Đồ án khoa cơ điện, điện tử, đại học lạc hồng (41)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ 3S-FE

SVTT

MSVV

NGUYỄN VĂN MƯỜI

118000302

TRẦN THANH LIÊM

118001346

GVHD: Th.s PHẠM CƠNG SƠN

Biên Hịa, thán1g 6 năm 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN

ĐỘNG CƠ 3S-FE

SVTT

MSVV

NGUYỄN VĂN MƯỜI

118000302

TRẦN THANH LIÊM

118001346

GVHD: Th.s PHẠM CƠNG SƠN

Biên Hịa, thán1g 6 năm 2022


MỤC LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH
Hình 4.2 Bản vẽ mơ hình


LỜI CẢM ƠN
Nhận được sự phân công từ Khoa Cơ Khí Động Lực Trường Đại Học Sư
Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh và sự đồng ý của giảng viên hướng

dẫn Th.s Phạm Cơng Sơn, nhóm chúng em đã thực hiện đề tài “ NGHIÊN
CỨU THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ”. Để đề tài nghiên
cứu này đạt kết quả tốt nhất, chúng em đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ, giúp
đỡ từ các quý Thầy trong Khoa Cơ Khí Động Lực và đặc biệt là các Thầy
trong Bộ Mơn Động Cơ đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ cho nhóm chúng em.
Với tình cảm chân thành của mình, cho phép chúng em gửi đến quý Thầy lời
cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất vì đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng
em trong quá trình nghiên cứu đề tài.
Trước hết chúng em xin gửi đến các Thầy trong Khoa Cơ Điện-Điện Tử
với lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn chân thành nhất. Trong suốt thời gian thực
hiện đồ án, nhóm em khơng thể tránh khỏi những thiếu sót nhóm chúng em rất
mong nhận được sự nhận xét, góp ý của quý Thầy để nhóm hồn thành tốt hơn
bài báo cáo của mình.
Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến Thầy Th.s Phạm
Công Sơn. Chúng em thật sự biết ơn thầy rất nhiều vì đã tận tình chỉ bảo và
quan tâm trong suốt thời gian chúng em thực hiện đề tài. Thầy đã hỗ trợ rất


nhiều cả về cơ sở vật chất và những kiến thức, đó thật sự là những giá trị vơ
giá mà chúng em may mắn nhận được từ Thầy.
Cuối cùng nhóm xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo
điều kiện, quan tâm, giúp đỡ và động viên chúng em trong q trình học tập và
hồn thành đồ án tốt nghiệp.
TP Biên Hịa, tháng 04 năm 2022
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Mười
Trần Thanh Liêm

TÓM TẮT
Nhận thấy rằng, ô tô đã và đang trở thành một phương tiện không thể

thiếu trong cuộc sống. Không dừng lại ở việc phục vụ cho nhu cầu đi lại mà giờ
đây, ơ tơ cịn được tích hợp nhiều tiện ích hiện đại, phục vụ cho nhiều mục đích
khác. Tuy vậy, bên cạnh lợi ích mà nó đem lại thì chúng ta cũng phải thừa nhận
rằng, nó tiềm ẩn khơng ít rủi ro về mặt an toàn khi sử dụng, và cũng gây ơ nhiễm
mơi trường.
Do đó, để tăng tính an tồn khi lái xe, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Con
người đã không ngừng nghiên cứu và tạo ra nhiều hệ thống an tồn và thơng
minh. Ơ tơ giờ đây khơng cịn phụ thuộc q nhiều vào người lái, mà nó đã có thể
tự mình quyết định một số việc khi vận hành. Cảnh báo đến người lái một số
nguy hiểm nhất định. Giữ vai trò quan trọng trong hệ thống đó, phải kể đến các
cảm biến trên xe.
Xe ơ tơ được trang bị rất nhiều cảm biến, và mỗi loại lại có cách vận hành
và chức năng riêng. Đơi khi chúng cũng gặp lỗi, ảnh hưởng không nhỏ đến việc
vận hành cũng như an tồn của xe ơ tơ.


