2.4.2.1 Cảm biến lƣu lƣợng khí nạp MAF
Hình 2.9: Kế cấu cẩm biến lưu lượng khí nạp
1. Gương; 2. LED; 3. Lò xo lá; 4. Tranzito quang; 5. Cửa dẫn hướng áp suất; 6. Bộ phát gió xoáy
Cảm biến bao gồm một đƣờng chính duy trì lƣu lƣợng khí để tạo ra sự xoáy lốc không đổi, sử dụng một lăng kính tam giác, lăng kính tạo xoáy lốc và đĩa phẳng. Đƣờng khí vòng để điều khiển tỷ lệ lƣu lƣợng khí đƣợc đòi hỏi
cho động cơ bằng cách tăng hay giảm không gian đƣờng ống này, mà không thay đổi hình dạng đƣờng chính.
Thiết bị chuyển đổi sóng siêu âm: Khi khí nạp đi qua đƣờng ống chính, sóng siêu âm đƣợc gửi từ thiết bị chuyển đổi siêu âm, sẽ đi qua dòng xoáy lốc đến thiết bị nhận. Sau đó tần số của sóng siêu âm sẽ bị biến thiên bởi sự xoáy lốc đó. Mạch điện phát hiện sự khác nhau của sóng siêu âm khi đã đi qua dòng xoáy, và tạo ra tín hiệu điện tỷ lệ với tốc độ dòng khí nạp.
2.4.2.2 Cảm biến áp suất khí nạp MAP Cộng dụng:
Cảm biến áp suất khí nạp giúp xác định chính xác lƣợng không khí nạp, áp suất dòng khí nạp, từ đó gửi tín hiệu về ECU. Khi chịu áp lực, giá trị điện trở của các áp trở thay đổi tạo ra sự mất cân bằng trong mạch cầu Wheastone làm sinh ra một tín hiệu điện áp. Tín hiệu này đƣợc gửi đến bộ khuyếch đại rồi chuyển đến bộ xử lý để báo áp suất đƣờng ống nạp đến ECU.
Sơ đồ kết cấu:
Hình 2.10: Kết cấu cảm biến áp suất khí nạp
1. Chíp Silic; 2. Buồng chân không; 3. Thân cảm biến; 4. Lọc không khí; 5. Giắc cắm.
Sơ đồ mạch điện
Hình 2.11: Sơ đồ mạch điện của cảm biến áp suất khí nạp
Nguyên lý làm việc:
Cảm biến áp suất khí nạp loại áp kế điện gồm bốn điện trở R1 ,R2, R3 ,R4 đƣợc mắc với nhau theo một mạch cầu wheastone thông qua bộ khuếch đại tín hiệu. Hoạt động dựa trên nguyên tắc mạch cầu Wheastone đƣợc dùng trong nhiều thiết bị để tạo ra tín hiệu điện áp tỷ lệ với sự thay đổi điện trở, sự dao động hoặc nhiệt độ. Cảm biến áp kế điện gồm một con chíp làm bằng silicon nhỏ có dạng nhƣ một cái màng mà có chiều dày ở lớp ngoài khoảng 0,25 mm cài vào giữa càng mỏng (0,625 mm), các mép đƣợc kết hợp với nhau tạo thành buồng làm việc. Ở mỗi đầu của chíp silicon đƣợc pha với các tạp chất để tạo thành các áp trở. Các áp trở sẽ thay đổi điện trở khi chịu áp lực. Các áp trở đƣợc mắc với nhau để tạo thành mạch cầu Wheastone ở phía đối diện của buồng làm việc có một đƣờng thống với đƣờng ống nạp. Khi không có áp lực tác dụng tất cả bốn áp trở sẽ cùng giá trị, và vì thế không có tín hiệu điện thế phát sinh. Khi chịu áp lực, giá trị điện trở của các áp trở thay đổi tạo ra sự mất cân bằng trong mạch cầu Wheastone làm sinh ra một tín
hiệu điện áp. Tín hiệu này đƣợc gửi đến khuyếch đại rồi chuyển đến bộ xử lý để báo biết áp lực đƣờng ống nạp.
