Nghiên cứu khai thác hệ thống điều khiển động cơ toyota camry

Ngành ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ phát triển nền kinh tế của một quốc gia. Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật cũng như sự tiến bộ vượt bậc trong đời sống xã hội, các ngành công nghiệp chế tạo ô tô đã phát triển và đạt được những thành tựu to lớn, các hãng xe cũng không ngừng cho ra mắt những dòng xe đời mới tiện nghi và hiện đại hơn với việc ứng dụng những thành tựu kỹ thuật mới như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫn nhằm đáp ứng các nhu cầu: tăng công suất động cơ, tiết kiệm nhiên liệu, cải thiện khí thải giảm ô nhiễm môi trường và tăng tính an toàn. Bên cạnh đó không thể không kể đến một hệ thống quan trọng hàng đầu trên xe được tổ hợp nhiều công nghệ đã và đang được phát triễn mạnh trên thế giới như: điệnđiện tử vi mạch, vi xử lý, vi lập trình, vi điều khiển… Đó chính là hệ thống điều khiển động cơ. Với mục đích củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, đồng thời làm quen với công tác nghiên cứu khoa học. Chúng tôi đã được giao thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu khai thác hệ thống điều khiển động cơ Toyota Camry

MỤC LỤ

PHẦN 1: NGHIÊN CỨU, KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG

CƠ TOYOTA CAMRY 12

CHƯƠNG I 12

KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TRÊN ĐỘNG CƠ TRÊN Ô TÔ 12

1.1 Lịch sử phát triển 12

1.2 Một số khái niệm về hệ thống điều khiển tự động sử dụng trên ôtô 13

1.3 Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng 14

1.4 Thuật toán điều khiển lập trình cho ECU 15

1.4.1 Lý thuyết điều khiển 15

1.4.2 Phương pháp đo khối lượng khí nạp 18

1.5 Các chế độ điều khiển nhiên liệu 23

1.5.1 Chế độ quay khởi động 24

1.5.2 Chế độ hâm nóng 24

1.5.3 Chế độ tải trung bình 25

1.5.4 Chế độ đầy tải (trợ tải) 25

1.5.5 Chế độ tăng tốc 25

1.5.6 Chế độ giảm tốc 26

CHƯƠNG 2 27

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 2AZ-FE 27

2.1 Mô tả hệ thống 27

2.2 Hệ thống điều khiển động cơ toyota 2AZ-FE 28

2.3 Hệ thống các cảm biến 30

2.3.1 Mô tả 30

2.3.2 Điện cực của cảm biến 32

2.3.3 Cảm biến lưu lượng khí nạp 35

2.3.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến nhiệt độ khí nạp 37

2.3.5 Cảm biến vị trí bướm ga 40

2.3.6 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 42

2.3.7 Các bộ tạo tín hiệu G và NE 43

2.3.8 Cảm biến ôxy 45

2.3.9 Cảm biến tỷ lệ không khí – nhiên liệu (A/F) 47

2.3.10 Cảm biến tốc độ xe 49

2.3.11 Cảm biến tiếng gõ ( cảm biến kích nổ ) 49

2.3.12 Một số tín hiệu khác 50

2.4 Bộ điều khiển trung tâm ECU 52

2.4.1 Bộ phận và cấu trúc chung của ECU 52

2.4.2 Các thành phần và chức năng của từng bộ phận chính 52

2.4.3.Các thiết bị phụ : 64

2.5 Cơ cấu chấp hành 64

A - EFI (HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ) 65

B - ESA (ĐÁNH LỬA SỚM ĐIỆN TỬ) 74

C - ISC (ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ KHÔNG TẢI) 82

D - CHỨC NĂNG CHẨN ĐOÁN 86

E – CHỨC NĂNG AN TOÀN 90

F – CHỨC NĂNG DỰ PHÒNG 91

I - CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC 91

CHƯƠNG 3 92

KIỂM TRA VÀ BẢO DƯỠNG 92

3.1 Kiểm tra điện nguồn cung cấp cho ECU, mạch cấp nguốn 5V và mạch nối mát của ECU 92

3.1.1 Kiểm tra điện áp nguồn cung cấp cho ECU 92

3.1.2 Kiểm tra mạch cấp nguồn 5V 93

3.1.3 Kiểm tra mạch nối mát 94

3.2 Rơle chính EFI và rơle mở mạch(rơle bơm xăng) 94

3.2.1 Rơle chính EFI 94

3.2.2 Rơle mở mạch 94

3.3 Hệ thống các cảm biến 95

3.3.1 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp 95

3.3.2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 97

3.3.3 Cảm biến vị trí bướm ga 99

3.3.4 Tín hiệu G và NE (CB vị trí piston và CB tốc độ động cơ ) 100

3.4 Kiểm tra hệ thống đánh lửa 100

3.4.1 Kiểm tra góc đánh lửa sớm (Kiểm tra trên xe) 100

3.4.2 Chẩn đoán hệ thống đánh lửa 103

3.5 Kiểm tra hệ thống phun xăng 109

3.5.1 Kiểm tra bơm xăng 109

3.5.2 Kiểm tra kim phun 112

3.6 Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC 115

PHẦN 2: THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT PANEL ĐIỆN ĐỘNG CƠ 117

1 Lựa chọn phương án thiết kế 117

2 Thiết kế và lắp đặt 119

3 Bài tập ứng dụng trên mô hình 121

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH Phần 1

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý điều khiển tự động

Hình 1.2 Sơ đô nguyên lý điều khiển động cơ với liên hệ ngược

Hình 1.3 Thuật toán điều khiển động cơ

Hình 1.4 Hệ thống điều khiển động cơ sử dụng phương pháp đo trực tiếp khốilượng khí nạp

Hình 1.5 Hệ thống điều khiển động cơ sử dụng phương pháp tốc độ - tỉ trọng

Hình 1.6 Bảng tra ROM

Hình 1.7 Bảng tra tỉ lệ A/F

Hình 2.1 Sơ đồ các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ 2AZ – FE

Hình 2.2 Hệ thống điều khiển điện tử của động cơ

Hình 2.3 Sơ đồ mạch nguồn của ECU

Hình 2.4 Sơ đồ mạch ra VC

Hình 2.5 Mạch ra VC của cảm biến vị trí bướm ga và vị trí bàn đạp ra

Hình 2.6 Cảm biến vị trí bướm ga dùng điện áp VC

Hình 2.7 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát dùng nhiệt điện trở

