bài giảng các hệ thống cơ điện tử trên ô tô

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 V
Ề HỆ THỐNG
CƠ ĐI
ỆN TỬ TR
ÊN Ô TÔ
11. KHÁI NI
ỆM
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 ph
ần 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. L
ỊCH 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.
- C
ũng vào nh
ững 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 t
ăng t
ốc 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 đ
ã b
ị 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
đư
ợc 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
đư
ợc 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
H
ệ thống
cơ đi
ện tử
là h
ệ thống thực hiện việc điều khiển to
àn bộ động cơ,
h
ệ thống truyền lực, hệ thống phanh v
à 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
đi
ều khiển bởi các ECU khác nhau đảm bảo tính năng cơ bản của ôtô.
Hình 1.1 H
ệ thống
cơ đi
ện tử tr
ên ô tô
Trong đó:
EFI: Hệ thống phun xăng điện tử.
ESA: H
ệ thống đánh lửa sớm điện tử.
ISC: H
ệ thống điều khiển tốc
đ
ộ không tải.
ECT: H
ộp số tự động điều khiển điện tử.

ABS: H
ệ thống phanh chống bó cứng.
TEMS: H
ệ thống treo điều khiển điện tử
TRC: H
ệ thống chống trượt bánh xe.
ECU Động cơ
H
Ệ THỐNG
CƠ ĐI
ỆN TỬ TRÊN Ô TÔ
A/C: H
ệ thống điều ho
à không khí.
1.3.1. CH
ỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
Ch
ức năng của hệ thố
ng đi
ều khiển động cơ bao gồm EFI, ESA, ISC.
Chúng đi
ều khiển các tính năng cơ bản của động cơ, chức năng chẩn đoán, và
ch
ức năng dự phòng và an toàn. Chức năng dự phòng, an toàn chỉ hoạt động khi
có s
ự cố trong hệ thống điều khiển. Ngo
ài ra, còn có các th
i
ết bị điều khiển phụ
trên đ

ộng c
ơ như hệ thống điều khiển cắt số truyền tăng, hệ thống điều khiển khí
n
ạp… được điều khiển bằng ECU động cơ.
Hình 1.2 Sơ đ
ồ các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ
(Đ
ộng cơ 4A
-FE, xe Corolla Châu Âu)
a. EFI: (H
ệ thố
ng phun xăng đi
ện tử)
M
ột bơm nhiên liệu điện cung cấp đủ nhiên liệu dưới áp suất không đổi đến
các vòi phun. Các vòi phun s
ẽ phun 1 l
ượng nhiên liệu định trước vào đường ống
n
ạp theo các tín hiệu từ ECU động c
ơ. ECU nhận các tín hiệu từ nhiều cảm biến
thông báo v
ề sự thay đổi các chế độ hoạt động của động cơ như:
Áp suất đường ống nạp (PIM)
hay lư
ợng khí nạp (VS, KS và VG).
Góc quay tr
ục khuỷu (G)
T
ốc độ động c

ơ (NE)
Tăng tốc/ Giảm tốc (VTA)
Nhi
ệt độ nước làm mát (THW)
Nhi
ệt độ khí nạp (THA)
Nhiên
liệu
Các
cảm
biến
ECU
ĐC
Vòi phun
ECU s
ử dụn
g các tín hi
ệu n
ày để xác định khoảng thời gian phun cần thiết
nh
ằm đạt được hoà khí với tỉ lệ tối ưu phù hợp từng điều kiện hoạt động của động
cơ.
b. ESA: (đánh l
ửa sớm điện tử)
ECU đư
ợc lập tr
ình với số liệu đảm bảo thời điểm đánh lửa tối ưu ở mọi
ch
ế
đ

ộ hoạt động của động c
ơ. Dựa vào các số liệu do các cảm biến theo dõi hoạt
đ
ộng của động cơ gửi về , ECU sẽ gửi tín hiệu điều khiển IGT (thời điểm đánh
l
ửa) đến IC đánh lửa để đánh lửa tại thời điểm chính xác.
Các tín hi
ệu như:
T
ốc độ động cơ (NE)
Góc quay tr
ục khuỷu (G)
Áp su
ất đ
ường ống nạp (PIM)
hay
lư
ợng khí nạp (VS, KS và VG).
Nhi
ệt độ nước làm mát
(THW)
c. ISC (đi
ều khiển tốc độ không tải)
ECU đ
ộng cơ được lập trình với các giá trị tốc độ động cơ tiêu chuẩn tương
ứng với các điều kiện sau:
Nhiệt độ n
ước làm mát
(THW)
Đi

