bao cao thuc hanh cam bien ky thuat do

Báo cáo thực hành môn cảm biến kỹ thuật đo chuyên ngành cơ khí động lực, cơ khí ô tô nguyên lý hoạt động các loại cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến áp suất khí nạp, cảm biến bướm ga,... Cách đo, tính toán các giá trị thu được

BÁO CÁO THỰC HÀNH CẢM BIẾN KỸ THUẬT ĐO

I Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT

1 Giới thiệu, nhiệm vụ:

Cảm biến ECT (Engine Coolant temperature) đo nhiệt độ nước làm mát động

cơ từ đó suy ra được nhiệt độ trung bình của động cơ ECT có nhiệm vụ đo nhiệt độ của nước làm mát động cơ và truyền tín hiệu đến bộ xử lý trung tâm để tính toán thời gian phun nhiên liệu, góc đánh lửa sớm, tốc độ chạy không tải, Ở một số dòng xe, tín hiệu này còn được dùng để điều khiển hệ thống kiểm soát khí xả, chạy quạt làm mát động cơ Cảm biến nhiệt độ nước làm mát được gắn ở thân động cơ và tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát

Mục đích thí nghiệm là quan sát sự thay đổi của tín hiệu điện áp đầu (hoặc điện trở) ra khi nhiệt độ nước thay đổi thay đổi

2 Nguyên lý làm việc và sơ đồ cầu tạo:

ECT có một điện trở nhiệt và khi nhiệt độ thay đổi trên ECT thì trở kháng của điện trở và điện áp trên THW cũng thay đổi Để đo sự thay đổi tín hiệu điện áp trên chân THW ta cắm đầu thu tín hiệu đen vào cổng E2 và đầu thu đỏ vào cổng THW Sau đó điều chỉnh biến trở bằng núm điều khiển màu đen rôi quan sát sự thay đổi điệnáp trên chân THW

Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT

3 Quy trình thực hành:

Trong thí nghiệm đo sự thay đổi điện trở nhiệt và điện áp người ta cho ECT và van hằng nhiệt vào trong chậu nước nguội và đun lên từ từ rồi đo lại sự thay đổi của điện áp hoặc thay đổi điện trở của biến trở được thực hiện trên 2 cảm biến khác nhau, đồng thời quan sát van hằng nhiệt

4 Kết quả đo:

Ở nhiệt độ 920C van hằng nhiệt bắt đầu mở và 1000C mở hoàn toàn

-Cảm biến 1:

Nhiệt độ (t◦)

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

5 Nhận xét:

Khi nhiệt độ của cảm biến tăng thì điện trở giảm dẫn đến tín hiệu điện áp giảm

Từ tín hiệu của điện áp của điện trở nhiệt bên trong cảm biến, ECM tính ra nhiệt độ

Ở nhiệt độ 920C van hằng nhiệt bắt đầu mở và 1000C van hằng nhiệt mở hoàn toàn

Ta có đồ thị thể hiện sự thay đổi của điện trở và tín hiệu điện áp theo nhiệt độ

Đồ thị sự thay đổi điện trở và tín hiệu điện áp theo nhiệt độ

II Cảm biến đo nhiệt độ khí nạp IAT (Intake Air Temperature):

1 Giới thiệu, nhiệm vụ

Mục đích thí nghiệm là quan sát sự thay đổi của tín hiệu điện áp đầu (hoặc điệntrở) ra khi nhiệt độ khí nạp thay đổi thay đổi

2 Nguyên lý làm việc và sơ đồ cầu tạo:

Trong cảm biến IAT có một điện trở nhiệt, khi nhiệt độ tăng làm cho trở khángcủa điện trở giảm Ta có điện áp 5V được cấp cho IAT thông qua điện trở R mắc nối tiếp với IAT Khi trở kháng của điện trở trong IAT giảm làm cho làm cho dòng điện trong mạch tăng, kéo theo sụp áp trên điện trở R tăng và làm cho điện áp tại chân giảm xuống

