Đồ án tốt nghiệp hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử 37

MỤC LỤC
MỤC LỤC

01

LỜI NÓI ĐẦU

04

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

05

1 1 Hiện trạng các mơ hình đào tạo tại trường Cao đẳng công nghệ và kỹ thuật
ô tô

05

1 2 Tổng quan hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử

08

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG- ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ
TRÊN Ô TƠ( TÌM HIỂU VỀ CẢM BIẾN)

11

2 1 Các cảm biến trên hệ thống phun xăng điện tử

11

2 2 Các cảm biến trên hệ thống đánh lửa điện tử

28

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA VÀ PHUN XĂNG
ĐIỆN TỬ

34

3 1 Mục đích, u cầu đối với mơ hình

34

3 2 Các thiết bị phục vụ quá trình xây dựng mơ hình
3 3 Trình tự các bước xây dựng mơ hình

34
37

KẾT LUẬN

49

TÀI LIỆU THAM KHẢO

50

SV:

3

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


LỜI NÓI ĐẦU
Xuất phát từ thực tế trang thiết bị, mơ hình học cụ đào tạo của nhà trường
cịn thiếu và chưa đồng bộ và sự chỉ đạo của quân ủy trung ương: “ đổi mới tồn
diện cơng tác giáo dục- đào tạo và xây dựng nhà trường theo hướng chuẩn hóa,
hiện đại hóa”
Được sự đồng ý của bộ mơn “ Cơ khí ơ tơ”, em cùng nhóm sinh viên lớp cơ
khí ơ tơ k45 gồm: ; Nguyễn Văn Hiếu; Trần Đăng Q; Kiều
Huy Văn tham gia: “Xây dựng mơ hình hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa
điện tử” trên ô tô Được sự giúp đỡ, hướng dẫn của các thầy giáo trong bộ mơn
Cơ khí ơ tơ trường đại học Giao thông vận tải Hà Nội đặc biệt là sự giúp đỡ và
hướng dẫn của thầy Nguyễn Hồng Quân sau một thời gian thực hiện, em cùng
các bạn đã hồn thành nhiệm vụ xây dựng mơ hình
Song song với việc xây dựng mơ hình, em đã hồn thành bản thuyết minh
đồ án tốt nghiệp nội dung đồ án gồm:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Tìm hiểu về hệ thống phun xăng-đánh lửa điện tử trên ơ tơ (Tìm
hiểu về cảm biến)
Chương 3: Xây dựng mơ hình hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử
Tuy nhiên, do kiến thức và kinh nghiệm còn nhiều hạn chế, tài liêu tham
khảo cịn ít và điều kiện thời gian khơng cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em
không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được ý kiến đóng góp và sự
chỉ bảo của các thầy ơ giáo trong bộ môn cùng các bạn sinh viên để đồ án của
em được hoàn thiện hơn
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn Hồng Quân,
thầy Trương Mạnh Hùng và các thầy cô giáo trong bộ môn “ Cơ khí ơ tơ” đã giúp
em hồn thành đồ án này

Xin chân thành cảm ơn!
Sơn tây, ngày tháng năm
Sinh viên thực hiện

SV:

4

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1 1 Hiện trạng các mơ hình đào tạo tại trường Cao đẳng công nghệ và kỹ
thuật ô tô
1 1 1 Sự phát triển công nghệ ô tô trên thế giới, hiện trạng ô tô trong quân
đội và các mơ hình đào tạo của trường cao đẳng công nghệ và kỹ thuật ô tô
Ngày nay công nghệ thơng tin và kỹ thuật điện tử có sự phát triển mạnh
mẽ, việc nghiên cứu và ứng dụng các kỹ thuật hiện đại này trên ô tô ngày càng
nhiều và không ngừng được cải tiến, thay đổi sau mỗi loạt sản xuất và nó là xu
hướng phát triển của tương lai So với những chiếc xe hơi được sản xuất từ trước
những năm 80 về trước, ôtô hiện đại khá phức tạp, mọi hệ thống trên ô tô đều
được tối ưu hoá với những hệ thống điều khiển, kiểm soát bằng điện tử để đạt
được mục đích cao nhất là tiết kiệm nhiên liệu, tăng công suất của xe, tăng tuổi
thọ của xe, giảm ơ nhiễm mơi trường và tính tiện nghi cho người sử dụng Ở
Việt Nam, hiện nay số lượng ôtô hiện đại được sử dụng ngày càng nhiều, và
Qn đội khơng nằm ngồi xu thế đó
Đối với lực lượng thợ sửa chữa, nhân viên chuyên môn, sỹ quan chỉ huy kỹ
thuật trong Quân đội, các công nghệ mới áp dụng trên ơtơ cịn rất mới mẻ Vì
vậy, để một đội ngũ thợ sửa chữa, nhân viên chuyên mơn, sỹ quan chỉ huy kỹ
thuật đào tạo ra có thể nắm bắt ngay được các cơng nghệ mới thì việc cập nhật