Vì vậy, việc nắm rõ về cơ sở lý thuyết cũng như kiểm tra chuẩn đoán cho
các cảm biến cũng rất quan trọng. Ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường. Các
bạn sinh viên đã được tiếp thu rất nhiều kiến thức về chúng, tuy nhiên các bạn
vẫn cần phải trau dồi thêm, và tìm kiếm nhiều kiến thức mới. Hiểu được điều đó,
nhóm chúng em quyết định chọn đề tài " NGHIÊN CỨU THI CƠNG MƠ HÌNH
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ". Đây như một tài liệu tham khảo đáng tin cậy, mà
nhóm đã tìm hiểu và góp nhặt kiến thức từ nhiều nguồn uy tín. Khơng thể xem là
đầy đủ nhất nhưng đây sẽ là một tài liệu giúp bạn đọc có một cái nhìn tổng quan
về cảm biến, là một tài liệu dạy và học hữu ích.

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ESA (Electronic Spark Advance): Đánh lửa sớm điện tử.
ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển điện tử.
OBD (On Board Diagnosis): Hệ thống chẩn đốn.

IGT: Tín hiệu đánh lửa do ECU cấp đến IC của hãng TOYOTA.
IGF: Tín hiệu phản hồi đánh lửa do IC cấp đến ECU của hãng TOYOTA.
DIS (Direct Ignition System): Hệ thống đánh lửa trực tiếp.
LED (Lighting Emision Diode): Phần tử cảm quang.
EFI (Electronic Fuel Injection): Hệ thống phun xăng điện tử.
VVT-i (Variable Valve Timing with intelligence): Hệ thống điều khiển van nạp
nhiên liệu biến thiên thơng minh.
IC (Integrated Circuit): Mạch tích hợp.
CPU (Central Processing Unit): Bộ vi xử lý trung tâm.
TBĐK: Thiết bị điều khiển.


ĐTĐK: Đối tượng điều khiển.
GDI (Gasoline Direct Injection): Động cơ phun xăng trực tiếp.


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Đặt vấn đề
Trong vòng 20 năm trở lại đây, cơng nghiệp ơ tơ đã có những sự thay đổi lớn
lao. Đặc biệt, hệ thống điện và điện tử trên ơ tơ đã có bước phát triển vượt bậc nhằm
đáp ứng các yêu cầu: tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm độ độc
hại của khí thải, tăng tính an tồn và tiện nghi của ô tô. Ngày nay chiếc ô tô là một
hệ thống phức hợp bao gồm cơ khí và điện tử. Trên hầu hết các hệ thống điện ô tô
đều có mặt các bộ vi xử lý để điều khiển các quá trình của hệ thống. Các hệ thống
mới lần lượt ra đời và được ứng dụng rộng rãi trên các loại xe, từ các hệ thống điều
khiển động cơ và hộp số cho đến các hệ thống an toàn và tiện nghi trên ơ tơ. Điển

hình như hệ thống đánh lửa điện tử đã thay cho hệ thống đánh lửa điều khiển bằng
vít lửa, bộ chế hịa khí đã được thay bằng hệ thống phun xăng điện tử. Vì vậy tôi
hiểu rằng điện điện tử trên ô tô là rất quan trọng và đặc biệt là hệ thống điện động
cơ. Do đó tơi chọn đề tài “Nghiên cứu – khai thác hệ thống điều khiển động cơ.
Thiết kế mô hình điều khiển phun xăng, đánh lửa trên động cơ 3S-FE” để tìm hiểu
sâu hơn nhằm phục vụ cho cơng việc của tôi sau này.
1.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Tìm hiểu lý thuyết hệ thống điện động cơ trên các tài liệu của hãng Toyota,
giáo trình giảng dạy của trường Đại Học Lạc Hồng….
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài em có sự dụng một số phương pháp
nghiên cứu sau:
Tra cứu trong các tài liệu, giáo trình kỹ thuật, sách vở, đặc biệt là các cuốn
cẩm nang khai thác, bảo dưỡng sửa chữa của chính hãng Toyota.
Nghiên cứu, tìm kiếm thơng tin trên mạng Internet, các website trong và
ngoài nước. So sánh và chắt lọc để sử dụng những thông tin cần thiết và đáng tin
cậy.
Tham khảo ý kiến của các nhà chuyên môn, các Giảng viên trong ngành cơ
khí ơ tơ. Trong đó phải kể đến các thầy trong tổ bộ mơn Cơ khí ơ tô của trường ĐH
Lạc Hồng, các kỹ sư, chuyên viên kỹ thuật về ô tô tại các Trung tâm bảo hành, các
xưởng sửa chữa và các Garage chuyên dùng, và cả những người có kinh nghiệm lâu
năm trong việc sử dụng và bảo quản xe…
Nghiên cứu trực tiếp trên xe và các hệ thống cụ thể trong thực tế.

