Nghiên cứu chế tạo mô hình các loại cảm biến phục vụ cho mô hình tích hợp hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử của động cơ Toyota 5A-FE

Các cảm biến tốc độ xe giám sát tốc độ xe tại mọi thời điểm khi xeđang chạy, cung cấp thông tin cho hệ thống máy tính để hạn chế tốc độ xe khi cầnthiết, các cảm biến nhiệt độ động cơ, cả

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng yên, ngày… tháng……năm 2013 Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng yên, ngày… tháng……năm 2013

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

PHẦN I: PHẦN MỞ ĐẦU 2

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 2

1.2 Mục tiêu, đối tượng của đề tài 3

1.3 Ý nghĩa của đề tài 3

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

1.5 Phương pháp nghiên cứu 4

PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI CẢM BIẾN TRÊN Ô TÔ 5

1.1 Vai trò của các cảm biến trên ô tô 5

1.2 Các loại cảm biến sử dụng trên ô tô 6

1.2.1 Cảm biến áp suất đường nạp (Cảm biến chân không) 6

1.2.2 Cảm biến đo lưu lượng khí nạp 7

1.2.2.1 Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt (đời 80 - 95) 7

1.2.2.2 Cảm bíến đo gió dạng xoáy lốc 8

1.2.2.3 Cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt ( trong LH – Jetronic ) 9

1.2.3 Cảm biến vị trí bướm ga 11

1.2.3.1 Cảm biến vị trí bướm ga loại tiếp điểm 11

1.2.3.2 Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính 11

1.2.3.3 Cảm biến vị trí bướm ga loại Hall 12

1.2.4 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 13

1.2.4.1 Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại tuyến tính 13

1.2.4.2 Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại phần tử Hall 14

1.2.5 Tín hiệu G & tín hiệu NE 14

1.2.5.1 Cảm biến từ điện 14

1.2.5.2 Cảm biến quang điện 19

1.2.5.3 Cảm biến Hall 21

1.2.6 Cảm biến nhiệt độ nước (THW) 22

1.2.7 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 23

1.2.8 Cảm biến nồng độ ôxy 23

1.2.9 Cảm biến nhiệt độ khí ERG ( THG ) 26

1.2.10 Cảm biến tiếng gõ (KNK) 26

1.2.11 Cảm biến tốc độ xe 27

1.2.12 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF) 30

1.2.13 Cảm biến áp suất ống phân phối (áp suất nhiên liệu) 30

1.2.14 Cảm biến HAC (bù độ cao) 31

1.2.15 Cảm biến hỗn hợp nhạt (LS) 31

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CẢM BIẾN CHO MÔ HÌNH 33

2.1 Các phương án thiết kế 33

2.1.1 Phương án 1 33

2.1.2 Phương án 2 34

2.1.3 Phương án 3 35

2.2 Cảm biến sử dụng trên mô hình 35

2.2.1 Cảm biến G và cảm biến NE 35

2.2.2 Cảm biến áp suất đường nạp ( Cảm biến chân không ) 38

2.3 Ý nghĩa các cực ECU 40

CHƯƠNG 3: CÁC ĐẶC TÍNH ĐIỀU KHIỂN VÀ THÔNG SỐ CẢM BIẾN 42

3.1 Điều khiển quá trình phun nhiên liệu 42

3.1.1 Điều khiển phun khởi động 42

3.1.2 Điều khiển phun sau khi khởi động 42

3.1.3 Hiệu chỉnh nhiệt độ khí nạp 43

3.1.4 Điều chỉnh đậm sau khi khởi động 44

3.1.5 Hiệu chỉnh đậm sau khi hâm nóng động cơ 45

3.1.6 Hiệu chỉnh đậm khi trợ tải 45

3.1.7 Hiệu chỉnh tỷ lệ khí- nhiên liệu khi chuyển tiếp giữa các chế độ 46

3.1.8 Hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí – nhiên liệu 46

3.1.9 Hiệu chỉnh điều khiển xả khí CO loại D-EFI*1 và loại D-EFI*2 48

3.1.10 Cắt nhiên liệu 48

3.2 Sự điều khiển của ESA 49

3.2.1 Điều khiển đánh lửa khi khởi động 50

3.2.2 Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động 50

3.2.3 Điều khiển góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh 51

3.3 Các thông số cảm biến 53

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH 55

4.1 Công dụng và yêu cầu 55

4.2 Các phương án thiết kế mô hình 55

4.2.1 Phương án thứ nhất: 55

4.2.2 Phương án thứ hai: 56

4.2.3 Phương án thứ ba: 57

4.3 Thiết kế mô hình 57

4.3.1 Xây dựng chi tiết mô hình gá đặt hệ thống 57

4.3.2 Lựa chọn vật liệu và thiết kế khung mô hình 58

4.3.2.1 Lựa chọn vật liệu 58

4.3.2.2 Thiết kế khung mô hình 59

4.4 Bố trí lắp đặt các chi tiết trên mô hình 59

4.4.1 Các chi tiết trên mô hình 59

4.4.2 Hoàn thành mô hình 63

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

DANH MỤC HÌNH ẢNH

4 1.4 Cấu tạo của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy 9

10 1.10 Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại phần tử Hall 14

11 1.11 Vị trí tương đối của rotor và cuộn dây nhận tín hiệu 15

12 1.12 Nguyên lý làm việc của cảm biến từ điện loại nam châm đứng yên 15

13 1.13 Cảm biến từ điện loại nam châm quay cho loại động cơ 8 xi lanh 15

30 1.30 Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 22

32 1.32 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ không khí nạp 23

34 1.34 Nguyên lý của cảm biến khí xả, mạch điện của cảm biến khí xả 25

41 1.41 Cảm biến loại quang điện 28

59 2.11 Sơ đồ và dạng xung loại 2 cuộn dây chung cho Ne và G 37

60 2.12 Sơ đồ dạng xung loại 4/24 kết hợp với IC đánh lửa 38

62 2.14 Cấu tạo cảm biến chân không và sơ đồ đấu dây 38

63 2.15 Quan hệ giữa áp suất đường nạp và tín hiệu điện áp 39

70 3.7 Tín hiệu từ cảm biến hỗn hợp nhạt 48

88 4.8 Thiết kế sơ đồ bố trí các chi tiết trên mô hình 59

KÍ HIỆU VIẾT TẮT

- ESA(Electronic Spark Advance): Chương trình đánh lửa sớm

- IGT(Ignition timing Signal): Tín hiệu đánh lửa

- IGF(Ignition feedback): Tín hiệu phản hồi đánh lửa

- TDC: Điểm chết trên

- EFI(Electronic Fuel Injection): Phun xăng điện tử

- ECU(Electronic Control Unit): Hộp đen

- +B(Battery):Cực dương Ắc quy

- +B1: Ắc quy No1