hoá các kiến thức mới là việc hết sức cần thiết, đặc biệt là lực lượng giáo viên
giảng dạy kỹ thuật trong các nhà trường Quân đội
Trường cao đẳng cơng nghệ và kỹ thuật ơ tơ có truyền thống phát triển trên
60 năm là đơn vị anh hùng lực lượng vũ trang, là nơi chuyên đào tạo các nhân
viên chuyên môn kỹ thuật, thợ sửa chữa ô tô có chất lượng cao, đảm bảo nhiệm
vụ kỹ thuật cho các quân binh chủng trong toàn quân
Hiện nay nhà trường mới nâng bậc đào tạo cao đẳng, mặc dù đã được nhà
trường chú trọng đầu tư mua sắm các trang thiết bi, học cụ mơ hình huấn luyện
nhưng các trang thiết bị, học cụ, mơ hình huấn luyện phục vụ nhiệm vụ đào tạo
của nhà trường vẫn còn thiếu nhiều, nhất là các học cụ mơ hình huấn luyện
SV:

5

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


chun ngành cơ khí ơ tơ cịn nhiều hạn chế Các học cụ mơ hình hiện có từ
trước đến nay chủ yếu là của các xe cơ sở ( các thế hệ xe của Liên Xơ và xe giải
phóng của Trung Quốc), một số học cụ, mơ hình mới được trang bị của các xe tư
bản đời mới thì chủ yếu là các học cụ rời và một số mô hình, cụm chi tiết tổng
thành cắt bổ khơng hoạt động, cụ thể có một số mơ hình như hình 1 1

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Hình 1 1: Các mơ hình hiện có của nhà trường
(a): Sơ đồ hệ thống đánh lửa thường; (b): Hệ thống đánh lửa bán dẫn có má
vít(HTĐL TK-102); (c) Sa bàn hệ thống điện trên xe Zin-131; (d) Sơ đồ hệ
thống khởi động và động cơ TOYOTA cắt bổ; (e) Động cơ sử dụng hệ thống
phun xăng (EFI) cắt bổ; (f) Động cơ sử dụng hệ thống phun diezen cắt bổ
SV:

6

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


1 1 2 Lựa chọn mơ hình
Với các mơ hình trên chỉ có thể, giảng dạy, học tập nghiên cứu tìm hiểu về
cấu tạo các cụm chi tiết, khơng giảng dạy, học tập, nghiên cứu tìm hiểu được
quá trình làm việc thật cũng như chẩn đoán các hư hỏng của các hệ thống, cụm
chi tiết tổng thành trên ô tô Vì vậy các mơ hình hiện có chưa đáp ứng được
nhiệm vụ đào tạo mới của nhà trường và yêu cầu về đổi mới phương pháp dạy
học trong các nhà trường quân đội, đặc biệt là yêu cầu về đào tạo những thế hệ
xe mới của chuyên ngành cơ khí ô tô Do đó nhóm sinh viên lựa chọn đề tài
“Xây dựng mơ hình hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa điện tử” trên ơ tơ
Mơ hình hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa điện tử” nhằm:
- Thuận tiện cho công tác giảng dạy và học tập của sinh viên
- Tăng tính trực quan, thực tế cho người học, đồng thời hiểu được tổng
quan toàn bộ hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử và nắm vững được cấu tạo,

nguyên lý làm việc của các cảm biến trên hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử
trên động cơ ơ tơ
- Thực hành kiểm tra, chẩn đốn được hư hỏng của hệ thống phun xăng và
đánh lửa điện tử trên mơ hình
1 1 3 Giới hạn của đề tài
Hiện nay công nghệ phun xăng và đánh lửa điện tử được áp dụng phổ biến
trên các ô tô con, gồm nhiều hãng phát triển và phân ra làm nhiều loại hệ thống
phun xăng và đánh lửa điện tử khác nhau
Trong các hệ thống đó thì hệ thống phun xăng điện tử đa điểm và đánh lửa
điện tử trực tiếp có nhiều tính năng nổi trội, ưu việt hơn cả và là hướng phát
triển của tương lai, nên nhóm đề tài lựa chọn xây dựng mơ hình “hệ thống
phun xăng điện tử đa điểm và đánh lửa điện tử trực tiếp”
Trên hệ thống phun xăng điện tử và hệ thống đánh lửa điện tử thì các cảm
biến giữ vai trò đặc biệt quan trọng quyết định đến khả năng làm việc, tính chính
xác, hiệu quả của hệ thống Vì vậy ngồi nhiệm vụ chung, tham gia cùng nhóm
đề tài xây dựng mơ hình hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử, nhiệm vụ
riêng của đề tài là tìm hiểu lý thuyết về “ đặc điểm cấu tạo và làm việc của các
cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa điện tử trên ô tô”
SV:

