Tải bản đầy đủ (.pdf) (46 trang)

Tài liệu Hệ thống điều khiển động cơ ppt

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.45 MB, 46 trang )

Chương 5
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
1. Khái quát về hệ thống điều khiển động cơ
Động cơ xăng sinh công qua chu trình giãn nở của hỗn hợp xăng và không
khí. Ba yếu tố chủ yếu của động cơ xăng để sinh công là: hỗn hợp hòa khí (hòa
khí) tốt, nén tốt, đánh lửa tốt.
Để đạt được 3 yếu tố này trong cùng một lúc, đi
ều quan trọng là sự điều
khiển chính xác để tạo được hỗn hợp hòa khí và thời điểm đánh lửa. Trước năm
1981, chỉ có hệ thống điều khiển động cơ là EFI (Phun nhiên liệu bằng điện tử), sử
dụng máy tính để điều khiển lượng phun nhiên liệu. Ngoài EFI này, ngày nay, còn
có các hệ thống khác được điều khiển bằng máy tính, bao gồm ESA (Đánh lử
a
sớm bằng điện tử), ISC (Điều khiển tốc độ chạy không tải), các hệ thống chẩn
đoán, v.v
Để máy tính làm việc được thích hợp, cần có một hệ thống toàn diện bao gồm
các thiết bị đầu vào và đầu ra. Trên một ô tô, các cảm biến như cảm biến nhiệt độ
nước hoặc cảm biến lưu lượng khí nạp tương ứng với thiế
t bị đầu vào. Và các bộ
chấp hành như các kim phun hoặc các IC đánh lửa tương ứng với thiết bị đầu ra.
Máy tính điều khiển động cơ được gọi là ECU động cơ (hoặc ECM: Môđun điều
khiển động cơ). Các cảm biến, các bộ chấp hành và ECU động cơ gắn liền với các
dây dẫn điện. Chỉ sau khi ECU động cơ xử lý các tín hiệu vào từ các c
ảm biến và
truyền các tín hiệu điều khiển đến các bộ chấp hành mới có thể điều khiển được
toàn bộ hệ thống như là một hệ thống điều khiển bằng máy tính.
- Hệ thống EFI (Phun nhiên liệu điện tử)
Hệ thống EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát hiện các tình trạng
hoạt động của động cơ và xe ô tô. Theo các tín hiệ
u từ các cảm biến này, ECU tính
toán lượng phun nhiên liệu thích hợp nhất và điều khiển các kim phun để phun


khối lượng nhiên liệu thích hợp. Trong thời gian xe chạy bình thường, ECU động
cơ xác định khối lượng phun nhiên liệu để đạt được tỷ lệ hòa khí theo lý thuyết,
nhằm đảm bảo công suất, mức tiêu thụ nhiên liệu và mức khí xả thích hợp trong
cùng một lúc.Ở các thời điểm khác, như trong thời gian hâm nóng, tă
ng tốc, giảm
tốc hoặc các điều kiện làm việc với tải trọng cao, ECU động cơ phát hiện các điều
kiện đó bằng các cảm biến khác nhau và sau đó hiệu chỉnh khối lượng phun nhiên
liệu nhằm đảm bảo một hỗn hợp hòa khí thích hợp nhất ở mọi thời điểm.
- Hệ thống ESA (Đánh lửa sớm bằng điện t
ử)
Hệ thống ESA phát hiện các điều kiện của động cơ căn cứ vào các tín hiệu do
các cảm biến khác nhau cung cấp, và điều khiển các bugi đánh lửa ở thời điểm
thích hợp. Căn cứ vào tốc độ động cơ và tải trọng của động cơ, ESA điều khiển
chính xác góc đánh lửa sớm để động cơ có thể tăng công suất, làm sạ
ch khí xả, và
ngăn chặn kích nổ một cách có hiệu quả.
- Hệ thống ISC (điều khiển tốc độ không tải)
Hệ thống ISC điều khiển tốc độ không tải sao cho nó luôn luôn thích hợp ở
các điều kiện thay đổi (hâm nóng, phụ tải điện, v.v ) Để giảm thiểu mức tiêu thụ
nhiên liệu và tiếng ồn, một động cơ phải hoạt động
ở tốc độ càng thấp càng tốt
trong khi vẫn duy trì một chế độ chạy không tải ổn định. Hơn nữa, tốc độ chạy
không tải phải tăng lên để đảm bảo việc hâm nóng và khả năng làm việc thích hợp
khi động cơ lạnh hoặc đang sử dụng máy điều hòa không khí.
- Hệ thống chẩn đoán
ECU động cơ có một hệ thống chẩ
n đoán. ECU luôn luôn giám sát các tín
hiệu đang được chuyển vào từ các cảm biến khác nhau. Nếu nó phát hiện một sự
cố với một tín hiệu vào, ECU sẽ ghi sự cố đó dưới dạng của những DTC (Mã chẩn
đoán hư hỏng) và làm sáng MIL (Đèn báo hư hỏng). Nếu cần ECU có thể truyền

tín hiệu của các DTC này bằng cách nhấp nháy đèn MIL hoặc hiển thị các DTC
hoặc các dữ liệu khác trên màn hình của máy chẩn
đoán cầm tay. Các chức năng
chẩn đoán phát ra các DTC và các dữ liệu về một sự cố trên một máy chẩn đoán có
dạng tiên tiến và hoàn chỉnh cao của hệ thống điện tử.
Hệ thống điều khiển động cơ gồm có ba nhóm: các cảm biến, ECU động cơ,
và các bộ chấp hành.
2. Các tín hiệu đầu vào của hệ thống điều khiển động cơ
2.1 Tín hiệu điện áp
2.1.1 Mạch nguồn
Mạch nguồn là các mạch điện cung cấp điện cho ECU của động cơ. Các
mạch điện này bao gồm khoá điện, relay chính EFI, v.v Mạch nguồn được xe ô
tô sử dụng thực sự gồm có 2 loại sau đây:
Hình 1. Mạch nguồn điều khiển bằng khóa điện
- Lo

