Chẩn đoán bảo dưỡng sửa chữa hệ thống điều khiển động cơ

LỜI NĨI ĐẦU
Ơ tơ là một trong những phương tiện giao thông quan trọng đối với sự phát triển
của nền kinh tế - xã hội hiện nay. Lịch sử ra đời và phát triển của nó đã trải qua nhiều
năm với những giai đoạn thăng trầm để tiến tới sự hồn thiện và tiện nghi hơn như tăng
cơng suất động cơ, tăng tính kinh tế nhiên liệu, đảm bảo tính năng an tồn tăng tính tiện
nghi và bảo mật...Các hãng xe đã áp dụng các tiến bộ khoa học vào những chiếc ơ tơ
của mình như điều khiển điện tử, kỹ thuật bán dẫn, cơng nghệ nano….Từ đó nhiều hệ
thống hiện đại ra đời: Hệ thống phun xăng điện tử (EFI), hệ thống phun diesel điện tử
CRDI, hệ thống đánh lửa lập trình ESA, hệ thống phanh ABS, hệ thống đèn tự động, sử
dụng bộ chìa khóa nhận dạng…
Ở Việt Nam, với ngành cơng nghiệp ơ tơ cịn non trẻ thì hầu hết những cơng nghệ
về ơ tơ đều đến từ các nước trên thế giới. Chúng ta cần phải tiếp cận với công nghệ tiên
tiến này để không những tạo tiền đề cho nền công nghiệp ô tô mà cịn phục vụ cho cơng
tác bảo dưỡng, sửa chữa.
Qua thời gian học tập môn bảo dưỡng và sửa chữa ô tơ tại trường Đại học Nguyễn
Tất Thành, nhóm em được thầy tin tưởng giao cho đề tài “ Tìm hiểu khai thác hệ thống
điều khiển động cơ trên xe”. Nhóm em rất mong sự đóng góp, chỉ bảo của quý thầy để
đề tài của nhóm em được hồn thiện hơn và đó chính là những kiến thức nghề nghiệp
cho em sau khi ra trường.
Em xin trân trọng cảm ơn !


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ............................. 1
1.1 Hệ thống khởi động ô tô ............................................................................................ 1
1.1.1 Nhiệm vụ ............................................................................................................ 1
1.1.2 Sơ đồ hệ thống khởi động tiêu biểu ................................................................... 1
1.1.2 Yêu cầu và phân loại máy khởi động ................................................................. 2
1.1.2.2 Yêu cầu ....................................................................................................... 2
1.1.2.3 Phân loại ..................................................................................................... 2
1.1.3 Cấu tạo và nguyên lý của máy khởi động .......................................................... 4

1.1.3.1 Cấu tạo ........................................................................................................ 4
1.1.3.2 Công tắc từ .................................................................................................. 5
1.1.3.3 Phần ứng và ổ bi cầu ................................................................................... 6
1.1.3.4 Vỏ máy khởi động ...................................................................................... 6
1.1.3.5 Chổi than và giá đỡ chổi than ..................................................................... 6
1.1.3.6 Bộ truyền giảm tốc ...................................................................................... 7
1.1.3.7 Li hợp khởi động......................................................................................... 8
1.1.3.8 Bánh răng khởi động chủ động và then xoắn ............................................. 8
1.1.1.4 Nguyên lí làm việc ...................................................................................... 9
1.2 Các cảm biến đầu vào .............................................................................................. 10
1.2.1 Cảm biến vị trí bướm ga. ................................................................................. 11
1.2.1.1 Cơng dụng ................................................................................................. 11
1.2.1.2 Cấu tạo. ..................................................................................................... 11
1.2.1.3 Nguyên lý hoạt động. ................................................................................ 12
1.2.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu. .............................................................................. 12
1.2.2.1 Công dụng. ................................................................................................ 12
1.2.2.2 Cấu tạo và phân loại. ................................................................................ 13
1.2.2.4 Nguyên lý hoạt động. ................................................................................ 14
1.2.3 Cảm biến vị trí trục cam. .................................................................................. 15
1.2.3.1 Cơng dụng. ................................................................................................ 15
1.2.3.2 Cấu tạo và phân loại. ................................................................................ 16
1.2.3.3 Nguyên lý hoạt động. ................................................................................ 17
1.2.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. .................................................................... 18
1.2.4.1 Công dụng. ................................................................................................ 18
1.2.4.2 Cấu tạo. ..................................................................................................... 19
1.2.4.3 Nguyên lý hoạt động. ................................................................................ 19
1.2.5 Cảm biến oxy. .................................................................................................. 21
1.2.5.1 Công dụng. ................................................................................................ 21
1.2.5.2 Cấu tạo và phân loại. ................................................................................ 21
1.2.5.3 Nguyên lý hoạt động. ................................................................................ 22