Hình 2.8 Mạch điện của đèn phanh

Hình 2.9 Sơ đồ khối mạch điện của cảm biến lưu lượng khí nạp

Hình 2.10 Sơ đồ mạch điện bên trong của cảm biến lưu lượng khí nạp

Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 2.12 Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 2.13 Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ khí nạp

Hình 2.14 Mạch điện của cảm biến nhiệt độ khí nạp

Hình 2.15 Cấu tạo bên trong của cảm biến vị trí bướm ga

Hình 2.16 Mạch điện bên trong của cảm biến vị trí bướm ga

Hình 2.17 Đường đặc tuyến của cảm biến vị trí bướm ga

Hình 2.18 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga

Hình 2.19 Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu

Hình 2.20 Tín hiệu dạng xung của G và NE

Hình 2.21 Cấu tạo và đường đặc tính của cảm biến oxy

Hình 2.22 Sơ đồ mạch điện cảm biến ôxy và bộ sấy

Hình 2.23 Cấu tạo và đường đặc tính của cảm biến tỷ lệ không khí – nhiên liệuHình 2.24 Sơ đồ mạch điện của cảm biến tỷ lệ không khí – nhiên liệu

Hình 2.25 Sơ đồ hoạt động của cảm biến tốc độ trên xe

Hình 2.26 Sơ đồ mạch của cảm biến tiếng gõ

Hình 2.27 Sơ đồ mạch của tín hiệu NSW

Hình 2.28 Sơ đồ khối của cấu trúc ECU

Hình 2.29 Bộ chuyển đổi A/D

Hình 2.30 Dạng tín hiệu tương tự

Hình 2.31 Một bộ chuyển đổi A/D

Hình 2.32 Chuyển đổi tương tự thành xung

Hình 2.33 Tín hiệu vào ra của bộ chuyển đổi A/D

Hình 2.34 Sơ đồ khối bộ điếm

Hình 2.25 Sơ đồ khối bộ chuyển đổi xung thành số

Hình 2.41 Sơ đồ khối các thành phần dùng trong hệ thống

Hình 2.42 Hệ thống phun xăng điện tử

Hình 2.43 Các loại phun nhiên liệu EFI

Hình 2.44 Cấu tạo bên trong của bơm nhiên liệu

Hình 2.45 Sơ đồ mạch điện của vòi phun nhiên liệu của động cơ 2AZ – FEHình 2.46 Vòi phun nhiên liệu

Hình 2.47 Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu của động cơ 2AZ – FEHình 2.48 Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS

Hình 2.49 Sơ đồ mạch điện của hệ thống đánh lửa trực tiếp

Hình 2.50 Trình tự đánh lửa của hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS

Hình 2.51 Tín hiệu IGT và IGF

Hình 2.52 Điều khiển góc đánh lửa

Hình 2.53 Cấu tạo của mô tơ bước

Hình 2.54 Nguyên tắc hoạt động của mô tơ bướcHình 2.55 Đèn check engine

Hình 3.6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 3.7 Cảm biến áp suất đường ống nạp

Hình 3.9 Mạch cảm biến vị trí bướm ga

Hình 3.10 Cảm biến G và NE

Hình 3.11 Cách nối đồng hồ đo tốc độ động cơHình 3.12 Nối tắt cực T và E1 của giắc kiểm traHình 3.13 Đèn kiểm tra thời điểm đánh lửa

Hình 3.14 Kiểm tra tia lửa

Hình 3.15 Đấu nối điện

Hình 3.16 Kiểm tra điện trở dây cao áp

Hình 3.17 Kiểm tra điện trở cuộn sơ cấp

Hình 3.18 Kiểm tra điện trở cuộn thứ cấp

Hình 3.19 Kiểm tra tín hiệu IGT bằng LED

Hình 3.20 Kiểm tra tín hiệu IGT bằng vôn kế

Hình 3.21 Xung IGT

Hình 3.22 Kiểm tra tín hiệu IGT bằng máy hiện sóngHình 3.23 Kiểm tra tín hiệu IGF

Hình 3.24 Kiểm tra điện trở rơ le bơm

Hình 3.25 Kiểm tra hoạt động của rơ le bơm

Hình 3.26 Sơ đồ nguyên lý mạch bơm xăng

Hình 3.27 Lắp kim phun vào dụng cụ chuyên dùng để kiểm tra lượng phunHình 3.28 Dùng ắc quy điều khiển kim phun

Hình 3.29 Kiểm tra chùm tia phun của kim phun

Hình 3.30 Sự rò rỉ nhiên liệu ở đầu kim phun

Hình 3.31 Sơ đồ mạch điện đấu đèn LED để kiểm tra kim phun

Phần 2

Hình 1: Sơ đồ mạch cấp nguồn cho ECU

Hình 2: Hộp ECU 3S-FE

Hình 3: Sơ đồ mạch điện của máy khởi động

Hình 4: Sơ đồ mạch điều khiển kim phun

Hình 5: Sơ đồ mạch điện của bơm nhiên liệu

Hình 6: Sơ đồ mạch đánh lửa Bobine đơn

Hình 7: Sơ đồ mạch đánh lửa Bobine đôi

Hình 8: Sơ đồ mạch đánh lửa IC+Bobine rời sử dụng bộ chia

Hình 9: Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ không khí nạp

Hình 10: Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 11: Sơ đồ mạch điện kiểm tra tín hiệu phun xăng bằng LED

PHẦN 1: NGHIÊN CỨU, KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRYCHƯƠNG I

KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TRÊN ĐỘNG CƠ

TRÊN Ô TÔ 1.1 Lịch sử phát triển

Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp – ông Stevan đã nghĩ ra cách phun nhiên liệucho một máy nén khí Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phun nhiênliệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả Đầu thế kỷ 20, người Đức ápdụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 thì tĩnh tại (nhiên liệu dùng trênđộng cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất thấp) Tuy nhiên, sau đósáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung cấpnhiên liệu cho máy bay ở Đức Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành công trongviệc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí Trong hệ thống phun xăng này, nhiênliệu được phun liên tục vào trước supap hút nên có tên gọi là K – Jetronic (K –Konstant – liên tục, Jetronic – phun) K – Jetronic được đưa vào sản xuất và ứngdụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng cho việc pháttriển các hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE – Jetronic, Mono – Jetronic,

L – Jetronic, Motronic…

Tên tiếng Anh của K – Jetronic là CIS (continuous injection system) đặc trưng chocác hãng xe Châu Âu và có 4 loại cơ bản cho CIS là: K – Jetronic, K – Jetronic vớicác cảm biến oxy và KE – Jetronic (có kết hợp điều khiển bằng điện tử) hoặc KE –Motronic (kèm điều khiển góc đánh lửa sớm) Do hệ thống phun cơ khí còn nhiềunhược điểm nên đầu những năm 80, BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun sử dụngkim phun điều khiển bằng điện Có hai loại: hệ thống L – Jetronic (lượng nhiênliệu phun được xác định nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp) và D – Jetronic(lượng nhiên liệu phun được xác định dựa vào áp suất trên đường ống nạp)

Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệ thốngphun xăng L – Jetronic và D – Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với

động cơ 4A – ELU) Đến năm 1987, hãng Nissan dùng L– Jetronic thay cho bộchế hoà khí của xe Nissan Sunny.

Song song với sự phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển đánh lửatheo chương trình (ESA – Electronic Spark Advance) cũng được đưa vào sử dụngvào những năm đầu thập kỷ 80 Sau đó, vào đầu những năm 90, hệ thống đánh lửatrực tiếp (DIS – Direct Ignition System) ra đời, cho phép không sử dụng delco và

hệ thống này đã có mặt trên hầu hết các xe thế hệ mới

Ngày nay, gần như tất cả các ôtô đều được trang bị hệ thống điều khiển động cơ cảđộng cơ xăng và động cơ Diesel theo chương trình, giúp động cơ đáp ứng đượccác yêu cầu gắt gao về khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu Thêm vào đó công suấtđộng cơ cũng được cải thiện rõ rệt

Những năm gần đây, một thế hệ mới của động cơ phun xăng đã ra đời Đó là động

cơ phun xăng trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection) Trong tương lai gần, chắcchắn GDI sẽ được sử dụng rộng rãi

1.2 Một số khái niệm về hệ thống điều khiển tự động sử dụng trên ôtô

ấy, khả năng phản hồi của hệ thống hở không có

Là hệ thống thực hiện điều khiển có phản hồi tức là tín hiệu Y được đo lường vàdẫn đến đầu vào phối hợp với tín hiệu X tác dụng lên thiết bị điều khiển để tạo ra tínhiệu U sau đó tác động vào đối tượng điều khiển gây ra sự biến đổi Y

1.3 Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng

 Một trong những vấn đề chủ yếu mà điều khiển tự động trên ô tô phải giảiquyết là điều khiển các thông số ra của các hệ thống trang bị trên xe sao cho đảmbảo tính năng và sự an toàn của ô tô là tốt nhất trong mọi điều kiện hoạt động Đốivới ôtô khi vận hành luôn có sự thay đổi về tốc độ, tải trọng, khí hậu môi trường,điều kiện mặt đường… Vì cần phải điều khiển các thông số ra cho những hệ thốngtrên ô tô khá đa dạng và phức tạp, ngoài ra các hệ thống này còn chịu ảnh hưởngcủa những tác động bên ngoài Do vậy, điều khiển tự động trên ôtô thường ápdụng hệ thống điều khiển kín và có hồi tiếp Sự áp dụng loại hệ thống này tạođược mối liên hệ trực tiếp giữa những tác động cần thiết để điều khiển hệ thốngvới các thông số hoạt động của hệ thống đồng thời loại bỏ những tác động nhiễuđến thông số này đảm bảo cho giá trị của chúng luôn phù hợp với giá trị mà

ta mong muốn

 Các hệ thống được điều khiển tự động trang bị trên ôtô hiện nay là những

hệ thống điều khiển bằng máy tính (Computer Control System) Trong đó phần tửđiều khiển (Controller) gồm: một máy tính có phối hợp các thiết bị giao tiếp đầuvào, đầu ra, các cảm biến (Sensors ) và các thiết bị thực hiện (Actators) Các thuậttoán điều khiển được tính toán và lập chương trình ghi vào bộ nhớ của máy tính

 Các cảm biến có vai trò xác định thông tin và hoạtđộng của động cơ cũng như các thông tin về môi trường ngoài có liên quan đến sự

Các cảm biến

Các thiết bị giao tiếp đầu vào

Thiết

bị giao tiếp đầu ra

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý điều khiển tự động

Compurator

hoạt động của động cơ, những thông tin này ở dạng các tín hiệu điện áp được cảmbiến gửi về bộ vi xử lý thông qua thiết bị giao tiếp đầu vào (khuyếch đại, chuyểnđổi A/D …)

 Bộ vi xử lý sẽ so sánh những thông tin này so vớinhững thông tin trong bộ nhớ máy tính để từ đó phát ra tín hiệu điều khiển thíchhợp Tín hiệu điều khiển U được gửi đến các thiết bị thực hiện thông qua các thiết

bị kiểm soát giao tiếp đầu ra để tác động điều khiển các thông số hoạt động củađộng cơ

1.4 Thuật toán điều khiển lập trình cho ECU.

Thuật toán điều khiển lập trình cho động cơ được nhà chế tạo viết và cài đặtsẵn trong CPU Tuỳ thuộc vào từng chế độ làm việc hay tình trạng động cơ màECU tính toán dựa trên lập trính có sẵn đó để đưa ra những tín hiện điều khiển saocho động cơ làm việc tối ưu nhất

1.4.1 Lý thuyết điều khiển

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển động cơ với liên hệ ngược