EFI
đ
độn
g
của
r
của

chín
h
cơ,
b
đón
g

Điệ
n
điều
mạc
h

i điều khi
Mạch ngu

đ
ược điều
k
g
cơ trong
v
r
elay chính

c quy đượ
c
h
EFI tron
g
b
ật mở rela
y
g
tiếp điểm
n
áp của ắc

q
khiển bằn
g
h
sấy nóng
ển bằng E
C

n trong hì
n
k
hiển bởi E
C
v
ài giây sau
EFI được
E
c
cấp đến c

g
ECU độn
g
y
chính EF
I
của relay c
h
q
uy luôn l

u
g
khoá điện
.
cảm biến t

đồ ch

khiển
ON,
d
EFI, l
à
cấp đ
i
cơ. Đ
i
BAT
T
đoán
v
xóa k
h
Hình
C
U động c
ơ
n
h minh họ
a

C
U động c
ơ
sau khi
t
ắt
E
CU động
c

c IGSW c

g
cơ truyền
I
. Tín hiệu
n
h
ính EFI v
à
u
ôn cung cấ
p
.
Ngoài ra
m

lệ hòa kh
í
- Loại

đ
N
h

ra loại tro
n
trực tiếp t

d
òng điện c
h
à
m cho tiế
p
i
ện cho các
i
ện áp của

T
của ECU
đ
v
à các dữ l
i
h
i
t
ắt khoá
đ

2. Mạch c

ơ

a
là loại tro
n
ơ
. Loại nà
y
khoá điện
O
c
ơ điều khi


a ECU độ
một tín hiệ
u
n
ày làm ch
o
à
cấp điện
c
p
cho cực
B
m
ột số kiểu

í
, yêu cầu
m
đ
iều khiển
h
ư trình bà
y
n
g đó relay

khoá điện
.
h
ạy vào cu

p
điểm đón
g
cực + B v
à

c quy luôn
đ
ộng cơ để
i
ệu khác tr
o
đ
iện OFF.


p nguồn đi
n
g đó hoạt
y
yêu cầu c
u
O
FF. Do đ
ó

n. Khi bật
ng cơ và
m
u
đến cực
M
o
dòng điệ
n
c
ho cực +B
B
ATT có lí
xe có một
m
ột lượng d
bằng kho
á
y

ở hình mi
n
chính EFI
.
Khi bật k
h

n dây của
r
g
lại. Việc
n
à
+ B1 của
E
luôn cung
tránh cho
c
o
ng bộ nhớ

ều khiển b

động của r
e
u
ng cấp điệ
n
ó
việc đón

g
khóa điện
O
m
ạch điều k
h
M
-REL củ
a
n
chạy vào
c
của ECU
đ
do giống
n
relay đặc b
òng điện l

á
điện
n
h họa, sơ
được điều
h
oá điện
r
elay chín
h
n

ày cung
E
CU động
cấp cho cự
c
ác mã chẩ
n
của nó bị

ng EC
U

e
lay chính
n
cho ECU
g
hoặc ngắt
O
N, điện á
p
h
iển relay
a
ECU độn
g
c
uộn dây,
đ
ộng cơ.

n
hư cho loạ
i
iệt cho

n.
h

c
n

p

g

i

trộ
m
khó
a
2.1.
2
Hìn
h
- Nố
i
Cực
- Nố
i

Các
c
EC
U
p

ơ
này
đ
2.1.
3
tron
g
biến
.
Sau
đ
đổi
g
vi x

máy
.
Trong các
k
m
), relay chí
n
a
bằng chìa.

2
Mạch nố
i
ECU động
h
3. Mạch
n
i
mát để đi

E1 này là
c
i
mát cho
c
Các cực E
2
c
ảm biến b
i
U
động cơ c
ó
ơ
ng pháp c
h
đ
ể có thể x
á
3

.1. Điện á
p
Một điện
á
g
ECU độn
g
.
Trong loạ
i
đ
ó thay gó
c
g
iữa 0 và 5
V
Nếu có sự

lý sẽ bị n
g
.

k
iểu xe mà
n
h EFI cũn
g

mát
cơ có 3 m


n
ối má
t


u khiển E
c
ực tiếp má
t
c
ảm biến (
E
2
và E21 là
c
b
d
m
-
c
c
2
H
i
ến đổi các
ó
thể phát
h
h

ính để biế
n
á
c định tro
n
p
VC (VT
A
á
p không đ

g
cơ. Điện
á
i
cảm biến
n
c
mở bướm
V
.
cố trong m

g
ắt, làm ch
o
ECU độn
g
g
được điề

u

ch nối má
t
CU động c
ơ
t
của ECU
đ
E
2, E21)
các cực tiế
c
ực E1 tron
g
b
iến không
d
uy trì điện
m
át của EC
U
-
Nối mát
để
Các c

c
hấp hành,
n

c
ảm biến tỷ
2
.1.3 Điện
á
H
ình 4. Đi

thông tin
k
h
iện. Có nh
i
n
đổi thông
n
g khi đo đ
i
A
, PIM)

i 5V (Điệ
n
á
p không đ

n
ày, một đi
ga hoặc áp


ch ổn áp
h
o
ECU độn
g
g
cơ điều k
h
u
khiển bởi
t
cơ bản sa
u
ơ
(E1)
đ
ộng cơ.
p mát của
c
g
ECU độ
n
bị phát hiệ
n
thế tiếp m
á
U
động cơ
để
điều khi