1.2.6 Cảm biến kích nổ. ............................................................................................. 22
1.2.6.1 Cơng dụng. ................................................................................................ 22
1.2.6.2 Cấu tạo .................................................................................................... 22
1.2.6.3 Nguyên lý hoạt động. ................................................................................ 23


1.2.7 Cảm biến áp suất đường ống nạp ..................................................................... 23
1.2.7.1 Công dụng ................................................................................................. 23
1.2.7.2 Cấu tạo và phân loại ................................................................................. 23
1.2.7.3 Nguyên lí làm việc .................................................................................... 25
1.2.8 Cảm biến lưu lượng khí nạp ............................................................................. 26
1.2.8.1 Cơng dụng ................................................................................................. 26
1.2.8.2 Cấu tạo và phân loại ................................................................................. 26
1.2.8.3 Nguyên lí hoạt động .................................................................................. 27
1.3.1 Bộ điều khiển trung tâm (ECU). ...................................................................... 28
1.3.2 Tín hiệu điện áp ................................................................................................ 32
1.3.2.1 Mạch nguồn .............................................................................................. 32
1.3.2.2 Mạch nối mass. ......................................................................................... 34
1.3.3 Điện áp cực của cảm biến. ............................................................................... 35
1.3.4 Dùng điện áp VC ( VTA, PIM ) ....................................................................... 35
1.3.5 Dùng một nhiệt điện trở ................................................................................... 36
1.3.6 Dùng điện áp bật/ tắt ........................................................................................ 36
1.3.7 Sử dụng nguồn điện khác từ ECU động cơ (STA,STP) .................................. 37
1.3.8 Sử dụng điện áp do cảm biến tạo ra. ................................................................ 37
1.4 Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC .............................................................. 37
1.4.1 Cấu tạo ............................................................................................................. 37
1.4.2 Các loại ISCV và nguyên lý hoạt động ............................................................ 38
1.5 Hệ thống phun nhiên liệu điện tử EFI (Phun nhiên liệu điện tử) ............................ 41
1.5.1 Khái quát .......................................................................................................... 41
1.5.2 Hệ thống nhiên liệu .......................................................................................... 42

1.5.2.1 Bơm nhiên liệu .......................................................................................... 43
1.5.2.2 Bộ điều áp ................................................................................................. 44
1.5.2.3 Bộ giảm rung động ................................................................................... 44
1.5.2.4 Kim phun .................................................................................................. 45
1.5.2.5 Bộ lọc nhiên liệu/ lưới lọc của bơm nhiên liệu ......................................... 45
CHƯƠNG 2 CHUẨN ĐOÁN BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA Ô TÔ ..................... 46
2.1 Hệ thống khởi động ................................................................................................. 46
2.1.1 Chuẩn đoán ....................................................................................................... 46
2.1.2 Bảo dưỡng sữa chữa ......................................................................................... 46
2.2 Các cảm biến đầu vào .............................................................................................. 47
2.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp ............................................................................. 47
2.2.1.1 Chuẩn đốn ............................................................................................... 47
2.2.1.2 Bảo dưỡng sữa chữa ................................................................................. 48
2.2.2 Cảm biến vị trí bướm ga .................................................................................. 48
2.2.2.1 Chuẩn đoán ............................................................................................... 48
2.2.2.2 Bảo dưỡng sửa chữa ................................................................................. 48
2.2.3 Cảm biến vị trí trục khuỷu ............................................................................... 49
2.2.3.1 Chuẩn đoán ............................................................................................... 49
2.2.3.2 Bảo dưỡng sửa chữa ................................................................................. 49
2.2.4 Cảm biến vị trí trục cam ................................................................................... 50
2.2.4.1 Chuẩn đoán ............................................................................................... 50


2.2.4.2 Bảo dưỡng sửa chữa ................................................................................. 50
2.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ..................................................................... 51
2.2.5.1 Chuẩn đoán ............................................................................................... 51
2.2.5.2 Bảo dưỡng sửa chữa ................................................................................. 51
2.2.6 Cảm biến oxy ................................................................................................... 52
2.2.6.1 Chuẩn đoán ............................................................................................... 52
2.2.6.2 Bảo dưỡng sửa chữa ................................................................................. 52

