ĐỘNG CƠ KIA MORNING
23+ Sử dụng VOM thang đo Volt DC:
+ Sử dụng VOM thang đo Volt DC:
Đo tín chân tín hiệu như mơ tả hình bên.
b. Cảm biến vị trí trục khuỷu: (CKPS - Camshaft Position Sensor)
Tương tự, như đã trình ở phần cảm biến vị trí trục cam. Trên động cơ Kappa 1.0L AT MPI, sử dụng 1 cảm biến vị trí trục khuỷu loại điện từ có 2 dây tín hiệu.
Cảm biến từ/cảm ứng hay cịn gọi là cảm biến đón từ trong q trình hoạt động, do tác dụng cảm ứng, cuộn dây của cảm biến sinh ra điện áp dao động (một dạng tín hiệu dạng sóng hình sin (∼) điện áp AC).
Hình 2.7: Cảm biến vị trí trục khuỷu loại điện từ.
- Chức năng: Đo tín hiệu tốc độ, vị trí của trục khuỷu gửi về ECM và ECM sử dụng
tín hiệu đó để tính tốn góc đánh lửa sớm cơ bản, thời gian phun nhiên liệu cơ bản cho động cơ. Ngoài ra, cảm biến này cũng được dùng vào mục đích điều khiển tốc độ cầm chừng, cắt nhiên liệu ở chế độ cầm chừng cưỡng bức, đảm bảo thời gian khởi động ngắn nhất và hiệu quả tia lửa điện tốt nhất.
Nếu mất tín hiệu này, đa số động cơ sẽ khơng hoạt động được. Tuy nhiên, một số ít dịng xe sử dụng tín hiệu CMPS, vẫn có thể hoạt động ở trạng thái cơ bản.
24
1. Nam châm vĩnh cửu 2. Vỏ cảm biến
3. Thân máy (vị trí lắp cảm biến) 4. Lõi sắt
5. Cuộn dây (hay cịn gọi là cuộn cảm) 6. Khe hở khơng khí
7. Đĩa xung: 58 răng và khuyết 2 răng. Rảnh khuyết ở đĩa xung để xác định vị trí của xi-lanh số 1 tại TDC. Đĩa xung được lắp tại đầu trục khuỷu và quay cùng tốc độ với trục khuỷu động cơ
- Nguyên lí hoạt động:
Khi trục khuỷu quay, các răng trên đĩa xung quét qua đầu cảm biến với 1 khoảng cách (G) đến chân cực của cảm biến, lúc này từ trường xung quanh cuộn dây sẽ thay đổi. Khi đó, trong cuộn dây xuất hiện một hiệu điện thế tỷ lệ với cường độ và tốc độ thay đổi của từ trường.
Một dao động tuần hoàn được tạo ra cho mỗi răng đi qua đầu cảm biến. Hình trên cho hình dạng của tín hiệu được tạo ra của một cảm biến cảm ứng. Tín hiệu điện áp xoay chiều (AC) do cảm biến tạo ra phụ thuộc vào tốc độ của đĩa xung và số vòng trong cuộn dây.
- Do được cấu tạo từ một nam châm vĩnh cửu, vì vậy mà vị trí trục khuỷu ln có một từ trường ổn định được sinh ra.
25
Hình 2.8: Vị trí lắp đặt cảm biến vị trí trục khuỷu.
CKPS được lắp đặt gần với đầu pu-li trục khuỷu như mơ tả hình trên. Một số xe cịn có thể được lắp đặt tại trên hộp số hoặc trong khối xi-lanh động cơ.
+ Kiểm tra bằng đồng hồ VOM, để thang đo điện
trở như hình bên, giá trị điện trở nằm trong khoảng 819 - 100Ω (tại t0 200C).
+ Kiểm tra khe hở từ: 0.5 - 1.5mm
2 cách trình bày trên được sử dụng phổ biến.
+ Sử dụng đồng hồ đo hiển thị xung (Osiloscope) để đo tín hiệu xung sin như mơ tả bên hình. Thường phương pháp kiểm tra này, để xác định lỗi động cơ ban đầu hoặc lỗi gián đoạn (hay còn gọi là lỗi chập chờn).
c. Cảm biến nhiệt độ động cơ (ECTS – Engine Coolant Temperature Sensor)
- Chức năng: Là một trong những cảm biến rất quan trọng giúp bảo vệ động cơ, nâng
26
dụng nó để đo nhiệt độ nước làm mát của động cơ và gửi tín hiệu về ECM để bộ xử lý trung tâm thực hiện những hiệu chỉnh sau:
+ Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm: Khi t0 động cơ thấp ECM sẽ thực hiện hiệu chỉnh tăng góc đánh lửa sớm và ngược lại t0 động cơ cao ECM sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm.
+ Hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu: Khi t0 động cơ thấp ECM sẽ điều khiển tăng thời gian phun nhiên liệu (tăng độ rộng xung nhấc kim phun) để làm đậm lượng hịa khí và ngược lại.
+ Điều khiển quạt làm mát: Khi t0 nước động cơ đạt xấp xỉ 80 – 870C ECM điều khiển quạt làm mát động cơ bắt đầu quay tốc độ thấp (quay chậm), khi nhiệt độ nước làm mát đạt xấp xỉ 95 – 980C ECM điều khiển quạt làm mát quay tốc độ cao (quay nhanh).
+ Điều khiển tốc độ không tải: Khi mới khởi động động cơ, t0 động cơ thấp ECM điều khiển van không tải (hoặc bướm ga điện tử) mở rộng ra để chạy ở tốc độ không tải nhanh (tốc độ động cơ đạt xấp xỉ 900 - 1000v/p) nhằm hâm nóng động cơ giúp giảm ma sát giữa các bộ phận trong động cơ và nhanh chóng đạt được nhiệt độ vận hành ổn định.
+ Điều khiển chuyển số: ECM điều khiển hộp số tự động sử dụng thêm tín hiệu cảm
biến nhiệt độ nước làm mát để điều khiển chuyển số, nếu t0 nước làm mát còn thấp ECM điều khiển hộp số tự động sẽ không điều khiển chuyển lên số truyền tăng OD. + Tín hiệu từ ECTS cịn được dùng để điều khiển hệ thống kiểm sốt khí xả (EGR), điều khiển trạng thái hệ thống phun nhiên liệu (Open Loop – Close Loop), điều khiển ngắt tín hiệu điều hịa khơng khí A/C khi t0 nước làm mát quá cao…
27
1- Chân cực cảm biến 2- Vỏ cảm biến
3- Điện trở nhiệt (NTC)
ECTS: Có một trụ rỗng có ren ngồi, bên trong có gắn một điện trở dạng bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm. Ở động cơ làm mát bằng nước, cảm biến được gắn ở thân máy, gần bọng nước làm mát. Trong một số trường hợp cảm biến được lắp trên nắp máy. Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ, nó được làm bằng vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm. Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và ngược lại khi nhiệt độ giảm thì điện trở tăng. Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác nhau. Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gửi đến ECM động cơ trên nền tảng cầu phân áp.
- Nguyên lí hoạt động:
Điện áp 5V qua điện trở thuẩn (R hoặc R1, điện trở này có giá trị khơng đổi theo nhiệt độ) đến cảm biến rồi trở về ECM về mass. Như vậy, điện trở thuần và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp.
Điện áp điểm giữa cầu phân áp (Vsignal) được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự (tín hiệu Analog) Tín hiệu số (bộ chuyển đổi
28
Hình 2.9: Đồ thị đặc tính và bảng thông số kỹ thuật cảm biến.
Khi t0 động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECM biết động cơ đang lạnh. Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECM biết là động cơ đang nóng.
- Vị trí: Nằm trên thân máy hoặc trên đường ống nước làm mát, đầu cảm biến tiếp xúc với được làm mát.
Hình 2.10: Vị trí cảm biến nhiệt độ nữa làm mát.
Ở một số xe, ngồi ECTS chính gắn trên thân động cơ, cịn có 1 cảm biến t0 nước làm mát gắn ở trên két nước làm mát hoặc đầu ra của van hằng nhiệt, mục đích giám sát sự làm việc của van hằng nhiệt (van hằng nhiệt được điều khiển điện).
- Phương pháp kiểm tra và chẩn đốn cảm biến:
Hình 2.11: Sơ đồ mạch điện của
29
+ Đo điện trở tiêu chuẩn của cảm biến với đồng hồ VOM, như mơ tả hình bên và so sánh với bảng thơng số kỹ thuật để đánh giá trạng thái kỹ thuật của cảm biến
+ Mặc khác, ta đo giá trị điện trở của cảm biến khi có sự thay đổi về nhiệt.
Dùng bật lửa hoặc nhúng cảm biến vào nước nóng. Quan sát sự thay đổi hiển thị trên VOM, giá trị điện trở giảm.
