Cảm biến đo gió được sử dụng trên hệ thống phun xăng điện tử KFZ-2001D để nhận biết lưu lượng không khí nạp vào.. Cảm biến lưu lượng không khí nạp lắp ráp trong hệ thống hút không khí:
Trang 1+ Cảm biến lưu lượng khí nạp
+ Cảm biến nhiệt độ khí nạp
+ Cảm biến nhiệt độ máy
+ Cảm biến tốc độ
+ Cảm biến vị trí bướm ga
+ Rơle nhiệt thời gian
+ Thiết bị bổ sung không khí đốt nóng bằng dòng điện
2.2.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp
Thiết bị đo lưu lượng của các hệ thống phun xăng điện tử KFZ-2001D thuộc loại lưu lượng kế thể tích
Cảm biến đo gió được sử dụng trên hệ thống phun xăng điện tử KFZ-2001D
để nhận biết lưu lượng không khí nạp vào Nó là một trong những cảm biến quan trọng nhất Tín hiệu lưu lượng gió được sử dụng để tính toán lượng xăng phun cơ
Hình 2.11 Cảm biến lưu lượng không khí nạp lắp ráp trong hệ thống hút
không khí:
1- Bướm ga; 2- Bộ cảm biến dòng khí nạp; 3- Tín hiệu của bộ cảm biến nhiệt độ không khí nạp cung cấp cho ECU; 4- ECU; 5- Tín hiệu của bộ cảm biến lưu lượng dòng khí nạp cung cấp cho ECU; 6- Bầu lọc không khí
Ql- Khối lượng không khí nạp; α- Góc xoay của mâm đo
Trang 2bản và góc đánh lửa sớm của Buji Hoạt động của nó dựa vào nguyên lý dùng điện
áp kế có điện trở thay đổi kiểu trượt
Có cấu tạo của cảm biến lưu lượng khí nạp gồm có: cánh đo gió được giữ bằng một lò xo hoàn lực, cánh giảm chấn, buồng giảm chấn, vít chỉnh cầm chừng, mạch rẽ phụ trợ Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu cánh trượt được gắn đồng trục với rơle bơm xăng
Lượng gió vào động cơ nhiều hay ít là phụ thuộc vào vị trí mở bướm ga và tốc độ của động cơ Khi gió nạp đi qua bộ đo gió từ lọc gió nó sẽ mở dần cánh đo chống lại sức căng của lò xo Khi gió vào cân bằng với lực lò xo thì cánh đo sẽ cân bằng Cánh đo và áp kế được gắn đồng trục nhằm mục đích để góc mở cánh đo sẽ được chuyển thành tín hiệu điện áp nhờ điện áp kế
Chuyển động của dòng khí qua lưu lượng kế sẽ tác dụng một lực tỉ lệ với lưu lượng không khí lên cửa đo, làm cửa này quay đi một góc cho đến khi cân bằng với lực của lò xo xoắn lắp trên trục quay Kết cấu của thiết bị đo tạo ra một quan hệ dạng lôgarit giữa góc quay của cửa đo và thể tích không khí, nhằm mục đích đạt được độ nhạy cao ngay cả khi lưu lượng nhỏ Trong thực tế, do quá trình nạp ở động cơ không liên tục nên tồn tại các sóng áp suất trong đường nạp Cửa bù trừ có
Hình 2.12 Cảm biến lưu lượng khí nạp
1 Cánh đo 2 Cửa bù trừ 3 Buồng giảm chấn
4 Điện kế kiểu trượt 5 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp
6 Mạch không khí tắt 7 Vít điều chỉnh
Trang 3tác dụng ổn định vị trí của thiết bị đo, vì các sóng áp suất sẽ tác dụng đồng đều lên
cả hai cửa và lực tác dụng sẽ bù trừ lẫn nhau, không làm ảnh hưởng đến phép đo Thể tích phía sau cửa bù trừ cũng có tác dụng giảm chấn, giữ ổn định vị trí góc trước các xung động áp suất
