Module 2. Gasoline Engine Component/
Phần 2. Hệ thống điều khiển động cơ xăng

Learning
Objective
Mục tiêu
khóa học

 Describe the main input/output elements and main
control actions (fuel injection, air-fuel ratio and ignition)
of an engine.
 Mơ tả các tín hiệu đầu vào/ đầu ra chính và các tín hiệu
điều khiển chính (điều khiển kim phun, tỷ lệ hịa khí
(khơng khí - nhiên liệu) và điều khiển đánh lửa).
 Describe the location, function and mechanism of the
sensors and actuators.
 Mơ tả vị trí, chức năng và cấu tạo của các cảm biến và
cơ cấu chấp hành.
 Use diagnostic equipment to measure the output and
waveform of each of the sensors and actuators of a
normal engine.
 Sử dụng máy chẩn đốn để đo tín hiệu đầu ra và dạng
sóng của mỗi cảm biến và cơ cấu chấp hành.
 Perform a basic inspection, calibration and adjustment.
 Thực hiện kiểm tra cơ bản, cài đặt và hiệu chỉnh.

1. Basic Knowledge/ Kiến thức cơ bản
2. Intake & Exhaust System/ Hệ thống nạp & Hệ thống xả
3. Fuel System (MPI)/ Hệ thống nhiên liệu (phun xăng đa điểm)
4. Fuel System (GDI)/ Hệ thống nhiên liệu (phun xăng trực tiếp)
5. Ignition System/ Hệ thống đánh lửa

6. Miscellaneous/ Hệ thống khác
7. Basic Inspection and Adjustment/ Kiểm tra cơ bản và điều chỉnh

1


Lesson 1. Basic Knowledge/ Bài 1. Kiến thức cơ bản
1.1 Electrical Management System/ Hệ thống điều khiển điện
ETC

MAP

VIS

Injector

CMP

O2 sensor
Linear / Binary

IG Coil

D-CVVT

Canister

ECM

PCSV Fuel pump


CKPS

Knock
Sensor

ECTS

< Nu MPI engine >/ Động cơ phun đa điểm Nu
TỪ GHI TẮT

TIẾNG ANH

TIẾNG VIỆT

MAP

Manifold absolute pressure

Cảm biến ap suất tuyệt đối trên đường ống nạp

VIS

Variable Intake system

Hệ thống thay đổi chiều dài đường ống nạp

Injector

Kim phun


Camshaft Position Sensor

Cảm biến vị trí trục cam

Dual-Continuously Variable valve timing

Bộ điều khiển thay đổi thời điểm phân phối khí th
ơng minh (dạng kép trên cam nạp và cam xả)

Ignition Coil

Cuộn dây đánh lửa (bô-bin)

CMPS
D- CVVT
IG Coil
O2 sensor
Linear/ Binary

Cảm biến Oxy

CKPS

Crank shaft Position Sensor

Cảm biến vị trí trục khuỷu

ECTS


Electric Control Throttle sensor

Cảm biến vị trí bướm ga (điều khiển điện tử)

Knock sensor

Cảm biến kích nổ

CKPS

Crank shaft position sensor

Cảm biến vị trí trục khuỷu

ECM

Electric control module

Hộp điều khiển

Fuel pump

Bơm nhiên liệu

PCSV

Purge control Solenoid valve

Van điện từ điều khiển hơi xăng


ECTS

Engine coolant temperature sensor

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

FP

2


Gasoline engines in the present day must meet the market demands of output, fuel efficiency
and low emission. An electronic control system is now installed in the ECU of vehicles for the
control of all combustion processes. An electronic control system can be divided into input and
output elements.
Động cơ xăng hiện nay phải đáp ứng nhu cầu của thị trường về công suất, suất tiêu hao nhiên
liệu và lượng khí thải thấp. Tồn bộ q trình cháy được kiểm sốt chặt chẽ bởi hộp điều khiển
điện tử gọi là ECU (hộp được lập trình sẵn). Phần mềm điều khiển được lập trình kiểm sốt tín
hiệu theo loại tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra.
Input elements allow the current engine state to be accurately detected to support normal ECU
function. The map sensor measures the volume of air sucked into the combustion chamber and
sends it to the ECU. The oxygen sensor detects the oxygen level in the gas discharged through
the exhaust pipe and sends it to the ECU. This enables air-fuel ratio control. The ECT sensor
detects coolant temperature in the engine, while the CKP sensor and CMP sensor detect engine
RPM and identify the top dead center of the first cylinder.
Các tín hiệu đầu vào có vai trị giúp ECU nhận biết chính xác tình trạng hoạt động hiện tại của
động cơ. Cảm biến MAP đo được thể tích khơng khí được nạp vào trong buồng đốt và gửi
thông tin về cho ECU. Cảm biến Oxy nhận biết mức Oxy trong khí thải trên đường ống xả và
gửi thông tin về cho ECU. Từ đó ECU đưa ra tín hiệu điều khiển nhằm để hiệu chỉnh tỉ lệ hịa
khí. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát nhận biết nhiệt độ nước làm mát trong động cơ, trong khi

cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến vị trí trục cam nhận biết tốc độ vòng tua máy và xác định
điểm chết trên của máy số 1.
Output elements are controlled when the ECU sends out signals and operates the actuator or
coil. Output elements include the throttle valve, OCV, injectors and ignition coil. Such output
elements are controlled by a "control system," which can be divided into an ignition system, fuel
injection system and exhaust gas controller.
ECU gửi tín hiệu để điều khiển các phần tử đầu ra là các cơ cấu chấp hành hoặc cuộn dây. Các
phần tử đầu ra gồm: bướm ga, van điều khiển dầu mạch dầu, kim phun và cuộn đánh lửa. Các
phần tử đầu ra được điều khiển bởi các “hệ thống điều khiển” được phân loại như sau: hệ
thống điều khiển đánh lửa, hệ thống điều khiển kim phun và hệ thống kiểm sốt khí xả.

3


[Inut]

[Output]

Air quantity detection: MAF / MAP /
Intake air temp

Injectors / Injector driver

Brake switch / clutch switch

Ignition coils

Barometric pressure sensor

G terminal / C terminal


Oxygen sensor front / rear

Idle speed actuator

Electrical load switch / FR terminal
/ Battery sensor

Main relay
Fuel pump relay

Power steering pressure switch /
pressure sensor
Engine coolant temperature sensor

Cooling fan relay / PWM
module

Throttle position sensor /
Accelerator position sensor

Check engine lamp

Crankshaft position sensor /
Camshaft position sensor

Oil control valve
ECM

Ignition switch on / Crank signal /

Battery voltage

Ac compressor relay
EGR solenoid valve

Knock sensor / Ignition failure /
Ionic current sensor

Electronic throttle

Engine oil temperature sensor

Oxygen sensor heater circuit

Vehicle speed- / Wheel speed- /
Accelerator sensor

Variable intake system
solenoid

Inhibitor switch / Neutral switch
Immobilizer control lamp
AC switch / Triple switch /
Pressure transducer

Bus communication

Bus communication / Torque
reduction request


Diagnosis output

Immobilizer

Purge control solenoid

< Input & Output Diagram >

4


[Tín hiệu đầu vào]

[Tín hiệu đầu ra]

Kiểm sốt khí nạp: lưu lượng khí
nạp/ áp suất đường ống nạp/ nhiệt
độ khí nạp

Kim phun

Công tắc phanh/ Công tắc ly hợp

Các cuộn đánh lửa

Cảm biến áp suất khí trời

Cực G/ Cực C

Cảm biến Oxy trước/ sau


Bộ điều khiển tốc độ không tải

Công tắc tải điện/ Cực FR/ Cảm
biến ắc-quy

Rơ le chính

Cơng tắc áp suất trợ lực lái/ Cảm
biến áp suất

Rơ le bơm nhiên liệu

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Rơ le quạt làm mát / bộ PWM

Cảm biến vị trí bướm ga/ Cảm biến
vị trí bàn đạp ga

Đèn báo lỗi động cơ

Cảm biến vị trí trục khuỷu/ Cảm
biến vị trí trục cam

Van điều khiển dầu (CVVT)
ECM
Rơ le máy nén A/C

Cơng tắc ON/ Tín hiệu khởi động/

Điện áp ắc quy

Van hồi lưu khí xả (EGR)

Cảm biến kích nổ/ Cảm biến Ion

Bướm ga điện tử

Cảm biến nhiệt độ dầu động cơ

Mạch gia nhiệt cảm biến oxy

Tốc độ xe/ Cảm biến tốc độ bánh
xe/ Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Solenoid điều khiển thay đổi
chiều dài đường nạp