Các hệ thống điều khiển kiểu cổ điển trên ô tô thường được thiết kế với liên hệngược (feedback control) Mặc dù trong một hệ thống điều khiển có nhiều thông

số phụ thuộc, đầu tiên ta hãy xem xét hệ thống với một thông số Sơ đồ nguyên lýcủa hệ thống này được trình bày trên hình

Thông số điều khiển xuất hiện ở đầu ra được ký hiệu (t) Tín hiệu so R(t) đã

được định sẵn Cảm biến sẽ đưa ra tín hiệu Vξ(t) tỉ lệ thuận với (t), tức là:

Vξ(t ) =ks.ξ(t)

Khi đó sẽ xuất hiện sự chênh lệch điện thế giữa tín hiệu thực và tín hiệu so Ve(t):

Ve(t)=r (t)−Vξ(t)

Nếu hệ thống làm việc lý tưởng thì giá trị Ve(t) trong một khoảng thời gian nào đó(ví dụ ở chế độ động cơ đã ổn định) phải bằng 0 Trên thực tế giữa 2 tín hiệu nêutrên luôn có sự chênh lệch và mạch điện điều khiển điện tử sẽ dựa vào sự chênhlệch này để hình thành xung Va(t) điều khiển cơ cấu chấp hành (chẳng hạn kimphun) Việc thay đổi sẽ tác động đến thông số đầu vào U(t) của động cơ (ví dụ như

tỉ lệ hòa khí)

 Ngày nay, có rất nhiều phương pháp điều khiển động

cơ dựa trên cơ sở sử dụng máy tính để xử lý tín hiệu Thông thường các máy tínhnày giải bài toán tối ưu có điều kiện biên để điều khiển động cơ Mục tiêu của bàitoán tối ưu là điều khiển động cơ đạt công suất lớn nhất với mức tiêu hao nhiênliệu nhỏ nhất trong các điều kiện giới hạn về độ độc hại của khí thải Như vậy ta

có thể biểu diễn hệ thống điều khiển ô tô tối ưu trong mối quan hệ của 3 vectơ sau:

⃗ y = ( y1, y2, y3, y4) ;

⃗ u = ( u1, u2,u3, u4, u5) ;

⃗ x = ( x1, x2, x3) ;

Vectơ y(t) là hàm phụ thuộc vào các thông số ở ngõ ra bao gồm các thành phần:

y1(x (t ) , u (t )): tốc độ tiêu hao nhiên liệu

y2(x (t ) , u (t)): tốc độ phát sinh HC

y3(x (t) , u (t)): tốc độ phát sinh CO

y4(x (t ) , u (t )): tốc độ phát sinh NOx.Vectơ x(t) mô tả tình trạng của động cơ tức điều kiện hoạt động , phụ thuộc vàocác thông số:

x1: áp suất trên đường ống nạp

x2: tốc độ quay của trục khuỷu

đó:

G2, G3, G4 hàm lượng chất độc trong khí xả theo qui định tương ứng với HC, CO

và NOX Trong quá trình xe chạy, các vectơ x(t), u(t) là các thông số động Khigiải bài toán tối ưu nêu trên, ta cũng có thể đặt ra các giới hạn của vectơ này.Trên thực tế, các kết quả tối ưu thường được xác định bằng thực nghiệm và đượcnạp vào bộ nhớ ROM dưới dạng bảng tra

G3=∫0

Hình 1.3 Thuật toán điều khiển động cơ

1.4.2 Phương pháp đo khối lượng khí nạp

Một yếu tố quan trọng trong điều khiển phun xăng là phải xác định đượckhối lượng không khí nạp đi vào xy lanh Lượng xăng tương ứng sẽ được tính toán

để bảo đảm tỉ lệ hòa khí mong muốn Thực tế, chúng ta không thể đo chính xác

khối lượng không khí đi vào từng xy lanh Vì vậy, khi điều khiển động cơ phunxăng, người ta thường dựa trên lưu lượng không khí đi qua đường ống nạp tínhbằng khối lượng.

Có phương pháp để xác định khối lượng không khí: trong phương pháp trựctiếp, khối lượng không khí được đo bằng cảm biến dây nhiệt Trong phương phápgián tiếp, người ta sử dụng cảm biến đo thể tích không khí (dùng cảm biến đo gióloại cánh trượt, cảm biến Karman…) hoặc cảm biến đo áp suất trên đường ống nạp(Map sensor), sau đó phối hợp với cảm biến đo nhiệt độ khí nạp và cảm biến tốc

độ động cơ để tính toán khối lượng không khí Phần tính toán được cài sẵn trongROM Phương pháp này còn gọi là phương pháp tốc độ – tỉ trọng

Hình 1.4 Hệ thống điều khiển động cơ sử dụng phương pháp đo trực tiếp

khối lượng khí nạp

 Phương pháp tốc độ tỉ trọng

Hình 1.5 Hệ thống điều khiển động cơ sử dụng phương pháp tốc độ – tỉ trọng

Đối với một thể tích không khí V ở điều kiện nhiệt độ T và áp suất P, tỉ trọng củakhông khí được xác định bởi:

a a

M d

V

Trong đó Ma là khối lượng không khí của thể tích V

Trong trường hợp động cơ với cảm biến đo áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp,

có sử dụng hệ thống luân hồi khí thải (EGR-exhaust gas recirculation), một phầnkhí thải sẽ quay lại đường ống nạp khi nhiệt độ động cơ cao Vì vậy lưu lượngkhông khí tính bằng khối lượng sẽ bằng:

0 0

EGR

R vì nó không ảnh hưởng đến lưu lương không khí cần tính.

Như vậy, trong quá trình làm việc của động cơ với hệ thống phun xăng D-Jetronic(sử dụng MAP sensor), lưu lượng không khí tính bằng khối lượng đi qua bướm gađược xác định chủ yếu bằng các cảm biến: tốc độ động cơ, áp suất tuyệt đôí trênđường ống nạp, nhiệt độ khí nạp và độ mở của van luân hồi khí thải.

