hệ thống điều khiển động cơ b48 trên bmw 320i 2020

Chức năng Cảm biến vị trí trục khuỷu trên động cơ B48 được gắn phía sau động cơ gần bánh đà, dùng để phát hiện chuyển động quay tròn của trục khuỷu và báo cho hộp điều khiển động cơ DME

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Lý do chọn đề tài

Hiện nay, ngành công nghiệp ô tô đang nổi lên như một trong những lĩnh vực hàng đầu trên toàn cầu, tạo đà phát triển đáng kể cho nhiều ngành nghề và các lĩnh vực khác như: cơ khí chế tạo, điện - điện tử, AI, … Và trong đó, sự phát triển của động cơ đốt trong đã đi tới thời kỳ đỉnh cao, giúp cho các hãng xe đã tạo nên nhiều thương hiệu động cơ nổi tiếng

Nhận thấy được tầm quan trọng của ngành công nghiệp ô tô nên ngành công nghiệp ô tô rất được chú trọng, đặc biệt là tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh Và để đáp ứng được các nhu cầu của xã hội để tạo ra những kỹ sư tài giỏi, nhằm bắt kịp các xu hướng của nền công nghiệp ô tô thì đội ngũ giảng viên nhà trường luôn cố gắng hết sức để truyền đạt hết tâm huyết của mình cho sinh viên

Từ đó được sự cho phép của nhà trường, khoa Cơ khí động lực ngành Công nghệ

Nhờ sự tạo điều kiện của Kỹ thuật Ô tô và thầy Châu Quang Hải, nhóm nghiên cứu chúng em có cơ hội thực hiện đề tài nghiên cứu phục vụ cho công tác giảng dạy, học tập Trên cơ sở đó, nhóm chúng em đã lựa chọn đề tài "HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ B48 TRÊN BMW 320i 2020" Đề tài nghiên cứu này mang tính thời sự cao, phù hợp với sự phát triển của ngành ô tô hiện đại, đặc biệt là dòng xe BMW 320i 2020 đang được sử dụng phổ biến.

Với những tìm hiểu và nghiên cứu của chúng em về một dòng xe hạng sang, hy vọng có thể là một trong những tài liệu bổ ích góp phần trong công cuộc giảng dạy của nhà trường, hỗ trợ trong công cuộc học tập của các thế hệ sinh viên về sau.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống phun xăng và đánh lửa của động cơ B48 trên BMW 320i

2020, hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của động cơ xăng với công nghệ TwinPower Turbo, cũng như các cảm biến có trên động cơ

- Củng cố, nắm vững lại các kiến thức đã được học

- Nâng cao khả năng kiểm tra các cảm biến trên động cơ

- Tìm hiểu chung dòng xe BMW 320i 2020 và tổng quan về động cơ B48

- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và chức năng hệ thống phun xăng và đánh lửa

- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và chức năng các cảm biến trên động cơ

- Cách đo kiểm hệ thống phun xăng, đánh lửa và các cảm biến trên động cơ

- Các cải tiến mới trên động cơ B48.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp tham khảo tải liệu mà nhóm đã tìm kiếm được của hãng xe đang thực hiện đề tài, các tài liệu, giáo trình liên quan đến điều khiển động cơ, tài liệu sửa chữa, và tham khảo ý kiến của giảng viên.

Giới hạn đề tài

Nguồn tài liệu tin cậy có hạn và thông tin chi tiết về động cơ không được công bố nên đề tài có hạn chế Chúng em tập trung vào phần tìm hiểu và khái quát về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của từng hệ thống và các cảm biến trên động cơ BMW B48.

Nội dung thực hiện

- Chương 1: Tổng quan về đề tài

- Chương 2: Giới thiệu tổng quan về động cơ BMW B48

- Chương 3: Cảm biến trên động cơ BMW B48

- Chương 4: Hệ thống phun xăng và đánh lửa trên động cơ BMW B48

- Chương 5: Các cải tiến mới trên động cơ BMW B48

- Chương 6: Kết luận và kiến nghị

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ BMW B48

Giới thiệu hãng xe BMW và dòng xe BMW 320i 2020

2.1.1 Lịch sử hình thành hãng xe BMW

Tập đoàn BMW – viết tắt của Bayerische Motoren Werke AG, một công ty đa quốc gia của Đức được thành lập vào năm 1916 và có trụ sở chính tại Munich, Đức Ngày nay, bốn thương hiệu BMW, MINI, Rolls-Royce và BMW Motorrad đã đưa Tập đoàn BMW trở thành một trong những nhà cung cấp ô tô, xe máy và dịch vụ di chuyển cao cấp, sang trọng Với bốn thương hiệu chủ chốt, Tập đoàn BMW là nhà sản xuất ô tô và xe máy hàng đầu trên thế giới, bao gồm hơn 30 địa điểm sản xuất trên toàn thế giới và có mạng lưới bán hàng toàn cầu tại hơn 140 quốc gia

Hình 2.1: Trụ sở chính của BMW tại Munich, nước Đức

Vào tháng 3 năm 2019, thế hệ thứ 7 của BMW 3 Series đã được ra mắt thị trường với mẫu G20 BMW 3 Series là một biểu tượng trong số những chiếc xe nhỏ gọn Kể từ khi ra mắt, BMW 3 Series đã đại diện cho thông điệp cốt lõi của thương hiệu BMW BMW

3 Series sở hữu khối động cơ 4 – 6 xi lanh, thể tích 2.0 - 3.0 lít với công suất khoảng (85-

275 kW/116–374 hp) Trải qua hơn 40 năm có mặt, BMW 3 Series luôn đem đến cảm giác lái phấn khởi, thể thao chưa từng có trên bất kỳ mẫu xe nào khác Chiếc BMW E21 được giới thiệu vào những năm 1970 đã đặt ra nền tảng khác biệt cho sự thành công lớn đối với

4 mẫu xe này Ngày nay, sự thành công của BMW 3 Series chính là một trong những lí do giúp BMW trở thành nhà sản xuất ô tô cao cấp hàng đầu thế giới

Trải qua bảy thế hệ, BMW 320i 2020 đã liên tục được nâng cấp và cải tiến, được định hình là mẫu xe thể thao, sang trọng tầm trung hoàn toàn khác biệt trong phân khúc Những đặc tính đó không chỉ được thể hiện qua từng đường nét thiết kế tinh tế, cảm giác lái và cá tính đặc trưng, mà còn thể hiện ở động cơ vô cùng mạnh mẽ Quá trình nghiên cứu chuyên sâu và tỉ mỉ đã giúp cho khối động cơ trên BMW 320i 2020 càng trở nên tiết kiệm nhiên liệu và có lượng khí xả cực kỳ thấp Động cơ đốt trong hiệu suất cao với công nghệ BMW TwinPower Turbo và điện khí hóa ở dạng plug - in hybrid và công nghệ mild

- hybrid 48 V đảm bảo sự cân bằng giữa cảm giác lái phấn khích và mức tiêu thụ nhiên liệu Tất cả các phiên bản BMW 3 Series mới hiện nay đều được trang bị hộp số Steptronic

8 cấp với lẫy chuyển số trên vô lăng và cần số được thiết kế lại theo tiêu chuẩn.

Giới thiệu về động cơ BMW B48

2.2.1 Tổng quan về động cơ BMW B48 và biến thể động cơ B48TU Động cơ BMW B48 là động cơ xăng lần đầu tiên được giới thiệu trên mẫu xe MINI F56 vào tháng 7 năm 2014 Động cơ Bx8 dựa trên động cơ quen thuộc như N20 So với động cơ thế hệ N thì động cơ thế hệ B mới có những bộ phận chung và công suất cao hơn đáng kể và động cơ thế hệ B được lai giữa động cơ Diesel Bx7 và động cơ xăng Bx8 Động cơ xăng Bx8 là thế hệ động cơ được trang bị trên nhiều dòng xe như 3 Series, 4 Series, 5 Series, X3, X4… Động cơ này có đặc điểm chủ yếu là mức tiêu thụ nhiên liệu thấp hơn và lượng khí thải ít hơn (đạt tiêu chuẩn khí thải EURO 6) Tất cả các động cơ cũng nhận được

5 chức năng dừng khởi động động cơ tự động và điều khiển máy phát điện thông minh như một biện pháp hiệu quả hơn nữa

Về nguyên tắc, tất cả các biến thể đều có thể được trang bị hộp số sàn hoặc tự động Động cơ trên các mẫu xe MINI luôn được lắp đặt theo chiều ngang Các động cơ đặt dọc sẽ được áp dụng sau này trên các mẫu xe BMW khác nhau Với những điều chỉnh nhất định, động cơ B48 còn được sử dụng trên các loại xe cao cấp thế hệ hybrid 3.0

Hình 2.4: Động cơ BMW B48TU

6 Đối với động cơ xăng BMW B48TU, về nguyên tắc, động cơ dựa trên mẫu B48 tiền nhiệm Nó đã được sử dụng trên BMW X1 (F48) kể từ tháng 7 năm 2017 Việc tiết kiệm trọng lượng ở những bộ phận như truyền động trục khuỷu, tăng áp suất phun trong việc chuẩn bị nhiên liệu và những thay đổi chức năng trong hệ thống làm mát động cơ đã giúp giảm lượng khí thải carbon dioxide từ 2,5-5%, đồng thời tăng hiệu suất động cơ thêm 5 kW/20 Nm

2.2.2 Đặc điểm của động cơ BMW B48

Hình 2.5: Biểu đồ đặc tính của động cơ B48 Động cơ xăng BMW B48 không chỉ là một thành tựu kỹ thuật mà còn là một kiệt tác của sự chế tạo động cơ hiện đại Động cơ tích hợp những đặc điểm kết cấu xuất sắc, mỗi chi tiết của động cơ này đều là một cột mốc đánh dấu sự tiến bộ trong ngành công

Động cơ B48 của BMW xứng đáng là một trong những động cơ ô tô xuất sắc nhất đến từ Đức Sở hữu công nghệ tiên tiến, B48 không chỉ đáp ứng mà còn vượt qua mọi tiêu chuẩn khắt khe nhất về hiệu suất mạnh mẽ và độ bền bỉ đáng kinh ngạc Động cơ xăng này chính là trái tim của nhiều mẫu xe BMW, mang đến trải nghiệm lái vượt trội và sự tin cậy tuyệt đối.

4 kỳ, 4 xi - lanh thẳng hàng, sử dụng hệ thống nhiên liệu phun xăng trực tiếp, 16 xupap cùng với turbo tăng áp và hệ thống phân phối khí Vanos và Valvetronic

Thông số kỹ thuật của động cơ BMW B48:

- Dung tích động cơ: 1998 cm 3

- Động cơ 4 xi - lanh thẳng hàng (I4), thứ tự công tác 1 – 3 – 4 – 2

- Đường kính xi - lanh / hành trình piston: 82/94,6 mm

- Công suất đầu ra: 189 hp tại 5000 – 6000 rpm (141 kW)

- Mô - men xoắn: 280 Nm tại 1250 – 4600 rpm

- Suất tiêu hao nhiên liệu: 2,1 – 7,7 L/100km

- Hệ thống phun xăng trực tiếp cùng với tăng áp

- Công nghệ điều khiển thời gian đóng mở xupap VANOS

- Công nghệ biến thiên hành trình xupap nạp Valvetronic

CẢM BIẾN TRÊN ĐỘNG CƠ BMW B48

Cảm biến vị trí trục khuỷu (Crankshaft Position Sensor)

Cảm biến vị trí trục khuỷu trên động cơ B48 được gắn phía sau động cơ gần bánh đà, dùng để phát hiện chuyển động quay tròn của trục khuỷu và báo cho hộp điều khiển động cơ DME biết: Xác định vị trí của piston để điều khiển phun xăng và đánh lửa phù hợp hoặc các thông số điều khiển khác, xác định tốc độ quay của động cơ (rpm) để điều khiển tốc độ hoặc tải

Hình 3.1: Vị trí của cảm biến trục khuỷu trên động cơ B48

3.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 3.2: Cảm biến vị trí trục khuỷu

Cấu tạo: Loại cảm biến trục khuỷu được sử dụng trên động cơ B48 là cảm biến

Hall Cảm biến trục khuỷu xác định vị trí của trục khuỷu bằng 1 vòng răng đa cực được gắn cố định vào bánh đà Vòng răng đa cực có 58 cặp cực từ và 1 điểm tham chiếu Điểm tham chiếu của vòng răng đa cực được thể hiện bằng 1 cặp cực dài gấp đôi So với các cảm biến trục khuỷu trước đây, cảm biến này có 3 phần tử Hall được lắp cạnh nhau trong vỏ cảm biến và 1 mạch IC Hall tích hợp trong cảm biến để ghi nhận tín hiệu đầu vào Cảm biến hiệu ứng Hall là loại cảm biến không tiếp xúc Do độ tin cậy và chính xác cao của cảm biến Hall nên loại cảm biến này được sử dụng nhiều trên các dòng xe đời mới Cảm biến vị trí trục khuỷu kết nối với hộp DME thông qua dây dẫn có giắc cắm 3 chân và được cung cấp điện áp nguồn 5V

Hình 3.3: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu

5V (chân 1) Điện áp 5V cấp nguồn cho cảm biến SIG (chân 2) Tín hiệu cảm biến

Bảng 3.1: Sơ đồ chân của cảm biến vị trí trục khuỷu Nguyên lý hoạt động: Khi trục khuỷu quay thì vòng răng đa cực cũng quay theo, do đó từ trường sẽ thay đổi và tạo ra điện thế thay đổi Cảm biến sẽ phát hiện hướng quay của trục khuỷu cũng như khe hở không khí của vòng răng đa cực Khi cấp nguồn cho cảm biến, IC Hall sẽ tạo ra một điện thế dựa trên hiệu ứng Hall Điện thế Hall này phản ánh sự

10 thay đổi trong trường từ và được sử dụng như tín hiệu đầu ra của cảm biến Điện thế này rất nhỏ (mV) nên sẽ cần một mạch khuếch đại OpAmp tạo ra tín hiệu điện áp cao để hộp DME có thể nhận được Khi không có từ thông đi qua IC Hall thì tín hiệu điện áp sẽ được tạo ra là 0V Điểm tham chiếu cho phép phát hiện điểm chết trên của xi – lanh thứ 1 (cuối kỳ nén đầu kỳ nổ) Sự chênh lệch giữa 2 lần thay đổi của từ trường là góc trục khuỷu 6° (56*6+2*2*6= 360°) Cảm biến vị trí trục khuỷu này có 3 phần tử Hall, tín hiệu của phần tử Hall thứ nhất và thứ ba tạo thành tín hiệu chênh lệch, không cách đều nhau để xác định tần số tín hiệu và khe hở không khí Sự chênh lệch thời gian của tín hiệu của phần tử ở giữa so với tín hiệu của hai phần tử còn lại cho phép phát hiện chuyển động quay sang phải hoặc trái của trục khuỷu Các tín hiệu bổ sung của khe hở không khí và hướng quay được xuất ra thông qua độ rộng xung của tín hiệu Digital Tín hiệu gửi về hộp dưới dạng xung vuông

Hình 3.4: Biểu đồ tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu

Trong trường hợp cảm biến vị trí trục khuỷu bị hỏng, DME sẽ tính toán tốc độ động cơ bằng cảm biến trục vị trí trục cam Tuy nhiên, tín hiệu cảm biến vị trí trục cam sẽ thiếu chính xác để thay thế cảm biến trục khuỷu trong quá trình hoạt động bình thường Việc báo lỗi cũng diễn ra trong hộp điều khiển động cơ Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu gửi tới hộp DME sẽ kiểm tra được gia tốc trục khuỷu, từ đó cung cấp dấu hiệu về chất lượng cháy của từng xi-lanh Hộp điều khiển động cơ DME sử dụng các tín hiệu được quét để tính toán thời lượng cũng như độ dài của một vòng quay trục khuỷu Đối với dòng xe 320i

2020 – G20 sẽ có thêm tính năng AUTO Start – Stop (Automatic engine start/stop – MSA)

Cảm biến vị trí trục khuỷu của DME giúp phát hiện chính xác hơn thời điểm động cơ quay trở lại Các thông số điện áp của cảm biến này bao gồm: điện áp cấp nguồn từ 4,5 đến 5,5 V, điện áp tín hiệu từ 4,1 đến 5,1 V.