c E01 và
E
n
hư cho cá
c
lệ hòa khí.
á
p cực của

n áp của c

k
hác nhau t
h
i
ều loại tín
tin thành
đ
i
ện áp ở cự
c
n
áp VC) để

i này, cực
ện áp (5V)
suất đườn
g

h
oặc ngắn
m
g
cơ ngừng
h
iển hệ thố
n
tín hiệu c

u
đây:
c
ảm biến, v
n
g cơ. Chú
n
n
các trị số
á
t của cảm
b
ở cùng mộ
t

n bộ chấp
h
E
02 là các c


c
bộ chấp
h

cảm biến

m biến
h
ành nhữn
g
hiệu cảm
b
đ
iện áp. Hiể
u
c
có chính
x
điều khiể
n
VC, làm n
g
được đặt g
g
ống nạp,
t
m
ạch VC, n
g
hoạt động

v
n
g khoá độ
n

a công tắc
b
à chúng đ
ư
n
g tránh ch
o
điện áp lỗi
b
iến và điệ
n
t
mức.
h
ành (E01
,

c tiếp mát
h
ành, van I
S
g
thay đổi đ
i
b

iến, nhưng
u
đặc tính
c
x
ác hay kh
ô
n
bộ vi xử l
ý
g
uồn điện
c
iữa các cự
c
t
ín hiệu điệ
n
g
uồn điện
c
v
à động c
ơ
n
g cơ (chố
n
b
áo mở
ư

ợc nối với
o
các cảm
bằng cách
n
thế tiếp
,
E02)
cho bộ
S
C và bộ sấ
y
i
ện áp mà
có 5 loại
c
ủa các loạ
i
ô
ng.
ý
ở bên
c
ho cảm
c
VC và E2
.
n
áp ra tha
y

c
ấp cho bộ
ơ
bị chết
n
g
y

i

.

y

theo
biến
nhiệ
t
của
c
của
n
thay
dây
d
đến
c
bằn
g
Hìn

h
2.3.
1
- Cá
c
trạn
g
này.
tắc
n
của
c
Ngo
à
- Cá
c
với t
h
kiện
đượ
c
áp đ

biến
Ngo
à
2.3.
1
Hìn
h

nhiệt độ.
V
nhiệt độ n
ư
t
độ. Như t
r
c
ảm biến t

n
hiệt điện t
r
đổi điện á
p
d
ẫn này bị
h
c
ảm biến n
à
g
chức năn
g
h
6. Điện á
p
1
.3. Điện á
p

c
thiết bị d
ù
Khi điện á
p
g
Bật/Tắt c

Điện áp ở
c
n
ày Bật ON
c
ảm biến.
à
i ra, một s

c
thiết bị d
ù
Đây là m

h
iết bị t
r
ên
làm việc c

c
đặt vào c



u cực khi
t
này.
à
i ra một s

1
.4. Sử dụ
n
h
7. Tín hiệ
u
H
đ
i
2.
đ
i
n
h
V
ì vậy các
n
ư
ớc và cảm
r
ình bày tr
o


mạch ổn
á
r
ở này đượ
c
p
tại điểm
A
h
ở, điện áp
à
y, điện áp
g
chẩn đoán
p
ON/OFF
p
ON/OFF
ù
ng công
t

p
bật ON v
à

a công tắc
.
c

ực ECU đ

.
ECU độn
g

thiết bị s

ù
ng transis
t

t thiết bị d
ù
đây, việc
B

a cảm biế
n

m biến từ
E
t
ransistor b


thiết bị sử
n
g nguồn đ
i

u
STA, ST
P
H
ình 5. Điệ
n
i
ện trở
3.1.2. Điệ
n
i
ện trở (T
H
Giá trị
đ
h
iệt điện tr

n
hiệt điện t
r
biến nhiệt
o
ng hình mi
n
á
p (5V) tro
n
c
ECU độn

g
A
trong hìn
h
tại điểm A
sẽ là 0V.
V
.


c (IDL, N
S
à

t
ắt OFF,
l
.
Một điện
á

ng cơ là 5
V
g
cơ dùng s


dụng điệ
n
t

or (IGF, S
P
ù
ng chuyể
n
B
ật ON và
T
n
. Đối với
c
E
CU động
c

t ON hoặ
c
dụng điện
i
ện khác t

P

n
áp nhiệt
n
áp nhiệt
H
W, THA)
đ

iện trở của

thay đổi
r
ở được sử
d
độ khí nạp
,
n
h họa, điệ
n
n
g ECU độ
n
g
cơ sử dụ
n
h
minh họa.
sẽ là 5V,
v
V
ì vậy, EC
U
S
W).
l
àm cho cả
m
á

p 5V đượ
c
V
khi công

thay đổi
đ
n
áp của 12
V
P
D).
n
mạch của
t
T
ắt OFF đi

c
ác thiết bị
s
c
ơ, và EC
U
c
ngắt OFF
đ
áp 12V củ
a


ECU độ
n

d
ụng trong
,
để phát hi

n
áp được
c
n
g cơ qua đ
n
g để phát
h
Khi nhiệt
đ
v
à khi có n
g
U
động cơ s

m
biến này
p
c
ECU độn
g

t
ắc này Tắ
t
đ
iện áp nà
y
V
ắcquy.
t
ransistor t
h

n áp được
s
ử dụng tra
n
U
động cơ s

đ
ể phát hiệ
n
a
ắc quy.
n
g cơ (STA
,
các thiết b



n các thay
c
ấp vào nhi
iện trở R.
C
h
iện nhiệt đ
đ
iện trở ho

g
ắn mạch t


phát hiện
p
hát hiện
đ
g
cơ cấp và
o
t
OFF, và
0
y
để phát hi

h
ay cho cô
n

dùng để p
h
n
sisto
r
, mộ

dụng sự t
h
n

t
ình trạn
g
,
STP)