7

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


1 2 Tổng quan hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử
1 2 1 Tổng quan về hệ thống phun xăng
1 2 1 1 Công dụng, phân loại
a Công dụng
Cung cấp hỗn hợp công tác (hỗn hợp xăng và không khí) cho động cơ, đảm

bảo số lượng và thành phần của khí hỗn hợp ln phù hợp với từng chế độ làm
việc của động cơ
b Phân loại
- Theo nguyên tắc làm việc của hệ thống phun
+ Hệ thống phun xăng cơ khí
+Hệ thống phun xăng cơ khí kết hợp điện tử
+ Hệ thống phun xăng điện tử
- Theo nguyên lý đo lưu lượng khí nạp
+ Hệ thống phun xăng với lưu lượng kế

+ Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu áp suất tốc độ
+ Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu siêu âm sử dụng
Karman-Vortex
- Theo số vòi phun sử dụng
+ Hệ thống phun xăng nhiều điểm
+ Hệ thống phun xăng một điểm (hệ thống phun xăng trung tâm)
+ Hệ thống phun xăng hai điểm
1 2 2 Tổng quan về hệ thống đánh lửa điện tử
1 2 2 1 Công dung, yêu cầu, phân loại hệ thống đánh lửa điện tử
a Công dụng
Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ biến dịng điện một chiều có
hiệu điện thế thấp (từ 12V hoặc 24V) thành các xung điện cao áp (từ 15kV đến
35kV) Các xung điện cao áp này sẽ được phân bố đến bugi của các xilanh đúng
thời điểm để tạo tia lửa điện cao thế đốt cháy hồ khí trong xilanh
SV:

8

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45

b Yêu cầu
Một hệ thống đánh lửa làm việc tốt phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động thứ cấp đủ mạnh để phóng
điện qua khe hở điện cực bugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ
- Tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian để đốt cháy hồn tồn
hỗn hợp
- Góc đánh lửa sớm phải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ
- Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong điều kiện
nhiệt độ cao và độ rung xóc lớn
- Sự mài mịn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép
c Phân loại
Hiện nay, trên hầu hết các loại ô tô đều sử dụng hệ thống đánh lửa bán dẫn
vì loại này có ưu thế là tạo được tia lửa mạnh ở điện cực bugi, đáp ứng tốt các
yêu cầu làm việc của động cơ, tuổi thọ cao…Quá trình phát triển, hệ thống đánh
lửa điện tử được chế tạo, cải tiến với nhiều loại khác nhau, song có thể chia ra
làm hai loại chính như sau:
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp
Trong hệ thống này, các linh kiện điện tử được tổ hợp thành một cụm mạch
được gọi là igniter Bộ phận này có nhiệm vụ đóng ngắt mạch sơ cấp nhờ các tín
hiệu đánh lửa (tín hiệu điện áp) đưa vào Hệ thống đánh lửa bán dẫn loại này còn
chia làm hai loại là:
+ Hệ thống đánh lửa bán dẫn có vít điều khiển: vít điều khiển có cấu tạo
giống như hệ thống đánh lửa thường nhưng chỉ làm nhiệm vụ điều khiển đóng
mở
+ Hệ thống đánh lửa khơng có vít điều khiển: cơng suất được điều khiển
bằng một cảm biến đánh lửa
- Hệ thống đánh lửa bằng kỹ thuật số
Hệ thống đánh lửa bằng kỹ thuật số còn gọi là hệ thống đánh lửa
chương trình Dựa vào các tín hiệu như: tốc động động cơ, vị trí trục khuỷu, vị

SV:

9

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


trí bướm ga, nhiệt độ động cơ mà bộ vi xử lý (ECU- electronic control unit) sẽ
điều khiển thời điểm đánh lửa
- Mô tả chung hệ thống đánh lửa điện tử
Tiếp điểm của hệ thống đánh lửa thông thường yêu cầu bảo dưỡng định kỳ
vì chúng bị oxy hố bởi các tia lửa trong quá trình sử dụng
Hệ thống đánh lửa điện tử được phát triển để xoá bỏ yêu cầu bảo dưỡng
định kỳ, như vậy giảm được giá thành bảo dưỡng cho người sử dụng Trong hệ
thống đánh lửa điện tử, bộ phận phát tín hiệu được đặt trong bộ chia điện thay
thế cho cam và tiếp điểm, nó sinh ra một điện áp, mở đánh lửa để ngắt dòng điện
sơ cấp trong cuộn dây đánh lửa Do dùng để đóng mạch điện sơ cấp khơng có
tiếp xúc giữa kim loại nên nó khơng mịn hay điện áp khơng sụt áp
Để ECU có thể xác định được chính xác thời điểm đánh lửa cho từng xy
lanh của động cơ theo thứ tự thì nổ, ECU cần phải nhận được các tín hiệu cần
thiết như số vịng quay động cơ, vị trí cốt máy, lượng gió nạp, nhiệt độ động
cơ… Tín hiệu vào càng nhiều thì việc xác định góc đánh lửa sớm tối ưu càng
chính xác
1- Tín hiệu số vịng quay động cơ (NE)
2- Tín hiệu vị trí cốt máy (G)
3- Tín hiệu tải
4- Tín hiệu từ cảm biến vị trí cánh bướm ga
5- Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát
6- Tín hiệu điện acquy
7- Tín hiệu kích nổ

