Nghiên cứu nguyên lý, cấu tạo và kiểm tra chẩn đoán các cảm biến trên ô tô
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.29 MB, 114 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
----------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ CẤU TẠO
VÀ KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN CẢM BIẾN
TRÊN ĐỘNG CƠ Ơ TƠ
SVTH:
MSSV:
TƠ NGỌC Q
15145333
HUỲNH TẤN Q
15145337
Khố học:
2015 - 2019
Ngành:
Cơng nghệ và kỹ thuật ô tô
GVHD:
ThS. ĐỖ QUỐC ẤM
T.p Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019
3
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
----------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ CẤU TẠO
VÀ KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN CẢM BIẾN
TRÊN ĐỘNG CƠ Ơ TƠ
SVTH:
MSSV:
TƠ NGỌC Q
15145333
HUỲNH TẤN Q
15145337
Khố học:
2015 - 2019
Ngành:
Cơng nghệ và kỹ thuật ô tô
GVHD:
ThS. ĐỖ QUỐC ẤM
T.p Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019
4
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TP. Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 07 năm 2019
Họ tên sinh viên:
1. Huỳnh Tấn Quý
MSSV: 15145337
Email: Điện thoại: 039 761 2804
2. Tơ Ngọc Q
MSSV: 15145333
Email: Điện thoại: 036 688 2057
Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ
Khóa: 2015 – 2019
Lớp: 151451
1. Tên đề tài:
Nghiên cứu nguyên lý, cấu tạo và kiểm tra chẩn đoán các cảm biến trên ô tô.
2. Nhiệm vụ đề tài:
-
Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về cảm biến.
-
Tham khảo tài liệu có sẵn biên soạn tài liệu về cảm biến và kiểm tra chẩn đốn.
+ Mục đích và chức năng chính của cảm biến.
+ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
+ Sai hỏng thường gặp, phương pháp kiểm tra chẩn đoán.
-
Kết luận.
3. Sản phẩm của đề tài
Tài liệu tham khảo về cơ sở lý thuyết cảm biến và kiểm tra chẩn đoán.
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 22/03/2019.
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 20/07/2019.
TRƯỞNG BỘ MÔN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
viii
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nổ lực thực hiện đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu về nguyên lý, cấu
tạo và chẩn đoán các cảm biến, hệ thống điều khiển trên ơ tơ" cuối cùng thì nhóm chúng
em cũng hồn thành. Ngoài sự cố gắng học hỏi, nghiên cứu của bản thân mình thì chúng
tơi cũng được nhận nhiều sự giúp đỡ, động viên rất nhiều từ phía nhà trường, thầy cơ, bạn
bè và gia đình.
Đầu tiên, chúng em xin cảm ơn q thầy cơ khoa Cơ khí Động lực, trường Đại học
Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã tận tình dạy bảo, xây dựng những kiến thức cơ bản
cần thiết cho chúng em trong suốt 4 năm học tập tại trường, tạo tiền đề và điều kiện giúp
chúng em thực hiện thành cơng khóa luận tốt nghiệp này. Chúng em xin gửi lời cảm ơn
đến thầy Đỗ Quốc Ấm là giáo viên hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ trong suốt q trình triển
khai và hồn thành đồ án.
Cảm ơn các bạn bè trong khoa đã không ngừng giúp đỡ và tạo động lực lớn giúp
chúng em hồn thành khóa luận này một cách tốt nhất. Đồng thời, chúng em cảm ơn tất cả
tập thể lớp 151451 đã cùng chúng em chia sẻ những khoảnh khắc đẹp nhất của thời sinh
viên.
Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn tất cả những người đã giúp đỡ chúng
em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Mặc dù chúng em đã có nhiều cố gắng để hồn thành khóa luận nhưng với thời gian,
khả năng hạn chế và đây là lần đầu tiên chúng tôi nghiên cứu và biên soạn tài liệu nên
khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cơ và
các bạn.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, 19 tháng 07 năm 2019
ix
TĨM TẮT
Nhận thấy rằng, ơ tơ đã và đang trở thành một phương tiện không thể thiếu trong
cuộc sống. Không dừng lại ở việc phục vụ cho nhu cầu đi lại mà giờ đây, ơ tơ cịn được
tích hợp nhiều tiện ích hiện đại, phục vụ cho nhiều mục đích khác. Tuy vậy, bên cạnh lợi
ích mà nó đem lại thì chúng ta cũng phải thừa nhận rằng, nó tiềm ẩn khơng ít rủi ro về mặt
an tồn khi sử dụng, và cũng gây ơ nhiễm mơi trường.
