Cảm biến lưu lượng khí có tác dụng cảm nhận lượng khí nạp và gửi tín hiệu đến bộ ECU, nó sẽ quyết định lượng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Hình 2.45: Vị trí lắp trên động cơ.
Cụm cảm biến này nằm ngay sau bộ lọc khí, trong đó gồm cảm biến đo lưu lượng khí kiểu cánh và cảm biến đo nhiệt độ khí nạp kiểu dây sấy.
Hình 2.46: Sơ đồ tổng quát hệ thống nạp khí
1-Bướm ga. 2 - Bộ cảm biến lưu lượng khí nạp. 3- Tín hiệu của bộ cảm biến nhiệt độ khí nạp. 4- ECU.
5- Tín hiệu của cảm biến lưu lượng khí nạp. 6- Bộ lọc khí nạp. 7- Bộ góp nạp. α- Góc xoay của mâm đo.
Thiết bị đo lưu lượng của các hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ của mô hình thuộc loại lưu lượng kế thể tích. Cảm biến đo gió được sử dụng để nhận biết lưu lượng không khí nạp vào. Nó là một trong những cảm biến quan trọng nhất của hệ thống phun xăng điện tử. Tín hiệu lưu lượng gió được sử dụng để tính toán lượng xăng phun cơ bản của vòi phun chính và góc đánh lửa sớm của Bugi. Hoạt
Hình 2.47: Cảm biến lưu lượng khí nạp
1. Cánh đo 2. Cửa bù trừ 3. Buồng giảm chấn 4. Điện kế kiểu trượt
5. Cảm biến nhiệt độ không khí nạp 6. Mạch không khí tắt 7. Vít điều chỉnh
Lượng gió vào động cơ nhiều hay ít là phụ thuộc vào vị trí mở bướm ga và tốc độ của động cơ. Khi gió nạp đi qua bộ đo gió từ lọc gió nó sẽ mở dần cánh đo chống lại sức căng của lò xo. Khi gió vào cân bằng với lực lò xo thì cánh đo sẽ cân bằng. Cánh đo và áp kế được gắn đồng trục nhằm mục đích để góc mở cánh đo sẽ được chuyển thành tín hiệu điện áp nhờ điện áp kế.
Chuyển động của dòng khí qua lưu lượng kế sẽ tác dụng một lực tỉ lệ với lưu lượng không khí lên cửa đo, làm cửa này quay đi một gócα cho đến khi cân bằng với lực của lò xo xoắn lắp trên trục quay. Kết cấu của thiết bị đo tạo ra một quan hệ dạng logarit giữa góc quay của cửa đo và thể tích không khí, nhằm mục đích đạt được độ nhạy cao ngay cả khi lưu lượng nhỏ. Trong thực tế, do quá trình nạp ở động cơ không liên tục nên tồn tại các sóng áp suất trong đường nạp. Cửa bù trừ có tác dụngổn định vị trí của thiết bị đo, vì các sóng áp suất sẽ tác dụng đồng đều lên cả hai cửa và lực tác dụng sẽ bù trừ lẫn nhau, không làmảnh hưởng đến phép đo.
Thể tích phía sau cửa bù trừ cũng có tác dụng giảm chấn, giữ ổn định vị trí góc α trước các xung động áp suất.
Hình 2.48: Mặt bên phía lắp ráp mạch điện của bộ cảm biến lưu lượng không khí. 1- Bánh răng cuốn lò xo 2- Lò xo hồi vị 3- Khe hướng dẫn 4- Tấm sứ gắn biến trở 5- Cần gạt; 6- Chổi tiếp xúc 7- Đĩa công tắc Hình 2.49: Mặt bên phía nạp không khí của bộ cảm biến lưu lượng không khí. 1- Cửa bù trừ 2-Buồng giảm chấn 3- Mạch không khí tắt 4- Cửa đo ḍng khí nạp 5-Vít chỉnh hỗn hợp không tải
Cánh đo của cảm biến đo lưu lượng không khí.
Lượng khí nạp được hút vào trong xy lanh được xác định bằng độ mở của bướm ga và tốc độ động cơ. Khí nạp hút qua cảm biến lưu lượng gió thắng lực căng của lò xo mở tấm đo. Tấm đo và biến trở có cùng một trục quay nên góc mở của tấm đo được biến chuyển thành điện áp. ECU sẽ nhận tín hiệu điện áp này (Vs) và do đó nhận biết góc mở của tấm đo từ biến trở, cánh đo và đường đặc tính như hình.
Hình 2.50:Cánh đo và đường đặc tính của cảm biến lưu lượng không khí Vít chỉnh hỗn hợp không tải
Vít điều chỉnh hỗn hợp không tải: cảm biến lưu lượng khí nạp có hai mạch gió, mạch gió chính đi qua cánh đo gió và m ạch gió rẽ đi qua vít điều chỉnh. Lượng gió hút vào động cơ quyết định bởi độ mở bướm ga. Nếu lượng gió qua mạch rẽ tăng thì sẽ làm giảm lượng gió qua đường gió chính tức qua cánh đo gió vì thế góc mở bướm ga sẽ nhỏ lại. Ngược lại nếu lượng gió qua mạch rẽ giảm sẽ làm tăng lượng gió qua cánh đo gió, góc m ở cánh đo sẽ lớn lên. Với lượng xăng phun cơ bản phụ thuộc vào góc mở cánh đo, nên tỷ lệ xăng – không khí có thể thay đổi bằng cách chỉnh lượng gió qua mạch rẽ.
