Như ở buổi học trước chúng ta đã đi tìm hiểu qua những các cảm biến MAF, MAP,IAT thì hôm nay chúng ta cùng đi tìm hiểu và phân tích các loại cảm biến tiếp theo cùng VATC mọi người nhé!
TỔNG QUAN CÁC CẢM BIẾN TRÊN ĐỘNG CƠ Ô TÔ
CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT
1. Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Engine Coolant Temperature (ECT) sử dụng để đo nhiệt độ nước làm mát của động cơ và gửi tín hiệu về ECU để ECU thực hiện những hiệu chỉnh sau:
– Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm: Khi nhiệt độ động cơ thấp ECU sẽ thực hiện hiệu chỉnh tăng góc đánh lửa sớm, và nhiệt độ động cơ cao ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm.
– Hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu: Khi nhiệt độ động cơ thấp ECU sẽ điều khiển tăng thời gian phun nhiên liệu (tăng độ rộng xung nhấc kim phun) để làm đậm, Khi nhiệt độ động cơ cao ECU sẽ điều khiển giảm thời gian phun nhiên liệu.
– Điều khiển quạt làm mát: Khi nhiệt độ nước làm mát đạt xấp xỉ 80-87 ECU điều khiển quạt làm mát động cơ bắt đầu quay tốc độ thấp (quay chậm), Khi nhiệt độ nước làm mát đạt xấp xỉ 95-98 ECU điều khiển quạt làm mát quay tốc độ cao (quay nhanh).
– Điều khiển tốc độ không tải: Khi mới khởi động động cơ, nhiệt độ động cơ thấp ECU điều khiển van không tải (Hoặc bướm ga điện tử) mở rộng ra để chạy ở tốc độ không tải nhanh (tốc độ động cơ đạt xấp xỉ 900-1000V/P) để hâm nóng động cơ giúp giảm ma sát giữa các bộ phận trong động cơ và nhanh chóng đạt được nhiệt độ vận hành ổn định.
– Điều khiển chuyển số: ECU điều khiển hộp số tự động sử dụng thêm tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát để điều khiển chuyển số, nếu nhiệt độ nước làm mát còn thấp ECU điều khiển hộp số tự động sẽ không điều khiển chuyển lên số truyền tăng OD.
– Ngoài ra Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát còn sử dụng để báo lên đồng hồ báo nhiệt độ nước làm mát (xe đời cũ sử dụng cục báo nhiệt độ nước riêng)
– Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát còn được dùng để điều khiển hệ thống kiểm soát khí xả (EGR), điều khiển trạng thái hệ thống phun nhiên liệu (Open Loop – Close Loop), điều khiển ngắt tín hiệu điều hòa không khí A/C khi nhiệt độ nước làm mát quá cao ….
Ở một số xe, ngoài cảm biến nhiệt độ nước làm mát chính gắn trên thân động cơ, còn có 1 cảm biến nhiệt độ nước làm mát gắn ở trên két nước làm mát hoặc đầu ra của van hằng nhiệt, mục đích giám sát sự làm việc của van hằng nhiệt (van hằng nhiệt được điều khiển điện).
2. Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cấu tạo của cảm biến ECT có dạng trụ rỗng với ren ngoài, bên trong có lắp một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm.( điện trở tăng lên khi nhiệt độ thấp và ngược lại).
3. Nguyên lí hoạt động của cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát nằm trong khoang nước của động cơ, tiếp xúc trực tiếp với nước của động cơ. Vì có hệ số nhiệt điện trở âm nên khi nhiệt độ nước làm mát thấp điện trở cảm biến sẽ cao và ngược lại khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên điện trở của cảm biến sẽ giảm xuống. Sự thay đổi điện trở của cảm biến sẽ làm thay đổi điện áp đặt ở chân cảm biến.
Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) đến cảm biến rồi trở về ECU về mass. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự – số (bộ chuyển đổi ADC – Analog to Digital converter).
Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU động cơ biết động cơ đang lạnh. Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU động cơ biết là động cơ đang nóng.
CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA
1. Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga được sử dụng để đo độ mở vị trí của cánh bướm ga để báo về hộp ECU. Từ đó, ECU sẽ sử dụng thông tin tín hiệu mà cảm biến vị trí bướm ga gửi về để tính toán mức độ tải của động cơ nhằm hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều chỉnh bù ga cầm chừng và điều khiển chuyển số.
Khi đạp gấp ga ở trong chế độ toàn tải, ECM sẽ tự động ngắt A/C, ECU chuyển về chế độ “Open loop” để điều khiển phun nhiên liệu, bỏ qua tín hiệu từ cảm biến ô-xy.
2. Cấu tạo của cảm biến vị trí bướm ga
Cấu tạo của cảm biến vị trí bướm ga khá đơn giản, chúng ta có thể phân biệt chúng theo từng đời xe theo các dấu hiệu sau đây:
– Loại cảm biến bướm ga động cơ đời thấp sử dụng 2 tiếp điểm IDL và PSW.
