Khai thác – lắp đặt hệ thống điều khiển động cơ 4s – fe (+bản vẽ)

Có phương pháp để xác định khối lượng không khí: trong phương pháp trựctiếp, khối lượng không khí được đo bằng cảm biến dây nhiệt airmass sensor.Trong phương pháp gián tiếp, người ta sử

PHẦN 1

KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG

CƠ TRÊN Ô TÔ

CHƯƠNG 1

SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

TRÊN Ô TÔ

1.1 Lịch sử phát triển

Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp – ông Stevan – đã nghĩ ra cách phun nhiênliệu cho một máy nén khí Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phunnhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả Đầu thế kỷ 20,người Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 thì tĩnh tại (nhiênliệu 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 chếtạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức Đến năm 1966, hãngBOSCH đã thành công trong việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí Tronghệ thống phun xăng này, nhiên liệu được phun liên tục vào trước supap hút nêncó tên gọi là K – Jetronic (K – Konstant – liên tục, Jetronic – phun) K – Jetronicđược đưa vào sản xuất và ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xekhác, là nền tảng cho việc phát triển các hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE– Jetronic, Mono – Jetronic, L – Jetronic, Motronic…

Tên tiếng Anh của K – Jetronic là CIS (continuous injection system) đặc trưngcho các hãng xe Châu Âu và có 4 loại cơ bản cho CIS là: K – Jetronic, K –Jetronic với các cảm biến oxy và KE – Jetronic (có kết hợp điều khiển bằngđiện tử) hoặc KE – Motronic (kèm điều khiển góc đánh lửa sớm) Do hệ thốngphun cơ khí còn nhiều nhược điểm nên đầu những năm 80, BOSCH đã cho ra đờihệ thống phun sử dụng kim phun điều khiển bằng điện Có hai loại: hệ thống L –Jetronic (lượng nhiên liệu phun được xác định nhờ cảm biến đo lưu lượng khínạp) và D – Jetronic (lượng nhiên liệu phun được xác định dựa vào áp suất trênđường ống nạp)

Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệ thốngphun xăng L – Jetronic và D – Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng vớiđộng cơ 4A – ELU) Đến năm 1987, hãng Nissan dùng L– Jetronic thay cho bộchế hoà khí của xe Nissan Sunny

Song song với sự phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển đánhlửa theo chương trình (ESA – Electronic Spark Advance) cũng được đưa vào sửdụng vào những năm đầu thập kỷ 80 Sau đó, vào đầu những năm 90, hệ thốngđánh lửa trực tiếp (DIS – Direct Ignition System) ra đời, cho phép không sử dụngdelco 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 cơcả động cơ xăng và động cơ Diesel theo chương trình, giúp động cơ đáp ứngđược các yêu cầu gắt gao về khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu Thêm vào đócông suất động cơ cũng được cải thiện rõ rệt

Những năm gần đây, một thế hệ mới của động cơ phun xăng đã ra đời Đó làđộng cơ phun xăng trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection) Trong tương laigần, chắc chắn GDI sẽ được sử dụng rộng rãi

1.2 Tiêu chí lập trình động cơ

CHƯƠNG 2:

THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH VÀ NGUYÊN

LÝ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

2.1 Một số khái niệm về hệ thống điều khiển tự động sử dụng trên ôtô

 Hệ thống điều khiển tự động là gì ?

Hệ thống điều khiển tự động là hệ thống không có sự tham gia trực tiếp củacon người trong quá trình điều khiển

Là hệ thống thực hiện nguyên tắc khống chế cứng Tức là tín hiệu ra Y khôngcần đo lường để đưa trở về ban đầu Mọi sự thay đổi của tín hiệu ra Y không phảnánh vào TBĐK Tín hiệu X đặt vào như thế nào thì tín hiệu Y ra như thế ấy, khảnăng phản hồi của hệ thống hở không có

Là hệ thống thực hiện điều khiển có phản hồi tức là tín hiệu Y được đo lườngvà dẫn đến đầu vào phối hợp với tín hiệu X tác dụng lên TBĐK để tạo ra tín hiệu

U sau đó tác động vào ĐTĐK gây sự biến đổi Y

Hinh 2.1: Sơ đồ khối hệ thống hở.

Hình:2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển có cơ cấu phản hồi

H(s)

Y

Cơ cấu so sánh

G(s) U

X1

2.2 Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng

Một trong những vấn đề chủ yếu mà điều khiển tự động trên ô tô phải giảiquyết ta điều khiển các thông số ra của các hệ thống trang bị trên xe sao chođảm bảo tính năng và sự an toàn của ô tô là tốt nhất trong mọi điều kiện hoạtđộng Đối với ôtô khi vận hành luôn có sự thay đổi về tốc độ, tải trọng, khí hậumôi trường, điều kiện mặt đường … Vì cần phải điều khiển các thông số ra chonhững hệ thống trên ô tô khá đa dạng và phức tạp, ngoài ra các hệ thống nàycòn chịu ảnh hưởng của những tác động bên ngoài Do vậy, điều khiển tự độângtrên ôtô thường áp dụng hệ thống điều khiển kín và có hồi tiếp Sự áp dụng loạihệ thống này tạo được mối liên hệ trực tiếp giữa những tác động cần thiết đểđiều khiển hệ thống với các thông số hoạt động của hệ thống đồng thời loại bỏnhững tác động nhiễu đến thông số này đảm bảo cho giá trị của chúng luôn phùhợp với giá trị mà ta mong muốn

 Các hệ thống được điều khiển tự động trang bị trên ôtô hiện nay là nhữnghệ thống điều khiển bằng máy tính (Computer Control System) Trong đó phầntử điều khiển (Controller) gồm: một máy tính có phối hợp các thiết bị giao tiếpđầu vào, đầu ra, các cảm biến (Sensors ) và các thiết bị thực hiện (Actators).Các thuật toán điều khiển được tính toán và lập chương trình ghi vào bộ nhớ củamáy tính

 Các cảm biến có vai trò xác định thông tin và hoạt độngcủa động cơ cũng như các thông tin về môi trường ngoài có liên quan đến sựhoạt động của động cơ, những thông tin này ở dạng các tín hiệu địên áp (Electric

Các cảm biến

Các thiết bị giao tiếp đầu vào

Thiết

bị giao tiếp đầu ra

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý điều khiển tự động trên ô tô

