộc tấm đo mở đến một điểm mà nó cân bằng với lực của lò xo hồi Buồng giảm xóc và tấm bù ngăn ngừa rung động của tấm đo trong thời gian thay đổi thể tích khí nạp đột ngột

Biến trở được kết nối với tấm đo và quay trên cùng một trục, chuyển đổi chuyển động cơ học của tấm đo thành tín hiệu điện áp thay đổi Chuyển động của tấm đo và tín hiệu điện áp tương tự do cảm biến này tạo ra tỷ lệ thuận với thể tích không khí đi vào đường ống nạp

Tiếp điểm di động của cảm biến được gắn vào tấm đo và đi trên một điện trở cố định có dây giữa đầu vào điện áp tham chiếu và mặt đất Khi thể tích không khí đi vào động cơ tăng lên, tiếp điểm di động di chuyển qua điện trở cố định, gây ra sự thay đổi điện áp đầu ra tín hiệu

Hình 3.18: Nguyên lý hoạt động của bộ đo gió van trượt điện áp tăng

Hình 3.19: Nguyên lý hoạt động của bộ đo gió van trượt điện áp tăng

Hình 3.20: Các chân của bộ đo gió van trượt

1 Mass công tắc bơm nhiên liệu

2 Nguồn công tắc bơm nhiên liệu

3 Mass cảm biến nhiệt độ

6 Tín hiệu bộ đo gió

7 Nguồn cảm biến nhiệt độ

Bước 1: Tháo giắc ghim điện đến bộ đo gió

Bước 2: Xoay contact máy on

Bước 4: Kiểm tra điện áp tại cực VC: khoảng 5V

Bước 5: Kiểm tra sự liên tục của cự E2 với mass

Bước 6: Dùng tay đẩy tấm cảm biến, kiểm tra điện áp VS, nếu thấy không thay đổi điện áp thì thay mới bộ đo gió

Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp

Cảm biến MAP (Manifold Absolute Pressure Sensor), nằm trên đường ống nạp và có chức năng đọc áp suất không khí đi vào đường ống nạp

Hình 3.21: Cảm biến áp suất tuyệt đối Cảm biến thường được dùng trên Hyundai Elantra, Kia Sorento, Honda Civic, Accord, Toyota Corolla,…

Cảm biến được cấu tạo từ một buồng chân không ngăn cách bởi tấm màng mỏng được duy trì độ chân không chuẩn và bên trong buồng có gắn một con chip silicon, một phía của con chip này được tiếp xúc với độ chân không trong buồng chân không và phía còn lại được tiếp xúc với áp suất đường ống nạp

Hình 3.22: Cấu tạo cảm biến MAP

Hình 3.23: Nguyên lý làm việc của cảm biến MAP

Khi động cơ hoạt động, độ chân không ở sau bướm ga được đưa đến màng silicon Lúc này, màng silicon sẽ biến dạng và làm thay đổi điện trở của màng Sự thay đổi điện trở này sẽ được gửi về IC (được tích hợp bên trong cảm biến) và sẽ xuất ra 1 tín hiệu dưới dạng điện áp tương ứng gửi về hộp ECU để ECU dựa vào tín hiệu đó sẽ hiểu được rằng áp suất trong đường nạp là bao nhiêu và từ đó tính toán được lượng xăng cơ bản cần thiết để phun vào xy lanh

Hình 3.24: Các chân của cảm biến MAP

Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật của cảm biến MAP Áp suất [kPa( kgf cm 2 , psi)] Điện áp đầu ra

Hình 3.25: Biểu đồ mối liên hệ giữa áp suất và điện áp của cảm biến MAP Kiểm tra

Bước 1: Kết nối với máy chẩn đoán thông quan giắc OBD

Bước 2: So sánh điện áp đầu ra của MAPS với bảng dưới tại vị trí công tác

66 công tắc ON và chế độ cầm chừng

Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của cảm biến MAP

Trạng thái Điện áp đầu ra (V)

Cảm biến áp suất trong đường ống rail

Cảm biến áp suất đường ray (RPS) được lắp đặt trên đường ống phân phối và đo áp suất nhiên liệu tức thời trong đường ống phân phối Phần tử cảm biến (Phần tử bán dẫn) được tích hợp trong cảm biến chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện áp Bằng cách sử dụng tín hiệu này, ECM có thể kiểm soát lượng phun và thời gian chính xác và điều chỉnh áp suất nhiên liệu bằng van điều chỉnh áp suất nhiên liệu nếu áp suất mục tiêu và áp suất thực tế được tính bằng tín hiệu đầu ra RPS khác nhau

Hình 3.26: Vị trí cảm biến áp suất đường ống rail Cảm biến thường được dùng trên Toyota Hillux, Hyundai Tucson, Kia

Hình 3.27: Cấu tạo của cảm biến RPS

Hình 3.28: Nguyên lý hoạt động của cảm biến RPS Cảm biến áp suất Rail được gắn trên ống phân phối nhiên liệu áp suất cao, có nhiệm vụ chuyển đổi áp s nhiên liệu thành tín hiệu điện, hiệu chỉnh điện áp thông qua cảm biến và gửi về ECM

Khi có sự thay đổi áp suất nhiên liệu, màng rung sẽ bị biến dạng Do đó, các tín hiệu điện áp được tạo ra nhờ sự biến dạng này Nếu áp suất nhiên liệu trong ống phân phối cao, màng ngăn sẽ bị biến dạng nhiều, do đó tạo ra tín hiệu điện áp cao Ngược lại áp suất thấp sẽ sinh ra điện áp thấp

Hình 3.29: Các chân của cảm biến RPS

Màng với phần tử cảm biến Đầu vào áp suất cao

Bước 2: Đo tín hiệu điện áp đầu ra của RPS tại các tốc độ khác nhau Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật của cảm biến RPS dựa trên tốc độ

Tốc độ Điện áp đầu ra (V)

Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật của cảm biến RPS Áp suất Điện áp đầu ra

Bar [MPa(kgf cm 2 , psi)]

Hình 3.30: Biểu đồ mối liên hệ giữa áp suất và điện áp của cảm biến RPS

Hình 3.31: Biểu đồ của cảm biến RPS trên máy chẩn đoán

Cảm biến áp suất lốp

Một hệ thống giám sát áp suất lốp (TPMS) đã được áp dụng để hỗ trợ người lái xe hiểu được tình trạng của lốp xe Nếu hệ thống phát hiện lốp xe có áp suất thấp đáng kể, nó sẽ cảnh báo người lái bằng đèn cảnh báo TPMS

Hình 3.32: Vị trí của cảm biến áp suất lốp Cảm biến thường được dùng trên Toyota 4Runner, GX460, Venza, Land Cruiser, Prius, Lexus RX350, GX460,…

Hình 3.33: Cấu tạo của cảm biến áp suất lốp Cấu trúc bao gồm:

1, Vòng đệm kim loại; 2 Seal; 3 Van giữ; 4 Nắp nhựa; 5 Vòng; 6 Cảm biến

TPMS trực tiếp sử dụng các cảm biến giám sát áp suất trong mỗi lốp xe để theo dõi các mức áp suất cụ thể - không chỉ dữ liệu vòng quay bánh xe từ hệ thống chống bó cứng phanh

Các cảm biến trong TPMS trực tiếp thậm chí có thể cung cấp chỉ số nhiệt độ lốp Hệ thống giám sát áp suất lốp trực tiếp gửi tất cả dữ liệu này đến một mô-đun điều khiển tập trung, nơi nó được phân tích, nếu áp suất lốp thấp hơn mức cần thiết, được truyền trực tiếp đến bảng điều khiển của bạn, nơi đèn báo sáng Một màn hình áp suất lốp trực tiếp thường gửi tất cả dữ liệu này không dây Mỗi cảm biến có một số sê-ri duy nhất Đây là cách hệ thống không chỉ phân biệt giữa chính nó và các hệ thống trên các phương tiện khác, mà còn giữa các chỉ số áp suất cho từng lốp riêng lẻ

Bắt đầu bằng cách kiểm tra áp suất lốp bằng đồng hồ đo áp suất lốp đáng tin cậy So sánh số đọc với số đọc được hiển thị trên bảng điều khiển xe Nếu có sự khác biệt về dấu hiệu, nó có thể chỉ ra sự cố với cảm biến áp suất không khí

Tiếp theo, kiểm tra cảm biến xem có bất kỳ hư hỏng hoặc ăn mòn nào có thể nhìn thấy không Đảm bảo rằng nó được gắn chắc chắn vào thân van

Nếu cảm biến ở trong tình trạng tốt, thử đặt lại cảm biến Tham khảo hướng dẫn sử dụng để biết quy trình cụ thể, vì nó có thể thay đổi tùy thuộc vào kiểu dáng và kiểu xe.