Cơng tắc vị trí tay số/ Cơng tắc số
N

Đèn điều khiển Immobilizer

Công tắc A/C / Công tắc áp suất 3
trạng thái/ Công tắc áp suất kép

Đường truyền thông tin

Đường truyền thơng tin/ u cầu
giảm momen


Tín hiệu chẩn đốn đầu ra

Bộ mã hóa động cơ

Solenoid điều khiển hơi xăng
< Sơ đồ khối tín hiệu đầu vào và đầu ra >

5


• Various sensors: Detects engine operation and sends electrical signals to the CPU
• Các loại cảm biến: nhận biết tình trạng hoạt động của động cơ và gửi tín hiệu điện đến hộp
điều khiển.
• Input interface: Performs amplification, A/D conversion, noise removal and voltage control
for signals received from sensors.
• Xử lý tín hiệu đầu vào: khuếch đại, chuyển đổi tín hiệu dạng tượng tự/ dạng số, lọc nhiễu
và kiểm soát tín hiệu điện áp gửi về từ cảm biến.
• CPU: Computes output values using input data according to program commands and
sequences saved in the memory device.
• CPU: Tính tốn giá trị tín hiệu điều khiển đầu ra dựa trên dữ liệu thông số đầu vào và hệ
thống điều khiển đã được lập trình sẵn.
• Output interface: Amplifies CPU output signals
• Xử lý tín hiệu đầu ra: khuếch đại tín hiệu điều khiển đầu ra của CPU.
• Actuator: Converts amplified output signals into mechanical action.
• Cơ cấu chấp hành: nhận tín hiệu điều khiển (dạng tín hiệu điện) và thực hiện lệnh.

1.2 Main Controls – Tín hiệu điều khiển chính
This section explains the three main controls of the electronic control system of a gasoline vehicle
in relation to engine combustion.

Phần này giải thích ba tín hiệu điều khiển chính trên động cơ xăng.
An ECU receives information (engine load, RPM, driver's intention) from various sensors. It then
drives multiple actuators to produce certain driving performance, fuel efficiency and exhaust gas
emission. In short, an ECU controls fuel injecton volume, ignition timing and air-fuel ratio to
produce optimum torque, fuel consumption and exhaust.
ECU nhận thông tin (tải động cơ, tốc độ vòng quay, điều khiển từ người lái) từ các cảm biến
khác nhau. Sau đó, ECU điều khiển các cơ cấu chấp hành để xe có thể vận hành tối ưu, tiết
kiệm nhiên liệu và giảm khí thải. Có thể hiểu ngắn gọn: ECU điều khiển lượng phun nhiên liệu,
thời điểm đánh lửa và tỷ lệ hòa khí nhằm tối ưu hóa mức momen xoắn sinh ra, suất tiêu hao
nhiên liệu và khí thải độc hại ra môi trường.

6


1) Injection Volume Control - Điều khiển lượng phun
The ECU calculates an ideal fuel injection volume based on signals received from sensors. The
calculated data is sent to the injectors for fuel injection volume control. More specifically, the ECU
calculates a standard fuel injection volume based on intake air volume and engine RPM, and
calculates a compensated fuel injection volume based on signals received from sensors. In
addition, it determines the injection timing and the cylinder to inject the fuel from CKP sensor and
CMP sensor, and controls the feedback by the signals from oxygen sensor.
ECU tính tốn một lượng phun lý tưởng trên cơ sở các tín hiệu đầu vào nhận được từ các cảm
biến. Sau khi tính tốn tín hiệu điều khiển sẽ được gửi đến các kim phun để điều khiển lượng
phun. Nói một cách chi tiết hơn: ECU sẽ tính tốn lượng phun nhiên liệu tiêu chuẩn dựa vào
lượng khí nạp và tốc độ tua máy, và sau đó sẽ tính toán lượng phun nhiên liệu hiệu chỉnh (thêm
vào hoặc bớt ra) dựa vào các tín hiệu nhận được từ các cảm biến khác. Ngoài ra, ECU sẽ xác
định thời điểm phun và máy cần phun nhiên liệu dựa vào cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến
vị trí trục cam và liên tục điều chỉnh dựa trên các tín hiệu phản hồi từ cảm biến oxy.

7



During fuel injection, injection hole size and fuel pressure in the fuel rail remain consistent.
Increase and decrease in fuel injection volume are rendered by an increase or decrease in the
time the injectors are open for. Determination of final injection pulse width is the function of a
three-step process.
Kích thước các lỗ trên kim phun và áp suất nhiên liệu trong đường ống không thay đổi. Lượng
phun được tăng hoặc giảm bằng cách điều khiển thời gian mở kim phun. Để xác định thời gian
phun (bề rộng xung điều khiển kim phun) cuối cùng thì phải trải qua ba giai đoạn như bên dưới.

