Đồ án Phân tích đặc điểm cấu tạo và khai thác kĩ thuật thiết bị KFZ – 2005D

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 1 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật. Nghành công nghệ ô tô cũng đạt được những tiến bộ vượt bậc. Việc áp dụng những công nghệ hiện đại để nâng cao tính năng kĩ thuật cũng như hiệu quả kinh tế luôn là những ưu tiên hàng đầu của các nhà sản xuất ô tô. Nghành công nghiệp ô tô của việt nam phát triển chậm hơn so với các nước trên thế giới, nhưng hiện nay những công nghệ hiện đại của ngành công nghiệp này đã được sử dụng trong quá trình sản xuất xe ở việt nam. Như công nghệ đánh lửa điện tử, phun xăng điện tử…Việc áp dụng những công nghệ này có rất nhiều ưu điểm về tính kinh tế cũng như tính năng kĩ thuật của động cơ thể hiện qua công suất động cơ nhạy cảm với điều khiển, tiết kiệm nhiên liệu, lượng khí độc hại thoát ra ngoài môi trường được kiểm soát chặt chẽ. Hiện nay quá trình hoạt động của các động cơ hiện đại được điều khiển bởi bộ điều khiển điện tử trung tâm gọi là ECU, đặc biệt là điều khiển quá trình cung cấp nhiên liệu cho động cơ hoạt động. Nhiên liệu cung cấp cho động cơ luôn được tính toán phù hợp để đạt được tỷ lệ hòa khí tối ưu, và đạt được tỷ lệ hòa khí mong muốn. Với mục đích củng cố kiến thức chuyên ngành đặc biệt kiến thức về hệ thống phun xăng điện tử. Đồng thời nâng cao những hiểu biết về thực tế. Tôi được khoa cơ khí phân công đề tài: “Phân tích đặc điểm cấu tạo và khai thác kĩ thuật thiết bị KFZ – 2005D, tại phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng” Nội dung gồm: 1. Giới thiệu chung 2. Phân tích đặc điểm cấu tạo 3. Khai thác kĩ thuật thiết bị 4. Nhận xét và đề xuất ý kiến Trong quá trình quá trình thực hiện đề tài này, do bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, khả năng trình độ còn hạn chế, việc dịch thuật tài Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 2 liệu còn gặp nhiều khó khăn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự hướng dẫn của các thầy giáo và sự đóng góp phê bình của các bạn sinh viên Nhân đây tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Thuần và các thầy giáo khác, các bạn đồng ngành đã giúp tôi hoàn thành đề tài này. Nha Trang, tháng 11 năm 2007 Thực hiện Phạm Tiến Mạnh Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 3 H ệ thống chiếu sáng tín hi ệu Bàn máy tính Mô hình KFZ -2006D Mô hình KFZ-2005D Mô hình phun xăng đa chức năng Mô hì nh ph un xăng đa đ i ểm H ệ thố ng ph un xăng đi ện tử Mô hì nh h ệ thố ng phanh ABS Cửa ra vào Chương 1 GIỚI THIỆU PHÒNG MÔ PHỎNG VÀ KẾT NỐI MÁY TÍNH VỚI CÁC THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG 1.1 GIỚI THIỆU 1.1.1 Sơ đồ bố trí thiết bị H 1.1: Sơ đồ mặt bằng phòng thực hành 1.1.2 Chức năng và nhiệm vụ Phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng thuộc bộ môn kĩ thuật ô tô, khoa cơ khí trường đại học Nha Trang. Tại đây được trang bị Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 4 những thiết bị hiện đại nhằm phục vụ cho học sinh, sinh viên, nghiên cứu sinh, và cán bộ kĩ thuật. Với việc ứng dụng những thành tựu của khoa học kĩ thuật và công nghệ thông tin vào những mô hình học cụ giúp cho việc học tập và nghiên cứu tại phòng trở lên sát với thực tế hơn. Trang thiết bị tại phòng đều áp dụng công nghệ hiện đại và tiên tiến nhất hiện nay của ngành công nghệ kĩ thuật ô tô. Ví như mô hình KFZ – 2005D, KFZ- 2006D, KFZ – 2003D, mô hình phun xăng điện tử đa điểm, mô hình đánh lửa điều khiển điện tử, mô hình phun xăng đa chức năng….. 