Cảm biến áp suất dàn lạnh

Bộ chuyển đổi áp suất A / C (APT) chuyển đổi giá trị áp suất của đường dây áp suất cao thành giá trị điện áp sau khi đo Theo giá trị điện áp chuyển đổi, ECU động cơ điều khiển quạt làm mát bằng cách vận hành nó ở tốc độ cao hoặc tốc độ thấp ECU động cơ dừng hoạt động của máy nén khi nhiệt độ của đường môi chất lạnh rất cao hoặc rất thấp bất thường để tối ưu hóa hệ thống điều hòa không khí

Hình 3.34: Vị trí của cảm biến áp suất dàn lạnh Cảm biến thường được dùng trên những dòng xe Ford Fiesta, Escape, Focus, F-150, Explorer,…

Hình 3.35: Cấu tạo của cảm biến áp suất dàn lạnh

Hình 3.36: Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất dàn lạnh Áp suất được áp dụng cho màng ngăn gốm của bộ phận phát hiện áp suất theo áp suất môi chất lạnh trong ống làm mát Hình dạng của màng ngăn gốm thay đổi theo áp suất tác dụng và khe hở giữa các điện cực thay đổi Cảm biến áp suất môi chất lạnh phát hiện tải điện (điện dung) thay đổi theo lượng giải phóng mặt bằng và chuyển đổi nó thành giá trị điện áp tại khu vực xử lý tín hiệu Điện áp tăng nếu áp suất môi chất lạnh tăng và giảm nếu áp suất môi chất lạnh giảm

Hình 3.37: Các chân của cảm biến áp suất dàn lạnh

Bước 1: Bật công tắc On

Bước 2: Tính điện áp đầu ra tham chiếu dựa theo công thức sau:

Bước 3: Đo điện áp giữa chân 1 và 2

Bước 4: Nếu điện áp đầu ra gần giống với điện áp đầu ra tham chiếu thì cảm biến bình thường, Nếu 0V là đầu ra hoặc giá trị điện áp tham chiếu và giá trị điện áp đầu ra của cảm biến không gần nhau, hãy thay thế cảm biến

Hình 3.38: Biểu đồ mối liên hệ giữa áp suất và điện áp của cảm biến áp suất dàn lạnh

Cảm biến kích nổ

Hình 3.39: Vị trí của cảm biến kích nổ Hiện tượng kích nổ xuất hiện ở cuối kỳ nén, do một phần hoà khí có khả năng bắt đầu quá trình cháy sau khi bugi đánh lửa Ở cuối kỳ nén của động cơ, khi bugi bật tia lửa điện để bắt đầu quá trình cháy sẽ tạo ra một màng lửa lan truyền theo tất cả các hướng trong buồng đốt động cơ, thì ở thời điểm này cũng có một màng lửa khác xuất hiện do một phần hoà khí đã đạt đến nhiệt độ tự cháy, nó sẽ tự bắt lửa và tự cháy Hai màng lửa này va chạm với nhau sẽ tạo ra làn sóng với tần số cao, tạo ra âm thanh được gọi là kích nổ

Sự kích nổ có trên cả động cơ xăng và động cơ diesel Động cơ diesel được thiết kế dưới tỉ số nén cao, nên chúng dễ va đập hơn so với động cơ xăng Quá trình đốt cháy trong động cơ diesel phụ thuộc vào sự tự bốc cháy của nhiên liệu, chứ không phải từ tia lửa điện của bugi Sự tự bốc cháy này đôi khi hình thành nhiều màng lửa dẫn đến kích nổ Ngoài ra, nhiên liệu diesel có tỉ số nén cao hơn so với xăng, có nghĩa là chúng bốc cháy dễ dàng hơn

Cảm biến thường được dùng trên Honda CR-V, Accord, RSX, Civic, Toyota Corolla, Highlander, Sienna, Camry, Avalon,…

3.9.2.1 Cảm biến kích nổ trên động cơ xăng a) Cảm biến kích nổ loại không cộng hưởng

Hình 3.40: Cấu tạo của cảm biến kích nổ loại không cộng hưởng

1 Vòng đệm tiếp điểm; 2 Vật ổn định cơ cấu chuyển động; 3 Lớp bảo vệ; 4 Lò xo;

5 Chốt bắt vít; 6 Phần tử áp điện; 7 Đầu nối điện; 8 Khối xilanh; 9 Nước làm mát b) Cảm biến kích nổ loại cộng hưởng

Hình 3.41: Cấu tạo cảm biến kích nổ loại cộng hưởng 3.9.2.2 Cảm biến kích nổ trên động cơ diesel

Phần tử áp điện Tấm rung

Hình 3.42: Cấu tạo cảm biến kích nổ trên động cơ diesel

Phần tử áp điện được thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung của động cơ khi có hiện tượng kích nổ để xảy ra hiệu ứng cộng hưởng (f 7kHz), trong khi đó cảm biến kích nổ loại không cộng hưởng thì dải tần thường rộng hơn từ 5kHz đến 15kHz Như vậy, khi có kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu áp lực lớn nhất và sinh ra một điện áp có giá trị nhỏ hơn 2,5V Nhờ tín hiệu này, ECU động cơ sẽ nhận biết được đang có hiện tượng kích nổ trong xy lanh và tiến hành điều chỉnh để giảm góc đánh lửa lại cho đến khi không còn kích nổ Sau đó, ECU động cơ có thể điều chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại.

Hình 3.43: Đồ thị biểu diễn tần số và điện áp lúc kích nổ Nếu kích nổ xảy ra trong động cơ, cảm biến kích nổ biến đổi độ rung tạo ra bởi kích nổ thành tín hiệu điện áp (tín hiệu KNK) và chuyển nó đến ECU động cơ ECU động cơ sẽ xác định xem độ lớn của tín hiệu KNK

Sau đó nó hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa bằng cách làm muộn đi theo độ lớn của tín hiểu KNK Nói khác đi, khi kích nổ mạnh, thời điểm đánh lửa bị muộn nhiều, và khi kích nổ yếu, thời điểm đánh lửa chỉ bị muộn một chút Khi hết kích nổ ở động cơ, ECU ngưng làm muộn thời điểm đánh lửa và làm sớm lên một chút tại thời điểm được xác định trước

Việc làm sớm này được tiền hành cho đến khi kích nổ lại xảy ra, và sau đó khi kích nổ xảy ra, việc điều chỉnh lại được thực hiện lại bàng cách làm muộn thời điểm đánh lửa

Góc của thời điểm đánh lửa được làm muộn tối đa là 10° theo cách hiệu chỉnh này Một số kiểu động cơ thực hiện việc hiệu chỉnh này gần tới phạm vi trọng tải hoàn toàn của động cơ và các kiểu động cơ khác chỉ tiến hành việc hiệu chỉnh này trong thời gian có trọng tải cao

Hình 3.44: Các chân của cảm biến kích nổ

Kiểm tra bằng điện trở

Bước 1: Kết nối cảm biến với đồng hồ VOM với thang đo điện trở (kΩ) Bước 2: So sánh kết quả đo được với tài liệu tham chiếu 504—616 kilohms [10—30 °C {50—86 °F}]

Kiểm tra bằng điện áp

Bước 1: Kết nối cảm biến với đồng hồ VOM với thang đo điện áp (mV) Bước 2: Dùng dụng cụ chuyên dùng tác động vào cảm biến nếu thấy có sự

78 thay đổi điện áp thì cảm biến bình thường, nếu không thì cảm biến bị hư hỏng

Cảm biến áp suất bình nhiên liệu

Cảm biến áp suất bình nhiên liệu (FTPS) là một thành phần của hệ thống kiểm soát khí thải bay hơi và được lắp đặt trên bình nhiên liệu, bơm nhiên liệu hoặc ống đựng Nó kiểm tra hoạt động của van điện từ điều khiển thanh lọc và phát hiện rò rỉ hệ thống

Hình 3.45: Vị trí của cảm biến áp suất bình nhiên liệu Cảm biến thường được sử dụng trên dòng xe Ford E-150, Crown Victoria, E-250, E-350, E-450, Explorer, …

Hình 3.46: Cấu tạo của cảm biến FTPS

Cảm biến bao gồm 3 dây, dây tín hiệu, dây mass và dây nguồn 5V Cảm biến đo áp suất trong bình nhiên liệu và truyền thông tin này đến mô-đun điều khiển động cơ (ECM) và mô-đun điều khiển hệ thống truyền lực (PCM) ECM sử dụng thông tin này để xác định bình nhiên liệu có bị rò rỉ hoặc trục trặc hay không, từ đó đèn cảnh báo

Hình 3.47: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cảm biến FTPS

Hình 3.48: Các chân của cảm biến FTPS

3 Tín hiệu đầu ra cảm biến Kiểm tra

Bước 2: Bật công tắc sang vị trí On

Bước 3: Kiểm tra, giám sát dữ liệu và so sánh chỉ số điện áp được hiển thị với điện áp tham chiếu, nếu không phù hợp với tiêu chuẩn thì cảm biến hư hỏng

Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật của cảm biến FTPS Áp suất [kPa( kgf cm 2 )] Điện áp đầu ra (V)

Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (IATS) được bao gồm bên trong cảm biến áp suất tuyệt đối hoặc cảm biến đo khối lượng không khí nạp (MAF) để tính toán lượng không khí chính xác, cần hiệu chỉnh nhiệt độ không khí vì mật độ không khí thay đổi tùy theo nhiệt độ Vì vậy, ECM không chỉ sử dụng tín hiệu MAPS, MAF mà còn cả tín hiệu IATS Cảm biến này có Nhiệt điện trở Hệ số nhiệt độ âm (NTC) và điện trở của nó thay đổi tỷ lệ nghịch với nhiệt độ

Hình 3.49: Vị trí của cảm biến IATS Cảm biến thường được dùng trên Toyota Hiace, Mazda Miata, Suzuki Vitara, Toyota Camry, Toyota Corolla, Celica,…

Hình 3.50: Cấu tạo cảm biến IATS được tích hợp trong MAF hoặc MAP

Hình 3.51: Cấu tạo cảm biến IATS

Hình 3.52: Nguyên lý hoạt động của cảm biến IATS Cảm biến IAT thường là một nhiệt điện trở, một loại điện trở có điện trở thay đổi theo nhiệt độ Tùy thuộc vào loại nhiệt điện trở cụ thể, điện trở có thể tăng khi nhiệt độ tăng (Hệ số nhiệt độ dương hoặc PTC) hoặc giảm khi nhiệt độ tăng (Hệ số nhiệt độ âm hoặc NTC) Hầu hết các cảm biến IAT được sử dụng trong xe là nhiệt điện trở NTC

Cảm biến thường được đặt trong đường hút gió của động cơ, sau bộ lọc không khí, nhưng trước thân bướm ga Tại đây, nó có thể đo chính xác nhiệt độ của điện tích

Khi động cơ đang chạy, không khí được hút vào đường ống nạp của động cơ Cảm biến IAT đo nhiệt độ của không khí này và gửi tín hiệu điện áp đến ECU, tín hiệu này diễn giải tín hiệu thành số đọc nhiệt độ ECU sau đó sử dụng dữ liệu này, kết hợp với các dữ liệu cảm biến khác, để điều chỉnh hỗn hợp nhiên liệu-không khí và thời điểm đánh lửa