như cảm
đổi của
ệt điện trở
C
ác đặc tín
h
ộ bằng sự

c mạch củ

điểm A
một sự cố
đ

ược tình
o
công
t
ắc
0
V khi côn
g

n
t
ình trạ
n
n
g tắc. Nh
ư
h
át hiện điề
u
t điện áp 5
V
h
ay đổi điệ
n
g
của cảm
h

a
g


n
g
ư

u

V

n

điện
và k
h
và k
h
2.3.
1
Hìn
h
Bản
này.
dòn
g
đượ
c
chín
h
2.2
C

Cả
m
đượ
c
nạp.
thời
g
chủ
y
nạp,
đo l
ư
Kiể
u
học
K
dây
n
2.2.
1
hình
khí,
n
phả
n
khí
n
khác đang
h
i công

t
ắc
h
i công
t
ắc
1
.5. Điện á
p
h
8. Điện á
p
thân cảm b
ECU động
g
điện sinh
r
Khi kiểm t
r
c
truyền đi
d
h
xác cao b
C
ảm biến
đ
m
biến lưu l
ư

c
sử dụng t
r
Tín hiệu c

g
ian phun
c
y
ếu được c
h
và cảm biế
ư
u lượng k
h
u
dây sấy.
C
K
arman Hi

n
hiệt vì nó
đ
1
Kiểu cán
h
Cảm biến
l
minh họa.

n
ó đẩy tấm
n
hồi. Chiết
n
ạp thành
m
c
hoạt động.
bật ON, đi

này bị ngắ
t
p
do cảm b
p
do cảm b
i
iến tự phát
cơ sẽ xác
đ
r
a này.
r
a điện áp
c
d
ưới dạng
s
ằng cách d

ù
đ
o lượng k
h
ư
ợng khí n

r
ong EFI ki


a khối lượ
n
c
ơ bản và g
h
ia thành 2
n đo thể tí
c
h
ông khí nạ
p
C
ảm biến đ
o

n nay hầu
đ
o chính x
á

h
trượt
l
ưu lượng
k
Khi không
đo mở ra
c
áp, được n

m
ột tín hiệu
c
ách phát h
Hình min
h

n áp 12V
c
t
OFF, điệ
n
iến tạo ra
(
i
ến G, Ne
và truyền
đ
đ
ịnh điều k

i
c
ực của EC
U
s
óng AC.
D
ù
ng máy đ
o
h
í nạp

p là một tr
o

u L để ph
á
n
g hoặc th

óc đánh lử
a
loại, các c

c
h không k
h
p
có các lo


o
lưu lượng
hết các xe
s
á
c hơn, t
r

n
k
hí nạp kiể
u
khí đi qua
c
c
ho đến khi

i đồng trụ
c
điện áp (tí
n
iện điện áp
h
họa thể hi

c
ủa ắc quy
đ
n

áp sẽ là 0
V
(
G, NE, O
X
đ
iện, khôn
g
i
ện hoạt độ
n
U
động cơ,
D
o đó, có th

o
hiện sóng
.
o
ng những
á
t hiện khố
i

tích của k
h
a
sớm cơ b



m biến để
p
h
í nạp, cảm

i như sau:
khí nạp:
K
s
ử dụng cả
m
n
g lượng n
h
u
cánh gồm
c
ảm biến l
ư
lực tác độ
n
c
với tấm
đ
n
hiệu VS)
đ
được đặt
v


n một mạ
c
đ
ược đặt v
à
V
.
X
, KNK)
g
cần đặt đi

n
g bằng đi

tín hiệu N
E

thực hiện
.

cảm biến q
u
i
lượng hoặ
h
ông khí n



n. Cảm bi
ế
p
hát hiện
k
biến đo kh
Cảm biến
đ
K
iểu cánh v
à
m
biến lưu
h
ẹ hơn và đ

có nhiều b

ư
u lượng k
h
n
g vào tấm
đ
đ
o này, sẽ b
i
đ
ược truyề
n

E
c
x
t
đ
đ
k
v
ào khi một
c
h điện của
à
o cực EC
U

n áp vào c


n áp và tầ
n
E
, tín hiệu
K
các phép
đ
u
an trọng
n
c thể tích
k


p được dù
n
ế
n lưu lượn
g
k
hối lượng
k
ối lượng v
à
đ
o khối lư

à
kiểu gió
x
lượng khí
n

bền cao
h

phận như
h
í nạp này
t
đ
o cân bằn
g

i
ến đổi thể
t
n
đến ECU
E
CU động
c
ơ xác địn
h
x
em một
t
hiết bị khá
c
đ
ang hoạt
đ
ộng hay
k
hông bằn
g
thiết bị
đèn phanh,
U
động cơ,

m biến
n
số của

K
NK v.v
đ
o có độ
n
hất vì nó
k
hông khí
n
g để tính
g
khí nạp
k
hông khí
à
cảm biến

ng khí nạp
:
x
oáy quang
n
ạp khí kiể
u
h
ơn.
thể hiện ở
t
ừ bộ lọc
g

với lò xo
t
ích không
động cơ.
h

c

g


:

u



Hình 9. Cảm biến đo gió loại cánh trượt
2.2.2 Kiểu xoáy Karman
Kiểu cảm biến lưu lượng khí nạp này trực tiếp cảm nhận thể tích không khí
nạp bằng quang học. So với loại cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu cánh, nó có thể
làm nhỏ hơn và nhẹ hơn về trọng lượng. Cấu tạo đơn giản của đường không khí
cũng giảm sứ
c cản của không khí nạp. Một trụ "bộ tạo dòng xoáy" được đặt ở giữa
một luồng không khí đồng đều tạo ra gió xoáy được gọi là "gió xoáy Karman" ở
hạ lưu của trụ này. Vì tần số dòng xoáy Karman được tạo ra tỷ lệ thuận với tốc độ
của luồng không khí, thể tích của luồng không khí có thể được tính bằng cách đo
tần số của gió xoáy này. Các luồng gió xoáy được phát hiện b
ằng cách bắt bề mặt
của một tấm kim loại mỏng (được gọi là "gương") chịu áp suất của các gió xoáy

và phát hiện các độ rung của gương bằng quang học bởi một cặp quang điện (một
LED được kết hợp với một transistor quang). Tín hiệu của thể tích khí nạp (KS) là
một tín hiệu xung giống như tín hiệu được thể hiện trong hình minh họa. Khi thể
tích không khí nạp nhỏ, tín hi
ệu này có tần số thấp. Khi thể tích khí nạp lớn, tín
hiệu này có tần số cao.