Hình 2.14 Mặt bên phía nạp không khí của bộ cảm biến lưu lượng
không khí
1- Cửa bù trừ 2-Buồng giảm chấn 3- Mạch không khí tắt 4- Cửa đo dòng khí nạp 5-Vít chỉnh hỗn hợp không tải
Hình 2.13 Mặt bên phía lắp ráp mạch điện của bộ cảm biến lưu
lượng không khí
1- Bánh răng cuốn lò xo 2- Lò xo hồi
3- Khe hướng dẫn 4- Tấm sứ gắn biến trở 5- Cần gạt; 6- Chổi tiếp xúc 7- Đĩa công tắc
Trang 4 Cánh đo của cảm biến đo lưu lượng không khí
Lượng khí nạp được hút vào trong xilanh được xác định bằng độ mở của bướm ga và tốc độ động cơ Khí nạp hút qua cảm biến lưu lượng gió thắng lực căng của lò xo mở tấm đo Tấm đo và biến trở có cùng một trục quay nên góc mở của tấm đo được biến chuyển thành điện áp ECU sẽ nhận tín hiệu điện áp này (Vs) và
do đó nhận biết góc mở của tấm đo từ biến trở, cánh đo và đường đặc tính như hình 2.14
Vít chỉnh hỗn hợp không tải
Vít điều chỉnh hỗn hợp không tải: cảm biến lưu lượng khí nạp có hai mạch gió, mạch gió chính đi qua cánh đo gió và mạch gió rẽ đi qua vít điều chỉnh Lượng gió hút vào động cơ quyết định bởi độ mở bướm ga Nếu lượng gió qua mạch rẽ tăng thì sẽ làm giảm lượng gió qua đường gió chính tức qua cánh đo gió vì thế góc
mở bướm ga sẽ nhỏ lại Ngược lại nếu lượng gió qua mạch rẽ giảm sẽ làm tăng lượng gió qua cánh đo gió, góc mở cánh đo sẽ lớn lên
Vì lượng xăng phun cơ bản phụ thuộc vào góc mở cánh đo, nên tỷ lệ xăng – gió có thể thay đổi bằng cách chỉnh lượng gió qua mạch rẽ
Hình 2.15 Cánh đo và đường đặc tính của cảm biến lưu lượng không khí
Trang 5Trên hình 2.16 là cảm biến lưu lượng không khí có hai đường khí, đường khí chính, khí nạp được hút qua đó và đường khí phụ Lượng khí đi qua đường khí phụ
có thể điều chỉnh bằng vít chỉnh hỗn hợp không tải
Lượng khí hút vào trong động cơ được xác định bằng độ mở của bướm ga Nếu lượng khí đi qua đường khí phụ tăng lên, thì không khí đi qua tấm đo giảm xuống và góc mở của tấm đo sẽ nhỏ hơn
Ngược lại, nếu lượng khí đi qua đường khí phụ giảm xuống, lượng khí đi qua tấm đo sẽ tăng lên và góc mở sẽ lớn hơn Do lượng phun cơ bản được quyết định qua góc mở của tấm đo gió, nên tỷ lệ không khí- nhiên liệu tại chế độ không tải với vít điều chỉnh hỗn hợp không tải, có thể điều chỉnh được tỷ lệ nồng độ CO trong khí
xả Mặc dù vậy, điều này chỉ có tác dụng tại tốc độ không tải bởi vì nếu tấm đo mở rộng thì lượng khí đi qua đường khí phụ sẽ nhỏ hơn nhiều so với đường khí chính
Khoang giảm chấn và tấm chống rung
Khoang giảm chấn và tấm chống rung giúp làm việc ổn định chuyển động của tấm đo Nếu lượng khí nạp chỉ được đo bằng tấm đo, sự thay đổi lượng khí sẽ làm cho tấm đo bị rung động Nhưng khi tấm chống rung được gắn vào sao cho nó
Hình 2.16 Cấu tạo vít chỉnh hỗn hợp không tải
Trang 6chuyển động cùng với tấm đo, nó sẽ hấp thụ các rung động và làm ổn định chuyển động của tấm đo
Để ngăn ngừa dao động người ta thiết kế một cánh giảm chấn liền với cánh