Step1 (Bước 1)
Basic Injection Duration Determined
(Xác định thời gian phun cơ bản)

MAP/MAF

Ignition
Step2 (Bước 2)
Corrected Injection Duration
Determined (Basic Injection
Duration Correction)
Xác định thời gian phun hiệu chỉnh
(Điều chỉnh thời gian phun cơ bản)

IAT

ECT

IAT Correction
(Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp)

Warm-up enrichment
(Hiệu chỉnh làm đậm khi hâm nóng ĐC)
After-start enrichment
(Hiệu chỉnh phun sau khi khởi động)
Power enrichment
(Hiệu chỉnh phun khi cần công suất)
Air/Fuel Ratio Feedback Correction
(Hiệu chỉnh lượng phun từ tín hiệu
phản hồi)

TPS

O2 sensor

B+ Voltage

Step3 (Bước 3)
Final Injection Signal Determined
(Voltage Correction)
(Xác định thời gian phun cuối cùng)

Injectors
(ĐK các kim phun)

8


 Fuel control according to engine state
 Điều khiển nhiên liệu theo trạng thái động cơ


Trạng thái hoạt động của động cơ sẽ thay đổi bởi
điều khiển từ người lái và các điều kiện lái xe. Bởi
thế việc tính tốn lượng phun tối ưu theo trạng thái
hoạt động của động cơ là rất quan trọng. Nói cách
khác các trạng thái hoạt động khác nhau của động
cơ sẽ có lượng phun nhiên liệu tương ứng và
được phân loại theo tốc độ tua máy (RPM) và tải
động cơ.

Start

Stop

The engine's operating state varies by the driver's
intention and driving conditions. This makes the
fuel injection control system's calculation of an
ideal fuel injection volume for varying engine
operation state paramount. In general, engine
operation states that influence fuel injection volume
control are categorized according to engine RPM
and load.

Load

Full Load

Partial load
Idle

30

~35

400
~450

1000
~1200

RPM

a. At engine start-up - Khi khởi động
• Low engine RPM and no load
• Tốc độ động cơ thấp và khơng tải.
• Slightly rich air-fuel ratio (oxygen sensor off: no input signals from oxygen sensor)
• Tỷ lệ hịa khí giàu ở mức thấp (cảm biến oxy không hoạt động: không có tín hiệu đầu vào được
gửi từ cảm biến oxy)
b. Engine warm-up - Khi hâm nóng
• Driving time until coolant temperature becomes normal after engine start-up
• Giai đoạn hâm nóng được tính từ khi nhiệt độ nước làm mát động cơ ở trạng thái bình
thường cho đến khi đạt được nhiệt độ làm việc.
• Air-fuel ratio kept at 12:1 to 15:1
• Tỷ lệ hịa khí giữ ở mức từ 12:1 đến 15:1.
• No feedback control until engine warm-up completion)
• Khơng điều chỉnh phản hồi cho đến động cơ kết thúc giai đoạn hâm nóng
c. Idle engine - Khi ở tốc độ cầm chừng
• Throttle valve closed, no load (RPM: 600-900)
• Bướm ga đóng, khơng tải (RPM: 600- 900)
• Lowest stable RPM achieved from a balance of output created from the combustion of
air sucked in through the throttle valve opening and loss caused by factors such as
engine friction

• Tốc độ cầm chừng ổn định khi có sự cân bằng giữa cơng suất động cơ tạo ra tương ứng
với một góc mở bướm ga nhất định VÀ các tiêu hao về công suất như ma sát, kéo bơm
nước, máy phát...
d. Partial load – Khi động cơ chịu tải một phần
• Light load (most driving states)
• Tải nhẹ (khi lái xe ở điều kiện thông thường đều được xem là trạng thái này).

9


e. Full load - Tồn tải
• Throttle valve fully open (WOT)
• Bướm ga mở hồn tồn
• Heavy engine load, very high engine RPM
• Tải động cơ lớn, tốc độ quay động cơ cao
f.

Sudden acceleration and deceleration - Tăng và giảm tốc đột ngột
• Air-fuel ratio deviates from target ratio; lean during acceleration and rich during
deceleration
• Tỷ lệ hịa khí sai khác so với tỷ lệ chuẩn; nghèo trong quá trình tăng tốc và giàu trong
q trình giảm tốc.
• Fuel injected into the intake manifold attaches to the intake valve and the surrounding
area → The speed of attached fuel evaporation drops if intake pipe pressure is high and
attached area temperature is low.
• Nhiên liệu được phun vào đường ống nạp và một phần đọng trên xu páp nạp và bề mặt
các khu vực lân cận -> tốc độ bay hơi của phần nhiên liệu đọng lại này giảm nếu áp suất
ống nạp cao và nhiệt độ xung quanh giảm
• Acceleration compensation: Attached fuel evaporation speed drops as intake pipe
pressure rises → Lean air-fuel ratio from attached fuel volume increase → Fuel increase

