Tải bản đầy đủ

KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2AZ FE CỦA XE TOYOTA CAMRY 2.4G SẢN SUẤT NĂM 2007

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2AZ - FE
CỦA XE TOYOTA CAMRY 2.4G SẢN SUẤT NĂM 2007

Họ và tên sinh viên: TRẦN VĂN THẠNH
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ
Niên khóa: 2008-2012

Tháng 6/2012


KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2AZ - FE CỦA XE
TOYOTA CAMRY 2.4G SẢN SUẤT NĂM 2007

Tác giả

TRẦN VĂN THẠNH


Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ

Giáo viên hướng dẫn:
Thạc sỹ HOÀNG NGỌC DƯƠNG
Kỹ sư PHAN MINH HIẾU

Tháng 6 năm 2012
i


LỜI CẢM ƠN
Trải qua thời gian miệt mài học tập bốn năm qua tại trường Đại học Nông Lâm
Thành phố Hồ Chí Minh đã để lại cho em biết bao tình cảm tốt đẹp, nhất là lớp Công
Nghệ Kĩ Thuật Ôtô khóa 34 - DH08OT. Nhân đây em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến:
- Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh.
- Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí - Công nghệ.
Cảm ơn các thầy cô đã tận tình truyền đạt, chỉ bảo cho em những kinh nghiệm
quý báu trong thời gian vừa qua.
Em xin trân trọng gởi lời biết ơn đến thầy Th.S. Hoàng Ngọc Dương và thầy KS.
Phan Minh Hiếu đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình
thực hiện để em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Em nhận thức được rằng, chuyên môn và kinh nghiệm của em còn nhiều hạn chế,
mặc dù đã cố gắng để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp nhưng vẫn không thể nào tránh
khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được nhiều hơn nữa những ý kiến đóng góp
quý báu của quý thầy cô.
Xin chân thành cảm ơn.
Đại học Nông Lâm TP.HCM, tháng 6 năm 2012
Sinh viên
TRẦN VĂN THẠNH

ii


TÓM TẮT
1- Tên khóa luận tốt nghiệp:
Khảo sát hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE của xe Toyota Camry 2.4G sản
suất năm 2007.
2- Thời gian và địa điểm thực hiên:


- Thời gian thực hiện: từ ngày 1/4/2012 đến ngày 15/6/2012.
- Địa điểm thực hiện:
Xưởng thực tập ôtô của Khoa Cơ Khí Động Lực Trường Đại Học Công Nghiệp
Thành Phố Hồ Chí Minh.
Toyota Phú Mỹ Hưng.
3- Mục đích của đề tài:
Tìm hiểu hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE của xe Toyota Camry 2.4G sản
suất năm 2007.
- Xây dựng các bài thực hành: giúp sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết và
bài thực hành.
- Giúp sinh viên kiểm tra và đo đạc các thông số của hệ thống điều khiển động cơ
2AZ-FE của Toyota Camry 2.4G sản suất năm 2007.
- Phục vụ cho công việc kiểm tra và sửa chữa.
4- Phương pháp thực hiện:
- Phương pháp lý thuyết: tra cứu tài liệu đào tạo kĩ thuật viên của công ty Toyota.
- Phương pháp thực nghiệm:
+ Đo đạc số liệu.
+ Xây dựng các bài thực hành thí nghiệm.
5- Kết quả:
- Tiến hành đo đạc theo các bài thực hành góp phần giúp sinh viên hiểu rõ lý
thuyết đã học.

iii


MỤC LỤC
Trang tựa....................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii
TÓM TẮT ..................................................................................................................iii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iv
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................... vi
DANH SÁCH CÁC HÌNH ....................................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ..................................................................................... ix
Chương 1: MỞ ĐẦU ................................................................................................ 1
1.1 Đặt vấn đề. ......................................................................................................... 1
1.2 Mục đích của đề tài. ........................................................................................... 2
Chương 2: TỔNG QUAN. ........................................................................................ 3
2.1 Lịch sử phát triển của hệ thống điều khiển. ....................................................... 3
2.2. Thông số kỹ thuật của động cơ. ........................................................................ 4
2.3. Sơ đồ điều khiển................................................................................................ 5
2.4. Sơ đồ cấu tạo của các cảm biến trên động cơ. .................................................. 6
2.4.1 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến nhiệt độ khí nạp. ................ 6
2.4.2 Cảm biến lưu lượng khí nạp. ....................................................................... 7
2.4.3 Cảm biến vị trí bướm ga. ............................................................................. 9
2.4.4 Cảm biến vị trí trục khuỷu. ........................................................................ 11
2.4.5 Cảm biến vị trí trục cam. ........................................................................... 11
2.4.6 Cảm biến kích nổ. ...................................................................................... 12
2.4.7 Cảm biến tỉ lệ không khí – nhiên liệu. ...................................................... 13
2.4.8 Cảm biến ôxy. ............................................................................................ 13
2.4.9 Van VVT-i. ................................................................................................ 15
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN.............................................. 20
3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện. ..................................................................... 20
3.2 Phương tiện. ..................................................................................................... 20
3.3 Phương pháp. ................................................................................................... 21
iv


Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 22
4.1 Vị trí lắp đặt các cảm biến trên động cơ. ......................................................... 22
4.2. Kí hiệu màu dây. ............................................................................................. 23
4.3. Kí hiệu các chân. ............................................................................................. 23
4.4. Sơ đồ kí hiệu các chân của ECM. ................................................................... 24
4.5 Xây dựng các bài kiểm tra khảo sát các cảm biến. .......................................... 26
Bài 1: Kiểm tra mạch cấp nguồn ECU động cơ. ................................................ 26
Bài 2: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ. ................................ 27
Bài 3: Kiểm tra cảm biến ôxy. ............................................................................ 28
Bài 4: Kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga. ........................................................... 34
Bài 5: Kiểm tra cảm biến vị trí trục cam. ........................................................... 36
Bài 6: Kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu. ........................................................ 37
Bài 7: Kiểm tra cảm biến lưu lượng khí nạp. ..................................................... 38
Bài 8: Kiểm tra cảm biến tốc độ xe. ................................................................... 41
Bài 9: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ khí nạp. ........................................................ 41
Bài 10: Kiểm tra hoạt động của van VVT-i. ...................................................... 42
Bài 11: Kiểm tra mạch vòi phun nhiên liệu........................................................ 43
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ. ................................................................. 46
5.1 Kết luận. ........................................................................................................... 46
5.2 Đề nghị. ............................................................................................................ 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO.
PHỤ LỤC.

v


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT.
ECU: Engine Control Unit
MAF: Mass Air Flow
TCCS: Toyota Computer Control System
VVT-I: Variable Valve Timing - intelligent
ECM: Engine Control Module
CKP: Crank Shafp Position
CMP: Cam Shafp Position
A/F: Air/Flow
EGR: Exhaust Temperature Recirculation
EFI: Electronic Fuel Injection
OCV: Oil Control Valve