Compurator

Signals) được cảm biến gửi về bộ vi xử lý thông qua thiết bị giao tiếp đầu vào(khuyếch đại, chuyển đổi A/D …)

 Bộ vi xử lý sẽ so sánh những thông tin này so với nhữngthông tin trong bộ nhớ máy tính để từ đó phát ra tín hiệu điều khiển thích hợp.Tín hiệu điều khiển U được gửi đến các thiết bị thực hiện thông qua các thiết bịkiểm soát giao tiếp đầu ra để tác động điều khiển các thông số hoạt động củađộng cơ

2.3 Thuật toán điều khiển lập trình cho ECU.

Thuật toán điều khiển lập trình cho động cơ được nhà chế tạo viết và cài đặtsẵn trong CPU Tuỳ thuộc vào từng chế độ làm việc hay tình trạng động cơ màECU tính toán dựa trên lập trính có sẵn đó để đưa ra những tín hiện điều khiểnsao cho động cơ làm việc tối ưu nhất

2.3.1 lý thuyết điều khiển

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển động cơ với liên hệ ngược

Các hệ thống điều khiển kiểu cổ điển trên ô tô thường được thiết kế với liên hệngược ( feedback control ) Mặc dù trong một hệ thống điều khiển có nhiềuthông số phụ thuộc, đầu tiên ta hãy xem xét hệ thống với một thông số Sơ đồnguyên lý của hệ thống này được trình bày trên hình

Thông số điều khiển xuất hiện ở đầu ra được ký hiệu (t) Tín hiệu so R(t) đãđược định sẵn Cảm biến sẽ đưa ra tín hiệu V t tỉ lệ thuận với (t), tức là:

 Ngày nay, có rất nhiều phương pháp điều khiển động cơdựa trên cơ sở sử dụng máy tính để xử lý tín hiệu Thông thường các máy tínhnày giải bài toán tối ưu có điều kiện biên để điều khiển động cơ Mục tiêu củabài toán tối ưu là điều khiển động cơ đạt công suất lớn nhất với mức tiêu haonhiên liệu nhỏ nhất trong các điều kiện giới hạn về độ độc hại của khí thải Nhưvậy ta có thể biểu diễn hệ thống điều khiển ô tô tối ưu trong mối quan hệ của 3vectơ sau:

y tốc độ phát sinh NOx

Vectơ x(t) mô tả tình trạng của động cơ tức điều kiện hoạt động , phụ thuộc vàocác thông số:

x1: áp suất trên đường ống nạp

x2: tốc độ quay của trục khuỷu

x3: tốc độ xe

Vectơ u(t) mô tả các thông số được hiệu chỉnh bởi hệ thống điện tử , bao gồmcác thành phần:

u1: tỉ lệ khí-nhiên liệu trong hòa khí

u2: góc đánh lửa sớm

u3: sự lưu hồi khí thải (EGR-Exhaust Gas Recirculation)

u4: vị trí bướm ga

u5: tỉ số truyền của hộp số

Để giải bài toán tối ưu nêu trên với các điều kiện biên, người ta xác định mụctiêu tối ưu là lượng tiêu hao nhiên liệu F theo chu trình thử EPA :

0

Trong đó:

x3(t) là tốc độ xe quy định khi thử nghiệm xác định thành phần khí thải theo chutrình EPA, t là thời gian thử nghiệm Như vậy, động cơ đốt trong sẽ được điềukhiển sao cho F luôn đạt giá trị nhỏ nhất với điều kiện biên là quy định của cácnước về nồng độ các chất độc hại trong khí thải.

y

G

0

2 2

2 ,       

T

G dt t u t x y G

0

3 3

Trong đó: G2, G3, G4 hàm lượng chất độc trong khí xả theo qui định tương ứngvới HC, CO và NOX Trong quá trình xe chạy, các vectơ x(t), u(t) là các thông sốđộng Khi giải bài toán tối ưu nêu trên, ta cũng có thể đặt ra các giới hạn củavectơ này

Trên thực tế, các kết quả tối ưu thường được xác định bằng thực nghiệm và đượcnạp vào bộ nhớ ROM dưới dạng bảng tra (look-up table)

Trình tự tính toán và tìm kiếm các thông số tối ưu của động cơ được mô tả trênlưu đồ thuật toán điều khiển trình bày trên hình 2.5

hình 2.5 Thuật toán điều khiển động cơ

2.3.2 Phương pháp đo khối lượng khí nạp

Một yếu tố quan trọng trong điều khiển phun xăng là phải xác định đượckhối lượng không khí nạp đi vào xy lanh Lượng xăng tương ứng sẽ được tínhtoán để bảo đảm tỉ lệ hòa khí mong muốn Trên thực tế,chúng ta không thể đochính xác khối lượng không khí đi vào từng xy lanh Vì vậy, khi điều khiển động

cơ phun xăng, người ta thường dựa trên lưu lượng không khí đi qua đường ốngnạp tính bằng khối lượng

Có phương pháp để xác định khối lượng không khí: trong phương pháp trựctiếp, khối lượng không khí được đo bằng cảm biến dây nhiệt (airmass sensor).Trong phương pháp gián tiếp, người ta sử dụng cảm biến đo thể tích không khí(dùng cảm biến đo gió loại cánh trượt, cảm biến Karman…) hoặc cảm biến đo ápsuất trên đường ống nạp (Map sensor), sau đó phối hợp với cảm biến đo nhiệt độkhí nạp và cảm biến tốc độ động cơ để tính toán khối lượng không khí Phần tính

toán được cài sẵn trong ROM Phương pháp này còn gọi là phương pháp tốc độ –

tỉ trọng.

Hình 2.6 hệ thống điều khiển động cơ sử dụng phương pháp đo trực tiếp khối lượng khí nạp

 Phương pháp tốc độ tỉ trọng

Hình 2.7 hệ thống điều khiển động cơ sử dụng phương pháp tốc độ – tỉ trọng

Đối với một thể tích không khí V ở điều kiện nhiệt độ T và áp suất P, tỉ trọngcủa không khí được xác định bởi:

Như vậy, lưu lượng không khí tính bằng khối lượng R có thể suy ra từ lưu lượng m

không khí tính bằng thể tích R v

Trong trường hợp động cơ với cảm biến đo áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp,có sử dụng hệ thống luân hồi khí thải (EGR-exhaust gas recirculation), một phầnkhí thải sẽ quay lại đường ống nạp khi nhiệt độ động cơ cao Vì vậy lưu lượngkhông khí tính bằng khối lượng sẽ bằng:

0 0

EGR

R vì nó không ảnh hưởng đến lưu lương không khí cần tính

Như vậy, trong quá trình làm việc của động cơ với hệ thống phun xăng Jetronic (sử dụng MAP sensor), lưu lượng không khí tính bằng khối lượng đi quabướm ga được xác định chủ yếu bằng các cảm biến: tốc độ động cơ, áp suấttuyệt đôí trên đường ống nạp, nhiệt độ khí nạp và độ mở của van luân hồi khíthải

D-Nếu động cơ có số xy lanh là Z, khối lượng không khí đi vào mỗi xy lanh sẽ là:

Với A F/ d :là tỉ lệ hòa khí mong muốn.