Do đó, để tăng tính an tồn khi lái xe, giảm thiểu ơ nhiễm môi trường. Con người
đã không ngừng nghiên cứu và tạo ra nhiều hệ thống an tồn và thơng minh. Ơ tơ giờ đây
khơng cịn phụ thuộc q nhiều vào người lái, mà nó đã có thể tự mình quyết định một số
việc khi vận hành. Cảnh báo đến người lái một số nguy hiểm nhất định. Giữ vai trò quan
trọng trong hệ thống đó, phải kể đến các cảm biến trên xe.
Xe ô tô được trang bị rất nhiều cảm biến, và mỗi loại lại có cách vận hành và chức
năng riêng. Đôi khi chúng cũng gặp lỗi, ảnh hưởng khơng nhỏ đến việc vận hành cũng như
an tồn của xe ơ tơ.
Vì vậy, việc nắm rõ về cơ sở lý thuyết cũng như kiểm tra chuẩn đoán cho các cảm
biến cũng rất quan trọng. Ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường. Các bạn sinh viên đã
được tiếp thu rất nhiều kiến thức về chúng, tuy nhiên các bạn vẫn cần phải trau dồi thêm,
và tìm kiếm nhiều kiến thức mới. Hiểu được điều đó, nhóm chúng em quyết định chọn đề
tài "Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và kiểm tra chẩn đoán cảm biến trên ô
tô". Đây như một tài liệu tham khảo đáng tin cậy, mà nhóm đã tìm hiểu và góp nhặt kiến
thức từ nhiều nguồn uy tín. Khơng thể xem là đầy đủ nhất nhưng đây sẽ là một tài liệu giúp
bạn đọc có một cái nhìn tổng quan về cảm biến, là một tài liệu dạy và học hữu ích.
x
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP.....................................................................................i
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ..................................................................... ii
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ...................................................................... v
XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN............................................................................viii
LỜI CẢM ƠN .....................................................................................................................ix
TĨM TẮT............................................................................................................................x
DANH MỤC VIẾT TẮT ..................................................................................................xiv
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................... xv
DANH MỤC BẢNG.......................................................................................................... xx
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ........................................................................... 1
1.1.
Tổng quan về đề tài. ...............................................................................................1
1.1.1.
Lý do chọn đề tài. ...........................................................................................1
1.1.2.
Mục đích nghiên cứu. ......................................................................................1
1.1.3.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ..................................................................2
1.1.4.
Ý nghĩa của đề tài ............................................................................................2
1.2.
Tổng quan về cảm biến .........................................................................................2
1.2.1.
Giới thiệu chung về cảm biến .........................................................................2
1.2.2.
