Hình 3.36: Đặc tính của thành phần nhiệt điện trở
ECU cung cấp điện áp 5V cho hoạt động của cảm biến, khi nhiệt độ khí nạp cao thì điện trở của cảm biến giảm khi đó ECU sẽ nhận mức điện áp thấp, khi nhiệt độ khí nạp thấp, điện trở cảm biến tăng thì lúc này ECU sẽ nhận mức điện áp cao, ECU sẽ sử dụng các tín hiệu này để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun, thời điểm phun và hệ thống tuần hoàn khí thải EGR.
0C 0F Ω Volts 90 194 240 0.4 80 176 320 0.5 70 158 430 0.6 60 140 590 0.8 50 122 810 1.1 40 104 1150 1.4 30 86 1650 1.8 20 68 2430 2.3 10 50 3660 2.8 0 32 5650 3.3 -10 14 8970 3.8 -20 -4 14700 4.2
Kiểm tra cảm biến nhiệt độ khí nạp
Kiểm tra điện trở
• Rút giắc của cảm biến IAT.
• Dùng Ohm kế để đo giá trị điện trở giữa chân 3 và 4 của cảm biến IAT. + Điện trở R = 2.3 – 2.4 kΩ (ở nhiệt độ 20oC)
+ Điện trở R = 0.48 – 0.52 kΩ (ở nhiệt độ 80oC)
Nếu điện trở đo được khác với điện trở chuẩn thì phải thay mới cảm biến. Nếu giống với điện trở chuẩn thì chuyển sang bước kiểm tra mạch cảm biến.
Kiểm tra mạch cảm biến
• Rút giắc của cảm biến IAT và giắc của ECU
• Dùng Ohm kế đo thông mạch giữa chân:
+ IAT -3 với ECU (F39-4) chân 32 : R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây tín hiệu + IAT -4 với ECU (F39-3) chân 20: R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây mass + IAT -3 và ECU (F39-4) chân 32 với mass: R ~ 0: chạm mass; R ~ ∞: tốt
Sửa chữa hoặc thay thế các dây dẫn nếu kết quả kiểm tra là không tốt.
3.2.6.2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ( ECT – Engine Coolant
Temperature) Mô tả
Những cảm biến nhiệt độ về mặt cấu tạo và nguyên lí hoạt động tương tự nhau, chỉ khác nhau ở vị trí lắp đặt và vai trị của nó trong toàn bộ hệ thống.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp vào thân động cơ, dùng để xác định nhiệt độ nước làm mát và cấu tạo và ngun lí hoạt động của nó cũng khơng khác gì so với cảm biến nhiệt độ nhiên liệu. Cảm biến dùng để xác định nhiệt độ nước làm mát động cơ. Cấu trúc cảm biến gồm một nhiệt trở bán dẫn được làm từ kim loại có trị số
nhiệt điện trở âm ở bên trong cảm biến, giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ nước làm mát động cơ. Khi nhiệt độ nước làm mát thấp thì điện trở cảm biến cao và ngược lại.
Hình 3.37: Cấu tạo và đặc tính của cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát gửi tín hiệu trực tiếp đến ECU. Nguồn 5V từ ECU được cấp đến cảm biến qua điện trở R. Điện trở R và cảm biến nhiệt độ nước làm mát được nối tiếp với nhau. Khi giá trị điện trở của cảm biến thay đổi theo giá trị nhiệt độ nước làm mát, điện áp báo về hộp cũng thay đổi theo nguyên lý cầu phân áp. Dựa vào tín hiệu này, ECU sẽ hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun và thời gian phun.
Tín hiệu từ ECT được ECU sử dụng để tính tốn các giá trị như:
Tốc độ cầm chừng.
Thời điểm phun của các kim phun.
Lượng nhiên liệu được phun.
Lượng khí xả được tuần hoàn trong hệ thống EGR.
Hệ thống điều khiển q trình xơng máy.
Hiển thị nhiệt độ nước làm mát và đèn báo xông máy trên táp lô.
Ký hiệu Màu dây Chức năng
1 Đen Mass
2 Hồng Lên đồng hồ táp lơ
3 Vàng Tín hiệu
Hình 3.38: Sơ đồ dây cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Kiểm tra điện trở
Rút giắc của cảm biến ECT.
