CHUONG 2: CHUONG 2: KHAI THAC HE THONG PHUN XANG DIEN TU DONG
1. Bộ điều khiển động cơ ECM
2.2.2 Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử
Hệ thông điều khiển phun xăng điện tử gồm hệ thống tín hiệu đầu vào và bộ điều khiển động cơ ECM.
Hệ thông tín hiệu đầu vào bao gôm các loại cảm biên như cảm biên do gid, cam biên nhiệt độ khí nạp, cảm biên nhiệt độ nước làm mát, cảm biên oxy, cảm biên vị trí trục cam, cảm biờn vị trớ trục khuỷu, cảm biờn vị trớ bướm ứa,... Cỏc cảm biờn này giỳp nhận biết được trạng thái và tình trạng hoạt động của động cơ.
Các tín hiệu nhận biết về lượng không khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ động cơ, khí nạp, sự tăng hoặc giảm tốc sẽ được gửi về ECU. Từ các tín hiệu đó, ECU sẽ tính toán xác định lượng phun và thời điểm phun và gửi tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành là các kim phun được đặt trước đường ống nạp.
Kim phun xăng . ơ 3
-_ Cảm biên vị trí trục cam nạp Cảm biến vị trí trục cam xả Cảm biến vị trí trục
khuyu
Cam bién ti lệ không khí - nhiên liệu
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến vị trí bướm ga
Hình 2.11 Vị trí các cảm biến đầu vào trên động cơ 2ZR-FE.
33
Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lê Trí Tường
2.2.2.1. Cảm biến đo khối lượng khí nạp (MAF)
Cảm biến đo khối lượng khí nạp (MAF) là một trong nhiều loại cảm biến đo gió được sử dụng trên động cơ hiện nay. là một thành phần quan trọng trong hệ thống đo lường khí trong động cơ của ô tô hoặc các thiết bị sử dụng động cơ đốt trong. Cảm biến MAF được sử dụng để đo lượng khí hút vào động cơ, giúp hệ thống điều chỉnh tỷ
lệ nhiên liệu và không khí phù hợp để đảm bảo hoạt động hiệu quả và giảm thiêu khí
thải có hại.
Cảm biến MAF thường được đặt gần hộp lọc không khí hoặc trong ống hút không khí trước bình xăng của động cơ. Khi không khí đi qua cảm biến MAF, nó sẽ đo lượng khí thông qua một cảm biến nhạy cảm và gửi dữ liệu về lượng khí này đến hệ
thống điều khiển động cơ.
Thông tin về lượng khí này sẽ được sử dụng để tính toán tỷ lệ nhiên liệu và
không khí tối ưu cần thiết để đạt được hiệu suất tốt nhất và tiêu thụ nhiên liệu hiệu quả. Cảm biến MAF giúp điều chỉnh lượng nhiên liệu được phun, giúp đảm bảo đốt
cháy hiệu quả và giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm môi trường.
Nếu cảm biến MAF bị hỏng hoặc bản, nó có thê gây ra các vấn đề với hệ thống động cơ như mất công suất, khả năng tăng tốc kém, tiêu thụ nhiên liệu tăng, hay thậm chí gây hỏng các bộ phận khác của động cơ. Vì vậy, bảo trì định kỳ và sạch sẽ cảm biến MAF là cực kỳ quan trọng để đảm bảo hoạt động én định của phương tiện.
Dây sấy
Câm biên nhiệt độ khí nạp
Dòng khí nạp Nhiệt điện trở
Hình 2.12 Cảm biến đo gió loại day nhiét (MAF).
Cảm biến đo gió loại dây nhiệt có cấu tạo gồm hai bộ phận chính là dây nhiệt
(dây sấy) và nhiệt điện trở.
34
Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lê Trí Tường Dây nhiệt (dây sấy) được cung cấp điện sẽ nóng lên, khi không khí được nạp vào
đi qua dây nhiệt sẽ bị giảm nhiệt độ xuống. Và để duy trì một nhiệt độ có định cho dây
nhiệt thì cần phải cung cấp điện áp cao hơn cho nó để tăng nhiệt độ lên bằng với nhiệt độ tiêu chuẩn. Dựa vào điện áp cung cấp cho dây nhiệt để xác định khối lượng gió đi vào động cơ.
Nhiệt điện trở Ra và R2; dây sấy Rh và R1 sẽ tạo thành 2 cầu phân áp.
Khi chưa có gió vào thì điện áp tại A và B bằng nhau. Khi đó OPAM ngắt,
transistor ngắt, vậy vậy không có dòng điện cung cấp cho dây sấy.
Khi có gió vào thì nhiệt độ của dây sấy giảm làm cho giá trị của nhiệt điện trở thay đổi. Lúc này điện áp tại nút A và B khác nhau, OPAM sẽ dẫn và transistor cũng dẫn và có dòng điện cung câp cho dây sây.
Điện áp cung cấp cho dây sấy là điện áp tại chân VG, điện áp tại chân VG càng cao thì lượng gió vào động cơ càng nhiêu.