compensation required
• Hiệu chỉnh phun nhiên liệu khi tăng tốc: tốc độ bay hơi của phần nhiên liệu đọng lại bị
giảm đi vì áp suất đường nạp tăng -> hịa khí khi này bị nghèo đi -> điều khiển phun bù
thêm.
• Deceleration compensation: Fuel evaporation speed rises during deceleration as throttle
valve closes and intake pipe pressure falls → Rich air-fuel ratio from attached fuel
volume decrease → Fuel decrease compensation required
• Hiệu chỉnh phun nhiên liệu khi giảm tốc : tốc độ bay hơi của phần nhiên liệu đọng lại
tăng lên vì áp suất đường nạp giảm do bướm ga khi này đã đóng -> hịa khí bị làm giàu
-> điều khiển phun giảm đi.
g. Fuel Cut – Cắt nhiên liệu
• The ECU stops fuel injection by injectors; fuel cut-off occurs during deceleration and at
high RPMs
• ECU điều khiển các kim phun ngừng phun nhiên liệu; điều khiển ngừng phun nhiên liệu
xảy ra trong quá trình giảm tốc ở RPM cao.
* Deceleration fuel cut-off: If throttle valve is completely shut and engine RPM is above a
set value, deceleration (fuel supply not required) is recognized and fuel is cut off →
Improved fuel efficiency and cleaner exhaust gas
* Cắt nhiên liệu khi giảm tốc: nếu bướm ga đóng hồn tồn và RPM cao hơn giá trị định
sẵn, trong q trình giảm tốc (khơng cần nhiên liệu) → ngừng phun nhiên liệu → cải thiện
mức tiêu hao nhiên liệu và khí thải sạch hơn.
* High RPM fuel cut-off: If engine RPM is above a set value, e.g. 6,000 RPM, fuel is cut off
to suppress further RPM increase to prevent engine damage.
* Cắt nhiên liệu khi RPM cao: nếu RPM cao hơn giá trị định sẵn (ví dụ: 6000 vịng/ phút)
nhiên liệu bị cắt để giảm tốc độ của động cơ nhằm bảo vệ động cơ.

10


2) Air-fuel Ratio Control - Kiểm sốt tỉ lệ khơng khí- nhiên liệu


Stoichiometric-ideal
Influence of mixture composition
Ảnh hưởng của thành phần hòa trộn

Các cảm biến
Đ.cơ khác

Cảm biến oxy

Kim phun

Sự cháy
ECU uses oxygen sensor input to fine-tune fuel delivery
ECU sử dụng tín hiệu từ cảm biến oxi để hiệu chỉnh lượng phun

1. Air Fuel Ratio Feedback Control - Điều khiển phản hồi tỉ lệ khơng khí-nhiên liệu
A gasoline engine must perform combustion at the stoichiometric ratio to increase the purifying
efficiency of a three-way catalyst. In general NOx discharge increases in lean combustion, and
CO and HC discharge increases in rich combustion. Using a three-way catalyst to purify all of
such discharges requires control at the stoichiometric ratio.
Một động cơ xăng phải thực hiện quá trình cháy ở tỉ lệ khơng khí-nhiên liệu lý tưởng (tỉ lệ
stoichiometric) để tăng hiệu suất làm sạch của bộ xúc tác 3 thành phần. Lượng NOx trong khí
thải tăng khi quá trình cháy nghèo và lượng CO, HC trong khí thải tăng khi q trình cháy giàu.
Để bộ xúc tác 3 thành phần có thể làm sạch tất cả các sản vật cháy thì sự cháy phải diễn ra với
hịa khí ở tỉ lệ lý tưởng.
However, the range of air-fuel ratio that can purify all
exhaust gas is extremely limited. Such a need for exhaust
gas purification cannot be fulfilled with open-roof control;
feedback control is performed using an oxygen sensor. An

oxygen sensor's output signal changes suddenly when
closed to the stoichiometric ratio. This characteristic is
taken advantage of to compare the oxygen sensor's
output voltage and standard voltage, and determine
identify dilution and concentration. An appropriate
compensation is made for concentration (decrease) and
dilution (increase). Sometimes air-fuel ratio feedback
control is not required due to factors such as oxygen
sensor temperature, driving stability and catalyst
overheating.
Tuy nhiên tỉ lệ hòa khí rất ít khi đạt được ở mức lý tưởng
để có thể làm sạch khí xả bằng bộ xúc tác. Việc lọc hồn
tồn khí thải gần như khơng thể thực hiện được do điều
kiện vận hành của động cơ thay đổi liên tục. Việc điều
khiển tỉ lệ hịa khí dựa trên tín hiệu phản hồi từ cảm biến
oxy. Cảm biến oxy có đặc tính là: tín hiệu phát ra thay đổi
đột ngột khi hịa khí gần ở mức lý tưởng. Tận dụng đặc
điểm đó, ta có thể so sánh tín hiệu của cảm biến oxy với
giá trị tiêu chuẩn để xác định được hịa khí đang ở trạng
thái nghèo hay giàu. Từ đó có thể xác định được lượng
hiệu chỉnh thích hợp: nếu hịa khí đang giàu thì giảm phun
nhiên liệu và ngược lại. Đôi khi không yêu cầu phải thực
hiện điều khiển phản hồi tỉ lệ hịa khí: nhiệt độ cảm biến
oxy, duy trì trạng thái lái xe ổn định và bộ xúc tác bị quá
nhiệt.

