thi công mô hình động cơ honda k20a

ii TÓM TẮT Đồ án thi công mô hình động cơ Honda K20A được biên soạn dựa trên việc thực hành trực tiếp trên động cơ thực tế song song với tìm hiểu nguyên lý, cấu tạo, chức năng của các

KHÁI QUÁT ĐỘNG CƠ HONDA K20A

Giới thiệu động cơ Honda K20A

Động cơ K20A được sản xuất đặc biệt cho JDM (Thị trường nội địa Nhật Bản) và là dòng K đầu tiên được tung ra thị trường vào năm mẫu 2001, được lắp đặt trên các mẫu xe được quan tâm phổ biến như Accord, Civic và Stream Tại thời điểm đó, động cơ này có hiệu suất cao nhất và là “trái tim” của thương hiệu “Honda”, điểm nổi bật nhất của động cơ này là hệ thống VTEC với trục cam đôi nhằm nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ

2.2 Thông số kỹ thuật động cơ Honda K20A

Bảng 2 1 Thông số kỹ thuật động cơ Honda K20A Ý nghĩa tên động cơ: K20A

• K20: Tên thứ tự của động cơ

• A: Thế hệ động cơ thứ nhất trong dòng động cơ

Một số loại xe được trang bị động cơ Honda K20A gồm: Honda Civic Type R (JDM) 2001-

2006, Acura RSX 1 2001-2006, Honda C-RV 2001-2006, Honda F-RV 2001-2007…

Điểm nổi bật của động cơ Honda K20A

Hệ thống cam biến thiên i-VTEC là sự kết hợp của hai hệ thống VTEC và VTC

VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) là hệ thống điểu khiển thời điểm của xú pap và điều khiển độ nâng van bằng điện tử Hệ thống VTEC bố trí hai loại vấu cam ở mỗi xy lanh, vấu cam tốc độ thấp và cấu cam tốc độ cao nhằm giúp cải thiện hiệu suất động cơ ở tốc độ thấp và tốc độ cao Việc sử dụng vấu cam nào phải tùy theo tải trọng cũng như điều kiện làm việc cụ thể của động cơ

❖ Cấu tạo của hệ thống

Hình 2 3 Các thành phần của thệ thống VTEC

Hình 2 4 Cấu tạo hệ thống VTEC

Mỗi xy lanh được bố trí 2 xú pap nạp và 2 xú pap thải, hai vấu cam nạp có biên độ mở khác nhau, một cam có biện độ mở lớn và một cam có biên độ mở nhỏ Các piston lắp đặt bên trong cò mổ sẽ đẩy piston đồng bộ di chuyển cùng hướng để ép piston chặn và lò xo hoàn lực lại tạo sự liên kết hai cò mổ lại với nhau Khí mất áp lực dầu, dưới sự hoàn lực của lò xo thông qua piston chặn sẽ được piston đồng bộ trở về làm tách 2 cò mổ riêng rẽ

Hình 2 5 Trục cam với 3 vấu cam nạp trên 1 xy lanh

❖ Nguyên lý hoạt động của VTEC

VTEC cho phép động cơ chuyển đổi 2 biên dạng cam Ở động cơ DOHC, mỗi trục cam được thiết kế với 2 vấu cam chính và 1 vấu cam phụ có hành trình dài hơn và bề rộng to hơn, đồng thời cũng có 3 cò mổ

Khi tốc độ động cơ thấp: Lượng hoà khí cần nạp vào xy lanh không nhiều Ba cò mổ hoạt động độc lập vì piston đồng bộ chưa được đưa vào, không liên kết với nhau Hai xú pap lúc này chịu sự điều khiển của hai vấu cam có độ mở nhỏ Vì hai cấu cam này là vấu cam có kích thước nhỏ nên hành trình của xú pap (độ mở xú pap) lúc này cũng nhỏ cho nên lượng hòa khí đi vào trong xylanh ít, phù hợp với động cơ đang hoạt động ở vòng thua thấp

Khi tốc độ động cơ tăng lên: Tín hiệu từ các cảm biến gửi về PCM, PCM sẽ kích hoạt hệ thống VTEC, PCM cấp điện 12V cho van điều khiển điện của VTEC làm áp suất dầu tăng lên đẩy chốt gài ở cò mổ chính giữa, kết nối cò mổ này với 2 cò mổ còn lại, khiến cho 2 cò mổ này hoạt động theo biên dạng cam chính giữa, với độ nâng cao hơn, thời gian mở dài hơn Kết quả là động cơ có khả năng nạp nhiều hòa khí vào xy lanh hơn, từ đó tạo ra mức công suất lớn hơn

Khi tốc độ động cơ giảm xuống: PCM ngắt điện van điều khiển điện VTEC, làm cho chốt liên kết 3 cò mổ được gỡ bỏ, khiến cò mổ ở giữa không còn tác động đến 2 cái còn lại, từ đó động cơ hoạt động lại như bình thường

Hình 2 6 Hệ thống Honda VTEC

VTC (Variable Overlap Timing Control) là thành phần bổ sung biến DOHC VTEC thành

“DOHC i-VTEC” Đây là cơ cấu làm quay trục cam nạp so với trục cam xả nhờ áp suất dầu, VTC thay đổi góc trùng điệp của xú pap nạp và xú pap xả bằng cách thay đổi góc lệch của cam nạp và cam xả trên cùng một xi lanh, điều đó đồng nghĩa với việc có thể kiểm soát được thời điểm đóng mở, thời gian mở, độ mở của xú pap trên động cơ

❖ Cấu tạo hệ thống VTC

Hệ thống VTC trên động cơ Honda K20A gồm:

• Các cảm biến: cảm biến vị trí trục cam VTC, cảm biến TPS, cảm biến MAP, cảm biến CKP, cảm biến IAT, cảm biến ECT…

• Bộ dẫn động VTC: gồm có cánh quạt, chốt khoá, lò xo chốt và hộp bánh răng đóng hoặc mở cam được lắp ở cuối trục cam nạp

Hình 2 7 Cấu tạo bộ dẫn động VTC

❖ Van điện từ khiểu khiển dầu VTC Để điều khiển góc trục cam thay đổi liên tục, van từ điều khiển dầu VTC điều khiển áp suất dầu đến buồng sớm/buồng muộn của bộ dẫn động VTC theo tín hiệu từ PCM Van từ có bộ lọc để tránh nhiễm bẩn từ vật thể lạ

Hình 2 8 Van điện từ điều khiển dầu VTC

❖ Vận hành hệ thống VTC

Khi động cơ chưa hoạt động, cánh quạt bị khoá ở vị trí ban đầu bằng chốt khoá vì vậy động cơ sẽ khởi động êm Sau khi động cơ khởi động, cánh quạt quay tự do vì chốt khoá đã được đẩy ngược về phía lò xo nén bởi áp suất dầu

Hình 2 9 Bộ dẫn động VTC khi động cơ chưa hoạt động

PCM dựa vào tín hiệu từ cảm biến TPS và cảm MAP để tính toán góc vận hành bộ dẫn động VTC chuẩn Bên cạnh đó, PCM cũng lấy tín hiệu từ cảm biến ECT và cảm biến IAT để hiệu chỉnh Sau đó PCM sẽ điều khiển tăng hoặc giảm thời gian đóng mở van và thực hiện điều khiển phản hồi tới các van từ điều khiển dầu VTC

Hình 2 10 Sơ đồ hệ thống VTC

Vận hành quay sớm: Khi khoang buồng sớm được thay đổi bằng áp suất dầu từ van từ điều khiển dầu VTC, trục cam quay theo bên sớm Trong trường hợp trạng thái không bị nén dầu (động cơ dừng), bộ dẫn động VTC bị khoá ở hầu hết vị trí sớm bằng lò xo hồi vị và chốt khoá

Hình 2 11 Van Từ Điều khiển dầu VTC vận hành quay sớm

Vận hành quay trễ: Khi khoang muộn được thay đổi bằng áp suất dầu từ van từ điều khiển dầu VTC, trục cam quay theo bên muộn Trong trường hợp trạng thái không bị nén dầu (động cơ dừng), bộ dẫn động VTC bị khoá ở hầu hết vị trí muộn bằng chốt khoá