Thời gian mở kim phun căn bản sẽ phụ thuộc vào lưu lượng của kim phun R inj :

Như vậy, để xác định thời gian phun căn bản, ROM trong ECU dùng với cảmbiến MAP, ngoài giá trị v còn phải nhớ đến các biểu thức để tính toán dựa trêncác cảm biến đã nêu Sau 2 vòng quay của trục khuỷu động cơ, ECU sẽ lập lạicác phép tính nêu trên

Phương pháp tốc độ tỉ trọng có thể được thực hiện bằng cách thông qua bảng traROM như hình 2.8

Hình 2.8 bảng tra ROM

Như mô tả trong hình, ba giá trị cần được xác định là: hiệu suất nạp v , tỉ trọngkhông khí nạp d a ,và lưu lượng khí xả luân hồi EGR R E Hiệu suất nạp đượcđọc từ ROM với một địa chỉ xác định từ đại lượng đo MAP và EGR Tỉ trọng

không khí nạp được đọc từ ROM với một địa chỉ được xác định từ các đại lượng

đo MAP và Ti lưu lượng thể tích EGR được đọc từ ROM với một địa chỉ đượcxác định từ sự chênh lệch áp suất DP và vị trí van EGR

Lưu lượng không khí tính bằng khối lượng:

2.4 Các chế độ điều khiển nhiên liệu

Động cơ có các chế độ hoạt động khác nhau khi điều kiện hoạt động thayđổi

Trong khi động cơ quay khởi động và chế độ hâm nóng động cơ bộ điềukhiển giữ tỉ lệ hoà khí A/F ở một giá trị thấp (hoà khí giàu nhiên liệu)

Sau chế độ làm nóng, bộ điều khiển vẫn hoạt động ở chế độ điều khiển vòng hởcho đến khi các giá trị đọc chính xác có thể nhận được từ cảm biến EGO Bộđiều khiển sau đó chuyển sang và duy trì ở chế độ điều khiển vòng kín dướinhững điều kiện lái xe thông thường

Trong suốt quá trình tăng tốc hoặc giảm tốc, bộ điều khiển điều chỉnh tỉ lệA/F cần thiết Khi tăng tốc hoặc tải nặng, chế độ điều khiển lưa chọn một biểuđồ mà cung cấp một hòa khí giàu cho thời điểm tăng tốc hoạc tải nặng Trongchế độ giảm tốc, tỉ lệ A/F được tăng để giảm thành phần khí xả HC và CO từnhiên liệu dư không cháy hết

Trong chế độ không tải, một lượng gió đươc điều khiển đi tắt qua cánhbướm ga vào động cơ nhằm tăng lượng hỗn hợp để giữ tốc độ cầm chừng khiđộng cơ hoạt động ở các chế độ tải khác nhau

Hệ thống điều khiển chọn một chế độ hoạt động phù hợp dựa trên điềukiện hoạt động tức thời được xác định từ các giá trị đo được của các cảm biến.Tương ứng với các chế độ hoạt động, một tỉ lệ hòa khí A/F phù hợp được chọn.Bộ điều khiển sau đó xác định lượng nhiên liệu phun vào mỗi xy lanh trong mỗichu kỳ hoạt động của động cơ Lương nhiên liệu này phụ thuộc vào các điềukiện hoạt động riêng biệt

2.4.1 Chế độ quay khởi động

Trong khi động cơ quay khởi động, hệ thống điều khiển nhiên liệu phảicung cấp một tỉ lệ hòa khí từ 2:1 đến 12:1 phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ (nhiệtđộ nước làm mát động cơ) Tỉ lệ hòa khí đúng được chọn từ một bảng tra ROMvới hàm của nhiệt độ nước làm mát Khi nhiệt độ động cơ thấp khả năng hoá hơicủa nhiên liệu kém do đó làm giảm khả năng phun sương của nhiên liệu và

lượng nhiên liệu hòa trộn với không khí không hết dẫn đến hòa khí nghèo vì vậy

ở chế độ này cần phải cung cấp một tỉ lệ A/F giàu nhiên liệu

2.4.2 Chế độ hâm nóng

Trong khi động cơ quay khởi động,một tỉ lệ A/F giàu nhiên liệu vẫn đượccung cấp để giữ cho động cơ chạy một cách trơn tru, nhưng yêu cầu tỉ lệ A/Fthay đổi khi nhiệt độ tăng.Điều khiển nhiên liệu vẫn trong chế độ điều khiểnvòng hở nhưng việc điều khiển tỉ lệ A/F vẫn tiếp tục thay đổi khi nhiệt độ thayđổi Mục đích của chế độ này là làm cho động cơ hoạt động trơn tru và nhanhchóng được hâm nóng, tính kinh tế nhiên liệu và điều khiển chống ô nhiễmkhông quan trọng ở chế độ này

Hình 2.9 Bảng tra tỉ lệ A/F

Một sơ đồ minh hoạ bảng tra chọn tỉ lệ A/F thích hợp được trình bày ở hình 2.9.Về bản chất, giá trị nhiệt độ nước làm mát đo được được chuyển đổi đến một địachỉ của bảng tra Địa chỉ này được cung cấp đến bảng tra thông qua hệ thống bus(D/B)

2.4.3 Chế độ tải trung bình

Đây là chế độ làm việc ổn định của động cơ và là chế độ hoạt động thườngxuyên nên yêu cầu tỷ lệ hỗn hợp ở chế độ này loãng, để tiết kiệm nhiên liệu vàgiảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường Ở chế độ này có hai xu hướngđiều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp, hỗn hợp giàu hoặc hỗn hợp nghèo (rich burn or poorburn)