8


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

Tổng hợp và phân tích các nguồn dữ liệu thu thập được, từ đó đưa ra những đánh
giá và nhận xét của riêng mình.
Tìm hiểu phương pháp kiểm tra và chẩn đốn các bộ phận của hệ thống điện
động cơ dựa trên cơ sở lý thuyết, kiến thức được học cùng với kiến thức thực
nghiệm qua các đợt thực tập và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn.
Xây dựng một vài quy trình kiểm tra, chẩn đốn của các hư hỏng thường
gặp.
Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển phun xăng, đánh lửa trên động cơ 3SFE.
1.3. Mục tiêu đề tài
Nắm vững phần lý thuyết hệ thống điện động cơ.
Trình bày các quy trình kiểm tra, chẩn đốn các hư hỏng của hệ thống.
Đồng thời bài báo cáo này cũng có thể trở thành tài liệu tham khảo cho các sinh
viên khóa sau.
1.4. Giới hạn của đề tài
- Vì giới hạn về thời gian, đề tài chỉ nghiên cứu phần lý thuyết hệ thống điện
động cơ, khơng nghiên cứu điện thân xe.
Có mơ hình thực tế.

9


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TRÊN
Ô TÔ
2.1. Lịch sử phát triển
Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp – ông Stevan – đã nghĩ ra cách phun
nhiên liệu cho một máy nén khí. Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phun

nhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả. Đầu thế kỷ 20, người
Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 thì tĩnh tại (nhiên liệu dùng
trên động cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất thấp). Tuy nhiên, sau
đó sáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung
cấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức. Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành công
trong việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí. Trong hệ thống phun xăng này,
nhiên liệu được phun liên tục vào trước supap hút nên có tên gọi là K – Jetronic (K
– Konstant – liên tục, Jetronic – phun). K – Jetronic được đưa vào sản xuất và ứng
dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng cho việc phát
triển các hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE – Jetronic, Mono – Jetronic, L –
Jetronic, Motronic…
Tên tiếng Anh của K – Jetronic là CIS (continuous injection system) đặc
trưng cho các hãng xe Châu Âu và có 4 loại cơ bản cho CIS là: K – Jetronic, K –
Jetronic với các cảm biến oxy và KE – Jetronic (có kết hợp điều khiển bằng điện tử)
hoặc KE – Motronic (kèm điều khiển góc đánh lửa sớm). Do hệ thống phun cơ khí
cịn nhiều nhược điểm nên đầu những năm 80, BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun
sử dụng kim phun điều khiển bằng điện. Có hai loại: hệ thống L – Jetronic (lượng
nhiên liệu phun được xác định nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp) và D – Jetronic
(lượng nhiên liệu phun được xác định dựa vào áp suất trên đường ống nạp).
Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệ thống
phun xăng L – Jetronic và D – Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với động
cơ 4A – ELU). Đến năm 1987, hãng Nissan dùng L– Jetronic thay cho bộ chế hồ
khí của xe Nissan Sunny.
Song song với sự phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển
đánh lửa theo chương trình (ESA – Electronic Spark Advance) cũng được đưa vào
sử dụng vào những năm đầu thập kỷ 80. Sau đó, vào đầu những năm 90, hệ thống
đánh lửa trực tiếp (DIS – Direct Ignition System) ra đời, cho phép khơng sử dụng
delco và hệ thống này đã có mặt trên hầu hết các xe thế hệ mới.
Ngày nay, gần như tất cả các ôtô đều được trang bị hệ thống điều khiển động
cơ cả động cơ xăng và động cơ Diesel theo chương trình, giúp động cơ đáp ứng