Hình 2 12 Van Từ Điều khiển Dầu VTC vận hành quay trễ Ở tốc độ cao, thời gian đóng mở van ít hơn nhiều, mặc dù cần cung cấp nhiều hỗn hợp nhiên liệu-không khí hơn Vì vậy, cần phải tăng pha mở và chiều cao nâng van, đó là điều VTEC thực hiện, đồng thời hệ thống VTC “tạo điều kiện thuận lợi” để VTEC hoạt động hiệu quả

Nếu hệ thống VTEC, với sự hỗ trợ của một mấu cam bổ sung, cho phép nâng các van sâu hơn và tăng nhẹ thời gian mở, VTC có thể thay đổi vị trí góc trục cam để các van mở sớm hơn

Không giống như hệ thống VTEC được kích hoạt ở một dải tốc độ nhất định, hệ thống VTC bổ sung hoạt động liên tục và liên tục điều chỉnh thời điểm mở các van nạp tùy theo tải trọng động cơ

CÁC CẢM BIẾN TRÊN ĐỘNG CƠ HONDA K20A

Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP)

- Hình (d): Từ thông qua phần tử MRE giảm, điện áp ra giảm theo

Khi rotor cảm biến chuyển động, từ thông qua phần tử MRE thay đổi dẫn đến điện trở của nó thay đổi vì vậy điện áp phát ra cũng sẽ thay đổi Như vậy tín hiệu đầu phát ra của cảm biến dạng xoay chiều và có hình sin, tín hiệu này sẽ được chuyển đổi thành xung vuông nhờ IC và gửi về PCM Điện áp ở mức thấp khoảng 1V và ở mức cao khoảng 4V

Trên động cơ K20A bố trí hai cảm biến vị trí trục cam Một để phát hiện thời điểm của cam nạp và cái còn lại dùng để phát hiện thời điểm của trục cam thải Nguyên lý làm việc của chúng tương tự nhau, nhưng biên dạng của rotor khác nhau

3.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP)

Cảm biến vị trí trục khuỷu có chức năng đo tốc độ của trục khuỷu, xác định vị trí của trục khuỷu để gửi về cho PCM PCM sẽ sử dụng tín hiệu đó để tính toán thời gian phun nhiên liệu, góc đánh lửa sớm cũng như điều khiển tốc độ cầm chừng, bơm nhiên liệu… Cảm biến CKP trên động cơ Honda K20A sử dụng loại Hall

Cảm biến vị trí trục khuỷu loại Hall bao gồm:

• Một phần tử Hall ở đầu cảm biến,

• Một nam châm vĩnh cửu trong cảm biến.

Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (MAP)

Hình 3 7 Cảm biến vị trí trục khuỷu và điện áp tạo ra của cảm biến

Cảm biến vị trí trục khuỷu trên động cơ Honda K20A sử dụng loại Hall nên nguyên lí hoạt động tương tự như cảm biến CMP đã trình bày ở trên

Khi động cơ hoạt động, lúc này trục khuỷu quay làm cho rotor quay, nó sẽ tạo ra tín hiệu gửi về PCM động cơ, PCM 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

3.3 Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (MAP)

Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp có chức năng cảm nhận tải trọng của động cơ bằng cách tạo ra một tín hiệu điện áp tỉ lệ thuận với lượng chân không trong đường ống nạp Nhờ vào tín hiệu này, PCM động cơ sẽ điều chỉnh thời điểm đánh lửa và cũng như thời gian phun nhiên liệu

Khi động cơ hoạt động, bướm ga được mở lớn hơn làm cho lượng chân không tạo ra nhỏ hơn, đồng nghĩa với việc sẽ có nhiều không khí được nạp vào buồng đốt, vì vậy đòi hỏi phải có

20 nhiều nhiên liệu hơn để giữ cân bằng tỉ lệ không khí/nhiên liệu Trên thực tế, khi PCM nhận được tín hiệu từ cảm biến MAP, nó sẽ điều khiển thời gian phun dài hoặc ngắn hơn để tạo hỗn hợp hòa khí thích hợp theo tải trọng của động cơ

Cảm biến MAP được cấu tạo bởi một buồng chân không, được ngăn cách bởi một lớp màng silicon mỏng để duy trì mức độ tiêu chuẩn Buồng được gắn chip silicon (IC), một đầu của chip này tiếp xúc với áp suất không khí từ đường ống nạp, ống góp và bộ lọc khí nạp Đầu còn lại tiếp xúc với chân không của buồng kín

Hình 3 9 Cấu tạo cảm biến MAP

Cảm biến MAP đo áp suất đường ống nạp bằng một IC lắp trong cảm biến và tạo ra tín hiệu tín hiệu gửi về PCM PCM sẽ quyết định góc đánh lửa sớm cơ bản cũng như thời gian phun nhiên liệu cơ bản dựa vào tín hiệu này

Buồng chân không được duy trì độ chân không chuẩn gắn liền với một chip silicon và cả hai được đặt bên trong cảm biến Một bên của chip tiếp xúc với áp suất đường ống nạp, bên còn lại tiếp xúc với độ chân không trong buồng chân không

Khi áp suất đường ống nạp thay đổi, hình dạng của chip silicon sẽ thay đổi và làm giá trị điện trở của nó cũng dao động và thay đổi theo mức độ biến dạng IC bên trong cảm biến được cấp nguồn 5V, nó sẽ chuyển đổi giá trị dao động này thành một tín hiệu điện áp và gửi về PCM, đó là tín hiệu áp suất đường ống nạp

Hình 3 10 Sơ đồ mạch điện cảm biến MAP

PCM cung cấp nguồn 5V cho IC, khi áp suất càng lớn tín hiệu điện áp từ cực MAP gửi về PCM càng tăng và ngược lại Cảm biến MAP có các cực sau:

• VCC1: Nguồn 5V cung cấp cho cảm biến

Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT)

Khi động cơ hoạt động, áp suất tăng, lượng không khí tăng Sự khác biệt này sẽ kích hoạt tác động của chip lên buồng kín, gây ra sự thay đổi về điện trở Lúc này PCM sẽ tổng hợp tín hiệu từ các cảm biến khác nhau để tính toán tỷ trọng để xác định chính xác khối lượng và đưa ra tỷ lệ tối ưu với nhiên liệu trước khi nạp vào buồng đốt

3.4 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT)

Cảm biến nhiệt độ khí nạp được dùng để đo nhiệt độ khí nạp vào động cơ và gửi về hộp PCM để PCM thực hiện việc điều chỉnh lượng phun nhiên liệu cũng như góc đánh lửa sớm nhằm đảm bảo tỷ lệ hoà khí tối ưu

Cảm biến IAT là một chất bán dẫn có trị số nhiệt điện trở âm (điện trở tăng lên khi nhiệt độ thấp và ngược lại)

Cảm biến IAT được mắc nối tiếp với một điện trở cố định trong PCM Điện áp 5V sẽ được PCM cung cấp cho cảm biến và kiểm tra điện áp thay đổi tại điểm giữa điện trở cố định và điện trở cảm biến

Khi nhiệt độ không khí nạp thay đổi, tín hiệu cảm biến IAT gửi về PCM cũng thay đổi theo

Bộ vi xử lý xác định tín hiệu cảm biến IAT bằng cách đo điện áp tại cực IAT.