Hình 2.51:Cấu tạo vít chỉnh hỗn hợp không tải.
Trên hình là cảm biến lưu lượng không khí có hai đư ờng khí, đường khí chính, khí nạp được hút qua đó và đường khí phụ. Lượng khí đi qua đường khí phụ có thể điều chỉnh bằng vít chỉnh hỗn hợp không tải. Lượng khí hút vào trong đ ộng
cơ được xác định bằng độ mở của bướm ga. Nếu lượng khí đi qua đường khí phụ tăng lên, thì không khí đi qua tấm đo giảm xuống và góc mở của tấm đo sẽ nhỏ hơn. Ngược lại, nếu lượng khí đi qua đường khí phụ giảm xuống, lượng khí đi qua tấm đo sẽ tăng lên và góc mở sẽ lớn hơn. Do lượng phun cơ bản được quyết định qua góc mở của tấm đo gió, nên tỷ lệ không khí - nhiên liệu tại chế độ không tải với vít điều chỉnh hỗn hợp không tải, có thể điều chỉnh được tỷ lệ nồng độ CO trong khí xả. Mặc dù vậy, điều này chỉ có tác dụng tại tốc độ không tải bởi vì nếu tấm đo mở rộng thì lượng khí đi qua đường khí phụ sẽ nhỏ hơn nhiều so với đường khí chính.
Khoang giảm chấn và tấm chống rung
Khoang giảm chấn và tấm chống rung giúp làm việc ổn định chuyển động của tấm đo. Nếu lượng khí nạp chỉ được đo bằng tấm đo, sự thay đổi lượng khí sẽ làm cho tấm đo bị rung động. Nhưng khi tấm chống rung được gắn vào sao cho nó chuyển động cùng với tấm đo, nó sẽ hấp thụ các rung động và làm ổn định chuyển động của tấm đo.
Hình 2.52: Kết cấu và đường đặc tính của khoang giảm chấn và tấm đo.
Để ngăn ngừa dao động người ta thiết kế một cánh giảm chấn liền với cánh đo để tiếp nhận rung động– Dao động do áp lực hút sẽ tác động đồng thời và bằng nhau lên cả hai cánh. Kết quả là momen lực tác dụng lên hai cánh. Mặt khác, cánh giảm chấn ép khí trong buồng giảm chấn có tác dụng như một bộ giảm dao động.
Hình 2.53 : Công tắc bơm nhiên liệu
Một điện thế kế sẽ tạo ra một tín hiệu điện Us tỉ lệ với góc quay của cửa, có nghĩa là tỉ lệvới lưu lượng thể tích. Tuỳ theo cấu tạo của điện thế kế, tín hiệu này sẽ tỉ lệ thuận hoặc tỉ lệ nghịch với lưu lượng thể tích. Để tránh sai số do sự già hoá hoặc do dao động nhiệt độ của điện thế kế, dẫn đến thay đổi giá trị điện trở của mạch, bộ điều khiển trung tâm sẽ xử lư tỉ lệ giữa các điện trở.Khi lưu lượng nhỏ, cửa đo gần như đóng kín. Vít đi ều chỉnh cho phép một lượng nhỏ không khí đi vào động cơ không qua cửa đo, nhằm mục đích điều chỉnh hỗn hợp chạy không tải của động cơ.
Hình 2.54: Sơ đồ mối quan hệ giữa các đại lượng.
Ql: Lượng gió nạp vào động cơ. α: Góc mở cánh đo gió.
Qk: Lượng gió nạp lư thuyết.
Us: Tín hiệu điện áp của cảm biến đo. Ve: Tín hiệu mở vòi phun chính.
Quan hệ giữa thể tích không khí nạp, góc quay cửa đo α, điện thế của tín hiệu đo lưu lượng Us và lượng xăng cung cấp Ve. Giả sử có một thể tích không khí nào đó đi vào động cơ. Khi đó lượng nhiên liệu lư thuyết cần thiết sẽ được xác định bởi điểm D. Góc quay của cửa đo sẽ tương ứng với điểm A, và điện áp của tín hiệu đo do điện thế kế phát ra sẽ tương ứng với điểm B. Bộ điều khiển trung tâm sẽ chỉ huy các vòi phun cung cấp một lượng xăng (điểm C) đúng bằng lượng xăng xác định lý thuyết.
Hình 2.55 : Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp
Hoạt động: Về nguyên lý hoạt động thì loại này có nguyên tắc hoạt động giống hệt cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Tức là khi nhiệt độ khí nạp thay đổi thì nhiệt điện trở cũng thay đổi, và do vậy giá trị THA báo về ECU cũng thay đổi theo. Thể tích và nồng độ không khí thay đổi theo nhiệt độ.
Do vậy, nếu thể tích không khí đo đư ợc bằng cảm biến lưu lượng khí là giống nhau thìlượng nhiên liệu phun vào sẽ thay đổi theo nhiệt độ. ECU lấy nhiệt độ 200C làm tiêu chuẩn, khi nhiệt độ cao hơn nó sẽ giảm lượng phun nhiên liệu vào và sẽ tăng lượng phun nhiên liệu khi nhiệt độ thấp hơn.
Theo cách này, sẽ đảm bảo được tỉ lệ không khí – nhiên liệu thích hợp mà không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường.
Hình 2.56: Sơ đồ mạch điện của bộ cảm biến lưu lượng gió.