ều ho
à không bật hay tắt
(A/C)
Các c
ảm bíên truyền tín hiệu
đ
ến ECU, nó sẽ điều khiển dòng khí
b
ằng van ISC, qua đường khí phụ
và
đi
ều chỉnh tốc đọ không tải đén giá
tr
ị
tiêu chu
ẩn.
d. Các ch
ức năng
Bug
i
B
ộ chia điện
Cu
ộn đánh lửa v
à IC đánh
l
ửa
ECU
đ
ộng cơ

Các c
ảm
bi
ến
Van ISC
ECU
Động cơ
Các
Cảm biến
Ch
ức năng chẩn đoán
: ECU theo dõi các tín hi
ệu gửi đến từ các cảm biến,
n
ếu 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 hi
ệu điện áp.
Ch
ức năng an toàn
: N
ếu các tín hiệu vào không bình thường, ECU động
cơ chuy
ển sang dù
ng các giá tr
ị tiêu chuẩn để điều khiển.
Ch
ức năng dự ph
òng
: N
ếu một phần ECU không hoạt động, chức năng n

ày
v
ẫn tiếp tục điều khiển việc phun nhi
ên liệu và thời điểm đánh lửa.
1.3.2 M
ẠCH CẤP NGUỒN
M
ạch này cấp nguồn điện cho ECU động cơ, bao gồm : khoá đ
i
ện và Rơle
EFI chính.
Phân lo
ại mạch cấp nguồn:
Dòng
đi
ện chạy trự
c ti
ếp từ khoá điện đến cuộn dây của R
ơle EFI chính để
kích ho
ạt R
ơle (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. Đ
ộng cơ không có van ISC loại môtơ bước
Hình : Mạch điện động cơ không có van ISC loại môtơ bước
Khi khoá đi
ện bật ON, dòng điện đến cuộn dây Rơle EFI chính làm tiếp
đi

ểm đóng, cấp nguồn điện đến cực +B và +B1 củ
a ECU đ
ộng cơ. Điện áp ắc quy
luôn c
ấp cho cực BATT của ECU động cơ để tránh xoá các mã chẩn đoán và các
d
ữ liệu khác trong bộ nhớ của ECU.
b. Đ
ộng c
ơ có van ISC loại môtơ bước
Khi khoá đi
ện bật ON, điện áp ắc quy được cấp đến cực IGSW của ECU
đ
ộng cơ, mạc
h đi
ều khiển Rơle EFI chính gửi một tín hiệu đến cực M
-REL c
ủa
ECU đ
ộng cơ, bật Rơle EFI chính. Tín hiệu này làm dòng điện chạy trong cuộn
dây đóng ti
ếp điểm của R
ơle EFI chính và cấp nguồn cho cực +B và +B1 của
ECU đ
ộng cơ.
Đi
ện áp ắc quy luôn được cấp ch
o c
ực BATT nhằm tránh xoá các mã chẩn
đoán và d

ữ liệu trong bộ nhớ trong ECU động cơ.
Hình : M
ạch điện động c
ơ van ISC loại môtơ bước (chỉ một số kiểu xe)
c. M
ạch VC
T
ừ điện áp ắc quy cấp cho
c
ực +B, +B1, ECU động cơ trích
m
ột điện áp không đổi
5V đ
ể cấp
cho b
ộ vi xử lí theo mạch sau:
Hình: M
ạch VC (chỉ 1 số
kiểu xe)
1.4.XU HƯ
ỚNG 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: H
Ệ 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.
Ho
ạt động:
M
ột chip Silicon gắn liền với buồng ch
ân không đư
ợc duy trì độ chân không
chu
ẩn, tất cả đ
ược đặt trong bộ cảm biến. Một phía

c
ủa chíp tiếp xúc với áp suất
đư
ờng ống nạp, phía kia tiếp xúc với độ chân không trong buồng chân không.
Áp su
ất 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
đi
ện trở này được chuyển hoá thành tín hiệu điện áp nhờ IC lắp bên trong cảm
bi
ến và sau đó được gửi đến ECU động cơ ở cực PIM dùng làm tín hiệu áp suất
đư
ờng ống nạp. Cực VC của ECU động c
ơ 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. C
ẢM BIẾN L
ƯU LƯỢNG KHÔNG KHÍ
Đư
ợc dùng trong động cơ L
-EFI đ
ể nhận biết lượng khí nạp.
Tín hi
ệu lượng khí nạp được dùng để tính toán thời gian phun cơ bản và
góc đánh l
ửa sớm.
Phân lo
ại:
- C
ảm biến lưu lượng khí nạp: lo
ại cánh, loại xoáy quang học
Karman.
- C
ảm biến khối l
ượng khí nạp (loại dây sấy).
2.2.1. Lo
ại cánh
C
ấu tạo và hoạt động:
C
ấu 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

s
ẽ đẩy mở tấm đo cho đến khi lực tác dụng cân bằng với lò xo.
M
ột biến trở được lắp đồng trục với tấm đo, sẽ chuyển hoá lượng khí nạp
thành tín hi
ệu điện áp (VS) đ
ưa 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 đư
ờng khí tắt có vít chỉnh không tải.
C
ảm biến lưu lượng loại cánh có hai kiểu tín hiệu điện áp: loại VS giảm khi
lư
ợng khí nạp lớn, loại VS tăng khi lượng khí nạp tăng.
Lo
ại 1: ECU động c
ơ cấp điện áp không
đ
ổi 5V đến cực VC của cảm biến
lưu lư
ợng khí nạp. Điện áp ra tại cực VS sẽ báo chính xác góc mở của tấm đo v
à
báo chính xác lư
ợng 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
Lo
ại 2: loại này cực VB được cấp điện bởi ăc quy.
Do không đư
ợc cấp điện áp không đổi 5V từ ECU nên lượ
ng khí n
ạp được
xác đ
ịnh :
Lư
ợng khí nạp =
VSVC
EVB
EVSEVC
EVB





 2
)2()2(
2
2.2.2. Lo
ại xoáy quang học Karman
C
ảm nhận trực tiếp lượng khí nạp bằng quang học, có kích thước nhỏ gọn,
k
ết cấu đ
ơn 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
M
ột thanh (bộ tạo xoáy) đặt giữa dòng chảy của k
hông khí sinh ra m
ột
xoáy không khí g
ọi l

à “xoáy Karman” dọc theo thanh tạo xoáy. Xoáy được cảm
nh
ận bằng cách cho bề mặt của một lá kim loại mỏng (gọi l
à tấm phản chiếu) tiếp
xúc với áp suất của xoáy và rung động của tấm này được nhận biết bằng một cặp
transistor quang h
ọc.
Ta có:
d
V
kf .
B
ằng cách đo đ
ược tần số của xoáy, có thể xác định được lượng khí nạp.
Tín hi
ệu l
ượng khí nạp (KS) là một tín hiệu xung như hình. Khi lượng khí
nạp thấp, tín hiệu này có tần số thấp, khi
lư
ợng khí nạ
p nhi
ều, tín hiệu có tần số cao.
2.2.3. Lo
ại dây sấy
C
ảm biến khí nạp loại dây sấy đo trực tiếp khối lượng không khí. Loại này
có k
ết 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 ch

ạy qua dây
s
ấy , dây sẽ được làm mát phụ thuộc vào
kh
ối lượng không khí nạp vào. Bằng cách
đi
ều khiển d
òng điện chạy qua dây sấy để
gi
ữ cho nhiệt độ của dây không đổi có thể
đo đư
ợc lượng khí nạp bằng cách đo dòng
đi
ện.
Với: f: tần số xoáy Karman.
V: tốc độ dòng không khí.
d : đường kính của thanh tạo xoáy.
Trong c
ảm biến l
ượ
ng khí n
ạp thực tế, dây sấy đ
ược mắc trong mạch cầu.
M
ạch cầu này có điện thế tại điểm A, B bằng nhau khi tích điện trở tính theo
đư
ờng chéo là bằng nhau (R
a
+ R
3

).R
1
= R
h
.R
2
. Khi dây s
ấy R
h
b
ị làm lạnh bởi
không khí, đi
ện trở giảm kết quả là tạo ra chênh
l
ệch điện thế giữa hai điểm A, B.
M
ột bộ khuếch đại nhận biết sự chêch lệch này làm cho điện áp cấp đến mạch
tăng (tăng i
Rh
) làm cho nhi
ệt độ dây sấy lại tăng, kết quả điện trở tăng cho đến khi
đi
ện thế tại A bằng điện thế tại B. Với tính năng n
ày của mạc
h c
ầu, cảm biến có
th
ể đo được khối lượng khí nạp nhờ nhận biết điện áp tại điểm B. Trong hệ thống
này, nhi
ệt độ của dây sấy được thường xuyên duy trì không đổi cao hơn nhiệt độ

c
ủa khí nạp bằng cách dùng một nhiệt trở R
a
.
Như v
ậy, khối lượng khí nạp có
th
ể đo được một cách chính xác.
- Khi nhi
ệt độ khí nạp thay đổi, ECU động c
ơ không cần hiệu chỉnh khoảng
th
ời gian phun theo sự thay đổi của nhiệt độ.
- Khi m
ật độ không khí giảm xuống, khả năng làm mát dây sấy giảm, khi đó
kh
ối lượng khí nạp nhận biết c
ũng giảm n
ên không cần hiệu chỉnh phun.
2.3. C
ẢM BIẾN VỊ TRÍ B
ƯỚM GA
C
ảm biến vị trí b
ướm 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
đi
ều khiển cắt nhiên liệu khi giảm t
ốc v
à hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa, còn tín

hi
ệu VTA và PSW dùng để tăng lượng phun nhiên liệu để tăng công suất ra.
Có 2 lo
ại:
- Lo
ại tiếp điểm (bật, tắt).
- Lo
ại tuyến tính.
2.3.1. Lo
ại tiếp điểm
C
ảm biến nhận biết động cơ đang ở chế độ không tải hay
t
ải nặng bằng các
ti
ếp điểm không tải IDL hay trợ tải PSW.
Dòng điện
Khí nạp
Làm
mát
Dây sấy
(Bộ sưởi)
Điện áp ra (VG)
(V
)
Lượng khí nạp (giây)
Các ti
ếp điểm hay các cực khác có thể
c
ũng được sử dụng để thực hiện các chức

năng khác tu
ỳ theo kiểu của động cơ. Chúng
bao g
ồm:
- Công t
ắc cháy sạch LSW để hiệu
ch
ỉnh cháy s
ạch.
- Cực L1, L2, L3 điều khiển ECT;
ACC1, ACC2 đ
ể nhận biết sự giảm tốc.
2.3.2. Lo
ại tuyến tính
Bao g
ồm hai tiếp điểm tr
ượt, 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)
M

ột điện áp không đổi 5V đ
ược cấp cho cực VC từ
ECU đ
ộng c
ơ, khi tiếp
đi
ểm trượt dọc theo điện trở tương ứng với góc mở của bướm ga, một điện áp
đư
ợc cấp đến cực VTA tỉ lệ với góc mở này. Khi bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp
đi
ểm cho tín hiệu IDL, nối cực IDL và E2.
2.4. B
Ộ TẠO TÍN HIỆU G VÀ NE
Tín hi
ệu G và NE được tạo ra bằng rôto hay các đĩa tạo tín hiệu. ECU động
cơ s
ử dụng các tín hiệu này nhận biết góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ, các
tín hi
ệu rất quan trọng cho EFI và cả ESA.
Phân lo
ại theo vị trí lắp đặt: (có 3 loại)
Lo
ại đặt b
ên tro
ng b
ộ chia điện.
Lo
ại cảm biến vị trí cam.
Lo
ại tách rời.

Kết cấu cơ bản và hoạt động của chúng là như nhau.
2.4.1. Lo
ại đặt bên trong bộ chia điện
B
ộ chia điện trong hệ thống điều
khi
ển động c
ơ bao gồm rôto và các cuộn
nhận tín hiệu G và NE.
S
ố lượng ră
ng cu
ộn Rôto nhận tín
hi
ệu khác nhau tuỳ theo loại động cơ.
Nguyên lí ho
ạt động của bộ tạo tín
hi
ệu G v
à NE sử dụng một cuộn nhận tín
hi
ệu v
à rôto 4 răng cho tín hiệu G, và
m
ột cuộn nhận tín hiệu và rôto 24 răng cho tín hiệu NE.
a. Tín hiệu G:
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
Tín hi
ệu G b
áo cho ECU bi
ết góc trục khuỷu ti
êu chuẩn, được sử dụng để xác
đ
ịnh thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu so với điểm chết trên của mỗi xylanh.
Các b
ộ phận của bộ chia điện sử dụng để tạo tín hiệu này bao gồm:
- Rôto cu
ả tín hiệu G, được bắt vào trục bộ ch
ia đi
ện và quay 1 vòng trong 2
vòng quay c
ủa trục khuỷu.
- Cu
ộn nhận tín hiệu G đ
ược lắp bên trong vỏ bộ chia điện.
Rôto c
ủa tín hiệu G có 4 răng v

à kích hoạt cuộn nhận tín hiệu 4 lần trong
m
ỗi vòng quay trục bộ chia điện, tạo ra tín hiệu dạng sóng như hìn
h v
ẽ. Từ tín
hi
ệu này ECU động cơ nhận biết pittông nào ở gần điểm chết trên (ĐCT)
b.Tín hi
ệu NE:
Tín hi
ệu NE đến ECU động c
ơ cho biết tốc độ động cơ. Tín hiệu NE được
sinh ra trong cu
ộn dây nhận tín hiệu nhờ rôto giống nh
ư khi tạo ra tín hiệu G,
khác bi
ệt 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
nh
ận biết tốc độ động cơ cũng như từng thay đổi 30
o
m
ột của góc quay trục
khu
ỷu.
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
M
ẠCH ĐIỆN, DẠNG SÓNG TÍN HIỆU NE V
À 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)
2.4.2. Lo
ại cảm biến vị trí cam
K
ết cấu và hoạt động của cảm biến vỉ trí cam giống như loại đặt trong bộ
chia đi
ện, ngoại trừ nó loại bỏ hệ thống phân phối điện áp khỏi bộ chia điện.
M
ạch điện, dạng sóng của tín hiệu G v

à NE (như hình):
Tín hi
ệu G1, G2 (2 cuộn nhận tín hiệu, 1 răng)
Tín hi
ệu NE (1 cuộn nhận tín hiệu, 24 răng)
2.4.3. Lo
ại tách rời
V
ề chức năng cơ bản là
gi
ống loại đặt bên trong bộ chia
đi
ện v
à loại cảm biến
v
ị trí cam,
lo
ại n
ày khác về vị trí lắp đặt
c
ảm biến.
Chuy
ển động quay của đĩa tạo ra tín hiệu G tr
ên 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
cu
ộn nhận tín hiệu G và NE. Sự thay đổi
khe h
ở không khí tạo ra lực điện từ trong
cu

ộn dây nhận tín hiệu tạo ra tín hiệu G và NE.
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 hi
ệu G1 cho biết góc trục khuỷu tiêu chuẩn để xác định thời điểm
phun và th
ời điểm đánh lửa tương ứng với ĐCT kỳ nén của xylanh 6.
- Tín hi
ệu G2 thực hiện chức năng tương tự cho xy lanh số 1.
Các c
ảm biến tạo ra tín hiệu này bao gồm: một đĩa tạo tín hiệu được gắn
ch
ặt tr
ên puli trục cam và quay 1 vòng trong 2 vòng quay trục khuỷu; một cuôn
nh
ận tín hiệu G tr
ên vỏ bộ chia điện.
Tín hi
ệu NE:
Nh
ờ tín hiệu này ECU động cơ biết tốc độ động cơ để xác định khoảng thời

gian phun và góc đánh l
ửa sớm .
Tín hi
ệu NE tạo ra trong cuộn dây nhận tín hiệu bởi đĩa tạo tín hiệu giống
như tín hi
ệu G nhưng đĩa tạo tín hiệu NE có 12 răng (đĩa tạo t
ín hi
ệu G có 1 răng)
và như vậy 12 tín hiệu NE tạo ra trong mỗi vòng quay.
Đai cam
Trục cam
Puly trục cam
Vỏ
chia
điện
Đ
ĩa 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
Đ
ĩa tín hi
ệu NE
Trục
khuỷu
Cuộn nhận tín hiệu NE
Puly trục
khuỷu
1 vòng quay đĩa tín hiệu NE
Tín hiệu
NE
M
ẠCH 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. C
ẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ N
ƯỚC LÀM MÁT
Nhi
ệt độ của nước làm mát được nhận biết bằng một nhiệt điện

tr
ở bên
trong.
2.6. C
ẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ KHÍ NẠP
Nhi
ệt độ khí nạp đ
ược nhận biết bằng một nhiệt điện trở bên trong.
Điện trở (k)
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. C
ẢM BIẾN NỒNG ĐỘ ÔXY
Dùng cho đ
ộng cơ có lắp TWC (Bộ lọc khí xả ba thành phần)
C
ảm biến nhận biết tỷ lệ khô
ng khí – nhiên li
ệu là đậm hay nhạt so với tỷ lệ
lý thuy
ết. Cảm biến được lắp trong ống xả.
Có 2 lo
ại : Loại Zirconia, loại Titan.
2.7.1. Lo
ại Zirconia
Lo
ại n
ày có một phần tử được chế tạo bằng ZrO
2
(Điôxit Zirconia- m
ột loại
g
ốm). Phần tử này được phủ
c

ả bên trong và bên ngoài bằng một lớp mỏng platin.
Không khí đư
ợc dẫn vào bên trong của cảm biến và bên ngoài của nó tiếp xúc với
khí x
ả.
Ho
ạt động: Nếu nồng độ Ôxy tr
ên bề mặt bên trong của phần tử Zirconia
chênh l
ệch lớn so với bề mặt b
ên
ngoài t
ại nhiệt độ cao (400
0
C hay cao hơn),
ph
ần tử Zirconia sẽ tạo ra một điện áp, đóng vai
trò như một tín hiệu OX đến ECU động cơ, để báo
v
ề nồng độ Ôxy trong khí xả tại mọi thời điểm.
Khi t
ỷ lệ không khí
- nhiên li
ệu là
nh
ạt, sẽ có nhiều Ôxy trong k
hí x
ả, n
ên chỉ có sự
chênh lệch nhỏ về nồng độ giữa bên trong và bên

ngoài ph
ần tử cảm biến. Vì lý do đó, điện áp do
nó t
ạo ra nhỏ (gần 0V). Ngược lại, nếu tỷ lệ
không khí - nhiên li
ệu đậm, Ôxy trong khí xả gần như biến mất. Điều này tạo sự
chênh l
ệch lớn
v
ề nồng độ b
ên trong và bên ngoài của cảm biến nên tạo điện áp
khá l
ớn (xấp xỉ 1V).
Platin (ph
ủ bên ngoài cảm biến) có tác dụng như một chất xúc tác
làm cho ôxy và CO (Mônoxit Cácbon) trong khí x
ả phản ứng với nhau. Nó làm
gi
ảm lượng ôxy và tăng độ nhạy
c
ủa cảm biến. Dựa trên tín hiệu này, ECU động
cơ tăng hay gi
ảm 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
(
)
M
ột v
ài cảm biến (Điôxit Zirconia được chế tạo với bộ sấy dùng để
s
ấy nóng phần tử Zirconia và được điều khiển bới ECU. Khi lượng k
hí n
ạp thấp
(nhi
ệt độ khí xả thấp) dòng điện sẽ chạy qua bộ sấy để sấy cảm biến.
2.7.2. Lo
ại Titan
C
ảm biến ôxy loại này bao gồm một phần tử bán dẫn chế tạo bằng Điôxít
Titan (TiO2, c

ũng giống nh
ư
ZrO2, m
ột loại gốm). Cảm biến n
ày dùng một phần
t
ử bằng
Titan lo
ại m
àng dày tạo nên trên đầu phía trư
ớc của một ống mỏng để
nh
ận biết nồng độ ôxy trong khí xả.
Ho
ạt động: Đặc tính của Titan là điện trở của nó thay đổi theo nồng độ
Ôxy trong khí x
ả. Điện trở này thay đổi đột ngột ở giới hạn đậm và nhạt của t
ỷ lệ
h
ỗn hợp không khí
– nhiên li
ệu (như đồ thị). Điện trở của Titan cũng thay đổi
m
ạnh t
ương ứng với sự thay đổi của nhiệt độ. Một bộ sấy được lắp trong ống
m
ỏng để giữ cho nhiệt độ của phần tử Titan không thay đổi.
C
ảm biến Ôxy n
ày được nố

i v
ới ECU
động cơ theo mạch điện như hình vẽ. Một
đi
ện áp 1V luôn được cấp đến cực OX(+).
ECU có 1 b
ộ so sánh sự sụt áp tại cực OX
(do s
ự thay đổi điện trở của titan) với 1
đi
ện áp so sánh l
à 0,45V. Nếu điện áp OX
l
ớn h
ơn 0,45V ECU động cơ sẽ nhận là tỷ
l
ệ
không khí-nhiên li
ệu đậm (điện trở cảm
bi
ến Ôxy thấp), ngược lại tỷ lệ là nhạt.
Dây dẫn
Lớp Titan
Vỏ bảo vệ
Cảm biến
Ôxy
Giắc kiểm
tra
Dòng điện


Tỉ lệ khí – nhiên liệu
2.8. C
ẢM BIẾN HỖN HỢP NHẠT
Về c
ơ bản cảm biến hỗn hợp nhạt có cấu tạo giống như
c
ảm biến ôxy loại
ph
ần tử nhận biết bằng zirconia, như
ng nó đư
ợc sử dụng cho mục đích kh
ác.
Ho
ạt động:
C
ảm biến Ôxy loại phần tử nhận biết bằng zirconia hoạt động dựa tr
ên
nguyên t
ắc điện áp sẽ tạo ra nếu có sự chênh lệch lớn về nồng độ ôxy bên ngoài
và bên trong c
ủa cảm biến.
Tuy nhiên, trong c
ảm biến hỗn hợp nhạt, một điện áp
đư
ợc cấp đến phần tử
zirconia khi nhi
ệt độ cao (650
0
C hay cao hơn ), k
ết quả là dòng điện có giá trị tỷ

l
ệ với nồng độ ôxy trong khí
x
ả. Hay nói khác đi, khi hỗn hợp không khí
- nhiên
li
ệu đậm, sẽ không có ôxy trong khí xả, n
ên không có dòng điện chạy qua
ph
ần tử
zirconia. Khi h
ỗn hợp không khí
- nhiên li
ệu 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.
C
ảm biến hỗn hợp nhạt đư
ợc lắp đặt để
đ
ảm bảo rằng tỷ lệ không khí
- nhiên li
ệu đ
ư
ợc
duy trì trong kho
ảng nhất định, do đó cải thiện
đ-
ược tính kinh tế nhiên liệu cũng như khả năng tải.
C
ảm biến này cũng có một bộ sấy đề sấy

nóng zirconia. B
ộ sấy được điều khiển giống
như b
ộ sấy của cảm biến ôxy.
2.9. C
ẢM BIẾN TỐC ĐỘ XE
C
ảm biến
t
ốc độ xe nhận biết tốc độ thực tế mà xe
đang ch
ạy. Nó phát ra
m
ột tín hiệu SPD, chủ yếu dùng để điều khiển hệ thống ISC, và điều khiển tỷ tệ
h
ỗn hợp không khí
- nhiên li
ệu trong quá trình giảm tốc và tăng tốc v.v.
Có 4 lo
ại cảm biến: Loại công tắc lưỡi
gà, Lo
ại cảm biến quang học, Loại
đi
ện từ, Loại MRE (phần tử điện trở từ).
2.9.1. Lo
ại công tắc l
ưỡi gà
Lớp Zirconia
Bộ sấy
Vỏ bảo vệ

Cảm biến
hỗn hợp
nhạt
C
ảm biến n
ày đư
ợc lắp trong bảng đồng hồ loại kim. Nó bao gồm một nam
châm quay b
ằng cáp đồng hồ tốc độ, chuyển động quay làm cho công tắc đóng và
m
ở. Công tắc l
ư
ỡi gà đóng và mở 4 lần khi cáp quay một vòng.
Nam châm được phân cực nh
ư
trong hình. L
ực từ trư
ờng tại 4 v
ùng chuyển
ti
ếp giữa cực N và S của nam châm sẽ đóng và mở tiếp điểm của công tắc lư
ỡi g
à
khi nam châm quay.
2.9.2. Lo
ại
c
ảm biến quang học
C
ảm biến này đ

ư
ợc lắp trong bảng đồng hồ. Nó bao gồm một cảm biến
quang h
ọc làm từ một đèn LED, chiếu vào một transitor quang học. Một bánh xe
có x
ẻ rãnh
đ
ặt giữa đ
èn
LED và transitor quang h
ọc đ
ư
ợc dẫn động bằng cáp đồng hồ
t
ốc độ.
Các rãnh trên bánh xe s
ẽ tạo ra xung ánh sáng khi bánh xe quay, ánh sáng
do đèn LED chi
ếu đư
ợc chia th
ành 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. Lo
ại điện từ
C
ảm biến này đ
ư
ợc lắp trong hộp số và nhận biết tốc độ quay của trục thứ
c
ấp hộp số. Nó bao gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuôn dây và một lõi. Một

rôto có 4 răng đư
ợc 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