Hình 10. Cảm biến đo gió loại xoáy Karman
2.2.3 Kiểu dây nhiệt
- Cấu tạo
Như trình bày ở hình minh họa, cấu tạo của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu
dây nhiệt rất đơn giản. Một dây nhiệt và nhiệt điện trở, được sử dụng như một cảm
biến, được lắp vào khu vực phát hiện. Bằng cách trực tiế
p đo khối lượng không
khí nạp, độ chính xác phát hiện được tăng lên và hầu như không có sức cản của
không khí nạp. Ngoài ra, vì không có các cơ cấu đặc biệt, dụng cụ này có độ bền
tuyệt hảo.

Hình 12. Cảm biến đo gió loại dây nhiệt
- Hoạt động
Như thể hiện trong hình minh họa, dòng điện chạy vào dây nhiệt(bộ sấy) làm
cho nó nóng lên. Khi không khí chạy quanh dây này được làm nguội tương ứng
với khối không khí nạp. Bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây nhiệtnày để
giữ cho nhiệt độ của dây nhiệtkhông đổi, dòng điện đó sẽ tỷ
lệ thuận với khối
không khí nạp. Sau đó có thể đo khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện
dòng điện đó. Trong trường hợp của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt,
dòng điện này được biến đổi thành một điện áp, sau đó được truyền đến ECU động

cơ từ cực VG.
- Mạch điện bên trong

Hình 13. Mạch điện cảm biến dây nhiệt
Trong cảm biến lưu lượng khí nạp thực tế, một dây nhiệt được ghép vào
mạch cầu. Mạch cầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B bằng nhau khi
tích của điện trở theo đường chéo bằng nhau ([Ra+R3]*R1=Rh*R2). Khi dây
nhiệt (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở giảm xuống dẫn đến sự
hình
thành độ chênh lệch điện áp của các điểm A và B. Một bộ khuyếch đại xử lý phát
hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt vào mạch này (làm tăng dòng điện
chạy qua dây nhiệt (Rh)). Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây nhiệt (Rh) lại
tăng lên dẫn đến việc tăng tương ứng trong điện trở cho đến khi điện thế của các
đi
ểm A và B trở nên bằng nhau (các điện áp của các điểm A và B trở nên cao
hơn). Bằng cách sử dụng các đặc tính của loại mạch cầu này, cảm bíên lưu lượng
khí nạp có thể đo được khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện điện áp ở
điểm B.
Δ
Δ
Hình 14. Độ chênh lệch nhiệt độ ΔT
phải
khi
m
giả
m
cho
d
xuố
n


ΔT t

khí
n
khối
ra c

nạp
t
2.3.
4
nhậ
n
tron
g
ống
n
p
hu
n
trìn
h
gắn
v
nạp
v
phải
đượ
c

đườ
n
của
c
sự d
a
liệu
s
Ngo
à
toàn
.
hiệu chỉnh
m
ật độ khô
n
m
xuống so
v
d
ây nhiệtn
à
n
g, nên khô
n
Điện áp (
V

nhiệt độ
c

n
ạp thay đổ
i
lượng khô
n

a cảm biế
n
t
hay đổi.
4
Cảm biế
n
Cảm biến
á
n
áp suất đ
ư
g
EFI kiểu
D
n
ạp sau đó
n
cơ bản và
h
bày ở hìn
h
v
ào bộ cả

m
v
à phía bê
n
hiệu chỉnh
c
chính xác
n
g ống nạp
c
híp này da
a
o động củ
a
Nếu ống c
h
s
ẽ đạt mức
à
i ra nếu gi

.

Tro
trì l
khí

t

n

thời gian
p
n
g khí giả
m
v
ới cùng th
à
y giảm xu

n
g cần phả
i
V
) cần thiết
c
ủa khí nạp
i
. Ngoài ra
n
g khí nạp.
n
lưu lượng
n
áp suất đ
ư
á
p suất đư

ư

ờng ống n

D
. Cảm biế
gửi tín hiệ
u
góc đánh l

h
minh họa,
m
biến này.
M
n
kia thông
v
mức bù ch
o
ngay cả k
h
sẽ làm cho
o động the
o
a
giá trị điệ
n
h
ân không
đ
cao nhất, v


c nối này
b
ng hệ thốn
g
iên
t
ục ở n
h
nạp, bằng
c
t
hể đo đượ
c
n
hiệt độ kh
í
p
hun nhiên
l
m
đi ở các đ

