4. Lớp: Cơ Khí Giao Thông Khóa: K
2.2.5.4. Cảm biến âm từ
S ng đàn hồi phát ra nhờ sử dụng hiệu ứng Wiedemam: hiện tƣợng xoắn một ống trụ sắt từ khi nó chịu tác dụng đồng thời của một từ trƣờng dọc và một từ trƣờng ngang.
S ng đàn hồi đƣợc thu trên cơ sở sử dụng hiệu ứng Vilari: sức căng cơ học àm thay đổi khả năng từ hoá và độ từ th m của vật liệu sắt từ.
Sơ đồ nguyên lý và cấu tạo của cảm biến âm từ trình bày trên hình 2.13. Cấu tạo của cảm biến gồm ống sắt từ (1), nam châm di động (2) trƣợt dọc ống gắn với vật cần xác định vị trí. Dây dẫn (3) nằm giữa trục ống và đƣợc nối với máy phát xung (4). Máy thu (5) có lõi từ nối cơ học với ống.
Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý cảm biến âm từ.
1) ống sắt từ 2) Nam châm 3) Dây dẫn 4) Máy phát xung 5) Đầu thu
Đầu thu
Máy phát xung
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 22
Nguyên lý hoạt động của cảm biến: Máy phát (4) cung cấp một xung điện truyền qua dây dẫn (3), xung này truyền với vận tốc ánh sáng (c), từ trƣờng do nó sinh ra c đƣờng sức à đƣờng tr n đồng tâm với trục ống. Khi s ng điện từ truyền đến vị trí nam châm (2), sự kết hợp của hai từ trƣờng làm cho ống bị xoắn cục bộ, xoắn cục bộ này truyền đi trong ống dƣới dạng sóng đàn hồi với vận tốc v. Khi sóng đàn hồi đến máy thu (5) n àm thay đổi độ từ hoá gây nên tín hiệu hồi đáp.
Gọi là thời gian từ khi phát xung hỏi đến khi nhận đƣợc xung hồi đáp, do
v << c ta có:
Trong đ à khoảng cách từ nam châm đến đầu thu, đƣợc đo bằng
phƣơng pháp đếm xung.
Ngoài ra còn nhiều loại cảm biến thông dụng khác tùy vào nhu cầu cần thiết của con ngƣời nhƣ cảm biến đo gia tốc, độ rung, đo ực…
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 23
CHƯƠNG 3
CÁC CẢM BIẾN HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
3.1. Cảm biế u ợng 3.1.1. Kiểu v tr ợt
Hình 3.1: Cảm biến lưu lượng kiểu van trượt. Vị trí:
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 24
Cấu tạo:
Hình 3.2: Cấu tạo cảm biến. Nguyên lý hoạt động
Khi có lực tác động của dòng khí àm quay cánh trƣợt và quay cần gạt vì đƣợc lắp trên cùng một trục trên đƣờng nạp từ đ àm thay đổi giá trị hiệu điện thế. Giá trị hiệu điện thế thay đổi tỷ lệ với ƣu ƣợng không khí đi qua ống nạp và tín hiệu sẽ đƣợc đƣa về bộ xử ý trung tâm để xử lý.
Kiểu ện áp tín hiệu t ợng không khí nạp t
Bộ đo gi 3 cực loại điện áp tăng:
Hình 3.3: Kiểu van trượt tăng áp
Cảm biến ƣu ƣợng tín hiệu tăng gồm các cực:
- VC: Nguồn 5V từ ECU cung cấp đến bộ đo gi .
- E2: Mass cảm biến.
1. Cánh đo 2. Cánh giảm chấn 3. Cảm biến không khí nạp 4. Điện kế kiểu trƣợt 5. Vít chỉnh CO 6. Mạch rẽ 7. Buồng giảm chấn
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 25
- VS: Tín hiệu điện áp đƣa về ECU để xác định ƣu ƣợng không khí
nạp.