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

Khi nhiệt độ không khí cao điện trở cảm biến sẽ thấp và ngược lại, sự thay đổi nhiệt độ cũng không khí làm thay đổi giá trị điện trở của cảm biến dẫn đến làm thay đổi điện áp đặt ở chân cảm biến và tín hiệu điện áp này được gửi về PCM

Hình 3 12 Mạch điện cảm biến IAT

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

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát được bố trí ở đường nước làm mát ECT, là một trong những cảm biến rất quan trọng giúp bảo vệ động cơ, giúp động cơ hoạt động hiệu quả và ổn định

Hình 3 13 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát sử dụng để đo nhiệt độ nước làm mát của động cơ và gửi tín hiệu về PCM để PCM thực hiện những hiệu chỉnh sau góc đánh lửa sớm, thời gian phun nhiên liệu, điều khiển quạt, điều khiển tốc độ cầm chừng…

Cấu tạo của cảm biến ECT có dạng trụ rỗng với ren ngoài, bên trong có lắp một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm Khi nhiệt độ nước làm mát thấp thì giá trị điện trở sẽ cao và ngược lại, sự thay đổi giá trị điện trở này làm thay đổi giá trị điện áp gửi về PCM

Hình 3 14 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến vị trí bướm ga (TPS)

PCM gửi một điện áp từ bộ ổn áp qua điện trở giới hạn dòng (điện trở này có giá trị không đổi) tới cảm biến rồi về PCM và ra mass Nối song song với cảm biến là một bộ chuyển đổi A/D, bộ này sẽ đo điện áp rơi trên cảm biến

Hình 3 15 Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở của cảm biến cao, điện áp gửi đến bộ chuyển đổi A/D Tín hiệu điện áp này được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho PCM biết động cơ đang lạnh, PCM sẽ điều khiển tăng lượng phun và góc đánh lửa sớm

Khi nhiệt độ động cơ cao, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp gửi đến bộ chuyển đổi A/D thấp, báo cho PCM biết động cơ đang nóng, PCM sẽ điều khiển giảm lượng phun và góc đánh lửa sớm

3.6 Cảm biến vị trí bướm ga (TPS)

Cảm biến vị trí bướm ga xác định lượng không khí chính xác từ đường ống nạp đi vào buồng đốt Tín hiệu do TPS tạo ra được gửi đến PCM để tính toán lượng nhiên liệu để tạo thành hỗn hợp không khí/nhiên liệu đi vào buồng đốt

Hình 3 16 Cảm biến vị trí bướm ga động cơ Honda K20A

3.6.2 Cấu tạo Động cơ Honda K20A sử dụng cảm biến TPS kiểu tuyến tính không có tiếp điểm IDL

Hình 3 17 Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga kiểu tuyến tính không có tiếp điểm IDL

• VCC: Nguồn 5V PCM cung cấp cho cảm biến

• TPS: Tín hiệu cảm biến gửi về PCM

Khi trục bướm ga xoay, góc mở bướm ga thay đổi, con trượt trượt trên biến trở và gửi tín hiệu điện áp về PCM thông qua chân TPS tùy theo góc mở bướm ga

Hình 3 18 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến ôxy

Cảm biến ôxy được bố trí phía sau bộ lọc khí thải, dùng để xác định lượng ôxy trong khí thải Cảm biến ôxy giúp cho PCM duy trì tỉ lệ lượng ôxy và lượng nhiên liệu trong buồng đốt cân bằng với nhau để đốt cháy toàn bộ hỗn hợp Tỉ lệ không khí/nhiên liệu được so sánh với tỉ lệ không khí/nhiên liệu cân bằng (A/F = 14,6-14,7 / 1) thông qua sự phát hiện nồng độ ôxy có trong khí thải Từ đó PCM phát hiện tỉ lệ hỗn hợp giàu hay nghèo

Cấu trúc cảm biến Ôxy gồm điện cực bằng bạch kim, bên trong là chất điện phân Zirconia (Zirconium dioxit) và bộ xông nóng

Cảm biến ôxy tạo ra điện áp cơ bản dựa vào việc so sánh lượng ôxy có trong khí thải và không khí Khi hàm lượng ôxy có trong khí thải thấp (hỗn hợp giàu), điện áp phát ra và gửi về PCM sẽ lớn và ngược lai Khi động cơ động bình thường, chu kỳ điện áp dao động từ khoảng 100mV đến 900mV

Khi hỗn hợp giàu, lượng ôxy trong buồng đốt hầu như được đốt cháy hết Lúc này tín hiệu điện áp phát ra cao từ 0,6V – 1V

Khi hỗn hợp nghèo, lượng ôxy sau kỳ nổ còn lại nhiều do đó điện áp phát ra thấp từ 0,4V – 0,1V Ở tỷ lệ không khí/nhiên liệu lý tưởng đạt 14.7/1, điện áp phát ra của cảm biến được PCM sử dụng là điện áp chuẩn là 0,45V

Vì phạm vi phát hiện của cảm biến ôxy ở tầm hẹp là rất nhỏ PCM không thể nhận biết hỗn hợp giàu hay nghèo Nên nó liên tục điều chỉnh lượng nhiên liệu và tạo ra một chu kỳ giàu rồi nghèo

Hình 3 20 Đặc tính cảm biến ôxy

Cảm biến ôxy chỉ có thể hoạt động tốt nhất khi đạt nhiệt độ tối thiểu 400°C Để đạt được mức nhiệt độ đó nhanh chóng, một bộ xông nóng được tích hợp bên trong cảm biến PCM điều khiển dòng điện qua bộ xông làm nóng cảm biến và duy trì nhiệt độ đó

Hình 3 21 Mạch điều khiển cảm biến ôxy

Cảm biến A/F

Phát hiện hàm lượng ôxy có trong khí thải

Hình 3 22 Vị trí cảm biến A/F

Cảm biến A/F cấu tạo gồm 3 bộ phận chính:

• Nernst cell tương tự một cảm biến ôxy

• Pump cell (bộ tạo áp điện hóa học)

• Monitoring chamber (buồng giám sát)

Hình 3 23 Nguyên lý hoạt động của cảm biến A/F Cảm biến A/F thay đổi chiều các ion ôxy trong Pump cell và điện tạo ra này sẽ được PCM giám sát để điều chỉnh tỉ lệ A/F tương ứng

Khi khí thải đi vào cảm biến A/F, nó sẽ di chuyển qua buồng khuếch tán để đến Nernst cell Phần Nernst cell thực chất là một cảm biến ôxy thông thường nên nó sẽ sản sinh ra điện áp khoảng từ 100mV đến 900mV tùy vào lượng ôxy còn sót lại trong khí xả

Sự thay đổi điện áp trong Nernst cell sẽ được Monitoring chamber giám sát Tại buồng này, tỉ lệ A/F luôn ở mức 14.7/1 đồng nghĩa với điện áp luôn được giữ 450 millivolt của Nernst cell, từ đó điều khiển sự thay đổi dòng điện trong Pump cell PCM dựa vào sự thay đổi dòng điện này để hiệu chỉnh tỉ lệ không khí/nhiên liệu

Dòng điện trong Nernst cell là phản ánh trực tiếp tỉ lệ không khí/ nhiên liệu

Nếu tỉ lệ A/F là 14.7/1 thì Pump cell sẽ không có dòng điện phát ra

Nếu lượng ôxy trong khít thải nhiều khiến hỗn hợp hòa khí nghèo, lúc này điện áp của Nernst cell sẽ thấp hơn 450mV Để bù vào sự sụt áp, Pump cell sẽ tạo ra một dòng điện chiều dương,

32 mục đích là để cho ion ôxy di chuyển ngược lại với chiều dòng điện trong Nernst cell nhằm giảm lượng ôxy trong buồng giám sát Dòng điện này sẽ thay đổi sao cho Nernst cell giữ được 450mV và PCM sẽ giám sát sự thay đổi dòng điện này qua Pump cell PCM dùng tín hiệu này để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu

Nếu lượng ôxy trong khí thải ít làm hỗn hợp hòa khí giàu, điện áp của Nernst cell sẽ tăng cao hơn 450mV Để giảm điện áp, Pump cell sẽ tạo một dòng điện theo chiều âm làm tăng lượng ôxy trong buồng giám sát Dòng điện này cũng sẽ thay đổi để giữ sao cho Nernst cell giữ được 450mV và PCM một lần nữa giám sát sự thay đổi dòng điện để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu Ưu điểm của cảm biến A/F là tín hiệu cảm biến rộng, phát hiện nhanh và điều chỉnh chính xác hơn cảm biến ôxy Nên giải quyết tốt hơn về vấn đề ô nhiễm môi trường

Hệ thống vận hành cảm biến A/F được tạo thành từ một bơm Zirconia O2, truyền ôxy bằng cách sử dụng một điện áp