Phân loại cảm biến ..........................................................................................2
CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU VỀ CÁC CẢM BIẾN TRÊN ĐỘNG CƠ Ô TÔ ........................ 3
2.1. Cảm biến nhiệt độ. .....................................................................................................3
2.1.1. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT). ............................................................3
2.1.1.1. Mục đích và chức năng. ................................................................................3
2.1.1.2. Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT). ..................................4
2.1.1.3. Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát. ..................................................5
2.1.1.3.1. Kiểm tra cảm biến ECT bằng phương pháp trực quan. .........................5
2.1.1.3.2. Kiểm tra ECT bằng việc sử dụng đồng hồ Volts - Ohm. .......................5
2.1.1.3.3. Kiểm tra cảm biến ECT bằng máy chẩn đoán. ......................................6
2.1.1.3.4. Mẹo kỹ thuật...........................................................................................7
xi
2.1.2. Cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp (IAT). ..........................................................7
2.1.2.1. Mục đích và chức năng. ................................................................................7
2.1.2.2. Kiểm tra cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp. ..................................................8
2.2. Cảm biến vị trí bướm ga (TP). ................................................................................10
2.2.1. Mục đích và chức năng. ....................................................................................10
2.2.2. Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga. ......................................................................11
2.2.2.1. Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm. ....................................................12
2.2.2.2. Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tuyến tính. ...................................................13
2.2.2.3. Cảm biến vị trí bướm ga kiểu Hall. ............................................................15
2.2.3.1. Kiểm tra bằng đồng hồ VOM ....................................................................15
2.2.3.2. Kiểm tra cảm biến TP ở chức năng MIN/MAX. ........................................16
2.2.3.3. Kiểm tra cảm biến bằng máy chẩn đoán.....................................................16
2.2.3.4. Mẹo kỹ thuật. ..............................................................................................17
2.3. Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP). ...............................................................18
2.3.1. Mục đích và chức năng. ....................................................................................18
2.3.2. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của cảm biến áp suất đường ống nạp. ............19
2.3.3. Kiểm tra cảm biến MAP. ..................................................................................20
2.3.3.1. Kiểm tra cảm biên MAP bằng đồng hồ vạn năng (DMM) hoặc máy hiện
sóng dao động. .........................................................................................................20
2.3.3.2. Kiểm tra cảm biến MAP bằng máy chẩn đoán. ..........................................21
2.4. Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF). .......................................................................22
2.4.1. Mục đích và chức năng. ....................................................................................22
2.4.2. Phân loại cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF). .................................................22
2.4.2.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu cánh trượt. .............................................22
2.4.2.2. Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt. ..............................................24
2.4.2.3. Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu Karman. ................................................26
2.4.2.3.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu Karman quang. ...............................26
2.4.2.3.2. Cảm biến lưu lượng khí nạo kiểu Karman siêu âm. .............................27
2.4.3. Kiểm tra cảm biến MAF. ..................................................................................28
2.4.3.1. Kiểm tra trực quan. .....................................................................................28
2.4.3.2. Kiểm tra tín hiệu đầu ra cảm biến...............................................................28
2.4.3.2. Kiểm tra bằng Tap Test. .............................................................................29
2.4.3.3. Kiểm tra MAF bằng đống hồ kỹ thuật số. ..................................................29
xii
2.4.3.4. Mẹo kỹ thuật. ..............................................................................................29
2.5. Cảm biến Oxy (O2S). ..............................................................................................30
2.5.1. Mục đích và chức năng. ....................................................................................30
2.5.2. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của cảm biến cảm biến Oxy. ..........................32
2.5.2.1. Cảm biến Oxy với thành phần Zirconium. .................................................32
2.5.2.2. Cảm biến Oxy với thành phần Titanium. ...................................................34
