Bài giảng hệ thống cơ điện tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA CƠ KHÍ-BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ
BÀI GIẢNG
CÁC HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ
PGS.TS. Đào Mạnh Hùng
Ths. Đỗ Khắc Sơn
HÀ NỘI 2012
CHƯƠNG1. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ
11. KHÁI NIỆM
Hệ thống cơ điện tử là thiết bị công nghệ cơ khí điều khiển tự động bởi thiết
bị điện tử => Thiết bị công nghệ cơ khí + bộ điều khiển tự động bằng điện tử.
Thiết bị công nghệ cơ khí + bộ điều khiển tự động.
Các thành phần của hệ thống cơ điện tử
1. Thiết bị công nghệ cơ khí:
Đây chính là cơ cấu máy công tác, thực hiện các thao tác của quá trình công
nghệ.
2. Cảm biến (sensor)
Là thiết bị chuyển đổi năng lượng từ dạng này qua dạng khác, được dùng để
xác định giá trị các đại lượng vật lý. Ví dụ cảm biến vận tốc, cảm biến gia
tốc, cảm biến ứng suất, cảm biến áp suất, cảm biến lưu lượng…
3. Cơ cấu chấp hành (actuator)
Đây là thiết bị nhận nguồn năng lượng từ bên ngoài và tác động vào thiết bị
công nghệ trên cơ sở tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển. Trong các hệ
thống cơ điện tử thường gặp ba loại cơ cấu chấp hành là công tắc, động cơ
(điện) tịnh tiến và động cơ (điện)quay.
4. Bộ vi xử lý (microprocessor)
Dùng làm lõi của bộ điều khiển. Cấu trúc của nó gồm 4 thành phần chính:
bộ tính toán số học và lô gíc, bộ điều khiển, các thanh ghi và các bus truyền
thông.
5. Phần mềm điều khiển
Phần mềm điều khiển thể hiện thuật toán điều khiển, có tác dụng chỉ ra cách

thức hệ thống hoạt động.
1.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ
-Vào đầu những năm 1960, thiết bị điện tử trên ô tô chỉ là thiết bị
radio. Các thiết bị chức năng khác thuần túy là cơ khí hoặc điện từ. Đai an
toàn lúc bấy giờ thuần túy cơ khí. Hệ thống cung cấp điện thuần túy là hệ
thống điện từ. Hệ thống đánh lửa thường dùng tiếp điểm cơ khí…
- Hệ thống cơ điện tử đầu tiên ứng dụng trên ô tô là hệ thống đánh lửa
điện tử vào cuối những năm 1970. Hệ thống này gồm các cảm biến vị trí
trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến vị trí bớm ga, cảm biến tốc độ
mở bướm ga… và bộ vi xử lý để xác định thời điểm đánh lửa.
- Cũng vào những năm cuối 1970, hệ thống chống bó cứng bánh xe
khi phanh ABS được ứngg dụngg trên ô tô. Hệ thốngg nàyy dùng các cảm
biến tốc độ tại các bánh xe để cảm nhận sự bó cứng bánh xe và bộ vi xử lý
phát ra tín hiệu điều khiển cơ cấu chấp hành thực hiện điều chỉnh áp suất
dầu trong hệ thống phanh để các bánh xe không bị hãm cứng và trượt lết.
- Hệ thống điều khiển chống trượt quay TCS (traction control system)
được phát triển trên ô tô vào giữa những năm 1990. Các cảm biến xác định
sự trượt quay của các bánh xe trong quá trình tăng tốc và bộ điều khiển (vi
xử lý) điều khiển giảm công suất của động cơ truyền đến bánh xe và phanh
bánh xe bị trượt quay.
Trên những đường trơn trượt, tải động cơ ảnh hưởng lớn đến sự quay
thân xe khi tăng tốc. Khi bánh xe đã bị trượt dọc, khả năng bám ngang giảm
đi rất nhiều, tức là mất khả năng điều khiển hướng.
TCS giúp ô tô có duy trì khả năng điều khiển hướng của ô tô khi tăng
tốc và giúp tăng khả năng động lực học vì duy trì được độ trượt trong phạm
vi tốt nhất (đặc biết là với những loại xe có tính năng động lực học cao như
xe đua) và có tác dụng như bộ vi sai hạn chế trượt.
Hệ thống điều khiển quá trình động lực học ô tô VDC (Vehicle
Dynamics Control) được giới thiệu trên ô tô vào cuối những năm 1990. Lúc
bấy giờ, hệ thống này làm việc tương tự như TCS nhưng có thêm cảm biến