Nếu điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp theo hướng rich burn thì  dao động trong khoảng(=1) hỗn hợp cháy tốt, động cơ phát huy được công suất, suất tiêu hao nhiên liệulà nhỏ nhất Đồng thời lượng khí thải CO, HC nhỏ nhất, nhưng NOX lại đạt giá trịlớn nhất

Nếu điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp theo hướng poor lean burn thì  1 sẽ giảm được

CO, NOX còn HC tăng một ít

2.4.4 Chế độ đầy tải (trợ tải)

Chế độ này bướm ga mở lớn, hỗn hợp đòi hỏi phải đậm để tăng công suấtđộng cơ ( = 0,8 0,9 )

2.4.5 Chế độ tăng tốc

Khi tăng tốc bướm ga mở đột ngột, đòi hỏi phải gia tăng thêm một lượngnhiên liệu để tăng công suất động cơ Hỗn hợp đậm CO, HC cao và NOX cũngtăng do nhiệt độ buồng cháy tăng

2.4.6 Chế độ giảm tốc

Chế độ này công suất động cơ giảm (bướm ga đóng đột ngột), do đó yêucầu phải giảm nhiên liệu để tiết kiệm và giảm ô nhiễm Vì khi bướm ga đóngđột ngột tốc độ động cơ vẫn cao, độ chênh lệch chân không trong buồng cháylớn làm giảm tốc độ lan truyền màng lửa nhiên liệu cháy không hết CO, HCtăng cao, NOX giảm

1.1 Mô tả hệ thống

Các chức năng của hệ thống điều khiển động cơ bao gồm EFI, ESA vàISC, chúng điều khiển các tính năng cơ bản của động cơ, chức năng chẩn đoán,rất hữu ích khi sửa chữa, chức năng dự phòng và an toàn chỉ hoạt động khi cótrục trặc trong các hệ thống điều khiển này Ngoài ra còn có các thiết bị điềukhiển phụ trên động cơ như hệ thống điều khiển cắt số truyền tăng, hệ thốngđiều khiển khí nạp v.v Các chức năng này đều được điều khiển bằng ECU độngcơ

Hình 1.1 sơ đồ các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ 4S-FE

1.2 Chức năng của hệ thống điều khiển động cơ 4S-FE

Ngày nay với sự ra đời và phát triển mạnh của khoa học - công nghệ TĐĐKđã làm cơ sở và nền tảng cho việc thiết lập các hệ thống điều khiển theo chương

trình trên động cơ 4S-FE đã giải quyết được các vấn đề hiện đang đặt ra như:công suất, suất tiêu hao nhiên liệu, khí thải…

EFI (phun xăng điện tử)ESA (đánh lửa sớm điện tử)ISC (điều khiển tốc độ không tải)Chức năng chẩn đoán

Chức năng an toànChức năng dự phòngCác hệ thống điều khiển khác

EFI (HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ)

Một bơm nhiên liệu cung cấp đủ nhiên liệu, dưới một áp suất không đổi, đến cácvòi phun

Các vòi phun sẽ phun một lượng nhiên liệu định trước vào đường ống nạp theocác tín hiệu từ ECU động cơ

ECU động cơ nhận tín hiệu từ rất nhiều cảm biến khác nhau thông báo về sựthay đổi của các chế độ hoạt động của động cơ như:

 Aùp suất đường ống nạp (PIM) hay lượng khí nạp (VS, KS và VG)

 Góc quay trục khuỷu (G)

 Tốc độ động cơ (NE)

 Tăng tốc / giảm tốc (VTA)

 Nhiệt độ nước làm mát (THW)

 Nhiệt độ khí nạp (THA)

ECU sử dụng các tín hiệu này để xác định khoảng thời gian phun cần thiếtnhằmđạt được tỷ lệ khí - nhiên liệu tối ưu phù hợp với điều kiện hoạt động hiệnthời của động cơ

ESA (ĐÁNH LỬA SỚM ĐIỆN TỬ)

Hệ thống điều

khiển động cơ

ECU động cơ được lập trình với số liệu để đảm bảo thời điểm đánh lửa tối ưudưới bất kỳ và mọi chế độ hoạt động nào của động cơ Dưa trên các số liệu này,và các số liệu do các cảm biến theo dõi các chế độ hoạt động của động cơ cungcấp như mô tả dưới đây, ECU động cơ sẽ gửi tín hiệu IGT (thời điểm đánh lửa)đến IC đánh lửa để phóng tia lửa điện tại thời điểm chính xác.

 Góc quay trục khuỷu (G)

 Tốc độ động cơ (NE)

 Aùp suất đường ống nạp (PIM) hay lượng khí nạp (VS, KS, hay VG)

 Nhiệt độ nước làm mát (THW)

ISC (ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ KHÔNG TẢI)

ECU động cơ được lập trình với các giá trị tốc độ động cơ tiêu chuẩn tương ứngvới các điều kiện như sau:

 Nhiệt độ nước làm mát (THW)

 Điều hoà không khí tắt hay bật (A/C)

Các cảm biến truyền tín hiệu đến ECU, nó sẽ điều khiển dòng khí, bằng vanISC, chạy qua đường khí phụ và điều chỉnh tốc độ không tải đến giá trị tiêuchuẩn

CHỨC NĂNG CHẨN ĐOÁN

ECU động cơ thường xuyên theo dõi các tín hiệu gửi đến từ các cảm biến khácnhau Nếu nó phát hiện ra bất kỳ hư hỏng nào trong các tín hiệu đầu vào, ECUđộng cơ sẽ lưu dữ liệu hư hỏng trong bộ nhớ của nó và bật sáng đèn “CHECKENGINE”

CHỨC NĂNG AN TOÀN

Nếu các tín hiệu đầu vào ECU động cơ không bình thường, ECU động cơ sẽchuyển sang dùng tín hiệu chuẩn lưu ở bộ nhớ trong để điều khiển động cơ Điềunày cho phép nó điều khiển được động cơ nên tiếp tục được hoạt động bìnhthường của xe

CHỨC NĂNG DỰ PHÒNG

Nếu thậm chí trong trường hợp một phần của ECU không hoạt động, chức năngdự phòng vẫn có thể tiếp tục điều khiển việc phun nhiên liệu và thời điểm đánhlửa Điều này cho phép nó điều khiển được động cơ nên tiếp tục được hoạt độngbình thường của xe

CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC

Ở một số loại động cơ, ECU động cơ còn điều khiển cả hệ thống điều khiển cắtsố truyền tăng, hệ thống điều khiển khí nạp và các hệ thống phụ khác