10


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

được các yêu cầu gắt gao về khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu. Thêm vào đó cơng
suất động cơ cũng được cải thiện rõ rệt.
Những năm gần đây, một thế hệ mới của động cơ phun xăng đã ra đời. Đó là
động cơ phun xăng trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection). Trong tương lai gần,
chắc chắn GDI sẽ được sử dụng rộng rãi.
2.2. Thuật tốn điều khiển lập trình và ngun lý điều khiển động cơ
2.2.1 Một số khái niệm về hệ thống điều khiển tự động sử dụng trên ôtô
Hệ thống điều khiển tự động
Hệ thống điều khiển tự động là hệ thống khơng có sự tham gia trực tiếp của con
người trong quá trình điều khiển.
Hệ thống điều khiển vòng hở
Là hệ thống thực hiện nguyên tắc khống chế cứng. Tức là tín hiệu ra Y khơng
cần đo lường để đưa trở về ban đầu. Mọi sự thay đổi của tín hiệu ra Y khơng phản
ánh vào TBĐK. Tín hiệu X đặt vào như thế nào thì tín hiệu Y ra như thế ấy, khả
năng phản hồi của hệ thống hở khơng có.
X

TBĐK

U

Y

ĐTĐK

.

Hinh 2.1: Sơ đồ khối hệ thống hở
Hệ thống điều khiển vịng kín
Là hệ thống thực hiện điều khiển có phản hồi tức là tín hiệu Y được đo lường
và dẫn đến đầu vào phối hợp với tín hiệu X tác dụng lên TBĐK để tạo ra tín hiệu U
sau đó tác động vào ĐTĐK gây sự biến đổi Y.
Cơ cấu so sánh

U

G(s)

Y

X1
H(s)

Hình:2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển có cơ cấu phản hồi

11


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

2.2.2 Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng

Một trong những vấn đề chủ yếu mà điều khiển tự động trên ô tô phải giải
quyết là điều khiển các thông số ra của các hệ thống trang bị trên xe sao cho đảm
bảo tính năng và sự an tồn của ơ tơ là tốt nhất trong mọi điều kiện hoạt động. Đối
với ôtô khi vận hành luôn có sự thay đổi về tốc độ, tải trọng, khí hậu mơi trường,
điều kiện mặt đường … Vì cần phải điều khiển các thơng số ra cho những hệ thống
trên ô tô khá đa dạng và phức tạp, ngồi ra các hệ thống này cịn chịu ảnh hưởng
của những tác động bên ngoài. Do vậy, điều khiển tự động trên ôtô thường áp dụng
hệ thống điều khiển kín và có hồi tiếp. Sự áp dụng loại hệ thống này tạo được mối
liên hệ trực tiếp giữa những tác động cần thiết để điều khiển hệ thống với các thông
số hoạt động của hệ thống đồng thời loại bỏ những tác động nhiễu đến thông số này
đảm bảo cho giá trị của chúng luôn phù hợp với giá trị mà ta mong muốn.

Các hệ thống được điều khiển tự động trang bị trên ôtô hiện nay là những hệ
thống điều khiển bằng máy tính (Computer Control System).
Các cảm biến có vai trị xác định thơng tin và hoạt động của động cơ cũng
như các thông tin về mơi trường ngồi có liên quan đến sự hoạt động của động cơ,
những thông tin này ở dạng các tín hiệu địên áp (Electric Signals) được cảm biến
gửi về bộ vi xử lý thông qua thiết bị giao tiếp đầu vào (khuyếch đại, chuyển đổi A/D
…)

12


Compurator
Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

Bộ vi xử lý sẽ so sánh những thông tin này so với những thơng tin trong bộ
nhớ máy tính để từ đó phát ra tín hiệu điều khiển thích hợp. Tín hiệu điều khiển U
được gửi đến các thiết bị thực hiện thơng qua các thiết bị kiểm sốt giao tiếp đầu ra
để tác động điều khiển các thông số hoạt động của động cơ.
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý điều khiển tự động trên ô tô

13


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Cơng Sơn

2.2.3 Thuật tốn điều khiển lập trình cho ECU.

Hình 2.4 Thuật tốn điều khiển động cơ
2.

