Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston doc

Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston

Cảm biến vị trí piston (TDC sensor hay còn gọi là cảm biến G) báo cho ECU động
cơ biết vị trí tử điểm thượng hoặc trước tử điểm thượng của piston.



Trong một số trường hợp, chỉ có vị trí của piston xylanh số 1 được báo về ECU
động cơ, còn vị trí các xylanh còn lại sẽ được tính toán. Công dụng của cảm biến
này là để ECU động cơ xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun.
Cảm biến tốc độ động cơ (Engine speed; crankshaft angle sensor hay còn gọi là tín
hiệu NE) dùng để báo tốc độ động cơ để tính toán hoặc tìm góc đánh lửa tối ưu và
lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xylanh. Cảm biến này cũng được dùng để điều
khiển tốc độ cầm chừng hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ cầm chừng cưỡng bức.
Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston loại điện từ:

Hình 1 : Sơ đồ bố trí cảm biến NE và G của TOYOTA
Trên hình 1.13 trình bày sơ đồ bố trí của cảm biến vị trí piston và tốc độ động cơ
dạng điện từ trên xe Toyota loại nam châm đứng yên. Mỗi cảm biến gồm có roto
để khép mạch từ và cuộn dây cảm ứng mà lõi gắn với một nam châm vĩnh cửu
đứng yên. Số răng trên roto và số cuộn dây cảm ứng thay đổi tùy thuộc vào loại
động cơ. Phần tử phát xung G có thể có 1, 2, 4 hoặc 6 răng, còn phần tử phát xung
NE có thể có 4, 24 hoặc sử dụng số răng của bánh đà. Ở đây ta xem xét cấu tạo và
hoạt động của bộ tạo tín hiệu G và NE loại một cuộn cảm ứng – một roto 4 răng
cho tín hiệu G và một cuộn cảm ứng – một roto 24 răng cho tín hiệu NE. Hai roto
này lắp đồng trục với bộ chia điện, bánh răng tín hiệu G nằm trên, còn bánh răng
tín hiệu NE phía dưới.

Hình 2 : Sơ đồ nguyên lý cảm biến điện từ
Nguyên lý hoạt động: Bộ phận chính của cảm biến là một cuộn cảm ứng, một nam
châm vĩnh cửu và một roto dùng để khép mạch từ có số răng tùy loại động cơ. Khi

răng của roto không nằm đối diện cực từ, thì từ thông đi qua cuộn dây cảm ứng sẽ
có giá trị thấp và khe hở không khí lớn nên có từ trở cao. Khi một răng đến gần
cực từ của cuộn dây, khe hở không khí giảm dần khiến từ thông tăng nhanh. Như
vậy, nhờ sự biến thiên từ thông, trên cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện động cảm
ứng. Khi răng roto đối diện với cực từ của cuộn dây, từ thông đạt giá trị cực đại
nhưng điện áp ở hai đầu cuộn dây bằng không. Khi răng roto di chuyển ra khỏi
cực từ, khe hở không khí tăng dần làm từ thông giảm sinh ra một sức điện động
theo chiều ngược lại.
Tín hiệu G: Cuộn cảm nhận tín hiệu G, lắp trên thân của bộ chia điện. Roto tín
hiệu G có 4 răng sẽ cho 4 xung dạng sin cho mỗi vòng quay của trục cam. Thể
hiện trên Hình 3
Tín hiệu NE: Được tạo ra trong cuộn cảm cùng nguyên lý như tín hiệu G. Điều
khác nhau duy nhất là roto của tín hiệu NE có 24 răng. Cuộn dây cảm biến sẽ phát
24 xung trong mỗi vòng quay của trục bộ chia điện.

Hình 3 :. Sơ đồ mạch điện và dạng xung tín hiệu G và NE
Một số mạch điện và dạng xung của tín hiệu G và NE với số răng khác nhau trên
TOYOTA:

- Tín hiệu G: 1 cuộn kích, 2 răng. Tín hiệu NE: 1cuộn kích, 24 răng.


Hình 4 : Sơ đồ và dạng xung 2/24

- Tín hiệu G: 2 cuộn kích, 1 răng. Tín hiệu NE: 1 cuộn kích, 24 răng.


Hình 5 : Sơ đồ và dạng xung loại 1/24
- Tín hiệu NE: 1 cuộn kích, 4 răng.

Hình 6 : Sơ đồ và dạng xung loại một cuộn dây chung cho G và NE
- Tín hiệu G: 1 cuộn kích, 1 răng. Tín hiệu NE: 2 cuộn kích, 4 răng.

Hình 7 : Sơ đồ và dạng xung loại 1/4
- Tín hiệu NE: 2 cuộn kích, 4 răng.

Hình 8 : Sơ đồ và dạng xung loại 2 cuộn dây chung cho G và NE
- Tín hiệu G: 1 cuộn kích, 1 răng. Tín hiệu NE: 1 cuộn kích, 4 răng.

Hình 9 : Sơ đồ và dạng xung loại 4/4 kết hợp IC đánh lửa