Ngồi ra cịn có các tín hiệu vào từ cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến tốc độ
xe, cảm biến oxy Sau khi nhận tín hiệu từ hiệu từ các cảm biến ECU sẽ xử lý đưa ra
xung điều khiển đến Igniter để điều khiển đánh lửa Trong các loại tín hiệu vào trên,
tín hiệu số vịng quay - vị trí cốt máy và tín hiệu tải là tín hiệu quan trọng nhất

SV:

10

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG- ĐÁNH LỬA
ĐIỆN TỬ TRÊN Ơ TƠ( TÌM HIỂU VỀ CẢM BIẾN)
Ở chương này nhiệm vụ lý thuyết của đề tài là tìm hiểu về đặc điểm cấu
tạo và làm việc của các cảm biến trên hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa
điện tử
Trên hệ thống phun xăng điện tử và hệ thống đánh lửa điện tử thì các cảm
biến giữ vai trò đặc biệt quan trọng quyết định đến khả năng làm việc, tính chính
xác, hiệu quả của hệ thống chúng gồm nhiều loại có đặc điểm cấu tạo khác nhau
2 1 Các cảm biến trên hệ thống phun xăng điện tử
2 1 1 Sơ đồ bố trí chung hệ thống phun xăng điện tử
Một bơm nhiên liệu điện cung cấp đủ nhiên liệu dưới áp suất không đổi đến
các vòi phun Các vòi phun sẽ phun 1 lượng nhiên liệu định trước vào đường
ống nạp theo các tín hiệu từ ECU động cơ ECU nhận các tín hiệu từ nhiều cảm
biến thông báo về sự thay đổi các chế độ hoạt động của động cơ như:
- Áp suất đường ống nạp (PIM) hay lượng khí nạp (VS, KS và VG)
- Góc quay trục khuỷu (G)
- Tốc độ động cơ (NE)
- Tăng tốc/ Giảm tốc (VTA)

- Nhiệt độ nước làm mát (THW)
- Nhiệt độ khí nạp (THA)

Hình 2 1: Sơ đồ bố trí chung hệ thống phun xăng điện tử
ECU sử dụng các tín hiệu này để xác định khoảng thời gian phun cần thiết
nhằm đạt được hồ khí với tỉ lệ tối ưu phù hợp từng điều kiện hoạt động của
động cơ
SV:

11

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


2 1 2 Công dụng, cấu tạo, làm việc của các cảm biến trong hệ thống phun
xăng điện tử
2 1 2 1 Cảm biến vị trí trục cam (G)
a Cơng dụng:
cảm biến vị trí trục cam được sử dụng để nhận biết vị trí tử điểm thượng
hoặc trước tử điểm thượng của piston, rồi gửi tín hiệu điện tới ECU Tín hiệu
của cảm biến này là để ECU xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun
b Cấu tạo:

Hình2 2: Sơ đồ cấu tạo cảm biến trục cam
1-Cuộn dây; 2- Thân cảm biến; 3- Lớp cách điện; 4- Giắc cắm
Để tạo được tín hiệu (G) thì ngồi cảm biến ra cịn có mọt đĩa tạo tín hiệu
bằng sắt hình trịn có từ 1 đến 3 răng trên đĩa tạo tín hiệu, đĩa này được gắn trên
trục cam
c Làm việc:
Chuyển động quay của đĩa tạo ra tín hiệu G trên trục cam, làm thay đổi khe

hở khơng khí giữa các vấu lồi của đĩa và cuộn nhận tín hiệu G Sự thay đổi khe
hở khơng khí tạo ra lực điện từ trong cuộn dây nhận tín hiệu tạo ra tín hiệu G
d Mạch điện:

Hình 2 3 : Sơ đồ mạch điện của cảm biến trục cam
SV:

12

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


d Vị trí lắp trên ơ tơ:
Cảm biến vị
trí trục cam

Hình 2 4: Vị trí lắp cảm biến trên động cơ ô tô camry 2 4
2 1 2 2 Cảm biến tốc độ động cơ (NE)
a Công dụng:
Cảm biến tốc độ động cơ được sử dụng để nhận biết tốc độ động cơ, gửi tín
hiệu điện tới ECU Tín hiệu tốc độ động cơ dùng để tính tốn hoặc tìm góc đánh
lửa tối ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xilanh Cảm biến này cũng được
dùng vào mục đích điều khiển tốc độ cầm chừng hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ
cầm chừng cưỡng bức
b Cấu tạo:
Gồm một cảm biến và một đĩa tạo tín hiệu hình trịn có 12 răng hoặc 24
răng hoặc 36 răng

Hình 2 5: Cấu tạo cảm biến tốc độ động cơ
1-Cuộn dây; 2- Thân cảm biến; 3-Lớp cách điện; 4-Giắc cắm

SV:

13

LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45


c Làm việc:
Chuyển động quay của đĩa tạo ra tín hiệu NE trên trục khuỷu, làm thay đổi
khe hở không khí giữa các vấu lồi của đĩa và cuộn nhận tín hiệu NE Sự thay đổi
khe hở khơng khí tạo ra lực điện từ trong cuộn dây nhận tín hiệu tạo ra tín hiệu
NE
Tín hiệu NE tạo ra trong cuộn dây nhận tín hiệu bởi đĩa tạo tín hiệu giống
như tín hiệu G nhưng đĩa tạo tín hiệu NE có 12 răng (đĩa tạo tín hiệu G có 1
răng) và như vậy 12 tín hiệu NE tạo ra trong mỗi vịng quay
d Mạch điện:

Hình 2 6: Sơ đồ mạch điện của cảm biến tốc độ động cơ
e Vị trí lắp cảm biến

Cảm biến vị
trí trục khuỷu

Hình 2 7: Cảm biến tốc độ động cơ lắp trên động cơ 2AZ của hãng TOYOTA
SV:

14

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45

2 1 2 3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
a Công dụng:
nhận biết nhiệt độ nước làm mát và gửi tín hiệu điện về ECU
b Cấu tạo:

Hình 2 8: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát
1-Điện trở; 2-Thân cảm biến; 3-Chất cách điện; 4-Giắc cắm
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát là một trụ rỗng có ren ngồi, bên trong có
gắn một điện trở dạng bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm Ở động cơ làm mát
bằng nước, cảm biến được gắn ở thân máy, gần bọng nước làm mát Trong một
số trường hợp cảm biến được lắp trên nắp máy
c Nguyên lý hoạt động:
Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ Nó
được làm từ vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm (khi nhiệt độ tăng thì
điện trở giảm) Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được
gửi đến ECU trên nền tảng cầu phân áp
Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị khơng đổi theo nhiệt
độ) tới cảm biến về ECU rồi 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 A/D) Khi nhiệt độ động cơ
thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi A/D lớn Tín
hiệu điện áp được chuyển thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi
xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh Khi động cơ nóng giá trị
điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp giảm, ECU biết là động cơ nóng
SV:

15

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45

d Mạch điện:

Hình 2 9: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát
e Vị trí lắp cảm biến:
Cảm biến Nhiệt
độ nước làm mát

Hình 2 10: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát, động cơ TOYOTA CAMRY- 2AZ
2 1 2 4 Bộ cảm biến chân không tuyệt đối trong ống góp hút MAP(cảm biến
áp suất)
a Cơng dụng:
Dùng để đo khối lượng khơng khí nạp vào xy lanh động cơ thơng qua sự
thay đổi áp suất trên đường ống nạp
b Cấu tạo:
Đây là loại cảm biến quan trọng sử dụng trong hệ thống phun xăng điện tử
loại D-EFI, nó được bố trí trên ống góp hút, thơng với độ chân khơng bên trong
ống góp hút ở vùng phía sau bướm ga Cảm biến sẽ theo giõi, ghi nhận sự thay
đổi liên tục của độ chân không trong đường ống nạp, biến đổi thành tín hiệu điện
áp cung cấp cho ECU
SV:

16

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


Cấu tạo gồm một chip Silicon gắn liền với buồng chân khơng được duy trì
độ chân khơng chuẩn, tất cả được đặt trong bộ cảm biến Một phía của chíp tiếp

xúc với áp suất đường ống nạp, phía kia tiếp xúc với độ chân khơng trong buồng
chân khơng