2.2.7 Cảm biến kích nổ .............................................................................................. 52
2.2.7.1 Chuẩn đốn ............................................................................................... 52
2.2.7.2 Bảo dưỡng sửa chữa ................................................................................. 53
2.2.8 Cảm biến áp suất đường ống nạp ..................................................................... 53
2.2.8.1 Chuẩn đoán ............................................................................................... 53
2.2.8.2 Bảo dưỡng sửa chữa ................................................................................. 54
2.3.1 Hệ thống điều khiển tốc độ khơng tải ISC ....................................................... 54
2.3.1.1 Chuẩn đốn.................................................................................................... 55
2.3.1.2 Bảo dưỡng sửa chữa ................................................................................. 55
2.4.1 Hệ thống phun nhiên liệu điện tử EFI .............................................................. 56
2.4.1.1 Bơm nhiên liệu .......................................................................................... 56
2.4.1.2 Bộ điều áp ................................................................................................. 57
2.4.1.3 Kim phun .................................................................................................. 58
2.4.1.4 Bộ lọc nhiên liệu/ lưới lọc của bơm nhiên liệu ......................................... 58


CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
1.1 Hệ thống khởi động ô tô
1.1.1 Nhiệm vụ
Hệ thống khởi động ô tô là một hệ thống giúp cho động cơ đốt trong của ơ tơ có thể
bắt đầu hoạt động.
Khi khởi động động cơ máy khởi động (MKĐ) không thể tự quay với cơng suất
của nó, trước khi tia lửa điện xuất hiện phải dùng lực từ bên ngoài để làm quay động
cơ. MKĐ sẽ làm việc này, MKĐ sẽ ngừng hoạt động khi động cơ đã nổ.
Khi công tắc máy ở vị trí khởi động, bánh răng MKĐ ăn khớp vào bánh răng của
bánh đà. Khi dòng điện lớn từ bình acquy đến MKĐ, nó sẽ làm quay MKĐ và quay
động cơ.
Khi MKĐ quay ở tốc độ cao hơn mức cần thiết, sự cháy xuất hiện trong xilanh làm
động cơ khởi động và nổ.
Để khởi động động cơ thì trục khuỷu phải quay nhanh hơn tốc độ quay tối thiểu.

Tốc độ quay tối thiểu để khởi động động cơ khác nhau tuỳ theo cấu trúc động cơ và
tình trạng hoạt động, thường từ 40 -60 vòng/ phút đối với động cơ xăng và từ 80 - 100
vòng/phút đối với động cơ diesel
1.1.2 Sơ đồ hệ thống khởi động tiêu biểu

Hình 1.1 Sơ đồ mạch khởi động tổng quát

1


1.1.2 Yêu cầu và phân loại máy khởi động
1.1.2.2 Yêu cầu
Máy khởi động phải quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất mà động
cơ có thể nổ được.
Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép.
Phải bảo đảm khởi động lại được nhiều lần.
Tỷ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh đà nằm trong
giới hạn (từ 9 đến 18).
Chiều dài, điện trở của dây dẫn nối từ accu đến máy khởi động phải nằm trong giới
hạn quy định (< 1m).
Moment truyền động phải đủ để khởi động động cơ
1.1.2.3 Phân loại
Để phân loại máy khởi động ta chia máy khởi động ra làm hai thành phần: Phần
motor điện và phần truyền động. Phần motor điện được chia ra làm nhiều loại theo kiểu
đấu dây, còn phần truyền động phân theo cách truyền động của máy khởi động đến động
cơ.

Hình 1.2 Các kiểu đấu dây của máy khởi động
2

 Motor điện trong máy khởi động là loại mắc nối tiếp và mắc hỗn hợp.


Theo kiểu đấu dây: Tùy thuộc theo kiểu đấu dây mà ta phân ra như hình 1.2



Phân loại theo cách truyền động: có hai cách truyền động



Truyền động trực tiếp với bánh đà: loại này thường dùng trên xe đời cũ và những

động cơ có công suất lớn, được chia ra làm 3 loại:


Truyền động quán tính: bánh răng ở khớp truyền động tự động văng theo quán tính để

ăn khớp với bánh đà. Sau khi động cơ nổ, bánh răng tự động trở về vị trí cũ.


Truyền động cưỡng bức: khớp truyền động của bánh răng khi ăn khớp vào vòng

răng của bánh đà, chịu sự điều khiển cưỡng bức của một cơ cấu các khớp.