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ điều khiển động cơ ........................................................................... 5
Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo cảm biến nhiệt độ không khí nạp. ........................................ 6
Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát ......................................... 6
Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp ................................................. 7
Hình 2.5: Sơ đồ mạch điện bên trong của cảm biến lưu lượng khí nạp ..................... 8
Hình 2.6: Sơ đồ mạch điện bên trong của cảm biến lưu lượng khí nạp ..................... 9
Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga ....................................................... 9
Hình 2.8: Kết cấu, sơ đồ và đường đặc tính cảm biến vị trí trục khuỷu................... 10
Hình 2.9: Kết cấu, sơ đồ và đường đặc tính cảm biến vị trí trục cam ...................... 11
Hình 2.10: Cảm biến kích nổ .................................................................................... 12
Hình 2.11: Cấu tạo cảm biến kích nổ ....................................................................... 12
Hình 2.12: Đường đặc tính cảm biến kích nổ........................................................... 12
Hình 2.13: Kết cấu, sơ đồ và đường đặc tính cảm biến tỉ lệ không khí – nhiên liệu 13
Hình 2.14: Kết cấu cảm biến ôxy ............................................................................. 14
Hình 2.15: Sơ đồ và đường đặc tính cảm biến ôxy.................................................. 14
Hình 2.16: Sơ đồ đường đi áp suất dầu phối khí trục cam tại thời điểm làm muộn. 15
Hình 2.17: Sơ đồ đường đi áp suất dầu phối khí trục cam tại thời điểm làm muộn. 16
Hình 2.18: Sơ đồ đường đi áp suất dầu phối khí trục cam tại thời điểm làm sớm ... 16
Hình 2.19: Cấu tạo của hệ thống VVT-i................................................................... 17
Hình 2.20: Nguyên lý làm sớm ................................................................................ 18
hình 2.21: Nguyên lý làm muộn .............................................................................. 18
Hình 2.22: Nguyên lý giữ thời điểm phối khí .......................................................... 19
Hình 3.1: Động cơ 2 AZ – FE .................................................................................. 20
Hình 4.1: Sơ đồ vị trí lắp đặt các cảm biến trên xe .................................................. 22
Hình 4.2: Sơ đồ các cực của ECM ........................................................................... 24
Hình 4.3: Đo điện trở cảm biến A/F. ........................................................................ 28
Hinh 4.4: Đo điện áp cảm biến A/F. ......................................................................... 29
Hình 4.5: Đo điện áp cảm biến vị trí bướm ga. ........................................................ 35
Hình 4.6: Đo diện áp cảm biến lưu lượng khí nạp. .................................................. 39
Hình 4.7: Đo điện áp ra của cảm biến lưu lượng khí nạp. ........................................ 40
vii


Hình 4.8: Đo điện trở của van dầu OCV. ................................................................. 43
Hình 4.9: Đo điện trở của kim phun. ........................................................................ 44

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 4.1: Ký hiệu màu dây và giải thích.................................................................. 23
Bảng 4.2: Các ký hiệu và mã chân của ECM ........................................................... 25
Bảng 4.3: Điện trở kiểm tra dây điện và giắc nối cảm biến nhiệt độ nước. ............. 27
Bảng 4.4: Điện áp tiêu chuẩn .................................................................................... 28
Bảng 4.5: Điện trở tiêu chuẩn cảm biến nhiệt độ nước làm mát. ............................. 28
Bảng 4.6: Điện trở tiêu chuẩn cảm biến ôxy ............................................................ 29
Bảng 4.7: Điện áp tiêu chuẩn .................................................................................... 29
Bảng 4.8: Điện trở tiêu chuẩn của rơle EFI .............................................................. 30
Bảng 4.9: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra hở mạch) cảm biến ôxy............................. 30
Bảng 4.10: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra ngắn mạch) cảm biến ôxy ....................... 30
Bảng 4.11: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra hở mạch) của cảm biến A/F – ECM ....... 30
Bảng 4.12: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra ngắn mạch) của cảm biến A/F – ECM. .. 31
Bảng 4.13: Điện trở tiêu chuẩn cảm biến HO2......................................................... 31
Bảng 4.14: Điện áp tiêu chuẩn cảm biến HO2. ........................................................ 31
Bảng 4.15: Điện trở tiêu chuẩn kiểm tra rơle EFI. ................................................... 32
Bảng 4.16: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra hở mạch) cầu chì EFI số 3. ..................... 33
Bảng 4.17: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra ngắn mạch) cầu chì EFI số 3 ................. .33
Bảng 4.18: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra hở mạch) cảm biến ôxy – ECM. ............. 33
Bảng 4.19: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra ngắn mạch) cảm biến ôxy – ECM. ......... 33
Bảng 4.20: Điện trở tiêu chuẩn của cảm biến vị trí bướm ga .................................. .34
Bảng 4.21: Điện áp tiêu chuẩn cảm biến vị trí bướm ga. ......................................... 34
Bảng 4.22: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra hở mạch) cảm biến vị trí bướm ga. ......... 36
Bảng 4.23: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra ngắn mạch) cảm biến vị trí bướm ga. ..... 36
Bảng 4.24: Điện trở tiêu chuẩn cảm biến vị trí trục cam ......................................... .36
Bảng 4.25: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra hở mạch) cảm biến vị trí trục cam. ......... 37
Bảng 4.26: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra ngắn mạch) cảm biến vị trí trục cam. ..... 37
Bảng 4.27: Điện trở tiêu chuẩn cảm biến vị trí trục khuỷu. ..................................... 37
Bảng 4.28: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra hở mạch) cảm biến vị trí trục khuỷu....... 38
Bảng 4.29: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra ngắn mạch) cảm biến vị trí trục khuỷu. .. 38
ix