Hình 2 1 1: Cấu tạo bộ cảm biến chân không tuyệt đối trong ống góp hút MAP
c Làm viêc:
Do một mặt của chíp Silicon tiếp xúc với áp suất đường ống nạp, nên mọi
sự thay đổi áp suất trên đường ống nạp làm hình dạng của chíp silicon thay đổi,
và giá trị điện trở cũng dao động theo mức độ biến dạng Sự dao động của giá trị
điện trở này được chuyển hố thành tín hiệu điện áp nhờ IC lắp bên trong cảm
biến và sau đó được gửi đến ECU động cơ ở cực PIM Tín hiệu PIM được dùng
làm tín hiệu đo áp suất đường ống nạp Cực Vc của ECU động cơ cấp nguồn
không đổi 5V đến IC Khi nhận được tín hiệu điện áp ở chân PIM ECU sẽ so
sánh với điện áp không đổi 5V ở chân Vc để tính tốn lượng khơng khí nạp trên
cơ sở đó tính tốn thời gian phun và góc đánh lửa sớm
d Mạch điện và đường đặc tính:
Cảm biến áp suất
đường ống nạp
Đi
ện
áp
ra
(PI
M)
Đến đường ống nạp
Áp suất đường ống nạp

a

kPa (tuyệt đối)
mmHg-inHg

(chân khơng)

b
Hình 2 12: a Mạch điện; b Đường đặc tính
SV:

17

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


2 1 2 5 Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu cánh
a Cơng dụng: Dùng để đo lưu lượng khí nạp vào trong xy lanh động cơ
b Cấu tạo :

Hình 2 13: Cấu tạo bộ cảm biến lưu lượng khí nạp lại cánh
Gồm một biến trở được lắp đồng trục với tấm đo, bên trong có buồng
giảm chấn và tấm giảm Trên đường khí tắt có vít chỉnh khơng tải
c Làm việc :
Khi khơng khí đi từ lọc gió qua cảm biến lưu lượng khí nạp, nó sẽ đẩy mở
tấm đo cho đến khi lực tác dụng cân bằng với lò xo Biến trở được lắp đồng trục
với tấm đo, sẽ chuyển hố lượng khí nạp thành tín hiệu điện áp(VS) đưa đến
ECU Buồng giảm chấn và tấm giảm chấn có tác dụng ngăn khơng cho tấm đo
rung động khi lượng khí nạp thay đổi đột ngột
Cảm biến lưu lượng loại cánh có hai kiểu tín hiệu điện áp: loại VS giảm khi
lượng khí nạp lớn, loại VS tăng khi lượng khí nạp tăng
d Mạch điện:
+ Loại 1: ECU động cơ cấp điện áp không đổi 5V đến cực VC của cảm
biến lưu lượng khí nạp Điện áp ra tại cực VS sẽ báo chính xác góc mở của tấm
đo và báo chính xác lượng khí nạp

Hình 2 14: Sơ đồ mạch điện và đường đặc tính của cảm biến kiểu cánh loại
SV:

18

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


+ Loại 2:
loại này cực VB được cấp điện bởi ăc quy
Do không được cấp điện áp không đổi 5V từ ECU nên lượng khí nạp được
xác định :
VB − E 2 VB − E 2

=
Lượng khí nạp = (VC − E 2) − (VS − E 2) VC − VS

Hình 2 15: Sơ đồ mạch điện và đường đặc tính của cảm biến kiểu cánh loại 2
2 1 2 6 Thiết bị đo khí nạp kiểu dịng xốy lốc Karman
Thiết bị này được chế tạo dựa trên đặc tính khí động học như sau : Khi cho
dịng khí thổi xun qua bộ phân dịng có tiết diện hình tam giác như hình

thì

phía sau hai bên bộ phân dịng sẽ xuất hiện xốy lốc Dịng xốy lốc này gọi là
xốy lốc Karman, hai dịng xốy hai bên phía sau bộ phân dịng có chiều xốy
ngược chiều nhau Thiết bị đo khí nạp xốy lốc Karman có hai kiểu thơng dụng :
Kiểu Karman chùm sáng(quang học) và kiểu Karman sóng siêu âm
a Loại xoáy quang học Karman

- Cấu tạo:
Cảm nhận trực tiếp lượng khí nạp bằng quang học, có kích thước nhỏ gọn,
kết cấu đơn giản, cấu tạo như hình vẽ

Hình 2 16: cấu tạo cảm biến đo khí nạp loại xốy quang học Karman
SV:

19

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


Gồm một thanh (bộ tạo xốy) đặt giữa dịng chảy của khơng khí Một lá
kim loại mỏng (gọi là tấm phản chiếu) tiếp xúc với áp suất của xoáy và một cặp
transistor quang học
- Làm việc: Khi hút khơng khí đi vào, qua thanh (bộ tạo xốy) đặt giữa
dịng chảy của khơng khí sinh ra một xốy khơng khí gọi là “xoáy Karman” dọc
theo thanh tạo xoáy Xoáy được cảm nhận bằng cách cho bề mặt của một lá kim
loại mỏng (gọi là tấm phản chiếu) tiếp xúc với áp suất của xoáy và rung động
của tấm này được nhận biết bằng một cặp transistor quang học
Ta có:
V
f=k
d