1.3 Kết cấu của hệ thống điều khiển động cơ 4S-FE

SƠ ĐỒ KHỐI

Hệ thống điều khiển động cơ có thể chia thành 3 nhóm chính: các cảm biến,ECU động cơ và các cơ cấu chấp hành

ECU ĐỘNG CƠ

CÁC CẢM BIẾN CÁC BỘ CHẤP HÀNH

Cảm biến áp suất đường

ống nạp (MAP)

Tín hiệu tốc độ động cơ

Tín hiệu góc truc khuỷu

Cảm biến nhiệt độ nước

Cảm biến vị trí bướm ga

Tín hiệu khởi động

Cảm biến tốc độ xe

Cảm biến oxi

CT khởi động trung gian

Điều hoà không khí

Cảm biến tiếng gõ

Giắc kiểm tra

EFI

Vòi phun No.1 Vòi phun No.4 Vòi phun No.2 Vòi phun No.3

Bộ chia điện

ESA

IC đánh lửa Cuộn dây đánh lửa

PIM NE

G THW

IDL

STA SPD

OX NSW A/C KNK T

RSC RSO HT FC W +B rơle đèn hậu và sấy kính ELS

Cảm biến nhiệt độ khí nạp THA

CHƯƠNG 2

HỆ THỐNG CÁC CẢM BIẾN

Các cảm biến có vai trò xác định và thu thập thông tin về sự hoạt động củahệ thống cũng như các thông tin về môi trường bên ngoài có liên quan đến sựhoạt động của hệ thống Những thông tin này ở dạng tín hiệu điện áp (electronicsignals) được các máy tính gửi về bộ vi xử lý của máy tính thông qua các thiết bịgiao tiếp đầu vào (bộ khuếch đại, bộ chuyển đổi A/D – Anolog to DigitalConverter,…) Tại đây, bộ vi xử lý sẽ so sánh những thông tin này với thông tintrong bộ nhớ của máy tính để từ đó phát ra các tín hiệu điều khiển thích hợp.Tínhiệu điều khiển từ máy tính được gửi đến các cơ cấu chấp hành thông qua cácthiết bị kiểm soát giao tiếp đầu ra để tác động điều khiển các thông số của hệthống

hình 2.1 Các bậc kết hợp của cảm biến

SE: cảm biến

SA: tín hiệu Analog

A/D: bộ chuyển đổi Analog- Digital

SG: Bộ điều khiển điện tử SG (digital)

MC: mạch xử lý

2.1 Cảm biến đo lượng khí nạp

Để xác định lượng khí nạp (lượng gió) đi vào xy lanh động cơ, người ta sửdụng các loại cảm biến khác nhau, nhưng có thể phân loại như sau:

hình 2.2 các loại cảm biến đo lưu lượng khí nạp

2.1.1 Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP sensor)

a) Nhiệm vụ:

Cảm biến áp suất đường ống nạp được sử dụng trong hệ thống phun xăngloại D-EFI (D-Jetronic), dùng để đo áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp Đâylà một trong những cảm biến quan trọng nhất của EFI loại D

Cảm biến áp suất đường ống nạp cảm nhận áp suất đường ống nạp bằngmột IC lắp trong cảm biến và phát ra tín hiệu PIM ECU động cơ quyết địnhkhoảng thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản dựa vào tín hiệu PIMnày

b) Cấu tạo và hoạt động:

Cảm biến áp suất đưòng ống nạp có ba loại:

Hệ thống điều khiển động cơ 4S-FE sử dụng cảm biến áp suất đường ống nạploại điện áp kế

+ Cấu tạo:

Cảm biến

đo lượng

Loại xoáy quang học karman

Loại cánh cảm biến áp suất đường ống nạp

(MAP)

Hình 2-3 : Cảm biến áp suất đường ống nạp.

Loại cảm biến này dựa trên nguyên lý Wheatstone Mạch cầu Wheatstoneđược sử dụng trong thiết bị nhằm tạo ra điện thế phù hợp với sự thay đổi điệntrở

Cảm biến bao gồm một tấm silicon nhỏ (hay gọi là màng ngăn) dày hơn ở

2 mép ngoài khoảng 0,25mm và mỏng ở giữa khoảng 0,025mm Hai mép đượclàm kín cùng với mặt trong của silicon tạo thành buồng chân không trong cảmbiến Mặt ngoài tấm silicon tiếp xúc với áp suất đường ống nạp Hai mặt củatấm silicon được phủ thạch anh để tạo thành điện trở áp điện

+ Hoạt động:

Khi áp suất đường ống nạp thay đổi giá trị của điện trở áp điện sẽ thayđổi Các điện trở áp điện được nối thành mạch cầu Wheatstone Khi màng ngănkhông bị biến dạng (tương ứng với trường hợp động cơ chưa hoạt động hoặc tảilớn) tất cả 4 điện trở áp điện đều có giá trị bằng nhau và lúc đó không có sựchênh lệch điện áp giữa hai đầu cầu Khi áp suất đường ống nạp giảm, màngsilicon bị biến dạng dẫn tới giá trị điện trở áp điện cũng bị thay đổi và làm mấtcân bằng cầu Wheatstone Kết quả là giữa 2 đầu cầu sẽ có sự chênh lệïch điệnáp và tín hiệu này được khếch đại để mở Transistor ở ngõ ra của cảm biến cócực C treo Độ mở của Transistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn tớisự thay đổi điện áp báo về ECU

Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp suất đường ống nạp :

Hình 2-4 : Nguyên lý áp suất đường ống nạp.

+ Mạch điện :

Hình 2-5 Mạch điện cảm biến áp suất đường ống nạp.

+ Đường đặc tuyến:

Hình 2.6 Đường đặc tuyến của cảm biến MAP

Hiện nay trên các ôtô tồn tại 2 loại cảm biến đo áp suất tuyệt đối trênđường ống nạp khác nhau về tín hiệu đầu ra: điện thế (TOYOTA, HONDA,DEAWOO, GM,… ) và tần số (FORD) Ở loại MAP điện thế, giá trị điện thếthấp nhất (lúc cánh bướm ga đóng hoàn toàn) và giá trị cao nhất (lúc toàn tải)cũng phụ thuộc vào loại xe gây khó khăn trong việc lắp lẫn.