Nếu động cơ có số xy lanh là Z, khối lượng không khí đi vào mỗi xy lanh sẽ là:

120

m mc

R R

d

R m

A F



Với  A F/ d : là tỉ lệ hòa khí mong muốn

Thời gian mở kim phun căn bản sẽ phụ thuộc vào lưu lượng của kim phun R inj:

fc b

inj

m t R



Nếu bộ điều áp (pressure regulator) được sử dụng Rinj sẽ gần như một hằng số nhờ

sự chênh lệch áp suất trên ống dẫn xăng đến đầu kim phun và đuôi kim phun (ápsuất trên đường ống nạp) không đổi Trên một số không sử dụng điều áp, bản đồ

sự phụ thuộc của lưu lượng kim phun vào áp suất tuyệt đối trên đường ống nạpphải được ghi vào ROM

Như vậy, để xác định thời gian phun căn bản, ROM trong ECU dùng với cảm biến

MAP, ngoài giá trị vcòn phải nhớ đến các biểu thức để tính toán dựa trên cáccảm biến đã nêu Sau 2 vòng quay của trục khuỷu động cơ, ECU sẽ lập lại cácphép tính nêu trên

Phương pháp tốc độ tỉ trọng có thể được thực hiện bằng cách thông qua bảng traROM như hình 1.6

Hình 1.6 Bảng tra ROM

Như mô tả trong hình, ba giá trị cần được xác định là: hiệu suất nạp v, tỉ trọng

không khí nạp d a, và lưu lượng khí xả luân hồi EGR R E Hiệu suất nạp được đọc

từ ROM với một địa chỉ xác định từ đại lượng đo MAP và EGR Tỉ trọng khôngkhí nạp được đọc từ ROM với một địa chỉ được xác định từ các đại lượng đo MAP

và T i Lưu lượng thể tích EGR được đọc từ ROM với một địa chỉ được xác định

từ sự chênh lệch áp suất DP và vị trí van EGR

Lưu lượng không khí tính bằng khối lượng:

1.5 Các chế độ điều khiển nhiên liệu

Động cơ có chế độ hoạt động khác nhau khi điều kiện hoạt động thay đổi Trong khi động cơ quay khởi động và chế độ hâm nóng động cơ bộ điều khiểngiữ tỉ lệ hoà khí A/F ở một giá trị thấp (hoà khí giàu nhiên liệu)

Sau chế độ làm nóng, bộ điều khiển vẫn hoạt động ở chế độ điều khiển vòng

hở cho đến khi các giá trị đọc chính xác Bộ điều khiển sau đó chuyển sang và duytrì ở chế độ điều khiển vòng kín dưới những điều kiện lái xe thông thường

Suốt quá trình tăng tốc hoặc giảm tốc, bộ điều khiển điều chỉnh tỉ lệ A/F cầnthiết Khi tăng tốc hoặc tải nặng, chế độ điều khiển lựa chọn một biểu đồ cung cấp

một hòa khí giàu cho thời điểm tăng tốc hoặc tải nặng Trong chế độ giảm tốc, tỉ lệhòa khí A/F được tăng để giảm thành phần khí xả HC và CO từ nhiên liệu dưkhông cháy hết.

Trong chế độ không tải, một lượng gió được điều khiển đi tắt qua cánh bướm

ga vào động cơ nhằm tăng lượng hỗn hợp để giữ tốc độ cầm chừng khi động cơhoạt động ở các chế độ tải khác nhau

Hệ thống điều khiển chọn một chế độ hoạt động phù hợp dựa trên điều kiệnhoạt động tức thời được xác định từ các giá trị đo được của các cảm biến

Tương ứng với các chế độ hoạt động, một tỉ lệ hòa khí A/F phù hợp đượcchọn Bộ điều khiển sau đó xác định lượng nhiên liệu phun vào mỗi xy lanh trongmỗi chu kỳ hoạt động của động cơ Lượng nhiên liệu này phụ thuộc vào các điềukiện hoạt động riêng biệt

1.5.1 Chế độ quay khởi động

Trong khi động cơ quay khởi động, hệ thống điều khiển nhiên liệu phải cungcấp một tỉ lệ hòa khí từ 2:1 đến 12:1 phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ (nhiệt độnước làm mát động cơ) Tỉ lệ hòa khí đúng được chọn từ một bảng tra ROM vớihàm của nhiệt độ nước làm mát Khi nhiệt độ động cơ thấp khả năng hoá hơi củanhiên liệu kém do đó làm giảm khả năng phun sương của nhiên liệu và lượngnhiên liệu hòa trộn với không khí không hết dẫn đến hòa khí nghèo vì vậy ở chế

độ này cần phải cung cấp một tỉ lệ A/F giàu nhiên liệu

1.5.2 Chế độ hâm nóng

Trong khi động cơ quay khởi động, một tỉ lệ A/F giàu nhiên liệu vẫn đượccung cấp để giữ cho động cơ chạy một cách trơn tru, nhưng yêu cầu tỉ lệ A/F thayđổi khi nhiệt độ tăng Điều khiển nhiên liệu vẫn trong chế độ điều khiển vòng hởnhưng việc điều khiển tỉ lệ A/F vẫn tiếp tục thay đổi khi nhiệt độ thay đổi Mụcđích của chế độ này là làm cho động cơ hoạt động trơn tru và nhanh chóng đượchâm nóng, tính kinh tế nhiên liệu và điều khiển chống ô nhiễm không quan trọng ởchế độ này

Nếu điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp theo hướng poor lean burn thì 1 sẽ giảm được

CO, NOX còn HC tăng một ít

1.5.4 Chế độ đầy tải (trợ tải)

Chế độ này bướm ga mở lớn, hỗn hợp đòi hỏi phải đậm để tăng công suất động

cơ ( = 0,8 0,9 )

1.5.5 Chế độ tăng tốc

Khi tăng tốc bướm ga mở đột ngột, đòi hỏi phải gia tăng thêm một lượngnhiên liệu để tăng công suất động cơ Hỗn hợp đậm CO, HC cao và NOX cũngtăng do nhiệt độ buồng cháy tăng

1.5.6 Chế độ giảm tốc

Chế độ này công suất động cơ giảm (bướm ga đóng đột ngột), do đó yêu cầuphải giảm nhiên liệu để tiết kiệm và giảm ô nhiễm môi trường Vì khi bướm gađóng đột ngột tốc độ động cơ vẫn cao, độ chênh lệch chân không trong buồngcháy lớn làm giảm tốc độ lan truyền màng lửa nhiên liệu cháy không hết CO, HCtăng cao, NOX giảm

hệ thống điều khiển này Ngoài ra còn có các thiết bị điều khiển phụ trên động cơnhư hệ thống điều khiển cắt số truyền tăng, hệ thống điều khiển khí nạp v.v Cácchức năng này đều được điều khiển bằng ECU động cơ.