quay thân xe và cảm biến gia tốc ngang. Hệ thống thực hiện điều chỉnh lực
kéo tại các bánh xe và tốc độ ô tô để tối thiểu hóa sự sai lệch hướng chuyển
động của ô tô và hướng của các bánh xe dẫn hướng.
- Hiện nay trên ô tô sử dụng hệ thống điều khiển ổn định của ôtô ESC
(electronic stability control). Nó thực hiện điều chỉnh lựckéo và lực phanh
tại các bánh xe để tránh các hiện tượng quay vòng thừa và quay vòng thiếu.
Trên ô tô hiện nay, các bộ vi xử lý 8, 16 và 32 bít được sử dụng để
hực hiện các chức năng điều khiển khác nhau. Các bộ vi điều khiển với các
bộ nhớ EEPROM/EPROM và nhiều thiết bị chức năng khác như ADC,
PWM, Timer,… được tích hợp trong chip dần được ứng dụng trên ô tô.
Các bộ vi điều khiển loại 32 bit dùng cho điều khiển động cơ, hệ
thống truyền lực, túi khí; loại 16 bit dùng cho ABS, TCS, VDC, hệ thống
điều hòa không khí… và loại 8 bit hiện chỉ dùng để điều khiển ghế, cửa,
gương… Trên mỗi ô tô hiện nay có khoảng 40 đến 70 bộ vi điều khiển.
1.3. HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ
Hệ thống cơ điện tử là hệ thống thực hiện việc điều khiển toàn bộ động cơ,
hệ thống truyền lực, hệ thống phanh và các hệ thống khác với độ chính xác cao
bằng ECU (bộ vi xử lí). Đây là một hệ thống điều khiển tổng hợp các hệ thống
điều khiển bởi các ECU khác nhau đảm bảo tính năng cơ bản của ôtô.
Hình 1.1 Hệ thống cơ điện tử trên ô tô
Trong đó:
EFI: Hệ thống phun xăng điện tử.
ESA: Hệ thống đánh lửa sớm điện tử.
ISC: Hệ thống điều khiển tốc độ không tải.
ECT: Hộp số tự động điều khiển điện tử.
ABS: Hệ thống phanh chống bó cứng.
TEMS: Hệ thống treo điều khiển điện tử
TRC: Hệ thống chống trượt bánh xe.
A/C: Hệ thống điều hoà không khí.
ECU Động cơ

HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ
1.3.1. CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
Chức năng của hệ thống điều khiển động cơ bao gồm EFI, ESA, ISC.
Chúng điều khiển các tính năng cơ bản của động cơ, chức năng chẩn đoán, và
chức năng dự phòng và an toàn. Chức năng dự phòng, an toàn chỉ hoạt động khi
có sự cố trong hệ thống điều khiển. Ngoài ra, còn 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… được điều khiển bằng ECU động cơ.
Hình 1.2 Sơ đồ các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ
(Động cơ 4A-FE, xe Corolla Châu Âu)
a. EFI: (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)
Nhiên liệu
Các
cảm
biến
ECU ĐC
Vòi phun
ECU sử dụng các tín hiệu này để xác định khoảng thời gian phun cần thiết
nhằm đạt được hoà khí với tỉ lệ tối ưu phù hợp từng điều kiện hoạt động của động

cơ.
b. ESA: (đánh lửa sớm điện tử)
ECU được lập trình với số liệu đảm bảo thời điểm đánh lửa tối ưu ở mọi
chế độ hoạt động của động cơ. Dựa vào các số liệu do các cảm biến theo dõi hoạt
động của động cơ gửi về , ECU sẽ gửi tín hiệu điều khiển IGT (thời điểm đánh
lửa) đến IC đánh lửa để đánh lửa tại thời điểm chính xác.
Các tín hiệu như:
Tốc độ động cơ (NE)
Góc quay trục khuỷu (G)
Áp suất đường ống nạp (PIM) hay
lượng khí nạp (VS, KS và VG).
Nhiệt độ nước làm mát
(THW)
c. ISC (điều khiển tốc độ không tải)
ECU động cơ được lập trình với các giá trị tốc độ động cơ tiêu chuẩn tương
ứng với các điều kiện sau:
Nhiệt độ nước làm mát
(THW)
Điều hoà không bật hay tắt
(A/C)
Các cảm bíên truyền tín hiệu
đến ECU, nó sẽ điều khiển dòng khí
bằng van ISC, qua đường khí phụ và
điều chỉnh tốc đọ không tải đén giá trị
tiêu chuẩn.
d. Các chức năng
Bugi
Bộ chia điện
Cuộn đánh lửa và IC đánh lửa
ECU

