6. TRÌNH BÀY CÁC CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH CHÍNH TRÊN XE
6.3.11 Cảm biến bàn đạp ga
Chức năng và nhiệm vụ Cảm biến bàn đạp ga
Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga và phanh có cấu tạo khá giống với cảm biến bướm ga, thường bố trí ở cụm bàn đạp chân ga
a, Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Cảm biến bàn đạp ga
Hình 6.30: Cảm biến bàn đạp ga
Cảm biến bàn đạp ga thường khá giống với cảm biến bướm ga, gồm các bộ phận: con trượt, một mạch trở than và một lưỡi quét trên mạch trở than. Tuy nhiên, do yêu cầu về sự an toàn cũng như độ tin cậy về thông tin, hầu hết các dòng xe ô tô đều sử dụng 2 tín hiệu cảm biến bàn đạp ga để thông báo cho bộ phận ECU.
Nguyên lý hoạt động Cảm biến bàn đạp ga
Hình 6.31: Nguyên lý hoạt động Cảm biến bàn đạp ga
Nguyên lý hoạt động của cảm biến bàn đạp ga tuyến tính đa số làm việc dựa trên nguyên lý chiết áp. Đầu tiên, cảm biến được cung cấp nguồn 5V, tín hiệu đến mô- đun điều khiển chiết áp 1 luôn nhiều gấp đôi so với chiết áp 2. Sau đó, trục của bàn đạp ga thay đổi vị trí trên mạch trở than bằng cách xoay lưỡi quét, làm thay đổi điện áp đầu ra (chân signal), cuối cùng là báo về ECU để tăng độ tin cậy cho cảm biến.
b, Vị trí bàn đạp ga
Nằm ở cụm bàn đạp chân ga, (Chân bên phải tài xế)
Hình 6.32: Bàn đạp chân ga
c, Các hư hỏng thường gặp của cảm biến bàn đạp ga – Mất nguồn cấp cho cảm biến.
– Đứt dây, chập dây, chạm mát. – Lỏng giắc. – Hư cảm biến – Hư hộp ECU 6.3.12 Cảm biến túi khí Chức năng và nhiệm vụ
Cảm biến túi khí có chức năng ghi nhận lực va chạm một cách chính xác khi có sự cố xảy ra và gửi tín hiệu về bộ điều khiển ECU. Hệ thống điều khiển chính sẽ đánh giá mức độ ảnh hưởng, nếu vượt ngưỡng tiêu chuẩn sẽ lập tức kích hoạt túi khí để bảo vệ an toàn cho người ngồi trên xe
a, Cấu tạo và nguyên lý làm việc Cảm biến túi khí Cấu tạo Cảm biến túi khí
Hình 6.33: Cấu tạo hệ thống túi khí trên xe ô tô
Hệ thống túi khí gồm 3 phần chính: hệ thống cảm biến, bộ phận kích nổ và túi khí.
Hệ thống cảm biến gồm cảm biến gia tốc, cảm biến va chạm, cảm biến áp suất sườn, cảm biến áp suất phanh, cảm biến trên ghế, con quay hồi chuyển. Tất cả các cảm biến này kết nối với bộ điều khiển túi khí. Khi xảy ra va chạm, hệ thống sẽ kích hoạt một loạt các cảm biến để hoạt động túi khí giúp bảo vệ người lái và hành khách.
Bộ phận kích nổ có vai trò tạo ra khí để làm phồng túi khí và kích nổ khi có va đập xảy ra nhằm đảm bảo an toàn cho người ngồi trên xe.
Túi khí được sản xuất bằng các loại vải có độ bền cao, co dãn tốt và được gấp, xếp gọn gàng vào các vị trí theo cấu tạo xe. Khi có va chạm, túi khí nạp hơi rất nhanh để tạo ra hệ thống đệm cho người ngồi trong xe nhằm bảo vệ và hạn chế chấn thương.
Nguyên lý hoạt động Cảm biến túi khí
Hệ thống túi khí trên ô tô giống như “thẻ bảo hành” cho sự an toàn tối đa của người sử dụng trong trường hợp xảy ra va chạm. Tuy nhiên, trong một vài trường hợp, thiết bị này chưa hiệu quả do người lái chưa hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống túi khí. Túi khí và tên lửa đẩy có cách thức hoạt động tương đồng. Tại thời điểm xảy ra va chạm, những tín hiệu từ hệ thống cảm biến được truyền đến bộ điều khiển túi khí chỉ huy, bơm áp lực cao bơm đầy khí vào trong túi. Ba giai đoạn của hệ thống chỉ trong vỏn vẹn 0,04 giây kể từ khi xảy ra va chạm đến lúc túi khí bung ra.