11

Oxygen
sensor

Signal
Tín hiệu cảm biến Oxy
ECU
Decision
signal
Tín hiệu điều khiển từ ECU

Fuel increase
Feedback
Compensation
signal

Tín hiệu điều khiển phun bù thêm


※

The following conditions do not require air-fuel ratio feedback: Các điều kiện khơng u cầu
phản hồi tỷ lệ hịa khí:
• Low coolant temperature, e.g. 35℃ or below
• Nhiệt độ nước làm mát thấp, 35℃ hoặc thấp hơn.
• Fuel increase at or after engine start.
• Nhiên liệu được phun thêm ngay tại thời điểm hoặc sau khi khởi động.
• High-load driving, e.g. TPS opening rate of 80% or higher
• Xe đang vận hành dưới điều kiện tải lớn, vd: góc mở TPS ở mức 80% hoặc lớn hơn.
• Fuel cut-off
• Điều khiển cắt nhiên liệu
• Lean signals received from oxygen sensor for longer than tolerated
• Cảm biến Oxy gửi tín hiệu báo hịa khí nghèo trong thời gian dài (> hơn mức cho phép).
• Malfunction of sensor that influence fuel injection, i.e. map sensor or injector sensor.

• Hư hỏng các cảm biến liên quan trực tiếp đến việc điều khiển phun nhiên liệu, vd: cảm
biến MAP hoặc kim phun.

2. Air Fuel Ratio Learning Control – Điều khiển tỉ lệ hịa khí theo dữ liệu học được
• Concept
• Khái niệm
Air-fuel ratio learning control means learning to compensate by controlling the injected amount to
meet the stoichiometric air-fuel ratio at all times.
Điều khiển tỉ lệ hịa khí theo dữ liệu học được nghĩa là việc học các đặc tính của động cơ để hiệu
chỉnh lượng phun nhiên liệu để hịa khí đạt ở tỉ lệ lý tưởng ở mọi thời điểm.
•

Necessity

• Sự cần thiết
The trait characteristics of parts can change from manufacturing tolerance during production or
aging of the intake system or fuel system from prolonged vehicle use For such engines,
stoichiometric ratio control is required by reducing fuel volume through air-fuel ratio
compensation; however, air-fuel ratio compensation range is limited. This makes air-fuel ratio
control impossible in severe cases. Therefore, the ECU has to learn the air-fuel ratio
compensation conditions over a period of time on a regular basis to understand the engine's
combustion characteristics. It puts to memory the current operating values and adjusts the fuel
injection accordingly.
Trong quá trình sản xuất thì phụ tùng ln có dung sai nhất định vì thế các chi tiết khơng thể
giống nhau hồn tồn hoặc do sự lão hóa, mài mịn của hệ thống nạp/ hệ thống nhiên liệu sau
một thời gian dài sử dụng xe sẽ dẫn đến đặc tính làm việc của các chi tiết thay đổi. Ví dụ khi hệ
thống cần hiệu chỉnh giảm lượng phun nhiên liệu để đạt tỷ lệ hịa khí lý tưởng, tuy nhiên mức độ
có thể hiệu chỉnh là giới hạn và khi vượt quá ngưỡng nhất định sẽ không hiệu chỉnh được. Để có
thể tăng giới hạn hiệu chỉnh ECU cần phải học được những điều kiện hiệu chỉnh trong một
khoảng thời gian để xác định xu hướng cần phải điều khiển hiệu chỉnh tăng hay giảm lượng

phun để phù hợp hơn với điều kiện làm việc thực tế của động cơ.
12


Oxygen sensor
value/ Giá trị cảm
biến Oxy

Air-fuel ratio
compensation value
(Short-term)/ Giá trị
hiệu chỉnh tỷ lệ A/F
(ngắn hạn)
Air-fuel ratio
learning tendency
(Long-term)/ Xu
hướng học tỷ lệ
A/F (Dài hạn)

