Hình 2-24: Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt
1-Thân cảm biến; 2-Đầu cắm; 3-Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 4-Dây sấy platin
Nguyên lý làm việc
Dịng điện chạy qua bộ nhiệt áp làm cho nĩ nĩng lên. Khi khơng khí đi qua bộ nhiệt áp, nĩ sẽ nguội đi dựa trên khối lượng khơng khí đi vào. Bằng cách kiểm sốt dịng điện chạy qua melter để giữ nhiệt độ cáp khơng đổi, thể tích khí vào cĩ thể được đo bằng cách đo dịng điện.
Dây cầu chì được kết nối trong mạch rẽ nhánh trên cảm biến khí nạp thực tế. Đoạn mạch cầu cĩ điện thế tại hai điểm A và B bằng nhau nếu các điện trở tích điện theo đường chéo bằng nhau.Khi khơng khí chạy qua dây Rh nguội đi, điện trở giảm, dẫn đến hiệu điện thế giữa hai điểm A và B. Một bộ khuếch đại cảm nhận được sự khác biệt này làm cho điện
áp đặt vào mạch tăng lên làm cho nhiệt độ của dây tĩc tăng trở lại làm cho điện trở tăng cho đến khi điện áp trong mạch cầu cân bằng trở lại.
Chức năng mạch cầu này cho phép cảm biến đo lượng khí nạp bằng cách cảm nhận điện áp tại điểm B. Trong hệ thống này, nhiệt độ nĩng chảy được duy trì liên tục ở nhiệt độ khơng đổi cao hơn nhiệt độ của khí được cung cấp bằng nhiệt điện trở Ra.
Do đĩ, khối lượng khí nạp cĩ thể được đo chính xác mà khơng yêu cầu hiệu chỉnh nhiệt độ hoặc áp suất khí nạp.
Mạch điện
Hình 2-25: Mạch điện của cảm biến lưu lương khí nạp kiểu dây nhiệt
Vị trí lắp trên ơ tơ
Hình 2-26: Cảm biến lưu lương khí nạp kiểu dây nhiệt lắp trên động cơ TOYOTA CAMRY 2AZ
h. Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng giĩ, nĩ chuyển gĩc mở bướm ga thành một điện áp gửi về ECU. Tín hiệu IDL được sử dụng chủ yếu để điều khiển cắt nhiên liệu khi giảm tốc và hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa, cịn tín hiệu VTA và PSW dùng để tăng lượng phun nhiên liệu để tăng cơng suất ra.
Cĩ 2 loại: loại tiếp điểm (bật, tắt) và loại tuyến tính
Loại tiếp điểm
Cơng dụng: Dùng để xác định vị trí bướm ga. ECU dùng tín hiệu này để điều chỉnh
cắt nhiên liệu hay tăng lượng phun nhiên liệu.
Cấu tạo: Cảm biến nhận biết động cơ đang ở chế độ khơng tải hay tải nặng bằng các
tiếp điểm khơng tải IDL hay trợ tải PSW.
Hình 2-27: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga loại cĩ tiếp điểm
(a): Loại 2 tiếp điểm; (b): Loại 3 tiếp điểm; (c): loại cĩ cực L1 L2, L3; (d): Loại cĩ cực ACC1, ACC2
Các tiếp điểm hay các cực khác cĩ thể cũng được sử dụng để thực hiện các chức năng khác tuỳ theo kiểu của động cơ. Chúng bao gồm:
Cơng tắc cháy sạch LSW để hiệu chỉnh cháy sạch.
Cực L1, L2, L3 điều khiển ECT; ACC1, ACC2 để nhận biết sự giảm tốc.
Mạch điện:
Hình 2-28: Sơ đờ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga loại cĩ tiếp điểm
Loại tuyến tính
Cấu tạo: Bao gồm hai tiếp điểm trượt, tại mỡi đầu của nĩ cĩ lắp các tiếp điểm để tạo
tín hiệu IDL và VTA.
Đĩng
Mở
Điện trở Con trượt (tiếp điểm cho tín hiệu Con trượt (tiếp điểm cho tín hiệu IDL)
Hình 2-29: Sơ đờ cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính
Một điện áp khơng đổi 5V được cấp cho cực VC từ ECU động cơ, khi tiếp điểm trượt dọc theo điện trở tương ứng với gĩc mở của bướm ga, một điện áp được cấp đến cực VTA tỉ lệ với gĩc mở này. Khi bướm ga đĩng hồn tồn, tiếp điểm cho tín hiệu IDL, nối cực IDL và E2.
Mạch điện:
Hình 2-30: Mạch điện và đường đặc tính, cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính i. Cảm biến oxy
Cơng dụng
Để chống ơ nhiễm, trên các phương tiện được trang bị bộ khử hoạt tính (TWC - bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều). Ở tỷ lệ bộ chế hịa khí lý tưởng (α = 1), bộ giảm tốc làm việc với hiệu suất tối đa. Cảm biến oxy được sử dụng để xác định thành phần tức thời của bộ chế hịa khí của động cơ đang chạy. Nĩ tạo ra một tín hiệu điện áp được gửi đến ECU để thiết lập tỷ lệ chính xác của bộ chế hịa khí trong một điều kiện làm việc cụ thể (chế độ điều khiển đĩng). Loại Zirconium CB vị trí bướm ga Đến các ECU khác Khơng tải Mở hồn tồn Đĩng Bướm ga Mở VTA phát ra ID L p h át r a
Cấu tạo:
Hình 2-31: Cấu tạo cảm biến oxy
1: Đệm dẫn Điện; 2: Thân cảm biến; 3: Chất điện phân khơ; 4,5: Điện cực ngồi và trong
Nguyên lý hoạt động:
Loại này cĩ thành phần chủ yếu là Zirconium dioxide (ZrO2¬), cĩ đặc tính hấp thụ các ion oxy âm. Cảm biến oxy này thực chất là một loại pin cĩ sức điện động phụ thuộc vào nồng độ oxy trong khí thải với ZnO2 là chất điện phân. Mặt trong của ZnO2 tiếp xúc với khơng khí, mặt ngồi tiếp xúc với oxy trong khí thải. ZnO2 được phủ trên mỡi mặt một điện cực gỉ để dẫn điện. Lớp bạch kim này rất mỏng và xốp, cho phép oxy dễ dàng khuếch tán qua.Khi khí thải cĩ chứa một lượng nhỏ ơxy do hỡn hợp nhiên liệu giàu, lượng ion ơxy thu được trên điện cực tiếp xúc khí ít hơn lượng ion thu được trên điện cực tiếp xúc khí với khơng khí. Sự khác biệt về số lượng ion này tạo ra tín hiệu điện áp khoảng 600 ÷ 900 mV. Mặt khác, khi sự khác biệt về số lượng ion ở hai điện cực nhỏ hơn so với trường hợp xăng pha lỗng, pin oxy sẽ phát ra tín hiệu điện áp thấp khoảng 100-400 mV.
Mạch điện:
Hình 2-32: Sơ đờ mạch điện cảm biến oxy loại Zirconium
Loại Titan
Cấu tạo: Loại cảm biến oxy này bao gồm một phần tử bán dẫn được làm bằng titan
điơxít (TiO2, giống như ¬ZrO2, một loại gốm). Cảm biến này sử dụng một phần tử màng dày bằng titan được hình thành ở đầu phía trước của một ống mỏng để phát hiện nồng độ oxy trong khí thải.
.
Hình 2-33: Cấu tạo cảm biến oxy loại Titan
Hoạt động: Đặc tính của titan là điện trở của nĩ thay đổi theo nồng độ oxy trong khí
thải. Lực cản này thay đổi đột ngột tại các đường viền sáng tối của tỷ lệ hỡn hợp nhiên liệu khơng khí (như trong đồ thị). Điện trở của Titanium cũng thay đổi rất nhiều khi nhiệt độ thay đổi. Một bộ sấy được đặt trong ống mỏng để giữ cho nhiệt độ của nguyên tố titan khơng đổi.
Mạch điện:
SVTH : Nam, Điền, Hồng, Tài, BảoTrang 51
Cảm biến Ơxy
Dây dẫn
Lớp Titan Vỏ bảo vệ
Hình 2-34: Sơ đờ mạch điện cảm biến oxy loại Titan
Cảm biến Ơxy này được nối với ECU động cơ theo mạch điện như hình vẽ. Một điện áp 1V luơn được cấp đến cực OX(+). ECU cĩ 1 bộ so sánh sự sụt áp tại cực OX (do sự thay đổi điện trở của titan) với 1 điện áp so sánh là 0,45V. Nếu điện áp OX lớn hơn 0,45V ECU động cơ sẽ nhận là tỷ lệ khơng khí-nhiên liệu đậm (điện trở cảm biến Ơxy thấp), ngược lại tỷ lệ là nhạt.
2.2. Tổng quan về hệ thớng đánh lửa
2.2.1. Cơng dụng, yêu cầu hệ thớng đánh lửa điện tử
2.2.1.1. Cơng dụng
Hệ thống đánh lửa của động cơ giúp biến đổi dịng điện một chiều điện áp thấp (12 V hoặc 24 V) thành xung điện áp cao (15 kV đến 35 kV). Các xung điện áp cao này được gửi đến bugi của xi lanh vào đúng thời điểm để tạo ra tia lửa điện cao áp đốt cháy hịa khí trong xi lanh.