3 Quy trình thực hành:

Các bước để đo như sau:

- Cắm đầu thu tín hiệu đen vào cổng E2 và đầu đỏ vào cổng THA

- Sử dụng máy sấy để tạo ra sự thay đổi của nhiệt độ dòng khí tác dụng lên cảm biến và quan sát sự thay đổi điện trở

- Quan sát sự thay đổi điện trở

4 Kết quả đo:

5 Nhận xét:

- Cũng giống như ECT, khi nhiệt độ của cảm biến IAT tăng thì điện trở giảm dẫn đến

tín hiệu điện áp giảm Từ tín hiệu của điện áp của điện trở nhiệt bên trong cảm biến, ECM tính ra nhiệt độ

- Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng

- Ta có quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ gần như là tuyến tính do đó thuận lợi cho

tính toán

- Ta có thể sử dụng cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ của khí thải động cơ, đo nhiệt độcủa nhiên liệu để từ đó có thể quyết định có nên sấy nóng nhiên liệu hay không khi xekhởi động trong mùa đông Ngoài ra ta có thể sử dụng cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt

độ không gian trong xe để quyết định nhiệt độ mà hệ thống điều hòa không khí bắt đầu làm việc nhờ đó tiết kiệm được nhiên tiêu hao của động cơ

-Với loại cảm biến này cần có độ nhạy rất cao nên vật liệu kim loại chế tạo yêu cầu rất khắc khe, phải bảo đảm:

+Dễ nóng và chịu nhiệt cao

+Độ thuần khiết rất cao

+Có tính ô xi hóa trong môi trường chịu ô xi hóa, dễ thay đổi khi có sự rất nhỏ

về nhiệt độ

III CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT KHÍ NẠP

1 Giới thiệu, nhiệm vụ:

Mục đích thí nghiệm là quan sát sự thay đổi của điện áp đầu ra khi thay đổi áp suất tác dụng lên cảm biến

2 Nguyên lý làm việc và sơ đồ cầu tạo:

Nguyên tắc hoạt động của cảm biến này dựa trên hiệu ứng “áp trở”, khi điện trở của 1 chất bán dẫn do áp lực bên ngoài Cấu tạo của cảm biến này là các điện trở bán dẫn được đặt trên một màng silicon mỏng Một mặt của tấm silicon này được tiếp xúc với môi trường có áp suất chuẩn Một mặt tiếp xúc với môi trường có áp suất cần đo Sự biến dạng của tấm silic dưới tác dụng củaáp suất bên ngoài sẽ thay đổi giá trị các điện trở đặt trên nó Các điện trở “áp trở” này mắc theo mạch cầu wheastone

Điện áp Vout thường rất nhỏ và có nhiễu nhiệt độ Do đó ta cần có mạch bù nhiệt, lọc nhiễu và khuyếch đại tín hiệu điện áp lên Mạch lọc và khuyếch đại thường là kết hợp các bộ khuyếch đại thuật toán

3 Quy trình thực hành:

Các bước thực hành:

- Cắm đầu thu tín hiệu đen vào cổng E2 và đầu đỏ vào cổng PIM

- Sử dụng xi-lanh bơm hút để tạo ra sự thay đổi của áp suất tác dụng lên cảm

biến và quan sát sự thay đổi điện áp

Khi tăng áp suất tác dụng lên cảm biến thì điện áp đầu ra tang

IV CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA

1 Giới thiệu, nhiệm vụ:

Mục đích: Vẽ đường đặc tính của cảm biến

2 Nguyên lý làm việc và sơ đồ cầu tạo:

Cảm biến đo vị trí của bướm ga được sử dụng để theo dõi vị trí của vị trí của bướm ga trong động cơ đốt trong

Hoạt động của cảm biến: Con trượt của biến trở được nối trực tiếp với trục của bướm ga Khi van này thay đổi vị trí làm con trượt thay đổi vị trí trên biến trở

Từ đó thay đổi điện áp trên chân VTA Do đó, đo sự thay đổi tín hiệu điện áp trên chân VTA ta sẽ tính được vị trí của van