Theo sự bố trí sơ đồ mạch điện trên, khi ƣợng không khí nạp gia tăng thì con trƣợt dịch chuyển sang phải, tín hiệu điện áp từ cực VS gửi về ECU sẽ giảm.
Kiểu ện áp tính hiệu giả ợng không khí nạp giảm.
Bộ đo gi 3 cực loại điện áp giảm:
Hình 3.4: Kiểu van trượt giảm áp.
Cảm biến ƣu ƣợng tín hiệu giảm gồm các cực:
- VC: Nguồn 5V từ ECU cung cấp đến bộ đo gi .
- E2: Mass cảm biến.
- VS: Tín hiệu điện áp đƣa về ECU để xác định ƣu ƣợng không khí
nạp.
Theo sơ đồ bố trí mạch điện của mạch điện, tỷ lệ giữ ƣu ƣợng khí nạp và tín hiệu VS điện áp gửi về ECU theo tỉ lệ nghịch ( ƣu ƣợng tăng điện áp giảm, ƣu ƣợng giảm điện áp tăng).
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 26
Thông số tín hiệu cảm biến vị tr b ớm ga của các hãng ô tô.
Hãng Toyota:
Vị trí các cực của bộ đo gi của hãng Toyota thay đổi tùy theo kiểu xe và đời xe. Cảm biến thƣờng có các cực:
- B: Chân điện nguồn cung cấp cho rờ le chính.
- E2G: Mass độ đo gi .
- VG: Tín hiệu xác định khối ƣợng không khí nạp.
- THA: Tín hiệu cảm biến nhiệt độ không khí.
- E2: Mass cảm biến nhiệt độ không khí.
Bảng 3.1Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng 1MZ - FE 1997 - 2003 (Toyota).
Bảng 3.2: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng 1MZ - FE 1997 - 2003 (Toyota).
1FZ - FE 1995 - 1998 (Toyota)
Cực Điều kiện Điện áp (V) VG-E2 Cầm chừng 1,3 – 2,4
Hãng Nissan:
Bảng 3.3:Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng một số dòng xe hãng Nissan.
Loại xe – N s Cực Đ ều kiện Đ ện áp (V)
Maxima 92
VG – E2G Cầm chừng
1.0 – 2.0 NX & Sentra 1.6L 92 0.8 – 3.0
1MZ - FE 1997 - 2003 (Toyota)
Cực Điều kiện Điện áp (V) VG-E2 Cầm chừng – Tay số N hoặc P 1,1 – 1,5
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 27 NX & Sentra 2.0L 92 1.3 – 2.1 300ZX 92 0.8 – 1.6 Atima 93 VG – E2G Contact On 0.2 Maxima 93 B hơn 0.4 NX & Sentra 93 B hơn 1.0 Pathfinder & Piskup 93 B hơn 1.0 Quest 93 Bé hơn 0.5 240SX93 Khoảng 0.2 300ZX93 Khoảng 0.8 Maxima 97 Contact On B hơn 1.0 Cầm chừng 1.0 – 1.7 Altima 97 Contact On B hơn 1.0 VG – E2G Cầm chừng 1.0 – 1.7 Altima 98 Cầm chừng 1.2 – 1.5 2500 v/p 1.9 – 2.3 Maxima 98 Cầm chừng 1.0 – 1.7 2500 v/p 1.5 – 2.1 Sentra 1.6L 98 Cầm chừng 1.0 – 1.7 2500 v/p 1.7 – 2.1 Sentra 2.0L 98 Cầm chừng 1.0 – 1.7 2500 v/p 1.8 – 2.4 Altima 99 Cầm chừng 1.2 – 1.5 2500 v/p 1.9 – 2.3 Maxima 99 Cầm chừng 1.0 – 1.7 2500 v/p 1.5 – 2.1
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 28
Bảng 3.4: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng Nissan BlueBird 1993 – 1997.