2.4.2.3 Cảm biến oxy Công dụng:
Cảm biến oxy dùng để xác định thành phần hòa khí tức thời của động cơ đang hoạt động, rồi gửi tín hiệu vào ECU để điều chỉnh tỷ lệ không khí- xăng thích hợp, nhằm đạt đến tính vận hành tốt và giảm sự ô nhiễm môi trƣờng. Cảm biến oxy đƣợc gắn ở đƣờng ống thải tại vị trí mà luôn duy trì đƣợc nhiệt độ đảm bảo chức năng hiệu chỉnh.
Để tăng nhanh khả năng làm việc của cảm biến oxy ngƣời ta dùng loại cảm biến điện trở tự nung bên trong.
Sơ đồ kết cấu:
Hình 2.12: Kết cấu cảm biến Oxy
1. Đầu bảo vệ; 2. Lớp zirconia; 3. Đệm; 4. Thân cảm biến; 5. Lớp cách điện; 6. Vỏ cảm biến; 7. Đường thống với không khí; 8. Đầu nối dây;
9. Đường khí xả vào.
Thân cảm biến đƣợc giữ trong một chân bắt tiếp ren và bao ngoài một ống bảo vệ và đƣợc nối với các đầu điện. Bề mặt của chất ZrO2 có phủ một lớp platin rất xốp và mỏng. Ngoài lớp platin là một lớp gốm rất xốp và kết dính mục đích bảo vệ lớp platin không bị mòn hỏng do va chạm với các phần tử rắn trong khí thải.
Một ống kim loại bảo vệ bao ngoài cảm biến tại các đầu nối điện uốn kép giữ liền với vỏ, ống này có khoan một lỗ nhỏ để bù trừ áp suất trong cảm biến và đỡ lò xo đĩa để giữ muội than không đóng vào lớp thân ZrO2 thì đầu cảm biến tiếp xúc khí thải và phần tử khí đi vào sẽ giữ và không tiếp xúc trực tiếp với thân ZrO2.
Đặc tính của chất ZrO2 là phải trên 300oc thì nó mới cho ra tín hiệu điện áp chính xác. Vì vậy điện thế ra của cảm biến và điện trở nội phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ khí thải mà cảm biến làm việc tin cậy khoảng 350o
c. Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến oxy đƣợc chế tạo chủ yếu là chất Zirconium dioxide (Zr02) mà chất này sẽ hấp thụ những ion oxy âm tính. Một phần Zr02 tiếp xúc với oxy không khí, phần còn lại tiếp xúc với oxy trong khí thải. Ở mỗi mặt của Zr02 là một điện cực bằng platin và tạo nên một mạch điện đi vào ECU. Lớp platin này rất mỏng và xốp để oxy dễ khuyếch tán vào.
Khi khí thải chứa lƣợng oxy ít do tỷ lệ hoà khí đậm (nhiều khí CO và HC, ít oxy) thì số ion oxy tập trung ở điện cực tiếp xúc không khí. Sự chênh lệch số ion này lớn sẽ tạo ra một tín hiệu điện áp cao. Mức độ này khoảng 600 900mv.
Khi khí thải chứa lƣợng oxy cao do tỷ lệ hoà khí loãng (ít CO và HC, nhiều oxy) thì số ion oxy tập trung ở điện cực tiếp xúc khí thải cao, độ chênh lệch số ion hai điện cực nhỏ thì tín hiệu điện áp thấp khoảng 100 400 mv.
Khi tỷ lệ hoà khí đến mức lý tƣởng ( tỷ số không khí - xăng 14,7:1 ) thì tín hiệu điện áp xấp xỉ 450mv.
2.4.2.4 Cảm biến vị trí bƣớm ga Công dụng
Cảm biến vị trí bƣớm ga là loại tuyến tính. Dùng để xác định mức độ và số lần mở bƣớm ga.