Cảm biến đo gió loại dây nhiệt ECU động cơ
“x~
Bộ khuyếch đại xử lý
He |
Hình 2.13 Sơ đồ mạch điện cảm biến đo gid loai dây nhiệt.
2.2.2.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Cảm biến nhiệt độ khí nạp nhận biết nhiệt độ của khí nạp. Giống với cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến nhiệt độ khí nạp bao gồm một nhiệt điện trở và được lắp trong cảm biến đo gió loại dây nhiệt.
35
Luan Van Tét Nghiép SVTH: Lê Trí Tường
Giá trị của điện trở sẽ thay đổi theo nhiệt độ của khí nạp. Khi nhiệt độ khí nạp tăng thì giá trị điện trở sẽ giảm và ngược lại, khi nhiệt độ của khí nạp giảm thì giá trị điện trở sẽ tăng lên. Chính sự thay đôi vê giá trị điện trở sẽ làm cho giá trị của tín hiệu
điện áp gửi về ECU.
; (— Vcc=5V
Đên Relay chính +B =
+B;
ADC CPU
WJ —
THA | |E2 E2 E;
|
Cảm biến nhiệt độ khi nap
Hình 2.14 Sơ đồ mạch điện cảm nhiệt độ khí nạp.
Cảm biến nhiệt độ không khí nạp kết hợp với cảm biến đo gió dây nhiệt để cung
cấp thông tin quan trọng cho hệ thống điều khiển động cơ. Cảm biến đo nhiệt độ khí nạp trước khi vào hệ thống nạp của động cơ. Thông tin về nhiệt độ khí nạp cùng với thông tin từ cảm biễn đo gió loại dây nhiệt được sử dụng để tính toán mật độ khí nạp.
Dựa trên mật độ khí nạp và nhiệt độ, hệ thông điều khiển nạp sẽ tính toán tỷ lệ nhiên
liệu - khí phù hợp cho điều kiện hoạt động hiện tại của động cơ. Điều này giúp đạt
được hiệu quả cao về tính kinh tế và tuân thủ các quy định về khí thải rất khắt khe của xe ô tô hiện nay.
Giá trị điện trở
-20 0 20 40 60 80 100 °C
Nhiệt độ
Hình 2.15 Mối quan hệ giữa nhiệt độ khí nạp và giá trị của biến trở.
36
Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lê Trí Tường 2.2.2.3. Cảm biến vị trí bướm ga
Bướm ga
Hình 2.16 Cổ họng nạp của động cơ 2ZR-FE.
Cảm biến vị trí bướm ga có chức năng chuyền hóa góc mở của bướm ga thành tín hiệu điện ỏp và gửi đến ECU xỏc định được vị trớ của bướm ứa, từ đú tớnh toỏn mức độ tải của động cơ nhằm hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều chỉnh bu ga câm chừng,... Cảm biên vị trí bướm ga được lặp ở cô họng gió.
Cảm biến vị trí bướm ga sử dụng trên động cơ 2ZR-FE trên Toyota Corolla Cross là loại cảm biến sử dụng hiệu ứng Hall. Cam biến vị trí bướm ga loại Hall sử dụng một cặp cảm biến hall song song với nhau nhằm mục đích tăng độ tin cậy của tín hiệu đưa về ECU.
Cam biến vị trí bướm ga
Vòng nam châm
Ic el Hall
Ic
Vong nam cham
ECM
Hinh 2.17 So dộ mach diộn cam biộn vị trớ bướm ứa.
Cảm biến vị trí bướm ga loại hall gồm IC được thiết kế từ các phần Hall và nam châm quay xung quanh. Các nam châm được lắp phía trên trục bướm ga. Theo đó, khi van tiết lưu mở, các nam châm quay và bắt đầu thay đổi vị trí. Tại thời điểm này, IC
37
Luan Van Tot Nghiép SVTH: Lê Trí Tường Hall phat hiện sự biến đổi trong từ thông và điện áp của các đầu nối VTAI và VTA2.
Thông tin được gửi đến ECU.
< Š Giá trị điện áp ra
Đóng hoàn toàn Mỡ hoàn toàn
Góc mở bướm ga
Hình 2.18 Mối quan hệ giữa góc mở bướm ga và giá trị điện áp ra.
2.2.2.4. Cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến vị trí trục khuỷu được sử dụng trên động cơ 2ZR-FE của Toyota là loại cảm biến điện từ. Cấu tạo bao gồm một nam châm vĩnh cửu, cuộn dây, lõi thép. Cảm biến này được gắn gần một bánh răng gọi là roto. Khi mỗi răng di chuyển, một xung điện áp được tạo ra trong cuộn dây và mỗi răng tạo ra một xung. Khi bánh răng quay nhanh hơn thì sẽ tạo ra nhiều xung hơn. ECM xác định tốc độ quay của bộ phận dựa trên số lượng xung. Số lượng xung trong một giây là tần số tín hiệu.
Roto Cuộn dây Lõi thép
Nam châm