2.5.3. Vị trí lắp đặt của cảm biến Oxy. .......................................................................34
2.5.4. Kiểm tra cảm biến Oxy. ....................................................................................36
2.5.4.1. Kiểm tra trực quan. .....................................................................................36
2.5.4.2. Kiểm tra bằng vôn kế kỹ thuật số. ..............................................................37
2.5.4.3. Kiểm tra ở chế độ MIN/MAX. ...................................................................39
2.5.4.4. Kiểm tra bằng máy chẩn đoán. ...................................................................41
2.5.4.5. Kiểm tra bằng máy hiện sóng dao động. ....................................................42
2.5.4.6. Mẹo kỹ thuật. ..............................................................................................43
2.6. Cảm biến tỉ lệ khơng khí – nhiên liệu (A/F)............................................................44
2.6.1. Mục đích và chức năng. ....................................................................................44
2.6.2. Cấu tạo của cảm biến A/F. ................................................................................45
2.6.3. Nguyên lý hoạt động của cảm biến A/F............................................................ 46
2.6.4. Sự khác nhau giữa cảm biến Oxy thông thường và cảm biến A/F. .................. 48
2.6.5. Kiểm tra hoạt động của cảm biến A/F. ............................................................. 49
CHƯƠNG 3. PHIẾU KIỂM TRA HOẠT ĐỘNG CÁC CẢM BIẾN………………..….50
3.1. Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT)………..……………..………..50
3.2. Kiểm tra cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp (IAT)………………………….……54
3.3. Kiểm tra cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP)………………………...……58
3.4. Kiểm tra cảm biến MAF kiểu cánh trượt……………………………..………….62
3.5. Kiểm tra cảm biến MAF kiểu dây nhiệt…………………………………….……66
3.6. Kiểm tra cảm biến MAF kiểu Karman………………………………….……….71
3.7. Kiểm tra cảm biến TP kiểu tuyến tính……………………………….…………..75
3.8. Kiểm tra cảm biến TP kiểu Hall…………………………………………………78
3.9. Kiểm tra cảm biến Oxy………………………………………………..…….....82
3.10. Kiểm tra cảm biến A/F……………………………………………………….87
xiii
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................................... 91
4.1. Kết luận. ..................................................................................................................91
4.2. Đề xuất và kiến nghị. ...............................................................................................91
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................92
xiv
DANH MỤC VIẾT TẮT
STT
Từ viết tắt
Tên đầy đủ
Nghĩa
6
A/F
Air/Fuel
Khơng khí / Nhiên liệu
7
DC
Direct Current
Dòng điện 1 chiều
8
DLC
Data Link Connector
Giắc đường truyền thông tin
xe
10
DMM
Digital Multi-Meter
Đồng hồ vạn năng kỹ thuật
số
1
ECT
Engine Coolant Temperature
Nhiệt độ nước làm mát động
cơ
12
ECU
Engine Control Module
Hộp điều khiển động cơ
13
ECU
Electronic Control Module
Hộp điều khiển điện tử
15
EGR
Exhaust Gas Recirculation
Hệ thống tuần hồn khí xả
2
IAT
Intake Air Temperature
Nhiệt độ khơng khí nạp
4
MAF
Mass AirFlow
Lưu lượng khí nạp
3
MAP
Manifold Absolute Pressure
Áp suất đường ống nạp
5
O2S
Oxygen Sensor
Cảm biến Oxy
16
OBD
On - Board Diagnostic
Hệ thống tự chẩn đoán trên
xe
11
PCM
Powertrain Control Module
Hộp điều khiển hệ thống
truyền động
17
RPM
Revolutions Per Minute
Số vịng quay trên phút
18
TPS
Throttle Position Sensor
Cảm biến vị trí bướm ga
9
VOM
Volt Ohm Meter
Đồng hồ đo Vơn ơm
14
WOT
Wide - Open Throttle
Góc mở bướm ga lớn
xv
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ ............................................................................ 4
Hình 2.2. Mối tương quan giữa nhiệt độ và tín hiệu điện áp đầu ra ................................... 4
Hinh 2.3. Kiểm tra điện trở cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT). ................................. 6
Hình 2.4. Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp IAT.8 ................................................. 8
Hình 2.5. Đường đặc tuyến cảm biến nhiệt độ khí nạp.8 .................................................... 8
Hình 2.6. Cảm biến vị trí bướm ga (TP) được lắp đặt trên thân bướm ga........................ 12
Hình 2.7. Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm. ............................................... 13
Hình 2.8. Cấu tạo cảm biến TP kiểu tuyến tính có tiếp điểm cầm chừng.......................... 13
Hình 2.9. Mạch điện cảm biến TP kiểu tuyến tính có tiếp điểm cầm chừng. .................... 13
Hình 2.10. Mối tương quan giữa độ mở bướm ga và điện áp đầu ra tại cực IDL và VTA.
............................................................................................................................................ 14
Hình 2.11. Sơ đồ mạch điện cảm biến TP kiểu tuyến tính khơng có tiếp điểm cầm chừng.
............................................................................................................................................ 14
Hình 2.12. Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga loại Hall.................................................. 15
Hình 2.13. Đường đặc tính cảm biến vị trí bướm ga loại Hall. ........................................ 15
Hình 2.14. Cấu tạo của cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP). ................................... 19
Hình 2.15. Mối tương quan giữa áp suất đường ống nạp và điện áp ra của cảm biến MAP.