1.1.3 Một số thiết bị tại phòng H 1.2: Mô hình chiếu sáng H 1.3: Mô hình phun xăng đa điểm Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 5 ‘ H 1.4: Mô hình phanh ABS H 1.5: Mô hình hệ thống đánh lửa H 1.6: Mô hình phun xăng điện tử Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 6 H1.7:Mô hình động cơ phun xăng đa chức năng H 1.8 : Mô hình KFZ -2006D 1.2 THIẾT BỊ KFZ – 2005 D 1.2.1 Giới thiệu KFZ – 2005D là thiết bị dạy học do viện vật lý – điện tử nghiên cứu và phát triển. Thiết bị bao gồm một động cơ Toyota 3S – FE được kết nối với máy tính Trong đó động cơ Toyota 3S – FE là động cơ sử dụng bộ điều khiển điện tử trung tâm (Elctronic Controlled Unit- ECU) để điều khiển các quá trình phun xăng và đánh lửa của động cơ. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 7 H 1.9 :Động cơ Toyota 3S - FE Thông qua việc kết nối với máy tính ta có thể khởi động động cơ ngay trên máy tính mà không cần khởi động trên động cơ. KFZ -2005D được trang bị trên phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng của bộ môn kỹ thuật ôtô, với thiết bị này chúng ta có thể kiểm tra các hư hỏng của các cảm biến sử dụng trên động cơ như cảm biến ôxy, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp … thiết bị có thể hỗ trợ việc chuẩn đoán hư hỏng của một số bộ phận khác trên động cơ. Ngoài ra qua thiết bị ta có thể vẽ được một số đường đặc tuyến của các cảm biến trên động cơ. 1.2.2 Hệ thống phun xăng 1.2.2.1 Khái niệm phun xăng điện tử Hệ thống phun xăng điện tử (Electronic Fuel Injection – EFI) bao gồm một loạt các cảm biến liên tục đo đạc các thông số hoạt động của động cơ đốt trong như lưu lượng khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ nước làm mát, nồng độ khí oxy trong khí thải. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 8 H 1.10: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phun xăng điện tử Bosch Motronic Các thông số do cảm biến cung cấp: Qa: Lưu lượng khí nạp, N: Tốc độ động cơ, n(pc): Vị trí bướm ga, Tm: Nhiệt độ động cơ, Ta: Nhiệt độ khí nạp Ub: Điện áp ắc quy, Sd: Tín hiệu khởi động động cơ Một bộ điều khiển điện tử ECU (Elctronic Controlled Unit) tiếp nhận và xử lý các tín hiệu của các cảm biến gửi đến, bằng cách so sánh với các giá trị tối ưu trong bộ nhớ, sau đó tính toán và hình thành các xung điều khiển, đưa đến các thiết bị thực hiện (quyết định thời điểm và thời gian mở van kim cho béc phun xăng đảm bảo cho động cơ hoạt động một cách tối ưu. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 9 Động tác mở đóng của béc phun xăng gọi là một chu kỳ hoạt động của nó. Thời gian mà ECU mở van cho béc phun được gọi là bề rộng của xung mở van. Ví dụ ở chế độ tăng tốc bướm ga mở lớn, không khí được nạp nhiều vào xilanh nên cần phun một lượng xăng lớn. Ở chế độ này ECU sẽ tăng lớn bề rộng xung mở van. Có nghĩa là ECU sẽ điều khiển cho béc phun mở lâu hơn để xăng phun ra hiều hơn. Việc ứng dụng điều khiển điện tử trong quá trình điều khiển phun xăng nhằm đảm bảo lượng nhiên liệu phun ra chính xác phù hợp với mọi chế độ hoạt động của động cơ, tiết kiệm nhiên nhiệu, giúp động cơ cháy hoàn toàn giảm lượng khí độc hại thoát ra môi trường. 