3 Quy trình thực hành:

Các bước tiến hành

- Cắm đầu thu tín hiệu đen vào cổng E2 và đầu đỏ vào cổng VTA1

- Đặt cảm biến ở trạng thái đóng hoàn toàn Ghi lại giá trị góc quay và giá trị điện áp tương ứng

- Lần lượt xoay bướm ga tới các góc trên thang chia (0-900) Ghi lại giá trị điện áp tương ứng

4 Kết quả đo:

Bảng giá trị:

Độ mở(%)

Điện áp(V)

Điện trở(kΩ)

V VAN HẰNG NHIỆT

Van bắt đầu chớm mở ở nhiệt độ 92◦C

VI CẢM BIẾN ĐIỆN TỪ

1 Giới thiệu, nhiệm vụ:

Mục đích: tìm hiểu hoạt động của cảm biến điện từ thông qua cảm biến đo

vị trí, tốc độ và các loại xung tín hiệu trên mô hình hệ thống phun xăng - đánh lửa động cơ 4A-FE

2 Nguyên lý làm việc và sơ đồ cầu tạo:

2.1:Nguyên tắc hoạt động của cảm biến

Các loại cảm biến trên đều hoạt động dựa trên nguyên lý của hiện tượng cảm ứng điện

từ Kiểu cảm biến này gồm có nam châm vĩnh cửu, cuộn dây và lõi sắt

Trên roto tín hiệu có các răng cách đều nhau, và góc giữa hai răng chính làgóc quay của roto Khi roto quay ta có các răng này lần lượt đi qua đầu cảm ứng của cuộn dây cảm ứng Khi răng thứ nhất của roto đi đến đầu cảm ứng thì làm từ thông trong cuộn dây tăng và trong cuộn dây xuất hiện một suất điện động ở mức cao và khi răng thứ nhất qua khỏi đầu cảm ứng làm cho từ thông qua cuộn dây giảm do khoảng cách của biên dạng ngoài của roto với đầu cảm ứng thay đổi dẫn đến làm cho suất điện động trong cuộn dây giảm Sau đó khi răng tiếp theo gần đến đầu cảm ứng thì từ thông trong cuộn dây lại tăng và đạt cực đại khi răng này đến qua đầu cảm ứng và lúc này trong cuộn dây lại có sinh ra một suất điện động ở mức cao và quá trình cứ tiếp tục cho các răng tiếp theo.Vậy khi nhận được hai xung ở mức cao liên tiếp thì ta có đó chính là góc quay của roto đây là tín hiệu góc quay G và số xung có được trong một giây chính là tần số của tín hiệu đây chính là tín hiệu NE, dựa vào tần số này cùng với số răng của roto ta có thể xác định được số vòng quay của roto

Xung điều khiển đánh lửa IGT

Hình trên mô tả quá trình dịch chuyển xung IGT trong CPU về phía trước của

tử điểm thượng khi có sự hiệu chỉnh về góc đánh lửa cơ bản ( ) và góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh ( ) ngoài ra, xung IGT có thể được xén trước khi gởi qua Igniter

+Tín hiệu IGF:

IC đánh lửa gửi một tín hiệu IGF đến ECU động cơ bằng cách dùng lực điện động ngược được tạo ra khi dòng sơ cấp đến cuộn đánh lửa bị ngắt hoặc bằng giá trị dòng điện sơ cấp Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu IGF nó xác địnhrằng việc đánh lửa đã xảy ra

+ Xác định góc thời điểm đánh lửa ban đầu

Góc thời điểm đánh lửa ban đầu được xác định

Góc đánh lửa ban đầu

Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu NE (điểm B), sau khi nhận tín hiệu G (điểm A), ECU xác định rằng đây là góc thời điểm đánh lửa ban đầu khi trục khuỷu đạt đến   trước điểm chết trên (khác nhau giữa các kiểu động cơ)

Vị trí gá đặt của cảm biến G và NE.