............................................................................................................................................ 20
Hình 2.16. Cấu tạo của cảm biến MAF kiểu cánh trượt. .................................................. 23
Hình 2.17. Mạch điện cảm biến MAF loại cánh trượt điện kiểu điện áp tăng. ................. 23
Hình 2.18. Tương quan giữa độ mở của tấm cảm biến và điện áp ra. .............................. 23
Hình 2.19. Mạch điện cảm biến MAF loại cánh trượt điện kiểu điện áp giảm. ............... 24
Hình 2.20. Tương quan giữa độ mở của tấm cảm biến và điện áp ra. .............................. 24
Hình 2.21. Cấu tạo cảm biến MAF loại dây nhiệt. ............................................................ 25
Hình 2.22. Ngun lí hoạt động của cảm biến MAF loại dây sấy. .................................... 25
Hình 2.23. Tương quan giữa lượng khí nạp và điện áp đầu ra của cảm biến MAF loại dây
nhiệt.................................................................................................................................... 25
Hình 2.24. Cấu tạo cảm biến MAF loại Karman kiểu quang quang. ................................ 26
Hình 2.25. Nguyên lí hoạt động MAF loại Karman kiểu quang........................................ 27
Hình 2.26. Tương quan giữa tín hiệu xung và lượng khí vào ............................................ 27
Hình 2.27. Ngun lý làm việc của cảm biến MAF loại Karman siêu âm......................... 27
xvi
Hình 2.28. Tín hiệu xung sau khi được biến đổi ................................................................ 27
Hình 2.29. Hình ảnh cảm biến Oxy. .................................................................................. 31
Hình 2.30. Cấu tạo cảm biến Oxy - Zirconium. ................................................................. 32
Hình 2.31. Nguyên lí hoạt động của cảm biến Oxy. .......................................................... 33
Hình 2.32. Đường đặc tuyến cảm biến Oxy. ...................................................................... 33
Hình 2.33. Cấu tạo của cảm biến Oxy - Tian. ................................................................... 34
Hình 2.34. Vị trí lắp đặt của cảm biến Oxy ....................................................................... 34
Hình 2.35. Vị trí cảm biến Oxy trên động cơ xy lanh thẳng hàng. .................................... 35
Hình 2.36.Vị trí của cảm biến oxy trên động cơ có 4 cảm biến Oxy và 1 bầu xúc tác. ..... 35
Hình 2.37. Vị trí của cảm biến oxy trên động cơ có 4 cảm biến Oxy, 2 bầu xúc tác. ....... 36
Hình 2.38.Vị trí của cảm biến oxy trên động cơ có 2 cảm biến Oxy, 1 bầu xúc tác. ........ 36
Hình 2.39.Vị trí của cảm biến oxy trên động cơ có 4 cảm biến Oxy, 1 bầu xúc tác ......... 36
Hình 2.40. Kiểm tra cảm biến Oxy bằng DMM, thiết lập điện áp DC. Điều kiện động cơ
đang hoạt động ở vòng lặp kín .......................................................................................... 38
Hình 2.41. Kiểm tra cảm biến Oxy bằng máy hiện sóng dao động ................................... 42
Hình 2.42. Tín hiệu sóng dao động cho thấy cảm biến oxy hoạt động tốt ........................ 42
Hình 2.43. Hình ảnh cảm biến tỉ lệ khơng khí – nhiên liệu (A/F). .................................... 45
Hình 2.44. Cấu tạo cảm biến A/F ...................................................................................... 45
Hình 2.45. Hoạt động của cảm biến khi hịa khí nghèo .................................................... 46
Hình 2.46. Hoạt động của cảm biến khi hịa khí giàu ........................................................ 47
Hình 2.47. Đồ thị tương quan giữa tỉ lệ hịa khí và điện áp tín hiệu của cảm biến Wideband.................................................................................................................................... 48
Hình 2.48. Dãy hoạt động của cảm biến Oxy thơng thường và cảm biến A/F .................. 48
Hình 2.49. Độ thị tín hiệu của cảm biến oxy thơng thường và cảm biến .......................... 49
Hình 3.1: Hình ảnh cảm biến nhiệt độ nước làm mát ....................................................... 50
Hình 3.2: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát .......................................................... 50
Hình 3.3: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát. .................................................... 51
Hình 3.4: Đường đặc tính cảm biến nhiệt độ nước làm mát. ............................................ 51