đo để tiếp nhận rung động – Dao động do áp lực hút sẽ tác động đồng thời và bằng nhau lên cả hai cánh Kết quả là mômen lực tác dụng lên hai cánh Mặt khác, cánh giảm chấn ép khí trong buồng giảm chấn có tác dụng như một bộ giảm dao động
Công tắc bơm nhiên liệu
Trên hình 2.18 là công tắc bơm nhiên liệu được lắp trong biến trở và nó đóng (bật) khi động cơ đang chạy và không khí đi qua công tắc bơm nhiên liệu, sẽ tắt khi động cơ ngừng làm việc (bơm nhiên liệu sẽ ngừng làm việc khi động cơ tắt thậm chí có điện bật ở vị trí ON)
Hình 2.17 Kết cấu và đường đặc tính của khoang giảm chấn và tấm đo
Hình 2.18 Công tắc bơm nhiên liệu
Trang 7Một điện thế kế sẽ tạo ra một tín hiệu điện Us tỉ lệ với góc quay của cửa, có nghĩa là tỉ lệ với lưu lượng thể tích Tuỳ theo cấu tạo của điện thế kế, tín hiệu này sẽ
tỉ lệ thuận hoặc tỉ lệ nghịch với lưu lượng thể tích Để tránh sai số do sự già hoá hoặc do dao động nhiệt độ của điện thế kế, dẫn đến thay đổi giá trị điện trở của mạch, bộ điều khiển trung tâm sẽ xử lý tỉ lệ giữa các điện trở
Khi lưu lượng nhỏ, cửa đo gần như đóng kín Vít điều chỉnh cho phép một lượng nhỏ không khí đi vào động cơ không qua cửa đo, nhằm mục đích điều chỉnh hỗn hợp chạy không tải của động cơ
Quan hệ giữa thể tích không khí nạp, góc quay cửa đo , điện thế của tín hiệu đo lưu lượng Us và lượng xăng cung cấp Ve Giả sử có một thể tích không khí nào đó đi vào động cơ Khi đó lượng nhiên liệu lý thuyết cần thiết sẽ được xác định bởi điểm D Góc quay của cửa đo sẽ tương ứng với điểm A, và điện áp của tín hiệu
đo do điện thế kế phát ra sẽ tương ứng với điểm B Bộ điều khiển trung tâm sẽ chỉ
m3/h
Hình2.19 Sơ đồ mối quan hệ giữa các đại lượng
Ql: Lượng gió nạp vào động cơ α: Góc mở cánh đo gió Qk: Lượng gió nạp lý thuyết Us: Tín hiệu điện áp của cảm biến đo
Ve: Tín hiệu mở vòi phun chính
Trang 8huy các vòi phun cung cấp một lượng xăng (điểm C) đúng bằng lượng xăng xác định lý thuyết
2.2.2.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Cảm biến nhiệt độ khí nạp dùng để xác định nhiệt độ khí nạp Nó gồm một điện trở gắn trong cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc trên đường nạp
Thể tích và mật độ không khí thay đổi theo nhiệt độ Nếu nhiệt độ không khí cao thì hàm lượng ôxy trong không khí giảm Nhiệt độ không khí thấp, hàm lượng ôxy trong không khí tăng Vì thế, dù lượng không khí được đo bởi bộ đo gió như nhau nhưng tuỳ thuộc vào nhiệt độ của không khí mà lượng xăng được phun ra cũng khác nhau
ECU xem nhiệt độ 20oc là nhiệt độ chuẩn Nếu nhiệt độ lớn hơn 20oc thì sẽ điều khiển giảm lượng xăng phun vào, nếu nhiệt độ không khí nạp vào mà nhỏ hơn
20oc thì ECU sẽ điều khiển tăng lượng xăng phun vào Với phương pháp này tỷ lệ hỗn hợp sẽ được đảm bảo theo nhiệt độ môi trường
2.2.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (cảm biến nhiệt độ máy)
Nhiệm vụ của nó là xác định nhiệt độ của động cơ, có cấu tạo là một điện trở nhiệt hay một Diode