1.2.2.2 Yêu cầu đối với hệ thống phun xăng - Tạo được hỗn hợp cháy có hệ số dư lượng không khí phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ - Lượng nhiên liệu cung cấp cho các xilanh phải đều - Có khả năng thay đổi chế độ làm việc của động cơ nhanh mềm mại - Nhiên lệu phun ra phải tơi, nhỏ để tạo ra một hỗn hợp đồng nhất - Cấu tạo đơn giản, gọn bền - Dễ bảo dưỡng sửa chữa 1.2.2.3 Quá trình hình thành và phát triển của hệ thống phun xăng 1927 Hãng Bosch đưa vào sản xuất một loại bơm phun xăng dùng cho động cơ cao tốc nhiều xilanh. Một số nhà chế tạo bắt đầu quan tâm đến việc ứng dụng quá trình phun xăng vào động cơ ôtô. Những nghiên cứu do viện nghiên cứu hàng không Đức thực hiện, với sự cộng tác của các hãng B.M.W,Daimler Benz và Bosch, đã dẫn đến việc hoàn chỉnh một hệ thống phun xăng có dẫn động cơ khí. 1937 HTPX trên được ứng dụng rộng rãi trên động cơ máy bay, đặc biệt là loại máy bay Messerchmitt đã phá kỉ lục về tốc độ máy bay hồi đó và được nước đức quốc xã sử dụng rất nhiều trong chiến tranh thế giới lần thứ hai. 1943 Kĩ sư người Pháp J.B.Retel hoàn tất một HTPX dùng cho động cơ ôtô chạy bằng cồn. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 10 Từ sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, những nghiên cứu về phun xăng được tiến hành có hệ thống hơn trên thế giới, đặc biệt ở Mỹ (Stromberg,Bendix), Anh(Rolls Royce) và Đức (Bosch,B.M.W,Mercedes-Benz). 1950 Ngoài động cơ máy bay, HTPX bắt đầu được ứng dụng cho xe du lịch cao cấp công suất lớn và xe đua, nhất là ở Mỹ. 1960 Động cơ phun xăng bắt đầu trang bị cho xe ôtô sản xuất hàng loạt: Peugeot 404 (HTPX cơ khí Kugelfischer), Lancia Flavia, Tri-umph 2000 .Tuy nhiên HTPX cơ khí lúc bấy giờ còn tỏ ra khá phức tạp, đắt tiền và tế nhị trong việc sử dụng. 1967 Những kĩ thuật mới trong quá trình phun xăng được phát triển mạnh, nhất là HTPX liên tục kiểu cơ khí kết hợp với hệ thống điều khiển điện tử. Hãng Bosch lần đầu tiên đưa vào sản xuất hàng loạt HTPX D- Jetronic. Hệ thống này đầu tiên áp dụng cho động cơ Volkswagen 1600 type 3 xuất sang Mỹ, sau đó dùng trên xe chạy ở châu Âu như Citroen DS21 và DS23 , Renault 17TS và Volvo 144. 1971-1980 Kỹ thuật ngày càng được nghiên cứu và hoàn thiện. Hàng loạt xe ôtô được trang bị hệ thống phun xăng điện tử do các hãng chế tạo (Bosch, Marelli,Pierburg...). Từ sau năm 1980, nhiều hãng xe hơi cũng đã nghiên cứu và phát triển các HTPX dùng cho xe của hãng mình, ví như :Renault hợp tác với Bendix sản xuất hệ thống Renix (sau này Renix được hãng Siemens mua lại), Honda với hệ thống PGM-FI (Programed Fuel Injection), GM Open với hệ thống Multec , Mitsubishi với hệ thống phun xăng đặc biệt riêng... 1.2.2.4 Ưu điểm của hệ thống phun xăng 1) Giảm tiêu hao nhiên liệu của động cơ - Các hệ thống phun xăng cho phép định lương nhiên liệu rất chính xác, phù hợp với mọi điềukiện làm việc của động cơ, có tính đến các yếu tố vận hành như môi trường (nhiệt độ, áp suất không khí), tình trạng kỹ thuật như hao mòn, sự cố ...,và các yêu cầu khác như mức độ độc hại trong khí xả... Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 11 -Việc phun xăng vào gần cửa xupap nạp cho phép phân bố tốt hỗn hợp cho từng xilanh và tránh được các vấn đề hay gặp phải ở bộ chế hòa khí cổ điển, nhất là hiện tượng hơi xăng ngưng đọng trên đường nạp và tình trạng hỗn hợp không đồng nhất, đậm nhạt không đều ở các xilanh khác nhau. Một số HTPX hiện đại ví dụ như Pireburg Ecojet M thậm chí còn cho phép hiệu chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp của từng vòi phun để tính đến trạng thái hao mòn của từng xilanh riêng biệt. Một chương trình thử nghiệm của trương đại học bách khoa Viên (Áo) cho thấy rằng với cùng một xe ôtô và trong cùng một điều kiện vận hành, HTPX cho phép tiết kiệm tới 11% nhiên liệu so với bộ chề hòa khí cổ điển .Nếu sử dụng biện pháp cắt phun xăng tự động trong các chế độ phanh động cơ thì có thể