Phạm vi tốc độ động cơ Lên đến 8000 vòng /phút

Khe hở không khí 0,1 đến 1,8 mm

Mức độ tiêu thụ điện năng tối đa 25 mA Phạm vi nhiệt độ -40 °C đến 160 °C

Bảng 3.2: Các giá trị hoạt động của cảm biến vị trí trục khuỷu

Hình 3.5: Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến vị trí trục khuỷu

- Kiểm tra sự hoạt động của cảm biến bằng nam châm:

+ Xác định chân cảm biến (5V, SIG, KI 31) dựa trên sơ đồ mạch điện

+ ON công tắc máy để cấp nguồn cho cảm biến hoạt động và sử dụng đồng hồ VOM đo chân 5V với mass thì điện áp cấp nguồn cho cảm biến khoảng từ 4,5 đến 5,5 V, tín hiệu điện áp của chân SIG khi đo với mass khoảng từ 4,1 đến 5,1 V

+ Sử dụng cục nam châm khi đặt lại gần đầu cảm biến thì điện áp tín hiệu sẽ gần bằng 0V, khi đặt nam châm xa ra đầu cảm biến thì giá trị điện áp tín hiệu khoảng từ 4,1V – 5,1V thì

12 cảm biến vẫn hoạt động bình thường, nếu đo được giá trị ngoài khoảng thì cảm biến bị hư hỏng Nếu cảm biến bị hư khi đặt nam châm lại gần thì giá trị điện áp của tín hiệu sẽ giảm rất ít Hoặc trường hợp hư hỏng khác khi đo điện áp nguồn hoạt động sẽ rất thấp

- Kiểm tra chính xác hơn bằng máy chẩn đoán lỗi

- Khởi động động cơ và kiểm tra tín hiệu xung cảm biến bằng máy đo xung.

Cảm biến vị trí trục cam (Camshaft Position Sensor)

Cảm biến vị trí trục cam là cảm biến dùng để phát hiện chuyển động vị trí của trục cam thông qua vòng đọc từ được gắn vào trục cam Từ đó sẽ phát hiện tốc độ và vị trí chính xác của trục cam giúp cho hộp điều khiển động cơ DME nhận biết xi – lanh 1 đang ở kỳ nào Cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu đều cần thiết để điều khiển quá trình phun xăng riêng lẻ đối với từng xi – lanh phù hợp với thời điểm đánh lửa tối ưu hoá

Hình 3.6: Vị trí cảm biến trục cam nạp và xả trên động cơ B48

Cấu tạo: Cảm biến vị trí trục cam được gắn trên động cơ B48 cũng là loại cảm biến

Hall Tương tự như cảm biến vị trí trục khuỷu thì cảm biến vị trí trục cam cũng có 1 phần tử Hall, nam châm vĩnh cửu và mạch IC Hall tích hợp trong cảm biến Tuy nhiên về cơ bản thì vòng đọc từ (răng rotor) của trục cam sẽ khác với vòng từ đa cực của trục khuỷu Cảm

13 biến này kết nối với hộp DME thông qua dây dẫn có giắc cắm 3 chân và được cấp điện áp nguồn 5V

Hình 3.7: Vòng đọc từ gắn trên trục cam và cảm biến vị trí trục cam

Trên động cơ B48 sử dụng 2 cảm biến vị trí trục cam nạp và xả để điều khiển động cơ chính xác và tối ưu hoá hơn, các cảm biến này dùng để tính toán các thông số như tốc độ của trục cam, tốc độ điều chỉnh của trục cam, vị trí chính xác của trục cam Cảm biến cũng cung cấp tín hiệu phản hồi về vị trí trục cam để điều khiển VANOS

Hình 3.8: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam

SIG (chân 1) Tín hiệu cảm biến

KI 31E (chân 2) Nối mass 5V (chân 3) Điện áp cấp nguồn 5 V

Bảng 3.3: Sơ đồ chân của cảm biến vị trí trục cam

Nguyên lý hoạt động: Khi động cơ hoạt động, trục cam quay thì vòng đọc từ gắn trên trục cam cũng được quay theo Vòng đọc từ này có thiết kế bằng cách khoét những rãnh không đều nhằm tạo ra những vấu răng khác nhau Khi quay các vấu răng nhô lên sẽ quét qua đầu cảm biến vị trí trục cam, khe hở không khí giữa các vấu nhô ra với đầu cảm biến sẽ làm thay đổi từ thông tạo nên mạch từ khép kín và tạo ra xung tín hiệu gửi về hộp DME để xác định TDC của xi – lanh số 1 và các máy khác Việc điều khiển trục cam nạp và xả có thể thay đổi trong phạm vi điều chỉnh tối đa của chúng Khi được cấp điện nó sẽ phát hiện xem cảm biến nằm phía trên vấu răng hay trên rãnh khe hở Tín hiệu đầu ra của biến là dạng xung vuông Hộp DME đọc tín hiệu cảm biến và sau đó so sánh tín hiệu đó với mẫu được lưu trong bộ nhớ của nó Bằng cách so sánh tín hiệu cảm biến với mẫu đã lưu này, vị trí chính xác của trục cam hoặc độ lệch được xác định

Hình 3.9: Tín hiệu cảm biến vị trí trục cam

Ngoài ra, bộ chấp hành VANOS được lắp ở trục cam nạp và xả Vị trí yêu cầu của trục cam nạp và trục cam xả được tính từ tốc độ động cơ và tín hiệu tải (tùy thuộc vào nhiệt độ không khí nạp và nhiệt độ động cơ) Hộp DME sẽ kích hoạt VANOS tương ứng Điện áp cấp nguồn 5 V Điện áp tín hiệu 4,1 đến 5,1 V

Phạm vi khe hở không khí 0,4 đến 2 mm

Phạm vi nhiệt độ -40°C đến 160°C

Bảng 3.4: Các giá trị hoạt động của cảm biến vị trí trục cam

- Kiểm tra sự hoạt động của cảm biến vị trí trục cam tương tự kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu bằng nam châm:

+ Xác định chân cảm biến (5V, SIG, KI 31E) dựa trên sơ đồ mạch điện

+ ON công tắc máy để cấp nguồn cho cảm biến hoạt động và sử dụng đồng hồ VOM đo chân 5V với mass thì điện áp cấp nguồn cho cảm biến khoảng 5 V, tín hiệu điện áp của chân SIG khi đo với mass khoảng từ 4,1 đến 5,1 V, còn lại là chân KI 31E

+ Sử dụng cục nam châm khi đặt lại gần đầu cảm biến thì điện áp tín hiệu sẽ gần bằng 0V, khi đặt nam châm xa ra đầu cảm biến thì giá trị điện áp tín hiệu khoảng từ 4,1V – 5,1V thì cảm biến vẫn hoạt động bình thường, nếu đo được giá trị ngoài khoảng thì cảm biến bị hư hỏng Nếu cảm biến bị hư khi đặt nam châm lại gần thì giá trị điện áp của tín hiệu sẽ giảm rất ít Hoặc trường hợp hư hỏng khác khi đo điện áp nguồn hoạt động sẽ rất thấp

- Kiểm tra chính xác hơn bằng máy chẩn đoán lỗi

- Khởi động động cơ và kiểm tra tín hiệu xung cảm biến bằng máy đo xung

Hình 3.10: Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến vị trí trục cam

❖ Để khởi động động cơ, hộp điều khiển động cơ sẽ kiểm tra các điều kiện tiên quyết sau: Tín hiệu không có lỗi từ cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến vị trí trục cam và cả hai tín hiệu phải được phát hiện theo trình tự thời gian cụ thể Quá trình này được gọi là

16 quá trình xác nhận sự tương thích tín hiệu và chỉ được thực hiện khi động cơ khởi động

Quá trình này mới giúp hộp DME kích hoạt phun nhiên liệu một cách chính xác Động cơ sẽ không khởi động nếu quá trình xác nhận sự tương thích tín hiệu này không diễn ra Nếu khi khởi động động cơ (với vòng quay trục khuỷu đầu tiên), cảm biến vị trí trục khuỷu phát tín hiệu và hộp DME phát hiện sự tương thích giữa tín hiệu vị trí trục khuỷu và vị trí trục cam không hợp lệ khi khởi động thì quá trình chẩn đoán sẽ bắt đầu ngay lập tức Khi cả hai tín hiệu liên quan đến thời gian khớp nhau, quá trình xác nhận tín hiệu hoàn tất và DME phát hiện vị trí chính xác của piston xi – lanh số 1 Từ đó hộp DME sẽ điều khiển thời gian phun nhiên liệu, đánh lửa chính xác và tối ưu hơn

Hình 3.11: Sơ đồ xung của quá trình xác nhận tín hiệu cảm biến

Cảm biến lưu lượng không khí nạp (Hot Film Air Mass Meter Sensor)

Cảm biến lưu lượng không khí nạp được gắn phía sau lọc gió động cơ dùng để đo lưu lượng không khí đi vào buồng đốt, phát hiện lượng không khí thực tế độc lập với áp

17 suất không khí Kết hợp với các cảm biến khác, hộp DME sẽ tính toán lượng nhiên liệu cần phun Khối lượng không khí được tính theo cách này được đồng bộ hóa với: Tín hiệu từ cảm biến oxy (tỷ lệ không khí/nhiên liệu), thời gian phun nhiên liệu (lượng nhiên liệu) Nếu cần thiết, khối lượng không khí tính toán sẽ được hiệu chỉnh

Hình 3.12: Vị trí cảm biến lưu lượng khí nạp

Bên cạnh lượng không khí, nó còn đo mật độ của không khí nạp Mật độ thay đổi phụ thuộc vào độ cao của xe và điều kiện thời tiết (áp suất không khí) Cảm biến này được thiết kế sao cho có thể phát hiện lưu lượng không khí thực tế, bất kể áp suất không khí hoặc sự dao động không khí

Hình 3.13: Mặt cắt của cảm biến lưu lượng không khí nạp

Cấu tạo: Thế hệ mới nhất của cảm biến lưu lượng khí nạp truyền tín hiệu cảm biến đến hộp DME bằng tín hiệu SENT và có chế độ làm nóng chíp tích hợp được gắn bên trong cảm biến Con chíp làm nóng này có tác dụng ngăn chặn hơi nhớt hoặc bụi bẩn động cơ tích tụ lên cảm biến làm cho cảm biến đo lưu lượng không còn chính xác Và vì thế cho phép phát hiện chính xác khối không khí chảy qua, bao gồm cả hướng của dòng khí Cảm biến này có giắc kết nối 4 chân nhưng có 1 chân không sử dụng và được hộp DME cấp nguồn 5V để hoạt động

Hình 3.14: Sơ đồ mạch điện cảm biến lưu lượng không khí nạp

1 Cảm biến lưu lượng không khí nạp

5V (chân 1) Điện áp cấp nguồn 5 V

KI 31 (chân 2) Nối mass SENT (chân 3) Tín hiệu cảm biến

Bảng 3.5: Sơ đồ chân của cảm biến lưu lượng không khí nạp

Tín hiệu SENT (Single Edge Nibble Transmission): là giao thức kỹ thuật số dành cho các kết nối điểm - điểm giữa cảm biến và hộp điều khiển Điều đặc biệt là trong quá trình gửi xung tín hiệu, dữ liệu thông tin cần thiết gửi về hộp điều khiển chỉ nằm ở giữa 2 cạnh âm của xung tín hiệu Tức là sẽ không sử dụng toàn bộ xung tín hiệu mà chỉ phát hiện độ sụt giảm điện áp của xung tín hiệu này Giao thức SENT được đặc trưng bởi tính đơn giản và khả năng chống lại các tín hiệu lỗi

Nguyên lý hoạt động: Cảm biến lưu lượng không khí nạp có đường dẫn nhỏ để dẫn

1 lượng nhỏ dòng không khí nạp đến phần tử đo Một phần tử đo được làm nóng bằng điện và có nhiệt độ luôn được giữ không đổi Luồng không khí nhỏ này khi đi vào cảm biến sẽ nóng lên do hút nhiệt từ phần tử đo Lưu lượng khối không khí đi qua càng lớn thì điện áp phải được cấp nhiều hơn cho phần tử đo, để giữ cho nhiệt độ của phần tử đo không đổi Sự chênh lệch nhiệt độ được tạo ra và ghi nhận lại bởi hai cảm biến nhiệt độ đặt đối xứng xung quanh vùng được làm nóng Giá trị này được sử dụng làm giá trị đo cho lưu lượng không khí đi qua Một mạch xử lý sẽ đánh giá dữ liệu đo được này, từ đó cho phép ghi lại chính xác lượng không khí đi qua cũng như hướng của dòng khí Tín hiệu này sau đó được truyển đến hộp DME Điện áp hoạt động 5V Mức độ tiêu thụ dòng điện 0,02 A Phạm vi nhiệt độ -40°C đến 140°C

Bảng 3.6: Các giá trị hoạt động của cảm biến lưu lượng khí nạp

Hình 3.15: Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến lưu lượng không khí nạp

- Kiểm tra tín hiệu của cảm biến:

+ Xác định các chân cảm biến lưu lượng không khí nạp (5V, KI 31, SENT) dựa trên sơ đồ mạch điện

+ Sử dụng đồng hồ VOM đo thông mạch 1 chân với mass sườn xe thì chân đó chính là chân KI 31

+ ON công tắc máy để cấp nguồn cho cảm biến hoạt động, sử dụng đồng hồ VOM kiểm tra điện áp giữa chân 5V khi đo với mass thì điện áp cấp nguồn cho cảm biến khoảng 5V, còn lại là chân tín hiệu

+ Khởi động động cơ và để động cơ chạy ở tốc độ cầm chừng, đo tín hiệu điện áp ở chân SENT và chân mass phải từ 0,5V đến 0,7V

+ Đạp ga tăng tốc động cơ lên khoảng 3000 vòng/phút thì tín hiệu điện áp tăng mượt mà khoảng 1,5V đến 3V

+ Trong trường hợp cảm biến không xuất hiện tín hiệu điện áp hiển thị trên đồng hồ VOM thì sử dụng máy đo xung để kiểm tra tín hiệu của cảm biến

- Kiểm tra giắc kết nối có lỏng hay đường dây dẫn có bị đứt hay không

Tháo cảm biến ra khỏi động cơ để kiểm tra xem thiết bị có bị bẩn do hoạt động kéo dài hay không Sau đó, vệ sinh cảm biến thật kỹ lưỡng trước khi lắp ráp lại.

- Kiểm tra cảm biến chính xác hơn bằng máy chẩn đoán.