Hình 3.53: Các chân của cảm biến IAT

Bước 1: Chuyển công tắc sang Off

Bước 2: Tháo giắc kết nối cảm biến

Bước 3: Sử dụng đồng hồ VOM, chỉnh thang đo điện trở, đo điện trở giữa chân 1 và 2

Bước 4: So sánh với bảng tham chiếu, nếu có sự khác biệt thì tiến hành thay thế cảm biến

Bảng 3.7: Thông số kỹ thuật của cảm biến IATS

Hình 3.54: Biểu đồ mối liên hệ giữa nhiệt độ và điện áp của cảm biến IAT

Cảm biến nhiệt độ khí trời

Cảm biến nhiệt độ môi trường xung quanh (ATS) được lắp đặt trên mô-đun mặt trước và cảm nhận nhiệt độ môi trường xung quanh Cảm biến này được tiếp xúc với nhiệt độ không khí xung quanh ở phía trước bộ tản nhiệt ATS là cảm biến loại Hệ số nhiệt độ âm (NTC) và điện trở của nó tỷ lệ nghịch với nhiệt độ

Chức năng chính của cảm biến nhiệt độ môi trường xung quanh là cung cấp số đọc nhiệt độ chính xác cho các ứng dụng khác nhau Ví dụ, trong các hệ thống ô tô, cảm biến thường được sử dụng để theo dõi nhiệt độ bên trong cabin xe và bên ngoài xe Nó giúp duy trì nhiệt độ thoải mái bên trong cabin và hỗ trợ kiểm soát hoạt động của hệ thống HVAC

Hình 3.55: Vị trí của cảm biến ATS Cảm biến thường được dùng trên Hyundai Elantra, Santa Fe, Tucson, Kia

Forte, Optima, Sedona, Sorento Soul, …

Hình 3.56: Cấu tạo của cảm biến ATS

Hình 3.57: Nguyên lý hoạt động của cảm biến ATS Cảm biến nhiệt độ môi trường hoạt động bằng cách phát hiện năng lượng nhiệt có trong môi trường xung quanh Nó thực hiện điều này bằng cách sử dụng một thành phần nhạy cảm với nhiệt độ, chẳng hạn như nhiệt điện trở hoặc cảm biến nhiệt độ hồng ngoại Các thành phần này trải qua những thay đổi về điện trở hoặc phát ra bức

85 xạ hồng ngoại để đáp ứng với sự thay đổi nhiệt độ

Khi nhiệt độ môi trường thay đổi, thành phần nhạy cảm với nhiệt độ của cảm biến sẽ phản ứng tương ứng Sự thay đổi điện trở hoặc bức xạ hồng ngoại này sau đó được cảm biến chuyển đổi thành tín hiệu điện Tín hiệu điện sau đó được xử lý và giải thích bởi hệ thống hoặc thiết bị để cung cấp kết quả đọc nhiệt độ chính xác

Hình 3.58: Các chân của cảm biến ATS

Bước 3: Dùng đồng hồ VOM, đo điện trở giữa chân 1 và 2

Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật của cảm biến ATS

Nhiệt độ [℃(℉)] Điện trở tham chiếu (kΩ)

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECTS) được đặt trong đường đi của chất làm mát động cơ của đầu xi lanh để phát hiện nhiệt độ nước làm mát động cơ ECTS sử dụng nhiệt điện trở thay đổi điện trở với nhiệt độ

Trong quá trình vận hành động cơ lạnh, ECM tăng thời gian phun nhiên liệu và kiểm soát thời điểm đánh lửa bằng cách sử dụng thông tin về nhiệt độ nước làm mát động cơ để tránh động cơ bị chết máy và cải thiện khả năng lái

Hình 3.59: Vị trí của cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cảm biến thường được dùng trên Honda Civic, Pilot, Accord, CR-V, Toyota Camry, Solara, Celica,…

Hình 3.60: Cấu tạo của cảm biến ECT

Hình 3.61: Nguyên lý hoạt động của cảm biến ECT Điện trở của ECTS giảm khi nhiệt độ tăng và tăng khi nhiệt độ giảm Tham chiếu + 5V được cung cấp cho ECTS thông qua một điện trở trong ECM Đó là, điện trở trong ECM và nhiệt điện trở trong ECTS được kết nối nối tiếp 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

Hình 3.62: Các chân của cảm biến ECT

Bước 3: Dùng đồng hồ VOM, chỉnh thang đo điện trở, đo điện trở giữa chân

Bảng 3.9: Thông số kỹ thuật của cảm biến ECT

Cảm biến nhiệt độ nhớt

Cảm biến nhiệt độ nhớt là một thành phần quan trọng trong hệ thống động cơ của xe Nó chịu trách nhiệm theo dõi nhiệt độ của nhớt động cơ và cung cấp kết quả đọc chính xác cho bộ điều khiển động cơ (ECU) Thông tin này rất quan trọng đối với hoạt động bình thường của động cơ, vì nó giúp duy trì phạm vi nhiệt độ tối ưu cho nhớt Cảm biến thường sử dụng nhiệt điện trở hoặc cặp nhiệt điện để đo nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ nhớt bị trục trặc có thể dẫn đến hư hỏng động cơ hoặc hiệu suất kém

Cảm biến thường được dùng trên những dòng xe Ford F-250, F-350, Excursion, F-450, F-550,…

. Hình 3.63: Vị trí của cảm biến nhiệt độ nhớt

Hình 3.64: Cấu tạo của cảm biến OTS

Hình 3.65: Nguyên lý hoạt động của cảm biến OTS Cảm biến nhiệt độ nhớt là nhiệt điện trở loại NTC (hệ số nhiệt độ âm) Điều này có nghĩa là khi nhiệt độ tăng, điện trở của cảm biến giảm Cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển động cơ (ECU), cung cấp thông tin thời gian thực về nhiệt độ của nhớt động cơ ECU sau đó sử dụng thông tin này để điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu và các thông số động cơ khác để có hiệu suất tối ưu

Hình 3.66: Các chân của cảm biến OTS

Bước 3: Dùng đồng hồ VOM, chỉnh thang đo điện trở, đo điện trở giữa chân

Bảng 3.10: Thông số kỹ thuật của cảm biến OTS

Hình 3.67: Biểu đồ mối liên hệ giữa nhiệt độ và điện trở của OTS

Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí bướm ga được sử dụng để đo độ mở vị trí của cánh bướm ga để báo về hộp ECU Từ đó, ECU sẽ sử dụng thông tin tín hiệu mà cảm biến vị trí bướm ga gửi về để tính toán mức độ tải của động cơ nhằm hiệu chỉnh thời gian phun

92 nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều chỉnh bù ga cầm chừng và điều khiển chuyển số

Hình 3.68: Vị trí cảm biến bướm ga Cảm biến này thường được dùng trên những dòng xe Toyota 4Runner, Pickup, Celica, Camry, ES250,…

3.15.2 Cấu tạo a Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm

Hình 3.69: Cấu tạo của cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm b Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tuyến tính có tiếp điểm IDL

Hình 3.70: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga kiểu tuyến tính có tiếp điểm IDL c Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tuyến tính không có tiếp điểm IDL

Hình 3.71: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga kiểu tuyến tính không có tiếp điểm IDL d Cảm biến vị trí bướm ga kiểu phần tử Hall

Hình 3.72: Cấu tạo của cảm biến vị trí bướm ga loại Hall

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

3.15.3 Nguyên lý hoạt động a) Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm

Hình 3.73: Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga loại tiếp điểm Loại cảm biến vị trí bướm ga này dùng tiếp điểm không tải ( IDL) và tiếp điểm trợ tải ( PSW) để phát hiện xem động cơ có đang chạy không tải hoặc đang chạy dưới tải trọng lớn Khi bướm ga được đóng hoàn toàn, tiếp điểm IDL đóng ON và tiếp điểm PSW ngắt OFF

ECU động cơ xác định rằng động cơ đang chạy không tải Khi đạp bàn đạp ga, tiếp điểm IDL sẽ bị ngắt OFF, và khi bướm ga mở quá một tiếp điểm xác định, tiếp điểm PSW sẽ đóng ON, tại thời điểm này ECU động cơ xác định rằng động cơ đang chạy dưới tải nặng b) Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tuyến tính có tiếp điểm IDL

Hình 3.74: Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga kiểu tuyến tính có tiếp điểm IDL

Khi tiếp điểm này trượt dọc theo điện trở đồng thời với góc mở bướm ga, điện áp này được đặt vào cực VAT theo tỷ lệ thuận với góc mở bướm ga Khi bướm ga được đóng lại hoàn toàn, tiếp điểm của tín hiệu IDL được nối với các cực IDL và E2

Các cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính hiệu nay có các kiểu không có tiếp điểm IDL hoặc các kiểu có tiếp điểm IDL được nối với các cực IDL và E2

Các cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính hiện nay có các kiểu không có tiếp điểm IDL hoặc các kiểu có tiếp điểm IDL nhưng nó được nối với ECU động cơ Các kiểu này dùng tín hiệu VAT để thực hiện việc điều khiển đã nhớ và phát hiện trạng thái không tải c) Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tuyến tính không có tiếp điểm IDL

Hình 3.75: Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga kiểu tuyến tính không có tiếp điểm IDL Điện áp đầu vào ECU cấp vào chân VC trên cảm biến vị trí bướm ga với điện áp là 5V Khi bướm ga mở, con trượt sẽ tiến dần về phía VC hơn khiến cho điện trở thay đổi và đầu ra chân VTA được đưa vào ECU, tại đây, ECU xác định bướm ga đang mở hay đóng Khi bướm ga mở hoàn toàn con trượt đến vị trí trên cùng, lúc này, tín hiệu 5V đi từ VC sang VTA về lại ECU, ECU lúc này nhận biết bướm ga đang mở hoàn toàn hay tại vị trí cuối cùng, tín hiệu xấp xỉ 0V được đưa về ECU, lúc này ECU nhận biết vị trí đang đóng d) Cảm biến vị trí bướm ga kiểu phần tử Hall