- BATT: Ắc quy

- E01: Nối mát No.01

- E02: Nối mát No.02

- E1: Nối mát No.1

- E2: Nối mát No.2

- G(Group Crankshafr Angle Signal): Tín hiệu góc trục khuỷu

- IG/SW(Ignition/Swich): Khóa điện

- KNK: Tín hiệu cảm biến tiếng gõ

- NE(Number Of Engine Revolution Signal): Tín hiệu số vòng quay động cơ

- OX: Tín hiệu cảm biến ôxy

- STA: Tín hiệu máy khởi động

- THW: Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát

- PIM, VG, KS, VS: Cảm biến lưu lượng khí nạp

- IDL: Cảm biến vị trí bướm ga

LỜI MỞ ĐẦU

Ô tô là một trong những phương tiện giao thông quan trọng đối với sự phát triểncủa nền kinh tế - xã hội hiện nay Một nước muốn phát triển nền kinh tế bền vững,hiện đại đều phải có một ngành công nghiệp ô tô tiên tiến và hiện đại Ở Việt Nam,nền công nghiệp ô tô còn non trẻ thì hầu hết những công nghệ về ô tô đều đến từ cácnước khác trên thế giới Chúng ta cần phải tiếp cận với công nghệ tiên tiến này đểkhông những tạo tiền đề cho nền công nghiệp ô tô mà còn phục vụ cho công tác bảodưỡng và sửa chữa

Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên ngành “Công nghệ kỹ thuật ô tô”tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên, em được Khoa tin tưởng giao cho

đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu chế tạo mô hình các loại cảm biến phục vụ cho mô hình tích hợp hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử của động cơ Toyota 5A- FE” đây là một đề tài rất thiết thực nhưng còn nhiều khó khăn Với sự cố gắng của em

và dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Phạm Văn Hải cùng với sự giúp đỡ của các

thầy cô giáo trong Khoa Cơ Khí Động Lực, các bạn trong nhóm và lớp ĐLK9LC1 em

đã hoàn thành đề tài đáp ứng được yêu cầu đưa ra Xong trong quá trình làm đồ án tốtnghiệp, với khả năng và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót

Vì vậy em rất mong sự đóng góp, chỉ bảo của các thầy cô để đề tài của em được hoànthiện hơn và đó chính là những kinh nghiệm nghề nghiệp của em sau này khi ratrường

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa và đặc biệt là thầy

Phạm Văn Hải đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em để đề tài của em hoàn thành.

Em xin trân trọng cảm ơn!

Hưng Yên, Ngày ….tháng….năm 2013

Vũ Văn Biện

PHẦN I: PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài.

Bước sang thế kỉ 21, sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bước lênmột tầm cao mới Rất nhiều những thành tựu khoa học kỹ thuật, các phát minh, sángchế mang đậm chất hiện đại và có tính ứng dụng cao Là một quốc gia có nền kinh tếlạc hậu, nước ta đã và đang có những cải cách mới để thúc đẩy kinh tế Việc tiếp thu,

áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến của thế giới đang rất được nhà nước quan tâmnhằm cải tạo, đẩy mạnh phát triển các ngành công nghiệp mới, với mục đích đưa nước

ta từ một nước nông nghiệp lạc hậu thành một nước công nghiệp phát triển Trải quarất nhiều năm phấn đấu và phát triển Hiện nay nước ta đã là thành viên của khối kinh

tế quốc tế WTO Với việc tiếp cận các quốc gia có nền kinh tế phát triển, chúng ta cóthể giao lưu, học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu và áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến

để phát triển hơn nữa nền kinh tế trong nước, bước những bước đi vững chắc trên conđường quá độ lên CNXH

Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng, đầu tư pháttriển thì công nghiệp ô tô là một trong những ngành tiềm năng Do sự tiến bộ về khoahọc công nghệ nên quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hoá phát triển một cách ồ ạt, tỷ

lệ ô nhiễm nguồn nước và không khí do chất thải công nghiệp ngày càng tăng Cácnguồn tài nguyên thiên nhiên như: Than, đá, dầu mỏ bị khai thác bừa bãi nên ngàycàng cạn kiệt Điều này đặt ra bài toán khó cho ngành động cơ đốt trong nói chung và

ô tô nói riêng, đó là phải đảm bảo chất lượng khí thải và tiết kiệm nhiên liệu Các hãngsản xuất ôtô như FORD, TOYOTA, MESCEDES, KIA-HUYNDAI đã có rất nhiềucải tiến về mẫu mã, kiểu dáng cũng như chất lượng phục vụ của xe, nhằm đảm bảo antoàn cho người sử dụng, tiết kiệm nhiên liệu và giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường dokhí thải Để đáp ứng được những yêu cầu đó thì các hệ thống điều khiển trên ô tô nóichung và động cơ nói riêng phải có sự hoạt động an toàn, chính xác, đúng lúc, đúngthời điểm, bền, đẹp, rẻ… Do vậy mà các hệ thống điều khiển bằng cơ khí đã khôngcòn đáp ứng được và thay thế vào đó là các hệ thống điều khiển bằng điện tử như: Hệthống phun xăng điện tử,hệ thống phun nhiên liệu diesel điện tử, hệ thống đánh lửađiện tử, hệ thống chống bó cứng phanh ABS Chúng hoạt động được là nhờ các cảmbiến giám sát mọi tình trạng hoạt động của ô tô và đưa về bộ điều khiển trung tâm(ECU) Bộ điều khiển này có kết cấu phức tạp, hiện đại Nó nhận các tín hiệu từ cảmbiến, tổng hợp lại, xử lý và đưa ra các tín hiệu điều khiển các hệ thống trên xe mộtcách chính xác Với các ứng dụng hiên đại như vậy đòi hỏi người kỹ thuật viên phải cótrình độ hiểu biết, học hỏi, sáng tạo để bắt kịp với khoa học tiên tiến hiện đại, nắm bắtđược những thay đổi về các đặc tính kỹ thuật của từng loại xe, dòng xe, đời xe Có

thể chẩn đoán hư hỏng và đưa ra phương án sửa chữa tối ưu vì vậy mà người kỹ thuậtviên trước đó phải được đào tạo với một chương trình đào tạo tiên tiến, hiện đại, cungcấp đầy đủ kiến thức lý thuyết cũng như thực hành.