giảm nhiên liệu tới 16%. b) Tăng hiệu suất thể tích (thể hiện qua công suất đơn vị hay công suất lít) của động cơ - Ở động cơ phun xăng sức cản trên đương nạp được giảm bớt do bỏ bộ chế hòa khí. Kết cấu đường nạp có thể được tối ưu hóa để nạp đầy tối đa động cơ trong mọi chế độ vận hành . - Bộ điều khiển điện tử của một số HTPX hiện đại (Bosch Motronic,Marelli Weber, Pierburg Ecojet M, Siemens Fenic 4..) còn chỉ huy đồng thời đánh lửa, nhờ đó cho phép tối ưu hóa cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa để tăng hiệu suất của động cơ. - Việc dùng hệ thống phun xăng sẽ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc tăng áp động cơ. 2) Động cơ nhạy cảm với điều khiển hơn và làm việc tốt hơn ở các chế độ không ổn định - Các quá trình điều khiển bằng điện – điện tử có quán tính rất nhỏ. - Hiệu quả gia tốc tức thời do xăng được phun ngay trước cửa xupap nạp. - Rút ngắn và tối ưu hóa quá trình khởi động và sấy nóng động cơ. - Cải thiện sự làm việc của động cơ ở chế độ không tải. 3) Khí thải bớt độc hại hơn Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 12 - Do xăng được phun ra dưới dạng sương mù nên hỗn hợp nhiên liệu khí được chuẩn bị tốt hơn, phân phối đều hơn trong các xilanh nên cháy tốt hơn . -Vệc sử dụng cảm biến lambda kết hợp với bộ xúc tác khí thải cho phép đạt được hỗn hợp chuẩn ở các chế độ làm việc mong muốn của động cơ và giảm đến mức cho phép các thành phần độc hại trong khí xả . 4) Hoạt động tốt trong mọi điều kiện địa hình và thời tiết , không phụ thuộc vào tư thế của xe (lên xuống dốc cao , vào cua gấp..) Tuy vậy HTPX cũng có một số hạn chế so với bộ chế hòa khí cổ điển là : Cấu tạo phức tạp, độ nhạy cao, yêu cấu khắt khe về chất lượng nhiên liệu và không khí (lọc phải rất tốt), sửa chữa bảo dưỡng khó đòi hỏi chuyên môn cao, giá thành còn đắt. Tuy nhiên, với đà phát triển hiện nay của kỹ thuật phun xăng, với sự giảm giá liên tục của các thiết bị linh kiện điện tử và nhất là với những quy định khắt khe về mức độ độc hại trong khí xả, các hệ thống phun xăng sẽ ngày càng được sử dụng rộng rãi. 1.2.2.5 Phân loại hệ thống phun xăng 1). Phân loại theo cấu tạo kim phun a) Hệ thống phun xăng sử dụng kim phun cơ khí (CIS) Gồm 4 loại cơ bản - Hệ thống K- Jetronic: Việc phun nhiên liệu được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí. - Hệ thống K- Jetronic có cảm biến khí thải: Có thêm cảm biến oxy. - Hệ thống KE- Jetronic: Hệ thống K-Jetronic với mạch điều chỉnh áp lực phun bằng điện tử. - Hệ thống KE – Motronic: Kết hợp với việc điều khiển đánh lửa bằng điện tử. Các hệ thống kể trên sử dụng trên các xe châu âu model trước năm 1987. b) Loại sử dụng kim phun điều khiển bằng điện tử (AFC) Hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện có thể chia làm 2 loại Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 13 - D –Jetronic: Với lượng xăng phun được xác định bởi áp suất sau cánh bướm ga bằng cảm biến MAP. - L – Jetronic: Với lượng xăng phun được tính toán dựa vào lưu lượng khí nạp lấy từ cảm biến đo gió loại cánh trượt. Sau đó có phiên bản LH – Jetronic với cảm biến đo gió dây nhiệt, LU - Jetronic với cảm biến đo gió kiểu siêu âm ... 