Trong bối cảnh đó, các cảm biến như cảm biến áp suất lốp TPMS và cảm biến nhiệt độ khí xả EGT đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất làm việc, an toàn, và tuân thủ quy chuẩ
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
TIỂU LUẬN CẢM BIẾN VÀ KỸ THUẬT ĐO
Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Minh Đức Sinh viên thực hiện: Phạm Công Thông
Mã sinh viên : 103220038 Lớp Hp : 22.Nh19
Nhóm HP: 1031640.2410.22.19
Đà Nẵng - 2024
Trang 2Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
Trang 3Lời nói đầu
Sau khi học xong học phần “Cảm biến và kỹ thuật đo” sinh viên ngành động lực được giao cho làm tiểu luận về: Tìm hiểu cấu tạo, thông số kỹ thuật, nguyên lý làm việc, vị trí sắp đặt, công dụng… của một loại cảm biến đo áp suất và một loại cảm biến nhiệt độ được sử dụng trên dòng xe ô tô Đây là một phần quan trọng trong nội dung học tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tự tìm tòi nghiên cứu để tổng hợp và vận dụng các kiến thức ấy để giải quyết vấn đề
Trong những năm gần đây, việc tăng cường độ an toàn, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm đã trở thành những yêu cầu cơ bản đối với các dòng
xe ô tô hiện đại Trong bối cảnh đó, các cảm biến như cảm biến áp suất lốp (TPMS) và cảm biến nhiệt độ khí xả (EGT) đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất làm việc, an toàn, và tuân thủ quy chuẩn về khí thải Bài tiểu luận này sẽ tìm hiểu khá chi tiết về hai cảm biến này trên xe Hyundai, bao gồm cấu tạo, nguyên lý làm việc, vị trí lắp đặt, công dụng và tên các dòng xe sử dụng chúng
Đây là lần đầu làm tiểu luận học phần “Cảm biến và kỹ thuật đo” sẽ không tránh được những sai sót về kiến thức lẫn cách trình bày em mong sẽ nhận được những lời đánh giá và nhận xét của thầy để em được củng cố lại kiến thức và rút ra bài học kinh nghiệm để làm các tiểu luận sau hoàn thiện hơn Cuối cùng tụi em xin cám
ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Minh Đức.
Trang 4Bài tiểu luận: Tìm hiểu về cảm biến áp suất lốp (TPMS) và cảm
biến nhiệt độ khí xả (EGT) trên dòng xe Hyundai
1 Cảm biến áp suất lốp (TPMS - Tire Pressure Monitoring System) theo xe Hyundai Santafe – Skyauto
1.1 Cấu tạo:
Cảm biến áp suất lốp TPMS S100 là một phần quan trọng trong hệ thống giám sát áp suất lốp của xe Hyundai Santafe - Skyauto, giúp báo hiệu kịp thời khi lốp bị xì hơi hoặc áp suất quá thấp TPMS bao gồm các thành phần chính sau:
- Van cảm biến:
+ Bộ phận này được làm từ thép không gỉ, có các cảm biến áp suất, nhiệt độ, mạch điện và pin Trong đó: phần tử cảm biến áp suất thì sử dụng màng nhạy cảm để phát hiện độ biến đổi áp suất bên trong lốp còn pin là nguồn cung cấp năng lượng cho cảm biến trong 5-10 năm
Trang 5+ Cảm biến áp suất lốp có nhiệm vụ đo lường độ căng của màng do áp suất bên trong lốp tác động lên, từ đó truyền dẫn các vi mạch điện tử khuếch đại, tạo tín hiệu điện đưa ra các chỉ số áp suất lốp Trong thiết kế của xe ô tô, chỉ số này sẽ hiển thị đèn cảnh báo trên màn hình taplo dưới đơn vị tính psi