Bảng 4.30: Điện áp tiêu chuẩn điện áp nguồn của cảm biến lưu lượng khí nạp. ..... 39
bảng 4.31: Điện áp tiêu chuẩn (kiểm tra điện áp ra) cảm biến lưu lượng khí nạp ... 39
Bảng 4.32: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra hở mạch) cảm biến lưu lượng khí nạp. ... 40
Bảng 4.33: Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra ngắn mạch) cảm biến lưu lượng khí nạp. 40
Bảng 4.34: Điện trở tiêu chuẩn (Kiểm tra dây điện và giắc nối) cảm biến tốc độ xe.41
Bảng 4.35: Điện trở tiêu chuẩn kiểm tra dây điện và giắc nối cảm biến nhiệt độ khí
nạp. ............................................................................................................................ 42
Bảng 4.36: Điện áp tiêu chuẩn Kiểm tra ECM (điện áp #10, #20, #30, #40). ......... 43
Bảng 4.37: Điện trở tiêu chuẩn kiểm tra dây điện và giắc nối (ECM – vòi phun). .. 45

x


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.Đặt vấn đề:
Bước vào thế kỷ 21, công nghệ ô tô đã đạt được những thành tựu đáng kể, các thế
hệ ô tô mới là một tổ hợp các công nghệ hiện đại nhất trong lĩnh vực chế tạo công cụ
và điện tử, có thể dễ dàng thấy rằng các thiết bị điện tử đang dần thay thế các thiết bị
cơ và thủy lực trong các thế hệ xe hơi thế hệ này, không chỉ tăng mức độ an toàn khi di
chuyển trên xe mà còn tiện nghi cho người điều khiển.
Sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô gắn liền với sự phát triển của các chíp xử
lý những tiến bộ của ngành công nghiệp cảm biến và những thành tựu trong lĩnh vực
truyền thông.
Trên các ô tô hiện đại ngày nay, để đảm bảo an toàn cũng như tiết kiệm nhiên liệu
cho động cơ thì hầu hết động cơ đều được điều khiển hoàn toàn bằng một hệ thống
điện tử, hệ thống điều khiển này gọi là hệ thống điều khiển động cơ, trong đó ECU có
nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển động cơ thông qua các cảm biến
đó được gắn trên động cơ. Hệ thống này giúp xe vận hành một cách êm ái, tiết kiệm
nhiên liệu và giảm khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường.
Chúng ta phải tìm hiểu nguyên lý hoạt động của các cảm biến gắn trên động cơ
xem chúng hoạt động như thế nào, vị trí cũng như cấu tạo của các cảm biến, thông qua
đó sẽ xác định phương pháp kiểm tra các cảm biến, khắc phục các sự cố do các cảm
biến gây ra.