Dùng Ohm kế để đo giá trị điện trở giữa chân 1 và 3 của cảm biến ECT:
+ Điện trở R = (2.47 - 2.67) kΩ (ở nhiệt độ 20oC) + Điện trở R = (0.33 - 0,36) kΩ (ở nhiệt độ 80oC) + Điện trở R = (0.157 - 0,162) kΩ (ở nhiệt độ 110oC)
Nếu điện trở đo được khác với điện trở chuẩn thì phải thay mới cảm biến. Nếu giống với điện trở chuẩn thì chuyển sang bước kiểm tra mạch cảm biến.
3.2.6.3 Cảm biến áp suất tăng áp ( BPS - Boost Pressure Sensor)
Mô tả cảm biến áp suất tăng áp
Cảm biến dùng để đo áp suất tức thời trong đường khí nạp giữa bộ phận tăng áp và động cơ ( giá trị có thể đo được từ khoảng 32.5 đến 284 kPa), giá trị này được so sánh với giá trị độ chân không, chứ không so sánh với giá trị áp suất khí trời. Giá trị mà cảm biến thu được cũng được dùng để tính tốn khối lượng khí nạp và dùng để điều khiển hoạt động của bộ tăng áp tương ứng với yêu cầu của động cơ.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp được tích hợp với cảm biến áp suất tăng áp được đặt trên đường ống nạp khơng khí.
Cấu tạo
Thành phần dùng để xác định giá trị áp suất tăng áp là chíp bán dẫn được làm từ silic dạng màng ngăn, được gắn chặt trên đế bằng gốm. Màng ngăn này có khả năng thay đổi điện trở khi có áp suất tác động nhờ có 4 thành phần điện trở được gắn trên màng ngăn này dưới dạng mạch cầu Wheatstone. Chíp silic được bọc bởi một lớp gel đặc biệt, giúp ngăn những tác động tiêu cực của mơi trường. Thơng thường thì cảm biến nhiệt độ khí nạp được tích hợp cùng với cảm biến áp suất tăng áp, vì cả hai cảm biến cần được tiếp xúc trực tiếp với khí nạp, để đảm bảo rằng giá trị mà chúng đo được là chính xác trong mọi thời điểm.
Hình 3.39: Cấu tạo và vị trí lắp đặt của cảm biến áp suất tăng áp.
Hoạt động
Bốn thành phần điện trở trên màng cảm biến có thể thay đổi giá trị dưới tác động của áp lực do khí nạp tác dụng lên màng cảm biến. bốn điện trở được bố trí trên màng ngăn tạo thành mạch cầu Wheatstone. Khi chịu tác dụng của áp lực từ khí nạp, giá trị của hai trong bốn điện trở sẽ tăng lên và hai điện trở cịn lại giảm xuống. vì sự thay đổi điện trở này dẫn đến sự thay đổi về tỉ lệ điện áp UM đi qua các điện trở. Giá trị
UM này dùng để xác định giá trị của áp suất tăng áp.
Hình 3.41: Cấu tạo cảm biến áp suất tăng áp
Giá trị mà cảm biến đo được với điện trở xếp dạng mạch cầu cao hơn khi sử dụng một điện trở độc lập, điều này cho phép cảm biến áp suất khí nạp nhạy hơn. Do ảnh hưởng của nhiệt độ và giá trị của điện trở trên chíp silic đưa ra nhỏ, nên trong cảm biến có sử dụng bộ điều hoà tín hiệu điện tử để khuếch đại giá trị và tuyến tính hố đường cong áp suất.
Giá trị đầu ra của cảm biến ở giữa khoảng 0 đến 5V, được đưa đến ECU động cơ để tính tốn giá trị áp suất.
Màu dây Chức năng
1 Vàng Tín hiệu cảm biến BPS 2 Trắng Cấp nguồn cho các cảm biến 3 Xanh dương Tín hiệu cảm biến IAT
4 Đen Mass
Kiểm tra cảm biến áp suất tăng áp
Kiểm tra bằng mắt
• Tháo cảm biến ra khỏi động cơ.
• Quan sát cảm biến
• Thay mới cảm biến nếu có hư hỏng, nứt bể hoặc gãy.
Kiểm tra điện áp
Bảng 3.3: Bảng giá trị liên quan giữa áp suất và điện áp cảm biến áp suất tăng áp.
• Bật cơng tắc máy ở vị trí ON (động cơ vẫn tắt máy)
• Dùng thiết bị chẩn đốn để đọc giá trị điện áp của cảm biến + Áp suất môi trường: 101 kPa (757.5 mmHg)
+ Điện áp hiển thị: ~ 1.0 V
Nếu điện áp hiển thị khác với điện áp chuẩn thì chuyển sang bước kiểm tra mạch cảm biến. Nếu mạch này khơng hư thì phải thay mới cảm biến.