Với:

f: tần số xốy Karman
V: tốc độ dịng khơng khí
d : đường kính của thanh tạo

xốy
+ Tín hiệu dùng để: Bằng cách đo được tần số của xốy, có thể xác định
được lượng khí nạp ECU dùng tín hiệu này để tính tốn thời gian phun
Tín hiệu lượng khí nạp (KS) là một tín hiệu xung như hình Khi lượng khí
nạp thấp, tín hiệu này có tần số thấp, khi lượng khí nạp nhiều, tín hiệu có tần số
cao
- Mạch điện :

Hình 2 17: Mạch điện cảm biến đo khí nạp loại xốy quang học Karman
b Loại xốy Karman kiểu sóng siêu âm
- Cấu tạo :
Các bộ phận chính của thiết bị này giống như kiểu thiết bị đo gió Karman kiểu
chùm sáng vừa mơ tả ở trên Tuy nhiên khơng có đèn led, khơng có gương phản chiếu
SV:

20

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


và photo-tranzito Các bộ phận trên được thay thế bằng máy phát sóng siêu âm(1) và
thiết bị thu sóng (2) Trong hoạt động đo gió, sóng siêu âm đi xuyên qua và thẳng góc
với dịng xốy Karman đến thiết bị thu sóng (2) Thiết bị sẽ thu các sóng siêu âm này
và được bộ khuếch đại (3) biến đổi nắn chỉnh thành các xung vuông để cung cấp cho
ECU động cơ Hộp ECU đọc các xung vuông này sẽ biết được lượng khơng khí đang
nạp vào xy lanh động cơ
- Làm việc :
Tần số hình thành dịng xốy Karman tỷ lệ thuận với mức độ mở lớn bé của
bướm ga, có nghĩa là tỷ lệ thuận với khối lượng khơng khí nạp

Trương hợp khơng có dịng xốy Karman, sóng siêu âm truyền từ máy phát sóng
đến thiết bị thu sóng trong thời gian cố định To To được dùng làm thời gian chuẩn để
so sánh
Khi sóng siêu âm va chạm vào dịng xốy có chiều cùng chiều kim đồng hồ, thì
tốc độ truyền của sóng siêu âm nhanh hơn so với lúc khơng có dịng xốy, có nghĩa là
thời gian truyền sóng T1 của trương hợp này ngắn To
Mỗi lần thời gian sóng truyền thay đổi thì bộ khuếch đại chuyển đổi sẽ phát ra
một xung vng
Nếu lượng khí nạp vào nhiều thì chu kỳ thay đổi thời gian truyền sóng càng
nhiều và số xung vng phát ra cung tăng theo
+ Tín hiệu được ECU đếm các xung vng này để biết được lượng khơng
khí đang nạp vào xy lanh động cơ, để tính tốn thời gian phun và góc đánh lửa
sớm
2 1 2 7 Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nung nóng
a Cơng dụng:
Nhận biết trực tiếp khối lượng khơng khí nạp và gửi tín hiệu về ECU Tín
hiệu lượng khí nạp dùng để tính tốn lượng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm
Loại này có kết cấu gọn nhẹ, độ bền cao, sức cản không khí do cảm biến tạo ra
thấp
SV:

21

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


b Cấu tạo:

Hình 2 18: 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

c Nguyên lý làm việc:
Dòng điện chạy qua dây sấy làm cho nó nóng lên Khi khơng khí chạy qua
dây sấy, nó sẽ được làm mát phụ thuộc vào khối lượng không khí nạp vào Bằng
cách điều khiển dịng điện chạy qua dây sấy để giữ cho nhiệt độ của dây không
đổi có thể đo được lượng khí nạp bằng cách đo dịng điện
Trong cảm biến lượng khí nạp thực tế, dây sấy được mắc trong mạch cầu
mạch cầu có điện thế tại điểm A,B bằng nhau khi tích điện trở tính theo đường
chéo là bằng nhau Khi khơng khí đi qua dây sấy Rh bị làm lạnh, điện trở giảm,
kết quả là tạo ra chênh lệch điện thế giữa hai điểm A,B Một bộ khuyếch đại
nhận biết sự chênh lệch này làm cho điện áp cấp đến mạch tăng, làm cho nhiệt
độ dây sấy lại tăng, kết quả là điện trở tăng cho đến khi điện thế trong mạch cầu
cân bằng trở lại
Với tính năng này của mạch cầu, cảm biến có thể đo được khối lượng khí
nạp nhờ nhận biết điện áp tại điểm B Trong hệ thống này, nhiệt độ dây sấy
được thường xun duy trì khơng đổi cao hơn nhiệt độ của khí nạp bằng cách
dùng một nhiệt trở Ra
Như vậy, khối lượng khí nạp có thể đo một cách chính xác mà khơng cần
phải hiệu chỉnh phun theo nhiệt độ hay theo áp suất khí nạp
SV:

22

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


d Mạch điện:

A

B

Hình 2 19: Mạch điện của cảm biến lưu lương khí nạp kiểu dây nhiệt
e Vị trí lắp trên ơ tơ

