2.1- Cảm biến nhiệt độ nước lăm mât vă cảm biến nhiệt độ khí nạp:
- Cảm biến nhiệt độ nước đo nhiệt độ của nước lăm mât trong động cơ. Cảm biến nhiệt độ khí nạp đo nhiệt độ của khơng khí nạp.
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp.
- Cảm biến nhiệt độ nước vă cảm biến nhiệt độ khí nạp đã được gắn câc nhiệt điện trở bín trong, mă nhiệt độ căng thấp, trị số điện trở căng lớn, ngược lại, nhiệt độ căng cao, trị số điện trở căng thấp. Vă sự thay đổi về giâ trị điện trở của nhiệt điện trở năy được sử dụng để phât hiện câc thay đổi về nhiệt độ của nước lăm mât vă khơng khí nạp.
177
Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước lăm mât
- Như được thể hiện trong hình minh họa, điện trở được gắn trong ECU động cơ vă nhiệt điện trở trong cảm biến năy được mắc nối tiếp trong mạch điện sao cho điện âp của tín hiệu được phât hiện bởi ECU động cơ sẽ thay đổi theo câc thay đổi của nhiệt điện trở năy. Khi nhiệt độ của nước lăm mât hoặc khí nạp thấp, điện trở của nhiệt điện trở sẽ lớn, tạo nín một điện âp cao trong câc tín hiệu THW vă THA.
a. Cảm biến nhiệt độ nước:
- Cảm biến nhiệt độ nước đo nhiệt độ của nước lăm mât động cơ. Khi nhiệt độ của nước lăm mât động cơ thấp, phải tăng tốc độ chạy không tải, tăng thời gian phun, góc đânh lửa sớm, v.v... nhằm cải thiện khả năng lăm việc vă để hđm nóng. Vì vậy, cảm biến
- Nhiệt độ nước khơng thể thiếu được đối với hệ thống điều khiển động cơ.
b. Cảm biến nhiệt độ khí nạp:
- Cảm biến năy gắn trín cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến có một nhiệt điện trở BUIL-IN có điện trở thay đổi theo nhiệt độ của lượng khơng khí nạp.
- Cảm biến nhiệt độ khí nạp năy đo nhiệt độ của khơng khí nạp. Lượng vă mật độ khơng khí sẽ thay đổi theo nhiệt độ của khơng khí. Vì vậy cho dù lượng khơng khí được cảm biến lưu lượng khí nạp phât hiện lă khơng thay đổi, lượng nhiín liệu phun phải được hiệu chỉnh. Tuy nhiín cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dđy sấy trực tiếp đo khới lượng khơng khí. Vì vậy khơng cần phải hiệu chỉnh.
178
3.2- Cảm biến lưu lượng khí nạp:
Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp
- Trín động cơ sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dđy sấy.
- Cảm biến lưu lượng khí nạp lă một cảm biến đo lượng khơng khí đi qua bướm ga. ECM sử dụng thơng tin năy để xâc định thời gian phun nhiín liệu vă để cung cấp được tỷ lệ khơng khí – nhiín liệu thích hợp.
- Bín trong cảm biến MAF, có một dđy sấy bằng platin được sấy nóng vă tiếp xúc với dịng khí nạp. Bằng câch cấp một dòng điện nhất định đến bộ sấy. ECM sấy nóng nó đến một nhiệt độ nhất định, dòng khơng khí đi qua lăm nguội cả dđy sấy vă nhiệt điện trở bín trong, ảnh hưởng đến điện trở của chúng. Để duy trì một giâ trị dòng điện không đổi. ECM thay đổi điện âp cấp đến những bộ phận năy trong cảm biến MAF. Độ lớn của điện âp tỷ lệ thuận với dịng khơng khí qua cảm biến, ECM dùng nó để tính tơn lượng khơng khí nạp.
- Mạch năy có cấu tạo sao cho dđy sấy platin vă cảm biến nhiệt độ tạo thănh một mạch cầu vă transistor nguồn được điều khiển sao cho điện thế tại A vă B ln ln bằng nhau để duy trì nhiệt độ định trước.
