Chương I: Tổng Quan Về Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Xăng
Chương 2: Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ 1NZ-FE Trên Xe Toyota Yaris 2011
1.2. Hệ thống phun xăng
1.2.1 Nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên l ý làm việc của các cảm biến
Hình 11 Vị trí của các cảm biến 1.2.1.1 Cảm biến lượng oxi trong khí xả
a. Nhiệm vụ
Cảm biến này được lắp đặt trong ống thoỏt khớ thải. Chức năng là theo dừi, ghi nhận lượng ôxy còn xót trong khí thải để báo cho ECM. Qua đó ECM biết hỗn hợp nghèo xăng hay giàu xăng để tăng hay giảm lượng phun cho phù hợp.
b. Cấu tạo
Hình 12 Cấu tạo cảm biến oxy
1. Gốm(Zro2) 4 .Điện cực âm 2. Vỏ 5 .Đường ống xả
3. Điện cực dương 6 .Bộ phận tiếp xúc Chi tiết chính là ống sứ được chế tạo từ zirconium dioxyde ( ZrO2). Mặt trong và ngoài của ống sứ được phủ lớp platine mỏng cấu trúc rỗng cho phép khí thẩm thấu qua.
Mặt ngoài của ống sứ tiếp xúc với khí thải tạo ra điện cực âm. Mặt trong tiếp xúc không khí tạo thành điện cực dương
c. Sơ đồ mạch điện
d. Nguyên lý làm việc
Nguyên lý hoạt động của cảm biến ôxy căn cứ trên sự so sánh lượng ôxy xót trong khí thải với lượng ôxy trong không khí.
Khi ống sứ được nung nóng đến 4000C nó sẽ trở nên dẫn điện. Mỗi khi có sự chênh lệch về nồng độ ôxy giữa mặt trong và ngoài ống sự thì giữa hai điên cực sẽ có một điện áp. Nếu lượng ôxy trong khí thải ít (do hỗn hợp giàu xăng) thì tín hiệu điện tạo ra khoảng 600 -900 mV, còn ngược lại trong khí thải nhiều ôxy ( do hỗn hợp nghèo xăng) thì ống sứ sẽ phát tín hiệu tương đối thấp ( khoảng 100 – 400mV).
Các cảm biến nồng độ ôxy chỉ hoạt động khi nhiệt độ cao khoảng 400 C. Do đó để giảm thời gian chờ hoạt động thì trên cảm biến còn bố trí phần tử nung nóng thực chất là một điện trở để giúp cho cảm biến nhanh chóng đạt đến nhiệt độ làm việc.
Do hệ thống kiểm soát khí xả có bộ xúc tác nên bố trí 2 cảm biến oxy 1 và oxy 2 được lắp trước và sau bộ xúc tác.
1.2.1.2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát a. Nhiệm vụ
Cảm biến này lắp đặt ngập vào trong ỏo nước của động cơ, cú cụng dụng theo dừi nhiệt độ nước của động cơ và báo về ECM.
b. Cấu tạo
Hình 13 Cảm biến nhiệt độ nước
1. Đầu nối dây điện 2. Vỏ 3. Nhiệt điện trở
Chi tiết chính là nhiệt điện trở có hệ số điện trở âm, có nghĩa là với loại điện trở này thì khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm. Nhiệt điện trở được đặt trong vỏ kim loại có gen để bắt vào thân động cơ.
c. Sơ đồ mạch điện
d. Nguyên lý làm việc
Cảm biến này rất nhạy với sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát. Khi nhiệt độ nước làm mát thấp thì giá trị điện trở của cảm biến sẽ cao, tín hiệu điện áp gửi về ECM thấp, ECM biết động cơ đang nguội lạnh và điều khiển vòi phun phun thêm. Còn khi nhiệt độ của động cơ cao thì điện trở giảm xuống, tín hiệu gửi về ECM cao, ECM biết được động cơ nóng và điều khiển vòi phun giảm lượng phun xuống
1.2.1.3 Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy và nhiệt độ khí nạp a. Nhiệm vụ
Cảm biến lưu lượng khí nạp là một trong những cảm biến quan trọng nhất vì nó được sử dụng trong EFI kiểu L để phát hiện khối lượng hoặc thể tích không khí nạp. Tín hiệu của khối lượng hoặc thể tích của không khí nạp được dùng để tính thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp có chức năng cung cấp cho ECM thông tin về nhịêt độ không khí để ECM điều chỉnh lượng phun chính xác đảm bảo tỷ lệ xăng – không khí tối ưu. Nó được lắp cùng với cảm biến lưu lượng khí nạp (đối với loại cánh van) hoặc trên vỏ lọc không khí (đối với loại cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu đo áp suất đường nạp) . Kết cấu và nguyên lý làm việc của nó giống như cảm biến nước làm mát.