Nếu nhúng cảm biến vào nước lạnh và thấy giá trị điện trở tăng, thì cảm biến hoạt động bình thường.
Đồng thời, có thể dử dụng phương pháp đo xung tín hiệu (Osiloscope) điện áp đầu ra của ECTS khi nhiệt độ nước làm mát động cơ tăng lên.
Hình 2.12: Mơ phỏng phương pháp
đó với thiết bị PicoScope. Có thể dựa vào sơ đồ mạch điện hình
2.17 để xác định chân tín hiệu đo
30
Hình 2.13: Đồ thị dạng sóng chưa
được lọc.
Hình 2.14: Đồ thị dạng sóng được
lọc với mức tần số 10Hz nhằm để giảm nhiễu đo được trong mạch.
Một số lưu ý:
+ Điện áp giảm dần khi to nước làm mát động cơ tăng.
+ Khơng có điện áp rơi hoặc đột biến bất thường.
+ Điện áp ban đầu đo, thì dạng sóng phụ thuộc vào to và ứng dụng của chất làm mát ban đầu.
d. Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP – Intake Mainfold Pressure/Manifold Absolute Pressure)
Đối với trên hệ thống điều khiển động cơ sử hệ thống phun xăng điện tử kiểu D – Jectronic và trên cảm biến MAP cịn tích hợp cảm biến t0 khí nạp (IAT – Intake Air Temperature).
31
Hình 2.15: Cảm biến áp suất khí nạp.
Vì tích hợp thêm cảm biến IAT nên cảm biến MAP/IAT có 4 dây. Mặc khác, đối với Toyota thì MAP chỉ có 3 dây tín hiệu.
- Chức năng: MAP dùng để đo áp suất tuyệt đối trong đường ống nạp của động cơ và
chuyển tín hiệu tương ứng với tỉ lệ thay đổi ấp suất đến ECM. ECM sẽ tính tốn lượng khí nạp, hiệu chỉnh thời gian phun cơ bản nhiên liệu và tốc độ động cơ nhằm giúp cho động cơ hoạt động ổn định, nâng cao hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí xả.
IAT đo to khí nạp đi vào động cơ, tín hiệu này giúp ECM hiệu chỉnh sự phun nhiên liệu theo sự thay đổi của to khơng khí nạp. Khi to khơng khí nạp thấp (mật độ khơng khí tăng) ECM sẽ điều khiển hiệu chỉnh tăng lượng phun xăng và tăng góc đánh lửa sớm. Ngược lại, khi to khơng khí nạp cao (mật độ khơng khí giảm) ECM sẽ điều khiển hiệu chỉnh giảm lượng phun ra và giảm góc đánh lửa sớm.
- Cấu tạo:
Hình 2.16: Kết cấu cảm biến áp suất đường ống nạp và nhiệt độ khí nạp.
MAP được cấu tạo từ một buồng chân không ngăn cách bởi tấm màng mỏng (màng được làm từ silicon) được duy trì độ chân khơng chuẩn. Trong buồng chân khơng có gắn một con chíp silic (IC). Một phía của chíp tiếp xúc với độ chân khơng trong buồng
32
chân khơng, phía cịn lại tiếp xúc với áp suất đường nạp, lưới lọc, đường ống dẫn và giắc cắm như mơ tả hình 2.15.
IAT có nguyên tắc tương tự như cảm biến to nước làm mát động cơ. IAT cũng sử dụng nhiệt điện trở hệ số nhiệt độ âm (NTC) và điện trở của nó thay đổi theo tỷ lệ nghịch với to. Như biểu đồ đặc tính hình bên.
Ở t0 20⁰C Rcb IAT nằm trong khoảng 1 - 4kΩ, trong trường hợp cảm biến hoặc mạch điện cảm biến IAT bị lỗi, ECM sẽ đặt nhiệt độ khí nạp ở một giá trị mặc định trước (35⁰C) do vậy động cơ vẫn sẽ hoạt động bình thường. Tuy nhiên, khi xe hoạt động ở môi trường to thấp trong mùa đông, hiệu suất động cơ có thể kém đi đơi chút.
- Nguyên lí hoạt động:
MAP được cấp nguồn 5V đến IC của cảm biến. Khi động cơ hoạt động, độ chân không ở sau bướm ga tác động đến màng silicon. Lúc này, màng silicon sẽ biến dạng và làm thay đổi điện trở của màng silicon (màng chắn silicon là một chất bán dẫn, có tính năng hiệu ứng biến trở với độ nhạy áp của áp suất chân không).