Hình 2.1 Sơ đồ các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE

2.2 Hệ thống điều khiển động cơ Toyota 2AZ-FE

Ngày nay với sự ra đời và phát triển mạnh của khoa học - công nghệ tự độngđiều khiển đã làm cơ sở và nền tảng cho việc thiết lập các hệ thống điều khiển theochương trình trên động cơ 2AZ-FE đã giải quyết được các vấn đề hiện đang đặt ranhư: công suất, suất tiêu hao nhiên liệu, khí thải…

Hệ thống điều khiển động cơ có thể chia thành 3 nhóm chính:

 Các cảm biến

 ECU động cơ

 Các cơ cấu chấp hành

SƠ ĐỒ KHỐI

2.3 Hệ thống các cảm biến

2.3.1 Mô tả

Hệ thống điều khiển động cơ gồm các cảm biến, ECU động cơ, và các bộ chấphành Chương này giải thích các cảm biến (các tín hiệu), sơ đồ mạch điện và và cácđiện áp cực của cảm biến

Các chức năng của ECU động cơ được chia thành điều khiển EFI, điều khiểnDIS, điều khiển ISC, chức năng chẩn đoán, các chức năng an toàn, dự phòng và cácchức năng khác

Hình 2.2 Hệ thống điều khiển điện tử của động cơ

IGSW

+B

+B2 MREL E1 EFI

ST/AM2 AM2 IG2

ECU cấp điện áp 5V từ các điện áp ắcquy cấp đến cực +B (BATT) để hoạt động

bộ vi xử lý ECU sẽ cấp điện áp này đến các cảm biến qua mạch ra Vc

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ,

Dưới điều kiện này, hệ thống không khởi động được và đèn MILL sẽ không sángthậm chí nếu hệ thống bị hư hỏng (Dưới điều kiện bình thường, MILL sáng lêntrong vài giây khi lần đầu tiên chuyển lên vị trí ON Đèn MILL tắt khi động cơ nổ)Thí dụ: Mạch ra Vc của cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến vị trí bàn đạp ga.

VC VTA VTA2 E2

VCTA VTA1 VTA2 ETA

ECU

VCPA VCP2 VPA VPA2 EPA EPA2

VCPA VCP2 VPA VPA2 EPA EPA2

Hình 2.5 Mạch ra Vc của cảm biến vị trí bướm ga và vị trí bàn đạp ga

2.3.2 Điện cực của cảm biến

Các cảm biến này biến đổi các thông tin khác nhau thành những thay đổi điện

áp mà ECU động cơ có thể phát hiện Có nhiều loại tín hiệu cảm biến, nhưng có 5loại phương pháp chính để biến đổi thông tin thành điện áp Hiểu đặc tính của cácloại này để có thể xác định trong khi đo điện áp ở cực có chính xác hay không

a Dùng điện áp Vc (VTA , VPA)

Một điện áp không đổi 5V(Điện áp Vc) để điều khiển bộ vi xử lý ở bên trongECU động cơ bằng điện áp của ắc quy Điện áp không đổi này, được cung cấp như

Cảm biến

vị trí

bướm ga

Cảm biến vị

trí bàn

đạp ga

nguồn điện cho cảm biến, là điện áp cực Vc Sau đó cảm biến này thay góc mởbướm ga đã được phát hiện bằng điện áp thay đổi giữa 0 và 5V để truyền tín hiệu đi.

IC Hall

VTA1

VTA2 VC

Hình 2.7 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát sử dụng nhiệt điện trở

Như trình bày trong hình minh họa, điện áp được cấp vào nhiệt điện trở của cảmbiến từ mạch điện áp không đổi (5V) trong ECU động cơ qua điện trở Các đặc tínhcủa nhiệt điện trở này được ECU động cơ sử dụng để phát hiện nhiệt độ bằng sựthay đổi điện áp tại điểm cực THW

Khi nhiệt điện trở hoặc mạch của dây dẫn này bị hở, điện áp tại điểm THW sẽ là5V, và khi có ngắn mạch từ điểm THW đến cảm biến này, điện áp sẽ là 0V Vì vậy,ECU động cơ sẽ phát hiện một sự cố bằng chức năng chẩn đoán

Nam châm

c Dùng điện áp Bật / Tắt

Các thiết bị dùng công tắc (NSW)

Một điện áp 5V được ECU động cơ cấp vào công tắc này Điện áp ở cực ECUđộng cơ là 5V khi công tắc này Tắt OFF, và 0V khi công tắc này Bật ON ECUđộng cơ dùng sự thay đổi điện áp này để phát hiện tình trạng của cảm biến

Các thiết bị dùng tranzito (IGF, SPD)

Đây là thiết bị dùng chuyển mạch của transitor thay cho công tắc Việc Bật ON

và Tắt OFF điện áp được dùng để phát hiện điều kiện làm việc của cảm biến Đốivới các thiết bị sử dụng công tắc, một điện áp 5V được đặt vào cảm biến từ ECUđộng cơ, và ECU động cơ sử dụng sự thay đổi điện áp đầu cực khi tranzito bật ONhoặc ngắt OFF để phát hiện tình trạng của cảm biến này

d Sử dụng nguồn điện khác cho ECU động cơ

ECU động cơ xác định xem một thiết bị khác đang hoạt động hay không bằngcách phát hiện điện áp được đặt vào khi một thiết bị điện khác đang hoạt động

ECU

Hình 2.8 Mạch điện của đèn phanh

Hình minh họa: khi công tắc bật ON, điện áp 12V của ắc quy được đặt vào cựcECU động cơ, và khi công tắc này bị ngắt OFF, điện áp sẽ là 0V

Ắc

quy

Công tắc đèn phanh

Đèn phanh

Bộ vi xử lý

e Sử dụng điện áp do cảm biến tạo ra (G, NE , OX , KNK)