Cảm biến là loại biến trở vòng, góc xoay là 00
÷ 1000. Điện trở ra của cảm biến phụ thuộc vào độ mở của bƣớm ga. Nguồn cảm biến là điện áp ổn định (5+0,2V) từ ECU động cơ. Cảm biến bắt vào cơ cấu quay bƣớm ga ở phía trên nhờ hai vít và đƣợc kết nối với ECU động cơ bằng rắc 3 chân.
Sơ đồ kết cấu
Hình 2.14: Kết cấu và sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga 1. Biến trở; 2. Con trượt (cho tín hiệu điện áp góc mở bướm ga);
3. Điện áp ổn định; 4. điện áp góc mở bướm ga; 5. Nối đất 2; 6. Trục bướm ga.
Nguyên lý làm việc
Một điện áp 5+0,2 V đƣợc cấp cho cảm biến từ ECU động cơ. Khi tiếp điểm trƣợt dọc theo vị trí điện trở tƣơng ứng với góc mở của bƣớm ga. ECU động cơ nhận tín hiệu điện áp từ cảm biến vị trí bƣớm ga tƣơng ứng với vị trí điện trở, điện áp này tỷ lệ với góc mở bƣớm ga. Trong chế độ không tải của động cơ ECU động cơ nhận biết điều khiển ghi nhớ trong chế độ không tải bằng tín hiệu điện áp từ cảm biến vị trí bƣớm ga.
2.4.2.5 Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát Công dụng
Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát dùng để kiểm tra nhiệt độ động cơ. Cảm biến là loại nhiệt kế mà phần tử cảm biến nhiệt độ của nó đƣợc chế tạo bằng chất bán dẫn. Đặc điểm của loại cảm biến này là điện trở của nó thay đổi rất lớn theo nhiệt độ môi trƣờng xung quanh. Cảm biến đƣợc nuôi bằng nguồn 5V từ ECU động cơ.
Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát đƣợc lắp vào vỏ bơm nƣớc làm mát. Sơ đồ kết cấu:
Hình 2.15: Kết cấu và sơ đồ mạch điện của cảm biến nước làm mát 1. Điện trở (Phần tử bán dẫn); 2. vỏ cảm biến; 3. Lớp các điện; 4. Đầu cắm.
Nguyên lý làm việc:
Khi động cơ hoạt động, cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát thƣờng xuyên theo dõi và báo cho ECU biết tình hình nhiệt độ nƣớc làm mát động cơ. Nếu nhiệt độ nƣớc làm mát của động cơ thấp (động cơ vừa mới khởi động) thì ECU sẽ ra lệnh cho hệ thống phun thêm xăng khi động cơ còn nguội. Cùng thông tin về nhiệt độ nƣớc làm mát, ECU sẽ thay đổi điểm đánh lửa thích hợp với nhiệt độ động cơ.
2.4.2.6 Cảm biến vị trí trục cam Công dụng:
Cảm biến là mạch tổ hợp trên cơ sở hiệu ứng Hall (hay hiệu ứng từ- điện trở) ghép vào bộ khuyếch đại- tạo hình tín hiệu.
Cảm biến làm việc song hành với cơ cấu đánh dấu bằng chốt của trục cam: giữa chốt đánh dấu của trục cam trùng với giữa răng thứ nhất của đĩa đồng bộ.
Cảm biến xác định các pha ĐCT của xylanh số một tức là nó cho phép xác định điểm bắt đầu của chu kỳ quay theo thứ tự làm việc của trục khuỷu động cơ.
Sơ đồ kết cấu
Hình 2.16: Kết cấu và sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí trục cam 1. Nam châm; 2. Phần tử Hall; 3. Lớp cách điện;
4. Đệm làm kín; 5. Transito; 6. Điện trở.
Nguyên lý làm việc:
Khi trục cam quay chốt đánh dấu vào giữa nam châm và phần tử Hall. Khi cánh chốt đánh dấu ra khỏi vị trí giữa nam châm và phần tử Hall thì từ trƣờng sẽ xuyên qua khe hở làm xuất hiện điện áp trên phần tử Hall làm cho transistor dẫn khi đó điện áp đầu ra của cảm biến Ura 0V.
