Các cảm biến ( điện động cơ )

các cảm biến ô tô, cảm biến động cơ phục vụ môn học điện động cơ, giáo trình điện động cơ, mối liên hệ các cảm biến, các cảm biến ngõ vào điều khiển hoạt động động cơ, cảm biến đo gió, cảm biến bướm ga, cảm biến kích nổ, cảm biến oxi,...

Trang 1

CHƯƠNG 2: CÁC CẢM BIẾN

NGÕ VÀO – ĐIỀU KHIỂN

ĐỘNG CƠ

Trang 2

2.1 Cảm biến đo gió

2.1.1 Bộ đo gió

Công cụ dùng để đo lượng gió nạp vào động cơ Đây làmột trong những cảm biến quan trọng nhất của hệ thống L-Jetronic Tín hiệu lượng gió được dùng để tính ta thời gianphun cơ bản

• Kiểu trượt:

Trang 3

2.1.1 Bộ đo gió

Hoạt động dựa vào nguyên lý dùng điện áp kế, có điệntrở thay đổi kiểu trượt Tín hiệu đo gió được sử dụng để tínhtoán lượng nhiên liệu phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơbản nhờ kết hợp với cảm biến nhiệt độ khí nạp (quy ra tỉ lệkhông khí) Loại cảm biến kiểu trượt này sử dụng trên hệ

thống L –Jetronic.

+ Cấu tạo và chức năng: Bộ đo gió kiểu trượt bao gồm:

cánh đo gió được giữ bằng lò xo hoàn lực, điện áp kế kiểutrượt được gắm đồng trục với cánh đo gió, vít chỉnh hỗnhợp cầm chừng (vít CO), công tắt bơm xăng, buồng giảmchấn, cánh giảm chấn

Trang 4

2.1.1 Bộ đo gió

Kiểu trượt:

Phương pháp đo: Lượng gió vào động cơ nhiều hay ít làtùy thuộc vị trí mở cánh bướm ga và tốc độ động cơ Giónạp đi qua bộ đo gió từ lọc gió nó sẽ mở dần cánh đo chốnglại sức căng lò xo Khi lực gió vào cân bằng với lực lò xothì cánh đo sẽ cân bằng Cánh đo và điện áp kế được thiết

kế đồng trục mục đích để góc mở cánh đo sẽ được chuyểnthành tín hiệu điện áp nhờ điện áp kế

Trang 5

Trang 6

2.1.1 Bộ đo gió

Trang 7

Trang 8

2.1.1 Bộ đo gió

Kiểu trượt:

Công tắc bơm nhiên liệu: Được thiết kế chung vào điện

áp kế khi động cơ chạy, gió được hút vào nâng cánh đo lênlàm công tắc đóng Khi động cơ ngừng đo không có lực giótác động lên cánh đo làm cánh đo hạ xuống, công tắc hở

Do một lý do nào đó mà động cơ không hoạt động dù côngtắc máy đang ở vị trí ON (như trường hợp tai nạn) thì bộ đogió vẫn không làm việc và bơm xăng không hoạt động.

Trang 9

2.1.1 Bộ đo gió

• Kiểu trượt: có 02 loại kiểu điện áp tăng và điện áp giảm

Trang 10

2.1.1 Bộ đo gió

• Loại này được cung cấp điện áp bình tại cực VB Khi VC

có điện áp không đổi thì điện áp VS tăng tỷ lệ với góc mởcủa cánh đo gió ECU so sánh điện áp bình (VB) với độchênh điện áp giữa VC và VS để xác định lượng gió nạp

• Vì tính chất mạch như vậy nên dù điện áp bình có thay

đổi thì phép đo vẫn chính xác

• Nếu cực VC bị đoãn mạch, lúc đó lượng gió nạp sẽ tăng,ECU sẽ điều khiển lượng nhiên liệu phun là cực đại bấtchấp sự thay đổi ở tín hiệu VS Có nghĩa là khi động cơ ởcầm chừng, nhiên liệu được phun quá nhiều và động cơ sẽ

bị ngộp xăng dẫn đến ngưng hoạt động

Trang 11

2.1.2 Kiểu Karman

• Là loại cảm biến lưu lượng gió cảm quang trực tiếp lượng

khí nạp So với kiểu trượt thì nó có ưu điểm là nhỏ gọnhơn và nhẹ hơn Ngoài ra vì cấu trúc và đường ống đơngiản nên làm giảm trở lực đường ống nạp Có cấu tạo nhưtrên hình vẽ gồm một trụ đứng gọi là bộ tạo dòng xoáy,được đặt ở giữa dòng khí khi dòng khí đi qua bộ tạo xoáy

nó sẽ tạo ra một dòng khí xoáy gọi là dòng xoáy Karman

Trang 12

• Dòng xoáy Karman đi theo dòng hướng làm rung một

màng mỏng bằng kim loại làm thay đổi hướng chiếu sángcủa đèn led, từ đó một transistor quang sẽ cảm nhận sựthay đổi này tạo ra một xung tín hiệu có tần số f