Cảm biến A/F phát hiện tỉ lệ không khí rộng hơn so với cảm biến ôxy Do đó PCM có thể kiểm soát chính xác hơn lượng nhiên liệu phun và giảm lượng khí thải Nhiệt độ cảm biến A/F hoạt động tốt khoảng 600°C

Cảm biến A/F trông giống cảm biến ôxy và có chung một nhiệm vụ với cảm biến ôxy Nhưng nó lại khác nhau về cấu trúc cũng như nguyên lý hoạt động Thay vì điện áp đầu ra thay đổi, cảm biến A/F thay đổi cường độ dòng điện liên quan đến lượng ôxy trong khí thải PCM sử dụng cường độ dòng điện này để tạo ra tín hiệu điện áp theo hàm lượng ôxy trong khí thải

Như vậy cảm biến A/F xác định giá trị cường độ dòng điện được tạo ra bằng cách đặt điện áp vào phần tử phát hiện trạng thái tỉ lệ không khí nhiên liệu dựa trên sự thay đổi nồng độ ôxy và khí không cháy trong khí thải

3.8.4 Mạch nguồn cho cảm biến A/F trên động cơ Honda K20A

Hình 3 24 Sơ đồ mạch nguồn cho cảm biến A/F trên động cơ Honda K20A

Khi công tắc máy bật ở vị trí IG1, dòng điện đi từ ắc quy đến cuộn dây của rơ le A/F về PCM ở chân E8 Lúc này PCM nhận tín hiệu và nối mát cho cuộn dây của rơ le A/F, làm tiếp điểm rơ le A/F đóng lại, khi đó sẽ có dòng đi từ ắc quy đến PCM ở chân A22 và cảm biến A/F để xông nóng cho cảm biến A/F

Trên động cơ Honda K20A còn sử dụng thêm cảm biến ôxy mục địch là để hồi tiếp tỉ số không khí nhiên liệu, tín hiệu hồi tiếp từ cảm biến ôxy cho phép hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phù hợp.

Cảm biến kích nổ

Hình 3 25 Nguyên lí hoạt động sơ đồ mạch nguồn cho cảm biến A/F

Cháy kích nổ là hiện tượng cháy của hỗn hợp hoà khí trong động cơ xăng sau khi có tia lửa điện của bu gi, vô cùng nguy hiểm cho động cơ Khi động cơ nổ sẽ tạo ra tiếng gõ rất lớn, gây rỗ hoặc nứt bề mặt bên trong xi-lanh, pít-tông và nhiều bộ phận liên quan khác

Cảm biến kích nổ được bố trí ở xy lanh gần buồng đốt để phát hiện tiếng gõ trong quá trình cháy không bình thường làm động cơ rung mạnh Động cơ Honda K20A sử dụng một cảm biến kích nổ kiểu cộng hưởng

Nhiệm vụ của cảm biến kích nổ là đo tiếng gõ trong động cơ và tạo ra tín hiệu điện áp gửi về PCM, từ đó PCM sẽ tiếp nhận và phân tích tín hiệu này để điều chỉnh góc đánh lửa sớm nhằm giảm tiếng gõ (thông thường tiếng gõ là do các chi tiết cơ khí của động cơ bị hiện tượng kích nổ gây ra)

Cảm biến kích nổ kiểu cộng hưởng được chế tạo bằng phần tử áp điện, nó là tinh thể thạch anh

Hình 3 26 Cấu tạo cảm biến kích nổ và tín hiệu điện áp tạo ra

Khi động cơ hoạt động, vì lý do nào đó dẫn tới có tiếng gõ (tự kích nổ, động cơ nóng quá, va đập cơ khí….) cảm biến sẽ tạo ra tín hiệu điện áp gửi về PCM và PCM sẽ điều chỉnh trễ góc đánh lửa

Các phần tử áp điện của cảm biến kích nổ 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 6KHz – 13KHz)

Khi động cơ xảy ra hiện tượng kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu áp lực lớn nhất và sinh ra một điện áp cao Tín hiệu điện áp này có giá trị nhỏ hơn 2.5V PCM động cơ dùng tín hiệu này để nhận biết hiện tượng kích nổ và điều chỉnh góc đánh lửa trễ cho đến khi không còn kích nổ, sau đó PCM động cơ có thể điều chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại

Hình 3 27 Mạch điều khiển cảm biến kích nổ

Cảm biến tốc độ trục đầu vào (mainshaft speed sensor)

Cảm biến tốc độ trục chính của hộp số có nhiệm vụ chuyển tín hiệu vòng quay trục khuỷu của động cơ như vòng/phút hoặc mô men xoắn (Nm) tới hộp điều khiển số TCM, với những tín hiệu chính xác này TCM điều khiển đóng mở các solenoid giúp chuyển số một các dễ dàng

Cảm biến tốc độ đầu vào hay còn gọi cảm biến trục tua bin sơ cấp TSS là dạng cảm biến

Hall, nó cung cấp tín hiệu tới TCM để thay đổi tần số khi tốc độ quay của xy lanh ly hợp số tiến (1,2,3,4) thay dổi

TCM so sánh tín hiệu cảm biến tốc độ trục đầu vào với tốc độ động cơ để xác định lượng trượt trong biến mô

Hình 3 28 Cảm biến tốc độ trục đầu vào

Cảm biến tốc độ trục đầu ra (output shaft (counter shaft) speed sensor)

Cảm biến tốc độ đầu ra của hộp số là cảm biến tốc độ xe nhận biết tốc độ thực tế mà xe đang chạy, từ đó PCM dựa vào tín hiệu của cảm biến để đưa ra tỷ lệ hỗn hợp không khí/nhiên liệu phù hợp

Cảm biến tốc độ đầu ra còn được gọi là cảm biến trục tua bin thứ cấp OSS, nó là cảm biến dạng Hall cung cấp tín hiệu tới TCM để thay đổi tần số khi tốc độ quay của xy lanh ly hợp số tiến (1,2,3,4) thay đổi

TCM sử dụng tín hiệu cảm biến tốc độ trục đầu ra giống như một tín hiệu để thay đổi việc chuyển số và hoạt động của bộ biến mô TCM cũng sử dụng tín hiệu cảm biến tốc độ đầu ra của hộp số để chẩn đoán và phát hiện lỗi của hộp số

Hình 3 29 Vị trí cảm biến biến tốc độ trục đầu vào và đầu ra

Cảm biến nhiệt độ dầu hộp số tự động - ATFT (Transistoraxle Fluid Temperature)

Cảm biến nhiệt độ dầu hộp số TFT thực chất là một biến trở hoạt động nhờ vào nhiệt độ PCM và TCM sẽ giám sát điện áp đi qua cảm biến nhiệt độ dầu hộp số và khi nhiệt độ dầu hộp số thay đổi sẽ làm giá trị biến trở thay đổi dẫn đến tín hiệu điện áp gửi về PCM cũng thay đổi

TCM sẽ sử dụng tín hiệu từ cảm biến TFT tương tự như như một tín hiệu nguồn vào để biến hóa quy trình chuyển số và hoạt động của biến mô thủy lực PCM và TCM cũng sẽ sử dụng tín hiệu từ cảm biến TFT gửi về để chẩn đoán và phát hiện ra những lỗi ở hộp số

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ HONDA K20A

PCM/PCM Honda K20A

4.1.1 Mạch nguồn cung cấp cho PCM/PCM

Hình 4 1 Mạch nguồn cung cấp cho PCM/PCM

Mạch nguồn cung cấp cho PCM ở động cơ Honda K20 là loại mà trong đó hoạt động của rơle chính PGM-FI 1 được điều khiển bởi PCM động cơ

Khi contact máy được bật ở vị trí IG1, PCM được cấp nguồn thông qua chân E9, PCM nhận tín hiệu này và sẽ điều khiển chân MRLY nối mát bằng cách kích con transistor bên trong PCM, khi đó cho dòng điện từ ắc quy đi qua cuộn dây của rơ le chính làm cho tiếp điểm relachính PGM-FI đóng lại và cấp điện cho cực IGP1 và IGP2 của PCM Lúc này trong PCM hình thành bộ nguồn 5V, nguồn này cung cấp điện cho các cảm biến