Hình 3.5: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát. ....................................................... 52
Hình 3.6: Hình ảnh cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp ....................................................... 54
Hình 3.7: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp .................................................................... 54
Hình 3.8: Hình ảnh cảm biến áp suất đường ống nạp ...................................................... 58
xvii
Hình 3.9:. Cấu tạo cảm biến áp suất đường ống nạp. ....................................................... 58
Hình 3.10: Sơ đồ mạch điện cảm biến MAP ...................................................................... 59
Hình 3.11: Mối tương quan giữa áp suất khí nạp và điện áp ra của cảm biến. ................ 59
Hình 3.12: Kiểm tra điện áp cảm biến MAP ..................................................................... 60
Hình 3.13: Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp dạng cánh trượt. ................................... 62
Hình 3.14. Hình ảnh cảm biến lưu lượng khí nạp dạng cánh . ......................................... 62
Hình 3.15: Mạch điện cảm biến lưu lượng khí nạp dạng cánh trượt. ............................... 63
Hình 3.16: Đường đặc tính cảm biến lưu lượng khí nạp dạng cánh trượt. ....................... 63
Hình 3.17: Kiểm tra điện trở các cực cảm biến. ............................................................... 63
Hình 3.18: Đo điện trở các cực của cảm biến. .................................................................. 64
Hình 3.19: Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp dây nhiệt. .............................................. 66
Hình 3.20: Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp dây nhiệt................................................66
Hình 3.21: Mạch điện cảm biến lưu lượng khí nạp dây nhiệt. .......................................... 67
Hình 3.22: Đường đặc tính cảm biến lưu lượng khí nạp dây nhiệt. .................................. 67
Hình 3.23: Kiểm tra điện áp các cực cảm biến.. ............................................................... 68
Hình 3.24: Kiểm tra điện trở các cực THA – E2 ............................................................... 69
Hình 3.25: Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu Karman siêu âm. ........................... 71
Hình 3.26: Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu Karman quang. ............................. 71
Hình 3.27: Nguyên lý làm việc của cảm biến MAF Karman siêu âm. .............................. 72
Hình 3.28: Bộ biến đổi xung của cảm biến MAF Karman siêu âm ................................... 72
Hình 3.29: Ngun lí hoạt động của cảm biến MAF kiểu Karman quang........................72
Hình 3.30: Ngun lí hoạt động của cảm biến MAF kiểu Karman quang. ....................... 72
Hình 3.31: Hình ảnh cảm biến bị trí bướm ga. ................................................................. 75
Hình 3.32:Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính. ............................................. 75
Hình 3.33: Mạch điện cảm biến bị trí bướm ga loại tuyến tính ........................................ 76
Hình 3.34: Đường đặc tính cảm biến bị trí bướm ga loại tuyến tính. ............................... 76
Hình 3.35: Kiểm tra điện trở cảm biến vị trí bướm ga. ..................................................... 76
Hình 3.36: Giắc cảm biến vị trí bướm ga. ......................................................................... 77
Hình 3.37:Hình ảnh cảm biến vị trí bướm ga. ................................................................... 78
Hình 3.38: Hình ảnh cảm biến bị trí bướm ga kiểu Hall................................................... 78
Hình 3.39:Mạch điện cảm biến bị trí bướm ga loại Hall. ................................................. 79
xviii
Hình 3.40: Đường đặc tính cảm biến bị trí bướm ga loại Hall. ........................................ 79
Hình 3.41: Giắc cảm biến vị trí bướm ga kiểu Hall. ......................................................... 79
Hình 3.42: Giắc cảm biến vị trí bướm ga..........................................................................80
Hình 3.43: Các chân trên ECU ......................................................................................... 80
Hình 3.44: Hình ảnh cảm biến Oxy. .................................................................................. 82
Hình 3.45: Cấu tạo cảm biến Oxy. .................................................................................... 82