14


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

3. Tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ 3S-FE
2.3.1 Mô tả hệ thống
Các chức năng của hệ thống điều khiển động cơ bao gồm EFI, ESA, ISC,
ETCS-i, VVT-i,… chúng điều khiển các tính năng cơ bản của động cơ, chức năng
chẩn đốn, rất hữu ích khi sửa chữa, chức năng dự phịng và an tồn chỉ hoạt động

khi có trục trặc trong các hệ thống điều khiển này. Ngồi ra, cịn có các thiết bị điều
khiển phụ trên động cơ như hệ thống điều khiển cắt số truyền tăng, hệ thống điều
khiển khí nạp, hệ thống kiểm sốt hơi nhiên liệu v.v. Các chức năng này đều được
điều khiển bằng ECU động cơ.

Hình 2.5 Sơ đồ các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ 3S -FE
2.3.2 Chức năng của hệ thống điều khiển động cơ 3S-FE
Ngày nay với sự ra đời và phát triển mạnh của khoa học - công nghệ tự động
điều khiển đã làm cơ sở và nền tảng cho việc thiết lập các hệ thống điều khiển theo
chương trình trên động cơ 3S-FE đã giải quyết được các vấn đề hiện đang đặt ra
như: công suất, suất tiêu hao nhiên liệu, khí thải…

15


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

EFI (phun xăng điện tử)
ESA (đánh lửa sớm điện tử)
ISC (điều khiển tốc độ khơng tải)

Hệ thống điều
khiển động cơ

Chức năng chẩn đốn
Chức năng an tồn
Chức năng dự phịng
Các hệ thống điều khiển khác

2.3.3 Kết cấu của hệ thống điều khiển động cơ 3S-FE

TÍN HIỆU VÀO
Tín hiệu G, Ne
Lưu lượng gió
(MAP)
Nhiệt độ nước làm mát
Nhiệt độ khí nạp
Vị trí bướm ga
Tín hiệu khởi động
Cảm biến oxy