Hình 4 2 Nguyên lí hoạt động mạch nguồn cung cấp cho PCM

4.1.3 Sơ đồ các chân của PCM/PCM

PCM động cơ Honda K20A được chia làm 4 cụm A (31 chân), B (24 chân), C (22 chân), D (17 chân), E (31chân)

Hình 4 3 Sơ đồ các chân của PCM

Hình 4 4 Cụm A của PCM/PCM Bảng 4 1 Tín hiệu các chân cụm A của PCM

Số thứ tự chân Màu dây Tên chân Chức năng Tín hiệu

AFSHTC (AIR FUEL RATIO SENSOR HEATER CONTROL)

Chân dây sấy cảm biến A/F

Khi công tắc máy ON: điện áp ắc quy

Khi động cơ đang chạy và đã được làm ấm hoàn toàn: 0V

Nguồn cung cấp cho PCM

Khi công tắc máy OFF: 0V

Nguồn cung cấp cho PCM

4 BLK (Đen) PG2 Mass của

5 BLK (Đen) PG1 Mass của

Nhận tín hiệu cảm biến A/F (+)

Nhận tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu

Khi động cơ hoạt động: dạng xung

Nhận tín hiệu cảm biến van điều khiển đường ống nạp

Khi tốc độ động cơ < 4,700 rpm: khoảng 3.75V

Khi tốc độ động cơ > 4,700 rpm: khoảng 1.25V

Nhận tín hiệu cảm biến kích nổ

Khi động kích nổ: dạng xung

(Xanh lá/vàng) SG2 Mass cảm biến Luôn < 1V

(Xanh lá/trắng) SG1 Mass cảm biến MAP Luôn < 1V

(Đen/đỏ) IACV Nối với van

IAC Được điều khiển bởi

Nhận tín hiệu từ cảm biến TPS

Bướm ga mở hoàn toàn: khoảng 4.8V

Bướm ga đóng hoàn toàn: khoảng 0.5V

Nhận tín hiệu cảm biến A/F

VSS Nhận tín hiệu từ VSS

ON bật và bánh trước quay: khoảng 0

Nhận tín hiệu từ cảm biến MAP

Khi công tắt máy ON: khoảng 3V Ở tốc độ cầm chừng: khoảng 1V (phụ thuộc vào tốc độ động cơ)

Nguồn cung cấp cho cảm biến TP

Khi công tắt máy ON: 5V Khi công tắc máy OFF: 0V

Nguồn cung cấp cho cảm biến MAP

Khi công tắt máy ON: 5V

Chân dây sấy cảm biến A/F

Khi công tắt máy ON: điện áp ắc quy

(Nâu/vàng) LG2 Mát cho

(Nâu/vàng) LG1 Mát cho

Nhận tín hiệu từ cảm biến CMP

Nhận tín hiệu từ cảm biến TDC

Dẫn động cuộn dây đánh lửa máy 4

Khi công tắc máy ON: 0V

Hình 4 5 Cụm B của PCM/PCM Bảng 4 2 Tín hiệu các chân cụm B của PCM/PCM

Dẫn động van điện từ kiểm soát

Khi công tắc máy ON:

Dẫn động kim phun mấy số 4

Khi động cơ hoạt động: điều khiển bởi

Khi công tắt máy ON:

6 GRN (Xanh lá) FANC Điều khiển rơ le quạt làm mát

Quạt không hoạt động: Điện áp ắc quy

GRN/WHT (Xanh lá/trắng)

RVS (van điện từ khóa ngược)

Nhận tín hiệu từ van điện từ khóa ngược

Khi tốc độ động cơ < 15km/h: điện áp ắc quy

Khi tốc độ động cơ > 20km/h: 0V

Nhận tín hiệu từ cảm biến ECT

Khi công tắt máy ON: khoảng 0.1 – 4.8V

(phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát)

VTPSW (công tắc áp suất dầu cánh tay cò mổ)

Nhận tín hiệu từ công tắt áp suất đầu cánh tay cò mổ

Khi động cơ ở tốc độ thấp: khoảng 0V

Khi động cơ ở tốc độ cao: điện áp ắc quy

Nhận tín hiệu từ máy phát ở cực

Khi công tắt máy ON: khoảng 0V

Khi động cơ hoạt động: điện áp ắc quy

Nhận tín hiệu từ máy phát ở cực

Khi động cơ hoạt động: 0 – 5V (phụ thuộc vào tải điện)

LSA+ (cực + van điện từ điều khiển áp suất ly hợp A/T A)

Dẫn động van điện từ điều khiển áp suất ly hợp A/T A

Khi công tắc máy ON: được điều khiển bởi

VTS (van điện từ VTEC)

Dẫn động van VTEC Ở tốc độ cầm chừng:

LSB+ (cực + van điện từ điều khiển áp suất ly hợp A/T B)

Dẫn động van điện từ điều khiển áp suất ly hợp A/T B

Khi công tắc máy ON: tín hiệu được điều khiển

Nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ khí nạp

Khi công tắt máy ON bật: khoảng 0V – 4.8V (phụ thuộc vào nhiệt độ khí nạp)

Tín hiệu điều khiển máy phát điện

Khi động cơ hoạt động: 0 – 5V (phụ thuộc vào tải điện)

PCS (van thanh lọc hộp đựng khí thải bay hơi)

Dẫn động van thanh lọc hộp đựng khí thải

Khi động cơ hoạt động, nước làm mát động cơ < 65°C: điện áp ắc quy

Khi động cơ hoạt động, nước làm mát động cơ > 65°C: PCM điều khiển

RED/BLU (Đỏ/xanh dương) IMT(IMRC)

Dẫn động van điện từ IMT

Khi tốc độ động cơ < 4,700 rpm: điện áp ắc quy

Khi tốc độ động cơ > 4,700 rpm: khoảng 0V

(Đen/trắng) VTC- Dẫn động van VTC

Khi công tắt máy ON: khoảng 0V

BLU/YEL (Xanh dương/vàng)

LSC+ (cực + van điện từ điều khiển áp suất ly hợp A/T C)

Dẫn động van điện từ điều khiển áp suất ly hợp A/T C

Khi công tắc máy ON: PCM điều khiển

Hình 4 6 Sơ đồ các chân cụm C của PCM Bảng 4 3 Tín hiệu các chân cụm C của PCM

Mass cho van điện từ điều khiển áp suất dầu ly hợp A/T

SHC (van điện từ chuyển số C)

Dẫn động van điện từ chuyển số C

Khi động cơ ở số N hoặc D, M, D3: điện áp ắc quy

Khi động cơ ở số P, R hoặc D, M, D3: khoảng 0V

SHE (van điện từ chuyển số E)

Dẫn động van điện từ chuyển số E

Khi động cơ ở số P, R: điện áp ắc quy

Khi động cơ ở số N, D hoặc M, D3: khoảng

SHB (van điện từ chuyển số B)

Dẫn động van điện từ chuyển số B

Khi động cơ ở số N, D hoặc M, D3: khoảng

Dẫn động van điện từ chuyển số D

SHA (van điện từ chuyển số A)

Dẫn động van điện từ chuyển số A

Khi động cơ ở số P, N hoặc D, M, D3: khoảng 0V

NM (cảm biến tốc độ trục sơ cấp động cơ)

Nhận tín hiệu cảm biến tốc độ trục sơ cấp

LSB- (cực – của van điện từ B điều khiển áp suất dầu ly hợp A/T)

Mass cho van điện từ điều khiển áp suất dầu ly hợp A/T

ATPD3 (vị trí công tắc pham vi chuyển số ở D3)

Nhận tín hiệu vị trí công tắc phạm vi chuyển số D3 Ở vị trí D3: khoảng

0V Ở vị trí khác: 5V hoặc điện áp ắc quy

OP3SW (công tắc áp suất dầu thứ 3)

Dẫn động công tắc áp suất dầu thứ

Khi công tắc máy ON: khoảng 5V

ATPRVS (vị trí công tắc pham vi chuyển số ở R)