Nissan BlueBird 1993 – 1997
Cực Điều kiện Điện Áp VG – E2 Cầm chừng 0.85 – 1.35 V
2000 v/p 1.3 – 1.8 V
Bảng 3.5: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng Nissan PULSAR 1995 – 2000.
Nissan PULSAR 1995 – 2000
Cực Điều kiện Điện Áp VG – E2 Cầm chừng 1.3 – 1.7 V
2500 v/p 1.7– 2.1 V
Bảng 3.6: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng Nissan PULSAR 2000 – 2003.
Nissan PULSAR 2000 – 2003
Cực Điều kiện Điện Áp VG – E2 Cầm chừng 1.0 – 1.7 V
2500 v/p 1.5 – 2.1 V
Bảng 3.7: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng Nissan SKYLINE 1986 – 1980
Nissan SKYLINE 1986 – 1980
Cực Điều kiện Thông số
1 và 6 Contact Off 500Ω Không đ ng thì hiệu chỉnh Dây làm sạch Động cơ chạy 0 V Contact Off sau 5 giây 6 V trong 1 giây
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 29
VG – E2 Contact On 1.4 – 1.8 V
KIA:
Bảng 3.8: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng một số dòng ô tô Kia.
Loạ / N X Cực Đ ều kiện Đ ện áp (V)
Sephia 96 VG – E2G Contact On B hơn 1.0 Cầm chừng 2.4– 2.0 Sephia 97 VG – E2G Cầm chừng 0.9 – 1.1 3300 v/p 1.8 – 2.0 Maxda:
Bảng 3.9: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng một số dòng xe Maxda.
Loại xe / Năm SX Cực Điều kiện Điện áp (V) MPV 98 VG – E2G Contact On 0.5 Cầm chừng 1.0 – 2.0 Millenia 98 Contact On 1.0 – 1.5 Cầm chừng 1.5 – 2.5 626 – 2.0L 98 Contact On 0.02 Cầm chừng 0.6 – 1.1 626 – 2.5L 98 Contact On B hơn 1.0 Cầm chừng 1 – 2 Miata 99 Contact On 1.5 Cầm chừng 1.9 – 2.0 626 – 2.0L 99 Contact On 0.02
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 30
Cầm chừng 0.6 – 1.1 626 – 2.5L 99
Contact On Bé hơn 1.0 Cầm chừng 1 – 2
Bảng 3.10: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng MAZADA 121 2001 – 2002.
MAZADA 121 2001 – 2002
Cực Điều kiện Điện áp VG – E2
Contact On Khoảng 1.4 V Cầm chừng 1.9 V
Bảng 3.11: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng MAZADA 121 1996 – 2000.
MAZADA 121 1996 – 2000
Cực Điều kiện Điện áp VG – E2
Contact On 0.7 – 2.0 V Cầm chừng 1 - 2 V
Bảng 3.12: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng MAZADA 323 2001 – 2004 2.0L.
MAZADA 323 2001 – 2004 2.0L
Cực Điều kiện Điện áp VG – E2
Contact On 0.9 – 2.0 V Cầm chừng 1.5 – 2.5 V
Bảng 3.13: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng MAZADA 323 1998 – 2003 1.6L.
MAZADA 323 1998 – 2003 1.6L
Cực Điều kiện Điện áp VG – E2
Contact On < 1 V Cầm chừng 0.7 – 1.7 V
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 31
Huyndai:
Bảng 3.14: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng một số dòng ô tô Huyndai.
Loại xe / Năm SX Cực Điều kiện Điện áp (V)
Accent/Elantra/Tiburon99 VG – E2 Cầm chừng 800 v/p 0.7 – 1.1 3000 v/p 1.3 – 2.0 Sonata 99 Cần chừng 700 v/p 0.5 2000 v/p 1.0
Bảng 3.15: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng SONATA 1998 – 2003.