Lean section

Lamda 1 section

Rich section

• Short-term control (Điều khiển hiệu chỉnh nhiên liệu ngắn hạn)
Short-term control refers to fuel volume control which immediately follows an oxygen sensor's output
voltage. When oxygen sensor voltage indicates it's lean, fuel injection volume is gradually increased.
When the voltage reaches the limit for rich combustion (set at over 450mV), fuel injection volume is
gradually reduced, before being increased again when the lean combustion limit (set at below 450mV)

is reached. Increased or decreased fuel injection volume is displayed as "Air-fuel ratio: ○○% or
+○○%" in service data. When "-" is added to this value, that means the indicated amount is reduced
according to the basic injection time. This value is highly variable.
Điều khiển hiệu chỉnh nhiên liệu ngắn hạn là điều khiển lượng phun nhiên liệu tức thời dựa trên điện
áp phản hồi từ cảm biến oxy. Khi điện áp đầu ra của cảm biến oxy ở mức báo hịa khí nghèo -> điều
khiển tăng lượng phun lên từ từ. Khi điện áp đầu ra của cảm biến oxy đạt đến giới hạn báo hịa khí
giàu (điện áp trên 450mV) -> điều khiển giảm lượng phun xuống từ từ và quá trình này cứ lặp đi lặp
lại. Hiển thị tăng/ giảm lượng phun trong dữ liệu hiện hành có dạng "Air-fuel ratio: +○○% hoặc ○○%". Khi “-” xuất hiện có nghĩa là đang điều khiển giảm lượng phun cơ bản. Giá trị này có mức độ
biến thiên lớn.
• Long-term control (Điều khiển hiệu chỉnh nhiên liệu dài hạn)
Long-term control refers to fuel volume control based on the oxygen sensor's output standard voltage, which
changes according to the driver's behavior, driving conditions and the engine's mechanical actions. As the
changing value is statistically learned and memorized at a set interval over a long term, the period of fuel
injection that actually takes place from a set time is renewed as the standard injection time. For example, an
engine with a learning value of -10% will achieve the stoichiometric ratio when the standard injection time
mapped on the ECU is reduced by 10%. This is why air-fuel ratio compensation takes place based on the fuel
injection time calculated by reducing the standard injection time by 10%. In other words, the air-fuel ratio
compensation value becomes 0% as the learning is completed. Basically, the learning control is a control that
updates the reference values of the air-fuel ratio control. When the learning is complete, fuel injection is reduced
by -10% from baseline to compensate. This new mapping stays in memory and is available when the engine
restarts.
Điều khiển hiệu chỉnh nhiên liệu dài hạn là điều khiển lượng phun nhiên liệu dựa trên điện áp tiêu chuẩn (điện áp
thay đổi theo cách lái xe của người sử dụng, điều kiện xe vận hành, sự hao mịn cơ khí của kim phun, chi tiết
bên trong động cơ). Sau một thời gian thống kê xu hướng phun nhiên liệu thì giá trị phun nhiên liệu cũ sẽ được
thay đổi bằng giá trị mới và giá trị mới này được xem là giá trị tiêu chuẩn. Ví dụ: sau một thời gian hoạt động
thống kê được xu hướng điều khiển giá trị hiệu chỉnh của động cơ là phun giảm -10% sẽ đạt tỷ lệ hịa khí lý
tưởng -> giá trị điều khiển phun tiêu chuẩn cũ sẽ bị thay thế bởi giá trị tiêu chuẩn mới là điều khiển phun giảm
10%. Hay nói cách khác, lúc này việc điều khiển hiệu chỉnh lượng phun tức thời (ngắn hạn) được thực hiện khi
thời gian phun tiêu chuẩn đã được giảm đi 10% (dài hạn). Gía trị hiệu chỉnh tức thời khi này sẽ bắt đầu lại từ 0%
sau khi giá trị tiêu chuẩn đã bị thay đổi (khi quá trình học kết thúc). Giá trị này được lưu trong bộ nhớ ECU như

một giá trị tiêu chuẩn khi động cơ hoạt động.

13


3) Ignition Control - Điều khiển đánh lửa
Ignition timing refers to the timing of spark plugs' sparking of a compressed mixer. It would make
sense if ignition took place at the moment the piston reaches the top dead center after the mixer
becomes compressed, but that would be too late. This is because it takes time for flames to
spread. So what would be the ideal ignition timing? In most cases, the flame front should be as
wide as half of the combustion chamber when the piston is at the top dead center. Ignition timing
is expressed as an approximate crankshaft rotation angle when the piston is at the top dead
center. If ignition takes place at TDC 40-30°, the combustion chamber will reach maximum
pressure at BDC 15-20°. If ignition timing is too early, combustion takes place before the piston
reaches the top dead center and output is reduced as the force that pushes the piston to the top
dead center is increased. If too late, expansion force is not generated as the piston is pressed
down when it is already moving down.
Thời điểm đánh lửa là thời điểm bugi phát ra tia lửa điện để đốt cháy hòa khí đã bị nén. Cũng là
hợp lý khi nghĩ rằng thời điểm đánh lửa là thời điểm piston lên đến điểm chết trên sau khi hịa khí
đã bị nén, nhưng thực tế lúc này được xem là quá trễ. Bởi vì cần thời gian để màng lửa lan ra.
Vậy thời điểm đánh lửa lý tưởng là khi nào? Trong hầu hết các trường hợp, màng lửa cần chiếm
½ buồng đốt khi piston ở điểm chết trên. Thời điểm đánh lửa thể hiện dưới dạng góc quay của
trục khuỷu khi piston ở điểm chết trên. Nếu đánh lửa ở góc quay 40-30° khi piston ở điểm chết
trên thì sẽ đạt áp suất cực đại tại góc quay trục khuỷu 15-20° khi piston ở điểm chết dưới. Nếu
đánh lửa quá sớm, quá trình cháy xảy ra trước khi piston đến điểm chết trên sẽ làm giảm công
suất do ngăn cản sự đi lên của piston. Nếu quá trể thì cũng làm giảm công suất do sự giãn nở
diễn ra khi piston đã đi xuống.
As flame speed increases to match engine RPM, ignition timing needs to be hastened to match
engine RPM in order to achieve maximum combustion chamber pressure when the piston passes
the top dead center.