1


1.2. Mục đích của đề tài:
Dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy Th.S. Hoàng Ngọc Dương và thầy KS. Phan
Minh Hiếu đã giúp tôi thực hiện khóa luận: “Khảo sát hệ thống điều khiển động cơ
2AZ-FE của xe Toyota Camry 2.4G sản suất năm 2007” với mục đích:
- Tìm hiểu hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE của xe Toyota Camry 2.4G sản
suất năm 2007.
- Xây dựng các bài thực hành: giúp sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết và
bài thực hành.
- Giúp sinh viên kiểm tra và đo đạc các thông số của hệ thống điều khiển động cơ
2AZ-FE của xe Toyota Camry 2.4G sản xuất năm 2007.
- Phục vụ cho công việc kiểm tra và sửa chữa sau này.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Lịch sử phát triển của hệ thống điều khiển động cơ:
Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp ông Stevan đã nghĩ ra cách phun nhiên liệu
vào một máy nén khí. Sau đó một thời gian một người Đức đã cho phun nhiên liệu vào
buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả nên không được thực hiện. Đầu thế kỷ 20,
người Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 thì tĩnh tại (nhiên liệu
dùng trên động cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất thấp). Tuy nhiên,
sau đó sáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung
cấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức. Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành công trong
việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí. Trong hệ thống phun xăng này, nhiên
liệu được phun liên tục vào trước súpap hút nên có tên gọi là K-Jetronic. K-Jetronic
được đưa vào sản xuất và ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác
là nền tảng cho việc phát triển cho hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE-Jetronic,
Mono-Jetronic, L-Jetronic, Motronic…
Do hệ thống phun cơ khí còn nhiều nhược điểm nên đầu những năm 80, BOSCH
đã cho ra đời hệ thống phun sử dụng kim phun điều khiển bằng điện. Có hai loại: hệ
thống L-Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp)
và D-Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định dựa vào áp suất trên đường ống nạp).
Đến năm 1984 người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệ thống
phun xăng L-Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với động cơ 4A-ELU). Đến
năm 1987 hãng Nissan dùng L-Jetronic thay cho bộ chế hòa khí của xe nissan
SUNNY.

3


Song song với sự phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống đánh lửa theo
chương trình (ESA-Electronic Spark Advance) cũng được đưa vào sử dụng vào những
năm đầu của thế kỷ 80. Sau đó vào đầu những năm 90, hệ thống đánh lửa trực tiếp
(DIS-Direct Ignition System) ra đời cho phép không sử dụng Delco và hệ thống này đã
có mặt trên hầu hết các xe thế hệ mới.
Ngày nay, gần như tất cả các ôtô đều được trang bị hệ thống điều khiển động cơ
cả xăng và diesel theo chương trình chúng giúp động cơ đáp ứng được các yêu cầu gắt
gao về khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu. Thêm vào đó, công suất động cơ cũng được
cải thiện rõ rệt.
Những năm gần đây, một hệ thống mới của động cơ phun xăng đã cho ra đời. Đó
là động cơ phun xăng trực tiếp: GDI (gasoline direct injection). Trong tương lai gần,
chắc chắn GDI sẽ được sử dụng rộng rãi.
2.2. Thông số kỹ thuật của động cơ:
Loại động cơ

2AZ-FE

Số xy lanh và cách bố trí

4 xy lanh thẳng hàng
16 xupáp, trục cam kép DOHC, hệ thống

Cơ cấu xúpap

VVT-i, dẫn động bằng xích.

Dung tích (cm3 )

2362

Tỉ số nén

9,8

Loại nhiên liệu

xăng

Công suất phát cực đại

123 kW tại 6000 v/p

Momen xoắn tối đa

224 Nm tại 4000 v/p

Thời điểm xúpap

Nạp mở

3o ~ 43o BTDC

Nạp đóng

60o ~20o ABDC

Xả mở

37o BBDC

Xả đóng

3o ATDC

Dầu động cơ

API SL/SM

Tiêu chuẩn khí thải

EURO II

4


2.3. Sơ đồ điều khiển:

Hình 2.1: Sơ đồ điều khiển động cơ

5


2.4. Sơ đồ cấu tạo của các cảm biến sử dụng trên động cơ.
2.4.1. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến nhiệt độ khí nạp:
Cảm biến nhiệt độ nước đo nhiệt độ của nước làm mát trong động cơ. Cảm biến
nhiệt độ khí nạp đo nhiệt độ của không khí nạp.

Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo cảm biến nhiệt độ không khí nạp.
Cảm biến nhiệt độ nước và cảm biến nhiệt độ khí nạp đã được gắn các nhiệt điện
trở bên trong, mà nhiệt độ càng thấp, trị số điện trở càng lớn, ngược lại, nhiệt độ càng
cao, trị số điện trở càng thấp. Và 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.

Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Như được thể hiện trong hình minh họa, điện trở được gắn trong ECU động cơ và
nhiệt điện trở trong cảm biến này được mắc nối tiếp trong mạch điện sao cho điện áp
của tín hiệu được phát hiện bởi ECU động cơ sẽ thay đổi theo các thay đổi của nhiệt
điện trở này. Khi nhiệt độ của nước 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.
6


a. 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.
b. Cảm biến nhiệt độ khí nạp:
Cảm biến này gắn trên cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến có một nhiệt điện trở
BUIL-IN có điện trở thay đổi theo nhiệt độ của lượng không khí nạp.
Cảm biến 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 dây sấy trực tiếp đo
khối lượng không khí. Vì vậy không cần phải hiệu chỉnh.
2.4.2. Cảm biến lưu lượng khí nạp:
Trên động cơ sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy.

Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp
Cảm biến lưu lượng khí nạp là một cảm biến đo lượng không khí đi qua bướm ga.
ECM sử dụng thông tin này để xác định thời gian phun nhiên liệu và để cung cấp được
tỷ lệ không khí – nhiên liệu thích hợp.
Bên trong cảm biến MAF, có một dây sấy bằng platin được sấy nóng và tiếp xúc với
dòng khí nạp. Bằng cách cấp một dòng điện nhất định đến bộ sấy. ECM sấy nóng nó
đến một nhiệt độ nhất định, dòng không khí đi qua làm nguội cả dây sấy và nhiệt điện
7


trở bên trong, ảnh hưởng đến điện trở của chúng. Để duy trì một giá trị dòng điện
không đổi. ECM thay đổi điện áp cấp đến những bộ phận này trong cảm biến MAF.
Độ lớn của điện áp tỷ lệ thuận với dòng không khí qua cảm biến, ECM dùng nó để tính
toán lượng không khí nạp.
Mạch này có cấu tạo sao cho dây sấy platin và cảm biến nhiệt độ tạo thành một
mạch cầu và transistor nguồn được điều khiển sao cho điện thế tại A và B luôn luôn
bằng nhau để duy trì nhiệt độ định trước.

Hình 2.5: Sơ đồ mạch điện bên trong của cảm biến lưu lượng khí nạp
Khi dây sấy này (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở tăng lên dẫn đến
sự hình thành độ chênh giữa các điện thế 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 sấy (Rh)). Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) lại tăng lên
dẫn đến việc tăng tương ứng trong điện trở cho đến khi điện thế của các điểm 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 biến lưu lượng khí nạp có thể đo được
khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện điện áp ở điểm B.

8


Hình 2.6: Sơ đồ mạch điện bên trong của cảm biến lưu lượng khí nạp
Trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) được duy trì liên tục ở nhiệt độ
không đổi cao hơn nhiệt độ của không khí nạp, bằng cách sử dụng nhiệt điện trở (Ra).
Do đó, vì có thể đo được khối lượng khí nạp một cách chính xác mặc dù nhiệt độ khí
nạp thay đổi, ECU của động cơ không cần phải hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu
đối với nhiệt độ không khí nạp. Ngoài ra, khi mật độ không khí giảm đi ở các độ cao
lớn, khả năng làm nguội của không khí giảm xuống so với cùng thể tích khí nạp ở mức
nước biển. Do đó mức làm nguội cho dây sấy này giảm xuống. Vì khối khí nạp được
phát hiện cũng sẽ giảm xuống, nên không cần phải hiệu chỉnh mức bù cho độ cao lớn.
2.4.3 Cảm biến vị trí bướm ga:

Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall gồm có các mạch IC Hall làm bằng các
phần tử Hall và các nam châm quay quanh chúng. Các nam châm được lắp ở trên trục
9