+ Van cảm biến có 2 loại: Van gắn trong lốp ( trực tiếp) và van gắn ngoài lốp ( gián tiếp) Xe Hyundai Santafe - Skyauto sử dụng cảm biến áp suất lốp trực tiếp - Direct Tire Pressure Monitoring System (dTPMS)
- Cục xử lý trung tâm:
Cục xử lý trung tâm (nằm trong bo mạch của màn hình hiển thị) được xem là bộ phận quan trọng nhất của cảm biến giúp tiếp nhận và giải mã các tín hiệu điện từ van cảm biến áp suất lốp Sau khi được giải mã, các tín hiệu sẽ được truyền thông tin tới ECU
và hiển thị trên màn hình
- Màn hình chính:
+ Với sự phát triển công nghệ xe ô tô hiện nay, bộ cảm biến áp suất lốp thường được kết nối trực tiếp vào màn hình của xe, có khả năng tích hợp với điện thoại hoặc đồng
hồ thông minh Điều này hỗ trợ việc giám sát áp suất khi bơm tối ưu hơn, thuận lợi hơn
+ Cảm biến áp suất lốp S100 giao tiếp với xe thông qua cổng OBD2, hiển thị thông số
áp suất lên màn hình taplo, bảng điều khiển Đảm bảo thông tin chính xác, đường truyền tín hiệu ổn định
+ Cấu tạo chi tiết: Trạng thái sạc (Charging status): biểu tượng hiển thị mức pin hiện
tại của thiết bị Nhiệt độ lốp (Tire temperature): hiển thị nhiệt độ của từng lốp xe và giúp người dùng nhận biết khi nhiệt độ vượt ngưỡng an toàn Áp suất lốp (Tire
pressure): hiển thị áp suất của từng lốp Vị trí lốp (Tire position): hiển thị thông tin áp suất và nhiệt độ tương ứng với từng vị trí lốp xe Đơn vị nhiệt độ (Temperature unit):
có thể chuyển đổi giữa °C và °F Đơn vị áp suất (PSI/Bar): cho phép người dùng chọn đơn vị đo phù hợp với thói quen hoặc yêu cầu kỹ thuật Cảnh báo (Warning indicator):
Trang 6biểu tượng xuất hiện khi áp suất hoặc nhiệt độ lốp vượt ngưỡng an toàn và đi kèm âm báo để thu hút sự chú ý của người lái
1.2 Thông số kỹ thuật
+ Phạm vi đo áp suất: 0 - 6 bar.
+ Sai số đo: ± 1 bar.
+ Tần số truyền tín hiệu: 433.92 MHz.
+ Điện áp pin: 3.6 V.
+ Nhiệt độ hoạt động: – 40 độ C đến 115 độ C
+ Phạm vi kiểm soát nhiệt độ: – 40 độ C đến 115 độ C
Trang 71.3 Nguyên lý làm việc
- Cảm biến TPMS đo áp suất khí bên trong lốp qua phần tử nhạy cảm Khi áp suất lốp thay đổi, cảm biến chuyển đổi tín hiệu đó thành điện áp và truyền tới bộ điều khiển trung tâm (ECU) ECU phân tích dữ liệu và hiển thị trên taplo Khi áp suất quá thấp hoặc quá cao so với ngưỡng an toàn, hệ thống sẽ kích hoạt đèn cảnh báo, giúp tài xế
xử lý kịp thời để đảm bảo an toàn khi lái xe
- Xe Hyundai Santafe - Skyauto sử dụng dTPMS bằng phương pháp vật lý là gắn ở đầu van lốp xe bằng cách truyền phát tín hiệu giữa đầu cảm biến đến bộ điều khiển trung tâm theo thời gian thực và cảm biến này có ưu điểm là cho thông tin áp suất chính xác còn nhược điểm của hệ thống này là có chi phí khá cao
1.4 Vị trí lắp đặt:
Cảm biến TPMS được lắp bên trong lốp, thường tích hợp vào van lốp (đối với TPMS trực tiếp) Bộ thu tín hiệu được đặt gần ECU hoặc khu vực ăng-ten của xe
1.5 Công dụng của cảm biến áp suất lốp theo xe Santafe:
- Hiển thị áp suất lốp:
+ TPMS S100 giám sát trực tiếp áp suất lốp và nhiệt độ lốp xe Nhờ đó, các tài xế cũng sẽ biết được lốp xe có an toàn hay không Nếu lốp xe có dấu hiệu bất thường, người lái xe cũng kịp thời phát hiện và điều chỉnh để tránh xảy ra tai nạn