Nếu giống với điện áp chuẩn thì:
• Khởi động và làm nóng động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc bình thường.
• Cho động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng.
• Dùng thiết bị chẩn đốn để đọc giá trị điện áp của cảm biến + Áp suất môi trường: 101 kPa (757.5 mmHg)
+ Điện áp hiển thị: ~ 1.0 V
Nếu điện áp hiển thị giống với điện áp chuẩn thì chuyển sang bước kiểm tra mạch cảm biến.
Kiểm tra mạch cảm biến
• Rút giắc của cảm biến BPS và giắc của ECU
• Dùng Ohm kế đo thơng mạch giữa chân:
+ BPS-4 với ECU (F39-3) chân 20: R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây mass + BPS-1 với ECU (F39-2) chân 27: R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây tín hiệu + BPS-2 với ECU (F39-3) chân 23: R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây dương
+ BPS-4 và ECU (F39-3) chân 20 với dương: R ~ 0: chạm dương; R ~ ∞: tốt + BPS-1 và ECU (F39-2) chân 27 với dương: R ~ 0: chạm dương; R ~ ∞: tốt + BPS-2 và ECU (F39-3) chân 23 với mass: R ~ 0: chạm mass; R ~ ∞: tốt Sửa chữa hoặc thay thế các dây dẫn nếu kết quả kiểm tra là không tốt.
3.2.6.4 Cảm biến áp suất môi trường ( BARO)
Mô tả cảm biến áp suất môi trường
Cảm biến áp suất mơi trường được tích hợp trong ECU hoặc được gắn trên động cơ xe, dùng để nhận biết sự thay đổi của áp suất khơng khí của mơi trường xung quanh xe. Do khi xe càng lên cao so với mực nước biển (ví dụ như chạy trên các đồi núi) thì mật độ của khơng khí giảm đáng kể. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến lượng khí nạp vào động cơ và tốc độ của tuốc bin tăng áp. Tín hiệu của cảm biến này được sử dụng cho những vòng điều khiển sử dụng điểm giá trị có tính phụ thuộc cao. Ví dụ như trong hệ thống tuần hoàn khí xả (EGR) và điều khiển tăng áp. Giá trị mà cảm biến này có thể đo được là khoảng 0.6 đến 1.15 bar. Nó được sử dụng để bù đắp cho phù hợp lượng nhiên liệu phun ra khi xe làm việc ở vùng cao (mật độ khơng khí giảm đáng kể). Nếu khơng có cảm biến BARO, khi ECU nhận thấy lượng khơng khí nạp giảm và để duy trì tình trạng làm việc ổn định của động cơ, ECU sẽ điều khiển tăng khí nạp bằng cách tăng
tốc độ turbo tăng áp. Điều này có thể gây hư hỏng turbo. Do đó, cảm biến áp suất mơi trường nằm trong ECU sẽ chống lại việc làm hư turbo tăng áp và tăng độ khói đen trong khí xả động cơ, bằng cách giúp ECU điều chỉnh lượng nhiên liệu, thời điểm phun, thời gian phun và điều khiển q trình tuần hoàn khí thải phù hợp và chính xác theo áp suất mơi trường nhờ vào việc nhận biết điện áp thay đổi của cảm biến theo áp suất mơi trường:
- Tín hiệu đầu ra của cảm biến nằm trong khoảng điện áp từ 1.9 – 4.3V. - Giá trị áp suất chuẩn : 101.3 kPa (760 mmHg) ngang mực nước biển. - Kiểm tra cảm biến áp suất mơi trường bằng máy chẩn đốn.
3.2.6.5 Cảm biến vị trí bàn đạp ga ( APS - Accelerator Pedal Sensor)
Cảm biến vị trí bàn đạp ga chuyển tín hiệu độ mở bướm ga hay tốc độ mong muốn mà người lái cần thành tín hiệu điện tử và gửi tín hiệu này đến ECU. Thường có hai loại cảm biến vị trí bàn đạp ga là cảm biến kiểu Hall và cảm biến kiểu sử dụng biến trở. Để đảm bảo an toàn trong q trình hoạt động, thường có cả hai hệ thống và có nguồn khẩn cấp.
Ở động cơ D4DD sử dụng loại cảm biến vị trí bàn đạp ga kiểu sử dụng biến trở. Cảm biến vị trí bàn đạp ga sử dụng hai chiết áp (thay đổi giá trị điện trở). Chiết áp là loại biến trở dùng để ghi nhận vị trí và hướng chuyển động của một thành phần để báo ECU. Mỗi chiết áp điều có 3 đầu dây nối. Đầu thứ 3 là tín hiệu nó trượt tự do trên điện trở, khi dây tín hiệu lướt tự do trên điện trở thì điện áp sẽ thay đổi.