động cơ
Các cảm
biến
Van ISC
ECU
Động cơ
Các
Cảm biến
Chức năng chẩn đoán: ECU theo dõi các tín hiệu gửi đến từ các cảm biến,
nếu có bất kỳ sự cố nào trong tín hiệu đầu vào, ECU động cơ lưu và báo bằng
đèn “CHECK ENGINE” hay phát ra tín hiệu điện áp.
Chức năng an toàn : Nếu các tín hiệu vào không bình thường, ECU động
cơ chuyển sang dùng các giá trị tiêu chuẩn để điều khiển.
Chức năng dự phòng: Nếu một phần ECU không hoạt động, chức năng này
vẫn tiếp tục điều khiển việc phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa.
1.3.2 MẠCH CẤP NGUỒN
Mạch này cấp nguồn điện cho ECU động cơ, bao gồm : khoá điện và Rơle
EFI chính.
Phân loại mạch cấp nguồn:
Dòng điện chạy trực tiếp từ khoá điện đến cuộn dây của Rơle EFI chính để
kích hoạt Rơle (không sử dụng môtơ bước trong van điều khiển ISC).
ECU động cơ trực tiếp kích hoạt Rowle EFI chính ( sử dụng mô tơ bước
trong van điều khiển ISC)
a. Động cơ không có van ISC loại môtơ bước
Hình : Mạch điện động cơ không có van ISC loại môtơ bước
Khi khoá điện bật ON, dòng điện đến cuộn dây Rơle EFI chính làm tiếp
điểm đóng, cấp nguồn điện đến cực +B và +B1 của ECU động cơ. Điện áp ắc quy
luôn cấp cho cực BATT của ECU động cơ để tránh xoá các mã chẩn đoán và các
dữ liệu khác trong bộ nhớ của ECU.
b. Động cơ có van ISC loại môtơ bước

Khi khoá điện bật ON, điện áp ắc quy được cấp đến cực IGSW của ECU
động cơ, mạch điều khiển Rơle EFI chính gửi một tín hiệu đến cực M-REL của
ECU động cơ, bật Rơle EFI chính. Tín hiệu này làm dòng điện chạy trong cuộn
dây đóng tiếp điểm của Rơle EFI chính và cấp nguồn cho cực +B và +B1 của
ECU động cơ.
Điện áp ắc quy luôn được cấp cho cực BATT nhằm tránh xoá các mã chẩn
đoán và dữ liệu trong bộ nhớ trong ECU động cơ.
Hình : Mạch điện động cơ van ISC loại môtơ bước (chỉ một số kiểu xe)
c. Mạch VC
Từ điện áp ắc quy cấp cho
cực +B, +B1, ECU động cơ trích
một điện áp không đổi 5V để cấp
cho bộ vi xử lí theo mạch sau:
Hình: Mạch VC (chỉ 1 số
kiểu xe)
1.4.XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
Các hệ thống cơ điện tử trên ô tô hiện đang được phát triển theo
hướng hoàn toàn tự động nhằm nâng cao tính năng an toàn, tính thân thiện
với môi trường, tính tiện nghi.
Các hệ thống điều khiển bằng điện và các hệ thống mạng không dây
để truyền thông giữa ô tô với các trung tâm điều độ giao thông và với các ô
tô khác đang được nghiên cứu ứngdụng.
Các hệ thống vi cơ điện MEMS (Micro ElectroMechanical System),
rada sóng ngắn đang được nghiên cứu ứng dụng trên các ô tô và các hệ
thống cơ điện tử trên ô tô ngày càng tinh tế với nhiều chức năng ưu việt.
Ứng dụng của hệ thống định vị toàn cầu GPS đang được nghiên cứu
trên ô tô và ô tô được dự đoán sẽ hoàn toàn tự động trong vòng vài thập kỷ
tới.
¾c quy
R¬Le

EFI
Kho¸ ®iÖn
ECU ®éng c¬
Mạch điện áp
không đổi 5V
Bộ vi xử lí
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẢM BIẾN
2.1.Cảm biến áp suất đường ống nạp (cảm biến chân không)
Đây là loại cảm biến quan trộng sử dụng trong loai D-EFI
Cảm biến nhận áp suất đường ống nạp bằng IC lắp trong cảm biến và phát
ra tín hiệu PIM. ECU quyết định thời gian phun và góc đánh lửa sớm dựa vào tín
hiệu này.
Hoạt động:
Một chip Silicon gắn liền với buồng chân không được duy trì độ chân không
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 không trong buồng chân không.
Áp suất đường ống nạp thay đổi 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 hoá thành tín hiệu điện áp nhờ IC lắp bên trong cảm
biến và sau đó được gửi đến ECU động cơ ở cực PIM dùng làm tín hiệu áp suất
đường ống nạp. Cực VC của ECU động cơ cấp nguồn không đổi 5V đến IC.
Đặc tính của áp suất đường ống nạp và điện áp ra:
Buồng chân không
Chip Silic
Buồng
chân không
Lọc
áp suất đường ống nạp
áp suất đường ống nạp
Điện áp ra (PIM)