Nguyên lý của cảm biến nhiệt độ nước làm mát là một phần tử cảm nhận sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ Nó được làm bằng vật liệu có hệ số nhiệt điện trở
âm (NTC) Khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm và ngược lại Các loại cảm biến
Hình 2.20 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp
1 Giắc nối điện
2 Vỏ
3 Điện trở (TNCII)
Trang 9nhiệt độ nước làm mát hoạt động theo cùng một nguyên lý như trên nhưng mức độ hoạt động và sự thay đổi nhiệt độ có khác nhau
Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị dòng điện gửi đến động cơ Khi nhiệt độ của động cơ thấp, giá trị điện trở của cảm biến sẽ cao, tín hiệu điện áp
sẽ gửi về ECU thấp, ECU sẽ biết được động cơ đang nguội lạnh Khi nhiệt độ của động cơ nóng, giá trị điện trở giảm, tín hiệu điện áp gửi về ECU cao, ECU sẽ biết được nhiệt độ của động cơ đang nóng Nhờ vậy ECU điều khiển đúng lượng xăng cần thiết phun vào các xilanh
Trên động cơ làm mát bằng gió, bộ cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp đặt ngập trong thân máy, với động cơ làm mát bằng nước, cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp đặt ngập trong bọng nước của động cơ
Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ nước làm mát thường là trụ rỗng có ren ngoài bên trong có gắn một điện trở có hệ số điện trở nhiệt âm
Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, tín hiệu thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh ECU sẽ tăng lượng xăng phun thiện tính năng hoạt động khi động cơ lạnh
Khi nhiệt độ nước làm mát cao thì ECU sẽ giảm lượng xăng phun
Hình 2.21 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
1 Giắc nối điện
2 Vỏ
3 Điện trở (TNCII)
Trang 102.2.2.4 Cảm biến tốc độ
Cảm biến tốc độ nhận biết tín hiệu của xe đang chạy sau đó gửi tín hiệu về ECU để điều khiển tốc độ cầm chừng và tỷ lệ hoà khí phù hợp khi tăng tốc hoặc giảm tốc độ
Có các loại cảm biến tốc độ sau:
Loại cảm biến từ tính
Loại cảm biến từ trở
Loại cảm biến quang
Loại công tắc từ
Trong trường hợp đơn giản nhất, thông tin về tốc độ quay động cơ được lấy
từ tiếp điểm của bộ phân phối đánh lửa Nếu động cơ được trang bị hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm, tốc độ quay sẽ được xác định qua xung điện cao áp từ đầu ra số 1 của bôbin đánh lửa Ở nhiều loại HTPX điện tử khác, các thông tin về tốc độ của động cơ, vị trí trục khuỷu hoặc pha làm việc theo hai nguyên tắc từ tính hoặc quang học
Trong mô hình hệ thống phun xăng KFZ-2001D sử dụng loại cảm biến tốc
độ kiểu công tắc từ
Hình 2.22 Cảm biến tốc
n : Số vòng quay (bằng 1/2 vòng quay trục chính)
1 Bộ chia điện 2 IC điều khiển (ECU) 3 Cảm biến tốc độ
Trang 11Nam châm điện được gắn với dây nối với đồng hồ tốc độ xe và quay theo Đây là một công tắc được đặt đối diện với nam châm điện khi nam châm điện quay theo dây đồng hồ tốc độ công tắc sẽ đóng mở theo chiều của lực từ trường sinh ra