Hình 3.76: Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga kiểu phần tử Hall Khi bướm ga mở, các nam châm quay cùng một lúc, và các nam châm này thay đổi vị trí của chúng Vào lúc đó, IC Hall phát hiện sự thay đổi từ thông gây ra bởi sự thay đổi của vị trí nam châm và tạo ra điện áp của hiệu ứng Hall từ các cực VTA1 và VTA2 theo mức thay đổi này

Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mở bướm ga Cảm biến này không chỉ phát hiện chính xác độ mở của bướm ga , mà còn sử dụng phương pháp không tiếp điểm và có cấu tạo đơn giản, vì thế nó không dễ bị hỏng

Hình 3.77: Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí bướm ga tích hợp

Hình 3.78: Sơ đồ các chân của ETC

Bước 1: Kết nối công cụ chẩn đoán

Bước 2: Khởi động động cơ và đo điện áp ra của TPS 1 và TPS 2 Bước 3: Tra cứu trên bảng thông số kỹ thuật

Bảng 3.11: Thông số kỹ thuật của cảm biến vị trí bướm ga

Góc bướm ga Điện áp đầu ra (V)

Hình 3.79: Biểu đồ mối liên hệ giữa góc mở và điện áp của TPS

Cảm biến bàn đạp ga

Cảm biến bàn đạp ga, còn được gọi là Accelerator Pedal Sensor, là bộ phận giúp đo vị trí và độ mở bàn đạp ga khi người lái nhấn vào bàn đạp xe Sau khi đã đo được độ mở của bàn đạp ga, cảm biến đạp ga sẽ gửi tín hiệu về bộ điều khiển động cơ (ECU) để điều khiển mô tơ bướm ga, từ đó giúp động cơ tăng tốc theo mong muốn của người lái

Hình 3.80: Cảm biến bàn đạp ga

Cảm biến này thường được dùng trên những dòng xe Honda Element, Accord, CR-V, Civic, Mitsubishi Lancer, Outlander,…

Trên thị trường hiện nay có hai loại cảm biến bàn đạp ga là kiểu tuyến tính và kiểu phần tử Hall Đều là cảm biến bàn đạp ga nhưng chúng lại có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác hoàn toàn nhau a) Cảm biến bàn đạp ga kiểu tuyến tính

Hình 3.81: Cảm biến bàn đạp ga kiểu tuyến tính Cấu tạo của cảm biến bàn đạp ga loại tuyến tính gồm: thanh trượt, mạch điện trở lưỡi quét trên mạch điện trở và một số chi tiết khác Tuy nhiên, để đảm bảo cảm biến hoạt động chính xác, hầu hết các loại xe sử dụng hai tín hiệu cảm biến bàn đạp ga để gửi thông tin đến ECU b) Cảm biến bàn đạp ga kiểu phần tử Hall

Hình 3.82: Cảm biến bàn đạp ga 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 IC Hall được gắn cố định và nam châm được gắn ở trục của bàn đạp ga

3.16.3 Nguyên lí hoạt động a) Cảm biến bàn đạp ga loại tuyến tính

Hình 3.83: Sơ đồ mạch điện cảm biến bàn đạp chân ga loại tuyến tính

Cảm biến bàn đạp ga tuyến tính hoạt động dựa trên nguyên lý chiết áp Ban đầu, cảm biến được cung cấp 5V và tín hiệu đến ECU điều khiển từ chiết áp 1 luôn gấp đôi so với chiết áp 2 Khi trục của bàn đạp ga thay đổi vị trí 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 b) Cảm biến bàn đạp ga loại Hall

Hình 3.84: Sơ đồ mạch điện cảm biến bàn đạp ga loại Hall

Cảm biến đạp ga loại Hall cũng được cấp nguồn 5V và Mass tương tự như cảm biến tuyến tính Tuy nhiên, cảm biến này thay đổi tùy theo độ mở của bướm ga dựa trên nguyên lý hiệu ứng Hall, trong cảm biến bố trí hai IC Hall cố định, nguồn 5 vôn cung cấp tới cực VCPA và VCP2 Khi đạp ga qua trục truyền động sẽ làm cho các nam châm chuyển động xung quanh hai IC Hall, từ thông qua IC Hall thay đổi, tín hiệu điện áp VPA, VPA2 xác định góc mở bàn đạp ga và gửi về ECU

Hình 3.85: Sơ đồ các chân của cảm biến vị chân ga

Bước 1: Kết nối công cụ chẩn đoán

Bước 2: Bật công tắc ON

Bước 3: Đo điện áp đầu ra của APS1 và APS2, sau đó so sánh với bảng dưới Bảng 3.12: Thông số kỹ thuật của APPS Điều kiện APS1 APS2 Điện áp (V) Điện áp (V)

Nhả bàn đạp ga Xấp xỉ 0.7 – 0.8 Xấp xỉ 0.325 – 0.425 Nhấn bàn đạp ga Xấp xỉ 3.98 – 4.22 Xấp xỉ 1.93 – 2.17

Hình 3.86: Biểu đồ vị trí bàn đạp ga và điện áp

Cảm biến tốc độ bánh xe

Cảm biến tốc độ xe nhận biết tốc độ thực tế mà xe đang chạy Nó phát ra một tín hiệu xung gửi lên đồng hồ taplo để báo cho người tài xế nhận biết được tốc độ thực tế xe đang chạy và đo số km xe đã chạy

Hình 3.87: Vị trí cảm biến tốc độ bánh xe

Cảm biến này thường được dùng trên những dòng xe Toyota Yaris, Corolla, Hillux, Land Cruiser, Celica,…

Có 4 loại cảm biến tốc độ bánh xe chính đó là:

• Loại công tắc lưỡi gà

• Loại MRE (Phần tử điện trở từ) a) Cảm biến tốc độ xe loại công tắc lưỡi gà

Cảm biến này là loại đời cũ, vẫn sử dụng dây cáp truyền động từ hộp số lên đồng hồ taplo, cảm biến được lắp trong bảng đồng hồ loại kim Nó bao gồm một nam châm quay bằng cáp đồng hồ tốc độ, chuyển động quay làm cho công tắc đóng và mở Công tắc lưỡi gà đóng 4 lần khi cáp quay một vòng

Hình 3.88: Cấu tạo cảm biến tốc độ xe loại công tắc lưỡi gà Nam châm được phân cực như trong hình vẽ bên dưới Lực từ trường tại 4 vùng chuyển tiếp cực N và S của nam châm sẽ đóng và mở tiếp điểm của công tắc lưỡi gà khi nam châm quay b) Cảm biến tốc độ xe loại cảm biến quang học

Cảm biến này được lắp trong bảng đồng hồ Nó bao gồm một cảm biến quang học làm từ một đèn LED, chiếu vào một transistor quang học Một bánh xe có xẻ rãnh đặt giữa đèn LED và transitor quang học được dẫn động bằng cáp đồng hồ tốc độ

Hình 3.89: Cấu tạo cảm biến tốc độ xe loại cảm biến quang học

Các rãnh trên bánh xe sẽ tạo ra xung ánh sáng khi bánh xe quay, ánh sáng do đèn LED chiếu ra được chia thành 20 xung trong mỗi vòng quay của cáp 20 xung này chuyển thành 4 xung nhờ bộ đếm số, sau đó gửi đến ECU c) Cảm biến tốc độ xe loại điện từ

Cảm biến này được lắp trong hộp số và nhận biết tốc độ quay của hộp trục thứ cấp hộp số Nó bao gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây và một lõi Một roto có 4 răng được lắp trên trục thứ cấp của hộp số

Hình 3.90: Cấu tạo cảm biến tốc độ xe loại điện từ d) Cảm biến tốc độ bánh xe loại MRE (phần tử từ trở)

Cảm biến này được lắp trên hộp số hay hộp số phụ và được dẫn động bằng

105 bánh răng trục thứ cấp Nó bao gồm một HIC (mạch tích hợp) với một MRE (phần tử từ trở) và một vành từ

Hình 3.91: Cảm biến tốc độ bánh xe loại MRE Giá trị điện trở của MRE thay đổi phụ thuộc vào hướng của đường sức từ tác dụng lên nó Do vậy, nếu hướng của đường sức từ thay đổi theo chuyển động quay của nam châm lắp trên vành từ sẽ dẫn đến kết quả là điện áp ra của MRE có dạng sóng xoay chiều như hình bên dưới

Hình 3.92: Nguyên lý hoạt động của VSS Khi trục thứ cấp của hộp số quay, khoảng cách giữa lõi của cuộn dây và roto tăng hay giảm bởi các răng Số lượng đường sức từ đi qua lõi tăng hay giảm tương ứng, tạo ra một điện áp xoay chiều AC trong cuộn dây

Phần tử bán dẫn trong cảm biến tốc độ bánh xe phát hiện sự thay đổi từ thông và mạch truyền động hoạt động chuyển đổi nó thành tín hiệu xung vuông cho dòng điện, được truyền đến ECU

Bước 2: Kết nối với máy chẩn đoán

Bước 3: Chọn các hiển thị về cảm biến tốc độ bánh xe

Bước 4: Khởi động xe, lái thử và so sánh các chỉ số được hiển thị có giống với đồng hồ tốc độ hay không, nếu không thì tiến hành thay thế cảm biến

Cảm biến vị trí trục cam CPS

Cảm biến vị trí trục cam là một thành phần thiết yếu trong các động cơ hiện đại giúp giám sát vị trí của trục cam Bằng cách này, cảm biến cung cấp thông tin quan trọng cho bộ phận điều khiển động cơ (ECU), sau đó ECU điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu và đánh lửa cho phù hợp Điều này giúp cải thiện hiệu suất động cơ, giảm lượng khí thải và ngăn ngừa thiệt hại tiềm ẩn

Hình 3.93: Vị trí cảm biến vị trí trục cam Cảm biến này thường được dùng trên những dòng xe Kia Optima, Sportage, Forte, Sorento, Hyundai Sonata, Santa Fe, Tucson,…

3.18.2 Cấu tạo a) Cảm biến vị trí trục cam loại cảm biến điện từ

Hình 3.94: Cấu tạo cảm biến vị trí trục cam loại cảm biến điện từ

Cấu tạo của cảm biến vị trí trục cam loại điện từ gồm:

1 Vỏ cảm biến; 2 Dây tín hiệu ra; 3.Vỏ bảo vệ dây; 4.Nam châm vĩnh cửu; 5 Cuộn dây cảm ứng; 6 Vấu cực; 7.Bánh răng kích từ; G Khe hở không khí b) Cảm biến vị trí trục cam loại cảm biến hall

Hình 3.95: Cấu tạo cảm biến vị trí trục cam loại hall Cấu tạo cảm biến bao gồm :

1 Vỏ cảm biến; 2 Dây tín hiệu; 3 IC; 4 Nam châm vĩnh cửu; 5 Phần tử Hall; 6 Bánh răng kích từ; G khe hở không khí

Hình 3.96: Nguyên lí hoạt động của cảm biến vị trí trục cam

Khi trục khuỷu quay, thông qua dây cam dẫn động làm trục cam quay theo, trên trục cam có 1 vành tạo xung có các vấu cực, các vấu cực này quét qua đầu cảm biến, khép kín mạch từ và cảm biến tạo ra 1 xung tín hiệu gửi về ECU để ECU nhận biết được điểm chết trên của xi lanh số 1 hay các máy khác

Hình 3.97: Các chân của cảm biến vị trí trục cam

Bước 1: Xoay công tắc máy ON và khởi động động cơ, cho động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng

Bước 2: Dùng máy đo xung để kiểm tra chân tín hiệu G có tín hiệu xung vuông hay không Nếu có thì cảm biến vẫn còn hoạt động tốt

Hình 3.98: Xung vuông khi cảm biến hoạt động tốt

Cảm biến vị trí trục khuỷu CKP

Hình 3.99: Cảm biến vị trí trục khuỷu (cảm biến CKP) Cảm biến vị trí trục khuỷu là một trong một số cảm biến giúp động cơ hoạt động trơn tru Nó xác định vị trí của trục khuỷu cũng như tốc độ quay của trục khuỷu (đôi khi nó được gọi là cảm biến tốc độ động cơ) Cảm biến vị trí trục khuỷu chuyển tiếp thông tin này đến máy tính trên xe, bộ điều khiển động cơ (ECU) và ECU sử dụng thông tin đó, cùng với đầu vào từ các cảm biến khác, để điều khiển các hệ thống như thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu Điều này giữ cho tất cả các bộ phận của động cơ được hẹn giờ tốt và hoạt động phối hợp Cảm biến vị trí trục khuỷu rất cần thiết để động cơ vận hành trơn tru

Cảm biến này thường được dùng trên những dòng xe Hyundai Elantra, Tucson, Accent, Kia Forte, Rio, Soul,…

3.19.2 Cấu tạo a) Cảm biến vị trí trục khuỷu loại điện từ

Hình 3.100: Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu loại cảm biến điện từ b) Cảm biến vị trí trục khuỷu loại cảm biến Hall

Hình 3.101: Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu loại cảm biến Hall c) Cảm biến vị trí trục khuỷu loại cảm biến quang

Hình 3.102: Cảm biến vị trí trục khuỷu loại cảm biến quang

Hình 3.103: Nguyên lý hoạt động cảm biến vị trí trục khuỷu Khi trục khuỷu quay nó sẽ tạo ra một tín hiệu xung gửi về hộp ECU, ECU sẽ sử dụng thuật toán logic được lập trình sẵn trong hộp, nó đếm số xung đó trên một đơn vị thời gian và tính toán được tốc độ của trục khuỷu

Hình 3.104: Các chân của cảm biến vị trí trục khuỷu

Bước 1: Xoay công tắc máy ON và đề máy lên, cho động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng

Bước 2: Kiểm tra tương tự như cảm biến vị trí trục cam: Dùng máy đo xung để đo chân tín hiệu Ne xem có tín hiệu xung vuông hay không Nếu có thì cảm biến vẫn còn hoạt động tốt

Hình 3.105: Biểu đồ xung của CKPS

Cảm biến đo mức nhiên liệu

Cảm biến đo mức nhiên liệu là một trong các cảm biến quan trọng trên ô tô Hoạt động của cảm biến mức nhiên liệu dựa trên sự chuyển động lên xuống của phao trong bình chứa, sử dụng các thành phần như hệ thống phao và con trượt Các biến đổi này được chuyển thành tín hiệu điện áp và gửi đến bộ xử lý Bộ xử lý sau đó hiển thị thông tin về mức nhiên liệu lên màn hình đồng hồ, giúp người sử dụng theo dõi mức nhiên liệu hiện tại

Cảm biến này thường được dùng trên các dòng xe Hyundai Elantra, Mazda 3, Ford Ranger, Explorer, Everest, …

Hình 3.106: Cấu tạo của bộ đo mức nhiên liệu Cấu trúc bao gồm:

1 Phao nổi; 2 Bộ đo mức nhiên liệu; 3 Bộ bơm nhiên liệu

Hình 3.107: Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo mức nhiên liệu

Khi lượng nhiên liệu trong bình nhiên liệu tăng, phao nổi trên bề mặt nhiên liệu di chuyển lên (1) và khi lượng nhiên liệu trong bình nhiên liệu giảm, phao di chuyển xuống (2) Điện trở trong cảm biến giảm (3) khi phao di chuyển lên và điện trở trong cảm biến tăng (4) khi phao di chuyển xuống BCM phát hiện (5) giá trị điện áp thay đổi tùy theo điện trở trong cảm biến làm tín hiệu điện áp của đơn vị gửi đồng hồ đo nhiên liệu

Hình 3.108: Kiểm tra bộ đo mức nhiên liệu Kiểm tra

Bước 1: Hoàn thành quy trình an toàn

Bước 2: Nếu mức đồng hồ đo nhiên liệu cho biết nhiên liệu còn nhiều, tiến hành quy trình xả nhiên liệu

Bước 3: Ngắt kết nối cáp pin âm

Bước 4: Xác định các cực C và D của bơm nhiên liệu và so sánh với bảng thông số lỹ thuật

Bảng 3.13: Thông số kỹ thuật của bộ đo mức nhiên liệu

Vị trí của phao nổi Điện trở (Ω)

Cảm biến Oxy

Cảm biến oxy phát hiện nồng độ oxy (tỷ lệ không khí / nhiên liệu lý thuyết) trong khí thải, đây chính là thông tin cơ bản để xác định chủ yếu lượng phun nhiên liệu và là thông tin để xác định sự suy giảm của bộ chuyển đổi xúc tác Phát hiện nồng độ oxy (tỷ lệ không khí / nhiên liệu lý thuyết) trong khí thải và gửi nó đến PCM dưới dạng tín hiệu nồng độ oxy (tỷ lệ không khí / nhiên liệu lý thuyết)

Hình 3.109: Vị trí cảm biến oxy Cảm biến này thường được dùng trên những dòng xe Ford Escape, Fiesta, Focus, Honda Accord, CR-V, Civic, Toyota Camry, Corolla,…

Cảm biến oxy được làm nóng (HO2S) bao gồm zirconium và alumina và được lắp đặt ở cả phía trước và phía sau của bộ chuyển đổi xúc tác Nó thay đổi tùy theo tỷ

115 lệ không khí/nhiên liệu Cảm biến phải nóng để hoạt động bình thường Để giữ nóng, cảm biến có bộ sưởi được điều khiển bởi ECM thông qua tín hiệu chu kỳ nhiệm vụ Khi nhiệt độ khí thải thấp hơn giá trị quy định, bộ gia nhiệt sẽ làm nóng đầu cảm biến

Hình 3.110: Cấu tạo cảm biến Oxy

Hình 3.111: Sơ đồ mạch điện của cảm biến Oxy loại 4 dây Đầu dò của cảm biến oxy là một phần tử gốm Zirconium dioxide, hình ngón tay được đặt để tiếp xúc trực tiếp với khí thải từ động cơ Tính năng đặc trưng của chất điện phân rắn này là nó có thể xâm nhập đối với các ion oxy ở nhiệt độ cao hơn khoảng 300°C Cả hai mặt của sứ đều được phủ một lớp bạch kim mỏng (Platin), xốp và có tác dụng như một điện cực Luồng khí thải chảy bên ngoài của đầu dò và phía bên trong chứa đầy không khí bên ngoài đi vào

Hình 3.112: Sơ đồ mạch cảm biến Oxy

Hình 3.113: Sơ đồ các chân của cảm biến oxy

1 Chân tín hiệu cảm biến oxy

Bước 2: Khởi động động cơ

Bước 3: Làm nóng động cơ đến nhiệt độ hoạt động bình thường

Bước 4: Truy cập các thông số như tốc độ xe (VSS), tốc độ động cơ (ENG_RPM), O2S_OUT_VOLT12 (điện áp đầu ra HO2S)

Bước 5: Điều khiển xe và giảm tốc độ động cơ bằng cách nhả bàn đạp ga hoàn toàn khi tốc độ động cơ từ 3.000 vòng / phút trở lên

Bước 6: Xác minh rằng điện áp đầu ra HO2S (PID: O2S_OUT_VOLT12) là 0,3 V trở xuống trong khi giảm tốc như trong hình

Kiểm tra bằng điện trở:

Bước 1: Xoay công tắc OFF

Bước 2: Đo điện trở giữa chân 3 và 4

Bước 3: Kiểm tra xem điện trở có nằm trong thông số kỹ thuật không

Bảng 3.14: Thông số kỹ thuật cảm biến Oxy Đơn vị đo Thông số Điện trở bộ làm nóng (Ω) 3.3 – 4.1Ω [20℃(68℉)]