Cảm biến áp suất
đường ống nạp
Đến đường ống nạp
Mạch điện
Áp suất đường ống nạp
kPa (tuyệt đối)
mmHg-inHg
(chân không)
Đường đặc tính
2.2. CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG KHÔNG KHÍ
Được dùng trong động cơ L-EFI để nhận biết lượng khí nạp.
Tín hiệu lượng khí nạp được dùng để tính toán thời gian phun cơ bản và
góc đánh lửa sớm.
Phân loại: - Cảm biến lưu lượng khí nạp: loại cánh, loại xoáy quang học
Karman.
- Cảm biến khối lượng khí nạp (loại dây sấy).
2.2.1. Loại cánh
Cấu tạo và hoạt động:
Cấu tạo bao gồm các chi tiết như hình minh hoạ.
Hoạt động : Khi không 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.
Một biến trở được lắp đồng trục với tấm đo, sẽ chuyển hoá lượng khí nạp
thành tín hiệu điện áp (VS) đưa đến ECU. Buồng giảm chấn và tấm giảm chấn có
tác dụng ngăn không cho tấm đo rung động khi lượng khí nạp thay đổi đột ngột.
Trên đường khí tắt có vít chỉnh không tải.
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.
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.

Tiêp điểm trượt
Lò xo hồi
Cảm biến nhiệt
độ khí nạp
Từ lọc gió
Tấm đo
Đường khí
tắt
Vít chỉnh
không tải
Đến khoang
nạp khí
Cánh giảm rung
Biến trở
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 :
Lượng khí nạp =
VSVC
EVB
EVSEVC
EVB
−
−
=
−−−
− 2
)2()2(
2
2.2.2. Loại xoáy quang học Karman

Cảm nhận trực tiếp lượng khí nạp bằng quang học, có kích thước nhỏ gọn,
kết cấu đơn giản.
Công tắc bơm nhiên liệu
Góc mở tấm đo
(lượng khí nạp)
Biến trở
Điện áp
Công tắc bơm nhiên liệu Biến trở
Góc mở tấm đo
(lượng khí nạp)
Điện áp
Điện áp ắc quy
Một thanh (bộ tạo xoáy) đặt giữa dòng chảy của không khí sinh ra một
xoáy không 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:
d
V
kf .=
Bằng cách đo được tần số của xoáy, có thể xác định được lượng khí nạp.
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.
2.2.3. Loại dây sấy
Cảm biến khí nạp loại dây sấy đo
trực tiếp khối lượng không khí. Loại này
có kết cấu gọn nhẹ, độ bền cao, sức cản
không khí do cảm biến tạo ra thấp.

Dòng điện chạy qua dây sấy làm cho
nó nóng lên. Khi không khí chạy qua dây
Với: f: tần số xoáy Karman.
V: tốc độ dòng không khí.
d : đường kính của thanh tạo xoáy.
sấy , dây sẽ được làm mát phụ thuộc vào khối lượng không khí nạp vào. Bằng
cách điều khiển dòng điện chạy qua dây sấy để giữ cho nhiệt độ của dây không
đổi có thể đo được lượng khí nạp bằng cách đo dòng điện.
Trong cảm biến lượng khí nạp thực tế, dây sấy được mắc trong mạch cầu.
Mạch cầu này có điện thế tại điểm A, B bằng nhau khi tích điện trở tính theo
đường chéo là bằng nhau (R
a
+ R
3
).R
1
= R
h
.R
2
. Khi dây sấy R
h
bị làm lạnh bởi
không khí, điện trở giảm kết quả là tạo ra chênh lệch điện thế giữa hai điểm A, B.
Một bộ khuếch đại nhận biết sự chêch lệch này làm cho điện áp cấp đến mạch
tăng (tăng i
Rh
) làm cho nhiệt độ dây sấy lại tăng, kết quả điện trở tăng cho đến khi
điện thế tại A bằng điện thế tại B. 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 của dây sấy được thường xuyên duy trì không đổi cao hơn nhiệt độ
của khí nạp bằng cách dùng một nhiệt trở R
a
.
Như vậy, khối lượng khí nạp có thể đo được một cách chính xác.
- Khi nhiệt độ khí nạp thay đổi, ECU động cơ không cần hiệu chỉnh khoảng
thời gian phun theo sự thay đổi của nhiệt độ.
- Khi mật độ không khí giảm xuống, khả năng làm mát dây sấy giảm, khi đó
khối lượng khí nạp nhận biết cũng giảm nên không cần hiệu chỉnh phun.
2.3. 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, còn 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.
2.3.1. Loại tiếp điểm
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.
Dòng điện
Khí nạp
L m mátà
Dây sấy
(Bộ sưởi)
Điện áp ra (VG)
(V)
Lượng khí nạp (giây)
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.
2.3.2. Loại tuyến tính
Bao gồm hai tiếp điểm trượt, tại mỗi đầu của nó có lắp các tiếp điểm để tạo
tín hiệu IDL và VTA.
Loại 2 tiếp điểm Loại 3 tiếp điểm
Loại có cực L1, L2, L3
Loại có cực ACC1, ACC2
CB vị trí bướm ga
Đóng
Mở
Điện trở Con trượt (tiếp điểm cho tín hiệu VTA)
Con trượt (tiếp điểm cho tín hiệu IDL)
Một điện áp không 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 hoàn toàn, tiếp
điểm cho tín hiệu IDL, nối cực IDL và E2.
2.4. BỘ TẠO TÍN HIỆU G VÀ NE
Tín hiệu G và NE được tạo ra bằng rôto hay các đĩa tạo tín hiệu. ECU động
cơ sử dụng các tín hiệu này nhận biết góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ, các
tín hiệu rất quan trọng cho EFI và cả ESA.
Phân loại theo vị trí lắp đặt: (có 3 loại)
Loại đặt bên trong bộ chia điện.
Loại cảm biến vị trí cam.
Loại tách rời.
Kết cấu cơ bản và hoạt động của chúng là như nhau.
2.4.1. Loại đặt bên trong bộ chia điện