ể tích khí
n

ng. Vì khố
i
hiệu chỉn
h

để tăng nh
i
được giữ
k
khả năng l
à
Do đó nếu
khí nạp sẽ
k
ư
ờng ống
n

ng ống nạ
p

p. Đây là
m
n áp suất đ
ư
u
ra chân P
I

a sớm cơ
b
một chíp s
M
ột phía c


v
ới buồng
c
o
độ cao l

h
i độ cao nà
y
hình dạng
c
o
sự biến d

n
trở này g

đ
ược nối v

à động cơ
s
b
ị rời ra, E
C
g
này, nhiệ
t
h
iệt độ khô

n
c
ách sử dụ
n
c
khối lượn
g
í
nạp thay
đ
l
iệu đối vớ
i

cao lớn,
k
n
ạp ở mức
n
i khí nạp đ
ư
h
mức bù c
h
i
ệt độ của d
k
hông đổi

à

m nguội c

khối lượn
g
k
hông tha
y
n
ạp (Cảm
b
p
được dùn
g
m
ột trong n
h
ư
ờng ống
n
I
M. ECU đ

b
ản trên cơ
ilic kết hợ
p

a chip này
c
hân khôn

g

n vì áp suấ
t
y
thay đổi.
c
ủa chip si
l

ng này. Tí
n

i là tín hiệ
u

i cảm biế
n
s
ẽ hoạt độn
g
C
U của độ
n
t
độ của dâ
y
n
g đổi cao
h

n
g nhiệt điệ
g
khí nạp
m
đ
ổi, ECU c

i
nhiệt độ k
h
k
hả năng là
m
n
ước biển.
D
ư
ợc phát hi
h
o độ cao l

ây nhiệt (
R

mọi thời
đ

a không k
h

g
khí nạp k
h
y
đổi dù ch
o
b
iến chân
k
g
cho hệ th

h
ững cảm
b
n
ạp cảm nh


ng cơ xác
sở của tín
h
p
với một b
u
thông với
á
g
bên trong.
t

của đườn
g
Một thay
đ
l
ic này tha
y
n
hiệu điện
u
PIM.
n
này bị rời
g
không p
h
n
g cơ sẽ ch
u
y
nhiệt (Rh
)
h
ơn nhiệt
đ
n trở (Ra).
m
ột cách ch
í


a động cơ
h
ông khí n

m
nguội củ
D
o đó mức
ện cũng sẽ

n.
R
h) này the
o
đ
iểm mặc d
ù
h
í luôn luô
n
h
ông thay
đ
o
nhiệt độ k
h
k
hông)

ng EFI ki


b
iến quan t
r

n được áp
định được
t
h
iệu PIM n
u
ồng chân
k
á
p suất của
Vì vậy, kh
g
ống nạp c
đ
ổi về áp su
y
đổi, và trị
áp mà IC
b
ra, lượng p
h
h
ù hợp với
c
u

yển sang
c
)
được duy
đ
ộ của khô
n
Do đó, vì
í
nh xác mặ
c
không cần

p. Ngoài r
a
a không k
h
làm nguội
giảm
o
mức của
ù
nhiệt độ
n
tỷ lệ với
đ
ổi, tín hiệu
h
ông khí


u D để cả
m
r
ọng nhất
suất đườn
g
t
hời gian
ày. Như
k
hông đượ
c
đường ốn
g
ông cần
ó thể đo
ất của
số điện trở
b
iến đổi từ
h
un nhiên
c
ác chế độ.
c
hế độ an
n
g
c


a
,
h
í
m

g

c

g


Hình 14. Cảm biến đo áp suất tuyệt đối đường ống nạp
2.3 Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió. Cảm biến này biến đổi
góc mở bướm ga thành điện áp, được truyền đến ECU động cơ qua tín hiệu mở
bướm ga (VTA). Ngoài ra, một số thiết bị truyền một tín hiệu IDL riêng biệt.
- Loạ
i tiếp điểm
Loại cảm biến vị trí bướm ga này dùng tiếp điểm không tải (IDL) và tiếp
điểm trợ tải (PSW) để phát hiện xem động cơ đang chạy không tải hoặc đang chạy
dưới tải trọng lớn. Khi bướm ga được đóng hoàn toàn, tiếp điểm IDL đóng ON và
tiếp điểm PSW ngắt OFF. ECU động cơ xác định rằng động cơ
đang chạy không
tải. Khi đạp bàn đạp ga, tiếp điểm IDL sẽ bị ngắt OFF, và khi bướm ga mở quá
một điểm xác định, tiếp điểm PSW sẽ đóng ON, tại thời điểm này ECU động cơ
xác định rằng động cơ đang chạy dưới tải nặng.



Hình 15. Cảm biến bướm ga loại tiếp điểm
- Loại tuyến tính
Cảm biến này gồm có con trượt và điện trở. Các tiếp điểm cho các tín hiệu
IDL và VTA được cung cấp ở các đầu của mỗi tiếp điểm. Khi tiếp điểm này trượt
dọc theo điện trở làm thay đổi điện áp ở cực VTA tỷ lệ thuận v
ới góc mở của
bướm ga. Khi bướm ga được đóng lại hoàn toàn, tiếp điểm của tín hiệu IDL được
nối với các cực IDL và E2.


Hình 16. Cảm biến cánh bướm ga loại tuyến tính
2.5 Các bộ tạo 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 hi
ệu hoặc rotor tín hiệu.
Thông tin từ hai tín hiệu này được kết hợp bởi ECU động cơ để phát hiện đầy đủ
góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ. Hai tín hiệu này không chỉ rất quan trọng
đối với các hệ thống EFI mà còn quan trọng đối với cả hệ thống ESA.
- Cảm biến vị trí trục cam (bộ tạo tín hiệu G)


Hình 18. Bộ tạo tín hiệu G
Tín hiệu G này là một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động
cơ, kết hợp nó với tín hiệu NE t
ừ 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.
- Cảm biến vị trí của trục khuỷu (bộ tạo tín hiệu NE)
Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để phát hi

ện 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.

Hình 19. Bộ tạo tín hiệu Ne
2.6 Cảm biến nhiệt độ nước và nhiệt độ khí nạp
Cảm biến nhiệt độ nước và cảm biến nhiệt độ khí nạp có gắn một nhiệ
t điện
trở bên trong. Khi nhiệt độ càng thấp thì điện trở của nó càng lớn và ngược lại. Sự
thay đổi về giá trị điện trở của nhiệt điện trở này được sử dụng để phát hiện các
thay đổi về nhiệt độ của nước làm mát và không khí nạp. Điện trở được gắn trong
ECU động cơ và nhiệt điện trở trong cảm biến này tạo ra một cầu phân áp, tín hiệu
điện áp ở giữa cầu là tín hiệu vào ECU. Khi nhiệt độ của n
ước làm mát hoặc khí
nạp thấp, điện trở của nhiệt điện trở sẽ lớn, tạo nên một điện áp cao trong các tín
hiệu THW và THA.