179
Hình 2.5: Sơ đồ mạch điện bín trong của cảm biến lưu lượng khí nạp
- Khi dđy sấy năy (Rh) được lăm mât bằng khơng khí nạp, điện trở tăng lín dẫn đến sự hình thănh độ chính giữa câc điện thế của câc điểm A vă B. Một bộ khuyếch đại xử lý phât hiện chính lệch năy vă lăm tăng điện âp đặt văo mạch năy (lăm tăng dòng điện chạy qua dđy sấy (Rh)). Khi thực hiện việc năy, nhiệt độ của dđy sấy (Rh) lại tăng lín dẫn đến việc tăng tương ứng trong điện trở cho đến khi điện thế của câc điểm A vă B trở nín bằng nhau (câc điện âp của câc điểm A vă B trở nín cao hơn). Bằng câch sử dụng câc đặc tính của loại mạch cầu năy, cảm biến lưu lượng khí nạp có thể đo được khới lượng khơng khí nạp bằng câch phât hiện điện âp ở điểm B.
180
Hình 2.6: Sơ đồ mạch điện bín trong của cảm biến lưu lượng khí nạp
- Trong hệ thớng năy, nhiệt độ của dđy sấy (Rh) được duy trì liín tục ở nhiệt độ không đổi cao hơn nhiệt độ của khơng khí nạp, bằng câch sử dụng nhiệt điện trở (Ra). Do đó, vì có thể đo được khới lượng khí nạp một câch chính xâc mặc dù nhiệt độ khí nạp thay đổi, ECU của động cơ khơng cần phải hiệu chỉnh thời gian phun nhiín liệu đới với nhiệt độ khơng khí nạp. Ngoăi ra, khi mật độ khơng khí giảm đi ở câc độ cao lớn, khả năng lăm nguội của khơng khí giảm x́ng so với cùng thể tích khí nạp ở mức nước biển. Do đó mức lăm nguội cho dđy sấy năy giảm x́ng. Vì khới khí nạp được phât hiện cũng sẽ giảm x́ng, nín khơng cần phải hiệu chỉnh mức bù cho độ cao lớn.
3.3 Cảm biến vị trí bướm ga:
Hình 2.7: Sơ đờ cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga
181 - Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall gờm có câc mạch IC Hall lăm bằng câc phần tử Hall vă câc nam chđm quay quanh chúng. Câc nam chđm được lắp ở trín trục bướm ga vă quay cùng với bướm ga. Khi bướm ga mở, câc nam chđm quay cùng một lúc, vă câc nam chđm năy thay đổi vị trí của chúng. Văo lúc đó, IC Hall phât hiện sự thay đổi từ thông gđy ra bởi sự thay đổi của vị trí nam chđm vă tạo ra điện âp ra của hiệu ứng Hall từ câc cực VTA1 vă VTA2 theo mức thay đổi năy. Tín hiệu năy được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mở bướm ga. Cảm biến năy khơng chỉ phât hiện chính xâc độ mở của bướm ga mă còn sử dụng phương phâp khơng tiếp điểm vă có cấu tạo đơn giản, vì thế nó khơng dễ bị hỏng. Ngoăi ra, để duy trì độ tin cậy của cảm biến năy, nó phât ra câc tín hiệu từ hai hệ thớng có câc tính chất khâc nhau.
- Câc cảm biến vị trí bướm ga có hai mạch cảm biến mă mỗi phât đi một tín hiệu, VTA1 vă VTA2.
- VTA1 được sử dụng để phât hiện góc mở của bướm ga vă VTA2 được sử dụng để phât hiện hư hỏng của VTA1. Điện âp tín hiệu cảm biến năy thay đổi trong khoảng từ 0V đến 5V, tương ứng với góc mở của van tiết lưu, vă chúng được truyền đến cực VTA của ECM.
- Khi bướm ga đóng, điện âp phât ra của cảm biến sẽ giảm, khi bướm ga mở điện âp phât ra của cảm biến sẽ tăng, ECM tính tơn góc mở của bướm ga theo những tín hiệu năy vă điều khiển bộ chấp hănh bướm ga để đâp ứng yếu cầu lăm việc của động cơ.
- Những tín hiệu năy được sử dụng trong câc tính tơn như hiệu chỉnh tỉ lệ khơng khí nhiín liệu, điều chỉnh tăng cơng suất vă điều chỉnh cắt nhiín liệu.
3.4. Cảm biến vị trí trục khuỷu:
182 - Hệ thớng cảm biến vị trí trục khuỷu bao gờm đĩa tín hiệu cảm biến CKP vă cuộn nhận tín hiệu. Đĩa tín hiệu có 34 răng vă được lắp trín trục khuỷu. Cuộn nhận tín hiệu được lăm từ cuộn dđy đồng, một lõi sắt vă một nam chđm.
- Đĩa tín hiệu cảm biến quay vă khi từng răng của nó đi qua cuộn dđy tín hiệu, một xung tín hiệu được tạo ra. Cuộn nhận tín hiệu sinh ra 34 tín hiệu ứng với một vịng quay của động cơ. ECM nhận biết vị trí của trục khuỷu vă tớc độ động cơ dựa văo câc tín hiệu năy. Dùng những tính tơn năy để điều khiển thời gian phun nhiín liệu vă thời điểm đânh lửa.
3.5. Cảm biến vị trí trục cam:
Hình 2.9: Kết cấu, sơ đồ vă đường đặc tính cảm biến vị trí trục cam
- Cảm biến vị trí trục cam (CMP) bao gồm một nam chđm, lõi thĩp được ćn bằng dđy đờng vă được lắp trín nắp qui lâp. Khi trục cam quay, 3 răng trín trục cam sẽ đi qua cảm biến (CMP). Điều năy lăm kích hoạt từ trường trong cảm biến vă sinh ra một điện âp trong cuộn dđy đồng. Trục cam quay cùng với chuyển động quay của trục khuỷu. Khi trục khuỷu quay hai vòng, sẽ sinh ra điện âp 3 lần trong cảm biến CMP. Điện âp sinh ra trong cảm biến tâc dụng như một tín hiệu cho phĩp ECM xâc định được vị trí của trục cam. Tín hiệu năy được dùng để điều khiển thời điểm đânh lửa, thời điểm phun nhiín liệu vă điều khiển hệ thống VVT- i.
183
Hình 2.10: Cảm biến kích nổ
- Nó được gắn trín thđn xy lanh để cảm nhận xung kích nổ phât sinh trong động cơ vă gởi tín hiệu năy đến ECU động cơ lăm trễ thời điểm đânh lửa nhằm ngăn chặn hiện tượng kích nổ.
Hình 2.11: Cấu tạo cảm biến kích nổ
- Thănh phần âp điện trong cảm biến được chế tạo bằng tinh thể thạch anh, lă vật liệu khi có âp lực sẽ sinh ra điện âp, phần tử âp điện được thiết kế có kích thước vă tần sớ riíng trùng với tần sớ rung của động cơ. Khi có hiện tượng kích nổ để xảy ra hiện tượng cộng hưởng (f = 6kHz – 15kHz). Như vậy khi có hiện tượng kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu âp lực lớn nhất vă sinh ra một điện âp. Tín hiệu điện âp năy có giâ trị nhỏ hơn 2,4V. Nhờ tín hiệu năy ECU nhận biết hiện tượng kích nổ vă điều chỉnh giảm góc đânh lửa cho đến khi khơng cịn hiện tượng kích nổ. ECU động cơ có thể điều chỉnh thời điểm đânh lửa sớm trở lại.
184 Hình 2.12: Đường đặc tính cảm biến kích nổ
3.7. Cảm biến tỉ lệ khơng khí – nhiín liệu:
- ECM sử dụng câc thông tin từ cảm biến A/F để điều chỉnh tỉ lệ A/F vă duy trì nó ở gần mức lý tưởng. Việc năy sẽ tới ưu hóa khả năng của bộ trung hịa khí xả ba thănh phần để lọc khí xả.
- Cảm biến A/F sẽ xâc định lượng ơxy trong khí xả vă truyền tín hiệu đến ECM. Mặt bín trong của phần tử cảm biến được tiếp xúc với khơng khí bín ngoăi. Mặt bín ngoăi của cảm biến tiếp xúc với khí xả, câc phần tử cảm biến được lăm bằng bạch kim (platin) có phủ chất zirconia vă có chứa phần tử sấy tích hợp. Phần tử zircinia sẽ sinh ra một điện âp nhỏ khi có một sự chính lệch lớn trong nờng độ ơxy giữa khí xả vă khơng khí bín ngoăi. Lớp mạ bạch kim khuyếch đại điện âp năy.
- Cảm biến A/F hoạt động hiệu quả hơn khi được sấy nóng. Khi nhiệt độ khí xả thấp cảm biến khơng thể tạo ra đủ tín điện âp khi khơng được sấy bổ trợ. ECM điều chỉnh bộ sấy bằng câch sử dụng chu kỳ hiệu dụng tiếp cận để điều chỉnh dòng điện trung bình trong phần tử bộ sấy cảm biến.
- Nếu dòng điện đi qua bộ sấy nằm ngoăi phạm vi bình thường, tín hiệu được truyền bởi cảm biến A/F trở nín khơng chính xâc, kết quả lă ECM khơng thể hiệu chỉnh tỉ lệ khơng khí nhiín liệu chính xâc được.
Hình 2.13: Kết cấu, sơ đồ vă đường đặc tính cảm biến tỉ lệ khơng khí – nhiín liệu
185 - Cảm biến ơxy được lắp ở phía sau của bộ trung hịa khí xả ba thănh phần để phât hiện nờng độ ơxy trong khí xả, vì cảm biến năy được tích hợp với bộ sấy để lăm nóng cảm biến, cho phĩp nó có thể phât hiện nờng độ ơxy ngay cả khi lượng khí nạp lă thấp (nhiệt độ khí xả thấp).
Hình 2.14: Kết cấu cảm biến ơxy
- Cảm biến ôxy có một phần tử lăm bằng ziconi ơxit (ZrO2), đđy lă một loại gớm. Bín trong vă bín ngoăi của phần tử năy được bọc bằng một lớp platin mỏng. Khơng khí chung quanh được dẫn văo bín trong của cảm biến năy, vă phía ngoăi của cảm biến lộ ra phía khí thải. Ở nhiệt độ cao (400°C [752°F] hay cao hơn), phần tử zirconi tạo ra một điện âp như lă do sự chính lệch lớn giữa câc nờng độ của ơxy ở phía trong vă phía ngoăi của phần tử zirconi năy.
Hình 2.15: Sơ đồ vă đường đặc tính cảm biến ơxy
- Ngoăi ra, platin tâc động như một chất xúc tâc để gđy ra phản ứng hóa học giữa ơxy vă câcbon monoxit (CO) trong khí xả. Vì vậy, điều năy sẽ lăm giảm lượng ơxy vă tăng tính nhạy cảm của cảm biến. Khi hỗn hợp khơng khí - nhiín
186 liệu nghỉo, phải có ơxy trong khí xả sao cho chỉ có một chính lệch nhỏ về nờng độ của ơxy giữa bín trong vă bín ngoăi của phần tử zirconi. Do đó, phần tử zirconi sẽ chỉ tạo ra một điện
187 âp thấp (gần 0V). Ngược lại, khi hỗn hợp khơng khí - nhiín liệu giău, hầu như khơng có ơxy trong khí xả. Vì vậy, có sự khâc biệt lớn về nờng độ ơxy giữa bín trong vă bín ngoăi của cảm biến năy để phần từ zirconi tạo ra một điện âp tương đới lớn (xấp xỉ 1V). Căn cứ văo tín hiệu OX do cảm biến năy truyền đến, ECU động cơ sẽ tăng hoặc giảm lượng phun nhiín liệu để duy trì tỷ lệ khơng khí - nhiín liệu trung bình ở tỷ lệ khơng khí - nhiín liệu lý thuyết. Một sớ cảm biến ơxy
zirconi có câc bộ sấy để sấy nóng phần từ zirconi. Bộ sấy năy cũng được ECU động cơ điều khiển. Khi lượng khơng khí nạp thấp (nói khâc đi, khi nhiệt độ khí xả thấp), dòng điện được truyền đến bộ sấy để lăm nóng cảm biến năy.
3.9. Van VVT-i:
- Thơng thường, thời điểm phđn phới khí được cớ định, những hệ thớng
VVT-i sử dụng âp suất thủy lực để lăm quay trục cam nạp vă thay đổi thời điểm phới khí. Điều năy có thể lăm tăng cơng suất, cải thiện tính kinh tế nhiín liệu vă giảm khí xả gđy ơ nhiễm.
Hình 2.16: Sơ đồ đường đi âp suất dầu phối khí trục cam tại thời điểm lăm muộn
- Như trong hình minh họa, hệ thớng năy được thiết kế để điều khiển thời điểm phđn phới khí bằng câch xoay trục cam trong phạm vi 40 so với góc quay của trục khuỷu để đạt được thời điểm phới khí tới ưu cho câc điều kiện hoạt động của động cơ dựa trín tín hiệu từ câc cảm biến
-Thời điểm phới khí được điều khiển như sau.
188
Hình 2.17: Sơ đồ đường đi âp suất dầu phối khí trục cam tại thời điểm lăm muộn
- Thời điểm phới khí của trục cam nạp được lăm muộn trở lại vă độ trùng lặp xúpap giảm đi để giảm khí xả chạy ngược trở lại phía nạp. Điều năy lăm ổn định chế độ khơng tải vă cải thiện tính kinh tế nhiín liệu vă tính khởi động.
Khi tải trung bình, hay khi tốc độ thấp vă trung bình ở tải nặng.
Hình 2.18: Sơ đồ đường đi âp suất dầu phối khí trục cam tại thời điểm lăm sớm
- Thời điểm phới khí được lăm sớm lín vă độ trùng lặp xúpap tăng lín để tăng EGR nội bộ vă giảm mất mât do bơm. Điều năy cải thiện ơ nhiễm khí xả vă