– Loại thế hệ cao hơn 1 chút sử dụng một mạch tuyến tính ( bằng trở than) và vẫn có tiếp điểm IDL.
– Loại sau này chỉ còn dùng 1 mạch tuyến tính, không sử dụng tiếp điểm IDL nữa, với loại không có công tắc thì ECM sẽ tự động chuyển chế độ không tải khi điện áp tín hiệu báo về ECM xuống thấp.
– Các thế hệ động cơ đời mới sử dụng bướm ga điện tử sẽ có 2 tín hiệu cảm biến bướm ga để tăng độ tin cậy, và cb bướm ga cũng không sử dụng loại mạch tuyến tính trở than nữa mà sử dụng loại hiệu ứng Hall để tăng độ bền.
3. Nguyên lí hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga
– Hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga đời thấp loại tiếp điểm: cảm biến có 2 tiếp điểm IDL và PSW, Khi bướm ga ở vị trí không đạp ga, chân IDL được nối với chân E2 báo về hộp ECU, ECU sẽ nhận biết là đang ở chế độ không tải để bù ga và điều khiển lượng phun nhiên liệu ở chế độ không tải, khi ga lớn trên 50% cực PSW sẽ nối với cực E2 và ECU nhận biết được là đang mở ga lớn (chạy ở chế độ toàn tải), ECU sẽ hiệu chỉnh lượng nhiên liệu đậm lên để tăng công suất động cơ.
– Loại tuyến tính + tiếp điểm(còn ít): Bao gồm 4 chân (+, -, signal, IDLE).
– Loại tuyến tính (giống 1 biến trở): Cảm biến được cấp nguồn Vc (5V) và mát , cấu tạo gồm 1 mạch trở than và 1 lưỡi quét trên mạch trở than đó, khi trục của cánh bướm xoay (đóng mở bướm ga) thì sẽ làm cho lưỡi quét thay đổi vị trí trên mạch trở than làm thay đổi điện áp đầu ra (chân signal).
– Loại hall (đời mới): cb bướm ga có 2 tín hiệu, điện áp của cảm biến cũng thay đổi theo độ mở của bướm ga nhưng dựa trên nguyên lý hiệu ứng Hall (có 2 loại):
* Loại thuận: 2 tín hiệu cùng tăng cùng giảm.
* Loại nghịch: 1 tín hiệu tăng 1 tín hiệu giảm.
CẢM BIẾN VỊ TRÍ BÀN ĐẠP CHÂN GA
1. Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến vị trí bàn đạp chân ga
Cảm biến bàn đạp chân ga được sử dụng để đo độ mở của bàn đạp chân ga khi người lái xe nhấn vào bàn đạp. Lúc này, tín hiệu từ cảm biến bàn đạp ga sẽ được gửi về ECU và ECU sẽ sử dụng các dữ liệu này để điều khiển mô tơ bướm ga mở bướm ga cho động cơ tăng tốc theo độ mở của bàn đạp chân ga và theo chế độ lái hiện thời hợp lý nhất.
– Với động cơ phun dầu điện tử Common Rail thì tín hiệu từ cảm biến bàn đạp ga truyền về ECU và ECU sử dụng nó để điều khiển lượng phun nhiên liệu để tăng tốc động cơ.
– Hộp ECU điều khiển hộp số tự động cũng sử dụng tín hiệu cảm biến chân ga để điều khiển thời điểm chuyển số trong hộp số tự động, nếu người tài xế đạp ga gấp ECU hộp số sẽ điều khiển Kick Down (về số thấp) để tăng tốc chiếc xe.
2. Cấu tạo của cảm biến vị trí bàn đạp chân ga
Cảm biến bàn đạp ga có cấu tạo khá giống với cảm biến bướm ga, nhưng do yêu cầu về sự an toàn cũng như độ tin cậy về thông tin nên hầu hết các dòng xe ô tô đều sử dụng 2 tín hiệu cảm biến bàn đạp ga để báo về ECU. Một số xe tải sử dụng 1 tín hiệu cảm biến và 1 công tắc IDL ở cảm biến bàn đạp chân ga.
Cảm biến bàn đạp ga có 2 loại chính đó là: Loại tuyến tính và loại phần tử hall.
– Cấu tạo của cảm biến bướm ga loại tuyến tính
– Cấu tạo của cảm biến bướm ga loại phần tử Hall
3. Nguyên lí hoạt động của cảm biến vị trí bàn đạp chân ga
Do có cấu tạo giống như cảm biến bướm ga, nên cảm biến vị trí bàn đạp ga cũng có nguyên lý hoạt động như sau:
– Loại tuyến tính (giống như biến trở): Cảm biến được cấp nguồn Vc (5V) và mát , cấu tạo gồm 1 mạch trở than và 1 lưỡi quét trên mạch trở than đó, khi trục của bàn đạp ga xoay thì sẽ làm cho lưỡi quét thay đổi vị trí trên mạch trở than làm thay đổi điện áp đầu ra (chân signal), Lưu ý là trong cảm biến có cấu tạo như là 2 biến trở nên nó có 2 tín hiệu ( Chân Signal) báo về ECU để tăng độ tin cậy của cảm biến.