Hình 20. Cảm biến nhiệt độ nước và nhiệt độ khí nạp
2.6.1. Cảm biến nhiệt độ nước
Cảm biến nhiệt độ nước đo nhiệt độ của nước làm mát động cơ. Khi nhiệt độ

của nước làm mát động cơ thấp, phải tăng tốc độ chạy không tải, tăng thời gian
phun, góc đánh lửa sớm, v.v nhằm cải thiện khả năng làm việc và để hâm nóng.
Vì vậy, cảm biến nhiệt độ nước không thể thiếu được đối với hệ thống điều khiển
động cơ.
2.6.2. Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Cảm bi
ến nhiệt độ khí nạp này đo nhiệt độ của không khí nạp. Lượng và mật
độ không khí sẽ thay đổi theo nhiệt độ của không khí. Vì vậy cho dù lượng không
khí được cảm biến lưu lượng khí nạp phát hiện là không thay đổi, lượng nhiên liệu

phun phải được hiệu chỉnh. Tuy nhiên cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu nhiệt trực
tiếp đo khối lượng không khí. Vì vậy không cần phải hiệu ch
ỉnh.
2.7 Cảm biến oxy (Cảm biến O
2
)
Đối với chức năng làm sạch khí xả tối đa của động cơ có TWC (bộ trung hoà
khí xả 3 thành phần) phải duy trì tỷ lệ hòa khí trong một giới hạn hẹp xoay quanh
tỷ lệ hòa khí lý thuyết. Cảm biến oxy phát hiện xem nồng độ ôxy trong khí xả là
giàu hơn hoặc nghèo hơn tỷ lệ không khí-nhiên liệu lý thuyết. Cảm biến này chủ
yếu được lắp trong đường ống xả, nhưng vị
trí lắp và số lượng khác nhau tuỳ theo
kiểu động cơ. Cảm biến oxy có một phần tử làm bằng ziconi ôxit (ZrO
2
), đây là
một loại gốm. Bên trong và bên ngoài của phần tử này được bọc bằng một lớp
platin mỏng. Không khí chung quanh được dẫn vào bên trong của cảm biến này,
và phía ngoài của cảm biến lộ ra phía khí thải.
Ở nhiệt độ cao (400°C hay cao hơn), phần tử zirconi tạo ra một điện áp do sự
chênh lệch lớn giữa các nồng độ của ôxy ở phía trong và phía ngoài của phần tử
zirconi này. Ngoài ra, platin tác động như một chất xúc tác để gây ra phản ứng hóa
học giữa oxy và cácbon monoxit (CO) trong khí xả. Vì vậy, điều này sẽ làm giảm
lượ
ng oxy và tăng tính nhạy cảm của cảm biến. Khi hỗn hợp không khí-nhiên liệu
nghèo, phải có oxy trong khí xả sao cho chỉ có một chênh lệch nhỏ về nồng độ của
oxy giữa bên trong và bên ngoài của nguyên tố zirconi. Do đó, phần tử zirconi sẽ
chỉ tạo ra một điện áp thấp (gần 0V). Ngược lại, khi hỗn hợp không khí-nhiên liệu
giàu, hầu như không có oxy trong khí xả. Vì vậy, có sự khác biệt lớn về nồng độ
oxy giữa bên trong và bên ngoài của cảm biến này để phần từ zirconi tạo ra một
điện áp tương đối lớn (xấp xỉ 1 V). Căn cứ vào tín hiệu OX do cảm biến này

truyền đến, ECU động cơ sẽ tăng hoặc giảm lượng phun nhiên liệu để duy trì tỷ lệ
không khí-nhiên liệu trung bình ở tỷ lệ hòa khí lý thuyết. Một số cảm biến oxy
zirconi có các bộ sấy để sấy nóng phần từ
zirconi. Bộ sấy này cũng được ECU
động cơ điều khiển. Khi lượng không khí nạp thấp (nói khác đi, khi nhiệt độ khí
xả thấp), dòng điện được truyền đến bộ sấy để làm nóng cảm biến này.

Hình 21. Cảm biến Oxy
2.9 Cảm biến tốc độ xe
Cảm biến tốc độ của xe phát hiện tốc độ thực của xe đang chạy. 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.
Loại MRE
C
ảm 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
lự
c 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 dạ
ng 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 bi
ến trở.

Hình 22. Cảm biến tốc độ xe
2.10 Cảm biến kích nổ
Cảm biến kích nổ được gắn vào thân máy, và truyền tín hiệu KNK tới ECU
động cơ khi phát hiện kích nổ. ECU động cơ nhận tín hiệu KNK và làm trễ thời
điểm đánh lửa để giảm kích nổ. Cảm biến này có một phần tử áp điện, tạo ra một
điện áp AC khi córung động trong thân máy và làm biến dạng phần t
ử này. Tần số
kích nổ của động cơ nằm trong giới hạn từ 6 đến 13 kHz tuỳ theo kiểu động cơ.
Mỗi động cơ dùng một cảm biến kích nổ thích hợp theo kích nổ sinh ra bởi động
cơ.

Hình 23. Cảm biến kích nổ

3. EFI (Phun nhiên liệu điện tử)
3.1 Khái quát
Hệ thống EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát hiện tình trạng của
động cơ và điều kiện chạy của xe. Từ đó, ECU động cơ tính toán lượng phun
nhiên liệu tối ưu và làm cho các kim phun phun nhiên liệu.