Trên thực tế, trong các trường kỹ thuật của ta hiện nay thì trang thiết bị cho sinh viên, học sinh thực hành còn thiếu thốn rất nhiều, đặc biệt là các trang thiệt

bị, mô hình thực tập tiên tiến, hiện đại Các kiến thức mới có tính khoa học kỹ thuật cao còn chưa được khai thác và đưa vào thực tế giảng dạy Tài liệu về các

hệ thống điều khiển hiện đại trên ôtô như: EFI, ESA, ABS, MFI còn thiếu, chưa được hệ thống hoá một cách khoa học Các bài tập hướng dẫn thực tập, thực hành còn thiếu thốn Vì vậy mà người kỹ thuật viên khi ra trường sẽ gặp nhiều khó khăn, khó tiếp xúc với những kiến thức, thiết bị tiên tiến, hiện đại trong thực tế

Do đó việc chế tạo mô hình các cảm biến trong giảng dạy trở nên rất cần thiết Với đề tài :“Nghiên cứu chế tạo mô hình các loại cảm biến phục vụ cho mô hình tích hợp hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử của động cơ Toyota 5A-FE” Nó

giúp người học có cách nhìn tổng quan, dễ hiểu, dễ thao tác Qua đó, người học rút ra được nhiều kiến thức thực tế, tăng hiệu quả trong quá trình đào tạo

Đề tài đặt ra sinh viên phải tìm hiểu học hỏi về bản chất từ đó nghiên cứu về các cảm biến đánh lửa và phun nhiên liệu

1.2 Mục tiêu, đối tượng của đề tài.

+ Giới thiệu về các loại cảm biến được dùng trên ô tô

+ Lựa chọn các loại cảm biến dùng trong đề tài

+ Đối tượng là hệ thống cung cấp nhiên liệu và đánh lửa của động cơ Toyota 5A-FE

1.3 Ý nghĩa của đề tài.

- Đề tài giúp sinh viên năm cuối củng cố, tổng hợp lại kiến thức chuyên ngànhcũng như các lĩnh vực khác

- Đề tài về cảm biến trên hệ thống cung cấp nhiên liệu và đánh lửa còn giúp sinhviên hiểu thêm về nguyên lý, cấu tạo của cảm biến

- Đề tài cũng có thể tạo nguồn tài liệu cho các bạn học sinh - sinh viên các khóasau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu, học tập

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu.

- Phân tích đặc điểm, nguyên lý làm việc của cảm biến dùng trên mô hình

- Nghiên cứu, lắp đặt trên mô hình

- Tổng hợp các phương án kết nối và kiểm tra

- Tổng hợp các tài liệu trong nước và ngoài nước để hoàn thành đề tài của mình.

1.5 Phương pháp nghiên cứu.

a Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

- Đọc tài liệu, tìm hiểu, quan sát hệ thống trên xe.

- Phân tích cấu tạo nghiên cứu sâu hơn về cảm biến

- Xây dựng mô hình

b Phương pháp nghiên cứu tài liệu:

- Là phương pháp thu thập thông tin trên cơ sở nghiên cứu các văn bản đã có sẵnbằng tư duy logic

- Mục đích: Để rút ra những kết luận cần thiết

Các bước thực hiện:

- Bước 1: Thu thập tài liệu về cảm biến

- Bước 2: Sắp xếp nội dung tài liệu một cách hệ thống và logic chặt chẽ theotừng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định

- Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích tài liệu nói về cảm biến Phân tích cấutạo và nguyên lý làm việc một cách khoa học

- Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hóa lại kiến thức tạo ramột hệ thống lý thuyết đầy đủ và sâu sắc

c Phương pháp phân tích, thống kê và mô tả:

- Là phương pháp tổng hợp lại kết quả nghiên cứu thực tiễn và nghiên cứu tàiliệu đánh giá và đưa ra những kết luận chính xác

- Chủ yếu được sử dụng để đánh giá các mối quan hệ thông qua thông số thuđược

Bước thực hiện:

- Tổng quan về các loại cảm biến sử dụng trên ô tô

- Phương án thiết kế và lựa chọn cảm biến cho mô hình,

- Các đặc tính điều khiển và thông số cảm biến

- Xây dựng mô hình

- Kết luận và kiến nghị

PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI CẢM BIẾN TRÊN Ô TÔ 1.1 Vai trò của các cảm biến trên ô tô

Một trong những xu hướng phát triển ô tô lớn nhất trong vài thập kỷ qua là việc

sử dụng các hệ thống điện tử trong hàng triệu xe ô tô Hệ thống máy vi tính tinh vi trên

xe chẳng hạn như bộ điều khiển động cơ điện tử thu thập dữ liệu về hoạt động xe vàliên tục điều chỉnh các chế độ làm việc của xe sao cho an toàn nhất, hoạt động hiệuquả nhất có thể Các cảm biến tốc độ xe giám sát tốc độ xe tại mọi thời điểm khi xeđang chạy, cung cấp thông tin cho hệ thống máy tính để hạn chế tốc độ xe khi cầnthiết, các cảm biến nhiệt độ động cơ, cảm biến lưu lượng khí nạp cung cấp thông tin vềchế độ hoạt động của động cơ để điều chỉnh nhiên liệu và đánh lửa sao cho công suất động cơ phát ra phù hợp nhất

Có thể mô tả các cảm biến trên như các giác quan của xe, chúng cung cấp nhữngthông tin cần thiết về tình trạng “sức khỏe” của xe, các điều kiện môi trường bênngoài, những nguy hiểm tiềm ẩn bên trong để luôn đảm bảo cho xe hoạt động hiệu quả

và an toàn nhất

Vai trò của các cảm biến:

- Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp (tín hiệu

VG hoặc PIM).

Cảm biến này phát hiện khối lượng khí nạp hoặc áp suất đường ống nạp

- Cảm biến vị trí bướm ga và bàn đạp chân ga.

Cảm biến cảm nhận các điều kiện tải nặng và chế độ không tải tùy theo góc mở bướm ga

- Cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G)

Cảm biến này phát hiện góc quay chuẩn và thời điểm của trục cam

- Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE).

Cảm biến này phát hiện góc quay trục khuỷu và tốc độ của động cơ

- Cảm biến nhiệt độ nước (tín hiệu THW)

Cảm biến này phát hiện nhiệt độ của nước làm mát

- Cảm biến kích nổ (tín hiệu KNK)

Cảm biến này phát hiện tình trạng của kích nổ

- Cảm biến ôxy (tín hiệu OX)

Cảm biến này phát hiện nồng độ của ôxy trong khí xả

- Cảm biến nhiệt độ khí (THA).

Cảm nhận nhiệt độ khí nạp.