• Nhờ đo tần số f này ECU sẽ xác định được lượng gió nạpvào động cơ khi lượng gió vào ít tấm kim loại rung ít tầng

số f thấp, khi lượng khí vào nhiều tấm kim loại rungnhiều, tầng số f cao

Trang 13

Trang 14

• 2.1.3 Kiểu dây nhiệt

• Loại này dùng một dây nhiệt đặt trong đường ống nạp.Khi không khí đi qua dây nó có khuynh hướng làm dâylạnh đi Lượng khí qua càng nhiều thì nhiệt độ của dâycàng thấp, làm giảm điện trở kháng trong dây Vì vậy cần

có một dòng điện phụ thêm dùng để duy trì trở khángtrong của dây bằng cách đo dòng điện này ECU sẽ xácđịnh được lượng gió nạp ECU sẽ chuyển đổi tín hiệu và

đo lượng gió tín bằng gram/s Sau khi tắc công tắc máyvẫn còn một dòng điện đi qua dây nhiệt làm nóng nó đểđốt sạch những phần tử dính trên dây có cấu tạo như trênhình

Trang 15

2.1.3 Kiểu dây nhiệt

Trang 16

2.1.3 Kiểu dây nhiệt

Cảm biến bị tác động bởi dòng khí trong đường ốngnạp, bất kỳ từ hướng nào nên có thể tăng độ sai số khi có

sự rung động của dòng khí

Trên các chế độ chuyển tiếp của động cơ, (tăng tốc, giảmtốc…) do cảm biến có độ nhạy cao nên ít có thể xảy ratrường hợp không ăn khớp giữa tín hiệu báo về ECU vàlượng không khí thực tế đi vào buồng đốt

Cảm biến đo gió kiểu nhiệt đo trực tiếp khối lượngkhông khí nên ECU không cần mạch hiệu chỉnh hòa khítheo áp suất khí trời cho trường hợp xe chạy ở vùng núicao

Trang 17

2.1.4 Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp MAP

• Cảm biến áp suất khí nạp loại áp

kế điện hoạt động dựa trên

wheatstone Cảm biến áp kế điệngồm 1 con chíp làm bằng siliconnhỏ có dạng như một cái màng

mà có chiều dày ở mé ngoàikhoảng 0,25mm càng vào giữacàng mỏng (0,025mm)

Trang 18

2.2 Cảm biến vị trí piston và tốc độ động cơ

2.2.1 Cảm biến điện từ

Bộ phận chính của cảm biến là một cuộn cảm nhận, mộtnam châm vĩnh cửu, một đĩa thép khắc rãnh hoặc tạo cựarăng phụ thuộc vào cách thiết kế hệ thống phun xăng

Trang 19

• 2.2.1 Cảm biến điện từ

Trang 20

2.2.1 Cảm biến điện từ

Tín hiệu G: Cuộn cảm nhận tín hiệu G, gắn trên thân của

bộ chia điện Rotor tín hiệu G có 4 răng sẽ cho 4 xung dạng

sin cho mỗi vòng quay của trục cam Xem hình 1

Tín hiệu NE: Tín hiệu NE được tạo ra trong cuộn cảm

cùng nguyên lý như tín hiệu G Điều khác nhau duy nhất là rotor của tín hiệu NE có 24 răng Cuộn dây cảm biến sẽ phát 24 xung trong mỗi vòng quay của delco.

Trang 21

2.2.2 Cảm biến quang:

Cảm biến quang thường dùng để đo tốc độ động cơ Nógồm một diode phát quang (đèn LED), một transistor cảmquang này cảm nhận ánh sáng và sẽ mở Khi đĩa phẳng cảnánh sáng đến transistor cảm quang thì nó sẽ đóng Tín hiệu

số này sẽ được gởi đến bộ xử lý Tại đây, số xung sẽ đượcđếm trong một khoảng thời gian nhất định Số xung sẽ chỉđịnh tốc độ động cơ khi đó thì đĩa phẳng thường được bắttrên đầu dây cáp của bộ tốc kế

Trang 22

2.2.2 Cảm biến quang:

Trang 23

2.2.3 Cảm biến Hall:

Cảm biến Hall dùng để xác định tốc độ động cơ và vị trícốt máy Cảm biến Hall dùng một chất bán dẫn đặt biệt códạng một thanh hình chữ nhật mỏng, bằng phẳng gọi là vậtliệu Hall hoạt động dựa trên nguyên tắt của hiệu ứng Hall

Cảm biến Hall: Thông thường cảm biến Hall đặt ở bộchia điện Nó gồm một nam châm vĩnh cửu với một khe từnhỏ đặt đối diện với vật liệu Hall Một van xoay gắn đồngtrục với bộ chia trên van xoay là các cánh chắn Khi vanxoay các cánh chắn sẽ chắn vào khe hở giữa nam châm vàvật liệu Hall nhưng không chạm vào chúng