Khi nam châm quay ở một vị trí song song với công tắc, chiều của lực từ trường sẽ cảm ứng trên công tắc thanh hai nam châm điện khác cực làm chúng hút nhau, công tắc ở vị trí đóng
Khi nam châm quay ở vị trí thẳng đứng vuông góc với công tắc Chiều của lực từ trường sẽ cảm ứng trên công tắc thành hai nam châm điện cùng cực làm chúng đẩy nhau, công tắc ở vị trí mở
Các tín hiệu từ vị trí đóng mở công tắc sẽ được đưa trực tiếp tới ECU mà không qua bộ chuyển đổi xung nhờ tín hiệu sóng vuông Tại đây ECU sẽ điều khiển
tỷ lệ hoà khí phù hợp với khi tăng tốc hoặc giảm tốc
2.2.2.5 Cảm biến vị trí bướm ga
Trong mô hình phun xăng KFZ-2001D sử dụng loại cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm Cảm biến vị trí bướm ga là một dạng công tắc kép, có tác dụng xác định vị trí bướm ga ở hai trạng thái sau:
- Trạng thái không tải (khi tốc độ của xe là nhỏ nhất)
- Trạng thái toàn tải (khi xe lên dốc, hay khi xe muốn vượt xe khác)
Cảm biến vị trí bướm ga lắp ở hộp bướm ga, có liên hệ cơ khí với trục quay của bướm ga Chức năng của cảm biến này là chuyển đổi góc mở lớn nhỏ của bướm ga thành tín hiệu điện áp báo về ECU Cảm biến cung cấp cho ECU về vị trí bướm ga ở chế độ không tải và chế độ toàn tải
Công tắc loại này hoạt động theo nguyên lý đóng và ngắt tín hiệu này sẽ được đưa đến ECU để vi chỉnh lượng xăng ở vòi phun
Cấu tạo của loại cảm biến vị trí bướm ga này gồm có: hai công tắc điện được thiết lập tương ứng với hai vị trí của bướm ga Công tắc thứ nhất đóng khi bướm ga
mở gần như hoàn toàn (chế độ toàn tải), công tắc thứ hai tương ứng với chế độ không tải sẽ được đóng khi bướm ga khép đến một vị trí nhất định Sự đóng mạch
Trang 12của hai công tắc trên sẽ cho phép gửi một tín hiệu điện đến bộ điều khiển trung tâm ECU để thông báo hai chế độ làm việc đặc biệt của động cơ
2.2.2.6 Rơle nhiệt thời gian
Rơle nhiệt thời gian là một loại công tắc nhiệt, sử dụng thanh lưỡng kim giãn nở bằng nhiệt để đóng và ngắt tiếp điểm Do vậy bản thân nó được lắp ở nơi có ảnh hưởng của nhiệt độ nhiều nhất (lắp trực tiếp tiếp xúc với ngăn nước làm mát của động cơ) để ghi nhận nhiệt độ đặc trưng của động cơ
Với phương án này, một loại vòi phun khởi động lạnh sẽ được điều khiển bởi rơle nhiệt thời gian Bằng cách đấu nối tiếp tín hiệu điều khiển vòi phun khởi động lạnh với rơle nhiệt thời gian để khống chế sự đóng mở vòi phun khởi động lạnh tuỳ theo nhiệt độ của động cơ Khi động cơ khởi động khi máy còn lạnh vòi phun khởi động lạnh sẽ phun thêm một lượng xăng bổ sung vào đường nạp, ngoài lượng xăng
do vòi phun chính đã cung cấp
Rơle nhiệt thời gian gồm có các thành phần chính sau:
Hình 2.23 Cảm biến vị trí bướm ga
1 Công tắc toàn tải 2 Phiến quay
3 Trục của bướm ga 4 Công tắc chạy không tải
5 Hộp đấu dây điện a) Không tải b) Tải trung bình c) Toàn tải