Bộ chia điện trong hệ thống điều
khiển động cơ bao gồm rôto và các cuộn
nhận tín hiệu G và NE.
Số lượng răng cuộn Rôto nhận tín
hiệu khác nhau tuỳ theo loại động cơ.
Nguyên lí hoạt động của bộ tạo tín
hiệu G và NE sử dụng một cuộn nhận tín
hiệu và rôto 4 răng cho tín hiệu G, và
một cuộn nhận tín hiệu và rôto 24 răng cho tín hiệu NE.
CB vị trí bướm ga
Đến các ECU khác
Không tải Mở hoàn toàn
Đóng Bướm ga Mở
VTA phát ra
IDL phát ra
Rôto tín hiệu G
Cuộn nhận
tín hiệu NE
Rôto tín hiệu NE
Cuộn nhận
tín hiệu G
a. Tín hiệu G:
Tín hiệu G báo cho ECU biết góc trục khuỷu tiêu chuẩn, được sử dụng để xác
định thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu so với điểm chết trên của mỗi xylanh.
Các bộ phận của bộ chia điện sử dụng để tạo tín hiệu này bao gồm:
- Rôto cuả tín hiệu G, được bắt vào trục bộ chia điện và quay 1 vòng trong 2
vòng quay của trục khuỷu.
- Cuộn nhận tín hiệu G được lắp bên trong vỏ bộ chia điện.
Rôto của tín hiệu G có 4 răng và kích hoạt cuộn nhận tín hiệu 4 lần trong
mỗi vòng quay trục bộ chia điện, tạo ra tín hiệu dạng sóng như hình vẽ. Từ tín

hiệu này ECU động cơ nhận biết pittông nào ở gần điểm chết trên (ĐCT)
b.Tín hiệu NE:
Tín hiệu NE đến ECU động cơ cho biết tốc độ động cơ. Tín hiệu NE được
sinh ra trong cuộn dây nhận tín hiệu nhờ rôto giống như khi tạo ra tín hiệu G,
khác biệt duy nhất là rôto tín hiệu NE có 24 răng. Nó kích hoạt cuộn nhận tín hiệu
NE 24 lần trong 1 vòng quay của bộ chia điện. Từ các tín hiệu này, ECU động cơ
nhận biết tốc độ động cơ cũng như từng thay đổi 30
o
một của góc quay trục
khuỷu.
Rôto tín hiệu G
Cuộn nhận
tín hiệu G
Tín hiệu G
1 vòng quay Rôto
(góc trục khuỷu)
Cuộn nhận
tín hiệu NE
Rôto tín hiệu NE
Tín hiệu NE
1/2 vòng quay của Rôto
MẠCH ĐIỆN, DẠNG SÓNG TÍN HIỆU NE VÀ G

Tín hiệu G (1 cuộn nhận tín hiệu, 4 răng)
Tín hiệu NE (1 cuộn nhận tín hiệu, 24 răng)
Tín hiệu G (1 cuộn nhận tín hiệu, 2 răng)
Tín hiệu NE (1 cuộn nhận tín hiệu, 24 răng)
Tín hiệu G
Tín hiệu NE
Tín hiệu G