Hình 24. Hệ thống EFI
- ECU động cơ
ECU này tính thời gian phun nhiên liệu tối u dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến.
- C
ảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp
Cảm biến này phát hiện khối lượng không khí nạp hoặc áp suất của ống nạp.
- Cảm biến vị trí trục khuỷu

Cảm biến này phát hiện góc quay trục khuỷu và tốc độ của động cơ.
- Cảm biến vị trí trục cam
Cảm biến này phát hiện góc quay chuẩ
n và thời điểm của trục cam.
- Cảm biến nhiệt độ nước
Cảm biến này phát hiện nhiệt độ của nước làm mát.
- Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến này phát hiện góc mở của bướm ga.
- Cảm biến oxy
Cảm biến này phát hiện nồng độ của oxy trong khí xả.
Các loại EFI
Có hai loại hệ thống EFI được phân loại theo phương pháp phát hiện lượng
không khí nạp.
1. L-EFI (Loại điều khiển lưu lượng không khí)
Loại này sử dụng một cảm biến lưu lượng khí nạp để phát hiện lượng không
khí chạy vào đường ống nạp. Có hai phương pháp phát hiện: Một loại trực tiếp đo
khối không khí nạp, và một loại thực hiện các hiệu chỉnh dựa vào th
ể tích không
khí.

Hình 25. L-EFI và D-EFI
2. D-EFI (Loại điều khiển áp suất đường ống nạp)
Loại này đo áp suất trong đường ống nạp để phát hiện lượng không khí nạp
theo tỷ trọng của không khí nạp.
3.2 Hệ thống nhiên liệu
Nhiên liệu được lấy từ bình nhiên liệu bằng bơm nhiên liệu và được phun
dưới áp suất bởi kim phun.
áp suất nhiên liệu trong đường ống nhiên liệu ph
ải được điều chỉnh để duy trì
việc phun nhiên liệu ổn định bằng bộ điều áp và bộ giảm rung động.


Hình 26. Hệ thống nhiên liệu
Các bộ phận chính
• Bình nhiên liệu
• Cụm bơm nhiên liệu
• Bơm nhiên liệu
• Lưới lọc của bơm nhiên liệu
• Bộ lọc nhiên liệu
• Bộ điều áp
• Ống phân phối
• Kim phun
• Bộ giảm rung động
- Bơm nhiên liệu
Bơm nhiên liệu được lắp trong bình nhiên liệu và được kết hợp với bộ lọc
nhiên liệu, bộ
điều áp, bộ đo nhiên liệu, v.v Cánh bơm được mô tơ quay để nén
nhiên liệu. Van một chiều đóng lại khi bơm nhiên liệu dừng để duy trì áp suất
trong đường ống nhiên liệu và làm cho việc khởi động động cơ dễ dàng hơn. Nếu
không có áp suất, dễ xảy ra hiện tượng khoá hơi ở nhiệt độ cao, làm cho việc khởi
động lại khó khăn. Van an toàn mở ra khi áp suất ở phía cửa ra trở
nên quá cao,
nhằm ngăn chặn áp suất nhiên liệu trở nên quá cao này.

Hình 27. Bơm nhiên liệu
- Bộ điều áp

Hình 28. Bộ điều áp

Bộ điều áp này điều chỉnh áp suất nhiên liệu vào kim phun ở 324 kPa (3,3
kgf/cm

2
). (Các giá trị này có thể thay đổi tuỳ theo kiểu của động cơ).
Ống phân phối liên tục điều chỉnh áp suất nhiên liệu để giữ cho áp suất nhiên
liệu cao hơn áp suất được xác định từ áp suất đường ống nạp. Độ chân không của
đường ống nạp được đặt vào buồng trên của màng chắn, áp suất nhiên liệu được
điều chỉnh bằng cách thay đổi áp suất nhiên liệu khi van mở ra theo độ chân không
của đường ống nạp. Nhiên liệu được trả về bình nhiên liệu qua ống hồi nhiên liệu.
Lỗ phun của kim phun có độ chân không gây ra bởi chân không của đường
ống nạp, nó hút nhiên liệu ra. Độ chân không này luôn luôn thay đổi theo các tình
trạng của động cơ. Do đó, vì áp suất nhiên liệu của loại này được điều chỉnh liên
tục bằng độ chân không củ
a đường ống nạp để duy trì áp suất nhiên liệu cao hơn
áp suất đặt trước để duy trì một lượng phun đã đặt trong thời gian phun.
- Bộ giảm rung động
Bộ giảm rung này dùng một màng ngăn để hấp thụ một lượng nhỏ xung của
áp suất nhiên liệu sinh ra bởi việc phun nhiên liệu và độ nén của bơm nhiên liệu.

Hình 29. Bộ giảm rung động
- Kim phun
Kim phun phun nhiên liệu vào các cửa n
ạp của các xi lanh theo tín hiệu từ
ECU động cơ. Các tín hiệu từ ECU động cơ làm cho dòng điện chạy vào cuộn
dây điện từ, làm cho píttông bơm bị kéo, mở van để phun nhiên liệu. Vì hành trình
của pít tông bơm không thay đổi, lượng phun nhiên liệu được điều chỉnh tại thời
điểm dòng điện chạy vào cuộn điện từ này.

Hình 30. Kim phun
- Bộ lọc nhiên liệu/ lưới lọc của bơm nhiên liệu
1. Bộ lọc nhiên liệu
Bộ lọc nhiên liệu khử bụi bẩn và các tạp chất trong nhiên liệu được bơm lên

bởi bơm nhiên liệu.
2. Lưới lọc của bơm nhiên liệu
Lưới lọc của bơm nhiên liệu khử bụi bẩn và các tạp chất ra khỏi nhiên liệu
trước khi
đi vào bơm nhiên liệu.

Hình 31. Bộ lọc và lưới lọc nhiên liệu
3.3. Điều khiển bơm nhiên liệu
Bơm nhiên liệu chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy.

×