Hình 3.46: Mạch điện cảm biến Oxy khơng có bộ nung. .................................................. 83
Hình 3.47: Mạch điện cảm biến Oxy có bộ nung. ............................................................. 83
Hình 3.48: Đường đặc tuyến cảm biến Oxy ........................................ .............................83
Hình 3.49: Các chân của cảm biến Oxy có bộ nung ......................................................... 83
Hình 4.50: Thiết lập kiểm tra cảm biến Oxy...................................................................... 84
Hình 3.51: Hình ảnh cảm biến tỉ lệ khơng khí – nhiên liệu (A/F). . .................................. 87
Hình 3.52: Đường đặc tính cảm biến A/F.........................................................................87
Hình 3.53: Thiết lập kiểm tra cảm biến Oxy...................................................................... 88
Hình 3.54: Mạch điện cảm biến A/F.................................................................................. 88
Hình 3.55: Sơ đồ vị trí cực của cảm biến A/F (Toyota). ................................................... 88
Hình 3.56: Sơ đồ vị trí cực của cảm biến A/F (Toyota).. .................................................. 89
xix
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Bảng giá trị biểu thị sự tương quan giữa nhiệt độ và điện trở. (TOYOTA) ....... 6
Bảng 2.2. Bảng giá trị biểu thị sự tương quan giữa nhiệt độ, điện trở và điện áp rơi. ....... 9
Bảng 2.3. Một số mã lỗi DTC của cảm biến ECT và IAT.................................................... 9
Bảng 2.4. Một số mã chẩn đoán lỗi DTC của cảm biến vị trí bàn đạp ga (TP). ............... 17
Bảng 2.5. Một số mã lỗi chẩn đoán DTC của cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP). . 21
Bảng 2.6. Bảng giá trị biểu thị sự tương quan giữa lưu lượng khí nạp và tín hiệu điện áp
cảm biến MAF. ................................................................................................................... 28
Bảng 2.7. Một số mã lỗi chẩn đoán DTC liên quan đến cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF).
............................................................................................................................................ 30
Bảng 2.8. Bảng giá trị điện áp tham khảo sau khi kiểm tra của cảm biến oxy, ................ 40
Bảng 2.9. Mốt số mã lỗi chuẩn đoán đối với cảm biến Oxy. ............................................. 44
xx
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1.
Tổng quan về đề tài.
1.1.1. Lý do chọn đề tài.
Trong q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước ngày một nhanh như hiện
nay, nhu cầu đi lại của người dân cũng không ngừng tăng. Lượng phương tiện giao thông
để đáp ứng nhu cầu này cũng theo đó mà tăng theo. Câu hỏi được đặt ra là làm thế nào để
có thể kiểm sốt được lượng khí thải ra mơi trường, mức độ an tồn và tăng tính kinh tế
khi vận hành phương tiện giao thông. Đương nhiên, điều này đã được các nước khác trên
thế giới chú ý đến, do đó tiêu chuẩn khí thải được cho ra đời, và nhiều hệ thông công nghệ
tiên tiến cũng được phát minh để đảm bảo những tiêu chí nêu trên. Trong số đó phải nói
đến hệ thơng cảm biến trên xe ơ tơ. Trong thời gian học tập và rèn luyện tại mái trường Đại
học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, em được tiếp xúc với các bài giảng liên quan đến cảm
biến trên xe ô tô, dần dần em cảm thấy lĩnh vực này khá thú vị. May mắn đã đến khi em
gặp được thầy Đỗ Quốc Ấm và được thầy gợi ý để thực hiện đề tài “Nghiên cứu về nguyên
lý, cấu tạo và chẩn đoán các cảm biến, hệ thống điều khiển trên ơ tơ”. Em rất biết ơn
vì được thầy tin tưởng trao cho cơ hội này.
1.1.2. Mục đích nghiên cứu.
Chúng tơi thực hiện đề tài này nhằm mục đích củng cố lại kiến thức đã học trong
thời gian qua. Đồng thời biên soạn những kiến thức trọng tâm về cảm biến trên ô tô bao
gồm nguyên lý hoạt động, cấu tạo, quy trình kiểm tra và chẩn đốn cảm biến. Cập nhật
những kiến thức quan trọng và cần thiết từ nhiều nguồn tài liệu gồm cả tiếng Việt và tiếng
Anh.
Trình bày một cách ngắn gọn và đơn giản nhất những nội dung quan trọng và cần
thiết để hỗ trợ bạn đọc có thể nắm bắt kiến thức một cách dễ dàng và trực quan nhất.
1
1.1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Tập trung tìm hiểu và nghiên cứu về các cảm biến quan trọng và phổ biến trên xe ô
tô. Nội dung bao gồm cấu tạo, nguyên lý hoạt động, một số phương pháp kiểm tra và sửa
chửa hư hỏng từ đơn giản đến yêu cầu chuyên môn cao.