Nhận tín hiệu vị trí công tắc phạm vi chuyển số ở

R Ở vị trí R: khoảng 0V Ở vị trí khác: 5V hoặc điện áp ắc quy

OP2SW (công tắc áp suất đầu thứ 2)

Dẫn động công tắc áp suất đầu thứ

ATFT (cảm biến nhiệt độ dầu hộp số tự động)

Nhận tín hiệu cảm biến nhiệt độ dầu hộp số tự động

Khi công tắc máy ON: khoảng 0.2 – 4.8V (phụ thuộc vào nhiệt độ dầu)

NC (cảm biến tộc độ đầu ra của trục ra của hộp số)

Nhận tín hiệu cảm biến tộc độ trục ra của hộp số

Khi công tắc máy ON và bánh trước đang quay: điện áp ắc quy

LSC- (cực – của van điện từ C điều

Mass cho van điện từ điều khiển

52 khiển áp suất dầu ly hợp A/T) áp suất dầu ly hợp A/T

ATPFWD (vị trí công tắc pham vi chuyển số ở D/D3)

Nhận tín hiệu vị trí công tắc phạm vi chuyển số ở D/D3 Ở vị trí D/D3: khoảng

0V Ở vị trí khác: khoảng 5V hoặc điện áp ắc quy

Hình 4 7 Sơ đồ các chân cụm D của PCM Bảng 4 4 Tín hiệu các chân cụm D của PCM

S-MODE (chế độ thể thao)

Nhận tín hiệu từ công tắt chế độ Sport Ở chế độ Sport: khoảng 0V

S-UP (Công tắc lên số)

Nhận tín hiệu từ công tắc lên số Ở chế độ Sport và cần số được đẩy lên để lên số: 0V Ở chế độ Sport và cần số ở số N: khoảng 5V

ATPN (vị trí công tắc pham vi chuyển số ở N)

N Ở số N: 0V Ở số khác: khoảng 5V hoặc điện áp ắc quy

ATPR (vị trí công tắc pham vi chuyển số ở số lùi)

R Ở số R: 0V Ở số khác: khoảng 5V hoặc điện áp ắc quy

ATPP (vị trí công tắc pham vi chuyển số ở số P)

Nhận tín hiệu vị trí công tắc phạm vi Ở số P: 0V Ở số khác: khoảng

S-DN (công tắc xuống số)

Nhận tín hiệu công tắc xuống số Ở chế độ Sport và cần số được kéo xuống để xuống số: 0V Ở chế độ Sport và cần số ở số N: khoảng 5V

ATPD (vị trí công tắc pham vi chuyển số ở số D)

D Ở số D: 0V Ở số khác: khoảng 5V hoặc điện áp ắc quy

CCS (tín hiệu kiểm soát hành trình)

Nhận tín hiệu kiểm soát hành trình

Khi công tắc máy ON: dạng xung

Hình 4 8 Sơ đồ các chân cụm E của PCM Bảng 4 5 Tín hiệu các chân cụm E của PCM

(Xanh lá/vàng) IMOFPR Điều khiển rơ le bơm xăng

0V khoảng 2 giây sau khi bật công tắc máy

ON, sau đó là điện áp ắc quy

Nhận tín hiệu từ cảm biến O2 (thứ cấp)

Khi bướm ga được mở hoàn toàn + động cơ đã được làm nóng: khoảng 0.6V Khi bướm ga đóng nhanh: dưới 0.4V

Mát cho mạch điều khiển PCM

4 PNK (Hồng) SG3 Mát cho cảm biến Luôn < 1V

(Vàng/xanh dương VCC3 Dương cảm biến

Khi công tắc máy ON:

Khi công tắt máy OFF: khoảng 0V

SHO2SHTC (cảm biến ôxy thứ cấp)

Chân dây sấy cảm biến Ôxy

Khi công tắc máy ON: khỏang 5V

Khi động cơ đang hoạt động và đủ nhiệt: PCM điều khiển

MRLY (Rơ le chính PGM-FI)

Chân từ rơ le chính EFI

Khi công tắt máy OFF: điện áp ắc quy

AFSHTCR (rơ le điều khiển cảm biến tỉ lệ nhiên liệu không khí)

Dương từ công tắc máy

Khi công tắt máy OFF: khoảng 0V

SLC (điều khiển khóa số)

Tín hiệu điều khiển khóa số

Khi công tắc máy ON và bàn đạp phanh được nhấn: khoảng

FTP (cảm biến áp suất bình xăng)

Nhận tín hiệu cảm biến áp suất bình xăng

Khi công tắc máy ON và nắp xăng mở: khoảng 2.5V

(Xanh lá/đỏ) ELD Tín hiệu tải điện

Khi công tắc máy ON: khoảng 0.1 – 4.8V (phụ thuộc vào điều kiện tải)

PSPSW (tín hiệu công tắt áp suất trợ lực lái)

Tín hiệu công tắt áp suất trợ lực lái Ở tốc độ cầm chừng và bánh xe thẳng hướng: khoảng 0V Ở tốc độ cầm chừng và đánh hết lái sang phải hoặc trái: điện áp ắc quy

18 RED (Đỏ) ACC (rơ le ly hợp A/C) Điều khiển rơ le ly hợp A/C

Khi máy nén ON: khoảng 0V

Khi máy nén OFF: điện áp ắc quy

2WBS (van điện từ EAVP)

Dẫn động van điện từ EAVP

VSV (van điều khiển ống thông hơi (EAVP))

Dẫn động van bầu lọc hơi nhiên liệu

BKSW (công tắc vị trí bàn đạp phanh)

Tín hiệu bàn đạp phanh

Khi nhấn bàn đạp phanh: điện áp ắc quy

Khi nhả bàn đạp phanh: khoảng 0V

Gửi và nhận tín hiệu thiết bị giao tiếp SCAN

Khi công tắc máy ON: điện áp ắc quy hoặc dạng xung

Giao tiếp với nhiều bộ điều khiển đa phần

Khi động đang đang chịu tải: dạng xung

25 ∗1 BLU/WHT (Xanh dương/trắng)

VSSOUT (tín hiệu ra của cảm biến tốc độ xe)

Tín hiệu đầu ra cảm biến tốc độ xe

Phụ thuộc vào tốc độ xe: dạng xung

NEP (xung tốc độ động cơ) Đầu ra xung tốc độ động cơ

Nhận tín hiệu từ immobilizer

Chân kết nối hệ thống tự chuẩn đoán

Với tín hiệu kiểm tra dịch vụ được rút ngắn với HDS: khoảng 0V

Khi tín hiệu kiểm tra được mở: khoảng 5V

WEN (tín hiệu cho phép ghi)

Chân kết nối hệ thống tự chuẩn đoán

(Xanh lá/cam) MIL Đèn báo hư hỏng

Khi MIL được bật: khoảng 0V Khi MIL tắt: điện áp ắc quy

Mạch điện điều khiển kim phun

Hình 4 9 Mạch điện điều khiển kim phun động cơ Honda K20A

Hình 4 10 Nguyên lí hoạt động mạch điện điều khiển kim phun

Khi công tắc máy được bật ở vị trí IG1, dòng điện đi từ ắc quy đến chân IG1 của PCM và tới rơ le chính PGM-FI 1 PCM nhận tín hiệu này và nối mass cho dòng điện qua PGM-FI Main rơ le 1 về PCM qua chân MRLY, khi đó do có dòng điện qua cuộn dây nên tiếp điểm của rơ le đóng lại Lúc này dòng điện đi từ ắc quy đến chân IGP1 và IGP2 của PCM và tới các kim phun PCM sẽ điều chỉnh thời gian phun bằng cách đóng/ngắt các transistor.