1.2 Các loại cảm biến sử dụng trên ô tô.

1.2.1 Cảm biến áp suất đường nạp (Cảm biến chân không).

Xe COROLLA – TOYOTA Với động cơ thế hệ 5A – FE, hệ thống cung cấp giódùng cảm biến áp suất đường nạp để tạo tín hiệu cơ bản gửi cho ECU, qua đó xác địnhđược lượng gió nạp vào xylanh động cơ Gọi là loại D – EFI

Cảm biến này thực hiện việc đo áp suất đường nạp, qua đó xác định lượng khínạp vào động cơ

Hình 1.1: Cấu tạo cảm biến chân không và sơ đồ đấu dây

Cảm biến chân không chuyển sự thay đổi áp suất trong đường ống nạp thành sựthay đổi về điện áp và được nối qua một ống cao su đến buồng chứa chân không.Một chíp Silicon được gắn liền với buồng chân không được duy trì độ chânkhông chuẩn, tất cả được đặt trong bộ cảm biến Một phía của chíp được tiếp xúc vớiđường ống nạp, phía kia tiếp xúc với độ chân không trong buồng chân không

Áp suất trong đường ống nạp thay đổi làm hình dạng của chíp Silicon thay đổi,

và giá trị điện trở cũng dao động theo mức độ biến dạng Sự dao động của giá trị điệntrở này được chuyển hóa thành tín hiệu điện áp nhờ IC lắp bên trong cảm biến và sau

đó được gửi đến ECU động cơ ở cực PIM dùng làm tín hiệu áp suất đường ống nạp.Cực VC của ECU động cơ cấp nguồn không đổi 5V đến IC

Khi áp suất trong đường ống nạp thay đổi thì điện áp phát ra của cảm biến thayđổi từ đó tạo tín hiệu đo lượng gió trong đường ống nạp Tín hiệu được gửi về ECU.Qua tín hiệu này ECU điều chỉnh đánh lửa sớm hay trễ

Cảm biến áp suất đường ống nạp được sử dụng trong loại D – EFI để cảm nhận

áp suất đường ống nạp Đây là một cảm biến quan trọng của EFI

1.2.2 Cảm biến đo lưu lượng khí nạp.

Để xác định lượng khí nạp (lượng gió) đi vào xylanh trong L – Jetronic, người ta

sử dụng các loại cảm biến khác nhau, nhưng ta có thể phân loại như sau:

1.2.2.1 Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt (đời 80 - 95).

Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt được sử dụng trên hệ thống L-Jectronic để nhậnbiết thể tích nạp đi vào xylanh động cơ Nó là một trong những cảm biến quan trọngnhất Tín hiệu thể tích gió được sử dụng để tính toán lượng xăng phun cơ bản và gócđánh lửa sớm cơ bản Hoạt động của nó dựa vào nguyên lý dùng điện áp kế có điện trởthay đổi kiểu trượt

a Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cấu tạo bao gồm các chi tiết như hình minh họa

Hình 1.2: Bộ đo gió kiểu cánh trượt

Cảm biến lưu lượng khí nạp loại cánh có 2 kiểu tín hiệu điện áp:

- Loại VS giảm khi lượng khí nạp lớn

- Loại VS tăng khi lượng khí nạp tăng

1.2.2.2 Cảm bíến đo gió dạng xoáy lốc.

Kiểu dòng xoáy Karman quang học.

Hình 1.3: Cấu tạo kiểu dòng xoáy Karman quang học

Kiểu cảm biến lưu lượng khí nạp này trực tiếp cảm nhận thể tích không khí nạpbằng quang học So với loại cảm biến lưu lượng cánh trượt, nó có thể làm nhẹ hơn vànhỏ hơn về trọng lượng Cấu tạo đơn giản của đường ống khí cũng giảm sức cản củakhông khí nạp

-Nguyên lý hoạt động.

Một trụ “bộ tạo dòng xoáy” được đặt ở giữa một luồng không khí đồng đều tạo ragió xoáy được gọi là “gió xoáy Karman” ở hạ lưu của trụ này Vì tần số của dòng xoáyKarman được tạo ra tỷ lệ thuận với tốc độ của luồng không khí, thể tích của luồngkhông khí có thể được tính bằng cách đo tần số của gió xoáy này

Các luồng gió xoáy được phát hiện bằng cách bắt bề mặt của tấm kim loại mỏngđược gọi là “gương” chịu áp suất của các gió xoáy và phát hiện các độ rung của gươngbằng quang học bởi một cặp quang điện (một LED được kết hợp với một tranzitoquang)

Tín hiệu của thể tích khí nạp (KS) là một tín hiệu xung giống như tín hiệu được

thể hiện trong (Hình 1.3)

- Khi thể tích không khí nạp nhỏ, tín hiệu này có tần số thấp

- Khi thể tích không khí nạp lớn, tín hiệu này có tần số cao

1.2.2.3 Cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt ( trong LH – Jetronic )

a Cấu tạo.

Hình 1.4: Cấu tạo của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy

Cảm biến lưu lượng khí nạp gọn và nhẹ như được thể hiện trong hình minh họa ởtrên là loại cắm phích được đặt vào đường không khí, và làm cho phần không khí nạp

chạy qua khu vực phát hiện Như ( hình 1.4 ) một dây nóng và một nhiệt điện trở, được

sử dụng như một cảm biến, được lắp vào khu vực phát hiện

Bằng cách đo trực tiếp đo khối lượng không khí nạp, độ chính xác phát hiện đượctăng lên và hầu như không có sức cản của không khí nạp Ngoài ra, vì không có các cơcấu đặc biệt, dụng cụ này có độ bền tuyệt hỏa

b Hoạt động và chức năng.

Như thể hiện ở (hình 1.4), dòng điện chạy vào dây sấy (bộ sấy) làm cho nó nóng

lên Khi không khí chạy quanh dây này, dây sấy được làm nguội tương ứng với khốikhông khí nạp Bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt

độ của dây sấy không đổi, dòng điện đó sẽ tỷ lệ thuận với khối không khí nạp Sau đó

có thể đo khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó Trong trườnghợp của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy, dòng điện này được biến đổi thànhmột điện áp, sau đó được truyền đến ECU động cơ từ cực VG

c Mạch điện và nguyên lý hoạt động.