* Chú ý:

Cảm biến áp suất đường ống nạp dùng độ chân không được tạo ra trongbuồng chân không Độ chân không trong buồn này gần như tuyệt đối và nókhông bị ảnh hưởng bởi sự dao động của áp suất khí quyển xảy ra do sự thay đổiđộ cao

Cảm biến áp suất đường ống nạp so sánh áp suất đường ống nạp với độchân không này và phát ra tín hiệu PIM nên tín hiệu này cũng không bị daođộng theo sự thay đổi của áp suất khí quyển

Điều đó cho phép ECU giữa được tỷ lệ không khí - nhiên liệu ở mức tối ưutại bất kỳ độ cao nào

2.1.2 hướng phát triển

Cảm biến kiểu dây nhiệt trước đây thường gặp trên các động cơ phun xăng cótăng áp, vì áp lực lớn trên đường ống nạp nên không thể sử dụng cảm biến MAPhoặc cảm biến đo gió loại cánh trượt Ngày nay cảm biến dây nhiệt được sửdụng rộng rãi, các xe đời mới của Toyota như COROLLA, CAMRY, INNOVA,…đều sử dụng loại cảm biến này, nhờ những ưu điểm vượt trội sau:

 Có quán tính thấp, kết cấu gọn nhẹ, không có phần tử di động và ít cảngió

 Cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt đo trực tiếp khối lượng khí nạp một cáchchính xác thậm chí nếu nhiệt độ khí nạp thay đổi nên ECU động cơ không cầnđiều chỉnh thời gian phun theo so thay đổi của nhiệt độ Ngoài ra, khi mật độkhông khí giảm xuống do độ cao, khả năng làm mát của không khí giảm nếu sovới cùng một thể tích khí nạp ở độ cao mặt nước biển, kết quả là mức độ làmmát dây nhiệt giảm Khi đó khối lượng khí nạp nhận biết được cũng giảm nênhiệu chỉnh phun để bù độ cao không cần thiết Với loại cảm biến này ECU tínhtoán thời gian (thời gian mở kim phun) chính xác hơn so với các hệ thống sửdụng các cảm biến đo gió khác Vì không cần phải kết hợp với cảm biến nhiệtđộ khí nạp và cảm biến áp suất khí trời, do đó giảm được sai số tính toán

Hình 2.7 cảm biến đo gió loại dây sấy

2.2 Bộ tạo tín hiệu G và NE (Cảm biến vị trí piston và cảm biến tốc độ động cơ)

Trên động cơ 4S-FE sử dụng loại tín hiệu G, NE kiểu 2 cuộn kích, 4 răng

2.2.1 Nhiệm vụ :

Tín hiệu G và NE được tạo ra bằng roto hay các đĩa tạo tín hiệu và cuộnnhận tín hiệu ECU động cơ sử dụng những tín hiệu này để nhận biết góc củatrục khuỷu và tốc độ của động cơ Các tín hiệu này rất quan trọng không chỉ choEFI mà còn cho cả hệ thống ESA (hệ thống đánh lửa sớm điện tử)

Các cảm biến tín hiệu này có thể chia làm 3 loại dựa trên vị trí lắp đặt nhưng kếtcấu cơ bản và hoạt động của chúng là như nhau:

-Loại đặt trong bộ chia điện

-Loại cảm biến vị trí cam

-loại tách rời

2.2.2 Loại đặt trong bộ chia điện:

Bộ tạo tín hiệu G và NE trên động cơ 4S-FE là loại cảm biến điện từ đặt trongbộ chia điện

nam châm vĩnh cửa

Rô to tín hiệu

Hình 2.8 cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên

Bộ phận chính của cảm biến là một cuộn cảm ứng, một nam châm vĩnhcửu và một roto dùng để khép mạch từ có số răng tùy thuộc vào loại động cơ.Khi cựa răng của roto không nằm đối diện cực từ thì từ thông qua cuộn dây cảmứng sẽ có giá trị thấp vì khe hở không khí lớn nến có từ trở cao Khi một cựarăng đến gần cực từ của cuộn dây, khe hở không khí giảm dần khiến từ thôngtăng nhanh Như vậy nhờ sự biến thiên từ thông trên cuộn dây sẽ xuất hiện mộtsức điện động cảm ứng Khi cựa roto đối diện với cực từ của cuộn dây từ thôngcó giá trị cực đại nhưng điện áp ở hai đầu cuộn dây bằng không Khi cựa răngroto di chuyển ra khỏi cực từ thì khe hở không khí tăng dần làm từ thông giảmsinh ra một sức điện động theo chiều ngược lại

 Dạng sóng tín hiệu G,NE trên động cơ 4S-FE

Hình 2.9 Sơ đồ và dạng xung loại hai cuộn dây chung cho G và NE

- ECU nhận biết vị trí trục khuỷu thông qua khoảng cách giữa 2 đỉnh xung, tạiđiểm cao nhất của xung ECU hiểu là một trong các xy lanh đang ở điểm chếttrên

- ECU nhận biết tốc độ quay động cơ thông qua tần số xung

+ Tốc độ chậm

Hinh 2.10 Tín hiệu NE ở tốc độ thấp

+tốc độ cao

Hình 2 11 Tín hiệu NE ở tốc độ cao

2.3 Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle position sensor)

vị trí bướm ga còn giúp ECU điều khiển hộp số tự động

Tín hiệu toàn tải (PSW) dùng để tăng lượng xăng phun ở chế độ toàn tải.Để tăng công suất động cơ

Có nhiều loại cảm biến vị trí cánh bươm ga, tùy theo yêu cầu và cách thiếtkế trên các đời xe ta thường có các loại như: loại công tắc, loại biến trở

Cảm biến vị trí bướm ga loại công tắc đươc sử dung trên động cơ 4S-FE

2.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến loại công tắc

- Một cần xoay đồng trục với cánh bướm ga

- Cam dẫn hướng xoay theo cần

- Tiếp điểm di động di chuyển dọc theo rãnh của cam dẫn hướng

- Tiếp điểm cầm chừng

- Tiếp điểm toàn tải

Hình 2.12 Cảm biến cánh bướm ga loại công tắc.