Truyền động tổ hợp: bánh răng ăn khớp với bánh đà cưỡng bức nhưng việc ra khớp

tự động như kiểu ra khớp của truyền động quán tính



Truyền động phải qua hộp giảm tốc

Hình 1.3 Máy khởi động có hộp giảm tốc
Đối với máy điện (máy phát và động cơ), kích thước sẽ nhỏ lại nếu tốc độ hoạt động
lớn. Vì vậy, để giảm kích thước của motor khởi động người ta thiết kế chúng để hoạt
động với tốc độ rất cao, sau đó qua hộp giảm tốc để tăng moment.
Loại này được sử dụng nhiều trên xe đời mới. Phần motor điện một chiều có cấu
tạo nhỏ gọn và có số vịng quay khá cao. Trên đầu trục của motor điện có lắp một bánh
3


răng nhỏ, thông qua bánh răng trung gian truyền xuống bánh răng của hợp truyền động
(hộp giảm tốc). Khớp truyền động là một khớp bi một chiều có ba rãnh, mỗi rãnh có hai
bi đũa đặt kế tiếp nhau. Bánh răng của khớp đầu trục của khớp truyền động được cài với
bánh răng của bánh đà (khi khởi động) nhờ một relay gài khớp. Relay gài khớp có một
ty đẩy, thông qua viên bi đẩy bánh răng vào ăn khớp với bánh đà
Một số hãng sử dụng máy khởi động có cơ cấu giảm tốc kiểu bánh răng hành tinh
như trên hình 1.3

Hình 1.4 Cấu tạo hộp giảm tốc kiểu bánh răng hành tinh
1. Trục thứ cấp; 2. Vòng răng; 3. Bánh răng hành tinh;
4. Bánh răng mặt trời; 5. Phần ứng; 6. Cổ góp
1.1.3 Cấu tạo và nguyên lý của máy khởi động
1.1.3.1 Cấu tạo

Hình 1.5 Cấu tạo máy khởi động loại giảm tốc
Máy khởi động loại giảm tốc gồm có các bộ phận sau đây.
 Cơng tắc từ

 Phần ứng (lõi của mô tơ khởi động)
 Vỏ máy khởi động
 Chổi than và giá đỡ chổi than

4


 Bộ truyền bánh răng giảm tốc
 Li hợp khởi động

 Bánh răng dẫn động khởi động và then xoắn
1.1.3.2 Cơng tắc từ

Hình 1.6 Cấu tạo cơng tắc từ
1. Lị xo 2. Cuộn giữ 3. Vỏ 4. Cuộn hút 5. Lị xo
6. Piston 7. Cơng tắc chính 8. Trục piston
Cơng tắc từ hoạt động như là một cơng tắc chính của dịng điện chạy tới mơ tơ và
điều khiển bánh răng dẫn động khởi động bằng cách đẩy nó vào ăn khớp với vành răng
khi bắt đầu khởi động và kéo nó ra sau khi khởi động.
Cuộn kéo được cuốn bằng dây có đường kính lớn hơn cuộn giữ và lực điện từ của nó tạo ra
lớn hơn lực điện từ được tạo ra bởi cuộn giữ.

5


1.1.3.3 Phần ứng và ổ bi cầu

Hình 1.7 Cấu tạo rotor
Phần ứng tạo ra lực làm quay mô tơ và ổ bi cầu đỡ cho lõi (phần ứng) quay ở tốc độ cao
1.1.3.4 Vỏ máy khởi động

Hình 1.8 Cấu tạo phần cảm
Vỏ máy khởi động này tạo ra từ trường cần thiết để cho motor hoạt động. Nó cũng
có chức năng như một vỏ bảo vệ các cuộn cảm, lõi cực và khép kín các đường sức từ.
Cuộn cảm được mắc nối tiếp với phần ứng.
1.1.3.5 Chổi than và giá đỡ chổi than

6


Hình 1.9 Cấu tạo chổi than
Chổi than được tì vào cổ góp của phần ứng bởi các lị xo để cho dòng điện đi từ
cuộn dây tới phần ứng theo một chiều nhất định. Chổi than được làm từ hỗn hợp đồngcácbon nên nó có tính dẫn điện tốt và khả năng chịu mài mòn lớn. Các lò xo chổi than
nén vào cổ góp phần ứng và làm cho phần ứng dừng lại ngay sau khi máy khởi động bị
ngắt.
Nếu các lò xo chổi than bị yếu đi hoặc các chổi than bị mịn có thể làm cho tiếp
điểm điện giữa chổi than và cổ góp khơng đủ để dẫn điện. Điều này làm cho điện trở
ở chỗ tiếp xúc tăng lên làm giảm dòng điện cung cấp cho motor và dẫn đến giảm
moment.
1.1.3.6 Bộ truyền giảm tốc

Hình 1.10 Cấu tạo bộ truyền giảm tốc
Bộ truyền giảm tốc truyền lực quay của motor tới bánh răng bendix và làm tăng
moment xoắn bằng cách làm chậm tốc độ của motor.
Bộ truyền giảm tốc làm giảm tốc độ quay của motor với tỉ số là 1/3 -1/4 và nó có
một li hợp khởi động ở bên trong.