Hình 3.114: Biểu đồ hiển thị trên máy chẩn đoán của HO2S

Cảm biến A/F

Cảm biến tỉ lệ không khí và nhiên liệu (A/F) có khoảng làm việc rộng hơn cảm biến oxy (kiểu cũ) Nó dùng để phát hiện nồng độ oxy trong khí thải nhưng có cấu trúc khác và đặc tính cũng khác cảm biến oxy (kiểu cũ) Ưu điểm của cảm biến A/F là tín hiệu cảm biến rộng, phát hiện nhanh và điều chỉnh chính xác hơn cảm biến oxy (kiểu cũ)

Cảm biến này thường được dùng trên những dòng xe Toyota Corolla, Matrix,

Hình 3.115: Vị trí của của cảm biến A/F

Hình 3.116: Cấu tạo của cảm biến A/F Cảm biến A/F được cấu tạo bởi 3 bộ phận chính: Nernst cell giống như cảm biến oxy thông thường; Pump cell bộ tạo áp điện hóa học và Monitoring chamber buồng giám sát Nhiệm vụ là giữ cho điện áp ở Nernst cell luôn ở mức 450 milivolts

Hình 3.117: Sơ đồ mạch điện của cảm biến A/F Nhiệt độ làm việc của cảm biến từ 650C trở lên , cảm biến A/F được đặt trên một điện áp không đổi khoảng 0.45V và điện áp tín hiệu tỉ lệ thuận với lượng oxy có trong khí thải

Trong số các dây kết nối cảm biến, một dây mang điện áp tham chiếu 2,55V Điện áp tham chiếu này tùy theo nhà sản xuất mà có thể dao động từ 2,4 – 2,7V nhưng thường là 2,55V Trong khi đó VS luôn giữ ở mức điện áp 0,45V nên tổng điện áp cảm biến là 3V

Khi hỗn hợp không khí / nhiên liệu nghèo, có rất nhiều oxy ở bên ngoài Oxy bên trong không bị thu hút bởi oxy ở bên ngoài Trong điều kiện này, có rất ít sự khác biệt về cân bằng hóa học giữa bên ngoài khí quyển và bên trong khí thải Vì áp suất riêng phần oxy gần như bằng nhau, nên có rất ít lực kéo đối với các ion oxy, vì vậy rất ít sẽ di chuyển qua oxit zirconi Trong điều kiện hỗn hợp nghèo này, cảm biến oxy sẽ tạo ra điện áp thấp dưới 0,1 volt Sự khác biệt giữa VS và VR khiến VO tăng lên

Bộ khuếch đại vi sai tăng điện áp trên 2,55 volt Oxy hiện được bơm ra khỏi buồng khuếch tán đến ống xả, duy trì điện áp cảm biến ở khoảng 3,0 volt

Khi hỗn hợp A / F giàu có, thiếu oxy ở bên ngoài Oxy bên trong bị thu hút bởi hydro và carbon monoxide ở bên ngoài Trong điều kiện này, có một sự khác biệt lớn trong sự cân bằng hóa học của oxy giữa bên ngoài khí quyển và bên trong khí thải Sự khác biệt lớn về áp suất riêng phần oxy sẽ tạo ra điện áp cao lớn hơn 0,8 volt Ở hỗn hợp giàu, VS tăng, khiến VO giảm Đổi lại, điều này làm giảm điện áp xuống

120 dưới 2,55 volt Oxy được bơm từ khí thải vào buồng khuếch tán, duy trì điện áp cảm biến ở khoảng 3,0 volt

Hình 3.118: Đường đặc tuyến cảm biến A/F và cảm biến Oxy

Hình 3.119: Sơ đồ mạch cảm biến A/F

Hình 3.120: Sơ đồ các chân của cảm biến A/F

Bước 2: Khởi động động cơ

Bước 3: Làm nóng động cơ đến nhiệt độ hoạt động bình thường

Bước 4: Truy cập các thông số như tốc độ xe (VSS), tốc độ động cơ (ENG_RPM), O2S_Current

Bước 5: Điều khiển xe và giảm tốc độ động cơ bằng cách nhả bàn đạp ga hoàn toàn khi tốc độ động cơ từ 3.000 vòng / phút trở lên

Bước 6: Xác minh rằng điện áp đầu ra của cảm biến A/F là 0,25mA trở lên trong khi giảm tốc như trong hình

Hình 3.121: Biểu đồ hiển thị trên máy chẩn đoán của cảm biến A/F

Kiểm tra bằng điện trở:

Bước 1: Xoay công tắc OFF

Bước 2: Đo điện trở giữa chân 4 và 5

Bước 3: Kiểm tra xem điện trở có nằm trong thông số kỹ thuật không

Bảng 3.15: Thông số kỹ thuật cảm biến Oxy Đơn vị đo Thông số Điện trở bộ làm nóng (Ω) 2.5 – 4.0Ω [20℃(68℉)]

KIỂM TRA VÀ CHẨN ĐOÁN

Dụng cụ chuyên dùng SST

Hình 4.1: Các dụng cụ đặc biệt

Quy trình sửa chữa hư hỏng

Trước khi trải qua quá trình chẩn đoán, cần quan tâm đến sự tồn tại của vấn

123 đề Nếu vấn đề không được xác định thì không thể tiến hành sửa chữa Người chủ xe phải biết về xe của mình và nó được vận hành như thế nào Trước khi chẩn đoán, hãy đưa ra những câu hỏi:

- Loại đèn cảnh báo nào đang phát sáng ?

- Gặp vấn đề trong lúc động cơ hoạt động hay không hoạt động ?

- Vấn đề xảy ra trong quá trình khởi động, quá trình tăng tốc hay trong các quá trình khác ?

- Xe đi được bao lâu thì xảy ra vấn đề ?

- Có đèn cảnh báo nào phát sáng không ?

- Gần đây, xe đã từng làm dịch vụ hay sửa chữa ở đâu chưa ?

Câu hỏi cuối rất quan trọng vì các vấn đề xảy ra thường là kết quả của việc sửa chữa trước đó Biết được bộ phận nào được sửa chữa trước khi vấn đề xảy ra thì có thể khoanh vùng được vấn đề

Sau khi đánh giá tình hình, lời phàn nàn của khách hàng cần được xác nhận trước khi tiến hành chẩn đoán sâu hơn Khách hàng có thể được yêu cầu điền vào biểu mẫu chi tiết cảu vấn đề

4.2.2 Thực hiện kiểm tra sơ bộ kỹ lưỡng và các kiểm tra cơ bản

Kiểm tra trực quan là khía cạnh quan trọng nhất của chẩn đoán Hầu hết các chuyên gia đồng ý rằng từ 10% đến 30% tất cả các vấn đề về hiệu suất động cơ có thể được tìm thấy chỉ bằng cách thực hiện kiểm tra trực quan kỹ lưỡng Việc kiểm tra phải bao gồm những điều sau đây:

➢ Kiểm tra các vấn đề cơ bản

- Đầu nối bị ăn mòn

- Tiếng ồn, khói hoặc mùi bất thường

➢ Kiểm tra bộ lọc không khí và ống dẫn khí (các động vật, côn trùng nhỏ khác có thể xây tổ hoặc lưu trữ thức ăn trong đó)

➢ Kiểm tra mọi thứ hoạt động và không hoạt động bằng cách bật mọi thứ lên và quan sát rằng mọi thứ đang hoạt động bình thường

➢ Tìm kiếm bằng chứng về việc sửa chữa trước đó Bất cứ khi nào công việc được thực hiện trên một chiếc xe, luôn có nguy cơ một cái gì đó sẽ bị xáo trộn hoặc bị ngắt kết nối

➢ Kiểm tra mức và tình trạng dầu Một lĩnh vực khác để kiểm tra trực quan là mức dầu và tình trạng

- Mức dầu Dầu phải ở mức thích hợp

- Tình trạng dầu Sử dụng que diêm hoặc bật lửa, cố gắng châm dầu trên que thăm dầu; Nếu dầu bốc cháy, xăng có mặt trong dầu động cơ Nhỏ một ít dầu động cơ từ que thăm dầu vào ống xả nóng Nếu dầu sủi bọt hoặc sôi, chất làm mát (nước) có trong dầu Kiểm tra độ sạn bằng cách chà xát dầu giữa các ngón tay

➢ Kiểm tra mức độ và tình trạng nước làm mát Nhiều vấn đề về động cơ là do quá nóng Hệ thống làm mát hoạt động hiệu qảu là rất quan trọng đối với tuổi thọ của bất kỳ động cơ nào

LƯU Ý: Chỉ kiểm tra mức nước làm mát trong bộ tản nhiệt nếu bộ tản nhiệt mát Nếu bộ tản nhiệt nóng và nắp tản nhiệt bị tháo ra, việc giảm áp suất phía trên chất làm mát sẽ khiến chất làm mát sôi ngay lập tức, điều này có thể gây bỏng nặng vì chất làm mát nở ra một cách bùng nổ lên trên và ra ngoài từ lỗ mở của bộ tản nhiệt

➢ Đảm bảo đủ mức nhiên liệu Đảm bảo rằng bình nhiên liệu đã đầy ít nhất một phần tư đến một nửa; Nếu mức nhiên liệu thấp, có thể bất kỳ nước hoặc cồn nào ở đáy bình nhiên liệu sẽ đậm đặc hơn và có thể bị hút vào hệ thống nhiên liệu

➢ Kiểm tra điện áp bình acquy Điện áp của bình phải ít nhất là 12,4 volt và điện áp sạc (động cơ đang chạy) phải là 13,5 đến 15,0 volt ở 2000 vòng / phút Điện áp bình thấp có thể gây ra nhiều vấn đề, bao gồm giảm tiết kiệm nhiên liệu và tốc độ không tải không chính xác (thường là quá cao) Điện áp bình