Khi bản thân cảm biến tự phát và truyền điện, không cần đặt điện áp vào cảmbiến này ECU động cơ sẽ xác định điều kiện hoạt động bằng điện áp và tần số củadòng điện sinh ra này

2.3.3 Cảm biến lưu lượng khí nạp

Cảm biến lưu lượng khí nạp là một trong những cảm biến quan trọng nhất vì nóđược sử dụng để phát hiện khối lượng hoặc thể tích không khí nạp

Tín hiệu của khối lượng hoặc thể tích của không khí nạp được dùng để tính thờigian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản

Hình 2.9 Sơ đồ mạch điện của cảm biến lưu lượng khí nạp

Cảm biến đo khối lượng và cảm biến đo lưu lượng không khí có các loại như sau:+ Cảm biến đo khối lượng khí nạp: Kiểu dây sấy + Cảm biến đo lưu lượng khí nạp: Kiểu cánh và kiểu gió xoáy quang học Karman Hiện nay động cơ Toyota Camry 2AZ-FE sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạpkiểu dây nóng vì nó đo chính xác hơn, trọng lượng nhẹ hơn và độ bền cao hơn

a Cấu tạo của cảm biến lưu lượng kiểu dây sấy

Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy rất đơn giản, gọn và nhẹ Nó là loạicắm phích được đặt vào đường không khí, và làm cho phần không khí nạp chạy quakhu vực phát hiện Như trình bày trong hình một dây nóng và nhiệt điện trở, được

sử dụng như một cảm biến, được lắp vào khu vực phát hiện Bằng cách trực tiếp đokhối lượngkhông khí nạp, độ chính xác phát hiện được tăng lên và hầu như không

có sức cản của không khí nạp Ngoài ra, vì không có các cơ cấu đặc biệt, dụng cụnày có độ bền rất cao Cảm biến lưu lượng khí nạp được thể hiện trên cũng có mộtcảm biến nhiệt độ không khí nạp gắn vào

Trong cảm biến lưu lượng khí nạp, một dây sấy được ghép vào mạch cầu Mạchcầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích của điện trởtheo đường chéo bằng nhau

A

B B+

Hình 2.10 Sơ đồ mạch bên trong của cảm biến lưu lượng khí nạp

Khi dây sấy này được làm mát bằng không khí nạp, điện trở tăng lên dẫn đến sựhình thành độ chênh giữa các điện thế của các điểm A và B Một bộ khuyếch đại xử

lý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt vào mạch này (làm tăng dòngđiện chạy qua dây sấy) Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây sấy lại tăng lêndẫn đến việc tăng tương ứng trong điện trở cho đến khi điện thế của các điểm A và

B trở nên bằng nhau (các điện áp của các điểm A và B trở nên cao hơn) Bằng cách

Dây sấy platin

Điện áp ra

Tranzito công suất Nhiệt

điện trở

sử dụng các đặc tính của loại mạch cầu này, cảm biến lưu lượng khí nạp có thể đođược khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện điện áp ở điểm B.

Trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy được duy trì liên tục ở nhiệt độ khôngđổi cao hơn nhiệt độ của không khí nạp, bằng cách sử dụng nhiệt điện trở Vì có thể

đo được khối lượng khí nạp một cách chính xác dù nhiệt độ khí nạp thay đổi, ECUđộng cơ không cần phải hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu đối với nhiệt độ không khí nạp

b Hoạt động và chức năng

Dòng điện chạy vào dây sấy (bộ sấy) làm cho nó nóng lên Khi không khí chạyquanh dây này, dây sấy được làm nguội tương ứng với khối không khí nạp Bằngcách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ của dây sấykhông đổi, dòng điện đó sẽ tỷ lệ thuận với khối không khí nạp Sau đó có thể đokhối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó

Trong trường hợp của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy, dòng điện nàyđược biến đổi thành một điện áp, sau đó được truyền đến ECU từ cực VG

2.3.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ nước và cảm biến nhiệt độ khí nạp đã được gắn các nhiệt điệntrở bên trong, mà nhiệt độ càng thấp, trị số điện trở càng lớn, ngược lại, nhiệt độcàng cao thì trị số điện trở càng thấp

Sự thay đổi về giá trị điện trở của nhiệt điện trở này được sử dụng để phát hiệncác thay đổi về nhiệt độ của nước làm mát và không khí nạp

Điện trở được gắn trong ECU động cơ và nhiệt điện trở trong cảm biến này đượcmắc nối tiếp trong mạch điện sao cho điện áp của tín hiệu được phát hiện bởi ECUđộng cơ sẽ thay đổi theo các thay đổi của nhiệt điện trở này Khi nhiệt độ của nướclàm mát hoặc khí nạp thấp, điện trở của nhiệt điện trở sẽ lớn, tạo nên một điện ápcao trong các tín hiệu THW và THA

a Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến nhiệt độ nước đo nhiệt độ của nước làm mát động cơ

Khi nhiệt độ của nước làm mát động cơ thấp, phải tăng tốc độ chạy không tải,tăng thời gian phun, góc đánh lửa sớm nhằm cải thiện khả năng làm việc và hâmnóng Vì vậy, cảm biến nhiệt độ nước không thể thiếu được đối với hệ thống điềukhiển động cơ

Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát

THW ETHW

5VECU

R C24

được cảm biến lưu lượng khí nạp phát hiện là không thay đổi, lượng nhiên liệu phunphải được hiệu chỉnh Tuy nhiên cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy trực tiếp

đo khối lượng không khí Vì vậy không cần phải hiệu chỉnh

Cảm biến nhiệt độ khí nạp được lắp bên trong cảm biến lưu lượng khí nạp vàtheo dõi nhiệt độ khí nạp Một nhiệt điện trở nằm trong cảm biến sẽ thay đổi điệntrở tương ứng với nhiệt độ khí nạp Khi nhiệt độ khí nạp thấp, thì giá trị điện trở củanhiệt điện trở tăng lên Khi nhiệt độ khí nạp cao thì giá trị điện trở giảm xuống Sựthay đổi của điện trở được phản ánh dưới dạng sự thay đổi của điện áp đến ECU Cảm biến nhiệt độ khí nạp được cấp nguồn 5V từ cực THA của ECU qua điện trở Điện trở R và cảm biến được mắc nối tiếp Khi giá trị điện trở của cảm biến thayđổi thì điện áp tại cực THA thay đổi tương ứng