7

1.1.3.7 Li hợp khởi động

Hình 1.11 Cấu tạo ly hợp khởi động
Li hợp khởi động truyền chuyển động quay của motor tới động cơ thông qua bánh
răng bendix.
Để bảo vệ máy khởi động khỏi bị hỏng bởi số vòng quay cao được tạo ra khi động
cơ đã được khởi động, người ta bố trí li hợp khởi động này. Đó là li hợp khởi động loại
một chiều có các con lăn.
1.1.3.8 Bánh răng khởi động chủ động và then xoắn

Hình 1.12 Bánh răng khởi động chủ động và then xoắn
Bánh răng bendix và vành răng truyền lực quay từ máy khởi động tới động cơ nhờ
sự ăn khớp an toàn giữa chúng. Bánh răng bendix được vát mép để ăn khớp được dễ
dàng. Then xoắn chuyển lực quay vòng của motor thành lực đẩy bánh răng bendix, trợ
giúp cho việc ăn khớp và ngắt sự ăn khớp của bánh răng bendix với vành rang.

8


1.1.1.4 Ngun lí làm việc
Chế độ hút vào:

Hình 1.13 Chế độ hút vào
Khi bật khóa điện vị trí START, dịng điện của ắc quy vào cuộn giữ và cuộn kéo.
Sau đó dịng điện đi từ cuộn kéo tới phần ứng thông qua cuộn cảm làm quay phần ứng
với tốc độ thấp. Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn kéo làm từ hóa lõi
cực và do vậy piston của công tắc từ bị kéo vào lõi cực của nam châm điện. Nhờ sự kéo
này mà bánh răng dẫn động khởi động dễ bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà
đồng thời đĩa tiếp xúc sẽ bật cơng tắc chính lên.
Chế độ Giữ:

Hình 1.14 Chế độ giữ

Khi cơng tắc chính bật lên thì khơng có dịng điện chạy qua cuộn giữ cuộc cảm và
cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ ắc quy. Cuộn dây phần ứng sau đó bắt đầu quay
9


với vận tốc cao và động cơ được khởi động. Ở thời điểm này piston được giữ nguyên
tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ vì khơng có lực điện từ chạy qua cuộn hút.
Chế độ nhả về:

Hình 1.15 Chế độ nhả về
Khi khóa điện được xoay từ vị trí START sang vị trí ON, dịng điện đi từ phía cơng
tắc chính tới cuộn giữ qua cuộn kéo. Ở vị trí này vị lực điện từ được tạo ra bởi cuộn kéo
vào cuộn giữ triệt tiêu nhau nên khơng giữ được piston nữa. Do đó piston bị kéo lại nhờ
lị xo hồi vị và cơng tắc chính bị ngắt làm cho máy khởi động dừng lại.

1.2 Các cảm biến đầu vào

Hình 1.17 Cảm biến MAP thực tế
10


1.2.1 Cảm biến vị trí bướm ga.
1.2.1.1 Cơng dụng
Cảm biến vị trí bướm ga được sử dụng để đo độ mở vị trí của cánh bướm ga để
báo về hộp ECU. Từ đó, ECU sẽ sử dụng thơng tin tín hiệu mà cảm biến vị trí bướm ga
gửi về để tính tốn mức độ tải của động cơ nhằm hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu,
cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều chỉnh bù ga cầm chừng và điều khiển

chuyển số.
1.2.1.2 Cấu tạo.
Cấu tạo của cảm biến vị trí bướm ga khá đơn giản, chúng ta có thể phân biệt chúng
theo từng đời xe theo các dấu hiệu sau đây:
Loại cảm biến bướm ga động cơ đời thấp sử dụng 2 tiếp điểm IDL và PSW.

Hình 1.18 Cảm biến bướm ga loại 2 tiếp điểm
Loại sau này chỉ cịn dùng 1 mạch tuyến tính, khơng sử dụng tiếp điểm IDL nữa, với
loại khơng có cơng tắc thì ECM sẽ tự động chuyển chế độ không tải khi điện áp tín hiệu
báo về ECM xuống thấp.
Các thế hệ động cơ đời mới sử dụng bướm ga điện tử sẽ có 2 tín hiệu cảm biến bướm
ga để tăng độ tin cậy, và cảm biến bướm ga cũng không sử dụng loại mạch tuyến tính
trở than nữa mà sử dụng loại hiệu ứng Hall để tăng độ bền.