2.2.1.2. Yêu cầu
Hệ thống đánh lửa hoạt động tốt thì cần đáp ứng các yêu cầu sau:
- Hệ thống đánh lửa phải tạo ra sức điện động thứ cấp đủ mạnh để phĩng điện qua khe hở điện cực bugi ở mọi chế độ hoạt động.
- Tia lửa điện ở bugi phải cĩ đủ năng lượng và thời lượng để đốt cháy hồn tồn hỡn hợp. - Gĩc đánh lửa sớm phải chính xác ở tất cả các chế độ vận hành của động cơ.
- Những linh kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt ở nhiệt độ cao và rung động mạnh.
- Độ mịn điện cực của bugi phải nằm trong phạm vi cho phép.
2.2.1.3. Phân loại
Theo đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động, hệ thống đánh lửa được chia thành các loại sau:
Hệ thớng đánh lửa thường hoặc Hệ thớng đánh lửa cơ khí: Đây là loại hệ thống đánh lửa
phổ biến được sử dụng trên hầu hết các xe ơ tơ ngày xưa, đĩ là lý do tại sao nĩ cịn được gọi là hệ thống đánh lửa cổ điển.
Hệ thớng đánh lửa Manheto hoặc Vơlăng manhetíc: Đây là một hệ thống đánh lửa áp
suất cao độc lập mà khơng cần pin và máy phát điện. Do đĩ, hệ thống đánh lửa này cĩ độ tin cậy cao và được sử dụng trên các phương tiện tốc độ cao và một số máy khai thác.
Hệ thớng đánh lửa bán dẫn tiếp xúc: Là một hệ thống đánh lửa bán dẫn kết hợp với cơ
khí, loại hệ thống đánh lửa này vẫn được sử dụng trong một số loại xe ngày nay.
Hệ thớng đánh lửa bán dẫn khơng cĩ tiếp điểm: Đây là một hệ thống đánh lửa ở trạng
thái bán dẫn trong đĩ thời điểm đánh lửa được điều khiển bởi các tín hiệu nhận được từ các cảm biến tiếp xúc cơ học với trục khuỷu.
Theo loại cảm biến đánh lửa, hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng tiếp xúc được chia thành các loại sau:
Hệ thớng đánh lửa cảm biến điện từ: Theo loại cảm biến điện từ được sử dụng, hệ thống
đánh lửa này được chia thành hai loại: nam châm đứng yên và quay nam châm.
Hệ thớng đánh lửa cảm biến quang học
Hệ thớng đánh lửa cảm biến Hall
Tùy thuộc vào dạng năng lượng được lưu trữ trước khi đánh lửa, hệ thống đánh lửa được chia thành hai loại như sau:
Hệ thớng đánh lửa sử dụng điện từ: hệ thống đánh lửa bao gồm hệ thống đánh lửa thơng
thường, hệ thống mồi nhử dựa trên bĩng bán dẫn , và hệ thống đánh lửa Maltho. Trong loại này, năng lượng đánh lửa được lưu trữ trong từ trường của một máy biến áp đặc biệt gọi là máy biến áp đánh lửa.
Hệ thớng đánh lửa điện dung: Đây là loại hệ thống đánh lửa mới về nguyên lý và cĩ nhiều
ưu điểm nên được sử dụng rộng rãi trên ơ tơ ngày nay.tơ.
Hệ thớng đánh lửa dùng má vít: Do cịn nhiều nhược điểm trong quá trình làm việc nên hệ
Hệ thớng đánh lửa ManManh: Thường được sử dụng trên máy kéo và xe khơng dùng pin,
cũng được sử dụng cho các loại xe đặc biệt cần cĩ hệ thống đánh lửa đáng tin cậy. Cực kỳ đáng tin cậy và hoạt động độc lập với pin, được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng khơng, cả trong máy bay động cơ piston và xe máy.
Hệ thớng đánh lửa bán dẫn: Hệ thống đánh lửa bán dẫn lại được phân thành hai loại nữa
đĩ là:
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn cĩ tiếp điểm
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng cĩ tiếp điểm.
Hệ thớng đánh lửa bán dẫn cĩ tiếp điểm
Cĩ thể sử dụng thay thế cho các xe đời trước nay sử dụng hệ thống đánh lửa má vít. Sử dụng cho các động cơ thấp tốc bởi vì tốc độ cao sẽ làm cho transistor đĩng cắt khơng tích cực làm giảm Uy và chĩng mịn tiếp điểm. Hiện nay ít cịn dùng trên các dịng xe hiện đại
Hệ thớng đánh lửa bán dẫn khơng tiếp điểm
Sơ đờ nguyên lý:
Hình 2-35: Sơ đờ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng tiếp điểm
Đặc điểm của sơ đờ
- Khơng cần tiếp điểm, do đĩ khơng cịn tiếp xúc ăn mịn, và tuổi thọ của hệ thống đánh lửa được tăng lên tương ứng.Loại bỏ các má của vít cơ để dễ dàng điều chỉnh gĩc của cốc hút.Dễ dàng cài đặt, ổn định và yên tĩnh như các tiếp điểm vít.