Mạch điều khiển quạt làm mát

Hình 4 11 Mạch điều khiển quạt làm mát động cơ Honda K20A

Hình 4 12 Nguyên lí hoạt động mạch điều khiển quạt làm mát

Khi công tắc máy được bật ở vị trí IG2, dòng điện đi từ ắc quy qua công tắc máy đến cuộn dây của rơ le quạt Lúc này, nếu công tắc quạt làm mát sẽ mở nếu nhiệt độ của nước làm mát thấp, cuộn dây của rơ le quạt không được nối mát nên không có nguồn cung cấp cho quạt nên quạt không hoạt động

Khi động cơ hoạt động, nhiệt độ nước làm mát tăng lên quá nhiệt độ cho phép, công tắc nhiệt độ nước làm mát sẽ đóng lại, lúc này cuộn dây của rơ le quạt làm mát được nối mass nên sinh ra lực từ hút 2 tiếp điểm tiếp xúc với nhau Khi đó có dòng điện cung cấp cho quạt và làm cho quạt quay

Ngoài công tắc quạt làm mát, PCM có thể nối mát cho cuộn dây của Rơ le quạt thông qua chân FANC để điều khiển quạt quay

Hệ thống khởi động

Hình 4 13 Mạch điện hệ thống khởi động động cơ Honda K20A

Kéo (hút vào): Khi bật khóa điện ở vị trí START (ST), dòng điện của ắc quy đi qua rơ le cắt khởi động, lúc này nếu công tắc ly hợp (hợp số thường) hoặc công tắc tay số (hộp số tự động ở vị trí P hoặc N) ở trạng thái On, sẽ cho dòng điện đi qua cuộn dây của rơ le cắt khởi động và về mass làm sinh ra lực từ hút tiếp điểm của rơ le cắt khởi động tiếp xúc với nhau Khi đó, dòng điện đi từ ắc quy đến cực S của máy khởi động, đi qua cuộn giữ và cuộn hút của máy khởi động, qua cuộn hút tới phần ứng qua cuộn cảm làm cho motor được quay với tốc độ thấp Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn hút làm piston của công tắc từ bị kéo vào lõi cực của nam châm điện Nhờ sự kéo này mà bánh răng dẫn động khởi động dễ bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà đồng thời đĩa tiếp xúc sẽ bật công tắc chính lên

Hình 4 14 Nguyên lí hoạt động hệ thống khởi động khi ở trạng thái kéo

Giữ: Khi tiếp điểm rơ le On, không có dòng điện chạy qua cuộn hút vì hai đầu cuộn hút bị đẳng áp, động cơ khởi động nhận điện trực tiếp từ ắc quy thông qua chân B Động cơ khởi động sau đó bắt đầu quay với vận tốc cao và động cơ được khởi động Ở thời điểm này piston được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ vì không có lực điện từ chạy qua cuộn hút

Hình 4 15 Nguyên lí hoạt động hệ thống khởi động khi ở trạng thái giữ

Nhả (hồi về): Khi khóa điện được xoay trở về sang vị trí On, lúc này, tiếp điểm rơ le đề vẫn còn đóng, dòng điện đi từ tiếp điểm rơ tới cuộn hút và cuộn giữ Ở vị trí này vị lực điện từ được tạo ra bởi cuộn hút vào cuộn giữ triệt tiêu nhau nên không giữ được piston nữa (do đặc điểm cấu tạo của cuộn hút và cuộn giữ là có cùng số vòng dây quấn và quấn cùng chiều) Do đó piston bị kéo lại nhờ lò xo hồi vị và tiếp điểm rơ le đề bị ngắt làm cho máy khởi động dừng lại

Hình 4 16 Nguyên lí hoạt động hệ thống khởi động khi ở trạng thái nhả

Hệ thống cung cấp điện

Hình 4 17 Mạch điện hệ thống cung cấp điện động cơ Honda K20A

Máy phát điện có 5 cực: Ignition (IG), Control (C), Field Reference (FR), Battery (B) và Lamp (L)

Cực IG: Cung cấp điện cho máy phát khi công tắc máy On, cực này có nhiệm vụ cấp điện thường trực để máy phát lấy điện cho cuộn kích từ trong trường hợp mất điều khiển từ PCM Khi đó lúc nào dòng sạc cũng là 14.2V

Cực C: Điều khiển chế độ tải máy phát

Cực FR: Nhận biết thời gian cấp điện cho cuộn kích từ

Cực B: Điện áp ra của máy phát, có nhiệm vụ cung cấp điện cho cuộn kích từ

Cực L: Điều khiển đèn báo sạc

ELD: cảm biến có chức năng gửi thông tin đến PCM lượng điện mà các hệ thống của xe đang sử dụng PCM sẽ gửi đến ELD một tín hiệu điện áp tham chiếu 5V ELD sẽ điều khiển nối mát điện áp này thông qua một transistor Tín hiệu điều khiển đóng/mở transistor này chính là dòng điện dùng cho các hệ thống trên xe Khi ở chế độ tải điện nhẹ điện áp ở chân ELD trên PCM rơi vào khoảng 2 - 4V Còn ở chế độ tải điện nặng, điện áp này là 1 - 2V

4.5.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống

❖ Khi khóa điện ở vị trí ON và động cơ tắt máy

Khi bật khóa điện lên ở vị trí IG1, điện áp ắc quy được đặt vào cực IG của máy phát điện để cung cấp nguồn cho cuộn kích từ cũng như bộ điều chỉnh điện áp Lúc này do chưa có dòng điện được tạo ra vì động cơ chưa hoạt động, bộ điều áp nhận tín hiệu này (dây màu xanh trong hình 4.16) và nối mát cho chân ATFL để bật đèn báo nạp PCM sẽ hạn chế sự phóng điện của ắc quy bằng chu kì điều khiển sự thông mạch giữa cực C và mass thông qua sự đóng/ngắt con transistor bên trong PCM

Hình 4 18 Nguyên lí hoạt động hệ thống cung cấp điện khi bật khoá điện ON

❖ Khi máy phát đang phát điện (điện áp thấp hơn điện áp điều chỉnh)

Khi động cơ khởi động và tốc độ máy phát tăng lên, PCM điều khiển chân C nối mass để transistor luôn dẫn để cho dòng kích từ đi qua và do đó điện áp ngay lập tức được tạo ra Ở thời điểm này nếu điện áp ở cực B lớn hơn điện áp ắc quy cho nên dòng điện sẽ đi vào ắc quy để sạc và cung cấp cho các thiết bị điện Kết quả là điện áp ra từ bộ chỉnh lưu tăng lên, PCM sẽ xác định được trạng thái và truyền tín hiệu bằng cách ngắt dòng tới PCM thông qua chân ALTL để tắt đèn báo nạp

❖ Khi máy phát đang phát điện (điện áp cao hơn điện áp điều chỉnh)

Nếu transistor ở mạch C vẫn tiếp tục được nối mát, điện áp ở cực B tăng lên Sau đó sẽ vượt quá điện áp điều chỉnh, PCM sẽ xác định trạng thái này và đóng transistor ở cực C Kết quả là dòng kích từ qua cuộn dây rotor giảm, điện áp ở sạc cho ắc quy ở cực B giảm xuống Sau đó nếu điện áp ở cực B tiếp tục giảm xuống tới giá trị hiệu chỉnh thì PCM sẽ điều khiển chân C nối mass để transistor dẫn làm cho dòng kích từ của cuộn dây tăng lên và điện áp sạc cũng tăng lên Bộ ổn áp giữ cho điện áp ở cực B ổn định bằng cách lặp đi lặp lại các quá trình trên

PCM sử dụng mạch FR để xác định trạng thái kích từ của máy phát đưa vào PCM, tín hiệu này là tín hiệu số có độ rộng xung thay đổi theo tổng tải trên máy phát điện Đáp ứng lại tín hiệu này, PCM nhận biết dòng phát ra của máy phát và điều khiển van không tải (IACV) theo tải điện để tránh sự thay đổi về tốc độ cầm chừng khi vì một lý do nào đó tải điện thay đổi

Khi động cơ đang chạy, PCM sẽ gửi tín hiệu tham chiếu 5V đến bộ điều áp thông qua chân

FR Nếu điện áp máy phát phát ra cao, tại thời điểm này bộ điều áp sẽ mở cho điện áp 5V về mát lớn, như vậy tín hiệu điện áp từ ALTF gửi cho PCM nhỏ và ngược lại vì vậy PCM biết được trạng thái phát điện để đóng hoặc mở transistor ở chân ALTC để dòng điện chạy qua cuộn kích từ hay điều chỉnh chế độ tải của máy phát