– Loại hall (đời mới): cảm biến bàn đạp ga cũng được cấp nguồn VC (5V), và Mass, có 2 dây tín hiệu, điện áp của 2 chân tín hiệu (Signal) cảm biến cũng thay đổi theo độ mở của bướm ga nhưng dựa trên nguyên lý hiệu ứng Hall (có 2 loại):
* Loại thuận: 2 tín hiệu cùng tăng cùng giảm.
* Loại nghịch: 1 tín hiệu tăng 1 tín hiệu giảm.
CẢM BIẾN OXY
1. Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến Oxy
Cảm biến oxy sử dụng để đo nồng độ oxy còn thừa trong khí xả gửi về ECU, ECU dựa vào tín hiệu cảm biến ô xy gửi về sẽ hiểu được tình trạng nhiên liệu đang giàu (đậm) hay đang nghèo (nhạt) và từ đó đưa ra tín hiệu điều chỉnh lượng phun cho thích hợp. Phân tích thông số Long Term Fuel Trim và Short Term Fuel Trim để thấy được sự hiệu chỉnh nhiên liệu.
2. Cấu tạo của cảm biến Oxy
Cảm biến Oxy có 2 loại cơ bản:
a) Cảm biến Oxy loại narrowband:
Loại làm bằng Gốm Ziconium: Loại được làm bằng gốm ziconium và được phủ 1 lớp Platin ở bề mặt tiếp xúc với khí xả. có đường dẫn không khí đi vào bên trong lõi cảm biến. Ở điều kiện nhiệt độ cao (trên 350 độ C), với sự chênh lệch nồng độ khí xả của 2 bề mặt ngoài và trong lõi cảm biến, cảm biến sẽ tạo ra 1 tín hiệu điện áp nằm trong khoảng 0.1-0.9V.
+ Điện áp càng nhỏ là càng nghèo nhiên liệu.
+ Điện áp càng lớn là càng giàu nhiên liệu.
Để cảm biến nhanh đạt tới nhiệt độ vận hành khi mới khởi động (trên 350 độ C), Cảm biến có thêm 1 điện trở nung nóng bên trong để nung nóng cảm biến khi mới nổ máy.
+ Giá trị của điện trở nung nóng nằm khoảng 6-13Ω.
Loại làm bằng Titanium: Loại này làm bằng titanium, loại này ít dùng vì giá thành rất đắt (phản ứng nhanh hơn, không cần đưa không khí đi vào lõi của cảm biến, độ bền cao hơn), loại này thay đổi điện trở theo nồng độ oxy trong khí xả. Cảm biến có thêm 1 điện trở nung nóng bên trong để nung nóng cảm biến khi mới nổ máy.
b) Cảm biến Oxy loại Wideband:
Loại cảm biến Wideband (A/F sensor) Loại cảm biến này phức tạp hơn, gồm có Nernst Cell giống cảm biến oxy Ziconium đồng thời có Pump Cell để Oxy hóa oxy trong buồng tham chiếu.
3. Nguyên lí hoạt động của cảm biến Oxy
Loại cảm biến Oxy hay dùng là Ziconium:
– Cảm biến oxy được lắp tại ống xả , bề mặt làm việc của cảm biến tiếp xúc trực tiếp với khí xả, trong lõi của cảm biến có đường đưa không khí từ ngoài vào, sự chênh lệch về nồng độ oxy giữa 2 bề mặt của cảm biến oxy sẽ tạo ra 1 điện áp: 0,1-0,9V.
+ Tín hiệu điện áp gần 0V là hỗn hợp nhiên liệu đang nghèo.
+ Tín hiệu điện ápgần 0.9V là hỗn hợp nhiên liệu đang giàu.
– cảm biến oxy làm việc trên dựa vào độ chênh lệch nồng độ oxy giữa 2 bề mặt của cảm biến, cảm biến sẽ làm việc tốt ở nhiệt độ 350̊C, cho nên người ta bố trí 1 bộ phận nung nóng trong cảm biến để giúp cảm biến nhanh đạt đến nhiệt độ làm việc khi động cơ nguội.
– Khi On chìa dây sấy của cảm biến sẽ được ECU nhịp mát để nung nóng cảm biến.
– Những xe đời mới sử dụng thêm 1 cảm biến Oxy phía sau bầu xúc tác khí xả để giám sát sự làm việc của bầu xúc tác khí xả. điện áp đầu ra của cảm biến Oxy số 2 rất ít thay đổi, thông thường nằm ở mức 0.45V.
BÀI TẬP THỰC HÀNH
TRUNG TÂM HUẤN LUYỆN KỸ THUẬT Ô TÔ VIỆT NAM
Địa chỉ: số 50 đường 12, P.Tam Bình, TP.Thủ Đức, TP.HCM
Điện thoại tư vấn : 0945.71.17.17 – 0944.135.339 – 0967.135.339
Website sách: autobook.vn
Website khóa học online: vast.edu.vn
