Cảm biến AF và cảm biến Nox

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH TIỂU LUẬN MƠN HỌC: Hệ thống điều khiển tự động tơ CẢM BIẾN KHÍ THẢI + CẢM BIẾN THÀNH PHẦN HỊA KHÍ Ngành: CƠNG NGHỆ KĨ THUẬT Ô TÔ Lớp: 18DOTJB2 Giảng viên hướng dẫn: ThS Lê Văn Thoại SVTH: Trần Hồng Phương Mã SV: 1811250566 Tp.HCM, ngày 18 tháng năm 2021 Lớp:18DOTJB2 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lê Văn Thoại Viện Kĩ Thuật trường Đại Học Hutech tạo cho em điều kiện để trải nghiệm kiến thức Em cin cảm ơn thầy Thoại tận tình hướng dẫn bảo em để em hồn thành tiểu luận ngày hôm Đồng thời em xin cảm ơn tập thể lớp 18DOTJB2 giúp đỡ em thời gian vừa qua Chúc thầy mạnh khỏe gặt hái nhiều thành công sống Một lần em xin cảm ơn tất người giúp đỡ em MỤC LỤC Contents Chương 1: Cảm biến thành phần hịa khí 1 Tên cảm biến: Chức cảm biến .1 Phân loại cảm biến Cấu tạo cảm biến Nguyên lí hoạt động cảm biến .3 Vị trí cảm biến Mạch điện cảm biến A/F Chương 2: Cảm biến khí xả Tên cảm biến Chức cảm biến .9 Phân loại cảm biến .10 Cấu tạo cảm biến 10 Nguyên lí hoạt động .10 Hình ảnh thực tế xe .12 Mạch điện xe 14 DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: Cảm biến A/F STT Tên hình ảnh Trang Hình 2.1: Hình dạng sóng mà cảm biến gửi ECU Hình 3.1: Hiệu vượt trội cảm biến A/F so với cảm biến oxy thơng thường Hình 4.1: Cấu tạo cảm biến A/F Hình 5.1: Trạng thái hoạt động tỉ lệ A/F đạt 14,7:1 Hình 5.2: Trạng thái hoạt động giàu oxy khiến hịa khí bị nghèo Hình 5.4: Cơ cấu điều chỉnh nhiên liệu dựa theo cảm biến A/F Hình 6.1: Cảm biến A/F xe Toyota Camry 2001 V6 LE Hình 6.2: Cảm biến A/F Honda Accord 2007 Hình 6.3: Cảm biến A/F BMW 335i 2008 10 Hình 7.1: Sơ đồ mạch điện cảm biến A/F xe Toyota 11 Hình 7.2: Sơ đồ mạch điện cảm biến A/F xe Lexus 12 Hình 7.3: Sơ đồ mạch điện cảm biến A/F xe Nissan CHƯƠNG 2: Cảm biến NOx STT Tên hình ảnh Hình 2.1: Sơ đồ truyền tín hiệu NOx sensor Hình 2.2: dạng tín hiệu mà Nox sensor gửi ECU Hình 5.1: Ngun lí hoạt động Nox sensor Hình 5.2: Mơ hình thể cách ECU điều chình phun Ure thích hợp Hình 6.1: Vị trí thường thấy NOx sensor xe tơ Hình 6.2: Vị trí thực tế cảm biến NOx Volkswagen Pansat 1.6 2007 Hình 6.3: Vị trí thực tế cảm biến NOx Peugeot 3008 đời 2008 Hình 6.4: vị trí thực tế cảm biến NOx BMW N34 2011 Hình 7.1: Sơ đồ mạch điện cảm biến NOx BMW N35 Trang Chương 1: Cảm biến thành phần hịa khí Tên cảm biến: Tên tiếng việt: Cảm biến oxy dãy rộng Tên tiếng Anh: Air/Fuel ratio sensor Wide range air fuel sensor Tên viết tắt: AFS (dung data live) hoặc kí hiệu thường thấy A/F sensor Chức cảm biến +Cũng giống thiết bị tiền nhiệm Oxy sensor, A/F sensor có tác dụng xác định lượng oxy cịn sót lại kì xả đường ống thải, từ điều chỉnh thời gian nhấc kim phun cho tỉ lệ hịa khí đạt 14.7/1 +Tín hiệu thông tin cảm biến gửi cho ECU tín hiệu gấp khúc biến thiên lên xuống với biên độ cảm biến hoạt động bình thường giao động khoảng 1V( 3.25V giàu xăng 4V giàu khí) Hình 2.1: Hình dạng sóng mà cảm biến gửi ECU Phân loại cảm biến +Cảm biến thành phần hòa khí gọi chung cảm biến oxy oxy dãy rộng, nhiên cảm biến oxy truyền thống khơng cịn đáp ứng đủ nhu cầu đời xe đại ngày nên thay vào người ta chuyển qua sử dụng cảm biến oxy dãy rộng +Khác với cảm biến oxy thông thường, cảm biến oxy dãy rộng có phạm vi đo lớn nhiều so