Hình 2 20: Cảm biến lưu lương khí nạp kiểu dây nhiệt lắp trên động cơ
TOYOTA CAMRY 2AZ
2 1 2 8 Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió, nó chuyển góc 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 công suất ra
Có 2 loại:
- Loại tiếp điểm (bật, tắt)
- Loại tuyến tính
SV:

23

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


a Loại tiếp điểm
- Công 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 không tải hay tải nặng bằng các
tiếp điểm không tải IDL hay trợ tải PSW

(a)

(b)

(d)

(c)

Hình 2 21: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga loại có tiếp điểm
(a): Loại 2 tiếp điểm; (b): Loại 3 tiếp điểm; (c): loại có cực L1 L2, L3;
(d): Loại có cực ACC1, ACC2
Các tiếp điểm hay các cực khác có thể cũng được sử dụng để thực hiện các
chức năng khác tuỳ theo kiểu của động cơ Chúng bao gồm:
- Công tắc cháy sạch LSW để hiệu chỉnh cháy sạch
- Cực L1, L2, L3 điều khiển ECT; ACC1, ACC2 để nhận biết sự giảm tốc
SV:

24

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


- Mạch điện:

Hình 2 22: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga loại có tiếp điểm
b Loại tuyến tính
- Cấu tạo:
Bao gồm hai tiếp điểm trượt, tại mỗi đầu của nó có lắp các tiếp điểm để tạo
tín hiệu IDL và VTA
Con trượt (tiếp điểm cho tín hiệu
IDL)

Đóng

Mở
Điện trở

Con trượt (tiếp điểm cho tín hiệu
VTA)

Hình 2 22: Sơ đồ 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 góc mở của bướm ga, một điện áp
được cấp đến cực VTA tỉ lệ với góc mở này Khi bướm ga đóng hồn tồn, tiếp
điểm cho tín hiệu IDL, nối cực IDL và E2
- Mạch điện:
CB vị trí bướm
ga
ID
L
ph
át
ra
VTA phát ra
Đến các ECU
khác

Khơng tải
Đóng

Mở hồn tồn
Bướm gaMở

Hình 2 23: mạch điện và đường đặc tính, cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính
SV:

25

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


2 1 2 9 Cảm biến oxy
a Công dụng:
Để chống ơ nhiễm, trên các xe có trang bị bộ hố khử (TWC – three way
catalyst) Bộ hoá khử sẽ hoạt động với hiệu suất cao nhất ở tỷ lệ hoà khí lý
tưởng (α=1) Cảm biến oxy được sử dụng để xác định thành phần hồ khí tức
thời của động cơ đang hoạt động Nó phát ra một tín hiệu điện thế gửi về ECU
để điều chỉnh tỷ lệ hồ khí thích hợp trong một điều kiện làm việc nhất định (chế
độ điều khiển kín)
b Loại Zirconium
- Cấu tạo:

+

-

Hình 2 24: 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 chế tạo chủ yếu từ chất Zirconium dioxide (ZrO2) có tính chất
hấp thụ những ion oxy âm tính Thực chất cảm biến oxy loại này là một pin có

sức điện động phụ thuộc nồng độ oxy trong khí xả với ZnO2 là chất điện phân
Mặt trong ZnO2 tiếp xúc với khơng khí, mặt ngồi tiếp xúc oxy trong khí xả ở
mỗi mặt ZnO2 được phủ lớp điện cực bằng patin để dẫn điện lớp platin này rất
SV:

26

LỚP CƠ KHÍ Ơ TƠ K-45


mỏng và xốp để oxy dễ khuếch tán vào Khi khí thải chứa lượng oxy ít do hỗn
hợp giàu nhiên liệu thì số ion oxy tập chung ở điện cực tiếp xúc khí thải ít hơn
số ion tập chung điện cực tiếp xúc khơng khí Sự chênh lệch số ion này sẽ tạo tín
hiệu điện áp khoảng 600÷900mV Ngược lại, khi độ chênh lệch số ion ở hai điện
cực nhỏ hơn trong trường hợp nghèo xăng, pin oxy phát ra tín hiệu điện áp thấp
khoảng 100-400mV
- Mạch điện:

Hình 2 25: Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy loại Zirconium
c Loại Titan
- Cấu tạo:
Cảm biến ôxy loại này bao gồm một phần tử bán dẫn chế tạo bằng Điơxít
Titan (TiO2, cũng giống như ZrO2, một loại gốm) Cảm biến này dùng một
phần tử bằng Titan loại màng dày tạo nên trên đầu phía trước của một ống mỏng
để nhận biết nồng độ ơxy trong khí xả

Dây dẫn

Vỏ bảo vệ

Lớp Titan

Hình 2 26: cấu tạo cảm biến oxy loại Titan
SV:

27

LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45