125 cao hơn bình thường cũng có thể gây ra các vấn đề về mô-đun điều khiển hệ thống truyền lực (PCM) và có thể gây hư hỏng cho các mô-đun điện tử

➢ Kiểm tra áp suất bơm nhiên liệu Thông thường nguyên nhân của hiệu suất động cơ không liên tục là do bơm nhiên liệu điện yếu hoặc bộ lọc nhiên liệu bị tắc Kiểm tra áp suất bơm nhiên liệu sớm trong quá trình chẩn đoán giúp loại bỏ áp suất nhiên liệu thấp

4.2.3 Truy xuất mã lỗi chẩn đoán

Nếu DTC có trong bộ nhớ máy tính, nó có thể được báo hiệu bằng cách hiện đèn báo sự cố (MIL), thường được gắn nhãn "CHECK ENGINE" Bất kỳ mã nào được hiển thị trên công cụ quét khi MIL không bật được gọi là mã đang chờ xử lý Mặc dù mã đang chờ xử lý này rất hữu ích cho kỹ thuật viên để biết rằng lỗi đã được phát hiện trong quá khứ, nhưng sẽ cần thử nghiệm thêm để tìm ra nguyên nhân gốc rễ của vấn đề Kiểm tra và ghi lại thông tin mã lỗi Điều này cho biết khi nào DTC được thiết lập và điều này không chỉ giúp kỹ thuật viên xác định điều gì có thể khiến mã được đặt mà còn giúp xác minh việc sửa chữa bằng cách vận hành xe trong cùng điều kiện hoặc tương tự

4.2.4 Kiểm tra bản tin dịch vụ kỹ thuật

Kiểm tra các quy trình sửa chữa hoặc sửa chữa trong bản tin dịch vụ kỹ thuật (TSB) phù hợp với các triệu chứng Theo các nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà sản xuất ô tô, có tới 30% xe có thể được sửa chữa theo thông tin, đề xuất hoặc các bộ phận thay thế được tìm thấy trong bản tin dịch vụ DTC phải được biết trước khi tìm kiếm bản tin dịch vụ, vì bản tin thường bao gồm thông tin về việc giải quyết các vấn đề liên quan đến mã sự cố chẩn đoán được lưu trữ

4.2.5 Xem xét kỹ dữ liệu trên công cụ chẩn đoán

Các nhà sản xuất xe đã cung cấp cho kỹ thuật viên ngày càng nhiều dữ liệu về công cụ kiểm tra Các kỹ thuật viên mới bắt đầu thường quan sát lướt qua dữ liệu mà không có manh mối thực sự về những gì họ đang tìm kiếm Khi được hỏi, họ thường trả lời rằng họ đang tìm kiếm điều gì đó bất thường Cách tốt nhất để xem dữ liệu là

126 xem theo một trình tự xác định và với các dữ liệu cụ thể để có thể biết nhiều nhất về hoạt động của động cơ

4.2.6 Khoanh vùng vấn đề Để phân vùng hư hỏng cần phải làm theo ba mục sau:

- Xác định những vùng có khả năng hư hỏng

Bảng mã lỗi hệ thống điều khiển điện tử

Bảng 4.1: Bảng mã lỗi của hệ thống điều khiển điện tử

Mã lỗi Mô tả Nguyên nhân có thể

P007000 P007000 được đặt khi Mô-đun điều khiển động cơ (ECM) nhận được tín hiệu Cảm biến nhiệt độ không khí xung quanh (AATS) quá cao hoặc thấp từ A/C ECM thông qua giao tiếp CAN

1 Tiếp xúc kém giữa các đầu nối

2 Hở mạch hoặc ngắn mạch

P007100 P007100 sẽ đặt khi chỉ số Cảm biến nhiệt độ không khí xung quanh (AATS) thực tế, được cung cấp qua CAN, khác (lớn hơn 77 ° F (25 ° C)) so với giá trị tính toán ECM sử dụng kết hợp hai cảm biến, Cảm biến nhiệt độ dầu (OTS) Cảm biến nhiệt độ

128 không khí nạp (OTS) và / hoặc

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECT)

P008700 P008700 được đặt khi mức áp suất đường ray nhiên liệu thực tế thấp hơn giá trị mục tiêu của nó

2 Bộ lọc nhiên liệu bị tắc

3 Đường cung cấp nhiên liệu gặp vấn đề

5 Van điều chỉnh áp suất nhiên liệu

6 Bơm nhiên liệu áp suất cao

7 Cảm biến áp suất ống rail

P008800 P008800 được đặt khi mức áp suất đường ray nhiên liệu thực tế vượt quá giá trị mục tiêu của nó

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu cảm biến áp suất ống rail

3 Đường hồi nhiên liệu gặp vấn đề

4 Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu

5 Cảm biến áp suất ống rail

P008B00 P008B00 được đặt khi điện áp của tín hiệu đầu ra Cảm biến áp suất nhiên liệu (FPS) nằm trong khoảng từ 3,7V đến 4,75V

1 Tiếp xúc kém của đầu nối

2 Tắc nghẽn đường nhiên liệu

3 Van giảm áp quá mức bị kẹt

P010600 P010600 được đặt khi giá trị

Cảm biến áp suất tuyệt đối

(MAPS) lớn hơn giá trị tham

2 Bộ lọc không khí bẩn

3 Nắp dầu hoặc que thăm dầu bị

129 chiếu thiếu hoặc không được lắp đặt chính xác

4 Rò rỉ không khí trong hệ thống nạp

5 MAPS hoặc TPS bị lỗi

P010700 P010700 được đặt khi Mô-đun điều khiển động cơ (ECM) phát tín hiệu đầu vào của Cảm biến áp suất tuyệt đối (MAPS) thấp

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu

3 Hở mạch trong mạch tín hiệu

P010800 P010800 được đặt khi Mô-đun điều khiển động cơ (ECM) phát hiện tín hiệu đầu vào của Cảm biến áp suất tuyệt đối đa tạp

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu MAPS

3 Hở mạch trong mạch nối đất

P011100 P011100 được đặt khi giá trị

Cảm biến nhiệt độ không khí nạp

P011200 P011200 được đặt khi nhiệt độ đo được của Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (IATS) cao hơn ngưỡng tối đa

2 Ngắn mạch trong mạch IATS

P011300 P011300 được đặt khi nhiệt độ đo được của Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (IATS) thấp hơn

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu IATS

130 ngưỡng tối thiểu trong 10 giây 3 Hở mạch trong mạch IATS

P011600 P011600 được đặt khi có sự thay đổi trong tín hiệu Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ

(ECTS) trong khi lái xe

2 Kiểm tra khối lượng nước làm mát

P011700 P011700 được đặt khi nhiệt độ đo được của Sensor Nhiệt độ

Nước làm mát Động cơ (ECTS) cao hơn ngưỡng tối đa

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu ECTS

P011800 P011800 được đặt khi nhiệt độ đo được của Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECTS) thấp hơn ngưỡng tối thiểu

3 Ngắn mạch trong mạch nối đất ECTS

P011900 P011900 được đặt khi sự thay đổi tín hiệu Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECTS) quá mạnh trong khoảng thời gian ngắn

P012100 P012100 được đặt khi chênh lệch giá trị cảm biến giữa cảm biến vị trí bướm ga (TPS) 1 và TPS 2 lớn hơn giá trị xác định trước

P012200 P012200 được đặt khi phát hiện diện áp đầu vào của Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) thấp

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu TPS 1

P012300 P012300 được đặt khi điện áp đầu vào của Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) cao hơn ngưỡng tối đa

2 Hở hoặc ngắn mạch trong mạch tín hiệu TPS 1

P013100 P013100 được đặt khi phát hiện mạch tín hiệu Cảm biến oxy số 1 điện áp thấp

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu Cảm biến O2 số 1

P013200 P013200 được đặt khi phát hiện mạch tín hiệu Cảm biến oxy số 1 điện áp cao

P013300 P013300 được đặt khi khả năng phản hồi của Cảm biến Oxy (O2) số 1 thấp đáng kể

2 Rò rỉ hoặc tắc nghẽn trong hệ thống khí nạp

P013600 P013600 được đặt khi phát hiện lỗi trong mạch Cảm biến oxy

2 Hở mạch Cảm biến O2 số 2

P013700 P013700 được đặt khi phát hiện mạch tín hiệu Cảm biến oxy số 2

2 Ngắn mạch trong mạch tín

132 điện áp thấp hiệu Cảm biến O2 số 2

P013800 P013800 được đặt khi phát hiện mạch tín hiệu Cảm biến oxy (O2) số 2 điện áp cao

P013A00 P013A00 được đặt khi khả năng phản hồi của Cảm biến Oxy (O2) số 2 thấp đáng kể

2 Rò rỉ trong hệ thống nạp hoặc xả

P013B00 P013B00 được đặt khi thời gian đáp ứng của Cảm biến Oxy (O2) số 2 trở nên chậm đáng kể sau khi cắt nhiên liệu

P014000 P014000 được đặt khi điện áp của Cảm biến oxy (O2) số 2 lớn hơn 0,2V ngay cả sau khi hết nhiên liệu

P012500 P012500 được đặt khi Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ

(ECTS) quá thấp để kích hoạt điều khiển tỷ lệ không khí / nhiên liệu

P019100 P019100 được đặt khi tín hiệu

Cảm biến áp suất đường ray

2 Ngắn mạch trong mạch van

133 nhiên liệu (RPS) quá cao hoặc quá thấp điều khiển áp suất nhiên liệu

P019200 P019200 được đặt khi phát hiện thấy hở hoặc ngắn mạch trong mạch tín hiệu Cảm biến áp suất đường ray nhiên liệu (RPS)

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu RPS

P019300 P019300 được đặt khi phát hiện thấy mạch bị hở hoặc ngắn mạch trong mạch tín hiệu Cảm biến áp suất đường ray nhiên liệu (RPS)

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu RPS

3 Hở mạch trong mạch nối đất

P019600 Bộ phận Contrul điện tử (ECU) của động cơ theo dõi cả nhiệt độ nước làm mát và nhiệt độ nạp