với cảm biến oxy truyền thống Khoảng tỉ lệ đo từ 5:1 tận 20:1, rộng xác nhiều so với cảm biến truyền thống Hình 3.1: Hiệu vượt trội cảm biến A/F so với cảm biến oxy thông thường +Riêng cảm biến A/F phân loại theo nhiều đặc điểm khác số lượng dây kết nôi, vị trí lắp, chí giá chất lượng Cấu tạo cảm biến +Cảm biến A/F cấu tạo gồm phần -Nernst cell: có tác dụng cảm biến oxy thơng thường, sản sinh điện áp khoảng 0,1V đến 0,9V tùy thro lượng oxy cịn sót lại cửa thải -Buồng giám sát (Monitoring Chamber): có tác dụng ln giữ cho điện áp Nernst cell đạt mước ổn định 0,45V -Pump cell: giúp kiểm soát nồng độ oxy cảm biến cách thêm bớt oxy vào khoảng trống khuếch tán Đầu vào mạch điều chỉnh nồng độ oxy cách thay đổi cực dòng điện Pump cell Sự thay đổi dòng điện đầu vào dịng cắt gửi tín hiệu cho mạch, từ mạch gửi tín hiệu cho module động Hình 4.1: Cấu tạo cảm biến A/F Nguyên lí hoạt động cảm biến +dòng điện Nernst cell là tín hiệu phản ánh trực tiếp cho viết tỉ lệ khơng khí/ ngun liệu (A/F) +Trong trường hợp tỉ lệ A/F 14,7:1 (tỉ lệ chuẩn) dịng điện khơng sản sinh Pump cell Hình 5.1: Trạng thái hoạt động tỉ lệ A/F đạt 14,7:1 +Trong trường hợp giàu khí khiến hịa khí bị nghèo: vào lúc điện áp Nernst cell rớt xuống 0,45V Vào lúc Pump cell sinh dòng điện chiều dương để bù vào sụt áp, khiến cho ion oxy di chuyển theo chiều ngược lại với dòng điện Nernst cell nhằm giảm lượng oxy buồng giám sát Dòng điện pump cell thay đổi cho Nernst cell đạt mức điện áp chuẩn 0,45V, thay đổi giám sát ECM thông qua Pump cell Hình 5.2 Trạng thái hoạt động giàu oxy khiến hịa khí bị nghèo +Trong trường hợp nghèo khí khiến hỗn hợp hịa khí trở nên giàu: ngược lại với trường hợp trên, trường hợp làm cho điện áp trng Nernst cell tăng lên vượt mức 0,45V Pump cell tạo dòng điện âm giúp tăng lượng oxy buồng giám sát Cũng hịa khí nghèo, dịng điện Pump cell hiệu chỉnh Nernst cell đạt giá trị 0,45V ECM giám sát trình hiệu chỉnh Hình 5.3: Trạng thái hoạt động nghèo oxy, hịa khí đậm + Và đồng thời tín hiệu để ECM điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tương ứng thông qua viêc chỉnh thời gian nhấc kim phun Hình 5.4: Cơ cấu điều chỉnh nhiên liệu dựa theo cảm biến A/F Vị trí cảm biến +đối với cảm biến A/F thường lắp đường ống xả để thuận tiện cho việc đo kiểm +Cảm biến A/F xe Toyota Camry 2001 V6 LE Hình 6.1: Cảm biến A/F xe Toyota Camry 2001 V6 LE + Cảm biến A/F Honda Accord 2007 Hình 6.2: Cảm biến A/F Honda Accord 2007 +Cảm biến A/F BMW 335i 2008 Hình 6.3: Cảm biến A/F BMW 335i 2008 Mạch điện cảm biến A/F +Trên Toyota Hình 7.1: Sơ đồ mạch điện cảm biến A/F xe Toyota +Trên Lexus Hình 7.2: Sơ đồ mạch điện cảm biến A/F xe Lexus +Trên Nissan Hình 7.3: Sơ đồ mạch điện cảm biến A/F xe Nissan Chương 2: Cảm biến khí xả Tên cảm biến +Tên Tiếng Việt: Cảm biến Nito Oxit hay gọi chung cảm biến khí xả +Tên Tiếng Anh: Nitrogen Oxide sensor +Tên viết tắt: NOx sensor Chức cảm biến +Cảm biến NOx thường sử dụng xe sử dụng động Diesel xe sử dụng động xăng Gồm loại hai vị trí lắp Lắp phía trước buồng xúc tác SCR, lắp vị trí dùng để đo trực tiếp nồng độ NOx thải từ động cơ, từ giúp hệ thống định lượng Ure cần thiết để hịa trộn với khí thải nhằm giảm tối thiểu lượng NOx thải môi trường cịn cảm biến cịn lại lắp phía sau buồng xúc tác SCR nhằm đo hiệu suất chất xúc tác