2) Phân loại theo vị trí đặt kim phun a) Loại phun đơn điểm (TBI) Hệ thống này còn có các tên gọi khác như : SPI (single point injection), CI (central injection), Mono – Jetronic. Đây là loại phun trung tâm. Kim phun được bố trí phía trên cánh bướm ga và nhiên liệu được phun bằng một hoặc hai kim phun. Nhược điểm của loại này là tốc độ dịch chuyển của hòa khí tương đối thấp do nhiên liệu được phun ở xa vị trí xupap nạp và khả năng thất thoát trên đường ống nạp. b) Loại phun đa điểm (Multi-Port Injection- MPI) Đây là hệ thống phun nhiên liệu đa điểm với mỗi kim phun cho từng xilanh được bố trí gần xupap hút (cách khoảng 10 – 15 mm). Ống góp hút được thiết kế sao cho đường đi của không khí từ bướm ga đến xilanh khá dài, nhờ vậy nhiên liệu phun ra được hòa trộn tốt với không khí nhờ xoáy lốc. Nhiên liệu cũng không còn thất thoát trên đường ống nạp. Hệ thống phun xăng đa điểm ra đời đã khắc phục được những nhược điểm của hệ thống phun xăng đơn điểm. H 1.12: Hệ thống phun xăng đa điểm Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 14 c) Phun trực tiếp (Gasonline Direct Injection – GDI) Phun trực tiếp là phun nhiên liệu trực tiếp vào xilanh. Mỗi đầu phun có thể cung cấp nhiên liệu theo hai cách : Đồng nhất hoặc phân tầng. Đối với kiểu nạp trực tiếp đồng nhất, đầu phun phun nhiên liệu trong nửa đầu chu trình nạp lúc này nhiên liệu sẽ được trộn với không khí từ ngoài vào, hợp khí được nén lại. Phương pháp nạp đồng nhất cung cấp hỗn hợp khí giàu và có công suất cao hơn. Trong phương pháp phân tầng, đầu phun phun nhiên liệu vào cuối giai đoạn nén nhiên liệu sẽ được phun gần vào bugi và trộn với không khí đã nén sẵn tạo thành hỗn hợp cháy. Phương pháp này tạo ra hỗn hợp nghèo, do vậy tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải . d) Phun trực tiếp phức hợp DS-4 là công nghệ phun trực tiếp phức hợp, đó là sự kết hợp giữa hai phương pháp phun xăng đa điểm (Multi-Port Injection-MPI) và phun xăng trực tiếp (Gasonline Direct Injection – GDI). Công nghệ này lần đầu tiên được trang bị trên hai mẫu xe Lexus IS 250 và Is 350 đời 2006 3. Phân loại theo thời điểm và thời gian phun a) Phun xăng liên tục (Continuous Injection) : Phun trực tiếp có nghĩa là Xăng được phun vào ống nạp, lượng xăng phun ra được ấn định áp suất tác động phun xăng.Kiểu phun liên tục có thể là phun đơn điểm hoặc đa điểm. b) Phun theo chu kỳ thời gian (Pulse Time Injection) có nghĩa là béc phun xăng ra theo từng chu kỳ thời gian quy định. Loại này có thể là phun đơn điểm hoặc đa điểm. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 15 Chương 2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA KFZ – 2005D 2.1 ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S – FE 3S – FE là động cơ ôtô do hãng Toyota sản xuất. Được trang bị chủ yếu trên xe CAMRY, RV4… Trên động cơ có trang bị các hệ thống điều khiển hiện đại như hệ thống phun xăng điện tử, hệ thống đánh lửa điện tử, với việc áp dung những công nghệ hiện đại này nên động cơ đã tiết kiệm đáng kể lượng nhiên liệu tiêu thụ, và giảm thiểu được lượng khí độc hại thoát ra ngoài môi trường. Các thông số cơ bản của động cơ Tên thông số Giá trị Đơn vị Dung tích xilanh 1998 Cm3 Mô men xoắn cực đại 169(ở tốc độ 4400 vòng/phút) Nm Công suất cực đại 90 (ở tốc độ 5600 vòng/phút) Kw Tốc độ cực tiểu 700 Vòng/phút Góc đánh lửa 10 (Trước điểm chết trên) Độ 2.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng điện tử Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 16 H 2.