P019600 được đặt khi nhiệt độ dầu động cơ bất thường

P019700 Nếu nhiệt độ đo được cao hơn giá trị ngưỡng tối đa, Mô-đun điều khiển động cơ (ECM) sẽ đặt

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu OTS

P019800 Nếu nhiệt độ đo được thấp hơn 1 Tiếp xúc kém của đầu nối

134 giá trị ngưỡng tối thiểu, Mô-đun điều khiển động cơ (ECM) sẽ đặt

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu OTS

3 Hở mạch trong mạch OTS

P022100 P022100 được đặt khi chênh lệch giá trị cảm biến giữa Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) 1 và TPS 2 lớn hơn giá trị xác định trước

P022200 P022200 được đặt khi Mô-đun điều khiển động cơ (ECM) phát hiện điện áp đầu vào của Cảm biến vị trí bướm ga (TPS)2 thấp

1 Hở hoặc ngắn mạch trong mạch tín hiệu

2 Kết nối kém hoặc dây bị hỏng

P022300 P022300 được đặt khi điện áp đầu vào của cảm biến cao hơn giá trị ngưỡng tối đa

P031500 P031500 được đặt khi giá trị độ lệch đã học nằm ngoài phạm vi bình thường

2 Cảm biến vị trí trục khuỷu

P032600 P032600 được đặt khi có tín hiệu bất thường từ cảm biến kích nổ

3 Knock sensor P033500 P033500 được đặt khi không 1 Tiếp xúc kém của đầu nối

135 phát hiện được điểm mục tiêu

(răng dài) từ cảm biến vị trí trục khuỷu trong khi nó quay ba lần

2 Hở hoặc ngắn mạch trong mạch CKPS

3 Bị hỏng mặt bích kết nối hoặc bánh đà

P033600 P033600 được đặt khi tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu bị thiếu hoặc thừa

2 Hở hoặc ngắn trong mạch

3 Bị hỏng mặt bích kết nối hoặc bánh đà

4 Điều chỉnh sai vị trí trục khuỷu và đai trục cam

P034000 P034000 được đặt khi không có tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam nạp

1 Tiếp xúc kém với đầu nối hoặc dây bị hỏng

2 Hở hoặc ngắn mạch trong mạch CMPS

3 Điều chỉnh sai vị trí trục khuỷu / trục cam

4 Cảm biến vị trí trục cam

P034100 P034100 được đặt khi có lỗi trong tín hiệu cảm biến vị trí cam nạp

2 Điều chỉnh sai vị trí trục khuỷu và trục cam

P036500 P036500 được đặt khi không có tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam xả

1 Tiếp xúc kém với đầu nối hoặc dây bị hỏng

2 Hở hoặc ngắn mạch trong mạch CMPS

3 Điều chỉnh sai vị trí ròng rọc trục khuỷu / trục cam

4 Cảm biến vị trí trục cam

P036600 P036600 được đặt khi có lỗi trong tín hiệu cảm biến vị trí cam xả

2 Điều chỉnh sai vị trí trục khuỷu và trục cam

P045100 P045100 được đặt khi ECM động cơ nhận được giá trị tín hiệu quá cao hoặc quá thấp từ cảm biến áp suất bình xăng

3 Cảm biến áp suất bình nhiên liệu

4 Nắp bình nhiên liệu đang mở

P045200 P045200 được đặt khi Mô-đun điều khiển động cơ (ECM) phát tín hiệu dầu vào của Cảm biến áp suất bình nhiên liệu (FTPS) thấp

2 Hở mạch trong mạch điện

P045300 P045300 được đặt khi Mô-đun điều khiển động cơ (ECM) phát hiện tín hiệu đầu vào của Cảm biến áp suất bình nhiên liệu

P045400 P045400 được đặt khi phát hiện tiếng ồn trong tín hiệu Cảm biến áp suất bình nhiên liệu (FTPS)

P046100 P046100 được đặt khi tốc độ thay đổi mức nhiên liệu nhỏ hơn

2 Cảm biến mức nhiên liệu

P046200 P046200 được đặt khi tín hiệu đầu vào của mạch cảm biến mức nhiên liệu thấp

P046300 P046300 được đặt khi tín hiệu đầu vào của mạch cảm biến mức nhiên liệu cao

P046400 P046400 được đặt khi có sự khác biệt đáng kể giữa mức nhiên liệu đo được và mức nhiên liệu được ngụ ý bởi tín hiệu cảm biến mức nhiên liệu

P053200 P053200 được đặt khi Mô-đun điều khiển động cơ (ECM) phát hiện ngắn mạch trong cảm biến

138 áp suất môi chất lạnh A / C

P053300 P053300 được đặt khi điện áp của cảm biến áp suất A / C lớn hơn 4,7V

3 Hở mạch trong mạch điện

4 Cảm biến áp suất môi chất lạnh

P132600 ECM phát hiện lỗi cảm biến kích nổ bằng cách theo dõi phạm vi của tín hiệu đầu vào tương tự từ cảm biến kích nổ Nếu phát hiện tín hiệu tiếng gõ và mức độ nhiễu, ECM / PCM sẽ đặt DTC

2 Rung động cơ (mòn ổ trục, v.v.)

3 Hở hoặc ngắn trong mạch tín hiệu

P212200 P212200 được đặt khi phát hiện tín hiệu đầu vào mạch tín hiệu của Cảm biến vị trí Accel

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu của APS1

P212300 P212300 được đặt khi điện áp đầu vào của cảm biến vị trí Accel

(APS) cao hơn ngưỡng tối đa

P212700 P212700 được đặt khi khi phát hiện tín hiệu đầu vào mạch tín hiệu của Cảm biến vị trí Accel

2 Ngắn mạch trong mạch tín hiệu của APS2

P212800 P212800 được đặt khi điện áp đầu vào của cảm biến cao hơn ngưỡng tối đa

P213800 ECM động cơ giám sát các giá trị đầu ra của APS1 và APS2 khi xe đáp ứng tất cả các điều kiện tiên quyết để chẩn đoán P213800

DTC được đặt khi chênh lệch giữa đầu ra của APS1 và đầu ra của APS2 vượt quá giá trị xác định trước

2 Hở hoặc ngắn mạch trong mạch APS

P219500 P219500 được đặt khi các đặc tính tín hiệu của Cảm biến O2 số

P219600 P219600 được đặt khi các đặc tính tín hiệu của Cảm biến O2 số

P223700 ECM giám sát mạch dòng bơm

O2 Sensor (Up) (VIP) và đặt

2 Mở mạch tín hiệu của Cảm

DTC P223700 nếu phát hiện phát hiện sự không khớp dòng điện dương trong cảm biến oxy (O2) biến O2 số 1

P224300 ECM giám sát mạch điện áp tham chiếu cảm biến O2 số 1 và đặt DTC P224300 nếu phát hiện phát hiện thấy một mạch hở trong mạch tham chiếu cảm biến

2 Mở mạch tín hiệu của Cảm biến O2 số 1

P225100 ECM giám sát mạch nối đất tham chiếu cảm biến O2 số 1 và đặt

DTC P225100 nếu tín hiệu cảm biến O2 Sensor số 1 cho biết bị kẹt

2 Mở mạch tín hiệu của Cảm biến O2 số 1

P227000 P227000 được đặt khi điện áp của Cảm biến O2 phía sau số 2 cho biết tỷ lệ nhiên liệu không khí là nghèo mặc dù điều khiển tỷ lệ không khí-nhiên liệu đang hoạt động do hỗn hợp nhiên liệu không khí phong phú

P227100 P227100 được đặt khi điện áp của Cảm biến O2 số 2 cho biết tỷ lệ nhiên liệu không khí rất phong

141 phú mặc dù điều khiển tỷ lệ không khí-nhiên liệu đang hoạt động do hỗn hợp nhiên liệu không khí nghèo

P229700 ECM theo dõi mức tín hiệu Cảm biến O2 số 1 trong quá trình cắt nhiên liệu để kiểm tra tính hợp lý Mô-đun điều khiển động cơ

(ECM) đặt DTC P229700 nếu tín hiệu Cảm biến O2 số 1 nằm ngoài ngưỡng định trước

P241400 P241400 được đặt khi dòng điện của Cảm biến O2 phía trước lớn hơn 3,6mA khi tải một phần hoặc đầy tải

2 Cài đặt Cảm biến O2 sai

P254000 Mô-đun điều khiển động cơ

(ECM) đặt DTC khi phát hiện sự thay đổi thất thường của tín hiệu cảm biến áp suất nhiên liệu

2 Cảm biến áp suất nhiên liệu

P254100 P254100 được đặt khi phát hiện thấy hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến áp suất nhiên liệu

P254200 P254200 được đặt khi phát hiện chập pin trong mạch cảm biến áp suất nhiên liệu

P262600 Mô-đun điều khiển động cơ

(ECM) giám sát mạch điện trở hiệu chỉnh Cảm biến O2 số 1

(VRC) và đặt DTC P262600 nếu phát hiện tín hiệu cảm biến O2 số

2 Hở mạch tín hiệu của Cảm biến O2 số 1

Tiêu đề	Cảm Biến Trên Động Cơ Ô Tô
Tác giả	Nguyễn Quốc Tùng, Lê Tiến Pháp
Người hướng dẫn	ThS. Đinh Tấn Ngọc
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	175
Dung lượng	13,09 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[1] Handbook of Modern Sensors – Jacob Fraden	Khác
[2] Design of a High Precision Ultrasonic Gas Flowmeter – Jianfeng Chen [3] Giáo trình cảm biến – Phan Quốc Phô	Khác
[4] Các bộ cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển – Lê Văn Doanh	Khác
[5] Automotive Vehicle Sensors – S.-H.Sheen, A.C. Raptis and M.J. Moscynski [6] Piezoresistive Pressure Sensors – Iordania Constantinou	Khác
[9] Điện động cơ và điều khiển động cơ – PGS-TS Đỗ Văn Dũng	Khác