11


Hình 1.19 Cảm biến bướm ga loại Hall
1.2.1.3 Nguyên lý hoạt động.
Hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga đời thấp loại tiếp điểm: cảm biến có 2 tiếp
điểm IDL và PSW, Khi bướm ga ở vị trí khơng đạp ga, chân IDL được nối với chân E2
báo về hộp ECU, ECU sẽ nhận biết là đang ở chế độ không tải để bù ga và điều khiển
lượng phun nhiên liệu ở chế độ không tải, khi ga lớn trên 50% cực PSW sẽ nối với cực
E2 và ECU nhận biết được là đang mở ga lớn (chạy ở chế độ toàn tải), ECU sẽ hiệu
chỉnh lượng nhiên liệu đậm lên để tăng cơng suất động cơ.
Loại tuyến tính + tiếp điểm(cịn ít): Bao gồm 4 chân (+, -, signal, IDLE).
Loại tuyến tính (giống 1 biến trở): Cảm biến được cấp nguồn Vc (5V) và mát , cấu
tạo gồm 1 mạch trở than và 1 lưỡi quét trên mạch trở than đó, khi trục của cánh bướm
xoay (đóng mở bướm ga) thì sẽ làm cho lưỡi quét thay đổi vị trí trên mạch trở than
làm thay đổi điện áp đầu ra (chân signal).

Loại hall (đời mới): cảm biến bướm ga có 2 tín hiệu, điện áp của cảm biến cũng thay
đổi theo độ mở của bướm ga nhưng dựa trên nguyên lý hiệu ứng Hall.
1.2.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu.
1.2.2.1 Công dụng.

12


Cảm biến loại này có cơng dụng báo cho ECU của xe biết chính xác vị trí của cốt
máy ở những vị trí tương ứng với cuối thì nổ để ECU điều chỉnh các thời điểm phun
nhiên liệu và đánh lửa thích hợp cho các xy lanh của động cơ.
Cảm biến vị trí trục khuỷu là một trong những cảm biến quan trọng góp phần trong
việc vận hành động cơ. Nếu thiếu cảm biến này, động cơ có thể khơng khởi động được,
tốc độ cầm chừng không đều. Máy rung vì đánh lửa sai, hao xăng và tăng tốc khơng ổn
định.
1.2.2.2 Cấu tạo và phân loại.
Cảm biến vị trí trục khuỷu loại cảm biến từ: gồm có cuộn dây điện từ, lõi nam châm
vĩnh cửu và vành răng tạo xung.

Hình 1.20 Cảm biến vị trí trục khuỷu loại điện từ
Cảm biến vị trí trục khuỷu loại Hall: Gồm 1 phần tử Hall ở đầu cảm biến, IC và
nam châm vĩnh cửu trong cảm biến

13


Hình 1.21 Cảm biến vị trí trục khuỷu loại hall
Cảm biến vị trí trục khuỷu loại Quang: (nằm trong bộ chia điện)

Hình 1.22 Cảm biến vị trí trục khuỷu loại Quang

1.2.2.4 Nguyên lý hoạt động.
Khi trục khuỷu quay, cảm biến tạo ra tín hiệu điện áp xung, trong đó mỗi xung
tương ứng với một răng trên vòng điện trở. PCM sử dụng tín hiệu từ cảm biến vị trí
14


trục khuỷu để xác định thời điểm tạo ra tia lửa điện và thực hiện trong xi lanh nào. Tín
hiệu từ vị trí trục khuỷu cũng được sử dụng để theo dõi xem có xi lanh nào bị bỏ lửa
khơng. Nếu thiếu tín hiệu từ cảm biến, sẽ khơng có tia lửa và kim phun nhiên liệu sẽ
không hoạt động.
Hai loại phổ biến nhất là cảm biến từ với cuộn dây nhận tạo ra điện áp A/C và cảm
biến hiệu ứng Hall tạo ra tín hiệu sóng vng kỹ thuật số. Xe hơi hiện đại sử dụng cảm
biến hiệu ứng Hall cho cảm biến vị trí trục khuỷu. Cảm biến loại cuộn dây nhận có đầu
nối hai chân. Cảm biến hiệu ứng Hall có đầu nối ba chân (điện áp tham chiếu, nối mát
và tín hiệu).

