- Giao tiếp ngõ ra
2. CÁC CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN 1 Cảm biến vị trí trục khuỷu
2.4.3. Nguyên lí làm việc
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.
Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) đến cảm biến rồi trở về ECU về mass. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự – số (bộ chuyển đổi ADC – Analog to Digital converter).
Khi nhiệt độ 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 ECU động cơ biết động cơ đang lạnh. Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU động cơ biết là động cơ đang nóng.
2.5. Cảm biến vị trí bướm ga
2.5.1. Chức năng nhiệm vụ
Cảm biến vị trí bướm ga được sử dụng để đo độ mở vị trí của cánh bướm ga để báo về hộp ECU. Từ đó, ECU sẽ sử dụng thơng tin tín hiệu mà cảm biến vị trí bướm ga gửi về để tính tốn mức độ tải của động cơ nhằm hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều chỉnh bù ga cầm chừng và điều khiển chuyển số.
Khi đạp gấp ga ở trong chế độ toàn tải, ECM sẽ tự động ngắt A/C, ECU chuyển về chế độ “Open loop” để điều khiển phun nhiên liệu, bỏ qua tín hiệu từ cảm biến ơ-xy
2.5.2. Cấu tạo
Hình 2.5 Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga
2.5.3. Nguyên lí làm việc
Bướm ga được mở ga hoặc đóng lại khi tài xế đạp hoặc nhả bàn đạp ga. Lúc này, cảm biến bướm ga sẽ ghi lại hoạt động mở của bướm ga và chuyển hóa góc mở bướm ga thành một tín hiệu điện áp và gửi tới ECU.
Nguyên lí loại tuyến tính:
Khi cánh bướm ga mở, con trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp tăng dần ở cực VTA tương ứng với góc mở cánh bướm ga. Khi cánh bướm ga đóng hồn tồn, tiếp điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2. Tín hiệu sẽ được đưa đến những hộp điều khiển khác để thực hiện việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cho động cơ.
2.6. Cảm biến oxy
2.6.1. Chức năng nhiệm vụ
Cảm biến oxy sử dụng để đo nồng độ oxy cịn thừa trong khí xả gửi về ECU, ECU dựa vào tín hiệu cảm biến ơ xy gửi về sẽ hiểu được tình trạng nhiên liệu đang giàu (đậm) hay đang nghèo (nhạt) và từ đó đưa ra tín hiệu điều chỉnh lượng phun cho thích hợp.
2.6.2. Cấu tạo
Loại được làm bằng gốm ziconium và được phủ 1 lớp Platin ở bề mặt tiếp xúc với khí xả. có đường dẫn khơng khí đi vào bên trong lõi cảm biến (hình 2.6 )
Ở điều kiện nhiệt độ cao (trên 350 độ C), với sự chênh lệch nồng độ khí xả của 2 bề
mặt ngồi và trong lõi cảm biến, cảm biến sẽ tạo ra 1 tín hiệu điện áp nằm trong khoảng
0.1-0.9V.
+ Điện áp càng nhỏ là càng nghèo nhiên liệu. + Điện áp càng lớn là càng giàu nhiên liệu.
Hình 2.6 Cấu tạo cảm biến oxy
Để cảm biến nhanh đạt tới nhiệt độ vận hành khi mới khởi động (trên 350 độ C), Cảm biến có thêm 1 điện trở nung nóng bên trong để nung nóng cảm biến khi mới nổ máy. Giá trị của điện trở nung nóng nằm khoảng 6-13Ω
2.6.3. Ngun lí làm việc
Cảm biến oxy được lắp tại ống xả, bề mặt làm việc của cảm biến tiếp xúc trực tiếp với khí xả, trong lõi của cảm biến có đường đưa khơng khí từ ngoài vào, sự chênh lệch về nồng độ oxy giữa 2 bề mặt của cảm biến oxy sẽ tạo ra 1 điện áp: 0,1-0,9V.
+ Tín hiệu điện áp gần 0V là hỗn hợp nhiên liệu đang nghèo. + Tín hiệu điện ápgần 0.9V là hỗn hợp nhiên liệu đang giàu.
Cảm biến oxy làm việc trên dựa vào độ chênh lệch nồng độ oxy giữa 2 bề mặt của cảm biến, cảm biến sẽ làm việc tốt ở nhiệt độ 3500̊C, cho nên người ta bố trí 1 bộ phận nung nóng trong cảm biến để giúp cảm biến nhanh đạt đến nhiệt độ làm việc khi động cơ nguội. Khi On chìa dây sấy của cảm biến sẽ được ECU nhịp mát để nung nóng cảm biến.
2.7. Cảm biến kích nổ
2.7.1. Chức năng nhiệm vụ
Nhiệm vụ của cảm biến kích nổ Knock Sensor là để đo tiếng gõ trong động cơ và phát ra tín hiệu điện áp gửi về ECU, từ đó ECU sẽ nhận và phân tích tín hiệu đó để
điều chỉnh góc đánh lửa sớm làm giảm tiếng gõ (Thông thường tiếng gõ sinh ra là do va đập các chi tiết cơ khí trong động cơ bởi hiện tượng kích nổ).
2.7.2. Cấu tạo
Cảm biến kích nổ có cấu tạo bởi 1 vật liệu áp điện, tinh thể thạch anh. Khi có tiếng gõ, cảm biến với tinh thể thạch anh sẽ tự phát ra điện áp và gửi về ECU.
Hình 2.7 Cảm biến kích nổ
2.7.3. Ngun lí làm việc
Khi động cơ hoạt động, vì lý do nào đó dẫn tới có tiếng gõ (tự kích nổ, động cơ nóng q, va đập cơ khí….) cảm biến sẽ tạo ra 1 tín hiệu điện áp gửi về ECU và ECU sẽ điều chỉnh trễ góc đánh lửa lại để giảm tiếng gõ.
Cụ thể: Các phần tử áp điện của cảm biến kích nổ được thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung của động cơ khi có hiện tượng kích nổ để xảy ra hiệu ứng cộng hưởng (f = 6KHz – 13KHz).
Như vậy, khi động cơ có xảy ra hiện tượng kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu áp lực lớn nhất và sinh ra một điện áp. Tín hiệu điện áp này có giá trị nhỏ hơn 2,5V. Nhờ tín hiệu này, ECU động cơ nhận biết hiện tượng kích nổ và điều chỉnh giảm góc đánh lửa cho đến khi khơng cịn kích nổ. ECU động cơ có thể điều chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại