bài giảng học phần hệ thống phun nhiên liệu

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP & XÂY DỰNG



BÀI GIẢNG HỌC PHẦN

HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU
Dùng cho hệ CĐ đào tạo theo tín chỉ
(Lưu hành nội bộ)

Người biên soạn: Trương Văn Toản

Uông Bí, năm 2011


LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ với ngành công nghệ Thông tin, Điện
tử, vật liệu mới, cùng với sự phát triển của nó là sự phát triển các hệ thống trên
ÔTô hiện đại trong đó có hệ thống nhiên liệu. Hệ thống nhiên liệu được các
hãng phát triển theo các hướng sau đây: Tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao
nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường ......Do đó một loạt hệ thống mới được ra
đời như hệ thống EFI (Electronic Fuel Injection ),GDI (Gasoline Direct
Injection) trên các động cơ xăng và CDI (Common Direct Injection) trên động
cơ Diesel.
Trong bài giảng này các kết cấu và nguyên lý làm việc của các hệ thống này trên
các xe hiện đại của FOR, TOYOTA, MITSUBISHI, MERCEDES. Bài giảng
này dựa theo chương trình khung đào tạo ngành cơ khí Động lực và dựa vào các
tài liệu của một số tác giả đặc biệt là các tài liệu hướng dẫn của hãng TOYOTA,
MITSUBISHI. Trong bài giảng thể hiện những kết cấu đặc biệt mới trên các xe
hiện nay. Do đó nó là một bài giảng tốt cho sinh viên ngành Cơ Khí Động Lực.

Nội dung của bài giảng
- Khái quát chung về động cơ phun xăng
- Khái quát về nguyên lý điều chỉnh thành phần hỗn hợp và phương pháp
xây dựng chương trình điều chỉnh cung cấp nhiên liệu cho động cơ phun xăng.
- Kết cấu và hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common rail
Do là lần đầu tiên biên soạn và do trình độ có hạn nên không thể tránh
khỏi những thiếu sót mong các đồng nghiệp và độc giả góp ý kiến.
Uông Bí, ngày 28 tháng 08 năm 2010
Biên soạn

Trương Văn Toản

1


Chương 1. HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
1.1. Khái quát về hệ thống phun xăng
1.1.1. Lịch sử phát triển
Giai đoạn phát triện của động cơ phun xăng có thể chia làm 3 giai đoạn như sau:
1.1.1.1. Giai đoạn tính tới trước chiến tranh thế giới thứ hai
Trong giai đoạn này hệ thống phun xăng ( HTPX) cơ khí được phát triển,
hoàn thiện và áp dụng, trước hết là cho động cơ máy bay, sau đó mới áp dụng
vào lĩnh vực động cơ ôtô.
- Năm 1903, máy bay do anh em nhà Wrigh (USA) chế tạo với động cơ
pitton phun xăng thực hiện thành công chuyến bay đầu tiên trong lịch sử động
cơ phun xăng.
- Năm 1908 hệ thống phun xăng cơ khí của anh em nhà Wrigh được cải
tiến, lắp cho động cơ máy bay Antonêtt và trở thành loại máy bay tốt nhất thời
bấy giờ. Từ đó HTPX cơ khí dùng rộng rãi trong ngành hàng không nhưng chưa

thông dụng trong ngành ôtô vì lúc đó BCHK đã được cải tiến nhiều lần và còn
đáp ứng được các yêu cầu đối với các chế độ hoạt động của động cơ.
- Tới năm 1920, việc phun xăng kiểu cơ khí mới đựơc tâp trung nghiên
cứu để lắp trên động cơ ôtô dựa trên các kết quả phun xăng trên máy bay.
- Năm 1927 hãng Bosch (Đức) đã đưa vào sản xuất bơm xăng dùng cho
động cơ nhiều xylanh cao tốc và tới thời gian này, các nhà chế tạo ô tô mới thực
sự quan tâm tới việc phun xăng cho động cơ.
Viện nghiên cứu hàng không của hãng Bosch và hãng BMV, hãng
Daimler Benz công tác nghiên cứu và hoàn chỉnh một hệ thống phun xăng
cơ khí có điều khiển.
Năm 1937 hệ thống này được áp dụng cho động cơ máy bay, đặc biệt là
loại Messerchmitt đã phá kỷ lục về tốc độ bay thời đó và được Đức quốc xã
dùng làm chủ lực của không quân trong chiến tranh thế giới thứ hai
1.1.1.2. Giai đoạn từ sau chiến tranh thế giới thứ hai tới cuối những năm 1960
Đây là giai đoạn tăng công suất cho động cơ ô tô du lịch, hai hướng hoàn
thiện là BCHK cải tiến và phun xăng đều đựơc thực hiện .
Năm 1954 phương án phun xăng trực tiếp và bên trong xi lanh được thực
hiện cho xe Mercedes Benz 300 SL. Để giảm tính phức tạp về kết cấu và giá
thành, hãng Mercedes Benz đưa ra kết luận và phun vào đường ống nạp sẽ có
nhiều ưu điểm hơn và thế hướng phun xăng này được tập trung phát triển và đầu
những năm 1960 HTPX này đã đựơc dùng phổ biến cho se du lịch. Ngoài hãng
Bosch còn có những hãng khác.
Hãng Luscas (Anh) dùng hệ thông phun xăng với van trượt phân phối có
điều chỉnh chân không lắp trên xe Maserati, Triumph.
1.1.1.3. Giai đoạn từ đầu những năm 1970 đến nay
Nét nổi bật là việc ứng dụng kỹ thuật điện tử và vi mạch và hiệu chỉnh và
điều chỉnh quá trình phun xăng đồng thời chú trọng việc tuân thủ các giới hạn
độc hại trong khí thải. Ta biết rằng ở các chế độ đặc biệt như cầm chừng không
tải, Nmax , tăng tốc …… hỗn hợp quá đậm, quá trình cháy không phải là hoàn
toàn nên các thành phần độc hại như COx ,NOx ,CHx quá lớn làm ô nhiễm môi

trường. Xu hướng và trở thành nguyên tắc chung của các hệ thống phun xăng
2


giai đoạn này và sử dụng rất nhiều tín hiệu kiểm soát mà chúng được đưa về bộ
xử lý trung tâm kiểu điện tử để tạo thành xung điều khiển ở đầu ra nhằm quyết
định thời điểm phun, lưu lượng phun và tổng thời gian phun xăng tối ưu nhất .
Các hệ thống phun xăng này có tên gọi chung là HTPX điều khiển bằng điện tử ,
gọi tắt là HTPX điện tử.
Hệ thống phun xăng điện tử đầu tiên được hãng Bendix ( USA) chế tạo
lắp trên ô tô năm 1957 nhưng sau đó bị gián đoạn, không đựơc chế tạo tiếp nữa .
Tới năm 1967 hãng Vollkswagen( Đức) mới sử dụng đại trà các hệ thống
phun xăng điện tử . Với sự phát triển của nghành công nghiệp vi mạch, các bộ
xử lý trung tâm (ECU), và các bộ cảm biến ngày được càng hoàn thiện nên chất
lượng hoạt động và độ tin cậy, tuổi thọ của HTPXĐT ngày càng tăng trong khi
giá thành ngày càng giảm để đáp ứng các yêu cầu của con người là công suất
cao, giảm tiêu hao nhiên liệu đồng thời giảm tối thiểu mức độ độc hại .cũng
chính vì những lý do đó HTPX cơ khí không thể cạnh tranh nổi và tự chấm dứt
sự tồn tại của mình nhưng chúng ta cũng thời nhận rằng, các HTPX cơ khí có
nghĩa là phần thu thập và xử lý đồng thời nhiều tín hiệu kiểm soát được thực
hiện bằng hệ thống xử lý điện tử với kỹ thuật vi mạch tiên tiến để tạo một tín
hiệu đầu ra cho khâu chấp hành bằng cơ khí hay điện tử .
1.1.2. Phân loại hệ thống phun xăng - Ưu, nhược điểm
1.1.2.1 Phân loại theo số điểm phun
1. Hệ thống phun xăng một điểm
Việc chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu được tiến hành ở vị trí tương tự như ở bộ
chế hoà khí, sử dụng một hoặc hai vòi phun. Xăng được phun vào đường nạp,
trên bướm ga.
* Ưu điểm: Có cấu tạo đơn giản nên giá thành không quá cao. Được sử
dụng phổ biến ở các xe có công suất nhỏ.

* Nhược điểm: Không khắc phục nhược điểm cố hữu của bộ chế hoà khí là
hỗn hợp tạo ra không đồng đều giữa các xilanh.
2. Hệ thống phun xăng nhiều điểm
Mỗi xilanh động cơ được cung cấp nhiên liệu bởi một vòi phun riêng biệt.
Xăng được phun vào đường ống nạp ví trí gần xupap nạp.
* Ưu điểm: Hỗn hợp tạo ra đồng đều giữa các xilanh.
* Nhược điểm : Kết cấu phức tạp, giá thành cao.
1.1.2. 2.Phân loại theo nguyên tắc làm việc của hệ thống
1. Hệ thống phun xăng cơ khí
ở hệ thống này việc dẫn động, điều khiển, điều chỉnh hỗn hợp nhiên liệu
được thực hiện theo một số nguyên lý cơ bản của động học, động lực học.
Hệ thống phun xăng này bộc lộ rất nhiều các nhược điểm. Đó là lượng
xăng phun ra không điều chỉnh chính xác, không đáp ứng kịp thời sự thay đổi
của dòng khí nạp, kết cấu của các chi tiết phức tạp,…
2. Hệ thống phun xăng điện tử
Trong hệ thống phun xăng loại này, bộ điều khiển trung tâm sẽ thu thập
các thông số làm viêc của động cơ ( thông qua hệ thống các cảm biến), sau đó
xử lý các thông tin này, so sánh với chương trình chuẩn đã được lập trình. Từ đó
xác định lượng xăng cần cung cấp cho động cơ và chỉ huy sự hoạt động của các
3


vũi phun ( thi im phun v thi gian phun).
* u im
- Lng xng phun ra c iu chnh kp thi, chớnh xỏc theo s thay
i ca lng khớ np.
- Cụng sut ng c tng.
- tin cy cao( tc l trong thi gian s dng ớt xy ra s c)
- m bo nng cỏc cht ng hi di quy nh cho phộp.
* Nhc im :

- Kt cu phc tp.
- ũi hi cao v cht lng ca xng v khụng khớ.
- Giỏ thnh cao.
- Khi bo dng, sa cha ũi hi ngi th cú trỡnh cao.
1.2. S cu to v nguyờn lý lm vic ca mt s h thng phun xng
1.2.1. H thng phun xng c khớ nhiu im K Jetronic

Hình 1.1. Hệ thống phun xăng cơ khí nhiều điểm
1. Bình chứa xăng; 2. Bơm xăng điện; 3. Bộ tích tụ xăng; 4. Bộ lọc xăng; 5. Thiết
bị hiệu chỉnh chạy ấm máy; 6. Vòi phun chính; 7. Đường ống nạp; 8. Vòi phun khởi
động lạnh; 9. Thiết bị điều chỉnh độ chênh áp; 9a. Thiết bị điều chỉnh áp suất nhiên
liệu; 9b. Thiết bị định lượng- phân phối; 10. Lưu lượng kế không khí; 10a. Mân đo của
lưu lượng kế không khí; 11. Van điện; 12. Cảm biến Lambda; 13. Công tắc nhiệt thời
gian; 14. Bộ đánh lửa; 15. Van khí phụ; 16. Cảm biến vị trí bướm ga; 17. Rơ le điều
khiển bơm xăng;18. ECU; 19. Khoá điện; 20. ắc quy

Nguyờn lý lm vic
Bm xng in loi bi gt (2) hỳt xng t thựng cha (1 )a n bu tớch lu
xng (3) di ỏp sut 5 Kg/cm2, xuyờn qua bu lc (4) n cm chi tit 9, 9a, 9b.
Ti õy xng c nh lng v a n cỏc vũi phun (6). Cỏc vũi phun ny s
phun liờn tc vo cỏc ca np ca ng c ( ỏp sut m vũi phun khong 3,5
Kg/cm2). Xng phun vo c trn vi khụng khớ to thnh hn hp, n lỳc
xupap np m thỡ hn hp s c np vo xy lanh ng c.
Do kt cu c bit ca b phõn phi xng v lu lng k khụng khớ m
lng xng phun ra ph thuc vo khi lng khụng khớ hỳt vo ng c. Giỳp
4


cho động cơ làm việc ổn định ở mọi chế độ thì hệ thống phun xăng K – Jetronic
trang bị thêm một số chi tiết sau: vòi phun khởi động lạnh, công tác nhiệt thời

gian, thiết bị bổ xung khí nạp, bộ tiết chế sưởi nóng động…
Hệ thống phun xăng K – Jetronic bộc lộ rất nhiều các nhược điểm như
lượng xăng phun ra không đáp ứng kịp thời sự thay đỏi của dòng khí nạp, có sai
số do độ mòn của các chi tiết dẫn đến lượng xăng phun ra không chính xác,
nhiều chi tiết, tốn công chăm sóc, bảo dưỡng,…
1.2.2. Hệ thống phun xăng cơ điện tử nhiều điểm KE – Jetronic

Hình1.2. Hệ thống phun xăng cơ điện tử KE – Jetronic
1.Bình chứa xăng; 2.Bơm xăng; 3.Bộ tích tụ xăng; 4. Bầu lọc xăng;5. Bộ điều
chỉnh áp suất xăng; 6. Vòi phun chính; 7. Đường ống nạp; 8. Vòi phun khởi động lạnh;
9. Bộ phân phối - định lượng; 10. Lưu lượng kế không khí; 11. Thiết bị chấp hành thuỷ
điện;12. Cảm biến Lambda; 13. Công tắc nhiệt; 14. Cảm biến nhiệt độ nước;15. Bộ
đánh lửa; 16. Van khí phụ; 17. Cảm biến vị trí bướm ga; 18. ECU; 19. Khoá điện; 20.
ắc quy

Nguyên lý làm việc của KE – Jetronic cơ bản giống như loại K – Jetronic
song hoạt động của nó còn được thực hiện nhờ một số thiết bị điều khiển và hiệu
chỉnh điện tử. So với hệ thống phun xăng loại K thì KE có một số đặc điểm nổi
trội hơn, đó là:
- Hoàn thiện hơn trong việc làm đậm hỗn hợp khi khởi động, khi chạy ấm
máy, khi gia tốc hay ở chế độ toàn tải thông qua bộ điều khiển điện tử trung tâm.
- Cắt phun xăng khi giảm tốc độ đột ngột.
- Giới hạn số vòng quay cực đại.
- Hiệu chỉnh ảnh hưởng của độ cao đến sự làm việc của động cơ.
- Điều chỉnh Lambda kết hợp với bộ xúc tác khí xả.
Các thông tin từ các cảm biến đưa về bộ điều khiển trung tâm sẽ được xử
5


lý, sau đó bộ này phát ra xung điện chỉ huy sự làm việc của hệ thống thông qua

bộ điều chỉnh áp suất kiểu thuỷ - điện. Qua thiết bị này sẽ hiệu chỉnh lượng xăng
phun ra. Đây là điểm khác nhau về bản chất của qua trình hiệu chỉnh ở hệ thống
KE so với hệ thống K – Jetronic.
1.2.3. Hệ thống phun xăng điện tử một điểm Mono – Jetronic

Hình 1.3.Hệ thống phun xăng điện tử một điểm Mono – Jetronic
1.Bình chứa xăng; 2.Bơm xăng; 3.Bộ lọc xăng; 4. Bộ điều chỉnh áp suất xăng;
5. Vòi phun chính; 6. Cảm biến nhiệt độ không khí; 7. ECU;8. Động cơ điện
điều khiển bướm ga; 9. Cảm biến vị trí bướm ga;10. Van điện11.Bộ tích tụ hơi
xăng; 12. Cảm biến Lamdda; 13. Cảm biến nhiệt độ nước; 14. Bộ chia điện;
15.ắc quy; 16. Khoá điện; 17. Rơ le;
Khi động cơ đã hoạt động, xăng được bơm hút từ thùng chứa xuyên qua
bầu lọc tới bộ điều chỉnh áp suất rồi được đưa tới vòi phun với áp suất khoảng 1
Kg/cm2. Đồng thời các cảm biến ghi nhận thông tin về điều kiện làm việc của
động cơ và gửi về bộ điều khiển trung tâm (ECU). Với các thông tin này ECU
so sánh với thông số chuẩn và điều đưa tín hiệu điều khiển vòi phun. Nhận được
tín hiệu này vòi phun mở và xăng đựơc phun ra hoà trộn với không khí hút vào
động cơ. ở hệ thống này xăng được phun ra tại một điểm duy nhất trên đường
nạp, ngay phía trên bướm ga ( do vậy hệ thống phun xăng này còn được gọi là
hệ thống phun xăng trung tâm). Lượng xăng phun ra phụ thuộc vào độ dài tín
hiệu điều khiển từ ECU.
Trên hệ thống này, ở các chế độ khác nhau hỗn hợp đều được ECU điều
chỉnh tự động để tạo ra được hỗn hợp phù hợp với từng chế độ đồng thời đảm
bảo sao cho mức độ độc hại là nhỏ nhất.
Hệ thống phun xăng điện tử một điểm Mono – Jetronic không khác phục
được nhược điểm cố hữu của bộ chế hoà khí là cung cấp xăng không đồng đều
giữa các xi lanh của động cơ.
6

1.2.4. Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm L- Jetronic

Hình 1.4 . Hệ thống phun xăng điện tử L – Jetronic.
1. Thùng xăng; 2.Bơm xăng; 3. Bầu lọc; 4.ECU;5. Vòi phun chính;
6. Bộ điều áp xăng; 7. ống góp hút; 8. Vòi phun khởi động lạnh;
9. Cảm biến vị trí bướm ga; 10. Cảm biến lưu lượngkhí nạp;
11. Cảm biến Lambda;12. Công tắc nhịêt thời gian; 13. Cảm biến nhiệt độ động
cơ;14. Bộ chia điện;15. Van khí phụ; 16. ắc quy;17. Khoá điện;
18. Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 19. Rơ le

1.2.5. Hệ thống phun xăng nhiều điểm LH – Jetronic
LH – Jetronic là một cải tiến của hệ thống L - Jetronic, điểm khác nhau cơ bản giữa
hai hệ thống là ở chỗ LH sử dụng cảm biến lưu lượng gió kiểu dây đốt nóng.
L – Jetronic còn có một số cải tiến khác như LE – Jetronic, LU – Jetronic.
Hai hệ thống này đều có những cải tiến nhất định để phù hợp với cấu trúc đường
nạp của một số loại xe.
Hệ thống phun xăng điện tử
nhiều điểm LH – Jetronic
1. Thùng xăng; 2.Bơm xăng;
3. Bầu lọc; 4. ECU;5. Vòi phun
chính;6. Dàn phân phối; 7.Bộ
điều áp xăng; 8. ống góp hút; 9.
Cảm biến vị trí bướm ga; 10.
Thiết bị đo gió kiểu dây nung
nóng;11. Cảm biến ôxy trong khí
xả;12. Cảm biến nhiệt độ động
cơ; 13. Bộ chia điện;14. van khí
phụ;15. ắc quy; 16. Khoá điện.

Hình1.5. Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm

LH – Jetronic

7


1.2.6. Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm Motronic

Hình 1.6. Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm Motronic
1.Bình chứa xăng; 2.Bơm xăng; 3.Bộ lọc xăng; 4. Dàn phân phối;
5. Bộ điều áp xăng;6.Bôbin; 7. Bộ chia điện; 8. Vòi phun chính; 9. Cảm biến vị
trí bướm ga; 10. Van khí phụ;11. Lưu lượng kế không khí; 12. Cảm biến Lambda;
13.Cảm biến nhiệt độ động cơ;14. Cảm biến tốc độ động cơ; 15.ECU.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống này cơ bản giống hệ thống phun xăng L –
Jetronic. Điểm khác biệt là hệ thống phun xăng Motronic có bộ điều khiển trung
tâm điều khiển tích hợp hai qua trình phun xăng và đánh lửa. Trên hệ thống này
sử dụng cảm biến vị trí trục khuỷu do vậy ECU sẽ điều khiển chính xác được
thời điểm phun và thời điểm đánh lửa.
1.3. Các loại cảm biến và tín hiệu vào
Muốn điều khiển đúng thời điểm phun, lượng xăng phun ra thì ECU phải
nắm rõ các thông số của động cơ như: vận tốc trục khuỷu, lượng gió nạp, nhiệt
độ động cơ, …Giải quyết vấn đề này thì hệ thống phun xăng trang bị một loạt
các cảm biến. Các cảm biến này thường xuyên gửi thông tin về ECU. ECU xử lý
thông tin và đưa tín hiệu tới bộ chấp hành.
1.3.1. Cảm áp suất biến áp suất đường ống nạp
Cảm biến áp suất nhiên liệu sử dụng trong hệ thống phun xăng kiểu ống
phân phối phát hiện áp suất của nhiên liệu trong ống phân phối.
Trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu, ECU sẽ điều khiển SCV
(van điều khiển hút) để tạo ra áp suất quy định phù hợp với các điều kiện lái xe.

8


Hình 1.7 Cảm biến áp suất nhiên liệu

1.3.2. Cảm biến đo lưu lượng khí nạp
Một thông số cơ bản giúp ECU điều khiển vòi phun phun ra lượng xăng
chính xác chính là khối lượng không khí được hút vào trong động cơ. Trên
HTPX được bố trí cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến này có chức năng đo
lượng khí nạp vào trong động cơ và gửi các tín hiệu đo đươc tới ECU dưới dạng
các tín hiệu điện.
Tuỳ theo đời và hiệu xe mà HTPX có thể được trang bị một trong các loại
cảm biến lưu lương khí nạp sau:
- Cảm biến lưu lượng khí nạp loại cánh quay.
- Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nung nóng.
- Cảm biến lưu lượng khí nạp loại phim nung nóng.
- Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dòng xoáy lốc Karman.
- Cảm biến lưu lượng khí nạp loại đo áp suất tuyệt đối trong ống góp hút
MAP.
1.3.2.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp loại cánh quay
Cảm biến lưu lượng khí nạp loại cánh quay thuộc loại lưu lượngkế thể tích. Hình
1.8. giới thiệu vị trí lắp đặt của thiết bị này trên hệ thống phun xăng điện tử.

Hình 1.8. Vị trí lắp đặt của cảm biến lưu lượng khí nạp loại cánh quay.
1.Cảm biến lưu lượng khí nạp; 2. Vít chỉnh hỗn hợp không tải
3. Van khí phụ; 4. Vít chỉnh vận tốc không tải; 5. ống góp hút

9

* Cấu tạo
Thiết bị có cấu tạo như hình 1.9, hình 1.10. Gồm có cánh giảm chấn 2 và cánh
đo gió 4 được chế tạo liền và quay tự do trên trục trơn. Đĩa giảm chấn 1 kết hợp
với thành ống hút tạo ra khoang giảm chấn 2.Tác dụng của cánh giảm chấn là
triệt tiêu sự dao động của thiết bị đo do sóng áp suất không liên tục của kì hút
tạo ra. Khoang giảm chấn 2 có tác dụng giảm chấn, ổn định vị trí góc đo

Hình 1.10. Mạch bên phía lắp ráp
mạch điện tử của thiết bị
1.Vành răng điều chỉnh lực căng của
lò xo; 2.Lò xo hồi vị cánh đo gió;
3.Đế biến trở; 4. Tấm cách điện gắn
biến trở; 5.Càng tiếp điện; 6.Thanh
quét; 7.Đĩa công tắc

Hình 1.9. Mặt bên trong của thiết bị
1.Cánh giảm chấn; 2.Khoang giảm chấn;
3.Đường gió phụ; 4. Cánh đo gió; 5. Vít
điều chỉnh hỗn hợp không tải

* Nguyên lý làm việc
Khi động cơ làm việc, không khí sẽ được hút vào động cơ, luồng khí tác động
vào cánh đo gió 4 làm cánh xoay đi một góc. Cần gạt lắp đồng trục với cánh đo
gió cũng quay theo. Khi áp lực gió tác động lên cánh xoay cần bằng với lò xo
hồi vị thì cần gạt ở một trí xác định ứng với một giá trị điện thế gửi tới ECU.
ECU xử lý và điều khiển vòi phun phun ra lượng xăng tương ứng đảm bảo tỷ lệ
xăng – không khí lý tưởng

Hình 1.11. Biểu đồ chỉ rõ mối quan hệ giữa lưu lượng không khí nạp QL, góc xoay của
cánh đo gió, tín hiệu điện Us và lượng xăng lưu lượng xăng phun ra VE.

10


Nh cú cỏnh gim chn 1 m tớn hiu to ra ớt b bin ng ECU kp thi
nhn bit c tớn hiu gi ti.Nh vy cm bin o lu lng giú loi cỏnh
quay bin i khi lng khớ np QL thnh gúc xoay ca cỏnh van, qua o
thay i tớn hiu in ỏp US gi ti ECU. ECU x lý quyt nh lng phun phự
hp VE. Trờn h thng phun xng in t L- Jetronic tớn hiu in ỏp Us t l
nghch vi khi lng khớ np. Hỡnh 1.11 gii thiu c tớnh ny. Qua biu
nhn thy ch chy cm chng, cỏnh van hu nh úng kớn, khi lng
khụng khớ vo ng c rt ớt. trỏnh thiu khụng khớ ch ny, ngi ta b
trớ vớt 5 cho phộp khụng khớ i qua ng giú ph 3 cung cp cho ng c.
1.3.2.2. Cm bin lu lng khớ np loi dõy nung núng
Hỡnh 1.12. gii thiu hỡnh dỏng bờn ngoi ca cm bin lu lng khớ np
loi dõy nung núng. Thit b ny c b trớ trờn ng np.
* Cu to
Chi tit chớnh ca thit b l dõy bch kim c b trớ trờn ng np khụng
khớ ca thit b. Dõy ny c nung núng bng ngun in thng xuyờn chy
qua nú.

Hỡnh 1.12. Hỡnh dng bờn ngoi ca cm bin lu lng khớ np loi dõy nung núng.
Hình 1.13. Cấu tạo của cảm biến lưu
lượng khí nạp loại dây nung nóng.
1. Mạch IC.
2. Nắp.
3. Ông khuếch tán gắn dây nóng.
4. Lưới bảo vệ.
5. Vỏ cảm biến.
6. Vòng chặn.

7. Phần tử platinum
8. Khung căng dây nóng
9. Giá đỡ.

11


Khụng khớ np thi qua lm ngui dõy. Lng khớ np cng ln, dõy bch kim
cng chúng ngui. Trong khớ ú h thng iu khin li c gng duy trỡ mt
nhit n nh cho dõy bch kim, vỡ vy dõy cng mt nhiu nhit ( lng khớ
np cng ln) thỡ cng dũng in cung cp cho dõy cng phi tng lờn. Nh
vy tr s cng dũng in t l thun vi lng khớ np vo. Tr s cng
dũng in s bin i thnh tớn hiu in ỏp gi ti ECU. u im ca thit b
loi ny l khụng cú sai s c hc, sai s khi lm nhng vựng cú nhit khỏc
nhau nờn xỏc nh c chớnh xỏc lng khớ np vo ng c.
1.3.2.3 Cm bin lu lngkhớ np loi phim nung núng
Phn t chớnh ca thit b l mt phim in tr Platine. Thit b loi ny cú
nguyờn lý hot ng tng t nh cm bin lu lng khớ np loi dõy nung
núng. Hỡnh 1.14 gii thiu cu to cu thit b loi ny, phn t cm bin nung
núng c t bờn trong ng khuch tỏn ca hng o.
Hình 1.14. Cảm biến lưu lượng khí
nạp loại phim nung nóng.
a. Vỏ của thiết bị đo.
b. Bộ cảm biến phim nung nóng
1. Rế toả nhiệt.
2. Môduyn trung gian.
3. Môduyn công suất.
4. Mạch điện tử.
5. Phần tử cảm biến

So vi cm bin lu lngkhớ np loi dõy nung núng thỡ cm bin loi ny
cú chớnh xỏc v tui th cao hn.
1.3.2.4 Cm bin lu lng khớ np loi dũng xoỏy lc Karman
XOY LC
KARMAN

B PHN DềNG
Hỡnh 1.15. Hin tng to xoỏy lc

Thit b loi ny c ch to da vo c tớnh khớ ng hc: Khi cho dũng
khớ thi xuyờn qua b phõn dũng cú tit din hỡnh tam giỏc nh hỡnh 1.15 thỡ
phớa sau hai bờn b phõn dũng s xut hin xoỏy lc.
12


Dòng xoáy lốc này gọi là dòng xoáy lốc Karman, hai dòng xoáy lốc phía
sau bộ phân dòng có chiều ngược nhau.
Có hai loại cảm biến lượng khí nạp dòng xoáy lốc Karman: Kiểu Karman
chùn sáng và Karman sóng siêu âm.
a. Cảm biến lưu lượng khí nạp dòng xoáy lốc Karman kiểu chùm sáng
Cấu tạo
Gồm những bộ phận chính sau đây:
Bộ phân dòng có tiết diện tam giác lắp
đứng ngay giữa dòng khí trong ống nạp, đỉnh
tam giác hướng về hướng luồng gió vào để tạo
ra dòng xoáy lốc. Một tấm gương mỏng tráng
nhôm có thể di động trên vùng xoáy lốc, dùng
để phản chiếu ánh sáng chiếu vào.Một đèn
LED chiếu chùm ánh sáng lên gương. Một đèn
Phôtô - Tranzito bố trí đối diện chếch với đèn

LED. Tấm vỉ với các lá song song bố trí trước
họng hút, có tác dụng ổn định dòng khí.
- Nguyên lý làm việc
Khi động cơ làm việc gió được hút vào
vùng đo của cảm biến. Dòng khí được tấm vỉ
Hình 1.16. Cấu tạo cảm biến lưu
nắn chỉnh hướng dòng thống nhất. Tiếp theo
lượng khí nạp dòng xoáy lốc
được bộ phân dòng tách dòng tạo thành các
kiểu chùm sáng
dòng xoáy Karman. Dòng xoáy lốc hai bên
1.Phôtô - Tranzito; 2.Đèn LED;
ngược chiều nhau. Lượng khí nạp vào càng
3.Gương phản chiếu; 4.Mạch
lớn thì số lượngvòng xoáy lốc Karman càng
điện tử; 5. Tấm vỉ; 6. Bộ phân
tăng. Dòng xoáy thổi theo rãnh hướng dẫn
dòng; 7.Bộ cảm biến; 8.Xoáy lốc
chạm vào gương làm dung gương. Qua đó làm
Karman.
đổi hướng phản chiếu chùm sáng của đèn LED
đến Phôtô - Tranzito, tranzito đóng mở liên tục theo tần số rung động của
gương. ECU sẽ đọc tần số đóng mở của Phôto- Tranzito để xác định lượng khí
đang nạp vào động cơ, từ đó quyết định lượng phun cần thiết.
b.Cảm biến lưu lượngkhí nạp dòng xoáy lốc Karman kiểu sóng siêu âm
Các bộ phận chính của thiết bị này giống như cảm biến lưu lượng khí nạp
dòng xoáy lốc Karman kiểu chùm sáng, song đèn LED, Phôtô - Tranzito, gương
phản chiếu được thay thế bằng bộ phận phát và thu sóng siêu âm. Có kết cấu
như hình 1.17
- Nguyên lý làm việc

Trong quá trình làm việc máy phát sóng siêu âm 1 luôn tạo ra các sóng siêu âm,
các sóng này đi vuông góc với dòng xoáy Karman tới bộ phận thu sóng 2 và
được bộ khuếch đại biến đổi thành các xung vuông để gửi tới ECU. ECU phân
tích tín hiệu gửi tới này để biết được khối lượng khí đang nạp.

13


Hình 1.17. Cấu tạo và hoạt động của
cảm biến đo lưu lượng khí nạp dòng
xoáy lốc Karman kiểu sóng siêu âm.
1.Máy phát sóng siêu âm; 2.Bộ thu
sóng; 3.Bộ khuếch đại biến đổi
xung; 4.Tấm ổn định dòng xoáy;
5.Tấm vỉ; 6.Bộ phân dòng; 7.Truyền
sóng siêu âm; 8. Đến ống góp hút;
9.Xoáy lốc Karman; 10. Biến đổi
thành xung vuông; 11.Đến ECU; 12.
ống dẫn không khí băng ngang; 13.
Không khí vào.

c. Loại đo áp suất tuyệt đối trong ống góp hút MAP
Cảm biến này được bố trí trên ống góp hút, thông với độ chân không bên
trông ống góp hút vùng phía sau bướm ga. Nó theo giõi, ghi nhận sự thay đổi
chân không liên tục trong ống góp biến đổi thành tín hiệu điện áp cung cấp cho
ECU. ECU tổng hợp tín hiệu này với tín hiệu cảm biến của bộ cảm biến vị trí
bướm ga để xác định khối lượng khí nạp vào động cơ.
* Cấu tạo
Cảm biến áp suất tuyệt đối có cấu tạo như hình 1.18. Chi tiết chính là phần tử
áp điện bao gồm màng mỏng silicon (1). Trên hai mặt có phủ vật liệu đặc biệt,

khi có lực tác dụng lên bề mặt sẽ phát sinh dòng điện, lực tác dụng càng lớn thì
điện áp sinh ra càng lớn. Một mặt của màng silicon tiếp xúc với chân không
trong ống góp hút mặt còn lại tiếp xúc với chân không trong ngăn chân không
mẫu

Hình 1.19. Nguyên lý kết cấu và
hoạt động của cảm biến chân không
tuyệt đối trong ống góp hút
1. Mảng dẻo; 2. Ngăn chân không
bịt kín; 3. áp suất trong ống góp hút

Hình 1.18. Cấu tạo của cảm biến độchân
không tuyệt đối trong ống góp hút
1.Điện trở bán dẫn; 2. Ngăn chân
không mẫu; 3. Giắc cắm nối điện;
4. Chi tiết lọc khí; 5. Chân không
bên trong ống hút.

14


Hình 1.20. Mối q uan hệ giữa điện áp - áp suất

* Nguyên lý làm việc
ở các chế độ làm việc khác nhau của động cơ thì lượng gió đươc hút vào
cũng khác nhau do đó áp suất trong ống góp hút cũng thay đổi. Độ chân không
này tạo ra một áp lực tác dụng lên bề mặt của phần tử áp điện, phần tử áp điện sẽ
tạo ra một điện áp. Tín hiệu điện áp này sẽ được khuếch đại và gửi về ECU. Qua
tín hiệu đó ECU tính được lượng khí đang nạp vào động cơ. Tương quan điện áp
phát ra và áp suất chân không được thể hiện như hình vẽ 1.20

1.3.3.Cảm biến tốc độ động cơ (Hình 1.21)

Hình 1.21

Cảm biến tốc độ động cơ cung cấp tín hiệu cho bộ điều khiển điện tử để dùng
cho nhiều chức năng. Cảm biến vị trí nói ở trên cũng có thể được dùng để đo tốc
độ động cơ. Cảm biến loại điện từ được dùng trong trường hợp này, tuy nhiên
bất cứ phương pháp đo vị trí nào khác cũng có thể được sử dụng. Như được biểu
thị ở hình 1.22 bốn vấu sẽ lần lượt đi ngang qua cuộn cảm với mỗi vòng quay
trục khuỷu. Vì vậy, nếu chúng ta đếm xung điện áp từ cuộn cảm trong một phút
và chia cho bốn thì sẽ biết được tốc độ vòng/phút (RPM) của động cơ.

15


Điện áp ra bằng 0 tại điểm
chết trên
Góc quay trục khuỷu

b. Điện áp ra
Hình 1.22. Sóng điện áp từ cuộn cảm biến vị trí trục khuỷu loại điện từ

Việc này được thực hiện dễ dàng bằng mạch số. Mạch định thời chính xác
giống như loại được dùng trong các đồng hồ điện tử, có thể khởi động một mạch
đếm để đếm xung cho đến khi mạch định thời dừng nó lại. Bộ đếm có thể có
chức năng chia bốn hoặc là một mạch chia độc lập. Trong nhiều trường hợp, đĩa
cảm biến tốc độ động cơ được gắn gần bánh đà và có nhiều hơn bốn răng, trong
những trường hợp như vậy, bộ đếm không thực sự đếm trong một phút trước khi
tốc độ được tính nhưng kết quả thì như nhau.
1.3.4. Cảm biến vị trí bướm ga

Hình 1.23 giới thiệu cách lắp đặt và điều khiển cảm biến vị trí bướm ga. Cảm
biến được lắp vào một đầu trục bướm ga. Chức năng của cảm biến này là
chuyển đổi góc mở lớn, bé khác nhau của bướm ga thành tín hiệu điện áp gửi về
ECU.
Trên các HTPX thường thấy hai loại cảm biến vị trí bướm ga
- Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm
- Cảm biến vị trí bướm ga kiểu cần gạt
Cảm biến bướm ga

Giảm chấn ga

Van khí phụ

Hình 1.23. Vị trí lắp đặt cảm biến vị trí bướm ga

16


1.3.4..1 Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm
Có cấu tạo như hình 1.24. Cảm biến loại này chỉ cung cấp thông tin cho
ECU về vị trí bướm ga ở chế độ toàn tải và chế độ không tải. Đĩa cam 2 với
nhiều nấc khi xoay thì đóng tiếp điểm 1 ứng vói vị trí bướm ga mở to nhất( toàn
tải) hay đóng tiếp điểm 4 khi bướm ga ở vị trí không tải. Động tác đóng mở này
giúp cảm biến gửi tín hiệu về ECU.
Hình 1.24 giới thiệu mạch điện cảm biên vị trí bướm ga.

Hình 1.24. Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm.
1.Tiếp điểm toàn tải 2. Đĩa cam 3. Trục bướm ga tiếp điểm không tải 4. Giắc nối dây
điện

Hình 1.25. Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến bướm ga
1.3.4.2 Cảm biến vị trí bướm ga kiểu cần gạt
Cảm biến loại này không chỉ cung cấp cho ECU về vị trí bướm ga ở chế độ
không tải, toàn tải mà ở mọi vị trí bướm ga. Thực chất đây là một loại biến trở.
Gồm một cuộn dây hình bán nguyệt, một đầu nối mát, đầu kia đấu với nguồn
điện 5V từ ECU.

17


1.
2.
3.
4.
5.
6.