Hình 4 19 Nguyên lí hoạt động hệ thống cung cấp điện khi máy phát đang phát điện

Hình 4 20 Thành phần hệ thống đánh lửa trên Honda K20A

Hình 4 21 Mạch điện hệ thống đánh lửa động cơ Honda K20A

Hệ thống sử dụng một bô bin cho mỗi xy lanh và mỗi bugi được nối vào đầu dây của cuộn dây thứ cấp, dòng điện áp cao sinh ra trong cuộn dây thứ cấp được cấp trực tiếp đến bugi đó

Khi bật khóa điện ở vị trí IG1, các bô bin được cấp nguồn 12V từ công tắc máy vào chân số 1 của bô bin Khi động cơ bắt đầu hoạt động, PCM nhận tín hiệu từ cảm biến G, cảm biến Ne và các cảm biến khác gửi về để xác nhận thời điểm đánh lửa và truyền tín hiệu đánh lửa (IGPLS) đến từng bô bin Khi có tín hiệu IGPLS, IC trong bô bin sẽ điều khiển transistor công suất làm xuất hiện dòng sơ cấp trong cuộn đánh lửa Khi PCM ngắt tín hiệu điều khiển (IGPLS), transistor công suất trong bô bin sẽ điều khiển ngắt dòng điện trong cuộn sơ cấp, tạo ra sự thay đổi từ thông trong cuộn sơ cấp, đo đó cuộn dây thứ cấp sinh ra điện áp cao Điện áp này được cấp đến các bugi để tạo ra tia lửa điện bên trong xy lanh

Hình 4 22 Nguyên lí hoạt động hệ thống đánh lửa

4.7 Hệ thống bơm nhiên liệu

❖ Điều khiển cắt nhiên liệu

Trong quá trình giảm tốc và bướm ga đã đóng, dòng điện tới kim phun sẽ bị cắt để cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu ở tốc độ trên 1.100 vòng/phút Hành động cắt nhiên liệu cũng xảy ra khi tốc độ động cơ vượt quá 5.500 vòng/phút, bất kể vị trí bướm ga, để bảo vệ động cơ không bị vòng tua quá mức Khi xe dừng, PCM sẽ cắt nhiên liệu ở tốc độ động cơ trên 5.500 vòng/phút

4.7.2 Mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu

Hình 4 23 Mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu Honda K20A

Khi công tắc máy được bật ở vị trí IG, có nguồn từ ắc quy đến PCM ở chân IG1 để cung cấp nguồn cho PCM đi qua cuộn dây của rơ le chính PGM-FI 1 đến chân MRLY và tới rơ le chính PCM-FI 2 Khi đó, PCM điều khiển nối mát cho cuộn dây của rơ le làm tiếp điểm PGM-FI Main rơ le 1 đóng lại, dòng điện đi từ ắc quy đến PCM qua 2 chân A2 và A3, đồng thời có dòng đi qua cuộn dây PGM-FI Main Rơ le 2 làm cho tiếp diểm đóng lại, khi đó PCM sẽ cấp dòng điện cho bơm nhiên liệu trong khoảng hai giây để tạo áp suất cho hệ thống nhiên liệu Khi động cơ hoạt động, PCM sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu gửi về để điều khiển bơm nhiên liệu

Hình 4 24 Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển bơm nhiên liệu

❖ Rơ le chính PGM-FI 1 và 2

Rơle PGM-FI bao gồm hai rơle riêng biệt Rơ le chính PGM-FI 1 (FI MAIN) được cấp điện bất cứ khi nào công tắc đánh lửa bật, để cung cấp điện áp ắc quy cho PCM/ECM, cấp nguồn cho kim phun và cấp nguồn cho rơ le chính PGM-FI 2 (rơ le bơm) Rơ le chính PGM-FI 2 được cấp điện để cung cấp năng lượng cho nhiên liệu bơm trong 2 giây khi bật công tắc đánh lửa On và khi động cơ đang chạy, PCM dùng tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu để điều khiển bơm nhiên liệu

4.8 Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng IAC

Tốc độ cầm chừng của động cơ Honda K20A được điều khiển bằng van điều khiển tốc độ cầm chừng IAC

Sau khi động cơ khởi động, van IAC sẽ mở trong một khoảng thời gian nhất định Lượng không khí được tăng lên để tăng tốc độ không tải

Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ thấp, van IAC sẽ mở lớn để đạt được tốc độ cầm chừng nhanh Lượng không khí được kiểm soát liên quan đến nhiệt độ nước làm mát động cơ

Khi động cơ nguội, máy nén A/C bật, hộp số vào số, bàn đạp phanh được nhấn, bộ trợ lực lái hoạt động hoặc máy phát điện đang sạc, PCM/PCM sẽ cung cấp dòng điện để điều khiển van IAC để điều chỉnh tốc độ cầm chừng

❖ Công tắc vị trí bàn đạp phanh: Tín hiệu từ contact bàn đạp phanh gữi về PCM khi bàn đạp phanh được ấn

❖ Van điều khiển tốc độ cầm chừng (IAC): Để duy trì chính xác tốc độ cầm chừng, van IAC thay đổi một lượng không khí đi tắt qua thân bướm ga phù hợp với tín hiệu điện từ PCM

❖ Công tắt áp suất trợ lực lái PSP: Tín hiệu contact áp suất trợ lực lái PSP gữi về PCM khi hệ thống trợ lực lái có áp suất lớn

Hình 4 25 Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng

4.8.2 Van điều khiển tốc độ cầm chừng (IAC)

Van IAC dùng để điều khiển ổn định tốc độ cầm chừng bằng cách điều khiển lượng không khi đi tắt qua bướm ga

Các cảm biến để xác định cầm chừng bao gồm cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến Ne

Hệ thống bơm nhiên liệu

❖ Điều khiển cắt nhiên liệu

Trong quá trình giảm tốc và bướm ga đã đóng, dòng điện tới kim phun sẽ bị cắt để cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu ở tốc độ trên 1.100 vòng/phút Hành động cắt nhiên liệu cũng xảy ra khi tốc độ động cơ vượt quá 5.500 vòng/phút, bất kể vị trí bướm ga, để bảo vệ động cơ không bị vòng tua quá mức Khi xe dừng, PCM sẽ cắt nhiên liệu ở tốc độ động cơ trên 5.500 vòng/phút

4.7.2 Mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu

Hình 4 23 Mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu Honda K20A

Khi công tắc máy được bật ở vị trí IG, có nguồn từ ắc quy đến PCM ở chân IG1 để cung cấp nguồn cho PCM đi qua cuộn dây của rơ le chính PGM-FI 1 đến chân MRLY và tới rơ le chính PCM-FI 2 Khi đó, PCM điều khiển nối mát cho cuộn dây của rơ le làm tiếp điểm PGM-FI Main rơ le 1 đóng lại, dòng điện đi từ ắc quy đến PCM qua 2 chân A2 và A3, đồng thời có dòng đi qua cuộn dây PGM-FI Main Rơ le 2 làm cho tiếp diểm đóng lại, khi đó PCM sẽ cấp dòng điện cho bơm nhiên liệu trong khoảng hai giây để tạo áp suất cho hệ thống nhiên liệu Khi động cơ hoạt động, PCM sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu gửi về để điều khiển bơm nhiên liệu

Hình 4 24 Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển bơm nhiên liệu

❖ Rơ le chính PGM-FI 1 và 2

Rơle PGM-FI bao gồm hai rơle riêng biệt Rơ le chính PGM-FI 1 (FI MAIN) được cấp điện bất cứ khi nào công tắc đánh lửa bật, để cung cấp điện áp ắc quy cho PCM/ECM, cấp nguồn cho kim phun và cấp nguồn cho rơ le chính PGM-FI 2 (rơ le bơm) Rơ le chính PGM-FI 2 được cấp điện để cung cấp năng lượng cho nhiên liệu bơm trong 2 giây khi bật công tắc đánh lửa On và khi động cơ đang chạy, PCM dùng tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu để điều khiển bơm nhiên liệu.

Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng IAC