(1) Hệ thống điều khiển túi khí chính - ACU điều khiển hoạt động của hệ thống cảm biến như cảm biến va chạm, tốc độ, gia tốc và áp lực phanh,... để xác định mức độ va chạm và chuyển tiếp tín hiệu đến bộ phận điều khiển túi khí. Bộ phận điều khiển phân tích dữ liệu và có thể điều chỉnh các tính năng an toàn như khóa cửa tự động, khóa dây an toàn cũng như kích hoạt túi khí. Khi mức độ va chạm vượt quá giá trị quy định của cảm biến trung tâm, thì ngòi nổ trong bộ thổi túi khí sẽ bị đánh lửa.
(2) Ngòi nổ bắt đầu sản sinh dòng điện có cường độ từ 1A đến 3A trong khoảng thời gian dưới 2 mili giây để đốt chất mồi lửa và hạt tạo khí, tạo ra lượng khí lớn. Nhờ đó, túi khí được bơm căng lên, trở thành một tấm đệm bảo vệ người ngồi trên xe.
(3) Lượng khí lớn nén trong thể tích nhỏ khiến túi khí phồng lên với tốc độ khoảng 300km/h. Sau đó, khí ga trong túi thoát ra ngoài qua các lỗ nhỏ, túi khí sẽ xẹp đi nhanh chóng. Toàn bộ quá trình thổi phồng và xẹp xuống xảy ra trong khoảng 100 mili giây nên người ngồi trên xe thường không biết rằng túi khí đã bung ra.
b) Vị trí lắp đặt
Xe Honda HRV 2020 đc trang bị hệ thống 6 túi khí (SRS) Túi khí cho người lái và ngồi kế bên.
Túi khí bên cho hàng ghế trước. Túi khí rèm cho tất cả các hàng ghế.
Hình 6.34: Hệ thống 6 túi khí (SRS)
c, Lưu ý đối với hệ thống túi khí Không đặt đồ vật trên bề mặt túi khí Hạn chế bắt chéo tay trên vô lăng Ngồi đúng tư thế, thắt đai an toàn Không chạm vào bên trong túi khí
c, Hư hỏng thưởng gặp
Các cảm biến túi khí không hoạt động - Túi khí quá hạn sử dụng
- Túi khí tự bung khi xe vẫn hoạt động bình thường - Đèn báo túi khí trên táp-lô sáng liên tục
6.3.13 Cảm biến quang cho hệ thống đèn pha tự động
Nhiệm vụ và chức năng
Đèn pha tự động là công nghệ có chức năng tự điều chỉnh hệ thống đèn chiếu sáng trên ô tô. Hệ thống này trang bị các camera và cảm biến quang giúp nhận biết tình trạng giao thông ở phía trước và điều kiện ánh sáng tại khu vực xe di chuyển. Tùy vào từng trường hợp, đèn pha sẽ tự động điều chỉnh ánh sáng đảm bảo tầm quan sát tốt nhất, đem lại sự thuận tiện cho người lái
a, cấu tạo và nguyên lí làm việc
Cấu tạo cảm biến quang cho hệ thống đèn pha tự động
Cấu tạo chính của đèn pha tự động bao gồm các bộ phận: cảm biến quang cùng camera và hệ thống điều khiển đèn pha tự động.
Hình 6.35 : Đèn pha tự động ô tô có khả năng điều chỉnh pha/cos khi phát hiện người và phương tiện đi ngược chiều
Nguyên lý hoạt động Cảm biến quang cho hệ thống đèn pha tự động
Trong quá trình di chuyển, bộ phận cảm biến quang trong đèn pha tự động sẽ nhận biết điều kiện ánh sáng ở khu vực xe di chuyển qua, từ đó phát ra những tín hiệu đến hệ thống điều khiển đèn pha tự động. Nếu xe di chuyển vào ban đêm hoặc khu vực có điều kiện ánh sáng yếu, hệ thống sẽ tiếp nhận thông tin và bật đèn pha ô tô để đảm bảo tầm nhìn cho người lái. Ngược lại, trong trường hợp nhận thấy điều kiện ánh sáng xung quanh khu vực xe đi đã đủ tốt, đèn pha sẽ không được kích hoạt.
Quá trình hoạt động của camera quan sát diễn ra song song với cảm biến quang. Cụ thể, camera quan sát sẽ tự phân loại nguồn ánh sáng của các phương tiện giao thông đi phía trước phát ra từ đèn pha hay đèn chiếu hậu. Một khi phát hiện có phương tiện đang di chuyển trong vùng chiếu sáng của đèn pha, lập tức hệ thống tự động tắt đèn pha và chuyển sang đèn cos. Sau khi xác định đường đã trống, đèn pha mới tự động kích hoạt trở lại.
b, Vị trí lắp đặt cảm biến quang cho hệ thống đèn pha tự động
Cảm biến quang được đặt ở vị trí sát mép ngay bên dưới kính chắn gió, có chức năng theo dõi điều kiện ánh sáng xung quanh vị trí xe di chuyển và truyền dữ liệu đến hệ thống điều khiển đèn pha tự động.