Nhờ có cảm biến NOx nên quy định xả thải NOx tuân thủ nghiêm ngặt + Vào lúc cảm biến NOx đo lượng khí Nito oxit đạt đến giá trị định phát tín hiệu mạch điều khiển riêng Mạch điều khiển gửi thơng tin trực tiếp ECU để ECU điều chỉnh lượng Ure cần phun Hình 2.1: Sơ đồ truyền tín hiệu NOx sensor +Tín hiệu mà cảm biến gửi mạch điều khiển sau gửi ECU tín hiệu Analog dựa theo tiêu chí nồng độ NOx, thời gian vận tốc xe Hình 2.2: dạng tín hiệu mà Nox sensor gửi ECU Phân loại cảm biến +Cảm biến khí xả gồm loại Cảm biến Oxy, cảm biến nhiệt độ khí xả, cảm biến áp suất khí xả cảm biến NOx Tuy nhiên chuyên sâu cảm biến NOx cảm biến quan trọng việc giảm thiểu lượng NOx thải mơi trường +Ngồi cảm biến khí thải cịn phân loại dựa số ngăn phản ứng Cấu tạo cảm biến + Cảm biến NOx thiết bị phát chất độc hại nên có cấu tạo phức tap Thiết kế bao gồm phần -Máy sưởi: Vì lúc khởi động cần đạt nhiệt độ 25ᵒC sau đạt đến nhiệt độ làm việc 800ᵒC nên cần thiết bị làm nóng trước -Buồng bơm: cảm biến NOx có buồng bơm mini, thứ có tác dụng bơm lượng Oxy dư thừa thẩm thấu qua lớp điện phân Zirconia, dòng bơm thứ lấy lượng khí Oxy để điều chỉnh định lượng Oxy dòng chảy -Buồng đo lường: dùng để đo lường xác lượng NOx Nguyên lí hoạt động 10 +Khí thải sau kì xả qua cảm biến NOx thứ nằm trước xúc tác SCR, qua khe khuếch tán, khí qua khe khuếch tán bao gồm: NO, NO2, O2, CO, CO2, HC, H2, H2O, N2, Tại đầu tiên, oxy thừa thải khí xả tế bào bơm bơm khỏi dung dịch điện phân cách tạo dòng điện 0,2V-0,4V tùy theo nồng độ oxy có khí thải Nhờ nên ion O- bơm khỏi dung dịch điện phân thông qua chênh lệch điện áp Hình 5.1: Ngun lí hoạt động Nox sensor +Các khí cịn lại bơm vào buồng thứ 2, có chất xúc tác khử NOx thành N2 O2 Và tương tự đầu tiên, dịng điện 0,4V tạo nhằm xả bớt Oxy tạo thành từ việc khử NOx, dòng bơm mạnh yếu tùy theo lượng Oxy đc tạo trình khử NOx +Sau cảm biến NOx gửi thơng tin đo mạch điều khiển nó, từ mạch điều khiển gửi thẳng ECU Nhờ thơng tin mà ECU tự điều chình lượng Ure phun vào làm giảm đáng kể lượng NOx thải mơi trường 11 Hình 5.2: Mơ hình thể cách ECU điều chình phun Ure thích hợp +Trong vài trường hợp có thêm thứ nhằm kiểm sốt tế bào cảm nhận NOx Hình ảnh thực tế xe Hình 6.1: Vị trí thường thấy NOx sensor xe ô tô 12 Hình 6.2: Vị trí thực tế cảm biến NOx Volkswagen Pansat 1.6 2007 Hình 6.3: Vị trí thực tế cảm biến NOx Peugeot 3008 đời 2008 13 Hình 6.4: vị trí thực tế cảm biến NOx BMW N34 2011 Mạch điện xe +Mạch điện cảm biến NOx xe BMW Hình 7.1: Sơ đồ mạch điện cảm biến NOx BMW N35 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1: Introduction to seft-driving vehicle technology -Tác giả: Hanky Sjafrie 2: Sensors and Atuators—Tác giả: Clarence W de Silva 3: Understanding Automotive electronics - Tác giả: William B Ribbens 15 ... cảm biến +Cảm biến khí xả gồm loại Cảm biến Oxy, cảm biến nhiệt độ khí xả, cảm biến áp suất khí xả cảm biến NOx Tuy nhiên chuyên sâu cảm biến NOx cảm biến quan trọng việc giảm thiểu lượng NOx. .. tế cảm biến NOx Peugeot 3008 đời 2008 Hình 6.4: vị trí thực tế cảm biến NOx BMW N34 2011 Hình 7.1: Sơ đồ mạch điện cảm biến NOx BMW N35 Trang Chương 1: Cảm biến thành phần hịa khí Tên cảm biến: ... 1 Tên cảm biến: Chức cảm biến .1 Phân loại cảm biến Cấu tạo cảm biến Nguyên lí hoạt động cảm biến .3 Vị trí cảm biến