Cảm biến khí nạp loại dây sấy đo trực tiếp khối lượng không khí Loại này có kếtcấu gọn nhẹ, độ bền cao, sức cản không khi do cảm biến tạo ra thấp

Dòng điện chạy qua dây sấy làm cho nó nóng nên, khi không khí chạy qua dâysấy, dây sấy sẽ làm mát phụ thuộc vào khối lượng không khí nạp vào Bằng cách điều khiển dòng điện chạy qua dây sấy để giữ cho nhiệt độ của dây không đổi có thể đođược lượng khí nạp bằng cách đo dòng điện

Hình 1.5: Mạch điện cảm biến dây nhiệt

Hoạt động của nó cũng tương tự như các dạng dây nhiệt khác dây sấy được mắctrong mạch cầu Mạch cầu này có điện áp tại điểm A và B bằng nhau khi tích điện trởtính theo đường chéo là bằng nhau (Ra + R3).R1= Rh.R2

Khi dây sấy (Rh) bị làm lạnh bởi không khí, điện trở giảm kết quả là tạo ra sựchênh lệch điện áp tại A và B Một bộ khuếch đại hoạt động sẽ nhận biết sự chênh lệchnày và làm cho điện áp cấp đến mạch tăng (tăng dòng điện chạy qua dây sấy Rh ) Khinhiệt độ dây sấy lại tăng lên kết quả làm điện trở tăng cho đến khi điện thế tại điểm Abằng B (Điện áp tại điểm A và B cao hơn)

Bằng cách sử dụng tính năng này của mạch cầu, cảm biến lưu lượng khí nạp cóthể nhận biết lưu lượng khí nạp bằng cách nhận biết điện áp tại điểm B Hơn nữa,trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) thường xuyên được duy trì không đổicao hơn nhiệt độ khí nạp bằng cách dùng một điện trở Ra

Vì vậy lưu lượng khí nạp có thể đo được một cách chính xác

- Khi nhiệt độ khí nạp thay đổi nên ECU động cơ cần hiệu chỉnh khoảng thời gianphun theo sự thay đổi nhiệt độ

- Ngoài ra, khi nhiệt độ không khí nạp giảm xuống do độ cao, khả năng làm mát củakhông khí giảm nếu so với cùng một thể tích khí nạp so với độ cao mặt nước biển kết quả

là, mức độ làm mát dây sấy giảm Khi đó khối lượng khí nạp nhận biết cũng giảm nênhiệu chỉnh phun để bù độ cao cũng không cần thiết

1.2.3 Cảm biến vị trí bướm ga.

Cảm biến vị trí bướm ga được lắp ở trên trục cánh bướm ga Cảm biến này đóngvai trò chuyển vị trí góc mở cánh bướm ga thành tín hiệu điện áp đến ECU

Tín hiệu không tải (IDL) dùng để điều khiển phun nhiên liệu khi động cơ hoạtđộng ở chế độ cầm chừng cũng như hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa

Tín hiệu toàn tải (PSW) dùng để tăng lượng xăng phun ở chế độ toàn tải để tăngcông suất động cơ Trên một số xe cảm biến còn giúp ECU điều khiển hộp số tự động

Có nhiều loại cảm biến vị trí bướm ga, tùy theo yêu cầu và thiết kế trong các đời xethường có các loại sau:

- Cảm biến vị trí bướm ga loại tiếp điểm

- Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính

- Cảm biến vị trí bướm ga loại Hall.

1.2.3.1 Cảm biến vị trí bướm ga loại tiếp điểm.

Loại cảm biến vị trí bướm ga này dùng tiếp điểm không tải (IDL) và tiếp điểmtrợ tải (PSW) để phát hiện xem động cơ đang chạy không tải hoặc đang chạy dưới tảitrọng lớn Khi bướm ga được đóng hoàn toàn, tiếp điểm IDL đóng ON và tiếp điểmPSW ngắt OFF ECU động cơ xác định rằng động cơ đang chạy không tải Khi đạpbàn đạp ga, tiếp điểm IDL sẽ bị ngắt OFF, và khi bướm ga mở quá một điểm xác định,tiếp điểm PSW sẽ đóng ON, tại thời điểm này ECU động cơ xác định rằng động cơđang chạy dưới tải nặng

Hình 1.6 Cảm biến bướm ga loại tiếp điểm 1.2.3.2 Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính.

Hình 1.7: Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính

Như trình bày trong hình minh họa, cảm biến này gồm có 2 con trượt và một điệntrở, và các tiếp điểm cho các tín hiệu IDL và VTA được cung cấp ở các đầu của mỗi tiếp điểm

Khi tiếp điểm này trượt dọc theo điện trở đồng thời với góc mở bướm ga, điện ápnày được đặt vào cực VTA theo tỷ lệ thuận với góc mở của bướm ga

Một điện áp không đổi 5V từ ECU cung cấp đến cực VC Khi cánh bướm ga mở,con trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp tăng dần của cực VTA tương ứngvới góc mở bướm ga Khi bướm ga được mở hoàn toàn, tiếp điểm của tín hiệu IDLđược nối với các cực IDL và E2 Trên đa số các xe trừ TOYOTA cảm biến vị trí bướm

ga loại biến trở chỉ có 3 dây VC, VTA, E2 mà không có đây IDL

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

Một số kiểu sử dụng tín hiệu ra hai hệ thống (VTA1 và VTA2) để tăng độ tincậy

1.2.3.3 Cảm biến vị trí bướm ga loại Hall.

b hoạt động.

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 sựthay đổi của vị trí nam châm và tạo ra điện áp ra của hiệu ứng Hall từ các cực VTA1

và VTA2 theo các mức thay đổi này Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơ nhưtín hiệu mở bướm ga

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 tín hiệu từ hai hệthống có các tính chất khác nhau

1.2.4 Cảm biến vị trí bàn đạp ga.

1.2.4.1 Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại tuyến tính.

Hình 1.9: Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại tuyến tính

Cấu tạo và hoạt động của cảm biến này cơ bản giống như cảm biến vị trí bướm

ga loại tuyến tính

Trong các tín hiệu từ hai hệ thống này, một là tín hiệu VPA truyền điện áp theođường thẳng trong toàn bộ phạm vi bàn đạp ga Tín hiệu khác là tín hiệu VPA2 truyềnđiện áp bù từ tín hiệu VPA

-Lưu ý khi sửa chữa:

Không được tháo cảm biến này Việc điều chỉnh vị trí yêu cầu độ chính xác rấtcao khi lắp cảm biến Vì vậy phải thay thế cả cụm bàn đạp ga khi cảm biến này bị

hỏng

1.2.4.2 Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại phần tử Hall.

Hình 1.10: Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại phần tử Hall

Cấu tạo và hoạt động của cảm biến này cơ bản giống như cảm biến vị trí bướm

ga loại phần tử Hall

Để đảm bảo độ tin cậy cao hơn, phải cung cấp một mạch điện độc lập cho từng

hệ thống một

1.2.5 Tín hiệu G & tín hiệu NE.

Trong hệ thống đánh lửa lập trình, tín hiệu NE và tín hiệu cảm biến gió là 2 tín hiệuchính quyết định thời điểm đánh lửa sớm cơ bản Tín hiệu G xác định tín hiệu đánh lửa Đểxác định tín hiệu G và NE của mỗi hãng lại có những cách khác nhau nhưng đều dựa trên 3cảm biến sau :

-Cảm biến điện từ

-Cảm biến quang điện

-Cảm biến Hall

1.2.5.1 Cảm biến từ điện.

a Loại nam châm đứng yên.