Cảm biến nhiệt độ và áp suất không khí nạp (Charge Air Temperature and

Hình 3.16: Vị trí cảm biến áp suất và nhiệt độ không khí nạp

21 Cảm biến áp suất và nhiệt độ không khí nạp được gắn phía trước bướm ga cung cấp các dữ liệu nhiệt độ không khí nạp và áp suất không khí nạp cho hộp DME để điều khiển quá trình đốt cháy và các thông hoạt động số khác của động cơ

Mục đích của cảm biến này là kiểm soát áp suất nạp và nhiệt độ của không khí nạp được nén bởi bộ tăng áp và được làm mát bằng bộ làm mát khí nạp Hộp DME còn sử dụng tín hiệu của cảm biến này để hiệu chỉnh vị trí bướm ga Ngoài ra còn có thêm 1 cảm biến áp suất không khí nạp (Intake-Manifold Pressure Sensor) sau bướm ga được sử dụng để tính toán lượng không khí được hút vào Áp suất này cũng đóng vai trò là giá trị thay thế cho tín hiệu tải

Cảm biến áp suất đường ống nạp đo áp suất không khí nạp sau tăng áp Nó bao gồm màng thép mỏng tích hợp, hoạt động giống đồng hồ đo sức căng hoặc biến dạng Màng thép chịu tác động của áp suất không khí nạp Một mạch IC nhận biết áp suất tác dụng lên màng thép và chuyển đổi thành tín hiệu điện áp gửi đến hộp DME.

Cùng với đó cảm biến cũng được bố trí 1 điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ được sử dụng để cảm biến nhiệt độ Mạch cũng chứa 1 cầu phân áp có thể đo điện trở tuỳ thuộc sự thay đổi nhiệt độ Cảm biến này có giắc cắm 4 chân và được hộp DME cấp nguồn 5V để hoạt động

Hình 3.17: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ và áp suất không khí nạp

1 Cảm biến áp suất khí nạp

2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp

KI 31E (chân 3) Nối mass SIG1 (chân 4) Tín hiệu cảm biến áp suất khí nạp 5V (chân 2) Điện áp cấp nguồn 5 V

SIG2 (chân 1) Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp

Bảng 3.7: Sơ đồ chân của cảm biến nhiệt độ và áp suất không khí nạp

Nguyên lý hoạt động: Khi áp suất không khí nạp tác dụng lên màng thép mỏng sẽ làm màng thép này bị biến dạng Sự biến dạng này tỷ lệ với áp suất tác dụng và làm cho màng thép bị giãn dài ra Một mạch cầu được tích hợp bên trong mạch cảm biến, khi màng thép bị biến dạng, điều này làm thay đổi điện trở trong mạch cầu Từ đó tín hiệu điện áp đầu ra được khuếch đại và hiệu chỉnh để biểu thị áp suất Sau đó, tín hiệu điện áp này được gửi đến hộp DME và cũng dùng để thay thế tín hiệu tải Phạm vi đo khoảng 0,5 đến 4,5 V tương ứng với áp suất không khí nạp từ 0,2 bar đến 2,5 bar

Một nhiệt điện trở âm (NTC) được lắp trong cảm biến, giá trị điện trở của nó giảm khi nhiệt độ tăng Sự thay đổi điện trở trong khoảng từ 167 kΩ đến 150 Ω phụ thuộc vào nhiệt độ và tương ứng với nhiệt độ không khí nạp từ -40 °C đến 130 °C Giá trị của điện trở của nhiệt độ không khí nạp hoạt động theo nguyên lý cầu phân áp Điện áp cấp nguồn 4,75 đến 5,25 V Điện áp tín hiệu áp suất không khí nạp 0,5 đến 4,5 V Điện áp tín hiệu nhiệt độ không khí nạp 0,3 đến 3,3 V Điện trở nhiệt độ không khí nạp 150 Ω đến 167 kΩ

Mức độ tiêu thụ dòng điện 10 đến 15 mA

Phạm vi đo áp suất không khí nạp 0,2 bar đến 2,5 bar

Phạm vi nhiệt độ -40 °C đến 130 °C Độ phân giải của cảm biến nhiệt độ khí nạp ±1°C

Bảng 3.8: Các giá trị hoạt động của cảm biến nhiệt độ và áp suất không khí nạp

- Xác định các chân của cảm biến nhiệt độ và áp suất không khí nạp (KI 31E, SIG1, 5V, SIG2) dựa trên sơ đồ mạch điện

Bật công tắc nguồn để cấp điện cho cảm biến hoạt động Sử dụng đồng hồ VOM đo điện áp giữa chân 5V và KI.31E, điện áp cung cấp cho cảm biến hoạt động nằm trong khoảng từ 4,75 đến 5,25 volt.

Hình 3.18: Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến nhiệt độ và áp suất không khí nạp

- Kiểm tra cảm biến về phần nhiệt độ:

Hình 3.19: Biểu đồ điện trở của tín hiệu nhiệt độ không khí nạp

24 + ON công tắc máy, khởi động xe và để xe ở tốc độ cầm chừng

+ Sử dụng đồng hồ VOM đo chân SIG 2 với mass sườn xe thì điện áp khoảng 2,4 V + Sau khi đạp ga tăng tốc độ của động cơ lên thì lưu lượng không khí bắt đầu nóng lên do có sự tăng áp nên nhiệt độ không khí sẽ tăng lên lúc này điện áp sẽ giảm còn khoảng 2,2V + Sau khi nhả ga về lại tốc độ cầm chừng thì điện áp khoảng 1,2 V

Để kiểm tra tín hiệu nhiệt độ chính xác hơn nên sử dụng máy chẩn đoán Cụ thể, khi ngắt điện bình ắc quy, có thể đo điện trở giữa chân SIG 2 với mass sườn xe để kiểm tra tín hiệu nhiệt độ Điện trở đo được tại nhiệt độ 25°C khoảng 2500 Ω.

- Kiểm tra cảm biến về phần áp suất:

Hình 3.20: Biểu đồ điện áp của tín hiệu áp suất không khí nạp

+ ON công tắc máy và ngắt ống chân không ra khỏi cảm biến, sử dụng đồng hồ VOM đo chân SIG 1 với mass sườn xe thì điện áp 0,5 V tương ứnng với áp suất khoảng 0,2 bar (200 hPa)

+ Khởi động xe và để xe ở tốc độ cầm chừng, sử dụng đồng hồ VOM đo chân SIG 1 với mass sườn xe thì điện áp khoảng 1,5 V

+ Sau đó tiến hành đạp ga thì điện áp sẽ tăng lên nhưng vẫn nằm trong khoảng cho phép (tốc độ đầy tải thì điện áp tối đa là 4,5 V tương ứng với áp suất 2,5 bar )

+ Sau khi nhả ga thì điện áp sẽ trở về lại khoảng 1,5 V

+ Sử dụng máy chẩn đoán và máy đo xung để kiểm tra chính xác hơn về tín hiệu áp suất

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (Coolant Temperature Sensor)

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát có tác dụng chuyển đổi nhiệt độ nước làm mát thành tín hiệu điện (điện trở) nhờ sử dụng điện trở có hệ số nhiệt độ âm (NTC) Việc đo nhiệt độ nước làm mát giúp tính toán các thông số: điều khiển thời điểm phun nhiên liệu và đánh lửa, điều khiển hộp số tự động, điều khiển quạt nước làm mát và báo nhiệt độ của động cơ.

Hình 3.21: Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cấu tạo: Một điện trở NTC được lắp trong cảm biến nhiệt độ nước làm mát, giá trị điện trở giảm khi nhiệt độ tăng Mạch xử lý tín hiệu chứa 1 cầu phân áp đo giá trị điện trở tùy thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ nước làm mát được kết nối với hộp DME bằng giắc cắm 2 chân Cảm biến nhiệt độ nước làm mát được hộp điều khiển động cơ cung cấp điện áp nguồn 5 V

Hình 3.22: Sơ đồ mạch điện bên trong cảm biến nhiệt độ nước làm mát

KI 15 (chân 1) Điện áp cấp nguồn 5V

Bảng 3.9: Sơ đồ chân của cảm biến nhiệt độ nước làm mát Nguyên lý hoạt động: Một điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ được sử dụng để cảm biến nhiệt độ Nhiệt độ được chuyển đổi thành giá trị điện trở bằng cách sử dụng đường đặc tính dành riêng cho cảm biến Điện trở giảm khi nhiệt độ tăng và giá trị thay đổi trong khoảng từ 217 kΩ đến 37 Ω, tương ứng với nhiệt độ từ -55 °C đến 155 °C Cảm biến nhiệt độ nước làm mát hoạt động theo nguyên lý cầu phân áp

Hình 3.23: Biểu đồ đường đặc tính nhiệt độ nước làm mát Điện trở ở nhiệt độ 25 °C 2252 Ω ± 1,5 % Mức tiêu thụ dòng điện 1 mA

Thời gian phản hồi 15s Dòng điện đầu ra tối đa 20 mA Độ phân giải nhiệt độ ±1°C Phạm vi nhiệt độ -40°C đến 150°C

Bảng 3.10: Các giá trị hoạt động của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

- Xác định các chân của cảm biến nhiệt độ nước làm mát dựa trên sơ đồ mạch điện (KI 15 và KI 31E)

- ON công tắc máy, sử dụng đồng hồ VOM đo điện áp cấp nguồn của cảm biến khoảng 5

- Ngắt điện bình ắc quy và đo điện trở của cảm biến đạt khoảng 2250Ω tại nhiệt độ 25°C

- Tháo cảm biến ra ngoài và sử dụng 1 chậu nước đang đun sôi để kiểm tra điện trở của cảm biến khi nhiệt độ tăng lên

- Tại nhiệt độ khoảng 80°C thì điện trở của cảm biến khoảng 300 Ω và điện trở sẽ giảm dưới 200 Ω khi nhiệt độ đạt tại 100°C Nếu điện trở không giảm chứng tỏ cảm biến nhiệt độ nước làm mát bị hư hỏng và cần thay thế

- Sử dụng máy chẩn đoán để kiểm tra chính xác hơn về tín hiệu nhiệt độ nước làm mát

Hình 3.24: Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến kích nổ (Knock Sensor)

Hai cảm biến kích nổ được gắn trên thân động cơ và giám sát tất cả các xi - lanh Cảm biến kích nổ phát hiện các rung động âm thanh gây ra từ quá trình đốt cháy của động cơ Quá trình đốt cháy tạo ra một kiểu dao động tiếng ồn Những dao động này được cảm biến kích nổ ghi lại, chuyển đổi thành tín hiệu điện áp và cung cấp cho hộp điều khiển động cơ DME sẽ sử dụng tín hiệu này để điều khiển thời điểm đánh lửa sớm của động cơ nhằm làm giảm tiếng gõ

Hình 3.25: Vị trí 2 cảm biến kích nổ gắn trên động cơ B48

Hình 3.26: Cấu tạo bên trong cảm biến kích nổ Cấu tạo: Bên trong cảm biến kích nổ sẽ có thành phần tinh thể thạch anh, gốm điện áp Piezo Tín hiệu được chuyển đổi bằng đĩa gốm Piezo Khi có lực tác dụng lên cảm biến, phần tử gốm cũng bị tác dụng dẫn đến sự dịch chuyển và tạo ra điện áp Điện áp này được thu bởi các đĩa tiếp xúc Cảm biến này có 2 dây tín hiệu được kết nối với hộp DME thông qua dây dẫn có giắc cắm 2 chân

Hình 3.27: Sơ đồ mạch điện bên trong cảm biến kích nổ

1 Cảm biến kích nổ cho 2 xi – lanh SIG1 (chân 1) Tín hiệu kích nổ 1

SIG2 (chân 2) Tín hiệu kích nổ 2

Bảng 3.11: Sơ đồ chân của cảm biến kích nổ Nguyên lý hoạt động: So với quá trình đốt cháy thông thường, 1 phần hỗn hợp nhiên liệu - không khí bốc cháy độc lập và đột ngột (không kiểm soát được) Các quá trình đốt cháy tự phát của hỗn hợp hoà khí khi chưa gặp ngọn lửa (hiện tượng kích nổ) và hậu quả của hiện tượng kích nổ này sẽ tạo ra tiếng gõ động cơ lớn, có thể gây hư hỏng động cơ Ở đây, tốc độ ngọn lửa lớn hơn 2000 m/s, trong khi quá trình đốt cháy thông thường có tốc độ ngọn lửa khoảng 30 m/s Cảm biến kích nổ phát hiện tiếng ồn do động cơ gây ra trong dải tần số kéo dài từ 5 đến khoảng 20 kHz Tiếng gõ động cơ thường xảy ra trong dải tần số xấp xỉ từ 7 đến 16 kHz

Hình 3.28: Biểu đồ tín hiệu điện áp cảm biến kích nổ

Hộp DME đánh giá các tín hiệu và có thể chống lại sự cháy không mong muốn này bằng cách điều chỉnh thời điểm đánh lửa Các quá trình cháy không mong muốn này diễn ra liên tục sẽ làm giảm điểm đánh lửa sớm và do đó hạn chế công suất đầu ra cũng như hiệu suất của động cơ Nguyên nhân gây ra kích nổ có thể là: Áp suất và nhiệt độ trong buồng đốt, hỗn hợp nhiên liệu – không khí, loại nhiên liệu (chỉ số octan nghiên cứu/chỉ số octan động cơ)

30 Điện áp tín hiệu 4,5 đến 5,5 V

Dải tần số 7 đến 25 kHz

Dòng điện đầu ra tối đa 20 mA Phạm vi nhiệt độ -40°C đến 150°C

Bảng 3.12: Các giá trị hoạt động của cảm biến kích nổ

- Xác định các chân tín hiệu của cảm biến kích nổ dựa trên sơ đồ mạch điện (SIG 1 và SIG 2)

- Dùng đồng hồ VOM đo hai chân tín hiệu, nếu điện áp là 0V thì cảm biến bình thường

Tháo rời cảm biến và gõ nhẹ bằng búa vào thân cảm biến Kiểm tra sự thay đổi của tín hiệu điện áp phát ra Bình thường, tín hiệu điện áp nằm trong khoảng từ 0V đến 2,5V Nếu tín hiệu điện áp vượt quá 2,5V khi gõ nhẹ, có khả năng cảm biến đã bị hỏng.

- Gắn cảm biến vào lại thân động cơ và khởi động động cơ, để động cơ ở tốc độ cầm chừng, sử dụng máy đo xung để đo xung điện áp phát ra của chân tín hiệu khi động cơ đang nổ

Hình 3.29: Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến kích nổ cho 4 xi - lanh

Cảm biến áp suất ống rail (Rail Pressure Sensor)

Cảm biến áp suất ống Rail được gắn trên đường ống Rail Cảm biến này đo áp suất hiện tại trong đường ống Rail với độ chính xác và trong thời gian ngắn tương ứng và gửi tín hiệu điện áp đến hộp DME tương ứng với áp suất tác dụng lên cảm biến Cảm biến áp suất ống Rail hỗ trợ quá trình kiểm soát áp suất đường ống Rail

Hình 3.30: Vị trí gắn cảm biến áp suất ống Rail

Cấu tạo: Thông qua kết nối áp suất cao của cảm biến áp suất ống Rail, nhiên liệu đi đến màng ngăn (phần tử bán dẫn), màng ngăn này thay đổi hình dạng khi áp suất tăng Trong mạch xử lý của cảm biến chứa 1 mạch cầu điện trở, mạch cầu này sẽ thay đổi điện áp khi màng ngăn này thay đổi hình dạng Cảm biến áp suất ống Rail được kết nối thông qua giắc kết nối 3 chân Cảm biến được cung cấp nguồn 5 V bởi DME

Hình 3.31: Sơ đồ mạch điện bên trong cảm biến áp suất ống Rail

1 Cảm biến áp suất ống Rail

SIG (chân 1) Tín hiệu cảm biến áp suất ống Rail

5 V (chân 3) Điện áp cấp nguồn 5V

Bảng 3.13: Sơ đồ chân của cảm biến áp suất ống Rail

Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất ống Rail dựa trên sự thay đổi hình dạng màng ngăn khi áp suất nhiên liệu thay đổi, dẫn đến thay đổi điện trở Mạch cầu điện trở phát hiện sự thay đổi điện trở này và tạo ra sự thay đổi điện áp cầu điện trở Mạch điện tử xử lý tín hiệu điện áp này và gửi đến DME Điện áp tăng tuyến tính với áp suất nhiên liệu tăng Phạm vi đo của cảm biến là 0,5 - 4,5 V tương ứng với áp suất ống Rail từ 0 bar đến 35 MPa (350 bar) Tín hiệu từ cảm biến này đóng vai trò là đầu vào quan trọng cho DME để kích hoạt van điều khiển lưu lượng nhiên liệu.