Tín hiệu NE
ECU động cơ
Tín hiệu
G1
Tín hiệu
NE
Tín hiệu
G2
Tín hiệu G (2 cuộn nhận tín hiệu, 1
răng)
Tín hiệu NE (1 cuộn nhận tín hiệu, 24
răng)
Tín hiệu G (1 cuộn nhận tín hiệu, 1
răng)
Tín hiệu NE (1 cuộn nhận tín hiệu, 4
răng)
Tín hiệu
G
Tín hiệu
NE
Tín hiệu
NE
Tín hiệu
NE
Tín hiệu
G
Tín hiệu NE
(1 cuộn nhận tín
hiệu, 4 răng)
Tín hiệu NE

(2 cuộn nhận tín
hiệu, 4 răng)
Tín hiệu G
(1 cuộn nhận tín hiệu, 1
răng)
Tín hiệu NE
(2 cuộn nhận tín hiệu, 4
răng)
2.4.2. Loại cảm biến vị trí cam
Kết cấu và hoạt động của cảm biến vỉ trí cam giống như loại đặt trong bộ
chia điện, ngoại trừ nó loại bỏ hệ thống phân phối điện áp khỏi bộ chia điện.
Mạch điện, dạng sóng của tín hiệu G và NE (như hình):
Tín hiệu G1, G2 (2 cuộn nhận tín hiệu, 1 răng)
Tín hiệu NE (1 cuộn nhận tín hiệu, 24 răng)
2.4.3. Loại tách rời
Về chức năng cơ bản là
giống loại đặt bên trong bộ chia
điện và loại cảm biến vị trí cam,
loại này khác về vị trí lắp đặt
cảm biến.
Chuyển động quay của đĩa tạo ra tín hiệu G trên trục cam và đĩa tạo tín hiệu
NE trên trục khuỷu làm thay đổi khe hở không khí giữa các vấu lồi của đĩa và
cuộn nhận tín hiệu G và NE. Sự thay đổi khe hở không khí tạo ra lực điện từ trong
cuộn dây nhận tín hiệu tạo ra tín hiệu G và NE.
Tín hiệu G
(1 cuộn nhận tín hiệu, 1
răng)
Tín hiệu NE
(2 cuộn nhận tín hiệu, 4
răng)

Cuộn nhận
tín hiệu G
(G1)
Cuộn nhận
tín hiệu G
(G2)
Cuộn nhận
tín hiệu NE
Cuộn nhận tín hiệu G
Cuộn nhận tín hiệu NE
Tín hiệu G:
- Tín hiệu G1 cho biết góc trục khuỷu tiêu chuẩn để xác định thời điểm
phun và thời điểm đánh lửa tương ứng với ĐCT kỳ nén của xylanh 6.
- Tín hiệu G2 thực hiện chức năng tương tự cho xy lanh số 1.
Các cảm biến tạo ra tín hiệu này bao gồm: một đĩa tạo tín hiệu được gắn
chặt trên puli trục cam và quay 1 vòng trong 2 vòng quay trục khuỷu; một cuôn
nhận tín hiệu G trên vỏ bộ chia điện.
Tín hiệu NE:
Nhờ tín hiệu này ECU động cơ biết tốc độ động cơ để xác định khoảng thời
gian phun và góc đánh lửa sớm .
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 vòng quay.
Đai cam
Trục camPuly trục cam
Vỏ
chia
điện
Đĩa tín
hiệu G

Cuộn nhận tín hiệu G
Tín hiệu G1
Tín hiệu G2
Gần
ĐCT kỳ
nén
xylanh 6
Gần
ĐCT kỳ
nén
xylanh 1
Gần
ĐCT kỳ
nén
xylanh 6
Dây đai cam
Đĩa tín hiệu NE
Trục
khuỷu
Cuộn nhận tín hiệu NE
Puly trục
khuỷu
1 vòng quay đĩa tín hiệu NE
Tín hiệu NE
MẠCH ĐIỆN, DẠNG SÓNG CỦA TÍN HIỆU G, NE
Tín hiệu G1
Tín hiệu G2
Tín hiệu NE
Tín hiệu G1 (1 cuộn nhận tín hiệu, 1 răng)
Tín hiệu G2 (1 cuộn nhận tín hiệu, 1 răng)

Tín hiệu NE (1 cuộn nhận tín hiệu, 12 răng)
Tín hiệu G (1 cuộn nhận tín hiệu, 1 răng)
Tín hiệu NE (1 cuộn nhận tín hiệu, 36 răng)
2.5. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT
Nhiệt độ của nước làm mát được nhận biết bằng một nhiệt điện trở bên
trong.
2.6. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ KHÍ NẠP
Nhiệt độ khí nạp được nhận biết bằng một nhiệt điện trở bên trong.
Điện trở (kΩ)
Mạch điện Đường đặc tính
Cấu tạo
Cảm biến nhiệt
độ nước
Nhiệt độ
o
C (
o
F)
Nhiệt điện trở
Nhiệt điện trở
Cảm biến
Vỏ lọc gió
Cảm biến
nhiệt độ khí
nạp
Cảm biến cho loại D-EFI
Cảm biến cho loại L-EFI
Loại xoáy quang học Karman
Cảm biến nhiệt
độ khí nạp