BỘ PHẬN CHẤP HÀNH

ECU

Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống đánh lửa

Điều khiển cầm chừng

Hệ thống chẩn đoán

Điện áp accu
Các cảm biến khác

16

Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

4

#4

3
2
1

OC V-

#3

OC V+

S IL

+B
#2

Van VVT

WFSE

#1

FC

Kim phun

TC

W

PS

E2

T HW

Cô
ng tắc á
p suấ
t
dầ
u trợ lực lá
i
TACH
K NK

CB nhiệ
t độnướ
c
CF

P RG

CB kích nổ

F AN
NE-

Van E VAP

2

S PD

3

VTA

1

VC

NE+
CB vịtrí trục khuỷ
u

STP

ACMG

G2+

CB vịtrí bướ
m ga

2

1

RSD

CB vịtrí trục cam

HTL2

ACI

Van ISC

THR

3

1
5

Bộđo gió
kiể
u dâ
y nhiệ
t

4
2
3

T HA
EVG
VG

KNK
STA

ALT

EC

OXL2

PS

S PD

Đồ
ng hồtá
p lô

STP

CT đè
n phanh

ALT

Má
y phá
t

STA

Tín hiệ
u đề

CF

Relay quạt 1

F AN

Relay quạt 2

OXL1
4
2

CB Ô
xy 1

3
1

OXL1

HTL1
HTL1

VG

EVG

E 03
4
2

CB Ô
xy 2

3
1

OXL2
HTL2

E1

+B
#1
5

3

M

1

2

Bơm xă
ng

Relay bơm

#2

5
1

#3

BATT

RSD
E 02

HP
T HR
ACMG
ACI

HT điề
u hò
a
khô

ng khí

WFSE

IGT3

THA

IGT4

VTA

T ACH

IGF

TC
S IL

Đồ
ng hồtá
p lô

HP
OC V-

E 01

W
Đè

n bá
o lỗ
i

13
7

Giắ
c
DLC3

16

9
15
5
1

OC V+
15A EFI

G2+

Relay EFI

IG2

Bôbin và
IC đá
nh lử

a

E2

P RG
#4

15A EFI

2

VC

IGT2 THW

FC

3

IGT1

IGT1
IGT2
IGT3
IGT4
IGF

NE+

Hộ

p ECU

NE-

EC
E 03
E 02
E 01

Sơ đồmạch điệ
n điề
u khiể
n độ
ng cơ xe Toyota Vios
(Độ
ng cơ 1NZ - SFI)

Hình 2.6. Tổng quan sơ đồ cấu trúc điều khiển

17


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

Chương 3: NGHIÊN CỨU – KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN
ĐỘNG CƠ 3S-FE
3.1. Hệ thống các cảm biến
3.1.1 Cảm biến áp suất trên đường ống nạp

3.1.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Cấu tạo
Cảm biến bao gồm một chip Silic kết hợp với buồng chân không và một con IC.
Một mặt của màng silic bố trí tiếp xúc với độ chân khơng trong đường ống nạp và
mặt khác của nó bố trí ở trong buồng chân khơng được duy trì một áp thấp cố định
trước nằm trong cảm biến.

Hình 3.1: Cấu tạo cảm biến MAP.
Hoạt động
Nguyên lý đo của cảm biến là dựa vào độ chênh lệch áp suất trong buồng
chân không của cảm biến và áp suất trong đường ống nạp. Khi áp suất trong đường
ống nạp thay đổi sẽ làm cho hình dạng của màng silic thay đổi theo và trị số điện
trở của nó sẽ thay đổi. Sự dao động của tín hiệu điện trở này sẽ được chuyển thành
một tín hiệu điện áp gửi đến ECU động cơ ở cực PIM.

18


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Cơng Sơn

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý cảm biến MAP.

Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và áp suất đường ống nạp của
cảm biến MAP.

Hình 3.4: Sơ đồ mạch điện cảm biến MAP.

19

Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

3.1.1.2 Kiểm tra
Vị trí cảm biến
Cảm biến MAP được lắp trên đường ống nạp của động cơ

Hình 3.5: Hình dáng và vị trí cảm biến MAP.
Qui trình kiểm tra
Kiểm tra điện áp nguồn cấp cho cảm biến
Bước 1: Tắt khóa điện OFF.
Bước 2: Tháo giắc nối cảm biến MAP.
Bước 3: Bật khóa điện sang vị trí ON.
Bước 4: Dùng Vơn kế đo điện áp giữa cực VC và E2 trên giắc cảm biến MAP.
Điện áp chuẩn: 4.5 ÷ 5.5V.

Hình 3.6: Kiểm tra điện áp nguồn cấp cho cảm biến

20


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

Kiểm tra điện áp ra của cảm biến MAP
Bước 1: Nối lại giắc cảm biến.

Bước 2: Tháo ống chân không ra khỏi đường ống nạp.

Hình 3.7: Tháo ống chân khơng ra khỏi đường ống nạp.
Bước 3: Bật khóa điện sang vị trí ON.
Bước 4: Dùng Vôn kế đo và ghi lại điện áp giữa chân PIM – E2 của cảm biến MAP
dưới áp suất khí quyển.
Điện áp chuẩn: 3.3V ÷ 3.9V.