Hình 3.32: Biểu đồ đường đặc tính của cảm biến áp suất ống Rail Điện áp cấp nguồn 4,75 đến 5,25 V Điện áp tín hiệu cảm biến 0,5 đến 4,5 V Phạm vi áp suất 0 đến 350 bar Dòng điện đầu ra tối đa 10 mA

Bảng 3.14: Các giá trị hoạt động của cảm biến áp suất ống Rail

- Dựa vào sơ đồ mạch điện xác định chân của cảm biến áp suất ống Rail: SIG, 5 V, KI 31E Đo thông mạch một chân với mass sườn xe, chân đo thông chính là chân KI 31E.

- ON công tắc máy sử dụng đồng hồ VOM kiểm tra điện áp giữa 2 chân 5V và KI 31E thì điện áp cấp nguồn khoảng 4,75 đến 5,25 V, còn lại là chân tín hiệu khi đo với mass thì tín hiệu điện áp khoảng 0.5 V tương ứng với áp suất nhiên liệu là 0 bar

- Khởi động động cơ và để động cơ ở tốc độ cầm chừng, sử dụng đồng hồ VOM đo chân SIG thì tín hiệu điện áp áp suất ống Rail đạt khoảng 1,3 V

- Khi đạp ga tăng tốc độ động cơ lên khoảng 2000 đến 3000 vòng/phút thì tín hiệu điện áp tăng lên khoảng 2,6 V

- Khi đạp ga tăng tốc nhanh hơn thì tín hiệu điện áp có thể tăng lên 3,7V

- Khởi động động cơ và kiểm tra tín hiệu xung điện áp bằng máy đo xung

- Kiểm tra cảm biến chính xác hơn bằng máy chẩn đoán

Hình 3.33: Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến áp suất ống Rail

Cảm biến áp suất dầu bôi trơn động cơ (Engine-oil Pressure Sensor)

Cảm biến áp suất dầu giám sát hoạt động của bơm dầu và gửi thông tin này đến hộp điều khiển động cơ Nếu áp suất dầu giảm xuống mức quá thấp, đèn báo áp suất dầu sẽ sáng trên màn hình táp lô Nếu không có lượng dầu bôi trơn các chi tiết phù hợp, động cơ sẽ bị hư hỏng nặng

Hình 3.34: Cảm biến áp suất dầu động cơ

Cấu tạo : Bên trong cảm biến áp suất dầu động cơ gồm 1 tấm gốm chứa các tấm kim loại vàng nhỏ Mạch xử lý đo điện dung và xử lý tín hiệu khi áp suất dầu làm thay đổi khoảng cách giữa các tấm màng Cảm biến áp suất dầu động cơ kết nối với hộp DME bằng dây dẫn có giắc cắm 3 chân và cung cấp điện áp 5 V cho cảm biến

Hình 3.35: Sơ đồ mạch điện cảm biến áp suất dầu động cơ

1 Cảm biến áp suất dầu động cơ

SIG (chân 2) Tín hiệu cảm biến 5V (chân 3) Điện áp cấp nguồn 5V

Bảng 3.15: Sơ đồ chân của cảm biến áp suất dầu động cơ

Nguyên lý làm việc: Cảm biến áp suất dầu động cơ sử dụng quy trình đo điện dung để theo dõi áp suất tuyệt đối Áp suất tuyệt đối cần thiết để kiểm soát áp suất dầu chính xác

35 hơn Áp suất dầu từ đường dẫn dầu làm biến dạng và thay đổi khoảng cách giữa các tấm và từ đó làm thay đổi điện dung Mạch xử lý sẽ đo điện dung này, sau đó chuyển đổi thành tín hiệu điện áp và được truyền đến hộp điều khiển động cơ để điều khiển áp suất dầu Tín hiệu đánh giá áp suất dầu tùy theo áp suất dao động khoảng từ 0,5 bar (50 kPa) đến 10,5 bar (1050 kPa)

Hình 3.36: Biểu đồ tín hiệu điện áp của cảm biến áp suất dầu động cơ Điện áp cấp nguồn 4,75 đến 5,25 V Điện áp tín hiệu 0,5 đến 4,6 V Phạm vi đo áp suất dầu động cơ 0,5 bar đến 10,5 bar Mức tiêu thụ dòng điện 0,1 mA

Bảng 3.16: Các giá trị hoạt động của cảm biến áp suất dầu động cơ

- Xác định các chân của cảm biến áp suất dầu động cơ (SIG, 5V, KI 31E) dựa trên sơ đồ mạch điện Đo thông mạch 1 chân với mass sườn xe thì chân đó chính là chân KI 31E

- ON công tắc máy sử dụng đồng hồ VOM kiểm tra điện áp giữa 2 chân 5V và KI 31E thì điện áp cấp nguồn khoảng 4,75 V đến 5,25 V, còn lại là chân tín hiệu khi đo với mass thì tín hiệu điện áp khoảng 0.5 V tương ứng với áp suất dầu động cơ là 0,5 bar

- Khởi động động cơ và để động cơ ở tốc độ cầm chừng, sử dụng đồng hồ VOM đo chân SIG thì tín hiệu điện áp áp suất dầu động cơ đạt khoảng 1,4 V

- Khi đạp ga tăng tốc độ động cơ lên tốc độ cao nhất khoảng 7000 – 8000 vòng/phút thì tín hiệu điện áp tăng nhanh lên 4,6 V

- Khởi động động cơ và kiểm tra cảm biến bằng máy chẩn đoán

Hình 3.37: Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến áp suất dầu động cơ

Cảm biến nhiệt độ động cơ (Crankcase Temperature Sensor)

Hình 3.38: Vị trí cảm biến nhiệt độ động cơ

37 Cảm biến nhiệt độ động cơ được sử dụng để đo nhiệt độ vật liệu của động cơ giữa

2 xi lanh Cảm biến này được gắn gần nắp xi – lanh ở phía đường ống nạp Cảm biến nhiệt độ động cơ được sử dụng cùng với cảm biến nhiệt độ nước làm mát Vì vậy, nước làm mát được điều khiển chính xác hơn Do đó, công suất, mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí thải ô nhiễm sẽ tối ưu hoá hơn

Cấu tạo: Tương tự như cảm biến nhiệt độ nước làm mát, một điện trở NTC được lắp trong cảm biến nhiệt độ động cơ, giá trị điện trở của điện trở này giảm khi nhiệt độ tăng Mạch cảm biến chứa 1 cầu phân áp dùng để đo giá trị điện trở tùy thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ động cơ được hộp DME cung cấp điện áp 5V Cảm biến nhiệt độ động cơ được kết nối với hộp DME thông qua dây dẫn có giắc cắm 2 chân

Hình 3.39: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ động cơ

1 Cảm biến nhiệt độ động cơ

KI 15 (chân 1) Điện áp cấp nguồn 5V

Bảng 3.17: Sơ đồ chân của cảm biến nhiệt độ động cơ Nguyên lý hoạt động: Một điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ được sử dụng để cảm biến nhiệt độ Nhiệt độ được chuyển đổi thành giá trị điện trở bằng cách sử dụng đường đặc tính dành riêng cho cảm biến Điện trở giảm khi nhiệt độ tăng và giá trị thay đổi trong khoảng từ 107 kΩ đến 60 Ω, tương ứng với nhiệt độ từ -40 °C đến 200 °C Cảm biến nhiệt độ động cơ này hoạt động theo nguyên lý cầu phân áp

Hình 3.40: Biểu đồ đường đặc tính nhiệt độ động cơ Điện trở tại 25 °C 6073 Ω ± 1,5 % Mức tiêu thụ dòng điện 1 mA

Thời gian phản hồi 15 s Độ phân giải nhiệt độ ±1 °C Dòng điện đầu ra tối đa 20 mA Phạm vi nhiệt độ -40°C đến 200°C

Bảng 3.18: Các giá trị hoạt động của cảm biến nhiệt độ động cơ

- Xác định các chân của cảm biến nhiệt độ động cơ dựa trên sơ đồ mạch điện (KI 15 và

- ON công tắc máy, sử dụng đồng hồ VOM đo điện áp cấp nguồn cho cảm biến khoảng 5

- Ngắt điện bình ắc quy và đo điện trở của cảm biến đạt khoảng 6000 Ω tại nhiệt độ 25°C

- Tháo cảm biến ra ngoài và sử dụng 1 chậu nước đang đun sôi để kiểm tra điện trở của cảm biến khi nhiệt độ tăng lên

Khi nhiệt độ tăng, điện trở cảm biến nhiệt độ động cơ giảm Khi nhiệt độ đạt 100°C, điện trở nằm trong khoảng 160 Ω đến 210 Ω Nếu điện trở không giảm, điều đó biểu thị cảm biến nhiệt độ động cơ bị hỏng và cần được thay thế ngay lập tức.

- Sử dụng máy chẩn đoán để kiểm tra chính xác hơn về tín hiệu nhiệt độ động cơ

Hình 3.41: Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến nhiệt độ động cơ

Cảm biến mức dầu động cơ (Oil – Level Sensor)

Cảm biến mức dầu được sử dụng để theo dõi mức dầu động cơ thay thế cho que thăm dầu trước đây Những thông số này xác định mức dầu và đặc tính nhiệt độ của dầu động cơ Cảm biến mức dầu cung cấp các tín hiệu cần thiết cho màn hình táp lô để hiển thị mức dầu Ngoài mức dầu, cảm biến nhiệt độ tích hợp có thể đóng góp như một biến đầu vào cho việc quản lý nhiệt độ của động cơ

Hình 3.42: Vị trí cảm biến mức dầu được gắn dưới đáy các-te động cơ

Cấu tạo: Cảm biến mức dầu động cơ là loại cảm biến siêu âm PULS (Packaged Ultrasonic Level Sensor) Cảm biến này bao gồm mạch điện tử xử lý thông tin và ống đo, môđun đa chip gắn các cảm biến siêu âm và nhiệt độ dầu động cơ Sự nhỏ gọn của cảm biến này mang lại khả năng chống sốc và chống rung cao Cảm biến mức dầu được kết nối thông qua dây dẫn có giắc cắm 3 chân với hộp điều khiển động cơ Nguồn điện cung cấp cho cảm biến là 12V lấy từ môđun cung cấp tích hợp

Hình 3.43: Sơ đồ mạch điện cảm biến mức dầu động cơ

KI 15 (chân 1) Điện áp cấp nguồn (30B)

KI 31 (chân 2) Nối mass PWM (chân 3) Tín hiệu xung PWM

Bảng 3.19: Sơ đồ chân của cảm biến mức dầu động cơ Nguyên lý hoạt động: Khi động cơ nổ máy, các xung siêu âm sẽ được truyền đi từ cảm biến và phản xạ lại (xung phản âm) Mạch điện tử sẽ nhận và khuếch đại các xung phản âm này Các xung được khuếch đại sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu gửi đến hộp DME Khoảng cách mà sóng âm truyền đi quyết định thời gian trễ của tiếng vang Mạch điện tử sẽ đánh giá và tính toán mức dầu trên cơ sở thời gian trễ của tiếng vang Những thay đổi trong dầu động cơ (ví dụ như lão hóa, thiếu hoặc thừa dầu động cơ) và nhiệt độ dầu động cơ (nhiệt độ ở trạng thái đặc của dầu sẽ phản âm chậm hơn so với nhiệt độ nóng của dầu) ảnh hưởng đến độ trễ truyền tín hiệu Cảm biến này có thể đo mức dầu liên tục, tức là ở cả lúc xe hoạt động và đứng yên Vì cảm biến liên tục theo dõi mức dầu trong toàn bộ quá trình hoạt động của động cơ nên sẽ ngăn mức dầu giảm xuống dưới tối thiểu trong quá trình vận hành và do đó giảm thiếu tối đa hư hỏng động cơ do thiếu dầu Điện áp cấp nguồn định mức 12V Dải điện áp hoạt động 9 đến 16V Độ chính xác ± 2mm

Phạm vi nhiệt độ -40 đến 160°C

Bảng 3.20: Các giá trị hoạt động của cảm biến mức dầu động cơ

- Xác định các chân của cảm biến mức dầu động cơ (KI 15, KI 31, PWM) dựa trên sơ đồ mạch điện

- ON công tắc máy, sử dụng đồng hồ VOM đo điện áp giữa chân KI 15 với mass sườn xe phải đạt gần bằng điện áp ắc quy

Khởi động động cơ và kết nối máy đo xung để đo tín hiệu xung PWM tại các tốc độ không tải, tăng tốc và tốc độ tối đa của động cơ.

- Kiểm tra mức dầu động cơ trên màn hình táp lô và thực hiện công việc điều chỉnh mức dầu khi thay mới trên màn hình trung tâm

- Kiểm tra tổng quan cảm biến bằng máy chẩn đoán

- Kiểm tra bằng mắt thường xem có rò rỉ dầu động cơ tại đế chân của cảm biến

Hình 3.44: Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến mức dầu động cơ

Cảm biến vị trí bàn đạp ga (Accelerator Pedal Position Sensor)

Hình 3.45: Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Cảm biến bàn đạp ga được sử dụng để đo và giám sát vị trí của bàn đạp ga và sau đó truyền nhu cầu của người lái đến hộp DME dưới dạng tín hiệu điện và DME sẽ sử dụng

43 tín hiệu này để điều khiển motor mở bướm ga cho động cơ tăng tốc theo độ mở của bàn đạp chân ga và lượng phun nhiên liệu theo chế độ lái hiện thời hợp lý nhất

Cảm biến vị trí bàn đạp ga sử dụng hai cảm biến Hall riêng biệt giám sát độc lập để tăng cường độ tin cậy Cả hai cảm biến đều nhận nguồn 5V từ hộp DME và tạo ra tín hiệu điện áp phản hồi vị trí bàn đạp Các tín hiệu từ cảm biến được truyền riêng đến DME để xử lý Cấu tạo của cảm biến bao gồm mạch IC Hall, cảm biến Hall, nam châm gắn trên trục bàn đạp ga và lò xo hồi.