Hình 1.23 Cảm biến vị trí trục khuỷu thực tế
1.2.3 Cảm biến vị trí trục cam.
1.2.3.1 Cơng dụng.
Cảm biến vị trí trục cam (Camshaft Position Sensor) đóng một vài trị vơ cùng quan
trọng bên trong hệ thống điều khiển của động cơ. ECU sẽ sử dụng tín hiệu của cảm biến
để xác định ra điểm chết trên của máy số 1 hoặc các máy khác, đồng thời xác định vị trí
và thời điểm đánh lửa (đối với động cơ chạy xăng) hay thời điểm phun nhiên liệu (đối
với động cơ phun dầu điện tử Common rail) chính xác.

15


Đối với những loại động cơ đời mới ngày nay, chúng đều được trang bị thêm một
hệ thống điều khiển trục cảm biến thiên thơng minh, trục cam cịn đóng vai trò giám

sát sự hoạt động của hệ thống điều khiển trục cam biến thiên. ECU sẽ sử dụng tín hiệu
của các biến này để xác định rằng trục cam biến thiên có đang làm việc đúng với tín
hiệu từ hộp ECU điều khiển hay không.
1.2.3.2 Cấu tạo và phân loại.
Cảm biến vị trí trục cam trên ơ tơ thường có 2 loại:


Loại cảm biến hiệu ứng điện từ



Loại cảm biến hiệu ứng Hall
Loại cảm biến hiệu ứng điện từ có cấu tạo chính là một cuộn dây điện từ và một

nam châm vĩnh cửu, nó như 1 máy phát điện mini, khi hoạt động nó tạo ra 1 xung
điện áp hình sin gửi về ECU.

Hình 1.24 Cảm biến vị trí trục cam loại điện từ
1. Vỏ cảm biến; 2. Dây tín hiệu ra; 3. Vỏ bảo vệ dây; 4. Nam châm vĩnh cửu;
5. Cuộn dây cảm ứng; 6. Vấu cực; 7. Bánh răng kích từ; G. Khe hở khơng khí
Xe đời mới hiện nay đa số sử dụng loại Hall được cấu tạo bởi những bộ phận chính
là một phần tử Hall đặt ở đầu cảm biến, một nam châm vĩnh cửu và một IC tổ hợp nằm
trong cảm biến. Cảm biến trục cam loại Hall: Tạo ra loại xung có dạng vng.

16


Hình 1.25 Cảm biến vị trí trục cam loại Hall
1. Vỏ cảm biến; 2. Dây tín hiệu ra (+Vcc, -Vcc và Signal); 3. IC; 4. Phần tử Hall;
5. Bánh răng kích từ; 6. Khe hở khơng khí.

Ngồi 2 loại cảm biến trên, một số dòng xe vẫn còn sử dụng Delco chia điện, vẫn
còn sử dụng loại cảm biến Quang. Tuy nhiên, hiện giờ chúng khơng cịn thơng dụng và
gần như đã loại bỏ.
1.2.3.3 Nguyên lý hoạt động.
Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G có các răng. Số
răng là 2.11 hoặc một số khác tuỳ theo kiểu động cơ. (Trong hình vẽ có 3 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 G. Tín hiệu G 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 TDC (điểm chết trên) kỳ nén của mỗi xi lanh để đánh lửa
và phát hiện góc quay của trục khuỷu. ECU động cơ dùng thông tin này để xác định thời
gian phun và thời điểm đánh lửa.
Khi ECU động cơ không nhận được tín hiệu G từ cảm biến này, có kiểu xe vẫn để
động cơ chạy và có kiểu xe động cơ chết máy.

17


Hình 1.26 Cảm biến vị trí trục cam thực tế
1.2.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
1.2.4.1 Công dụng.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Engine Coolant Temperature (ECT) sử dụng để
đo nhiệt độ nước làm mát của động cơ và gửi tín hiệu về ECU để ECU thực hiện những
hiệu chỉnh sau:
Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm: Khi nhiệt độ động cơ thấp ECU sẽ thực hiện hiệu
chỉnh tăng góc đánh lửa sớm, và nhiệt độ động cơ cao ECU sẽ điều khiển giảm góc
đánh lửa sớm.
Hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu: Khi nhiệt độ động cơ thấp ECU sẽ điều khiển
tăng thời gian phun nhiên liệu (tăng độ rộng xung nhấc kim phun) để làm đậm, Khi