 Hoạt động:

Hình 2.13 sơ đồ nguyên lý hoạt động

Ở chế độ cầm chừng : khi cánh bướm ga đóng (góc mở < 50) thì tiếp điểm

di động sẽ tiếp xúc với tiếp điểm cầm chừng và gởi tín hiệu điện thế thông báocho ECU biết động cơ đang hoạt động ở chế độ cầm chừng

Tín hiện này cũng dùng để cắt nhiên liệu khi động cơ giảm tốc đột ngột(chế độ cầm chừng cưỡng bức) Ví dụ khi xe đang chạy ở tốc độ cao ta muốngiảm tốc độ, ta nhả chân bàn đạp ga thì tiếp điểm cầm chừng trong công tắcbướm ga đóng, báo cho ECU biết động cơ đang giảm tốc Nếu tốc độ động cơvượt quá giá trị nhất định tùy theo từng loại động cơ thì ECU sẽ điều khiển cắtnhiên liệu cho đến khi tốc độ động cơ cầm chừng ổn định

Ở chế độ tải lớn: Khi cánh bứớm ga mở khoảng 500 – 700 (tùy từng loạiđộng cơ) so với vị trí đóng hoàn toàn, tiếp điểm di động tiếp xúc với tiếp điểmtoàn tải và gởi tín hiệu điện thế để báo cho ECU biết tình trạng tải lớn của độngcơ

 Mạch điện: Có 2 loại: loại âm chờ và loại dương chờ.Trên động cơ 4S-FE sử dụng loại âm chờ.

Loại âm chờ:

Hình 2.14 Mạch điện cảm biến bướm ga loại âm chờ được sử dụng trên động cơ 4S-FE.

Điện áp 5V đi qua một điện trở trong ECU đưa đến cực IDL và cực PSW

Ở vị trí cầm chừng điện áp cực IDL qua công tắc tiếp xúc IDL về mass Ở vị trítoàn tải điện áp từ cực PSW qua công tắc tiếp xúc PSW về mass

2.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến nhiệt độ khí nạp

2.4.1 phương pháp tính nhiệt độ

 Dưới dạng của 2 cực phần tử, các điện trở phụ thuộcnhiệt độ thì đặc biệt thích hợp cho phương pháp tính nhiệt độ, nó có nhiều loạinhư loại quấn dây, ceramic, lá, màng mỏng, màng dày, hoặc dạng tinh thể đơn.Trong trường hợp bình thường, để sinh ra một tín hiệu điện áp analog, chúngđược kết hợp với một điện trở cố định R V để hình thành một dạng cầu phân áp, hoặc dòng điện độc lập với tải được sử dụng (Hình 2.15) Mạch cầu phân áp thay

đổi đặc tính của cảm biến ban đầu R (T) sang một đặc tính khác U (T):

V

R T R

T R U

) ( )

 Theo cách khác, công dụng của một dòng điện độc lậpvới tải I0 cho phép đường đặc tính của điện trở sinh ra chính xác:

) ( )

(T I0 R T

 Độ nhạy tính thì bị giảm xuống nhiều hay ít phụ thuộcvào cấu tạo của mạch phân áp.Tuy vậy, các đặc tính của điện trở thể hiện mộtđường cong tăng rất ít, nó không có ảnh hưởng của dạng tuyến tính Với sự kết

nối này, điện trở phụ thì luôn có kích cở để nó có thể cân bằng với điện trở tínhtại một nhiệt độ so sánh cho trước T0 (ví dụ: 200C):

Ở động cơ làm mát bằng nước cảm biến được gắn ở thân máy, gần bọngnước làm mát Trong một số trường hợp cảm biến được lắp trên nắp máy.

Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi theo nhiệt độ Nó đượclàm bằng vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm (NTC-negativetemperature co-efficient) Khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm và ngược lại Cácloại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức độ hoạt động và sựthay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác nhau Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làmthay đổi giá trị điện áp được gởi đến ECU trên nền tảng cầu phân áp

Hình 2.17 Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

Trên sơ đồ mạch điện trên ta có:

Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theonhiệt độ) tới cảm biến rồi trở về ECU về mass Nhưng điện trở chuẩn và nhiệtđiện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp Điện áp điểm giữa cầu đượcđưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự - số (bộ chuyển đổi ADC - analog todigital converter)

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửiđến bộ biến đổi ADC lớn Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xungvuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đanglạnh Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến kéo theo điện áp đặt giảm, báocáo cho ECU biết là động cơ đang nóng

 Mạch điện:

Hình 2.18 Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

Hình 2.19 Đường đặc tính của cảm biến nước làm mát.

2.4.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp

a Nhiệm vụ:

Cảm biến nhiệt độ khí nạp dùng để xác định nhiệt độ khí nạp Cũng giốngnhư cảm biến nhiệt độ nước, nó gồm có một điện trở được gắn trong bộ đo gióhoặc trên đường ống nạp

b Cấu tạo - hoạt động:

Tỷ trọng của không khí thay đổi theo nhiệt độ Nếu nhiệt độ không khícao, hàm lượng oxy trong không khí thấp Khi nhiệt độ không khí thấp, hàmlượng oxy trong không khí tăng Trong các hệ thống điều khiển phun xăng (trừ

loại LH-Jetronic với cảm biến đo gió loại dây nhiệt) lưu lượng không khí được

đo bởi các bộ đo gió khác nhau chủ yếu được tính bằng thể tích Vì vậy khốilượng không khí sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ của khí nạp Đối với các hệ thốngphun xăng nêu trên (đo lưu lượng bằng thể tích) ECU xem nhiệt độ 200C là mứcchuẩn, nếu nhiệt độ khí nạp lớn hơn 200C thì ECU sẽ điều khiển giảm lượngxăng phun, nếu nhiệt độ khí nạp nhỏ hơn 200c thì ECU sẽ điều khiển tăng lượngxăng phun Với phương pháp này, tỷ lệ hỗn hợp sẽ được đảm bảo theo nhiệt độmôi trường

Hình 2.20 Cảm biến nhiệt độ khí nạp.

Hình 2.21 Mạch điện của cảm biến nhiệt độ khí nạp.