ECM lấy tín hiệu điện áp gửi về ở nhiệt độ 200C làm chuẩn. Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 200C thì ECM điều khiển tăng lượng phun ra, còn nhiệt độ cao hơn 200C thì ECM điều khiển giảm lượng phun ra.
b. Cấu tạo
Hình 14 Cảm biến lưu lượng khí nạp và nhiệt độ khí nạp
Về cấu tạo thì cảm biến nhiệt độ khí nạp giống như cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ chỉ khác nhau về vị trí lắp cảm biến trên động cơ.
Như trình bày ở hình minh họa, cấu tạo của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt rất đơn giản. Một dây nhiệt và nhiệt điện trở, được sử dụng như một cảm biến, được lắp vào khu vực phát hiện. Bằng cách trực tiếp đo khối lượng không khí nạp, độ chính xác phát hiện được tăng lên và hầu như không có sức cản của không khí nạp. Ngoài ra, vì không có các cơ cấu đặc biệt, dụng cụ này có độ bền tuyệt hảo.
Hình 15 Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp c. Sơ đồ mạch điện
+B ECM
d. Nguyên l ý làm việc
Như thể hiện trong hình minh họa, dòng điện chạy vào dây nhiệt (bộ sấy) làm cho nó nóng lên. Khi không khí chạy quanh dây này được làm nguội tương ứng với khối không khí nạp. Bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây nhiệtnày để giữ cho nhiệt độ của dây nhiệtkhông đổi, dòng điện đó sẽ tỷ lệ thuận với khối không khí nạp. Sau đó có thể đo khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó. Trong trường hợp của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt, dòng điện này được biến đổi thành một điện áp, sau đó được truyền đến ECM động cơ từ cực VG.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp có gắn một nhiệt điện trở bên trong. Khi nhiệt độ càng thấp thì điện trở của nó càng lớn và ngược lại. Sự thay đổi về giá trị điện trở của nhiệt điện trở này được sử dụng để phát hiện các thay đổi về nhiệt độ của không khí nạp. Điện trở được gắn trong ECM động cơ và nhiệt điện trở trong cảm biến này tạo ra một cầu phân áp, tín hiệu điện áp ở giữa cầu là tín hiệu vào ECM. Khi nhiệt độ của khí nạp thấp, điện trở của nhiệt điện trở sẽ lớn, tạo nên một điện áp cao trong các tín hiệu THA.
1.2.1.4 Cảm biến vị trí bướm ga a. Nhiệm vụ
Cảm biến được lắp vào một đầu trục bướm ga. Chức năng của cảm biến này là chuyển đổi góc mở lớn, bé khác nhau của bướm ga thành tín hiệu điện áp gửi về ECM qua tín hiệu mở bướm ga VTA1 và VTA2.
b. Cấu tạo
Hình 16 Cấu tạo của cảm biến vị trí bướm ga
c. Sơ đồ mạch điện
d. Nguyên lý làm việc
Khi trục bướm ga xoay sẽ làm cho nam châm xoay làm cho phần tử hall phát ra điện áp và gửi tín hiệu điện áp này về ECM thông qua 2 chân tín hiệu VTA1 và VTA2.
Nếu trục bướm ga mở lớn thì điện áp gửi đến ECM lớn lúc này ECM sẽ điều khiển lượng phun nhiên liệu nhiều hơn và ngược lại sẽ ít hơn.
Chân VCTA là chân cấp nguồn cho cảm biến.
Chân ETA là chân mass của cảm biến về ECM 1.2.1.5 Cảm biến vị trí bàn đạp ga
a. Nhiệm vụ
Cảm biến vị trí của bàn đạp ga biến đổi mức đạp xuống của bàn đạp ga (góc) thành một tín hiệu điện được chuyển đến ECM động cơ.
Ngoài ra, để đảm bảo độ tin cậy, cảm biến này truyền các tín hiệu từ hai hệ thống có các đặc điểm đầu ra khác nhau.
b. Cấu tạo
Hình 17 Cấu tạo cảm biến vị trí bàn đạp ga c. Sơ đồ mạch điện
ECM
d. Nguyên l ý làm việc
Khi đạp bàn đạp ga sẽ làm cho nam châm xoay làm cho phần tử Hall phát ra điện áp và gửi tín hiệu điện áp này về ECM thông qua 2 chân tín hiệu VPA và VPA2.
Nếu đạp lớn chân ga thì điện áp gửi đến ECM lớn lúc này ECM sẽ điều khiển lượng mô tơ bướm ga xoay nhiều làm cho bướm ga mở lớn ngược lại sẽ ít hơn.
Chân VCPAvà VCP2 là chân cấp nguồn cho cảm biến.
Chân EPA và EPA2 là chân mass của cảm biến về ECM
1.2.2 Nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ chấp hành