Khi chốt đánh dấu xen giữa nam châm và phần tử Hall thì từ trƣờng từ nam châm sẽ vòng qua chốt đánh dấu làm mất điện áp trên phần tử Hall khi đó Transistor ngắt điện áp đầu ra của cảm biến Ura 12V.
2.4.2.7 Cảm biến vị trí trục khuỷu Công dụng:
Cảm biến vị trí trục khuỷu là kiểu cảm ứng điện từ. Cảm biến làm việc song hành với đĩa đồng bộ có 60 răng, trong đó có hai răng bỏ trống. Lỗ đột của các răng là điểm đặt dấu pha phân phối vị trí của trục khuỷu động cơ: bắt đầu răng thứ 20 của đĩa tƣơng ứng với điểm chết trên (ĐCT) của các xylanh thứ nhất và thứ tự (số đếm của các răng bắt đầu sau khi đột lỗ theo chiều quay trục khuỷu). Cảm biến vị trí trục khuỷu cho ta xác định đƣợc tốc độ và góc quay của trục khuỷu động cơ.
Cảm biến dùng để đồng bộ pha điều khiển bằng các cơ cấu điện-cơ của hệ thống với pha làm việc của các cơ cấu phối khí của động cơ. Nó cho phép mỗi vòng quay trục khuỷu, tính pha phun xăng và đánh lửa sớm 30 một cách chính xác theo tốc độ của động cơ.
Sơ đồ kết cấu:
Hình 2.17: Kết cấu và sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí trục khuỷu 1. Cuộn dây; 2. Lõi sắt; 3. Phần nhiễm từ; 4. Nam châm;
Nguyên lý làm việc:
Từ thông của nam châm vĩnh cửu móc vòng qua rotor tín hiệu và cuộn dây tín hiệu.
Khi rotor quay, khe hở giữa cuộn dây và rotor tín hiệu thay đổi, cảm ứng sang cuộn dây tín hiệu một sức điện động xoay chiều tín hiệu từ cuộn dây cảm biến đƣợc đƣa về ECU động cơ.
2.4.2.8 Cảm biến kích nổ Công dụng:
Cảm biến kích nổ kiểu điện áp. Dùng để xác định kích nổ của động cơ và cho phép bộ điều khiển điều chỉnh nhanh góc đánh lửa sớm khắc phục kích nổ.
Hình 2.18: Kết cấu và sơ đồ mạch điện của cảm biến kích nổ 1. Thân cảm biến; 2. Phần tử áp điện; 3. bulong; 4. Tiếp điểm
Nguyên lý làm việc:
Cảm biến kích nổ đƣợc dùng là một bộ gia tốc kế điện. Nó sẽ cảm nhận xung kích nổ phát sinh trong động cơ và gửi tín hiệu này đến bộ xử lý. Thành phần áp điện thạch anh, là vật liệu khi chịu áp lực sẽ sinh ra điện áp. Một gia tốc kế sẽ đo sự tăng tốc. Sự dao động là những xung tăng tốc. Khi có hiện tƣợng kích nổ sẽ có một xung dao động có giá trị từ 56 KHZ. Thạch anh trong cảm biến kích nổ sẽ cảm nhận tần số này. Xung dao động do kích nổ tác dụng áp lực lên kích nổ và tạo ra một điện áp. Tín hiệu điện áp xoay chiều
này có giá trị nhỏ hơn 1v nhƣng tần số dao động từ 56 KHZ. Bộ xử lý sẽ đọc tín hiệu này và điều chỉnh giảm thời điểm đánh lửa cho đến khi không còn kích nổ và lúc đó cảm biến kích nổ không tạo ra tín hiệu, bộ xử lý sau đó có thể chỉnh thời điểm đánh lửa sớm, trễ đến mức tối ƣu.