Cảm biến lưu
lượng khí
Cảm biến lưu
lượng khí
Cảm biến nhiệt
độ khí nạp
2.7. CẢM BIẾN NỒNG ĐỘ ÔXY
Dùng cho động cơ có lắp TWC (Bộ lọc khí xả ba thành phần)
Cảm biến nhận biết tỷ lệ không khí – nhiên liệu là đậm hay nhạt so với tỷ lệ
lý thuyết. Cảm biến được lắp trong ống xả.
Có 2 loại : Loại Zirconia, loại Titan.
2.7.1. Loại Zirconia
Loại này có một phần tử được chế tạo bằng ZrO
2
(Điôxit Zirconia- một loại
gốm). Phần tử này được phủ cả bên trong và bên ngoài bằng một lớp mỏng platin.
Không khí được dẫn vào bên trong của cảm biến và bên ngoài của nó tiếp xúc với
khí xả.
Hoạt động: Nếu nồng độ Ôxy trên bề mặt bên trong của phần tử Zirconia
chênh lệch lớn so với bề mặt bên ngoài tại nhiệt độ cao (400
0
C hay cao hơn), phần
tử Zirconia sẽ tạo ra một điện áp, đóng vai trò như
một tín hiệu OX đến ECU động cơ, để báo về
nồng độ Ôxy trong khí xả tại mọi thời điểm.
Khi tỷ lệ không khí - nhiên liệu là
nhạt, sẽ có nhiều Ôxy trong khí xả, nên chỉ có sự
chênh lệch nhỏ về nồng độ giữa bên trong và bên
ngoài phần tử cảm biến. Vì lý do đó, điện áp do
nó tạo ra nhỏ (gần 0V). Ngược lại, nếu tỷ lệ

không khí - nhiên liệu đậm, Ôxy trong khí xả gần
như biến mất. Điều này tạo sự chênh lệch lớn về
nồng độ bên trong và bên ngoài của cảm biến nên tạo điện áp khá lớn (xấp xỉ 1V).
Platin (phủ bên ngoài cảm biến) có tác dụng như một chất xúc tác
làm cho ôxy và CO (Mônoxit Cácbon) trong khí xả phản ứng với nhau. Nó làm
giảm lượng ôxy và tăng độ nhạy của cảm biến. Dựa trên tín hiệu này, ECU động
cơ tăng hay giảm lượng phun để duy trì tỷ lệ hoà khí gần gía trị lý thuyết.
Khí trời
Đế
Platin
Lớp zirconia
Platin
Khí xả
Cảm
biến
Ôxy
Tỉ lệ khí – nhiên
liệu lý thuyết
Điện áp ra (V)
Đậm hơn Tỷ lệ khí  Nhạt hơn
(ít khí) nhiên liệu (nhiều khí)
Đậm hơn Tỷ lệ khí  Nhạt hơn
(ít khí) nhiên liệu (nhiều khí)
Tỉ lệ khí – nhiên
liệu lý thuyết
Thấp hơn Điện trở  Cao hơn
cảm biến ôxy
(Ω)
Một vài cảm biến (Điôxit Zirconia được chế tạo với bộ sấy dùng để
sấy nóng phần tử Zirconia và được điều khiển bới ECU. Khi lượng khí nạp thấp

(nhiệt độ khí xả thấp) dòng điện sẽ chạy qua bộ sấy để sấy cảm biến.
2.7.2. Loại Titan
Cảm biến ôxy loại này bao gồm một phần tử bán dẫn chế tạo bằng Điôxít
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 ôxy trong khí xả.
Hoạt động: Đặc tính của Titan là điện trở của nó thay đổi theo nồng độ
Ôxy trong khí xả. Điện trở này thay đổi đột ngột ở giới hạn đậm và nhạt của tỷ lệ
hỗn hợp không khí – nhiên liệu (như đồ thị). Điện trở của Titan cũng thay đổi
mạnh tương ứng với sự thay đổi của nhiệt độ. Một bộ sấy được lắp trong ống
mỏng để giữ cho nhiệt độ của phần tử Titan không thay đổi.
Cảm biến Ôxy này được nối với ECU động cơ theo mạch điện như
hình vẽ. Một điện áp 1V luôn được cấp đến cực OX(+). ECU có 1 bộ so
sánh sự sụt áp tại cực OX (do sự thay đổi điện trở của titan) với 1 điện
áp so sánh là 0,45V. Nếu điện áp OX lớn hơn 0,45V
ECU động cơ sẽ nhận là tỷ lệ không khí-
nhiên liệu đậm (điện trở cảm biến Ôxy
thấp), ngược lại tỷ lệ là nhạt.
2.8. CẢM BIẾN HỖN HỢP NHẠT
Dây dẫn
Lớp TitanVỏ bảo vệ
Cảm biến
Ôxy
Giắc kiểm
tra
Dòng điện 
Tỉ lệ khí – nhiên liệu
Về cơ bản cảm biến hỗn hợp nhạt có cấu tạo giống như cảm biến ôxy loại
phần tử nhận biết bằng zirconia, nhưng nó được sử dụng cho mục đích khác.