Cảm biến bao gồm một rotor có một cánh phát xung tương ứng với số xi lanhđộng cơ (cũng có loại có 1 hoặc 2, 3, 4 cánh phát xung), một cuộn dây quấn quanh mộtlõi sắt từ với một thanh nam châm vĩnh cửu Cuộn dây và lõi sắt được đặt cách cáccánh phát xung của rotor một khe nhỏ ( 0,2 ÷ 0,4mm) và được cố định trên vỏ bộ chiađiện Khi rotor quay các cánh phát xung lần lượt tiến lại gần và lùi ra xa quận phátxung

Khi cánh phát xung của rotor đối diện với lõi thép, độ biến thiên của rừ trường bằng 0

và sức điện động trong cuộn phát xung nhanh chóng giảm về 0

Khi cánh phát xung đi xa lõi thép, từ thông qua lõi thép giảm dần và sức điện động xuấthiện trong cuộn phát xung có chiều ngược lại (xung âm).

Ở chế độ khởi động, sức điện động phát ra rất nhỏ, chỉ vào khoảng 0,5 (V) Ở tốc độcao lên khoảng vài chục V

Hình 1.11 : Vị trí tương đối của rotor và cuộn dây nhận tín hiệu

Hình 1.12: Nguyên lý làm việc của cảm biến từ điện loại nam châm đứng yên

(Hình 1.12) mô tả quá trình biến thiên của từ thông lõi thép và xung điện áp ở hai đầu

ra của cuộn phát xung Xung này có dạng nhọn

b Loại nam châm quay:

Đối với các loại này, nam châm được gắn trên motor, còn cuộn phát xung được quấn

quanh một lõi thép và cố định trên vỏ bộ chia điện Khi nam châm quay, từ thông xuyên quacuộn phát xung đổi dấu nên sức điện động sinh ra trong cuộn phát xung lớn Ở chế độ cầm

chừng, tín hiệu điện áp ra khoảng 2V Xung điện áp có dạng như ( hình 1.13).

Hình 1.13: Cảm biến từ điện loại nam châm quay cho loại động cơ 8 xi lanh

1 Rotor nam châm 2 Lõi thép từ 3 Cuộn phát xung

Các kiểu cảm biến từ điện:

Cảm biến từ điện chia làm 3 kiểu: Kiểu đặt trong bộ chia điện, kiểu đặt ở đầu trục cam

và kiểu tách rời

 Kiểu lắp trong bộ chia điện.

Tín hiệu G và NE được tạo ra bằng rotor hay các đĩa tạo tín hiệu và cuộn nhận tín hiệu.ECU động cơ sử dụng các tín hiệu này để nhận biết góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ.Các tín hiệu này rất quan trọng không chỉ cho EFI mà còn cho cả hệ thống ESA

Động cơ TOYOTA COROLLA 5A – FE Sử dụng loại đặt trong bộ chia điện

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

Tín hiệu G này là một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động cơ,kết hợp nó với tín hiệu NE từ cảm biến vị trí của trục khuỷu để xác định TDC (điểmchết trên) kỳ nén của mỗi xi lanh để đánh lửa và phát hiện góc quay của trục khuỷu.ECU động cơ dùng thông tin này để xác định thời gian phun và thời điểm đánh lửa

Hình 1.14 Bộ tạo tín hiệu G

- Cảm biến vị trí của 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 ECU động cơ dùng tín hiệu NE và tín hiệu G để tính toán thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản

Hình 1.15 Bộ tạo tín hiệu Ne

 Kiểu lắp ở đầu trục cam.

Kết cấu và hoạt động kiểu lắp ở đầu trục cam giống như kiểu lắp trong bộ chia điện.

Hình 1.16: Kiểu lắp ở trục cam

 Kiểu lắp trên trục cam và trục khuỷu.

So với các loại khác cảm biến G và NE loại tách rời khác về vị trí lắp đặt của cảmbiến, như trong hình vẽ Tuy nhiên, chức năng cơ bản là giống nhau Chuyển độngquay của cánh phát xung G trên trục cam và cánh phát xung NE trên trục khuỷu làmthay đổi khe hở không khí giữa các cánh phát xung làm xuất hiện các xung G và NEtheo nguyên lý cảm ứng điện từ

Hình 1.17: Cảm biến G và NE loại tách rời

Cảm biến vị trí trục khuỷu NE.

Trên trục khuỷu đối diện với cuộn phát xung của cảm biến vị trí trục khuỷu cómột rotor với 34 cánh phát xung chia đều trên chu vi và một khu vực có 2 cánh khuyết.Khu vực có 2 cánh khuyết này được sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu nhưng

nó không thể xác định đó là điểm chết trên (ĐCT) của kỳ nén hay kỳ xả ECU động cơkết hợp tín hiệu NE và tín hiệu G để xác định đầy đủ và chính xác góc của trục khuỷu.Ngoài loại này, một số cảm biến có rotor với 12, 24 cánh phát xung có độ chính xác vềphát hiện góc trục khuỷu là 30º

Hình 1.20: Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE)

Hình 1.21: Xung tín hiệu

1.2.5.2 Cảm biến quang điện.

Nguyên lý chung :

Cảm biến quang bao gồm 2 loại, khác nhau chủ yếu ở phần tử cảm quang :

- Loại sử dụng một cặp LED – photo transistor

- Loại sử dụng một cặp LED – photo diode

Phần tử phát quang LED (lighting emission diode) và phần tử cảm quang (phototransistor hoặc photo diode) được đặt trong một cụm bao kín (có thể là cụm bộ chiađiện hoặc cảm biến trục cam) Đĩa cảm biến được gắn vào trục và có số rãnh tùy thuộcvào từng loại động cơ

Hình 1.22: Nguyên lý làm việc của cảm biến quang điện

Điểm đặc biệt của hai loại phần tử cảm quang này là khi có dòng ánh sáng chiếuvào nó sẽ trở lên dẫn điện và ngược lại, khi không có dòng ánh sáng, nó sẽ không dẫnđiện Độ dẫn điện của chúng phụ thuộc vào dòng ánh sáng

Khi đĩa cảm biến quay, dòng ánh sáng ra từ LED sẽ được ngắt quãng làm phần tửcảm quang dẫn – ngắt liên tục, tạo ra các xung vuông

Hình dạng và vị trí của các lỗ trên đĩa cảm biến sẽ quyết định biên dạng xung, tùytrên đĩa cảm biến sẽ quyết định biên dạng xung, tùy từng hệ thống đánh lửa, người tathiết kế đĩa có các kiểu xẻ rãnh khác nhau:

b

a.Đĩa cảm biến và hai xung NE và G b Đĩa cảm biến và hai xung kép NE và TDC

Hình 1.23: Hình dạng đĩa cảm biến và xung tín hiệu Các kiểu cảm biến quang:

- Kiểu lắp trong bộ chia điện.