Trang 24

2.2.3 Cảm biến Hall:

Trang 25

sơ đồ mạch

Trang 26

2.3 Cảm biến kích nổ

Cảm biến kích nổ thường được dùng là một bộ gia tốc kế

áp điện Nó sẽ cảm nhận xung kích nổ phát sinh trong động

cơ và gởi tín hiệu này đến bộ xử lý Thành phần áp điệnthông thường là thủy tinh, thạch anh là những vật liệu khichịu áp lực sẽ sinh ra được điện áp Một gia tốc kế sẽ đo sựtăng tốc Sự dao động là những xung tăng tốc

Trang 27

2.3 Cảm biến kích nổ

Trang 28

2.4 Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí cánh bướm ga được lắp ở thân cánhbướm Cảm biến này chuyển vị trí góc mở cánh bướm sang

vị trí điện áp gởi đến ECU

2.4.1 Loại hai tiếp điểm:

Trên các hệ thống L-jetronic, LE, LU, LH, EFI thôngthường sử dụng loại hai tiếp điểm Loại này cho ra hai tínhiệu tới ECU Tín hiệu cầm chừng dùng chủ yếu để điềukhiển việc ngắt nhiên liệu

Trang 29

2.4.2 Loại tuyến tính

Loại này có cấu tạo gồm hai con trượt, ở đầu mỗi con trượt được thiết kế có các tiếp điểm cho tín hiệu cầm chừng và tín hiệu góc mở cánh bướm Một điện áp không đổi với 5V (cung cấp) từ ECU cung cấp đến cực VC Khi cánh bướm

ga mở, con trượt trượt dọc điện trở và tạo ra điện áp ở cực VTA tương ứng với góc mở cánh bướm

• Khi cánh buớm ga đóng hoàn toàn thì tiếp điểm cầm

chừng nối cực IDL với cực E2

Trang 30

2.4.2 Loại tuyến tính

Trang 31

2.5 Cảm biến nhiệt độ động cơ

• Công dụng: dùng xác định nhiệt độ động cơ Có cấu tạo làmột biến trở nhiệt

• Nguyên lý:

Biến trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi điện trởtheo nhiệt độ Nó được làm bằng vật liệu có hệ số nhiệtđiện trở âm (NTC) Tức là khi nhiệt độ tăng sẽ làm chođiện trở giảm và ngược lại Sự thay đổi giá trị điện trở làmthay đổi giá trị dòng điện được gởi đến bởi ECU

Trang 32

2.5 Cảm biến nhiệt độ động cơ

Theo mạch ta có: Một tính hiệu điện áp 5V qua điện trởgiới hạn dòng (điện trở này có giá trị không đổi) tới cảmbiến rồi trở về ECU về max Nối song song với cảm biến làmột bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự thành số(gọi là bộchuyển đổi A/D) Bộ chuyển đổi A/D sẽ đo điện áp rơi (sụtáp) trên cảm biến

Trang 33

2.6 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp

• Cảm biến nhiệt độ khí nạp dùng xác định nhiệt độ khínạp Cũng giống như cảm biến nhiệt độ nhiệt độ nước, nógồm có 1 biến trở nhiệt được gắn trong bộ đo gió hoặctrên đường ống nạp Mật độ khí sẽ thay đổi theo nhiệt độ.Nếu nhiệt độ không khí cao thì hàm lượng oxy trongkhông khí giảm, khi nhiệt độ không khí lạnh thì hàmlượng oxy trong không khí tăng

• ECU xem nhiệt độ 200C là mức chuẩn, nếu nhiệt độ khínạp lớn hơn 200C thì ECU sẽ điều khiển giảm lượng xăngphun Với phương pháp này tỉ lệ hỗn hợp sẽ được đảmbảo theo nhiệt độ môi trường

Trang 34

2.6 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp

Trang 35

2.7 Cảm biến oxy

Để đạt được tính vận hành tốt và giảm sự ô nhiễm thìviệc giữ tỉ lệ xăng gió gần với tỉ lệ lý tưởng là điều cầnthiết Cảm biến Oxy được dùng để xác định thành phần hoàkhí tức thời của động cơ đang hoạt động, rồi từ việc xácđịnh đó gởi tín hiệu vào ECU để điều chỉnh tỉ lệ thích hợptrong chế độ điều khiển kín (Closed loop control) Cảmbiến Oxy được gắn ở đường ống thải tại vị trí mà luôn duytrì được nhiệt độ đảm bảo chức năng hiệu chỉnh

Trang 36

Có 2 loại là ZiO 2 và TiO 2

Trang 37

Trang 38

Cảm biến oxy với chức năng kiểm tra bộ lọc khí thải

Định dạng
Số trang	38
Dung lượng	1,9 MB