+ Có 2 phần chính đó là phần phát tín hiệu sử dụng 4 van cảm biến đo thông số áp suất và nhiệt độ bên trong lốp, mã hóa phát tín hiệu, sau đó bộ phận thứ 2 là phần nhận tín hiệu giải mã tín hiệu xử lý và hiển thị lên bảng điều khiển qua đường Canbus của xe Hiển thị rõ ràng chính xác, có độ nhạy cao Khi lốp có sự cố nó phát ra tiếng kêu và nhấp nháy tại lốp có vấn đề để tài xế dễ dàng xử lý, tránh tai nạn giao thông, tránh mòn lốp, tránh mất tập trung
Trang 8- Tăng tuổi thọ lốp: Khi áp suất lốp quá non hay quá căng thì lốp đều đối mặt với rất
nhiều nguy hiểm khác nhau Việc trang bị cảm biến áp suất lốp giúp người tài xế chủ động chăm sóc lốp xe và hiểu rõ lốp xe hơn Nhờ đó giúp kéo dài tuổi thọ lốp xe
- Tiết kiệm nhiên liệu tiêu thụ: Khi áp suất lốp 30% so với tiêu chuẩn thì lượng nhiên
liệu tiêu thụ tăng 15% TPMS có thể giúp lái xe để giữ áp suất tiêu chuẩn của lốp giảm tiêu thụ nhiên liệu
- Bảo vệ các bộ phận ô tô: nếu lái xe khi lốp không ở áp suất tiêu chuẩn (quá cao hoặc
quá thấp) nó sẽ gây mài mòn cho khung gầm của động cơ và hệ thống treo
- Bảo đảm hệ thống phanh hoạt động bình thường: nếu áp suất lốp không cân bằng, nó
sẽ làm cho xe chạy sai lệch khi phanh và tăng nguy cơ tai nạn
1.6 Tên dòng xe hyundai sử dụng TPMS: Hyundai Santa Fe (các đời từ 2015 trở
đi); Hyundai Tucson; Hyundai Elantra; Hyundai Kona; Hyundai Ioniq 5 (xe điện)…
Trang 92 Cảm biến nhiệt độ khí xả (EGT - Exhaust Gas Temperature Sensor) trên dòng
xe Hyundai
- Cảm biến nhiệt độ khí thải (EGT) là một thiết bị điện tử đo nhiệt độ của khí thải trong động cơ đốt trong Cảm biến này thường được lắp trong hệ thống xả và được sử dụng để theo dõi nhiệt độ của khí thải theo thời gian thực Các cảm biến này giúp tối
ưu hóa hỗn hợp nhiên liệu-không khí và đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả Nó cũng được sử dụng để theo dõi hiệu suất của hệ thống kiểm soát khí thải và ngăn ngừa
hư hỏng động cơ do nhiệt độ quá cao
- Dòng xe Hyundai thường dùng loại cảm biến bằng cặp nhiệt điện
Trang 102.1 Cấu tạo
- Cảm biến EGT có trong hầu hết các động cơ xăng hoặc diesel đời mới Đây là điện trở nhạy nhiệt chuyển đổi nhiệt độ khí thải thành tín hiệu điện áp cho máy tính Nó nhận tín hiệu 5 vôn từ máy tính thông qua một dây, trong khi dây thứ hai đóng vai trò
là dây nối đất Điện trở tiếp đất giảm khi nhiệt độ khí thải tăng, dẫn đến điện áp cao hơn Ngược lại, điện trở tăng khi nhiệt độ giảm, dẫn đến điện áp thấp hơn
- Cảm biến nhiệt độ khí xả (EGT) là một cảm biến quan trọng trong việc kiểm soát nhiệt độ khí thải Nó bao gồm các thành phần chính sau:
+ Phần tử cảm biến nhiệt: Thường sử dụng loại thermocouple (cặp nhiệt điện) với các
vật liệu như niken-crôm (K-Type)
+ Ống bảo vệ: Làm từ thép không gỉ, bảo vệ phần tử cảm biến khỏi khí thải ăn mòn và
nhiệt độ cao
+ Đầu nối điện: Kết nối tín hiệu với ECU.
+ Bộ chuyển đổi tín hiệu: Chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành dạng số hoặc điện áp
tuyến tính
2.2 Thông số kỹ thuật
Trang 11+ Phạm vi đo nhiệt độ: 0°C - 1000°C (tùy thuộc vào dòng cảm biến).
+ Sai số đo: ± 10°C.
+ Thời gian phản hồi: 0,2 - 1 giây.