1.2.5.3 Cảm biến Hall.

Cảm biến Hall.

Hình 1.26: Cấu tạo của cảm biến Hall

Để chế tạo một cảm biến Hall lắp trong bộ chia điện thì IC Hall được gắn vàomột khung dẫn từ và một nam châm vĩnh cửu cũng được gắn vào khung dẫn từ đốidiện với IC Hall cách nhau một khe hở đủ để cánh chắn từ (cánh phát xung) quay

Khảo sát hoạt động của cảm biến Hall.

Hình 1.27: Hoạt động của cảm biến Hall

Ta xét hai vị trí làm việc của cánh chắn từ

Khi cách chắc từ không nằm trong khe hở giữa IC Hall và nam châm, từ trường

sẽ xuyên qua khe hở tác động lên IC Hall là xuất hiện điện áp Hall UH điều khiểnTransistor, làm Transistor dẫn Kết quả là trên đường dây tín hiệu Vout điện áp sẽ giảmxuống 0(V)

Khi cánh chắn từ nằm giữa khe hở giữa IC Hall và nam châm từ trường bị cánhchắn xung khép kín, không tác động lên IC Hall làm Transistor ngắt, tín hiệu điện áp ởngõ ra Vout là 5(V)

Xung của cảm biến Hall gửi về ECU có dạng xung vuông

Hình 1.28: Dạng xung của cảm biến Hall

1.2.6 Cảm biến nhiệt độ nước (THW).

Cảm biến này nhận biết nhiệt độ của nước làm mát bằng một nhiệt điện trở bêntrong Nhiên liệu sẽ bay hơi kém khi nhiệt độ thấp, vì vậy cần có một hỗn hợp đậmhơn Vì lý do này, khi nhiệt độ nước làm mát thấp, điện trở của nhiệt điện trở tăng lên

& tín hiệu điện áp THW cao được đưa tới ECU

Hình 1.29: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát & biểu đồ quan hệ nhiệt độ và điện trở

của nhiệt điện trở.

Dựa trên tín hiệu này, ECU sẽ tăng lượng nhiên liệu phun vào làm cải thiện khảnăng tải trong quá trình hoạt động của động cơ lạnh

Hình 1.30: Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Ngược lại, khi nhiệt độ nước làm mát cao, một tín hiệu điện áp THW thấp đượcgửi đến ECU làm giảm lượng phun nhiên liệu.

1.2.7 Cảm biến nhiệt độ khí nạp.

Cảm biến nhiệt độ khí nạp nhận biết nhiệt độ của khí nạp Cũng giống như cảmbiến nhiệt độ nước, nó bao gồm một nhiệt điện trở & được lắp trong cảm biến lưulượng khí Thể tích và nồng độ không khí thay đổi theo nhiệt độ

Hình 1.31: Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Do vậy, thậm chí nếu thể tích không khí đo được bằng cảm biến lưu lượng khígiống nhau thì lượng nhiên liệu phun vào sẽ thay đổi theo nhiệt độ ECU lấy nhiệt độ

200C (68 0 F) làm tiêu chuẩn, khi nhiệt độ cao hơn nó sẽ giảm lượng phun nhiên liệu

vào và tăng lượng phun nhiên liệu khi nhiệt độ thấp hơn Theo cách này, sẽ đảm bảođược tỷ lệ không khí – nhiên liệu thích hợp mà không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môitrường

Hình 1.32: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ không khí nạp.

Đặc tính và sơ đồ đấu dây với ECU của cảm biến nhiệt độ khí nạp về cơ bản làgiống nhau như cảm biến nhiệt độ nước Ở loại D – EFI cảm biến nhiệt độ khí nạpđược lắp trên vỏ lọc gió trên khoang nạp

1.2.8 Cảm biến nồng độ ôxy.

Để cho động cơ có lắp đặt bộ TWC (Bộ lọc khí xả ba thành phần) đạt được hiệu

quả lọc tốt nhất, cần phải duy trì tỷ lệ không khí – nhiên liệu gần với tỷ lệ lý thuyết.Cảm biến ôxy nhận biết tỷ lệ không khí – nhiên liệu là đậm hay nhạt hơn so với tỷ lệ

lý thuyết Nó được lắp trong ống xả, trong đoạn ống xả trước Động cơ TOYOTA 5A– FE sử dụng 2 cảm biến ôxy.

Một cảm biến ôxy đặt trước ống xả và một đặt sau bộ lọc khí xả Tín hiệu của haicảm biến này vừa hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu và nếu so sánh hai tín hiệu của haicảm biến này ta sẽ biết được hỏng hóc của bộ lọc khí xả

Có các loại cảm biến ôxy khác nhau chúng khác nhau chủ yếu khác nhau về vậtliệu của phần tử cảm nhận:

Hình 1.33 Cấu tạo cảm biến khí xả.

Cảm biến ôxy loại này có một phần tử được chế tạo bằng Điôxit Zirconia (ZrO2, một loại gốm) Phần tử này được phủ ở cả bên trong và bên ngoài bằng một lớp mỏng

platin Không khí bên ngoài được dẫn vào bên trong của cảm biến và bên ngoài của nótiếp xúc với khí xả

-Hoạt động.

Nếu nồng độ ôxy trên bề mặt bên trong của phần tử Zirconia chênh lệch lớn so

với bề mặt bên ngoài tại nhiệt độ cao (4000C hay cao hơn), phần tử Zirconia sẽ tạo ra

một điện áp, đóng vai trò như một tín hiệu OX đến ECU động cơ, để báo về nồng độôxy trong khí xả tại mọi thời điểm

Khi tỷ lệ không khí – nhiên liệu là nhạt, sẽ có nhiều ôxy trong khí xả, nên chỉ có sựchênh lệch nhỏ về nồng độ giữa bên trong và bên ngoài phần tử cảm biến Vì lý do đó,

điện áp do nó tạo ra nhỏ (gần 0 V) Ngược lại, nếu tỷ lệ không khí – nhiên liệu đậm, ôxy

trong khí xả gần như biến mất Điều đó tạo ra chênh lệch lớn về nồng độ ôxy bên trong và

bên ngoài của của cảm biến, nên điện áp tạo ra tương đối lớn (xấp xỉ 1 V).