Hình 3.8: Kiểm tra điện áp ra cảm biến.
Bước 5: Dùng bơm chân không cầm tay tạo chân không cho cảm biến MAP theo
cấp số cộng từ 100mmHg đến khi độ chân không đạt đến 500mmHg.
Điện áp chuẩn:
Độ chân không(mmHg)

100

200

300

400

500

Điện áp (V)

0,3 – 0,5

0,7 – 0,9

1,1 – 1,3

1,5 – 1,7

1,9 – 2,1

21


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

3.1.2 Cảm biến vị trí trục cam G2
Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G2 có 4
răng. Khi trục cam quay, khe hở khơng khí giữa các vấu nhơ ra trên trục cam và
cảm biến này sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra một điện áp trong cuộn nhận tín
hiệu được gắn vào cảm biến này, sinh ra tín hiệu G2. Tín hiệu G2 này được chuyển
đi như một thơng tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động cơ, kết hợp nó với
tín hiệu NE từ cảm biến vị trí của trục khuỷu để xác định điểm chết trên kỳ nén của
mỗi xi lanh để đánh lửa và phát hiện góc quay của trục khuỷu. ECU động cơ dùng
thơng tin này để xác định thời gian phun và thời điểm đánh lửa.

Hình 3.9: Cảm biến vị trí trục cam.
3.1.3 Cảm biến vị trí trục khuỷu
3.1.3.1 Chức năng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Chức năng
Cảm biến vị trí trục khuỷu tạo ra tín hiệu NE, ECU dựa vào tín hiệu NE để
tính tốn góc đánh lửa và lượng phun nhiên liệu tối ưu cho từng xylanh.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

22


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Công Sơn

Cảm biến bao gồm một cuộn dây nhận tín hiệu, một nam châm vĩnh cửu, một
roto (32 răng nhỏ và 1 răng lớn) tạo tín hiệu. Roto cảm biến được gắn ở đầu trục
khuỷu.
Khi trục khuỷu quay khe hở khơng khí giữa các răng trên roto tín hiệu và
cảm biến trục khuỷu sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra điện áp trong cuộn nhận
tín hiệu được gắn vào cảm biến này sinh ra tín hiệu NE.
Roto tạo tín hiệu kích hoạt cuộn nhận tín hiệu 33 lần trong mỗi vịng quay
trục khuỷu. Từ tín hiệu này, ECU nhận biết tốc độ động cơ cũng như sự thay đổi
từng 10° một của góc quay trục khuỷu.

Hình 3.10 Cấu tạo cảm biến vị trí
trục khuỷu.

Hình 3.11:

Dạng sóng tín hiệu NE

23


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Cơng Sơn

Hình 3.12: Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục khuỷu
3.1.3.2 Kiểm tra
Vị trí cảm biến
Cảm biến vị trí trục khuỷu được bố trí gần puly đầu trục khuỷu.

Hình 3.13: Hình dáng và vị trí cảm biến vị trí trục khuỷu.
Qui trình kiểm tra
Kiểm tra điện trở cảm biến
Bước 1: Bật khóa điện sang vị trí ON.
Bước 2: Tháo giắc cảm biến.
Bước 3: Dùng Ohm kế đo điện trở giữa 2 cực cảm biến như hình vẽ rồi so sánh với
bảng giá trị sau
Điều kiện
Động cơ lạnh (-10 ÷ 50°C)
Động cơ nóng (50 ÷ 100°C)

Điện trở (Ω)
985 ÷ 1600
1265 ÷ 1890

24


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Phạm Cơng Sơn

Hình 3.14: Kiểm tra điện trở cảm biến vị trí trục khuỷu.

Kiểm tra khe hở khơng khí của roto cảm biến và lõi thép từ
Bước 1: Tháo nắp đậy puly đầu trục khuỷu.
Bước 2: Dùng bộ lá cỡ đo không nhiễm từ (đồng hoặc nhựa) đo khe hở giữa roto
tạo tín hiệu và chỗ nhô ra của cuộn dây.
Giá trị tiêu chuẩn khe hở là: 0.2-0.4mm.
Kiểm tra dạng xung của tín hiệu
Bước 1: Nối các dây cáp của động cơ tới Accu.
Bước 2: Nối đầu kết nối của máy chẩn đoán OBDII tới giắc chẩn đoán trên động cơ.
Bước 3: Khởi động động cơ và điều chỉnh máy chẩn đoán OBDII ở chế độ đo xung.
Bước 4: Dạng xung được thể hiện như trên hình vẽ.

25