bướm ga và quay cùng với bướm ga. Khi bướm ga mở, các nam châm quay cùng một
lúc, và các nam châm này thay đổi vị trí của chúng. Vào lúc đó, IC Hall phát hiện sự
thay đổi từ thông gây ra bởi sự thay đổi của vị trí nam châm và tạo ra điện áp ra của
hiệu ứng Hall từ các cực VTA1 và VTA2 theo mức thay đổi này. Tín hiệu này được
truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mở bướm ga. Cảm biến này không chỉ phát hiện
chính xác độ mở của bướm ga mà còn sử dụng phương pháp không tiếp điểm và có
cấu tạo đơn giản, vì thế nó không dễ bị hỏng. Ngoài ra, để duy trì độ tin cậy của cảm
biến này, nó phát ra các tín hiệu từ hai hệ thống có các tính chất khác nhau.
Các cảm biến vị trí bướm ga có hai mạch cảm biến mà mỗi phát đi một tín hiệu,
VTA1 và VTA2.
VTA1 được sử dụng để phát hiện góc mở của bướm ga và VTA2 được sử dụng để
phát hiện hư hỏng của VTA1. Điện áp tín hiệu cảm biến này thay đổi trong khoảng từ
0V đến 5V, tương ứng với góc mở của van tiết lưu, và chúng được truyền đến cực
VTA của ECM.
Khi bướm ga đóng, điện áp phát ra của cảm biến sẽ giảm, khi bướm ga mở điện áp
phát ra của cảm biến sẽ tăng, ECM tính toán góc mở của bướm ga theo những tín hiệu
này và điều khiển bộ chấp hành bướm ga để đáp ứng yếu cầu làm việc của động cơ.
Những tín hiệu này được sử dụng trong các tính toán như hiệu chỉnh tỉ lệ không
khí nhiên liệu, điều chỉnh tăng công suất và điều chỉnh cắt nhiên liệu.
2.4.4. Cảm biến vị trí trục khuỷu:

Hình 2.8: Kết cấu, sơ đồ và đường đặc tính cảm biến vị trí trục khuỷu

10


Hệ thống cảm biến vị trí trục khuỷu bao gồm đĩa tín hiệu cảm biến CKP và cuộn
nhận tín hiệu. Đĩa tín hiệu có 34 răng và được lắp trên trục khuỷu. Cuộn nhận tín hiệu
được làm từ cuộn dây đồng, một lõi sắt và một nam châm.
Đĩa tín hiệu cảm biến quay và khi từng răng của nó đi qua cuộn dây tín hiệu, một
xung tín hiệu được tạo ra. Cuộn nhận tín hiệu sinh ra 34 tín hiệu ứng với một vòng
quay của động cơ. ECM nhận biết vị trí của trục khuỷu và tốc độ động cơ dựa vào các
tín hiệu này. Dùng những tính toán này để điều khiển thời gian phun nhiên liệu và thời
điểm đánh lửa.
2.4.5. Cảm biến vị trí trục cam:

Hình 2.9: Kết cấu, sơ đồ và đường đặc tính cảm biến vị trí trục cam
Cảm biến vị trí trục cam (CMP) bao gồm một nam châm, lõi thép được cuốn bằng
dây đồng và được lắp trên nắp qui láp. Khi trục cam quay, 3 răng trên trục cam sẽ đi
qua cảm biến (CMP). Điều này làm kích hoạt từ trường trong cảm biến và sinh ra một
điện áp trong cuộn dây đồng. Trục cam quay cùng với chuyển động quay của trục
khuỷu. Khi trục khuỷu quay hai vòng, sẽ sinh ra điện áp 3 lần trong cảm biến CMP.
Điện áp sinh ra trong cảm biến tác dụng như một tín hiệu cho phép ECM xác định
được vị trí của trục cam. Tín hiệu này được dùng để điều khiển thời điểm đánh lửa,
thời điểm phun nhiên liệu và điều khiển hệ thống VVT-i.

11


2.4.6. Cảm biến kích nổ:

Hình 2.10: Cảm biến kích nổ
Nó được gắn trên thân xy lanh để cảm nhận xung kích nổ phát sinh trong động cơ
và gởi tín hiệu này đến ECU động cơ làm trễ thời điểm đánh lửa nhằm ngăn chặn hiện
tượng kích nổ.