Hình1.26. Sơ đồ cảm biến vị trí bướm ga loại cánh gạt

Cần gạt
Dây điện trở
Vị trí bướm ga đóng
Điện áp ra ECU
Vị trí bướm ga lớn
Điện áp 5V từ ECU tới
7. Trục xoay

Cần gạt 1 được gắn vào trục

bướm ga có diện tích tiếp xúc
trượt tiếp xúc trên dây điện trở.
Khi vị trí bướm ga thay đổi thì
cần gạt sẽ di trượt tương ứng trên
điện trở. ở vị trí bướm ga đóng cần gạt sẽ nằm ở vị trí đầu nối mát của điện trở.
Điện áp gửi về ECU rất bé. Khi bướm ga xoay về vị trí lớn, cần gạt sẽ di chuyển
về đầu nối điện 5V của cuộn điện trở. Khi đó ECU nhân được thông tin về điên
áp tăng dần. Nhờ vậy ECU biết được chính xác vị trí của bướm ga.
1.3.5. Cảm biến bàn đạp ga

Hình 1.27.Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Có hai kiểu cảm biến bàn đạp ga :
- Cảm biến vị trí bàn đạp ga, nó tạo thành một cụm cùng với bàn đạp ga.
Cảm biến này là loại có một phần tử Hall, nó phát hiện góc mở của bàn bàn đạp
ga. Một điện áp tương ứng với góc mở của bàn đạp ga có thể phát hiện được tại
cực tín hiện ra.
- Cảm biến vị trí bướm ga, nó được đặt tại họng khuyếch tán và là loại sử dụng
một biến trở.
18


Hình 1.28 : Cảm biến vị trí bướm ga

1.3.6.Cảm biến tỷ lệ không khí nhiên liệu
Giống như cảm biến oxy, cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu phát hiện nồng
độ oxy trong khí xả. Các cảm biến oxy thông thường phải làm sao cho điện áp
đầu ra có xu hướng thay đổi mạnh tại giới hạn của tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý
thuyết. Khi so sánh, cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu đặt một điện áp không
thay đổi để nhận được một điện áp gần như tỷ lệ thuận với nồng độ của oxy.

Điều này làm tăng độ chính xác của việc phát hiện tỷ lệ không khí-nhiên liệu.

Hình minh họa trình bày một cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu được
hiển thị trong máy chẩn đoán cầm tay. Một mạch duy trì điện áp không đổi ở các
cực AF+ và AF- của ECU động cơ gắn trong đó. Vì vậy, vôn kế không thể phát
hiện tình trạng đầu ra của cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu. Hãy sử dụng máy
chẩn đoán này. Các đặc điểm đầu ra của cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu làm
nó có thể hiệu chỉnh ngay khi có sự thay đổi về tỷ lệ không khí-nhiên liệu, làm
cho việc hiệu chỉnh tín hiệu phản hồi tỷ lệ không khí-nhiên liệu nhanh hơn và
19


chính xác hơn.Giống như cảm biến oxy, cảm biến tỷ lệ không khí nhiên liệu
cũng có một bộ sấy để duy trì hiệu suất phát hiện khi nhiệt độ khí xả thấp. Tuy
nhiên bộ sấy của cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu cần nhiều điện hơn các bộ
sấy trong các cảm biến oxy
1.3.7. Cảm biến tốc độ xe
Cảm biến này truyền tín hiệu SPD và ECU động cơ sử dụng tín hiệu này
chủ yếu để điều khiển hệ thống ISC và tỷ lệ không khí-nhiên liệu trong lúc tăng
tốc hoặc giảm tốc cũng như các sử dụng khác
LoạiMRE
Cảm biến này được lắp trong hộp số, hoặc hộp số phụ, và được dẫn động bằng
bánh răng chủ động của trục thứ cấp. Như được thể hiện trong hình minh họa,
cảm biến này được gắn vào và gồm có một HIC (Mạch tích hợp lai) có một
MRE và các vòng từ tính
Điện trở MRE sẽ thay đổi theo chiều của lực từ đặt vào MRE. Khi chiều của lực
từ thay đổi theo vòng quay của nam châm gắn vào vòng từ tính này, đầu ra của
MRE sẽ có một dạng sóng AC nh* thể hiện ở hình minh họa. Bộ so trong cảm
biến này biến đổi dạng sóng AC này thành tín hiệu số và truyền nó đi. Tần số
của dạng sóng này được xác định bằng số cực của các nam châm gắn vào vòng

từ tính. Có 2 loại vòng từ tính, loại 20 cực và loại 4 cực, tuỳ theo kiểu xe. Loại
20 cực sinh ra một dạng sóng 20 chu kỳ (nói khác đi, 20 xung trong mỗi vòng
quay của vòng từ tính này), và loại 4 cực sinh ra dạng sóng 4 chu kỳ. Trong một
số kiểu xe, tín hiệu từ cảm biến tốc độ đi đồng hồ táp lô trước khi đến ECU động
cơ, và trong các kiểu xe khác, tín hiệu từ cảm biến tốc độ này đến thẳng ECU
của động cơ. Các mạch ra của cảm biến tốc độ gồm có loại điện áp ra và loại
biến trở

Hình 1.29 Cảm biến tốc độ xe

1.3.8 Bộ báo tín hiệu G và Ne
Tín hiệu G và NE được tạo ra bởi cuộn nhận tính hiệu, bao gồm một cảm
biến vị trí trục cam hoặc cảm biến vị trí trục khuỷu, và đĩa tín hiệu hoặc rôto tín
hiệu. Thông tin từ hai tín hiệu này được kết hợp bởiECU động cơ để phát hiện
đầy đủ góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ.

20


1.3.8.1 Cảm biến vị trí trục cam (bộ tạo tín hiệu G)

Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G có các răng.
Số răng là 1, 3 hoặc một số khác tuỳ theo kiểu động cơ. (Trong hình vẽ có 3
răng). Khi trục cam quay, khe hở không khí giữa các vấu nhô 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 thông 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
Trong điều khiển động cơ bằng điện tử, người ta thường xác định vị trí
góc quay động cơ so với một điểm cụ thể của chu trình. Trong trường hợp này,
việc xác định vị trí trục cam cũng rất cần thiết. Xác định vị trí động cơ thông qua
cảm biến vị trí trục cam và trục khuỷu (dùng để phân phối nhiên liệu và đánh
lửa) . Thường thì chỉ cần biết vị trí trục cam ở một điểm nào đó. Vị trí trục cam
được xác định một cách dễ dàng nhờ một cảm biến điện từ tương tự như cảm
biến vị trí trục khuỷu ở phần trên.
Cảm biến này sẽ tìm điểm so vị trí góc quay trên trục cam để xác định
điểm bắt đầu của một chu trình động cơ. Khi điểm này được tìm ra, cảm biến vị
trí trục khuỷu sẽ cung cấp thông tin hiệu quả cho việc định thời gian phun nhiên
liệu và đánh lửa.
Trên hình, cảm biến điện từ loại nam châm cố định được gắn gần với một đĩa sắt
từ trên trục cam. Đĩa này có một vết lõm (hoặc một răng nhô ra) được vẽ ở hình
1.30. Vết lõm này làm tăng từ trở yếu (một đường sức mạnh) khi đối diện với
trục cảm biến. Khi đó, từ trở của mạch từ tăng lên do độ từ thẫm của không khí
ở chỗ lõm thấp hơn độ từ thẫm của đĩa thép. Từ trở khá cao làm cho từ thông
giảm và làm sinh ra điện áp của cảm biến.
21