nhiệt độ động cơ cao ECU sẽ điều khiển giảm thời gian phun nhiên liệu.
Điều khiển quạt làm mát: Khi nhiệt độ nước làm mát đạt xấp xỉ 80-87 ECU điều
khiển quạt làm mát động cơ bắt đầu quay tốc độ thấp (quay chậm), Khi nhiệt độ nước
làm mát đạt xấp xỉ 95-98 ECU điều khiển quạt làm mát quay tốc độ cao (quay nhanh).
Điều khiển tốc độ không tải: Khi mới khởi động động cơ, nhiệt độ động cơ thấp
ECU điều khiển van không tải (Hoặc bướm ga điện tử) mở rộng ra để chạy ở tốc độ
không tải nhanh (tốc độ động cơ đạt xấp xỉ 900-1000V/P) để hâm nóng động cơ giúp
giảm ma sát giữa các bộ phận trong động cơ và nhanh chóng đạt được nhiệt độ vận
hành ổn định.

18


Điều khiển chuyển số: ECU điều khiển hộp số tự động sử dụng thêm tín hiệu cảm
biến nhiệt độ nước làm mát để điều khiển chuyển số, nếu nhiệt độ nước làm mát còn
thấp ECU điều khiển hộp số tự động sẽ khơng điều khiển chuyển lên số truyền tăng
OD.
Ngồi ra Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát còn sử dụng để báo lên đồng hồ
báo nhiệt độ nước làm mát (xe đời cũ sử dụng cục báo nhiệt độ nước riêng)
Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát còn được dùng để điều khiển hệ thống
kiểm sốt khí xả (EGR), điều khiển trạng thái hệ thống phun nhiên liệu (Open Loop –
Close Loop), điều khiển ngắt tín hiệu điều hịa khơng khí A/C khi nhiệt độ nước làm
mát quá cao ….
1.2.4.2 Cấu tạo.
Cấu tạo của cảm biến ECT có dạng trụ rỗng với ren ngồi, bên trong có lắp một
nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm.( điện trở tăng lên khi nhiệt độ thấp và ngược
lại).

Hình 1.27 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát
1.2.4.3 Nguyên lý hoạt động.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát nằm trong khoang nước của động cơ, tiếp xúc trực
tiếp với nước của động cơ. Vì có hệ số nhiệt điện trở âm nên khi nhiệt độ nước làm
mát thấp điện trở cảm biến sẽ cao và ngược lại khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên điện
trở của cảm biến sẽ giảm xuống. Sự thay đổi điện trở của cảm biến sẽ làm thay đổi
điện áp đặt ở chân cảm biến.

19


Hình 1.28 Sơ đồ cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị khơng đổi theo nhiệt độ) đến
cảm biến rồi trở về ECU 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 ADC – Analog to Digital converter).
Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến
đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được
giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU động cơ biết động cơ đang lạnh. Khi
động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU
động cơ biết là động cơ đang nóng.

Hình 1.29 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát thực tế

20


1.2.5 Cảm biến oxy.
1.2.5.1 Công dụng.
Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến oxy đó là để đo nồng độ oxy cịn thừa trong
khí xả gửi về ECU ( .ECU viết tắt của electronic control unit hay còn gọi là Bộ điều
khiển Trung tâm), ECU sẽ dựa vào tín hiệu cảm biến ơ xy gửi về và hiểu được tình

trạng nhiên liệu đang đậm hay đang nhạt, từ đó nó đưa ra tín hiệu điều chỉnh lượng
phun cho thích hợp. Cảm biến oxy giúp phân tích thơng số Long Term Fuel Trim và
Short Term Fuel Trim, từ đó thấy được sự hiệu chỉnh nhiên liệu.
1.2.5.2 Cấu tạo và phân loại.
Hiện nay, có 2 loại cảm biến oxy thường gặp là loại nung nóng (heated) và khơng
nung nóng (unheated).
Cảm biến nung nóng (heated): Loại này được lắp đặt một điện trở bên trong có cơng
dụng sấy nóng bộ phận cảm biến. Điều này giúp nhanh chóng đưa thiết bị vào nhiệt độ
làm việc, từ 600 - 650 độ F và từ 315 - 343 độ C. Sau đó, điện trở trong phát sinh điện
thế lập tức và truyền về ECU.
Cảm biến khơng nung nóng (unheated): Loại này được lắp đặt có khơng điện trở và
phải tự làm nóng tới khi đạt mức nhiệt độ làm việc. Do đó, với các dịng xe sử dụng
loại cảm biến này, xe khi mới bắt đầu chạy sẽ phải hoạt động với lượng hịa khí nhiên
liệu thấp, phải mất một thời gian lâu sau để xe đạt được lượng hịa khí tiêu chuẩn.

Hình 1.30 Cấu tạo cảm biến oxy nung nóng
21