Hình 3.46: Sơ đồ mạch điện bên trong cảm biến vị trí bàn đạp ga

1 Vị trí cảm biến bàn đạp ga

KI 31E (chân 1) Nối mass cảm biến Hall 1 5V (chân 5) Điện áp cấp nguồn 5 V cho cảm biến Hall 1 SIG 1 (chân 4) Tín hiệu cảm biến Hall 1

KI 31E (chân 2) Nối mass cảm biến Hall 2 5V (chân 3) Điện áp cấp nguồn 5 V cho cảm biến Hall 2 SIG 2 (chân 6) Tín hiệu cảm biến Hall 2

Bảng 3.21: Sơ đồ chân của cảm biến vị trí bàn đạp ga Nguyên lý hoạt động: Khi đạp bàn đạp ga, nam châm sẽ quay cùng lúc, và các nam châm này thay đổi vị trí của chúng Vào lúc đó, IC Hall phát hiện ra sự thay đổi từ thông

44 gây ra bởi sự thay đổi vị trí nam châm và tạo ra điện áp của hiệu ứng Hall Giá trị tín hiệu điện áp này sẽ phản ánh vị trí bàn đạp ga Các phần tử lò xo rút bàn đạp ga về vị trí ban đầu khi nhả bàn đạp Giá trị của bàn đạp ga được các cảm biến phát hiện dưới dạng góc và xuất trực tiếp đến bộ điều khiển động cơ dưới dạng tín hiệu tuyến tính, Analog Tín hiệu cảm biến Hall 1 (A) lớn hơn gấp 2 lần tín hiệu cảm biến Hall 2 (B)

Hình 3.47: Biểu đồ tín hiệu điện áp

Tổng hành trình vận hành khả thi về mặt cơ học của bàn đạp ga là 16° ± 0,5° Mỗi thay đổi về vị trí bàn đạp ga được truyền tới hộp DME với độ trễ tối đa là 50 mili giây Hộp DME sẽ giám sát hai tín hiệu đầu vào của cảm biến và so sánh chúng về mức độ hợp lý (các yếu tố như tính đồng bộ lẫn nhau, tính tuyến tính, ) Giá trị điện áp: Dữ liệu tín hiệu cho hai cảm biến là tỷ lệ phần trăm của nguồn điện áp

+ Cảm biến Hall 1: Ở chế độ không tải, giá trị là 15 % điện áp nguồn, tại thời điểm dừng di chuyển, giá trị này là khoảng 90 %

+ Cảm biến Hall 2: Ở chế độ không tải, giá trị là 7,5 % điện áp nguồn và khoảng 45% khi dừng di chuyển

Hình 3.48: Biểu đồ điện áp ở các chế độ đạp ga khác nhau

1 Điện áp cảm biến (V) 8 Tăng lực đạp khi đạp ga xuống và giảm lực đạp khi kết thúc đạp ga

2 Điện áp cảm biến 1 ở tốc độ cầm chừng 9 Vị trí đạp hết ga không có kickdown

3 Điện áp cảm biến 2 ở tốc độ cầm chừng 10 Kickdown OFF

4 Đường đặc tính tín hiệu đầu ra cảm biến 1 11 Kickdown ON

5 Đường đặc tính tín hiệu đầu ra cảm biến 2 12 Góc bàn đạp ga tính bằng độ (°)

6 Đường đặc tính cho lực đạp tăng 13 Lực đạp tính bằng Newton (N)

7 Đường đặc tính khi nhả bàn đạp

Bảng 3.22: Chú thích biểu đồ điện áp của cảm biến vị trí bàn đạp ga

* Kickdown là một tính năng được trang bị trên hầu hết các loại xe có hộp số tự động trên BMW Trong quá trình muốn tăng tốc thì người lái sẽ đạp mạnh bàn đạp ga Ngay lúc này hộp điều khiển sẽ phán đoán rằng người lái muốn tăng tốc, nó sẽ điều khiển hộp số giảm tốc độ đột ngột (về số thấp hơn) Từ đó tốc độ động cơ tăng lên kéo mô – men xoắn động cơ tăng theo và xe sẽ tăng dần tốc độ và tăng tốc nhanh chóng

46 Điện áp cấp nguồn 4.5 đến 5,5V Mức độ tiêu thụ dòng điện tối đa 15 mA

Phạm vi nhiệt độ -40 đến 80°C

Bảng 3.23: Các giá trị hoạt động của cảm biến vị trí bàn đạp ga

Hình 3.49: Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến vị trí bàn đạp ga

- Xác định các chân của cảm biến vị trí bàn đạp ga (KI 31E, 5 V, SIG 1) và (KI 31E, 5 V, SIG 2) dựa trên sơ đồ mạch điện

- Sử dụng đồng hồ VOM đo thông mạch với mass của sườn xe thì sẽ được 2 chân KI 31E của 2 cảm biến

- ON công tắc máy cấp nguồn cho cảm biến hoạt động, sử dụng đồng hồ VOM thang đo Volt để tiếp tục đo trong 4 chân còn lại với mass sườn xe thì sẽ tìm được 2 chân 5V chính là chân cấp nguồn cho cảm biến với điện áp khoảng gần 5 V, còn lại là 2 chân tín hiệu cảm biến

- Đo tín hiệu điện áp của cảm biến Hall thứ 1:

+ Tín hiệu điện áp của cảm biến ở vị trí tốc độ cầm chừng (không đạp ga) đạt khoảng 0,65V đến 0,85V

+ Tín hiệu điện áp của cảm biến ở vị trí đầy tải (đạp hết ga) đạt khoảng 3,8V đến 4,2V + Tín hiệu điện áp của cảm biến lúc đạp Kickdown đạt khoảng 4,3V đến 4,7V

- Đo tín hiệu điện áp của cảm biến Hall thứ 2:

+ Tín hiệu điện áp của cảm biến ở vị trí tốc độ cầm chừng (không đạp ga) đạt khoảng 0,27V đến 0,5V

+ Tín hiệu điện áp của cảm biến ở vị trí đầy tải (đạp hết ga) đạt khoảng 1,8V đến 2,2V + Tín hiệu điện áp của cảm biến lúc đạp Kickdown đạt khoảng 2,05V đến 2,45V

- Khởi động động cơ và sử dụng máy đo xung để kiểm tra tín hiệu xung điện áp

- Có thể sử dụng máy chẩn đoán để kiểm tra chính xác hơn.

Bộ chấp hành bướm ga điện tử (Electronic Throttle Actuator)

Bướm ga điện tử được gắn cố định vào đường ống nạp Vị trí của cánh bướm ga chịu trách nhiệm về hiệu suất của động cơ ở động cơ xăng thông thường Nó điều khiển lượng không khí nạp đi vào buồng đốt, cuối cùng được trộn với một lượng nhiên liệu thích hợp Ngược lại với các động cơ cũ được điều khiển tải thông qua bướm ga, trên động cơ B48 sử dụng công nghệ Valvetronic có khả năng kiểm soát tải không cần ga Tuy nhiên, bướm ga cũng được trang bị trên động cơ B48 và hoạt động trong trường hợp hệ thống Valvetronic bị lỗi Lúc này việc kiểm soát tải sẽ thông qua bướm ga

Hình 3.50: Bộ chấp hành bướm ga điện tử

Cấu tạo: Góc mở của cánh bướm ga sẽ được giám sát bằng 2 cảm biến Hall được gắn bên trong bộ chấp hành bướm ga và cánh bướm ga sẽ được truyền động đóng mở thông qua một motor điện DC được điều khiển bởi hộp DME Cảm biến này gồm có mạch IC Hall gồm 2 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 và được thiết kế như 1 cảm biến từ trở Motor điện DC được kích hoạt thông qua mạch cầu H cho phép motor điện này có thể dẫn động cánh bướm ga theo hướng quay về phía trước hoặc ngược lại Cánh bướm ga có phạm vi điều chỉnh cơ học từ 0 đến 90° Vị trí tối đa thực sự được di chuyển đến là 81° (tương ứng với độ mở bướm ga 100%)

Hình 3.51: Sơ đồ mạch điện bên trong bộ chấp hành bướm ga điện tử

4 Mạch xử lý tín hiệu

SIG 1 (chân 3) Tín hiệu cảm biến Hall 1

U (chân 5) Điện áp cấp nguồn 5V cho 2 cảm biến Hall PWM 1 (chân 1) Tín hiệu xung kích hoạt motor servo

SIG 2 (chân 4) Tín hiệu cảm biến Hall 2 PWM 2 (chân 2) Tín hiệu xung kích hoạt motor servo

Bảng 3.24: Sơ đồ chân của bộ chấp hành bướm ga

Nguyên lý hoạt động: Bằng cách sử dụng 2 cảm biến Hall song song để giám sát góc mở của cánh bướm ga Khi người lái đạp bàn đạp ga, hộp DME sẽ gửi tín hiệu điều khiển đến motor servo dẫn động mở bướm ga Khi cánh bướm ga mở, các nam châm gắn trên trục cánh bướm ga quay cùng một lúc Và các nam châm này thay đổi vị trí của chúng xung quanh phần tử Hall Vào lúc đó, IC Hall phát hiện sự thay đổi từ thông gây ra bởi sự thay đổi vị trí nam châm Motor servo được sử dụng để điều chỉnh vị trí của cánh bướm ga là motor DC Cảm biến Hall xác định số vòng quay của motor servo Điều này cung cấp cơ sở để tính toán vị trí của cánh bướm ga Sau đó, tín hiệu điện áp được truyền đến DME xác nhận độ mở của cánh bướm ga Vì lý do an toàn, cảm biến Hall cung cấp tín hiệu ngược lại (dự phòng) Tín hiệu của 2 cảm biến Hall là loại tuyến tính nghịch Cảm biến Hall 2 cung cấp các giá trị điện áp được phản chiếu tại tất cả các điểm vận hành

Hình 3.52: Điện áp tín hiệu của 2 cảm biến Hall

Motor truyền động này được kích hoạt bằng tín hiệu xung PWM với tần số cơ bản là 1000 Hz Ở trạng thái mất điện, cánh bướm ga được giữ ở vị trí chạy khẩn cấp trong khoảng 5,2° bằng 2 lò xo hồi vị Hai lò hồi vị cũng đảm bảo rằng cánh bướm ga được đưa trở lại vị trí này trong trường hợp có lỗi (kích hoạt bị vô hiệu hóa) Trong trường hợp xảy ra lỗi trong Valvetronic, độ nâng van được đặt ở mức tối đa nếu có thể và việc kiểm soát tải do bướm ga đảm nhận Việc kiểm soát tốc độ không tải được điều khiển theo các đường đặc tính bởi DME Trong quá trình khởi động, việc điều khiển tốc độ không tải có thể được thực hiện thông qua bướm ga tùy thuộc vào biểu đồ đặc tính

50 Dải tần số của motor servo 400 đến 16000 Hz Điện áp cấp nguồn cho cảm biến 4,5 đến 5,5V Điện áp tín hiệu 0 đến 5V

Mức độ tiêu thụ dòng điện của cảm biến 10 mA

Bảng 3.25: Các giá trị hoạt động của bộ chấp hành bướm ga

Hình 3.53: Sơ đồ mạch điện điều khiển bộ chấp hành bướm ga

- Xác định các chân của bộ chấp hành bướm ga (SIG 1, U, PWM 1, SIG 2, PWM 2, KI 31) dựa trên sơ đồ mạch điện

- Sử dụng đồng hồ VOM đo thông mạch 1 chân với mass sườn xe thì chân đó chính là chân

- ON công tắc máy cấp nguồn cho bộ chấp hành bướm ga hoạt động, sử dụng đồng hồ VOM đo điện áp chân U với mass sườn xe đạt khoảng 5 V

- Tín hiệu điện áp của cảm biến Hall thứ 1:

+ Tín hiệu điện áp lúc ON công tắc máy (bướm ga đóng) đạt khoảng gần 1,6 V

+ Tín hiệu điện áp lúc bướm ga mở hoàn toàn đạt khoảng gần 4,6 V

+ Tín hiệu điện áp lúc động cơ ở tốc độ cầm chừng đạt khoảng 1 V

- Tín hiệu điện áp của cảm biến Hall thứ 2:

+ Tín hiệu điện áp lúc ON công tắc máy (bướm ga đóng) đạt khoảng gần 3,3 V

+ Tín hiệu điện áp lúc bướm ga mở hoàn toàn đạt khoảng gần 0,2 V

+ Tín hiệu điện áp lúc động cơ ở tốc độ cầm chừng đạt khoảng 4 V

- Kiểm tra tín hiệu xung kích hoạt motor servo bằng máy đo xung

- Có thể kiểm tra tín hiệu điện áp của cảm biến bằng máy đo xung

- Sử dụng máy chẩn đoán để kiểm tra chính xác hơn.

Hộp điều khiển động cơ BMW B48 (Digital Motor Electronics – DME)

Digital Motor Electronics (DME – kí hiệu: A46) là một bộ trung tâm tính toán và điều khiển của hệ thống điều khiển động cơ Các cảm biến trên động cơ và xe sẽ cung cấp tín hiệu đầu vào Các tín hiệu để kích hoạt bộ chấp hành được tính toán từ các tín hiệu đầu vào, các giá trị điểm đặt được tính toán bằng mô hình điện toán trong hộp điều khiển DME và các biểu đồ đặc tính được lưu trữ Hộp điều khiển DME kích hoạt bộ chấp hành trực tiếp hoặc thông qua relay Dải điện áp hoạt động của hộp DME là từ 6 đến 16V Có 2 cảm biến trên bảng mạch trong hộp điều khiển DME:

- Cảm biến áp suất xung quanh: Cho phép xác định chính xác mật độ của không khí xung quanh Thông tin này là cần thiết cho các chức năng chẩn đoán khác nhau

Cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ bên trong hộp điều khiển Khi nhiệt độ bên trong tăng cao, chẳng hạn do nhiều lần phun nhiên liệu, bộ điều khiển sẽ giảm tần suất phun để làm mát và duy trì nhiệt độ trong hộp điều khiển ở mức an toàn.

3.13.2 Cấu tạo Động cơ B48 được trang bị hộp điều khiển động cơ DME8 của Bosch Hộp điều khiển DME được gắn trong khoang động cơ và cung cấp trực tiếp nguồn điện cho các cảm biến và bộ chấp hành Hộp DME gồm 6 giắc cắm kết nối lớn giữa bộ dây

Hình 3.54: Hộp điều khiển động cơ DME

1 Hộp điều khiển động cơ DME 6 Mô-đun 3, 64 chân (hệ thống cảm biến 2)

2 Bộ phận khử khí ẩm 7 Mô-đun 2, 64 chân (hệ thống cảm biến)

3 Mô-đun 6, 24 chân (đánh lửa và phun xăng) 8 Mô-đun 1, 54 chân (hệ thống dây điện)

4 Mô-đun 5, 32 chân (mô-đun nguồn tích hợp) 9 Bộ phận làm mát hộp DME

5 Mô-đun 4, 32 chân (Điều khiển

Bảng 3.26: Các mô-đun của hộp DME

3.13.3 Một số chân điều khiển động cơ của hộp DME:

Chân Chức năng Mô tả Cảm biến/Bộ chấp hành

1 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến nhiệt độ tại đầu ra của két tản nhiệt

3 Nguồn điện Nguồn cảm biến Cảm biến vị trí bàn dạp ga

4 Nguồn điện Nguồn cảm biến Cảm biến vị trí bàn dạp ga

7 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến nhiệt độ tại đầu ra của két tản nhiệt

9 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến vị trí bàn dạp ga

10 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến vị trí bàn dạp ga

15 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến vị trí bàn dạp ga

16 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến vị trí bàn dạp ga

2 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến nhiệt độ động cơ

4 Nguồn điện Nguồn bộ chấp hành Bộ chấp hành bướm ga điện tử

6 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến nhiệt độ động cơ

7 Tín hiệu Tín hiệu bộ chấp hành Bộ chấp hành bướm ga điện tử

8 Tín hiệu Tín hiệu bộ chấp hành Bộ chấp hành bướm ga điện tử

12 Nối mass Nối mass bộ chấp hành Bộ chấp hành bướm ga điện tử

21 Tín hiệu Tín hiệu kích hoạt motor Bộ chấp hành bướm ga điện tử

22 Tín hiệu Tín hiệu kích hoạt motor Bộ chấp hành bướm ga điện tử

26 Nguồn điện Nguồn cảm biến Cảm biến vị trí trục khuỷu

27 Nguồn điện Nguồn cảm biến Cảm biến áp suất dầu động cơ

31 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến vị trí trục khuỷu

32 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến áp suất dầu động cơ

35 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

36 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến vị trí trục khuỷu

37 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến áp suất dầu động cơ

40 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

48 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến nhiệt độ và áp suất không khí nạp