Bánh dập dao động

Khe
Cảm biến

Phần nối dài của trục khuỷu

Một xung điện áp trên mỗi vòng dây

Hình 1.30. Cảm biến vị trí trục khuỷu

Khi cam quay, vết lõm đi qua cảm biến một lần trong hai vòng quay trục
khuỷu. Từ thông tăng đột ngột sau đó giảm khi vết lõm rời cảm biến. Nó phát ra
một xung điện áp dùng cho định thời điểm trong hệ thống điều khiển điện tử.
Cảm biến vị trí loại hiệu ứng Hall
Như đã được đề cập, một nhược điểm chính của cảm biến điện từ là
không có tín hiệu ra khi động cơ không hoạt động. Một cảm biến vị trí trục
khuỷu tránh được khuyết điểm này là cảm biến vị trí loại hiệu ứng Hall. Cảm
biến này có thể được dùng để đo vị trí trục cam hoặc trục khuỷu.
Một cảm biến vị trí dùng hiệu ứng Hall được thể hiện ở hình 1.31. Cảm
biến này tương tự như cảm biến điện từ ở việc dùng một đĩa thép có các răng
nhô ra và một nam châm cho việc kết nối đĩa với phần cảm. Một điểm giống
nhau nữa là đĩa thép làm thay đổi từ trở của dòng từ khi các răng đi qua giữa các
cực của nam châm.

Hình 1.31. Cảm biến vị trí hiệu ứng Hall

Hiệu ứng Hall
Phần tử Hall là một miếng vật liệu bán dẫn nhỏ, nhẵn và mỏng. Khi có
một dòng I từ mạch ngoài đi qua, một điện áp sẽ sinh ra trên miếng bán dẫn có
phương vuông góc với phương của dòng điện và chiều của từ trường. Điện áp
này tỉ lệ với cả cường độ dòng điện và cường độ từ trường. Hiệu ứng này gọi là
hiệu ứng Hall (sự phát sinh điện áp phụ thuộc vào từ trường).Ở hình b dòng I là
dòng các hạt điện tử chạy từ bên trái qua phải. Từ thông chạy dọc theo các chân
của nam châm và vuông góc với bề mặt phần tử Hall. Khi các điện tử di chuyển
22


qua từ trường thì một lực (gọi là lực Lorentz) tỉ lệ với tốc độ các hạt điện tử và

cường độ từ trường tác dụng lên các điện tử. Chiều của lực này vuông góc với
chiều của dòng điện di chuyển. Ở hình 1.32 chiều của lực Lorentz sẽ làm lệch
các hạt điện tử xuống phía điện cực dưới, vì vậy, điện cực này sẽ âm hơn điện
cực trên và một điện áp sẽ xuất hiện giữa các cực.

a.Phần tử Hall

b. Sự phát ra điện áp Hall

Hình 1.32. Hiệu ứng Hall

Khi cường độ từ trường tăng, càng có nhiều điện tử bị lệch xuống dưới
hơn. Nếu dòng I được giữ cố định thì điện áp Vo tỉ lệ với từ thông mà từ thông
này lại tỉ lệ với vị trí các răng. Điện áp ra tương đối yếu, vì vậy, nó được khuếch
đại (xem hình 1.32)
Dạng xung ra
Như đã đề cập trong phần cảm biến vị trí trục khuỷu dạng điện từ, từ
thông phụ thuộc vào vị trí của các răng. Từ thông lớn nhất khi một trong các
răng đối xứng với các cực của nam châm và điểm này tương ứng với điểm chết
trên của một trong các xy lanh. Dạng xung điện áp ra Vo được tạo ra bởi phần tử
Hall trong cảm biến ở hình 1.31 được minh họa ở hình 1.32. Do Vo tỉ lệ với từ
thông nên nó đạt giá trị cực đại khi bất kì răng nào ở vị trí nằm giữa các cực của
nam châm (tương ứng với điểm chết trên của một xylanh). Nếu đĩa được dẫn
động bằng trục cam thì đĩa phải có số răng bằng số xy lanh động cơ. Do đó, đĩa
trên hình dùng cho một động cơ bốn xy lanh. Cần nhớ rằng điện áp ra tương ứng
với góc khuỷu sẽ không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Vì vậy, cảm biến này có
thể được dùng để xác định các thời điểm (phun xăng và đánh lửa) của động cơ
ngay cả khi động cơ không hoạt động (ví dụ như khi động cơ được chạy rà ở
cuối dây chuyền lắp ráp).

Góc khuỷu
Hình 1.33 Dạng điện áp ra của phần tử Hall trong cảm biến vị trí hình 132

23


1.3.8.2. Cảm biến vị trí của trục khuỷu (bộ tạo tín hiệu NE)

Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu và tốc
độ của động cơ. ECU động cơ dùng tín hiệu NE và tín hiệu G để tính toán thời
gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản
Đối với tín hiệu G, tín hiệu NE được tạo ra bởi khe không khí giữa cảm biến vị
trí trục khuỷu và các răng trên chu vi của rôto tín hiệu NE được lắp trên trục
khuỷu. Hình minh họa trình bày một bộ tạo tín hiệu có 34 răng ở chu vi của rôto
tín hiệu NE và một khu vực có 2 răng khuyết. Khu vực có 2 răng khuyết này có
thể được sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu, nhưng nó không thể xác định
xem đó là TDC của chu kỳ nén hoặc TDC của kỳ xả. ECU động cơ kết hợp tín
hiệu NE và tín hiệu G để xác định đầy đủ và chính xác góc của trục khuỷu.
Ngoài loại này, một số bộ phát tín hiệu có 12, 24 hoặc một răng khác, nhưng độ
chính xác của việc phát hiện góc của trục khuỷu sẽ thay đổi theo số răng. Ví dụ,
Loại có 12 răng có độ chính xác về phát hiện góc của trục khuỷu là 30°CA

Hình 1.34.Cảm biến vị trí hiệu ứng Hall dạng chắn mạch từ

24