SONATA 1998 – 2003
Cực Điều kiện Điện áp (V)
VG – E2
Contact On 0 Cầm chừng 0.5 2000 v/p 1.0
Ford:
Bảng 3.16: Thông số tín hiệu bộ đo lưu lượng một số dòng ô tô Ford.
Ford Laser 1999 – 2001
Cực Điều kiện Điện áp (V) VG – E2
Contact On 1.3 – 1.5 Cầm chừng 1.5 – 2.5 Ford Laser 2001 – 2002
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 32
VG – E2
Contact On 0.9 – 2 Cầm chừng 1.5 – 2.5 Ford MONDEO 1997 – 1998
Cực Điều kiện Điện áp (V)
VG – E2
Cầm chừng 0.5 – 0.7 2000 v/p 1.3 3000 v/p 1.5
3.1.2. Kiểu dây sấy
Hình 3.5: Karman dạng dây sấy. Vị trí
Cảm biến ƣu ƣợng nằm ở phía sau bộ lọc gió.
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 33
Cấu tạo
Hình 3.7: Nguyên lý hoạt động và tín hiệu điện áp.
Phần tử đo của bộ đo gió này có thể là dây nhiệt hoặc màng đƣợc làm bằng p atin (P atinum) đƣợc đặt bên trong ống nạp và bộ phận điện tử đặt phía bên ngoài ống. Ngoài ra bên trong ống c n đƣợc gắn thêm nhiệt điện trở (Thermister) để xác định nhiệt độ không khí nạp.
Hình 3.8: Vị trí điện lắp điện trở nhiệt. Nguyên lý hoạt động
Cảm biến loại dây sấy dựa hoạt động dựa trên sự phụ thuộc của năng ƣợng nhiệt thoát ra từ một linh kiện đƣợc nung nóng bằng điện.
Ở hãng xe Nissan bộ đo gi dây nhiệt đƣợc dùng cho động cơ xy lanh có thể có 6 cực, dây nhiệt đƣợc bố trí ở giữa ống nạp và nhiệt độ hoạt động của dây nhiệt
từ 100 – 120oC. Động cơ 4 xy anh thì nằm bên hông, bộ đo gi c 4 cực và nhiệt độ
làm việc của dây nhiệt là 200oC. Dây nhiệt đƣợc bố trí bên trong ống nạp nơi không
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 34
qua, tỷ lệ giữa ƣu ƣợng không khí đi qua ống nạp và nhiệt độ dây nhiệt theo tỷ lệ nghịch.
Trong cảm biến ƣợng khí nạp thực tế, dây sấy đƣợc lắp trong một mạch cầu, mạch cầu này c đặc điểm là hiệu thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích điện trở
tính theo đƣờng chéo là [ ] khi dây sấy bị làm lạnh bởi
không khí, điện trở giảm kết quả là tạo ra chênh lệch điện thế giữa A và B. Một bộ khuếch đại hoạt động sẽ nhận biết sự chênh lệch này và àm cho điện áp cấp đến
mạch tăng àm tăng d ng điện chạy qua dây sấy, lại tăng ên àm điện trở tăng
cho đến khi điện thế tại điểm A bằng điểm B (điện áp của điểm A và B trở nên cao hơn). Bằng cách sử dụng tính năng của mạch cầu cảm biến ƣu ƣợng khí nạp đo
đƣợc khối ƣợng khí nhờ điện áp tại B. Nhiệt độ dây sấy đƣợc thƣờng xuyên duy
trì không đổi cao hơn nhiệt độ của khí nạp bằng cách sử dụng một nhiệt điện trở .
Để ECU tính chính xác hơn ƣợng không khí nạp vào động cơ hệ thống đo ƣu ƣợng kiểu dây sấy còn gắn thêm một cảm biến nhiệt độ.
Ưu điểm:
- Phạm vi đo khối ƣợng không khí nạp từ tốc độ cầm chừng đến chế độ
tải lớn là rất rộng, đặc biệt à khi dùng turbo để tăng áp cho động cơ.