Đường đặc tuyến

Hình 2.13 Đường đặc tuyến của cảm biến nhiệt độ khí nạp

Sơ đồ mạch:

THA ETHA

5V ECU

R C24

2.3.5 Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió động cơ Cảm biến này biếnđổi góc mở bướm ga thành điện áp, được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mởbướm ga (VTA)

Hiện nay có 2 loại: loại tuyến tính và loại có phần tử Hall được sử dụng Trên xeToyota Camry 2007 (2AZ-FE) sử dụng loại có phần tử Hall

Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall

Hình 2.15 Cấu tạo bên trong của cảm biến vị trí bướm ga

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

Khi bướm ga mở, các nam châm quay cùng một lúc, và các nam châm này thayđổi vị trí của chúng Vào lúc đó, IC Hall phát hiện sự thay đổi từ thông gây ra bởi

sự thay đổi của vị trí nam châm và tạo ra điện áp ra của hiệu ứng Hall từ các cựcVTA1 và VTA2 theo mức thay đổi này Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơnhư tín hiệu mở bướm ga

IC Hall

VTA1

VTA2 VC

ECU

E2

Hình 2.16 Mạch điện bên trong của cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến này có 2 mạch, mỗi mạch truyền một tín hiệu VTA1 và VTA2 VTA1

để phát hiện góc mở bướm ga và VTA2 là để phát hiện trục trặc của VTA1 Điện áptín hiệu cảm biến này thay đổi từ 0V đến 5V tỉ lệ với góc mở của bướm ga và đượctruyền đến các cực VTA của ECU Khi bướm ga đóng thì điện áp phát ra của cảmbiến giảm và khi bướm ga mở thì điện áp phát ra của cảm biến tăng ECU tính toángóc mở bướm ga theo tín hiệu này và điều khiển bộ chấp hành bướm ga tương ứngđiều khiển của lái xe Những tín hiệu này cũng được sử dụng trong việc hiệu chỉnh

tỷ lệ không khí nhiên liệu, hiệu chỉnh tăng công suất và điều khiển cắt nhiên liệu Cảm biến này không chỉ phát hiện chính xác độ mở của bướm ga, mà còn sửdụng phương pháp không tiếp điểm và có cấu tạo đơn giản, vì thế nó không dễ bịhỏng Ngoài ra, để duy trì độ tin cậy của cảm biến này, nó phát ra các tín hiệu từ hai

Bướm ga đóng hoàn toàn: vị trí bướm ga được tính theo phần trăm (VTA1) là

vị trí của bàn đạp ga, có thể lái xe một cách chậm rãi

2.3.6 Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Cảm biến vị trí bàn đạp ga (APP) được lắp trong giá bắt bàn đạp ga và có 2 mạchcảm biến: VPA (chính) và VPA2 (phụ) Cảm biến này là kiểu không tiếp điểm Nódùng các phần tử hiệu ứng từ để cung cấp các tín hiệu chính xác, thậm chí trong cácđiều kiện lái xe khắc nghiệt như ở tốc độ cao cũng như tốc độ rất thấp Điện ápđược cấp đến cực VPA và VPA2 của ECU, thay đổi giữa 0V và 5V tỷ lệ với góc

mở của bàn đạp ga Một tín hiệu từ VPA được sử dụng để phát hiện góc mở bàn đạp

ga và được dùng để điều khiển động cơ Một tín hiệu VPA2 cho biết tình trạng củamạch VPA và được dùng để kiểm tra APP ECU theo dõi góc mở bàn đạp ga (góc

mở bướm ga) thực tế qua những tín hiệu từ VPA, VPA2 và điều khiển bộ chấp hànhbướm ga theo những tín hiệu này

IC Hall VCP2

EPA2 VPA2

VPA EPA VCPA

độ động cơ

Hai tín hiệu này không chỉ rất quan trọng đối với các hệ thống EFI mà còn quantrọng đối với cả hệ thống DIS

a Cảm biến vị trí trục cam (bộ tạo tín hiệu G)

Cảm biến vị trí trục cam bao gồm một nam châm, lõi thép và được cuộn bằngdây đồng và được lắp trên nắp quy lát Khi trục cam quay, 3 răng trên trục cam điqua cảm biến vị trí trục cam Điều này làm kích hoạt từ trường trong cảm biến vàsinh ra một điện áp trong cuộn dây đồng Trục cam quay cùng với chuyển độngquay của trục khuỷu Khi trục khuỷu quay hai vòng, sinh ra điện áp 3 lần trong cảmbiến vị trí trục cam Điện áp sinh ra trong cảm biến tác dụng như một tín hiệu, chophép ECU xác định được vị trí của trục cam Tín hiệu này được dùng để điều khiểnthời điểm đánh lửa, thời điểm phun nhiên liệu và hệ thống VVT

Nam châm

NE

NEG2

C24C24C24 E02

Hình 2.19 Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu

b Cảm biến vị trí trục khuỷu (bộ tạo tín hiệu NE)

Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu và tốc

độ của động cơ Hệ thống cảm biến vị trí trục khuỷu bao gồm đĩa tín hiệu cảm biến

và cuộn nhận tín hiệu Đĩa tín hiệu có 34 răng và được lắp trên trục khuỷu Cuộnnhận tín hiệu được làm từ cuộn dây đồng, một lõi sắt và nam châm

Khi đĩa tín hiệu cảm biến quay và khi từng răng của nó đi qua cuộn tín hiệu, mộttín hiệu xung được tạo ra Cuộn nhận tín hiệu sinh ra 34 tín hiệu ứng với một vòngquay của động cơ ECU nhận biết vị trí của trục khuỷu và tốc độ động cơ dựa vàotín hiệu này Dùng những tín hiệu này để điều khiển thời gian phun nhiên liệu vàthời điểm đánh lửa

Cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến vị trí trục cam