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phun xăng điện tử KFZ-2005D Các cảm biến sẽ cung cấp thông tin dưới dạng các tín hiệu điện liên quan đến các thông số làm việc của động cơ, các tín hiệu nay được gửi đến ECU, sau khi ECU xử lý các thông tin này, bộ điều khiển trung tâm sẽ xác định lượng xăng cần cung cấp cho động cơ theo một chương trình tính toán sẵn đã được lập trình sẵn và chỉ huy sự hoạt động của các vòi phun xăng. 2.2.2 Các cảm biến 2.2.2.1. Cảm biến đo lưu lượng khí nạp Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt được sử dung trên hệ thống L – Jetronic để nhận biết thể tích gió nạp đi vào xilanh động cơ. Tín hiệu gió được sử dụng để tính toán lượng xăng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản. Hoạt động của nó dựa vào nguyên lý dùng điện áp kế có điện trở thay đổi kiểu trượt. Cấu tạo: Thiết bị đo khí nạp kiểu mâm đo thuộc loại lưu lượng kế thể tích nó bao gồm cánh giảm chấn, buồng giảm chấn, mạch gió phụ, cánh đo gió, vít chỉnh đường gió phụ. Bình xăng ECU Ắc Quy Bơm xăng Lọc xăng Cảm biến vị trí bướm ga CB lưu lượng gió Van gió phụ CB vòng quay CT nhiệt CB nhiệt độ máy Cảm biến khí thải Rơ le điều áp CB nhiệt độ khí nạp Vòi phun phụ Vòi phun chính Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 17 H 2.2: Hình dáng bên ngoài H2.4: Cấu tạo phần biến trở của cảm biến 1. Vành răng 5. Càng đóng tiếp điểm bơm xăng 2. Lò xo hoàn lực cánh đo gió 6. Thanh quét 3. Đế băng trượt 4. Tấm phít gắn điện trở thay đổi điện áp 7.Vít điều chỉnh lực căng lò xo của cánh đo gió 1 2 3 4 5 6 7 H 2.3:Cấu tạo phần cơ khí của cảm biến 1. Cánh giảm chấn 2. Buồng giảm chấn 3. Đường gió phụ 4. Cánh đo gió 5. Vít chỉnh đường gió phụ 6 Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 18 H2.5: Vị trí lắp đặt của cảm biến Vị trí lắp đặt: Cảm biến lắp giữa bộ lọc gió và bướm ga Nguyên lý hoạt động: Lượng gió vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào vận tốc động cơ và vị trí mở của bướm ga. Khi gió nạp được hút vào đi qua cảm biến đo sẽ tác động vào cánh đo và mở dần cánh đo khi lực gió vào cân bằng với lực căng lò xo thì cánh đo cân bằng. Tại trục của cánh đo có lắp một điện áp kế có tác dụng khi cánh đo gió chuyển động sẽ tạo được góc mở và được chuyển thành tín hiệu điện áp Us. Us được chuyển đến ECU theo mối quan hệ QlUs Vì vận tốc của động cơ luôn thay đổi theo điều kiện hoạt động nên lượng khí nạp Ql thay đổi theo làm cánh đo gió bị rung động dẫn đến tín hiệu Us thay đổi gây ảnh hưởng đến độ chính xác. Để ngăn ngừa dao động cánh đo gió, người ta thiết kế một cánh giảm chấn liền với cánh đo gió để dập tắt độ rung. Bộ đo gió có hai mạch gió: Mạch gió chính đi qua cánh đo gió và mạch gió rẽ đi qua vít chỉnh CO. Lượng gió qua mạch rẽ tăng sẽ làm giảm lượng gió qua cánh đo gió. Vì thế góc mở của cánh đo gió sẽ nhỏ lại và ngược lại. Vì lượng xăng phun cơ bản phụ thuộc vào góc mở của cánh đo gió, nên tỉ lệ xăng có thể thay đổi bằng cách điều chỉnh gió qua mạch gió rẽ. Nhờ vít chỉnh tỉ lệ Lọc gió Cảm biến lưu lươngkhí nạp Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 19 hỗn hợp ở mức cầm chừng thông qua vít chỉnh CO nên thành phần %CO trong khí thải sẽ được điều chỉnh tuy nhiên, điều này chỉ thực hiện ở tốc độ cầm chừng vì khi cánh đo gió đã mở lớn, lượng gió qua mạch rẽ ảnh hưởng rất ít đến lượng gió qua mạch chính. H 2.6: Sơ đồ mạch điện của cảm biến lưu lượng gió 2.2.2.2. Cảm biến vị trí piston và tốc độ động cơ Cảm biến vị trí piston (TDC sensor hay còn gọi là cảm biến G) báo cho ECU vị trí tử điểm thượng của piston.Công dụng của cảm biến này là để ECU xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun nhiên liệu. Cảm biến tốc độ động cơ (Engine Speed –NE) dùng để báo tốc độ động cơ để tính toán hoặc tìm góc đánh lửa tối ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xilanh.Cảm biến này được dùng vào mục đích điều khiển tốc độ cầm chừng hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ cầm chừng