Nguồn được cung cấp một cách riêng biệt đến từng chiết áp để phát hiện tình trạng tăng tốc chính xác, đồng thời giúp hệ thống kiểm soát được hư hỏng từ cảm biến.
Hình 3.43: Vị trí và sơ đồ chân của cảm biến bị trí bàn đạp ga
Trong cảm biến hai tín hiệu điện áp VPA1 và VPA2 từ cảm biến được gửi đến hai chân AD1 và AD2 của ECU thay đổi giá trị từ 0 – 5V tỷ lệ thuận với độ mở của bàn đạp ga. Tín hiệu VPA2 được dùng để phát hiện góc bàn đạp ga thực tế va dùng để điều khiển động cơ, cịn tín hiệu VPA1 được sử dụng để cấp thơng tin về góc mở bàn đạp ga nhằm phát hiện hư hỏng.
Hình 3.44: Đặc tính của cảm biến vị trí bàn đạp ga
Kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp qua.
- Bật cơng tắc máy ON, tiến hành đo điện áp cực VPA1 và VPA2 ở hai chế độ cầm chừng và có tải.
- Dựa vào bảng giá trị trên đó kiểm tra điện áp hoạt động của cảm biến còn nằm trong giá trị cho phép hay không.
Ký hiệu Màu dây Chức năng
1 Vàng/Đen Nguồn cấp
2 Trắng/Đỏ Tín hiệu APS1, APS2
3 Xám Mass
4 Xám Cấp nguồn + công tắc chạy không tải
5 Không sử dụng
6 Xanh dương Công tắc chạy không tải
Kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp qua.
- Bật cơng tắc máy ON, tiến hành đo điện áp cực VPA1 và VPA2 ở hai chế độ cầm chừng và có tải.
- Dựa vào bảng giá trị trên đó kiểm tra điện áp hoạt động của cảm biến còn nằm trong giá trị cho phép hay không.
3.2.6.6 Cảm biến tốc độ xe ( VSS - Vehicle Speed Sensor)
Mô tả cảm biến tốc độ xe
Cảm biến tốc độ xe được sử dụng cho việc: + Xác định tốc độ động cơ rpm.
+ Vị trí của trục khuỷu ( thông tin này cần cho việc xác định vị trí của piston động cơ).
Hình 3.46: Hình dạng bên ngồi và vị trí lắp đặt trên động cơ.
Tốc độ động cơ được tính tốn là nhờ vào tần số tín hiệu mà cảm biến gửi đến ECU. Tín hiệu của cảm biến tốc độ động cơ là một trong những tín hiêu quan trọng nhất của hệ thống điều khiển điện tử động cơ.
Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của cảm biến tốc độ xe
Cảm biến được gắn đối diện với đĩa tín hiệu – dạng bánh răng có những khoảng trống giữa những răng và một khoảng trống lớn hơn so với những khoảng trống khác. Bên trong cảm biến có lõi sắt non được bọc ở ngoài là cuộn dây. Lõi sắt non được nối trực tiếp với một nam châm vĩnh cửu.
Hình 3.47: Cấu tạo cảm biến tốc độ xe
Khi động cơ hoạt động – đồng nghĩa với việc đĩa tín hiệu quay, tác động của những răng cưa của đĩa tín hiệu đối với từ trường của cuộn dây tạo ra tín hiệu điện áp biến thiên liên tục tương ứng với số răng của đĩa tín hiệu. Độ lớn giá trị tín hiệu mà cảm biến gửi đi sẽ tăng lên ứng với tốc độ của đĩa tín hiệu. Các răng của đĩa tín hiệu ra xa khỏi cực từ thì từ trường trong cuộn dây cảm ứng sẽ yếu. Lý do của từ trường bị yếu là khe hở của khơng khí có từ trở lớn, khi răng đi về gần cực từ hơn thì khe hở khơng khí giảm xuống từ trường tập trung đi qua cuộn dây. Khi từ trường đi qua cuộn dây các đường sức sẽ cảm ứng trong cuộn dây một điện thế cảm ứng bằng “0”.
Khi răng di chuyển xa cực thì khe hở khơng khí tăng lên từ trường bị phân tán, điện áp cảm ứng sẽ có chiều ngược lại trong cuộn cảm. Sau cùng khe hở khơng khí q lớn từ trở nên yếu và ổn định vì thế khơng có điện áp sinh ra trong cuộn cảm ứng.