1.1.4. Ý nghĩa của đề tài
Cùng với nhà trường từng bước đổi mới phương pháp và học theo hướng sinh viên
sẽ chủ động hơn trong việc nắm bắt kiến thức. Giảng viên sẽ giữ vai trò hỗ trợ và định
hướng nghiên cứu kiến thức trọng tâm. Em quyết định chọn đề tài này, nhằm tổng hợp lại
những kiến thức mà em xem là trọng tâm và cần thiết nhất để có thể nắm bắt được một
cách kịp thời và đầy đủ về cảm biến. Đây sẽ là một tài liệu tham khảo không thể thiếu và
hỗ trợ đắc lực cho các bạn sinh viên trong quá trình học tập. Trong quá trình nghiên cứu
em cũng sẽ gặp phải một số vấn đề, từ đó rút ra được kinh nghiệm cho bản thân và chia sẽ
lại cho các bạn khóa sau.
1.2.
Tổng quan về cảm biến
1.2.1. Giới thiệu chung về cảm biến
Cảm biến hay có thể được hiểu một cách đơn giản là cảm nhận những biến đổi xảy
ra bên ngồi. Nó cũng giống như những giác quan trên cơ thể con người, cảm những những
thay đổi, tác động từ bên ngoài đến cơ thể con người, sau đó gửi thơng tin về não bộ để xử
lý. Tương tự thế, trên xe ơ tơ có rất nhiều cảm biến, và đảm nhận những chức năng khác
nhau. Hỗ trợ đắc lực cho ECU để tính tốn và xử lý thơng tin một cách chính xác.
1.2.2. Phân loại cảm biến
Ơ tơ là một phương tiện được tích hợp rất nhiều cơng nghệ hiện đại, để đảm bảo độ
an tồn và chính xác khi vận hành. Có rất nhiều cảm biến được trang bị trên đây, mỗi loại
đảm nhận một chức năng riêng biệt, cung cấp thông tin theo thời gian thực về ECU xử lý.
Do thời gian nghiên cứu hạn chế nên em chỉ tập trung vào nghiên cứu những cảm biến
quan trọng như cảm biến nhiệt độ động cơ (ECT), cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT), cảm
biến áp suất đường ống nạp (MAP), cảm biến vị trí bướm ga (TPS), cảm biến lưu lượng
khí nạp (MAF) và cảm biến Oxy.
2
CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU VỀ CÁC CẢM BIẾN TRÊN ĐỘNG CƠ Ơ TƠ
2.1. Cảm biến nhiệt độ.
Trên các hệ thơng điều khiển động cơ và ô tô ngày nay người ta sử dụng khá nhiều
cảm biến nhiệt độ như là:
-
Nhiệt độ động cơ ( Nhiệt độ nước làm mát- ECT Engine Coolant Temperature,
Nhiệt độ dầu – EOT Engine Oil Temperature, Nhiệt độ nắp máy – CHT Cylinder
Head Temperature,…).
-
Nhiệt độ khí nạp (IAT – Intake Air Temperature hay MAT – Manifold Air
Temperature).
-
Nhiệt độ khí thải ( EGT- Exhaust Gas Temperature )
-
Nhiệt độ khơng khí (AAT- Ambient Air Temperature)
-
Nhiệt độ bốc hơi (Evaporator Temperature),...
Nguyên lí làm việc:
Cảm biến nhiệt độ được làm bằng vật liệu bán dẫn, có nhiệt điện trở âm (NTCNegative Temperature Coefficient) tức là khi nhiệt độ tăng, điện trở giảm và ngược lại.
Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi
điện trở theo nhiệt độ có khác nhau. Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện
áp được gởi đến ECU trên nguyên lí cầu phân áp.
2.1.1. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT).
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát tên tiếng anh là Engine Coolant Temperature
Sensor (ECT).
2.1.1.1. Mục đích và chức năng.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát rất quan trọng vì tín hiệu của nó được ECU sử
dụng để điều khiển các hệ thống như:
-
Điều khiển lượng xăng phun.
-
Góc đánh lửa sớm.
-
Tốc độ không tải.
-
Quạt làm mát két nước.
3