cưỡng bức. Cấu tạo: : H 2.7: Sơ đồ nguyên lý của cảm biến vị trí piston và tốc độ động cơ 1 2 3 4 Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 20 H 2.8: Cấu tạo của cảm biến vị trí pitton và cảm biến tốc độ động cơ 1. Rotor phát xung G 2. Cuộn dây phát xung G 3. Cuộn dây phát xung Ne 4. Rotor phát xung Ne H2.9: Vị trí lắp đặt của cảm biến Trên động cơ Toyota cảm biến được lắp trên delco để xác định tốc độ động cơ và vị trí trục piston. Trên hình trình bày cấu tạo của cảm biến vị trí piston và tốc độ động cơ dạng điện từ trên xe Toyota loại nam châm đứng yên. Mỗi cảm biến gồm có một rotor để khép mạch từ và cuộn dây cảm ứng mà lõi gắn với một nam châm vĩnh cửu. 1 2 4 3 Bộ chia điện Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 21 B+ ++ bộ chuyển đổi A/D bộ ổn áp điện trở chuẩn cảm biến nhiệt độ nước ECU Igniter G NE G G- NE Cảm biến xác định tín hiệu tốc độ động cơ gồm một cuộn dây cảm ứng và một roto 24 răng.Cảm biến xác định vị trí piston gồm một rotor 4 răng và một cuộn cảm ứng . Hai rotor này gắn đồng trục với bộ chia điện, bánh răng tín hiệu G nằm trên còn bánh răng tín hiệu NE nằm dưới. Nguyên lý hoạt động: Bộ phận chính của cảm biến là một cuộn dây cảm ứng, một nam châm vĩnh cửu và một rotor khép mạch từ có số răng tùy loại động cơ. Khi cựa răng không nằm đối diện với các cực từ, từ thông đi qua cuộn dây cảm ứng có giá trị thấp vì khe hở không khí lớn từ trở cao.Khi một cựa răng đến gần cực từ của cuộn dây, khe hở không khí giảm khiến từ thông tăng nhanh. Như vậy, nhờ biến thiên từ thông, trên cuộn dây xuất hiện một sức điện động. Khi cựa răng của rotor đối diện với cực từ của cuộn dây, từ thông đạt giá trị cực đại nhưng điện áp ở hai đầu cuộn dây bằng không. Khi cựa răng di chuyển ra khỏi cực từ, thì khe hở không khí tăng dần làm từ thông giảm sinh ra một sức điện động theo chiều ngược lại. H 2.10: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí pít tông và cảm biến tốc độ động cơ 2.2.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: H 2.11: Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 22 Mục đích: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát dùng để xác định nhiệt độ động cơ Nguyên lý làm việc: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát bao gồm một điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó được làm bằng vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm. Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và khi nhiệt độ giảm thì nhiệt độ tăng. Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có sự khác nhau. Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điệ áp gửi đến ECU trên nền tảng cầu phân áp. Điện áp qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới cảm biến rồi trở về ECU rồi về mát. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tượng tự - số. Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn.Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho động cơ biết động cơ đang lạnh.Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp giảm, báo cho ECU biết động cơ đang nóng. Cấu tạo: H 2.12: Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 1. giắc cắm điện, 2 . Vỏ, 3. Điện trở nhiệt Là một trụ rỗng có ren ngoài,bên trong có gắn một điện trở dạng bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 23 H2.13: vị trí lắp đặt cảm biến nhiệt độ nước Sơ đồ mach điện : H 2.14: Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 2.2.2.4 Cảm biến nhiệt độ khí nạp Cảm biến nhiệt độ khí nạp cũng có cấu tạo giống như cảm biến nhiệt độ nướ