Hình 6.36: Vị trí cảm biến quang
a, Dấu hiệu hư hỏng Cảm biến quang cho hệ thống đèn pha tự động Mất nguồn cấp cho cảm biến.
– Đứt dây, chập dây, chạm mát. – Lỏng giắc.
– Hư cảm biến – Hư hộp ECU
6.4 Cơ cấu chấp hành
6.4.1 Vòi phun xăng
Chức năng và nhiệm vụ
Vòi phun cao áp hay còn gọi là vòi phun nhiên liệu trong động cơ ô tô có nhiệm vụ phun nhiên liệu vào buồng cháy dưới dạng sương mù với áp suất cao.
Cụ thể, tại khoang buồng đốt, vòi phun sẽ giới hạn áp suất phun nhiên liệu do bơm cao áp bơm tới, xé tơi nhiên liệu thành dạng sương và phân tán đều nhiên liệu. Từ đó, nhiên liệu được đốt cháy hoàn toàn giúp tiết kiệm nhiên liệu và nâng cao khả năng chuyển hóa năng lượng.
b, Cấu tạo vòi phun xăng và nguyên lý làm việc Cấu tạo vòi phun xăng
Hình 6.37 : Cấu tạo vòi phun cao áp
Đầu ống nối : Đây là chi tiết đóng vai trò là đầu vào. Nhiên liệu sau khi qua hệ thống bơm cao áp sẽ được dẫn qua đây. Nó được gắn kết với ống dẫn dầu qua một đầu kết nối dạng ren. Đạt độ kín cũng như dễ dàng trong thao tác lắp đặt.
Lưới lọc : Trước khi chảy vào buồn phun lượng nhiên liệu tiếp tục được lọc sạch một lần nữa nhờ tấm lưới lọc. Nó nằm ngay điểm cuối của đầu ống nối.
Thân vòi phun : Nó được làm từ chất liệu kim loại, bao bọc bảo vệ toàn bộ những thành phần khác cấu tạo nên vòi phun.
Vòng điều chỉnh : Chức năng điều chỉnh độ nén của lò xo, qua đó áp suất phun sẽ được điều chỉnh một cách hợp lý.
Lò xo : Phần dưới vòi phun phần kết nối với kim phun có thiết kế đưới dạng côn thu. Nhờ lực đẩy của lò xo vị trí này luôn được bịt kín, đảm bảo nhiên liệu không thể đi qua. Nó chỉ được mở khi áp suất đủ lớn thắng được sức nén từ lò xo.
Đai ốc : Đai ốc có chức năng gắn kết giữa 2 phần thân và đế kim phun. Cách thức kết nối vẫn sử dụng kiểu kết nối ren giống như ở phần đầu ống nối.
Ty đẩy : Ty đẩy đi kèm với lò xo và kim phun nó bổ trợ cho chức năng của hai bộ phân này. Giúp kim phun đóng mở được linh hoạt.
Kim phun : Kim phun là một khối trụ dài có kích thước khá hẹp. Vì vậy nhiên liệu khi qua đây sẽ được nén lại với áp suất rất cao. Vận tốc di chuyển của luồng chất lỏng đạt tới vận tốc có thể tạo ra lớp sương tựa như hơi nước bốc hơi. Vì vậy bạn cần vệ sinh kim phun xăng điện tử ở thường xuyên.
Đầu phun : Đầu phun thường sẽ được đục nhiều lỗ nhỏ li ti. Giúp cho khả năng phân tán nhiên liệu được rộng hơn. Nó là điểm cuối cùng của vòi phun cao áp, nơi cung cấp trực tiếp nhiên liệu tới buồng đốt.
Nguyên lý hoạt động Cảm biến quang cho hệ thống đèn pha tự động Khối hệ thống phun xăng điện tử đa điểm (MultiPoint Injection – MPI)
Mỗi xi-lanh sẽ được trang bị một vòi phun xăng điện tử riêng lẻ đặt ngay trước xupap. Hệ thống vòi phun này sẽ được lấy tín hiệu từ góc quay trục khuỷu để xác định thời điểm phun đúng lúc.
Hình 6.38: Sơ đồ hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử PGM-F
Cấu tạo của hệ thống PGM-FI
Bộ cảm biến TP, MAP, IAT, VS, CKP…
CKP (Crankshaft Position) dịch sang tiếng Việt nghĩa là cảm biến trục khuỷu. Bộ cảm biến này sẽ phát hiện số vòng quay của động cơ cũng như trục khuỷu và xác định vị trí của piston. Sau đó, nó sẽ gửi thông tin về bộ điều khiển trung tâm.