- Đặc tính làm việc không phụ thuộc vào sự hoạt động của xe ở vùng
cao hay thấp.
- Trọng ƣợng b kích thƣớc nhỏ gọn.
- Không sử dụng cơ cấu cơ khí nên độ nhạy rất cao.
- Kiểm tra trực tiếp khối ƣợng không khí nạp.
- Sức cản dòng khí qua bộ đo gi nhỏ hơn kiểu van trƣợt.
3.1.3. Kiểu Karman
So với kiểu đo cánh trƣợt thì kiểu dòng xoáy Karman có nhiều ƣu điểm hơn nhƣ: nhỏ gọn, trọng ƣợng bé, giảm đƣợc sức cảm khi d ng không khí đi qua.
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 35
- Karman siêu âm.
- Karman quang.
3.1.3.1. Karman siêu âm
Vị trí
Đƣợc đặt ở vị trí sau bộ lọc gió.
Cấu tạo
Hình 3.9: Sơ đồ mạch karman siêu âm.
- Bộ hƣớng dòng khí nạp.
- Trụ tạo xoáy.
- Bộ phát sóng siêu âm.
- Bộ tiếp sóng siêu âm.
- Bộ khuyết đại sóng siêu âm.
- Bộ biến đổi s ng siêu âm thành các xung điện.
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 36
Nguyên lý hoạt động
Khi không khí đi qua bộ lọc gió thì không khí sẽ đi qua bộ hƣớng dòng khí nạp có hình dạng tổ ong. Khi qua bộ hƣớng dòng không khí sẽ chạm vào trụ tạo xoáy và tạo ra dòng xoáy gọi là dòng xoáy Karman. Số ƣợng d ng xoáy tăng ên khi ƣu ƣợng không khi đi vào ống nạp tăng.
Hình 3.10: Nguyên lý hoạt động karman siêu âm.
Khi không c d ng không khí đi ngang ống nạp thì thời gian truyền sóng và nhận s ng siêu âm à không đổi.
Vì trụ tạo xoáy đƣợc đƣợc đặt ở vị trí giữ ống nạp nên dòng xoáy tạo ra có 2 chiều chuyển động (cùng chiều và ngƣợc chiều kim đồng hồ). Khi sóng siêu âm gặp dòng xoáy cùng chiều thì thời gian truyền nhanh hơn và đối với dòng dòng xoáy ngƣợc chiều thì chậm lại.
Nhƣ vậy, khi có dòng xoáy của khí nạp đi qua thì thời gian truyền sóng siêu âm thay đổi liên tục khi gặp dòng xoay cùng chiều và ngƣợc chiều.
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 37
Bộ biến xung sẽ biến đổi xung xoay chiều thành xung vuông. Tần số xung sẽ gia tăng khi ƣợng không khí nạp đi qua bộ đo gi càng nhiều. Tín hiệu mức độ xung đƣợc đƣa về bộ ECU để xử ý để biết đƣợc ƣợng không khí nạp ở thời điểm hiện tại.
Trong bộ đo gi theo kiểu Karman quang đƣợc lắp thêm cảm biến độ cao và cảm biến nhiệt độ không khí nạp.
Hình 3.12: Tín hiệu điện áp.
3.1.3.2. Karman quang
Vị trí:
Nằm sau sau bộ phận lọc gió.
Cấu tạo:
Hình 3.13: Cấu tạo karman quang.
1.Photo transistor 2.Đèn ed 3.Gƣơng (đƣợc tráng nhôm) 4.Mạch đếm dòng xoáy 5.Lƣới ổn định 6.Vật tạo xoáy
7.Cảm biến áp suất khí trời
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 38
Nguyên lý hoạt động:
Khi dòng không khí nạp đi vào ống nạp, không khí đi qua bộ phận hƣớng