49 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến nhiệt độ và áp suất không khí nạp

53 Nguồn điện Nguồn cảm biến Cảm biến nhiệt độ và áp suất không khí nạp

56 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến mức dầu động cơ

58 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến kích nổ 2

59 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến kích nổ 2

61 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến mức dầu động cơ

63 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến kích nổ

64 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến kích nổ

2 Nguồn điện Nguồn bộ chấp hành Bộ chấp hành VANOS, nạp

4 Tín hiệu Tín hiệu kích hoạt Bộ chấp hành VANOS, xả

5 Nguồn điện Nguồn bộ chấp hành Bộ chấp hành VANOS, xả

8 Tín hiệu Tín hiệu kích hoạt Bộ chấp hành VANOS, nạp

9 Tín hiệu Tín hiệu kích hoạt motor Wastegate Van điện

10 Tín hiệu Tín hiệu kích hoạt motor Wastegate Van điện

18 Tín hiệu Tín hiệu kích hoạt Cảm biến oxy trước bầu Catalytic

19 Tín hiệu Tín hiệu kích hoạt Cảm biến oxy sau bầu Catalytic

23 Nguồn điện Nguồn kích hoạt Van điều khiển lưu lượng nhiên liệu

24 Tín hiệu Tín hiệu kích hoạt Van điều khiển lưu lượng nhiên liệu

25 Nguồn điện Nguồn cảm biến Cảm biến lưu lượng không khí nạp

27 Nguồn điện Nguồn cảm biến Cảm biến vị trí trục cam nạp

28 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến oxy sau bầu Catalytic

30 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến lưu lượng không khí nạp

32 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến vị trí trục cam nạp

33 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến oxy sau bầu Catalytic

35 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến lưu lượng không khí nạp

37 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến vị trí trục cam nạp

40 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến vị trí trục cam xả

45 Nguồn điện Nguồn cảm biến Cảm biến vị trí trục cam xả

46 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến vị trí trục cam xả

49 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến oxy trước bầu Catalytic

50 Nối mass Nối mass cảm biến Cảm biến áp suất ống Rail

51 Nối mass Nối mass cảm biến vị trí Wastegate Van điện

54 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến oxy trước bầu Catalytic

55 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến Cảm biến áp suất ống Rail

56 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến vị trí Wastegate Van điện

60 Nguồn điện Nguồn cảm biến Cảm biến áp suất ống Rail

61 Nguồn điện Nguồn cảm biến vị trí Wastegate Van điện

4 Tín hiệu Tín hiệu kích hoạt motor Bộ chấp hành Valvetronic

13 Nguồn điện Nguồn cảm biến vị trí Bộ chấp hành Valvetronic

16 Nối mass Nối mass cảm biến vị trí Bộ chấp hành Valvetronic

29 Tín hiệu Tín hiệu cảm biến vị trí Bộ chấp hành Valvetronic

1 Nguồn điện Cấp nguồn cho Valvetronic Mô đun cung cấp tích hợp

2 Nguồn điện Cấp nguồn cho bobin Mô đun cung cấp tích hợp

8 Nguồn điện Cấp nguồn cho kim phun Mô đun cung cấp tích hợp

27 Tín hiệu Kích hoạt relay Valvetronic Mô đun cung cấp tích hợp

31 Nguồn điện Cấp nguồn cho relay DME Mô đun cung cấp tích hợp

1 Tín hiệu Tín hiệu kích hoạt bobin 1 Bobin 1

5 Nguồn điện Nguồn bobin 1 Bobin 1

13 Tín hiệu Tín hiệu kích hoạt kim phun 1

17 Nguồn điện Nguồn kim phun 1 Kim phun 1

HỆ THỐNG PHUN XĂNG VÀ ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ BMW

Hệ thống phun xăng trực tiếp (Direct Injection System)

Hệ thống nhiên liệu trên ô tô là một trong những hệ thống quan trọng có nhiệm vụ chứa và cung cấp nhiên liệu cho động cơ hoạt động Nó bao gồm một thùng chứa nhiên liệu, một bơm điện để vận chuyển nhiên liệu từ thùng vào hệ thống, một bộ lọc nhiên liệu để loại bỏ tạp chất và các đường dẫn nhiên liệu để vận chuyển nhiên liệu đến động cơ Trong hệ thống phun nhiên liệu, kim phun nhiên liệu đưa nhiên liệu vào buồng đốt một cách chính xác

Hình 4.1: Sơ đồ mạch hệ thống nhiên liệu

Nhìn vào sơ đồ ta thấy nhiên liệu được hút bởi bơm tiếp vận nằm trong thùng chứa nhiên liệu rồi đến lọc nhiên liệu Sau khi nhiên liệu đến bơm cao áp, van điều khiển lưu lượng sẽ mở ra do hộp điều khiển động cơ DME xuất tín hiệu kích hoạt, tại đây nhiên liệu sẽ được hút vào và được piston nén với áp suất cao Sau đó, nhiên liệu áp suất cao được đưa đến ống Rail thông qua van 1 chiều Van 1 chiều này có tác dụng ngăn nhiên liệu chảy

58 ngược về bơm cao áp Trên đường ống cao áp đến ống Rail sẽ có van giới hạn áp suất để tránh trường hợp áp suất vượt quá mức cho phép làm hư hại đến đường ống và các bộ phận xung quanh của hệ thống Cuối cùng là nhiên liệu từ ống Rail sẽ được đưa đến kim phun Hộp điều khiển động cơ DME sẽ điều khiển thời gian nhấc kim phun, từ đó nhiên liệu sẽ được phun vào buồng đốt với áp suất cao

Hình 4.2: Sơ đồ điều khiển hệ thống nhiên liệu

Mô-đun điều khiển bơm nhiên liệu nhận lệnh về áp suất nhiên liệu cần thiết từ hộp điều khiển động cơ DME Mô-đun này sử dụng thông tin đó để kích hoạt bơm nhiên liệu thông qua điện áp xoay chiều 3 pha Các yêu cầu được tính toán bởi hộp điều khiển động cơ và gửi dưới dạng tín hiệu xung PWM đến mô-đun điều khiển bơm nhiên liệu Mô-đun này xử lý tín hiệu xung và sử dụng biến tần để tạo ra điện áp xoay chiều ba pha U, V, W để kích hoạt động cơ điện của bơm nhiên liệu theo các yêu cầu.

Việc phun nhiên liệu trực tiếp và buồng đốt với nhiều tia và được điều khiển độc lập theo thứ tự công tác của động cơ mang lại những ưu điểm sau:

- Thời gian phun được điều chỉnh chính xác theo các điều kiện vận hành tức thời của động cơ (tốc độ động cơ, hệ số tải và nhiệt độ)

- Hỗn hợp nhiên liệu tối ưu cho từng xi lanh riêng lẻ Trên kim phun áp suất cao, các lỗ tia phun tạo thành kiểu phun có độ chính xác cao (góc và hình dạng phun) Điều này cung cấp sự lan truyền nhiên liệu đồng đều và nhất quán

- Việc ngắt kim phun có chọn lọc các xi - lanh riêng lẻ (ví dụ để phản ứng với bobin bị lỗi)

- Có thể chẩn đoán từng kim phun riêng lẻ

- Đáp ứng với những thay đổi về tải bằng cách điều chỉnh thời gian phun cụ thể cho từng xi lanh riêng lẻ (trong hành trình nạp, thời gian phun có thể được điều chỉnh bằng cách kéo dài hoặc giảm thời gian phun) Đối với hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp sẽ có 2 thời điểm phun khác nhau Việc phun nhiên liệu trực tiếp vào kỳ nạp sẽ tạo ra hỗn hợp nhiên liệu đồng nhất Lợi ích của việc phun nhiên liệu này sẽ làm nhiên liệu hoà trộn tốt hơn, cải thiện được hiện tượng tiếng gõ trong quá trình đốt cháy (giống với việc phun nhiên liệu trên đường ống nạp) Còn đối với việc phun nhiên liệu trực tiếp vào cuối kỳ nén sẽ tạo nên hỗn hợp nhiên liệu phân tầng, điều này làm giảm suất tiêu hao nhiên liệu và cải thiện sự ô nhiễm khí xả

4.1.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách kiểm tra

Hệ thống nhiên liệu trên động cơ B48 sẽ được chia thành 2 hệ thống chủ yếu là hệ thống nhiên liệu thấp áp (áp suất nhiên liệu thấp từ bơm tiếp vận đến trước bơm cao áp) và hệ thống nhiên liệu cao áp (áp suất nhiên liệu cao từ bơm cao áp đến kim phun)

• Hệ thống nhiên liệu thấp áp: Có nhiệm vụ chứa nhiên liệu và cung cấp nhiên liệu đến các bộ phận có áp suất cao như bơm cao áp để đưa đến kim phun

Thùng chứa nhiên liệu: Được làm bằng nhựa nhiều lớp Có ưu điểm là nhẹ hơn, dễ sản xuất hơn theo hình dạng yêu cầu và mang lại mức độ an toàn đáng kể trong trường hợp xảy ra tai nạn Nó được đặt ở phía trước trục bánh xe sau, do đó giảm thiểu nguy cơ vỡ trong trường hợp xảy ra tai nạn Ngoài việc chứa nhiên liệu, bình xăng còn có các chức năng sau: Chứa bơm nhiên liệu, thông hơi xăng trong quá trình tiếp nhiên liệu và quá trình vận hành

Mô-đun điều khiển bơm nhiên liệu do DME kích hoạt thông qua tín hiệu xung PWM, tính toán lượng nhiên liệu cần thiết dựa trên thao tác lái và điều kiện động cơ, truyền thông tin đến mô-đun điều khiển bơm nhiên liệu để kích hoạt bơm hút nhiên liệu Tín hiệu xung PWM cũng được dùng để chẩn đoán các lỗi trên mô-đun điều khiển bơm nhiên liệu.

Hình 4.4: Môđun điều khiển bơm nhiên liệu Ở trạng thái cung cấp nhiên liệu, môđun sẽ điều chỉnh để ngăn bơm nhiên liệu hoạt động khi thùng nhiên liệu hết xăng vì có thể làm hỏng bơm nhiên liệu Không được phép

61 hoán đổi môđun điều khiển bơm nhiên liệu giữa các kiểu xe và động cơ Trong trường hợp dữ liệu được kích hoạt không chính xác, bơm tiếp vận có nguy cơ bị hư hỏng, ngay cả khi các bộ phận giống hệt nhau

Nếu môđun điều khiển bơm nhiên liệu không nhận được tín hiệu xung PWM

Hệ thống "Không va chạm" và "Va chạm" được kết nối với mô-đun Quản lý An toàn và Sự cố (ACSM) Nếu không xảy ra va chạm, hệ thống "Không va chạm" gửi tín hiệu đến ACSM để báo lỗi Ngược lại, khi xảy ra va chạm, tín hiệu "Va chạm" được gửi đến mô-đun điều khiển bơm nhiên liệu, yêu cầu tắt bơm để đảm bảo an toàn.

- Kiểm tra tín hiệu từ môđun ACSM đến môđun điều khiển bằng máy đo xung

- Kiểm tra tín hiệu xung PWM từ hộp điều khiển động cơ DME bằng máy đo xung

- Kiểm tra chính xác hơn bằng máy chẩn đoán

- Kiểm tra nguồn cấp và điểm nối mass cho môđun điều khiển bơm nhiên liệu

- Kiểm tra nguồn điện áp 30B cấp đến từ relay trong hộp phân phối điện phía sau xe (Power distribution box, rear)

Hình 4.5: Sơ đồ mạch điện môđun điều khiển bơm nhiên liệu Bơm nhiên liệu (bơm tiếp vận): Là loại bơm điện nằm trong thùng nhiên liệu, chức năng của nó là hút nhiên liệu từ thùng chứa và cung cấp nhiên liệu cho động cơ

Hệ thống đánh lửa trực tiếp (Direct Ignition System)

Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ chính là đốt cháy hỗn hợp hoà khí trong xi - lanh của động cơ Quá trình này liên quan đến việc tạo ra tia lửa điện áp cao ở bugi Điểm đánh lửa tại đó tia lửa đánh lửa đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu không khí phải được điều chỉnh sao cho đảm bảo mô - men xoắn tối ưu và mức tiêu thụ thấp đồng thời đảm bảo lượng khí thải ô nhiễm tối thiểu Các yếu tố ảnh hưởng: Tốc độ động cơ, mô-men xoắn động cơ, áp suất không khí nạp, tỷ lệ không khí hiện tại, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ không khí nạp, loại nhiên liệu (số octan) và điều kiện hoạt động (động cơ khởi động, chạy không tải, tải một phần, đầy tải) Các yếu tố trên sẽ được hộp điều khiển động cơ DME ghi lại thông qua các cảm biến như cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến áp suất và nhiệt độ không khí nạp, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến nước làm mát,… và sử dụng các biểu đồ đặc tính khác nhau được lưu trữ trong hộp DME và xuất ra bobin đánh lửa dưới dạng tín hiệu kích hoạt Một hệ thống đánh lửa hoạt động tốt sẽ đảm bảo quá trình đốt cháy diễn ra đúng thời điểm và trong điều kiện tối ưu

Hình 4.23: Hệ thống đánh lửa trực tiếp

Trên động cơ B48, hệ thống đánh lửa có thể tạo ra nhiều tia lửa điện trong 1 chu trình đánh lửa Cơ sở của việc đánh lửa bằng nhiều tia lửa điện là việc bật và tắt bobin đánh lửa nhiều lần Kết quả là tia lửa thực tế được mở rộng để tạo ra một dải tia lửa điện Đánh lửa bằng nhiều tia lửa điện chỉ được sử dụng ở dải tốc độ động cơ thấp và cả trong giai đoạn làm nóng động cơ Thời gian cháy của tia lửa điện là 0,5 mili giây sao cho các tia lửa điện tiếp theo vẫn có thể phóng ra trước điểm chết trên

4.2.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách kiểm tra

Hình 4.24: Vị trí lắp đặt bobin

77 Bobin: Hệ thống đánh lửa trên động cơ B48 là hệ thống đánh lửa trực tiếp với mỗi xi - lanh có một bobin đánh lửa riêng, chúng được cắm trực tiếp vào nắp máy Trên động cơ B48 sử dụng bobin đánh lửa nhỏ gọn của Eldor

Cấu tạo: Mạch đánh lửa của bobin này gồm có: Cuộn sơ cấp và thứ cấp, tín hiệu đánh lửa được kích hoạt từ hộp điều khiển động cơ, bugi nối với cuộn thứ cấp Mỗi bugi được kích hoạt bằng điện áp cao từ một bobin riêng biệt

Bên trong của bobin hoạt động theo nguyên lý của máy biến áp Hai cuộn dây được đặt trên một lõi sắt chung Cuộn sơ cấp bao gồm một sợi dây kim loại dày được quấn từ

200 đến 300 vòng dây và 1 đầu của cuộn dây nối với cực dương của điện áp bình ắc quy, đầu dây còn lại nối với chân tín hiệu đánh lửa Cả 2 chân này đều được nối với hộp điều khiển động cơ Cuộn thứ cấp gồm một sợi dây kim loại mỏng được quấn rất nhiều vòng dây với tỷ lệ quấn vòng dây giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp là 1:80