- Ứng dụng trên các phương tiện mới như xe du lịch yêu cầu điều chỉnh đơn giản gĩc đánh lửa trước.
Hệ thớng đánh lửa điện dung
Sơ đờ nguyên lý
Hình 2-36: Sơ đờ hệ thống đánh lửa điện dung điều khiển vít cĩ mạch chống rung
1. Ắc quy; 2. Khĩa điện; 3.Tụ tích; 4. Bobin; 5. Dây cao áp tới bộ chia điện
Đặc điểm của sơ đờ
- Năng lượng điện trường tích lũy trong tụ điện nên cĩ năng lượng lớn.
- Thường được sử dụng trên các xe thể thao, xe đua, động cơ cĩ piston tam giác và trên xe gắn máy.
Hệ thống đánh lửa điện tử:
Hệ thống đánh lửa điện tử gián tiếp
Sơ đồ nguyên lí
Hình 2-37: Sơ đờ hệ thống đánh lửa gián tiếp
1. Cảm biến vị trí trục khuỷu; 2. Cảm biến vị trí trục cam; 3. Cảm biến vị trí bướm ga, 4.Các cảm biến khác; 5. ECU; 6. Ắc quy; 7. Cơng tắc máy; 8. Bobin; 9. IC đánh lửa; 10. Bộ chia điện; 11. Bugi đánh lửa.
Đặc điểm của sơ đồ
- Thời điểm đánh lửa chính xác, loại bỏ được các chi tiết dễ hư hỏng như bộ ly tâm.
- Dễ dàng điều chỉnh tự động thời điểm đánh lửa nhờ chương trình của ECU. + Kiểm sốt tốt quá trình hoạt động nhờ cĩ tín hiệu phản hồi IGF.
- Sử dụng trên các xe du lịch, xe khách nhỏ đời mới cĩ cơng suất vừa (số xi lanh ít) tốc độ trung bình.
Hệ thớng đánh lửa điện tử trực tiếp
Hệ thớng đánh lửa điện tử trực tiếp sử dụng bobin đơi Sơ đồ nguyên lý
Hình 2-38: Sơ đờ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bơbin đơi
1. Cảm biến vị trí trục khuỷu; 2. Cảm biến vị trí trục cam; 3. Cảm biến vị trí bướm ga; 4.Các cảm biến khác; 5. ECU; 6. Bobin; 7. IC đánh lửa; 8. Bugi đánh lửa.
Đặc điểm của sơ đồ
- Dây cao áp ngắn thế nên giảm tổn thất điện năng, giảm điện dung kí sinh, giảm nhiễu sĩng
vơ tuyến.
- Khơng cịn phân phối điện áp cao, do đĩ khơng cĩ khe hở trên đường dẫn điện áp cao.
- Các bộ phận dễ hư hỏng phải được loại bỏ và làm bằng vật liệu cách nhiệt tốt như bộ phân
phối, chổi , nắp bộ phân phối.
- Dùng bobin đơi cho 4 xi lanh nên giảm số bobin, giảm nhánh điều khiển cho ECU, giảm số
lượng transistor nên giảm giá thành.
- Phổ biến trong các loại ơ tơ hiện đại do cĩ nhiều lợi ích, nĩ được sử dụng trong động cơ của
các loại ơ tơ du lịch đời mới để tăng hiệu suất động cơ bằng cách đơn giản là tạo ra thời điểm đánh lửa chính xác cho từng chế độ vận hành của động cơ
Hệ thớng đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn Sơ đồ nguyên lý
Hình 2-39: Sơ đờ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bơbin đơn
1. Cảm biến vị trí trục khuỷu; 2. Cảm biến vị trí trục cam; 3. Cảm biến vị trí bướm ga; 4.Các cảm biến khác; 5. ECU; 6. Bobin; 7. IC đánh lửa; 8. Bugi đánh lửa.
Đặc điểm của sơ đồ
- Khơng Khơng cĩ cáp cao áp nên ít mất năng lượng đánh lửa hơn.
- Khơng cĩ bộ chia điện nên ít hỏng hĩc hơn.
- Mỡi cuộn dây được điều khiển riêng biệt bởi một nhánh của ECU, cho phép nĩ hoạt động
- Thời điểm đánh lửa chính xác và tối ưu ở mọi chế độ làm việc được cho là để tăng hiệu suất