Hoạt động:
Cảm biến Ôxy loại phần tử nhận biết bằng zirconia hoạt động dựa trên
nguyên tắc điện áp sẽ tạo ra nếu có sự chênh lệch lớn về nồng độ ôxy bên ngoài
và bên trong của cảm biến.
Tuy nhiên, trong cảm biến hỗn hợp nhạt, một điện áp được cấp đến phần tử
zirconia khi nhiệt độ cao (650
0
C hay cao hơn ), kết quả là dòng điện có giá trị tỷ
lệ với nồng độ ôxy trong khí xả. Hay nói khác đi, khi hỗn hợp không khí - nhiên
liệu đậm, sẽ không có ôxy trong khí xả, nên không có dòng điện chạy qua phần tử
zirconia. Khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu nhạt, sẽ có rất nhiều ôxy trong khí xả
và giá trị dòng điện chạy qua phần tử zirconia sẽ lớn, như trong đồ thị sau.
Cảm biến hỗn hợp nhạt được lắp đặt để đảm bảo rằng tỷ lệ không khí
- nhiên liệu được duy trì trong khoảng nhất định, do đó cải thiện được
tính kinh tế nhiên liệu cũng như khả năng tải.
Cảm biến này cũng có một bộ sấy đề sấy
nóng zirconia. Bộ sấy được điều khiển giống như bộ
sấy của cảm biến ôxy.
2.9. CẢM BIẾN TỐC ĐỘ XE
Cảm biến tốc độ xe nhận biết tốc độ thực tế mà xe đang
chạy. Nó phát ra một tín hiệu SPD, chủ yếu dùng để điều khiển hệ thống ISC, và
điều khiển tỷ tệ hỗn hợp không khí - nhiên liệu trong quá trình giảm tốc và tăng
tốc v.v.
Có 4 loại cảm biến: Loại công tắc lưỡi gà, Loại cảm biến quang học, Loại
điện từ, Loại MRE (phần tử điện trở từ).
2.9.1. Loại công tắc lưỡi gà
Lớp Zirconia
Bộ sấy
Vỏ bảo vệ
Cảm biến

hỗn hợp
nhạt
Cảm biến này được lắp trong bảng đồng hồ loại kim. Nó bao gồm một nam
châm quay bằng cáp đồng hồ tốc độ, chuyển động quay làm cho công tắc đóng và
mở. Công tắc lưỡi gà đóng và mở 4 lần khi cáp quay một vòng.
Nam châm được phân cực như trong hình. Lực từ trường tại 4 vùng chuyển
tiếp giữa cực N và S của nam châm sẽ đóng và mở tiếp điểm của công tắc lưỡi gà
khi nam châm quay.
2.9.2. Loại cảm biến quang học
Cảm biến này được lắp trong bảng đồng hồ. Nó bao gồm một cảm biến
quang học làm từ một đèn LED, chiếu vào một transitor quang học. Một bánh xe
có xẻ rãnh
đặt giữa đèn LED và transitor quang học được dẫn động bằng cáp đồng hồ
tốc độ. Các rãnh trên bánh xe sẽ tạo ra xung ánh sáng khi bánh xe quay, ánh sáng
do đèn LED chiếu được chia thành 20 xung trong mỗi vòng quay của cáp. 20
xung này chuyển thành 4 xung nhờ bộ đếm số, sau đó gửi đến ECU.
2.9.3. Loại điện từ
Cảm biến này được lắp trong hộp số và nhận biết tốc độ quay của trục thứ
cấp hộp số. Nó bao gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuôn dây và một lõi. Một
rôto có 4 răng được lắp trên trục thứ cấp hộp số.
Đến cáp đồng hồ tốc độ
Công tắc lưỡi gà
Nam châm
Công tắc
lưỡi gà
Đến các
ECU khác
Đến c
Đến cáp đồng hồ tốc độ
Bánh xe

có xẻ rãnh
LED
Cặp phần tử quang học
Transistor quang
Cặp phần tử quang học
Mạch chuyển
đổi xung