Hình 4.25: Sơ đồ mạch điện bobin

KI 15 (chân 1) Điện áp cấp nguồn cho bobin SIG (chân 2) Tín hiệu đánh lửa

Bảng 4.6: Sơ đồ chân của bobin đánh lửa Nguyên lý hoạt động: Mỗi bugi được kích hoạt bằng điện áp cao từ mỗi bobin đánh lửa riêng biệt nhờ tín hiệu kích hoạt từ hộp DME Giai đoạn bắt đầu đánh lửa, dòng điện

78 từ hệ thống điện trên xe sẽ đi qua cuộn sơ cấp trước thời điểm đánh lửa cần thiết Trong khi mạch sơ cấp đóng (thời gian đóng), một từ trường được hình thành trong cuộn sơ cấp Khi đến thời điểm đánh lửa, hộp DME sẽ gửi tín hiệu kích hoạt đánh lửa đến bobin làm cho dòng điện tại cuộn sơ cấp bị ngắt, lúc này từ trường của cuộn sơ cấp sẽ giảm đột ngột Theo hiệu ứng cảm ứng điện từ, cuộn thứ cấp sẽ sinh ra lại 1 dòng điện chống lại sự thay đổi từ trường đó Vì vậy, điều này tạo ra điện áp cao ở cuộn thứ cấp, tạo ra tia lửa điện ở bugi Thời điểm đánh lửa khi tia lửa điện đánh lửa đốt cháy hỗn hợp hoà khí trong buồng đốt phải có độ chính xác cực cao Điều này mang lại mô-men xoắn tối ưu và mức tiêu hao nhiên liệu thấp, cùng với lượng khí thải tối thiểu

Hình 4.26: Biểu đồ thời gian tín hiệu đánh lửa Điện áp cấp nguồn 6 đến 16 V Điện áp cấp nguồn định mức 12 V Điện áp cuộn thứ cấp hoạt động bình thường Trên 29 kV

Dòng điện tối đa ở chế độ bình thường 8 đến 10.5 A Điện trở cuộn sơ cấp Thấp hơn 600 mΩ

Phạm vi nhiệt độ -40 đến 140 °C

Bảng 4.7: Các giá trị hoạt động của bobin

Các lỗi thường gặp trên bobin:

- Đèn báo lỗi động cơ sáng (PowerTrain)

- Lỗi do các cảm biến khác bị hư ảnh hưởng đến hệ thống đánh lửa như cảm biến oxy, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến lưu lượng khí nạp…

- Do khu vực khí nạp bị bẩn hoặc tắc nghẽn làm cho các cảm biến trên đường ống nạp gửi giá trị tín hiệu sai về hộp DME cũng ảnh hưởng đến hệ thống đánh lửa

- Kiểm tra tình trạng hoạt động của bobin:

+ Xác định các chân (KI 15, SIG, KI 4a) của bobin dựa trên sơ đồ mạch điện (chân KI 4a sẽ được nối trực tiếp với mass sườn xe)

+ Kiểm tra điện áp cấp nguồn của chân KI 15 đo với mass khi ON công tắc máy sẽ gần bằng điện áp bình ắc quy

+ Ngắt điện bình ắc quy và kiểm tra điện trở của các bobin giữa chân tín hiệu với mass phải đạt dưới 600 mΩ

+ Khởi động động cơ và kiểm tra tín hiệu đánh lửa đến bobin bằng máy đo xung

+ Kiểm tra tổng quát bằng máy chẩn đoán

+ Kiểm tra lỗi bỏ lửa bằng cách hoán đổi các bobin giữa các xi - lanh để phát hiện xem bobin nào bị hỏng nhờ sự rung giật của động cơ hoặc có thể kiểm tra bằng máy chẩn đoán

- Kiểm tra bằng mắt thường:

+ Kiểm tra các đường dây có bị đứt hay giắc kết nối bobin bị lỏng, bị lão hoá và điểm nối mass của bobin

+ Kiểm tra các ống Silicone của bobin có bị đứt hay rách

Hình 4.27: Sơ đồ mạch điện điều khiển bobin đánh lửa

Bugi: Bugi có nhiệm vụ đốt cháy hỗn hợp xăng/không khí Nó được gắn vào phía cuối ống Silicone của bobin Nó có nhiệm vụ cung cấp tia lửa điện phóng qua 2 điện cực sử dụng điện áp cao Nên thay thế bugi khi đến thời hạn kiểm tra sau khoảng 30.000 km

Hình 4.28: Bugi chính hãng BMW Kiểm tra:

- Bugi hoạt động bình thường sẽ có màu đỏ nâu

- Bugi hoạt động trong tình trạng thiếu xăng sẽ có màu trắng đục

- Bugi hoạt động trong tình trạng dư xăng sẽ đóng mụi than đầu điện cực bugi

- Bugi hoạt động trong tình trạng xéc măng piston bị mòn thì bugi sẽ đóng muội than, đầu điện cực có lẫn hơi nhớt ẩm ướt

4.2.3 Hiện tượng bỏ lửa (Misfire) và cách phát hiện

Hiện tượng bỏ lửa (Misfire) trên các động cơ xăng BMW có nghĩa là sẽ không có quá trình đốt cháy diễn ra bên trong xi - lanh, hiện tượng này sẽ không được phát hiện trực tiếp mà bằng cách sử dụng cảm biến vị trí trục khuỷu để phát hiện chuyển động quay không đều, không mượt của trục khuỷu Hộp điều khiển động cơ DME sẽ đo chiều dài của những xung tín hiệu của cảm biến này và so sánh chúng với nhau, nếu có 1 xung tín hiệu dài bất thường (trục khuỷu quay chậm) thì từ đó sẽ phát hiện ra hiện tượng bỏ lửa Với mỗi lần

81 đánh lửa và đốt cháy hỗn hợp trong các xi - lanh riêng lẻ, trục khuỷu sẽ giảm tốc một chút (do phát hiện xung tín hiệu bất thường) và lại tăng tốc độ quay trở lại trong quá trình vận hành Điều này gây ra sự rung động cho động cơ trong lúc hoạt động và việc động cơ bị rung do trục khuỷu quay không đều cũng có nhiều nguyên nhân như:

- Sai lệch lưu lượng phun nhiên liệu (kim phun bị lỗi)

CÁC CẢI TIẾN MỚI TRÊN ĐỘNG CƠ BMW B48

Công nghệ nổi tiếng của động cơ BMW B48 – TWINPOWER TURBO

Công nghệ BMW TwinPower Turbo được sử dụng trên nhiều dòng xe và động cơ của BMW Công nghệ này liên quan đến việc sử dụng hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp, tăng áp và điều khiển công suất biến thiên trong cả động cơ xăng và diesel Để tăng hiệu suất và tính năng động, trên các động cơ xăng của BMW đã kết hợp công nghệ phun xăng mới nhất, điều khiển van biến thiên Valvetronic và thời điểm đóng, mở xupap VANOS với công nghệ tăng áp kép cải tiến Những sự kết hợp giữa các công nghệ này mang lại công suất tối ưu, khả năng phản hồi nhanh chóng và tiết kiệm nhiên liệu.

Công nghệ VANOS (VAriable NOckenwellenSteuerung)

Công nghệ VANOS hay VANOS kép trên động cơ xăng BMW có nhiệm vụ điều khiển thời gian đóng, mở của cả xupap nạp và xupap xả theo điều kiện vận hành và tốc độ của động cơ bằng cách thực hiện các điều chỉnh góc trên trục cam Trên động cơ B48, các bộ phận của VANOS được gắn ở phía cuối 2 trục cam nạp và trục cam xả

Hình 5.1: Công nghệ VANOS kép (DOUBLE VANOS)

Công nghệ VANOS mang lại mô-men xoắn mạnh mẽ hơn ở tốc độ quay thấp và công suất dồi dào ở dải tốc độ động cơ cao hơn Điều này hoạt động bằng cách mở xupap nạp muộn ở dải tốc độ động cơ thấp hơn, giúp cải thiện chất lượng chạy không tải và hiệu suất vận hành êm ái Việc mở xupap sớm ở phạm vi tốc độ động cơ vừa phải sẽ mang lại nhiều mô-men xoắn hơn đáng kể và hỗ trợ tuần hoàn khí thải bên trong để giảm mức tiêu

Hệ thống VANOS kép do hộp điều khiển động cơ DME điều khiển giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ và giảm khí thải ô nhiễm Ưu điểm của hệ thống này bao gồm tăng mô-men xoắn ở dải tốc độ thấp và trung bình, giảm tiêu thụ nhiên liệu, giảm khí thải ô nhiễm khi khởi động lạnh, làm nóng nhanh bộ chuyển đổi xúc tác và tối đa hóa hiệu suất động cơ.

Hình 5.2: Cấu tạo của công nghệ VANOS kép

So với các động cơ trước đây chỉ có bộ bánh răng kết hợp với bộ điều chỉnh và van Solenoid chính VANOS, việc cải tiến đã mang lại ưu điểm là cho phép tốc độ điều chỉnh của bộ điều chỉnh VANOS nhanh hơn nữa Việc điều chỉnh nhanh này cũng đã làm giảm hơn nữa khả năng bị tắc nghẽn các đường dầu của hệ thống Chức năng vẫn được giữ nguyên nhưng bộ điều chỉnh VANOS đã được tối ưu hóa

Hình 5.3: Cấu tạo bánh răng cam kết hợp bộ điều chỉnh VANOS

- Bánh răng cam kết hợp bộ điều chỉnh VANOS: Bao gồm bánh răng cam và các rãnh chứa dầu, cánh quạt và chốt khoá Bộ điều chỉnh VANOS cho trục cam nạp và xả có hành trình điều chỉnh khác nhau Trong động cơ thế hệ Bx8 mới, cả bộ chấp hành VANOS và van điều khiển chính VANOS đều được sử dụng

Ở trục cam nạp, khi VANOS chưa hoạt động, bộ điều chỉnh VANOS sẽ trễ thời điểm phân phối khí Khi điều khiển, bộ điều chỉnh sẽ ở vị trí sớm hơn, làm sớm thời điểm phân phối khí Ngược lại, ở trục cam xả, khi VANOS chưa hoạt động, bộ điều chỉnh VANOS sẽ ở vị trí sớm Khi điều khiển, bộ điều chỉnh sẽ chuyển sang vị trí muộn.

Hình 5.4: Các đường dẫn dầu trong bộ điều chỉnh VANOS

- Bộ chấp hành VANOS : Điều khiển van điều khiển VANOS chính, nó nhận tín hiệu từ hộp DME để thực hiện các nhiệm vụ thay đổi góc trục cam từ đó thay đổi góc đóng, mở xupap

Hình 5.5: Bộ chấp hành VANOS

Bộ chấp hành VANOS bên trong chứa một cuộn dây điện từ (cuộn Solenoid) được kết nối với hộp DME thông qua giắc cắm 2 chân (KI 15N: Điện áp cấp nguồn, SIG: Tín hiệu) và 1 piston Khi bộ chấp hành này được kích hoạt, nó sẽ làm di chuyển van điều khiển chính VANOS Do đó, piston của bộ chấp hành sẽ đẩy piston của van điều khiển chính

- Van điều khiển chính VANOS: Được vận hành bởi bộ chấp hành VANOS Tốc độ dòng dầu đi vào bộ điều chỉnh VANOS được kiểm soát bởi van điều khiển chính VANOS Việc sử dụng cả bộ chấp hành VANOS và van điều khiển chính VANOS sẽ làm tối ưu hoá đường dẫn dầu, từ đó làm tăng tốc độ kiểm soát lưu lượng dầu vào bộ điều chỉnh VANOS Ở trạng thái VANOS chưa hoạt động, bộ chấp hành không được cấp điện, piston của bộ chấp hành không đẩy piston của van điều khiển chính, lò xo sẽ đẩy piston của van điều khiển chính ngắt đường dầu điều chỉnh làm sớm thời điểm phân phối khí Do đó dầu chỉ đi từ ống dẫn dầu chính đến lọc rồi đến lỗ dầu điều chỉnh làm muộn thời điểm phân phối khí

Hình 5.6: Van điều khiển chính VANOS chưa hoạt động ở trục cam nạp

Khi hệ thống VANOS được kích hoạt, bộ chấp hành VANOS được cấp điện, piston của bộ chấp hành sẽ đẩy piston của van điều khiển chính di chuyển ép lò xo Điều này làm cho piston mở lỗ dầu điều chỉnh sớm, từ đó dầu chảy từ ống dẫn dầu chính vào lỗ khoan

Dầu có trong các rãnh của bộ điều chỉnh VANOS đóng vai trò làm muộn thời điểm phân phối khí, cũng có thể chảy vào đầu xi lanh thông qua khe hở được tạo ra giữa piston và vỏ Quá trình này giúp ống dẫn dầu VANOS làm sớm thời điểm phân phối khí một cách hiệu quả.

Hình 5.7: Van điều khiển chính VANOS lúc hoạt động ở trục cam nạp Điều chỉnh VANOS, phía trục cam nạp: Khi cấp điện cho bộ chấp hành, bộ điều chỉnh VANOS được điều chỉnh để đạt được thời gian biến thiên "sớm" Việc điều chỉnh ngược lại để đạt được cài đặt "trễ" được thực hiện khi bộ chấp hành bị ngắt điện Và ngược lại đối với phía trục cam xả

Việc kích hoạt và điều khiển VANOS được thực hiện bởi DME Hộp DME phát hiện vị trí của trục khuỷu thông qua cảm biến trục khuỷu Vị trí tương ứng của trục cam với trục khuỷu được nhận biết thông qua các cảm biến trục cam Các thông số vị trí được lưu trữ trong DME để định vị trục cam với trục khuỷu Do đó, DME có thể điều chỉnh vị trí trục cam thông qua việc kích hoạt các bộ chấp hành

Mạch dầu đi từ các te (1) đến bơm dầu (2) đến van một chiều tích hợp (3) trong lọc dầu động cơ, đến lọc dầu của bộ chấp hành (4) DME điều khiển các van điều khiển chính VANOS thông qua bộ chấp hành Dầu đi qua lỗ khoan vào van Solenoid (5), được thiết kế dưới dạng van tỷ lệ 4/3 Áp suất dầu sẽ đi từ một bên hoặc phía bên kia của piston bộ điều

87 chỉnh VANOS (6) Lần lượt chúng điều khiển áp suất dầu của bộ điều khiển VANOS và do đó trục cam sẽ được điều chỉnh

Hình 5.8: Sơ đồ mạch thủy lực VANOS

Công nghệ Valvetronic

Ngày nay, hầu hết các động cơ xăng của BMW và MINI đều có Valvetronic Valvetronic đã được BMW sử dụng từ năm 2001 và MINI từ năm 2006 và liên tục được phát triển kể từ đó Valvetronic là thiết bị điều khiển nâng van biến thiên hoàn toàn đầu tiên trên thị trường Điều khiển nâng van biến thiên, hay gọi tắt là Valvetronic, là một bánh răng có khả năng điều khiển thay đổi lực nâng (hành trình) của van nạp – xupap nạp (độ nâng từ 0,18 đến 9,7 mm) Điều này cho phép động cơ tối ưu hóa việc cung cấp năng lượng đồng thời giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, đặc biệt là ở phạm vi tải một phần

Valvetronic bao gồm điều khiển thay đổi độ nâng van đối với trục cam nạp và điều khiển thay đổi thời điểm đóng, mở xupap (VANOS kép), giúp cho thời gian đóng xupap

Hệ thống Valvetronic cho phép tự do lựa chọn thời điểm mở van nạp Quá trình điều khiển thời điểm đóng/mở van chỉ được thực hiện ở phía nạp, trong khi cả phía nạp và xả đều có thể thay đổi thời điểm đóng/mở van Công suất động cơ được điều chỉnh bằng cách thay đổi liên tục hành trình van nạp Ngoài ra, Valvetronic còn tối ưu hóa quá trình trộn nhiên liệu và hỗn hợp khí, giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu lên tới 10%.

Hình 5.9: Valvetronic thế hệ 4 trên động cơ xăng Bx8 Ưu điểm của công nghệ Valvetronic là:

- Giảm mức tiêu thụ trong quá trình vận hành tải một phần

- Thời gian phản hồi nhanh chóng

- Động cơ vận hành êm ái hơn

Motor Servo Valvetronic (1) được bố trí phía trên trục cam Motor này dùng để điều chỉnh trục lệch tâm (14) Trục vít (2) của motor servo Valvetronic ăn khớp với vòng răng điều chỉnh mức độ nâng van (15) được gắn trên trục lệch tâm Trục lệch tâm không cần phải được giữ lại sau khi điều chỉnh vì bánh răng trục vít có đủ cơ cấu tự khóa Việc quay trục lệch tâm sẽ di chuyển đòn bẩy trung gian (13) trên giá đỡ cố định (4) về phía trục cam nạp (5) Nhưng do đòn bẩy trung gian cũng tựa vào trục cam nạp nên vị trí từ cò mổ (12) đến đòn bẩy trung gian bị thay đổi Con đội cố định (6) của đòn bẩy trung gian được di

89 chuyển về phía trục cam xả (16) Trục cam quay và vấu cam sẽ tác động vào đòn bẩy trung gian sẽ làm nó di chuyển và cả con đội cố định Con đội này sẽ di chuyển con lăn trên cò mổ và do đó xupap nạp (8) đi xuống sâu hơn và làm tăng hành trình của xupap nạp, vì vậy xupap nạp mở rộng và sâu hơn Đòn bẩy trung gian (13) điều chỉnh tỷ số truyền giữa trục cam (5) và con lăn trên cò mổ (12) Ở vị trí đầy tải, độ nâng và thời gian mở xupap ở mức tối đa Ở vị trí không tải, độ nâng và thời gian mở xupap ở mức tối thiểu Đối với hệ thống Valvetronic các bộ phận cơ khí phải được thiết kế chính xác hoàn toàn với sự sai số nhỏ nhất

Hình 5.10: Cấu tạo về hệ thống Valvetronic

Còn đối với bộ phận điều khiển thì có các cơ cấu như sau:

- Hộp điều khiển động cơ DME: Chịu trách nhiệm điều khiển bộ chấp hành

Valvetronic, hộp điều khiển động cơ chứa biểu đồ đặc tính cho hệ thống Valvetronic Các thông số dữ liệu chính cho việc nâng van cần thiết là yêu cầu tải của người lái thông qua bàn đạp ga Hộp điều khiển động cơ nhận các dữ liệu đầu vào, sau đó tuỳ vào mục đích của người lái như tăng tốc, tải lớn sẽ được chuyển đổi thành các giá trị dữ liệu đầu ra để điều khiển thay đổi hành trình xupap Thời gian đóng xupap nạp cũng bắt nguồn từ các yếu tố này

- Motor servo Valvetronic : Việc điều chỉnh trục lệch tâm được thực hiện bằng motor điện một chiều (đối với các thế hệ trước đây), đối với motor servo Valvetronic trên những động cơ hiện đại sau này sẽ được thay thế bằng motor điện 3 pha Bằng cách đảo ngược hướng quay và thời gian truyền động theo chu kỳ, trục lệch tâm được điều chỉnh tương ứng Với sự điều chỉnh tối đa, motor servo Valvetronic có thể tạo ra dòng điện lên tới 60A

Động cơ điện một chiều không chổi than có cảm biến vị trí tích hợp được sử dụng làm động cơ servo Valvetronic Có 5 cảm biến Hall được sử dụng làm cảm biến vị trí, trong đó 3 cảm biến được sử dụng để nhận dạng gần đúng và 2 cảm biến để phân loại chi tiết Điều này cho phép xác định góc quay của động cơ servo ở mức nhỏ hơn 7,5° Nhờ truyền động trục vít - bánh vít, hành trình xupap có thể được điều chỉnh nhanh chóng và chính xác Một vòi phun dầu đảm bảo bôi trơn cho bộ truyền động vít cho trục lệch tâm.

- Cảm biến trục lệch tâm: Ghi lại góc quay của trục lệch tâm và cung cấp giá trị thực tế cho hộp điều khiển Từ đó hộp DME sẽ tính toán, điều chỉnh và gửi tín hiệu đến motor servo để thực hiện điều chỉnh cần thiết Đối với cảm biến trục lệch tâm trên những động cơ hiện đại sau này sẽ được tích hợp vào motor servo Valvetronic

Việc vận hành Motor Servo Valvetronic được điều khiển bởi hộp điều khiển động cơ DME Cảm biến vị trí ghi lại góc quay của trục lệch tâm và cung cấp giá trị thực tế cho hộp điều khiển Đòn bẩy trung gian tựa một bên vào trục lệch tâm và một bên tựa vào trục

Trục cam làm quay trục lệch tâm, dẫn đến đòn bẩy trung gian di chuyển theo hướng trục cam, cho phép trục cam làm tăng chiều dài hành trình tuyến tính của đòn bẩy trung gian theo hướng con lăn cò mổ, mở van nạp sâu hơn Do đó, đòn bẩy trung gian điều chỉnh tỷ số truyền giữa trục cam và con lăn cò mổ Khi động cơ hoạt động đầy tải, thời gian nâng và mở van là lớn nhất, ngược lại, ở chế độ không tải là nhỏ nhất Để đảm bảo động cơ hoạt động mượt mà, đặc biệt khi không tải, tất cả các van nạp phải mở đồng đều với nhau.

Hình 5.12: Độ nâng van khác nhau ở chế độ không tải và đầy tải

Một khả năng của công nghệ Valvetronic là kiểm soát tải không cần ga Hiện nay động cơ thông thường được điều khiển thông qua việc điều tiết khí nạp bằng bướm ga Tuy nhiên trong quá trình nạp của động cơ có Valvetronic, cánh bướm ga hầu như luôn mở hoàn toàn Việc kiểm soát tải được thực hiện thông qua thời gian đóng xupap nạp, từ đó không khí cần thiết cho quá trình đốt cháy đi vào buồng đốt mà không bị cản trở bởi cánh bướm ga Phương pháp này điều chỉnh lượng không khí với mức tổn thất công suất giảm đáng kể và thời gian đóng của xupap nạp có thể được lựa chọn tự do Việc tạo ra chân không là lý do khiến tỷ lệ hút khí tăng lên đáng kể ở mức tải thấp hơn Đồng thời tỷ lệ hút khí nhiều hơn, nhanh hơn cũng tăng lên đáng kể ở mức tải cao

Hình 5.13: Sơ đồ mạch điều khiển VANOS và Valvetronic

Công nghệ Turbo tăng áp (Twin - scroll Turbo)

Công nghệ tăng áp kép – cuộn đôi cho đến nay đã được BMW và MINI sử dụng riêng cho động cơ xăng Trong trường hợp công nghệ tăng áp cuộn đôi, một bộ tăng áp xả đơn được dẫn động bởi hai ống xả Trong quá trình này, khí thải từ 2 hoặc 3 xi - lanh sẽ được dẫn riêng tới tuabin Một ống xả có hình dạng đặc biệt được sử dụng để kết hợp các xi lanh tương ứng Công nghệ tăng áp cuộn đôi tạo ra áp suất tích tụ nhanh hơn và đồng đều hơn và do đó động cơ phản ứng trực tiếp hơn Điều này dẫn đến động lực tốt hơn, nhiều năng lượng hơn và mức tiêu thụ thấp hơn Ví dụ về động cơ B48 được thiết kế các xi - lanh 1+4 và 2+3 được đặt cùng nhau ở các cửa xả riêng biệt dẫn đến cánh tuabin

Hình 5.14: Công nghệ Turbo tăng áp cuộn đôi trên động cơ B48

- Bộ phận chấp hành (Wastegate Actuator): Áp suất tăng áp được điều khiển bởi

Bộ chấp hành điều khiển lưu lượng khí xả trên động cơ hiện đại được điều khiển bằng điện Hệ thống điều khiển động cơ sử dụng các cảm biến theo dõi áp suất nạp sau khi tăng áp để đưa ra tín hiệu điều khiển bộ chấp hành này, đảm bảo kiểm soát chính xác lưu lượng khí xả.

Hình 5.15: Bộ chấp hành điều khiển lưu lượng khí xả

Một motor điện một chiều và một cảm biến được đặt trong chấp hành Motor điện thiết lập kết nối với van xả bằng cần đẩy hay thanh liên kết và motor này được điều khiển bằng tín hiệu xung PWM Van xả được mở hoặc đóng bằng chuyển động nâng của thanh liên kết Cảm biến Hall được sử dụng để xác định vị trí của van xả bằng cách thu thập chuyển động của motor điện, từ đó giúp điều khiển chính xác hơn Van xả có thể di chuyển đến bất kỳ vị trí cần thiết nào giữa mức mở tối đa và mức đóng tối đa

Với chuyển động liên tục, van xả cũng có thể di chuyển vào tất cả các vị trí trong phạm vi từ 0 đến 20,5 mm Hành động đóng hoàn chỉnh phải được hoàn thành trong thời gian tối đa 350 ms, quy trình mở không tải phải được hoàn thành trong thời gian tối đa 500 ms Sự hoạt động của bộ chấp hành điều chỉnh lưu lượng khí xả có những ưu điểm sau: Tốc độ điều khiển nhanh hơn, kiểm soát chính xác hơn, chẩn đoán đơn giản hơn, ít thành phần hơn và góc mở lớn hơn của van xả

- Wastegate Valve (van xả): Được bộ chấp hành điều khiển và có nhiệm vụ kiểm soát lượng khí thải chảy qua cánh tuabin, từ đó có thể kiểm soát và điểu chỉnh được áp suất tăng áp Nếu áp suất nạp đạt đến mức mong muốn, nắp van xả bắt đầu mở và một phần dòng khí thải đi qua bánh tuabin Do đó, việc tăng thêm tốc độ của cánh quạt nén sẽ bị ngăn chặn bởi cánh tuabin Tùy chọn điều khiển này cho phép phản hồi với các tình huống

94 vận hành khác nhau Tùy thuộc vào động cơ, van xả có thể được vận hành bằng bộ phận chân không hoặc bằng motor điện

Hình 5.16: Van xả được điều khiển bởi bộ chấp hành điều chỉnh lưu lượng khí xả

- Bộ phận làm mát (Charge Air Cooling): Bởi vì không khí nóng lên trong quá trình nén trong bộ tăng áp và do đó giãn nở, lượng oxy có thể đưa vào buồng đốt lại giảm đi Bộ làm mát khí nạp sau khi tăng áp có tác dụng làm mát khí nạp sau khi nén Mật độ do đó tăng lên và hàm lượng oxy trên mỗi thể tích cũng tăng lên Bộ làm mát không khí tăng áp được đặt trong môđun làm mát bên dưới két nước làm mát động cơ Nó là một bộ trao đổi nhiệt không khí Không khí được nén sau tăng áp sẽ lưu thông qua bộ trao đổi nhiệt này để làm giảm nhiệt độ và sau đó sẽ đi vào buồng đốt

Hình 5.17: Bộ làm mát không khí nạp sau khi tăng áp

Hình 5.18: Sơ đồ nguyên lý hệ thống Turbo tăng áp

Khí nạp chưa được lọc đi đến lọc gió động cơ thông qua đường dẫn khí Tiếp theo, không khí sạch được dẫn đến bộ tăng áp Lượng không khí này được tính toán, đo đạc bởi các cảm biến như cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến áp suất khí nạp… Sau đó, không khí sạch được nén và nóng lên trong bộ tăng áp Lượng không khí nạp sau khi nén được tiếp tục dẫn đến bộ làm mát khí nạp trong ống khí nạp

Trong bộ làm mát khí nạp, nhiệt độ khí nạp được hạ xuống và sau đó khí nạp đã được làm mát được dẫn đến bướm ga Ở vị trí này sẽ có các cảm biến đo nhiệt độ khí nạp trước và sau khi tăng áp để nhằm cung cấp thông số cho hộp điều khiển động cơ trong các quá trình vận hành Cuối cùng là không khí nạp sau khi tăng áp sẽ đi vào buồng đốt và sẽ được đốt cháy cùng với nhiên liệu

Hình 5.19: Mạch điều khiển bộ chấp hành Wastegate

Chức năng AUTO Start – Stop (Automatic engine start-stop)

Chức năng AUTO Start – Stop (MSA) là 1 trong các biện pháp được thiết kế để giảm lượng khí thải CO2 Bằng cách tự động tắt động cơ bất cứ khi nào xe đứng yên, hệ thống này giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu Việc khởi động lại cũng diễn ra tự động ngay khi đáp ứng các điều kiện yêu cầu cần thiết Chức năng này được điều khiển bởi hộp điều khiển động cơ DME Đối với BMW 320i 2020 thuộc phiên bản G20 được trang bị chức năng này với thế hệ MSA 2.3 và chức năng này được kích hoạt phải cần các điều kiện như sau:

- Tự động tắt động cơ: Tốc độ xe bằng 0 đến 3 km/h và xe đứng yên trong 1 giây trên đường nghiêng, tốc độ lái xe nhỏ hơn hoặc bằng 3 km/h trên mặt đất bằng phẳng

- MSA không kích hoạt: Tùy thuộc vào tình trạng ắc quy và nhiệt độ ắc quy dưới 3 °C

- MSA ngừng hoạt động khi bật điều hòa: Nhiệt độ bên ngoài lớn hơn 35 °C Đối với xe có hộp số tự động việc nhấn phanh khi đứng yên là đủ để MSA dừng động cơ Khi người lái xe nhấc chân khỏi bàn đạp phanh, động cơ sẽ khởi động lại Nếu

97 người lái đã chuyển cần số sang vị trí “P” sau khi động cơ đã tự động tắt thì sau đó động cơ sẽ tự động khởi động lại khi chuyển sang vị trí “D” Trong trường hợp này, tính năng tự động khởi động động cơ được kích hoạt bởi hộp điều khiển DSC – hộp điều khiển kiểm soát ổn định xe Hộp DSC sẽ theo dõi áp suất phanh để đưa ra tín hiểu khởi động lại động cơ mà không phải thông qua tín hiệu từ công tắc đèn phanh

Chế độ dừng bao gồm hai phương pháp: nhấn bàn đạp phanh để giữ xe đứng yên hoặc chuyển cần số từ "D" sang "P" và nhả bàn đạp phanh Trong cả hai trường hợp, động cơ vẫn tắt.

- Chế độ khởi động: Người lái xe thể hiện ý định lái xe đi bằng cách nhả bàn đạp phanh sau đó nhấn bàn đạp ga Động cơ được khởi động khi các điều kiện sau được đáp ứng: Người lái xe đã giữ xe đứng yên bằng cách đạp bàn đạp phanh, người lái nhả bàn đạp phanh

- Chế độ tự động giữ “Auto Hold”: Nếu người lái đã kích hoạt chức năng "Auto Hold", người lái cũng có thể nhả bàn đạp phanh khi xe đã dừng lại Chức năng dừng khởi động động cơ tự động cũng tắt động cơ trong trường hợp này Xe được giữ đứng yên nhờ hệ thống thủy lực DSC Động cơ chỉ khởi động khi người lái nhấn bàn đạp ga

Tiêu đề	Hệ thống điều khiển động cơ B48 trên BMW 320i 2020
Tác giả	Nguyễn Lê Gia Bảo, Lương Ngọc Kim Thy
Người hướng dẫn	ThS. Châu Quang Hải
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	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	122
Dung lượng	10,03 MB