2.5 Cảm biến khí thải hay cảm biến oxy

2.5.1 Nhiệm vụ

Để chống ô nhiễm, trên các xe được trang bị bộ hoá khử (TWC – three waycatalyst) Bộ hóa khử sẽ hoạt động với hiệu suất cao nhất ở tỉ lệ hòa khí lý tưởngtức  = 1

Cảm biến oxy được dùng để xác định thành phần hòa khí tức thời của động cơđang hoạt động Nó phát ra một tín hiệu điện áp gởi về ECU để điều chỉnh tỉ lệ

hòa khí thích hợp trong một điều kiện làm việc nhất định (chế độ điều khiển closed control).

kín-Cảm biến oxy được gắn ở đường ống thải có hai loại cảm biến oxi, khác nhauchủ yếu ở vật liệu chế tạo:

- Chế tạo từ dioxide zirconium (ZrO2)

- Chế tạo từ dioxide titanium (TiO2)

Cảm biến oxy loại zirconium đựoc sử dung trên động cơ 4S-FE và được sử dụngphổ biến cho các xe hiện nay

2.5.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến oxy loại zirconium

Hình 2.22 cảm biến oxy

Loại này được chế tạo chủ yếu từ chất Zirconium dioxide (ZrO2) có tính chất hấpthụ những ion oxy âm tính Thực chất, cảm biến oxy loại này là một pin điện cósuất điện động phụ thuộc vào nồng độ oxy trong khí thải với ZrO2 là chất điệnphân Mặt trong ZrO2 tiếp xúc với không khí, mặt ngoài tiếp xúc với oxy trongkhí thải Ở mỗi mặt của ZrO2 được phủ một lớp điện cực bằng platin để dẫnđiện Lớp platin này rất mỏng và xốp để oxy dễ khuếch tán vào Khi khí thảichứa lượng oxy ít do hỗn hợp giàu nhiên liệu thì số ion oxy tiếp xúc ở điện cựctiếp xúc khí xả ít hơn số ion oxy tập trung ở điện cưc tiếp xúc với không khí.Sự chênh lệch số ion này sẽ tạo ra một tín hiệu điện áp khoảng 600-900mV.Ngược lại, khi độ chênh lệch số ion ở hai điện cực nhỏ trong trường hợp nghèoxăng, pin oxy sẽ phát ra tín hiệu điện áp thấp khoảng 100-400mV

Đặc điểm của pin oxy với ZrO2 là nhiệt độ làm việc phải trên 3000C Do đó, đểgiảm thời gian chờ, người ta dùng loại cảm biến có điện trở tự nung bên trong.Điện trở dây nung được lắp trong cảm biến, được cung cấp điện từ accu qua công

 Mạch điện

Hình 2.23 Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy

Hình 2.24 Đường đặc tuyến của cảm biến oxy

2.6 Cảm biến tốc độ xe

2.6.1 Nhiệm vụ:

Cảm biến tốc độ xe nhận biết tốc độ thực tế mà xe đang chạy Nó phát ra

1 tín hiệu SPD, chủ yếu dùng để điều khiển hệ thống ISC và điều khiển tỷ lệkhông khí - nhiên liệu trong quá trình giảm tốc hoặc tăng tốc

Có 4 loại cảm biến tốc độ xe:

- Loại công tắc lưỡi gà (công tắc từ)

- Loại cảm biến quang học

- Loại điện từ

- Loại MRE (phần tử điện trở từ)

2.6.2 Cảm biến tốc độ xe loại công tắc lưỡi gà(công tắc từ):

Hình 2.25 Cảm biến tốc độ xe loại công tắc lưỡi gà

Cảm biến tốc độ bao gồm 1 nam châm được gắn với dây nối đồng hồ tốcđộ xe và quay theo dây Một công tắc được đặt đối diện với nam châm Khi namchâm quay theo dây đồng hồ tốc độ, công tắc sẽ đóng mở theo chiều lực từ.Công tắc sẽ đóng và mở 4 lần khi dây quay 1 vòng

Hình 2.26 Sơ đồ mạch điện cảm biến tốc độ xe.

2.7 Cảm biến tiếng gõ (cảm biến kích nổ)

2.7.1 Nhiêm vụ

Cảm biến kích nổ thường được chế tạo bằng vật liệu áp điện Nó được gắntrên thân xilanh hoặc nắp máy để cảm nhận xung kích nổ phát sinh động cơ và

gởi tín hiệu này tới ECU, làm trễ thời điểm đánh lửa nhằm ngăn chặn hiện tượngkích nổ.

2.7.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 2.27 Cảm biến tiếng gõ.

Thành phần áp điện trong cảm biến kích nổ được chế tạo bằng tinh thểthạch anh là những vật liệu khi có áp lực sẽ sinh ra điện áp (piezoelement).Phần tử áp điện được thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần sốrung của động cơ khi có hiện tượng kích nổ để xảy ra hiệu ứng cộng hưiởng(f=7kHz) Do tiếng gõ của động cơ có tần số xấp xỉ 7kHz, nên điện áp kích nổphát ra sẽ đạt mức cao nhất tại tần số này Có 2 loại cảm biến kích nổ Một loạitạo ra điện áp cao trong dải tần số hẹp của rung động, còn loại kia tạo ra điện ápcao trong dải tần số rộng Như vậy, khi có kích nổ tinh thể thạch anh sẽ chịu áplực lớn nhất và sinh ra một điện áp Tín hiệu điện áp này có giá trị nhỏ 2,4V.Nhờ tín hiệu này ECU nhận biết hiện tượng kích nổ và điều chỉnh giảm gócđánh lửa cho đến khi không còn kích nổ ECU sau đó có thể chỉnh thời điểmđánh lửa sớm trở lại sau một khoảng thời gian nhất định

Hình 2.28 Đồ thị biểu diễn tần số kích nổ

 Mạch điện:

Hình 2.29 Mạch điện cảm biến tiếng gõ.

2.8 Một số tín hiệu khác

2.8.1 Tín hiệu khởi động

Khi khởi động, một tín hiệu từ máy khởi động được gởi về ECU để tăng thêmlương xăng phun trong suốt quá trình khởi động

Hình 2.30 Tín hiệu khởi động

2.8.2 Tín hiệu công tắc máy lạnh

Khi bật công tắc máy lạnh, để tốc độ cầm chừng ổn định phải gởi tín hiệu báo vềECU nhằm điều khiển thời điểm đánh lửa và tốc độ cầm chừng (ISC)

Hình 2.31 Tín hiệu công tắc máy lạnh

2.8.3 Tín hiệu phụ tải điện

Khi bật các phụ tải điện công suất lớn trên xe,máy phát sẽ phát dòng lớn và tốcđộ cầm chừng giảm do tăng tải trên máy phát Hậu quả là tốc độ cầm chừnggiảm làm động cơ rung hoặc hoạt động không ổn định Vì vậy, cần phải báo choECU biết tín hiệu tải điện để điều khiển tốc độ cầm chừng Có nhiều cách đểbáo cho ECU biết tín hiệu này Trên xe Toyota, hoạt động của các phụ tải điệncó công suất lớn được đưa đến ECU qua tín hiệu ELS (electrical load signal).Mạch điện:

Hình 2.32 Tín hiệu phụ tải điện