TP (Throttle Position) là cảm biến bướm ga. Nó là cảm biến có thể nhận biết được độ mở của bướm ga. Bộ cảm biến này sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển trung tâm dưới dạng điện áp.
VS (Vehicle Speed) là cảm biến tốc độ của xe. Bộ cảm biến này có nhiệm vụ gửi thông tin đến đồng hồ hiển thị và bộ điều khiển trung tâm để có thể điều chỉnh tỉ lệ giữa nhiên liệu và không khí mỗi khi tăng hay giảm tốc độ.
ECT (Engine Coolant Temperature) là cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ. Bộ cảm biến này gồm một điện trở và điện trở này sẽ thay đổi theo nhiệt độ nước làm mát và chuyển chúng thành điện áp. Điện áp càng thấp nghĩa là nhiệt độ của nước làm mát cao và ngược lại.
IAT (Intake Air Temperature) là cảm biến nhiệt độ khí nạp. Giống với ECT, IAT là có thể phát hiện được nhiệt độ của khí nạp rồi chuyển nó thành điện trở. Bộ điều khiển trung tâm sau khi nhận được thông tin sẽ phân tích và đưa ra thời gian phun xăng phù hợp với nhiệt độ của khí nạp.
MAP (Manifold Absolute Pressure) là cảm biến áp suất của đường ống nạp. Cảm biến này có nhiệm vụ phát hiện ra sự thay đổi áp suất bên trong cổ hút sau đó chuyển tín hiệu về bộ điều khiển trung tâm để nó phân tích và đưa ra thời gian phun nhiên liệu phù hợp
Cảm biến oxy có nhiệm vụ đo lượng oxy còn dư trong khí thải. ECU nhận được thông tin rồi phân tích để đưa ra thời gian phun xăng phù hợp vừa giúp tiết kiệm nhiên liệu lại vừa giúp giảm ô nhiễm môi trường.
Cảm biến góc nghiêng là cảm biến giúp người điều khiển được đảm bảo an toàn nếu chẳng may bị ngã xe mà bánh vẫn quay. Lúc này cảm biến này sẽ gửi thông tin về cho ECU để có thể ngắt dòng điện và ngưng phun xăng khiến động cơ không hoạt động.
Bộ phận chấp hành bô bin, kim phun, bơm xăng
Nguyên lý hoạt động cơ bản của phun xăng điện tử là sử dụng một hệ thống điều khiển điện tử để có thể can thiệp vào quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt của động cơ từ đó giúp tiết kiệm nhiên liệu một cách hiệu quả nhất.
Trong đó, bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống này là bộ xử lý trung tâm (ECU). Bộ phận này sẽ phải thực hiện tiếp nhận thông tin và xử lý theo một chương trình đã định sẵn. Trước đó hệ thống này đã được cài đặt các thông số chuẩn về lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga, thành phần oxy trong khí thải…để ECU có thể quản lý, tính toán và xử lý lượng nhiên liệu cung cấp để phun vào xilanh
c, Vị trí lắp đặt
Hình 6.39 : Vòi phun cao áp trong hệ thống nhiên liệu ô tô
d, Dấu hiệu hư hỏng
Kim phun bị kẹt cứng trong đế kim phun Chất lượng phun kém
6.3.2 IC đánh lửa
Trên động cơ SOHC i-VTEC được trang bị thế thống đánh lửa trực tiếp với mỗi bugi một bô bin đánh lửa
a, Cấu tạo và nguyên lý hoạt động IC đánh lửa Cấu tạo IC đánh lửa
Hình 6.40: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp
Nguyên lý hoạt động IC đánh lửa
Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu gửi về , trong đó quan trọng nhất là các xung G, Xung NE và tín hiệu cảm biến đo gió , bộ xử lý ECU sẽ tính toán và chọn ra một điểm trên bề mặt lập trình , tức là chọn ngay một góc đán lửa sớm tối ưu ở tốc độ và mức tải đố ( chương trình đánh lửa sớm ESA-Eletronic Spark Advance). Rồi thông qua một đóng điều khiển trong ECU xuất xung IGT (ignition timing) tới IC đánh lửa .Khi IC đánh lửa nhận được xung IGT đầu vào mạch transisior mạnh này điều khiển bóng Transistor On để nối mát cho cuộn sơ cấp W1 của bô bin qua chân C của IC đánh lửa . Khi đó xuất hiện dòng điện sơ cấp trong bô bin tạo ra từ trường , từ trường tồn lại trong bô bin cho tới khi bóng Transistor OFF , khi đó từ trường biến thiên cực nhanh và cảm ứng ra xung quanh cao áp ở cuộn dây thứ cấp W2 của bô bin .