Sơ đồ bố trí của cảm biến G và NE

3 Quy trình thực hành

Các bước thực hành:

- Cắm đầu thu tín hiệu cổng G , NE+ , IGF, IGT, #10, #20

- Chỉnh chế độ xem tín hiệu xoay chiều

- Cho chạy động cơ xoay bộ chia điện bằng cách chỉnh biến trở Quan sát tín hiệu thu được trên màn hình hiển thị

- Thay đổi tốc độ động cơ để xem sự thay đổi của tín hiệu thu được

Cổng tín hiệu

4 Kết quả đo

+G1:

+IGF:

+IGT:

+NE+:

- Tín hiệu vòi phun #10

Không tải

Thay đổi tải

20# Tải nhỏ

20# Tải lớn

5.NHẬN XÉT

Ta thấy tín hiệu G có tần số thấp nhất, khoảng cách của hai xung liên tiếp bằng góc quay của trục khuỷu là 1800 tức là tương ứng với các kì làm việc của động cơ.

+Với tín hiệu NE thì ta thấy có tần số cao nhất trong các tín hiệu Sở dĩ có điềunày là do số răng của roto tín hiệu NE lớn hơn roto tín hiệu G Ta có khi số răng càng nhiều thì số xung đếm được trong một giây càng lớn thì kết quả đo càng chính xác vì khi đó giảm được sai số do số xung thu được không phải là

số nguyên trong một giây

+Ưu điểm của cảm biến này là không cần cung cấp điên áp ngoài cho cảm biến

do đó tiết kiệm được năng lượng và làm việc tin cậy hơn Cảm biến điện từ cho

ta tín hiệu đầu ở dạng xoay chiều nên việc xử lí tín hiệu đơn giản và nhanh chống hơn

+Nhược điểm của cảm biến điện từ là tín hiệu có thể bị nhiễu dẫn đến tín hiệu đầu ra không chính xác Nếu một lí do nào đó là cho một số răng của roto bị gãy thì xung đưa về không đúng dẫn đến kết quả bị sai trong khi cảm biến vẫn làm việc bình thường

+Ứng dụng : Ta có thể sử dụng cảm biến điện từ để đo tốc độ của xe khi

chuyển động trên đường, đo số vòng quay của tuabin máy phát điện để từ đó điều chỉnh kịp thời lưu lượng nước qua tuabin đảm bảo cho số vòng quay của tuabin là không đổi

VI TÌM HIỂU BĂNG THỬ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

1 Sơ đồ bố trí

Động cơ cần thử sẽ làm quay đĩa( reistance disk) Đĩa ở đây là rotor còn trên stato có gắn nhiều cuộn dây Khi dòng điện vào cuộn dây sẽ tạo ra lực cản lên đĩa

từ đó thay đổi tải của động cơ

2 Đặc điểm:

- Môi trường truyền mômen là môi trường điện từ

- Nước chỉ làm nhiệm vụ làm mát trong khi bang thử thủy lực nước làm chất lỏng công tác

- Điều chỉnh tải bằng cách thay đổi điện trở tải

- Công suất động cơ tiêu thụ vào việc quay máy phát điện một chiều hay xoay chiều

Ưu điểm:

- Có thể xác định tổn hao cơ khí của động cơ động cơ và có thể khởi động -Làm việc êm dịu, kết cấu gọn nhẹ, dễ tìm máy phát điện làm vì có thể dùng bất kỳ máy điện nào

- Băng thử được dùng cho các động cơ có công suất từ nhỏ đến lớn, tốc độ trung bình hay cường hóa

- Có thể tạo được nhiều dạng đường đặc tính khác nhau

- Trong điều kiện cho phép có thể thu hồi được năng lượng động cơ

Hạn chế:

-Giá thành cao hơn các loại khác, nhất là máy điện một chiều vì chế tạo khó, dùng nhiều kim loại đắt tiền

- Hiệu suất máy điện phụ thuộc vào chế độ tải, tốc độ, nhiệt độ

MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC TẾ