Hình 2.11: Cấu tạo cảm biến kích nổ
Thành phần áp điện trong cảm biến được chế tạo bằng tinh thể thạch anh, là vật
liệu khi có áp lực sẽ sinh ra điện áp, phần tử áp điện được thiết kế có kích thước và tần
số riêng trùng với tần số rung của động cơ. Khi có hiện tượng kích nổ để xảy ra hiện
tượng cộng hưởng (f = 6kHz – 15kHz). Như vậy khi có hiện tượng kích nổ, tinh thể
thạch anh sẽ chịu áp lực lớn nhất và sinh ra một điện áp. Tín hiệu điện áp này có giá trị
nhỏ hơn 2,4V. Nhờ tín hiệu này ECU nhận biết hiện tượng kích nổ và điều chỉnh giảm
góc đánh lửa cho đến khi không còn hiện tượng kích nổ. ECU động cơ có thể điều
chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại.

Hình 2.12: Đường đặc tính cảm biến kích nổ
12


2.4.7. Cảm biến tỉ lệ không khí – nhiên liệu:
ECM sử dụng các thông tin từ cảm biến A/F để điều chỉnh tỉ lệ A/F và duy trì nó ở
gần mức lý tưởng. Việc này sẽ tối ưu hóa khả năng của bộ trung hòa khí xả ba thành
phần để lọc khí xả.
Cảm biến A/F sẽ xác định lượng ôxy trong khí xả và truyền tín hiệu đến ECM.
Mặt bên trong của phần tử cảm biến được tiếp xúc với không khí bên ngoài. Mặt bên
ngoài của cảm biến tiếp xúc với khí xả, các phần tử cảm biến được làm bằng bạch kim
(platin) có phủ chất zirconia và có chứa phần tử sấy tích hợp. Phần tử zircinia sẽ sinh
ra một điện áp nhỏ khi có một sự chênh lệch lớn trong nồng độ ôxy giữa khí xả và
không khí bên ngoài. Lớp mạ bạch kim khuyếch đại điện áp này.
Cảm biến A/F hoạt động hiệu quả hơn khi được sấy nóng. Khi nhiệt độ khí xả
thấp cảm biến không thể tạo ra đủ tín điện áp khi không được sấy bổ trợ. ECM điều
chỉnh bộ sấy bằng cách sử dụng chu kỳ hiệu dụng tiếp cận để điều chỉnh dòng điện
trung bình trong phần tử bộ sấy cảm biến.
Nếu dòng điện đi qua bộ sấy nằm ngoài phạm vi bình thường, tín hiệu được truyền
bởi cảm biến A/F trở nên không chính xác, kết quả là ECM không thể hiệu chỉnh tỉ lệ
không khí nhiên liệu chính xác được.

Hình 2.13: Kết cấu, sơ đồ và đường đặc tính cảm biến tỉ lệ không khí – nhiên liệu
2.4.8. Cảm biến ôxy:
Cảm biến ôxy được lắp ở phía sau của bộ trung hòa khí xả ba thành phần để
phát hiện nồng độ ôxy trong khí xả, vì cảm biến này được tích hợp với bộ sấy để làm
13


nóng cảm biến, cho phép nó có thể phát hiện nồng độ ôxy ngay cả khi lượng khí nạp là
thấp (nhiệt độ khí xả thấp).

Hình 2.14: Kết cấu cảm biến ôxy
Cảm biến ôxy có một phần tử làm bằng ziconi ôxit (ZrO2), 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 [752°F] hay cao hơn), phần tử zirconi
tạo ra một điện áp như là do sự chênh lệch lớn giữa các nồng độ của ôxy ở phía trong
và phía ngoài của phần tử zirconi này.

Hình 2.15: Sơ đồ và đường đặc tính cảm biến ôxy
Ngoài ra, platin tác động như một chất xúc tác để gây ra phản ứng hóa học giữa
ôxy và cácbon monoxit (CO) trong khí xả. Vì vậy, điều này sẽ làm giảm lượng ôxy và
tăng tính nhạy cảm của cảm biến. Khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu nghèo, phải có
ôxy trong khí xả sao cho chỉ có một chênh lệch nhỏ về nồng độ của ôxy giữa bên
trong và bên ngoài của phần tử zirconi. Do đó, phần tử zirconi sẽ chỉ tạo ra một điện
14


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×