+ Điện áp đầu ra: 0-5V hoặc tín hiệu số CAN
+ Đầu dò đường kính : Thường từ 3 - 8mm, có thể tùy chỉnh theo yêu cầu cụ thể + Thời gian phản hồi : Nhanh chóng, thường trong khoảng thời gian mili giây
2.3 Nguyên lý làm việc
Cảm biến EGT hoạt động dựa trên hiệu ứng nhiệt điện Seebeck Khi nhiệt độ khí thải thay đổi, phần tử cảm biến (thermocouple) sẽ phát sinh một điện áp nhỏ tỷ lệ với sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu của cặp nhiệt điện Tín hiệu này được gửi đến ECU, nơi dữ liệu được phân tích và sử dụng để điều chỉnh các hệ thống quan trọng như: + Hệ thống tuần hoàn khí thải (EGR): Giảm nhiệt độ cháy để giảm phát thải NOx + Bảo vệ bộ lọc hạt (DPF): Theo dõi nhiệt độ khí thải trong quá trình tái sinh bộ lọc + Điều khiển tăng áp (Turbo): Tránh hiện tượng quá nhiệt turbo
2.4 Vị trí lắp đặt
- Cảm biến nhiệt độ khí xả ( cảm biến EGT ) thường được lắp đặt ở các vị trí sau: + Gần cửa ra của ống xả
+ Trước turbo tăng áp và sau turbo tăng áp
+ Trước và sau bộ chuyển đổi xúc tác (Bộ chuyển đổi xúc tác)
+ Trước và sau bộ lọc DPF
Trang 122.5 Công dụng
- Được sử dụng rộng rãi trong các phép đo nhiệt độ khí thải do phạm vi nhiệt độ rộng,
độ chính xác cao và thời gian phản hồi nhanh
- Trong động cơ diesel, EGT được sử dụng để xác định thời điểm tái sinh PDF (bộ lọc hạt diesel) dựa trên sự gia tăng nhiệt độ
- Cơ sở hiệu suất hóa tối ưu:
+ Điều chỉnh tỷ lệ nhiên liệu/không khí: Dữ liệu từ cảm biến EGT được ECU sử dụng
để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào động cơ, đảm bảo quá trình đốt cháy hiệu quả
và tiết kiệm nhiên liệu
+ Kiểm soát nhiệt độ đốt cháy: EGT giám sát nhiệt độ đốt cháy, từ đó tránh tình trạng quá nhiệt gây cháy nổ hoặc làm hỏng chi tiết động cơ như piston và xi-lanh
- Cảnh báo sự cố: Nếu nhiệt độ xả hết ngưỡng an toàn, cảm biến EGT sẽ gửi tín hiệu cảnh báo đến ECU, giúp tài xế phát hiện sớm các vấn đề như: Turbo hoạt động quá mức Bộ chuyển đổi xúc tác bị tắc Bộ lọc DPF không tái sinh đúng cách
- Tăng cường an toàn: Cảm biến EGT đảm bảo rằng hệ thống khí đốt luôn hoạt động ở
phạm vi nhiệt độ an toàn Điều này giúp giàn đốt nguy cơ cháy làm nhiệt độ quá cao trong hệ thống xả, đặc biệt ở các xe động cơ diesel
Trang 132.6 Tên dòng xe Hyundai sử dụng EGT Sensor: Hyundai Santa Fe (động cơ diesel
và xăng, các đời từ 2015), Hyundai Tucson CRDi, Hyundai Palisade (phiên bản
diesel), Hyundai i30 (động cơ diesel), Hyundai Creta (động cơ diesel)…
Trang 14Tài liệu tham khảo
1 Cảm biến áp suất lốp theo xe Santafe Hyundai- Skyauto của trang skyauto.vn
2 https://vinfastauto.com/vn_vi/tim-hieu-cau-tao-va-nguyen-ly-hoat-dong-cua-cam-bien-ap-suat-lop
3 https://vietmap.vn/canh-bao-ap-suat-lop-xe-o-to?
srsltid=AfmBOophQ0RYoVOR5WogD5QHeH5F5I06lbhjxOF09NpXi-keceCWC8zF
4 How to Choose the Right Exhaust Gas Temperature Sensor for Your Engine của trang transmittershop.com
5 Https://vn.hcsensor.com/thermocouple-sensor/mgo-insulated-thermocouple/egt-probe-exhaust-gas-temperature-sensor.html
6 https://www.ngkntk.com/products/exhaust-gas-temperature-sensors/
7
https://www.walkerproducts.com/commercialvehicle/about/exhaust-gas-temperature-sensors/
8 https://premierautotrade.com.au/news/exhaust-gas-temperature-sensor-EGT.php
Kết luận
Trang 15Hai loại cảm biến quan trọng này không chỉ cải thiện hiệu suất vận hành mà còn đảm bảo sự an toàn và thân thiện với môi trường Cảm biến TPMS giúp tài xế kiểm soát áp suất lốp một cách chính xác, giảm nguy cơ tai nạn do lốp không đạt chuẩn Trong khi
đó, cảm biến EGT đóng vai trò chủ chốt trong việc kiểm soát khí thải, bảo vệ động cơ
và các bộ phận liên quan
Nhờ tích hợp các công nghệ hiện đại, Hyundai không ngừng nâng cao trải nghiệm người dùng và tuân thủ các tiêu chuẩn khí thải quốc tế, góp phần bảo vệ môi trường
và tối ưu hóa hiệu suất xe
Bài tiểu luận này hy vọng đã cung cấp cái nhìn khá chi tiết về hai loại cảm biến trên, đồng thời nhấn mạnh tầm quan trọng của chúng trong hệ thống ô tô hiện đại