Hình 1.34: Nguyên lý của cảm biến khí xả và mạch điện của cảm biến khí xả

1 Phần tử ZrO 2 2 Điện cực Platin

3,4.Các cực ra của tín hiệu 5 Đường ống xả

Plantin (phủ bên ngoài phần tử cảm biến) có tác dụng như một chất xúc tác, làm cho ôxy và CO (Monoxit Cacbon) trong khí xả phản ứng với nhau Nó làm giảm lượng

ôxy và tăng độ nhậy của cảm biến Dựa trên tín hiệu phát ra từ cảm biến này, ECU động

cơ tăng hay giảm lượng phun để duy trì tỷ lệ không khí – nhiên liệu luôn gần với giá trị lýthuyết một vài loại cảm biến ôxy Zirconia được chế tạo với bộ sấy dùng để sấy nóng phần

tử zirconia Bộ sấy cũng được điều khiển bằng ECU

b Loại Titan.

Cảm biến loại này bao gồm một phần tử bán dẫn chế tạo bằng Đioxit Titan (TiO2, cũng giống như ZnO2, một loại gốm) Cảm biến này dùng một phần tử bằng Titan loại màng dày tạo nên trên đầu phía trước của một ống mỏng để nhân biết nồng độ ôxy trong khí xả

Hoạt động: Đặc tính của Titan là điện trở của nó thay đổi theo nồng độ ôxy

trong khí xả Điện trở này thay đổi đột ngột ở giới hạn đậm và nhạt của tỷ lệ hỗn hợp không khí – nhiên liệu (như đồ thị) Điện trở của Titan cũng thay đổi mạnh tương ứng với sự thay đổi của nhiệt độ Một bộ sấy được lắp trong ống mỏng để giữ cho nhiệt độ của phần tử Titan không thay đổi.

Hình 1.35 Cảm biến khí xả loại Titan

Cảm biến Ôxy này được nối với ECU đông cơ theo mạch điện như hình vẽ Một điện áp 1V luôn luôn được cấp đến cực OX(+) ECU có một bộ so sánh sự sụt áp tại cực OX (do sự thay đổi điện trở của Titan) với một điện áp so sánh là 0.45V, ECU động cơ sẽ nhận là tỷ lệ không khí – nhiên liệu đậm (điện trở cảm biến ôxy thấp) Ngược lại tỉ lệ nhạt.

1.2.9 Cảm biến nhiệt độ khí ERG ( THG ).

Cảm biến này được nắp trong van ERG Nó nhận biết nhiệt độ khí ERG Cảmbiến này gồm một nhiệt điện trở, và nó giống như nhiệt độ nước làm mát hay khí nạp.Các tín hiệu từ cảm biến này được sử dụng trong hệ thống chẩn đoán Khi cảm biếnnày phát hiện nhiệt độ khí ERG dưới hoạt động trong quá trình hoạt động của hệ thốngERG, ECU động cơ sẽ biết hệ thống có trục trặc và nháy đèn“ CHECK ENGINE ” đểbáo cho lái xe

Hình 1.37: Cấu tạo của cảm biến tiếng gõ

Hình 1.38: Dạng xung của cảm biến tiếng gõ

Cảm biến này bao gồm một phần tử điện áp, nó sẽ tạo ra điện áp khi bị biến dạng

do rung động của thân máy khi có tiếng gõ Do tiếng gõ của động cơ có tần số xấp xỉ7kHZ nên điện áp do cảm biến tiếng gõ phát ra sẽ đạt mức cao nhất tại tần số này Có

2 loại cảm biến tiếng gõ: Một là loại tạo ra điện áp cao trong dải tần số hẹp của rungđộng, một loại tạo ra điện áp trong dải tần số rộng

1.2.11 Cảm biến tốc độ xe.

Cảm biến tốc độ của xe phát hiện tốc độ thực của xe đang chạy.

Hình 1.39: Cảm biến tốc độ xe

Cảm biến này truyền tín hiệu SPD và ECU động cơ sử dụng tín hiệu này chủ yếu

để điều khiển hệ thống ISC và tỷ lệ không khí-nhiên liệu trong lúc tăng tốc hoặc giảmtốc cũng như các sử dụng khác

Loại MRE.

Cảm biến này được lắp trong hộp số, hoặc hộp số phụ, và được dẫn động bằngbánh răng chủ động của trục thứ cấp Như được thể hiện trong hình minh họa, cảmbiến này được gắn vào và gồm có một HIC (Mạch tích hợp lại) có một MRE và cácvòng từ tính

Điện trở MRE sẽ thay đổi theo chiều của lực từ đặt vào MRE Khi chiều của lực

từ thay đổi theo vòng quay của nam châm gắn vào vòng từ tính này, đầu ra của MRE

sẽ có một dạng sóng AC như thể hiện ở hình minh họa Bộ đo trong cảm biến này biếnđổi dạng sóng AC này thành tín hiệu số và truyền nó đi Tần số của dạng sóng nàyđược xác định bằng số cực của các nam châm gắn vào vòng từ tính Có 2 loại vòng từtính, loại 20 cực và loại 4 cực, tuỳ theo kiểu xe Loại 20 cực sinh ra một dạng sóng 20chu kỳ (nói khác đi, 20 xung trong mỗi vòng quay của vòng từ tính này), và loại 4 cựcsinh ra dạng sóng 4 chu kỳ Trong một số kiểu xe, tín hiệu từ cảm biến tốc độ đi đếnđồng hồ táplô trước khi đến ECU động cơ, và trong các kiểu xe khác, tín hiệu từ cảmbiến tốc độ này đến thẳng ECU của động cơ Các mạch ra của cảm biến tốc độ gồm cóloại điện áp ra và loại biến trở

Các loại cảm biến tốc độ khác:

a Loại công tác lưỡi gà.

Hình 1.40: Cảm biến loại công tắc lưỡi gà

Cảm biến này là đồng hồ loại kim lắp trong bảng đồng hồ táplô và có một namchâm do cáp đồng hồ tốc độ làm quay như thể hiện ở hình minh họa Lực từ trường ở 4

vị trí, mà cực nam và cực bắc của nam châm thay đổi các vị trí, mở và đóng các tiếpđiểm của công tắc lưỡi gà này theo vòng quay của nam châm, nói khác đi công tắc lưỡi

gà này đóng và mở 4 lần trong mỗi vòng quay của cáp đồng hồ tốc độ

b Loại cảm biến quang điện.

Hình 1.41: Cảm biến loại quang điện