Động cơ đạt hiệu suất cao nhất khi áp suất cháy đạt cực đại khi piston vừa đi qua điểm chết trên,
do đó thời điểm đánh lửa cần được điều chỉnh cho phù hợp khi tốc độ động cơ RPM thay đổi.

What happens if ignition
takes place too soon?
→ Presses the rising
piston
Chuyện gì xảy ra nếu
đánh lửa quá sớm? ->
Áp suất cháy đè piston
xuống trong khi nó đang
đi lên.

What happens if ignition
takes place too late?
→ Insufficient pistonpressing power
Chuyện gì xảy ra nếu
đánh lửa quá trể -> Áp
lực nén piston đi xuống
không đủ lớn

14

Combustion pressure is highest
when the piston is slightly past the
top dead center → Maximum
torque
Áp suất cháy đạt được cao nhất khi
piston vừa đi vừa qua điểm chết
trên -> Momen xoắn cực đại.



 Ignition timing control diagram - Biểu đồ điều khiển thời điểm đánh lửa
Ignition timing data memorized in the ECU is given the categories of Ignition, Idle and Driving
based on vehicle state. The actual ignition timing is determined by adding various compensation
factors to the initial ignition timing.
Dữ liệu thời điểm đánh lửa được lưu trong ECU và phân loại theo sự đánh lửa, động cơ ở chế
độ cầm chừng, động cơ đang làm việc trên đường. Thời điểm đánh lửa thực tế được xác định
dựa trên sự hiệu chỉnh (tăng/ giảm) góc đánh lửa ban đầu.
Ignition timing = Initial ignition + Standard advanced angle for ignition + Adjusted
advanced angle for ignition/
Thời điểm đánh lửa = Thời điểm đánh lửa ban đầu + Góc đánh lửa sớm tiêu chuẩn +
Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh
The concept of ignition timing control is shown below
Khái niệm điều khiển thời điểm đánh lửa được thể hiện như sau
Standard
ignition timing
Thời điểm đánh
lửa tiêu chuẩn

Compensations

Final ignition timing

Ignition

Lượng hiệu chỉnh

Thời điểm đánh lửa final


Đánh lửa

RPM
Coolant temp.
Intake air temp.
Altitude
Idle stabilization
Anti surge
RPM
Nhiệt độ nước
làm mát, khí nạp
Độ cao
Nhiệt độ khí nạp
Ổn đinh khơng tải
Chống rung giật

Acceleration
Engine noise
reduction
Air-con ON
Electrical load
Radiator Fan ON
Tăng tốc
Giảm tiếng ồn đ/ cơ
Bật điều hòa
Tải điện
Bật quạt két nước

 Knocking and Ignition Timing Control - Kiểm sốt kích nổ và thời điểm đánh lửa
During combustion, the flame front spread from the spark plugs continues by compressing

blowby through combustible gas expansion. Consequently, the temperature and pressure of
blowby increase. If the temperature and pressure exceeds the fuel's combustion limit, selfignition takes place. The pressure imbalance occurring in the combustion chamber as a result
impact the combustion chamber walls. Such vibration and noise are referred to as "knocking."
Amongst the many causes of knocking, flame-spreading speed is the top cause. If flamespreading speed is low, end gas self-ignites during combustion and knocking likely results.
Trong suốt quá trình cháy, ngọn lửa được truyền đi từ các bugi thơng qua hịa khí bị nén trong
buồng đốt. Vì thế nhiệt độ và áp suất của hịa khí bị nén tăng lên và đến một ngưỡng nào đó thì
bản thân nó sẽ tự cháy mà không cần lửa xuất phát từ bugi. Màng lửa của các điểm tự cháy
này sẽ va chạm với màng lửa có nguồn phát cháy từ bugi và gây ra sự rung động và âm thanh
được xem như là tiếng gõ hay là “kích nổ”. Một trong những nguyên nhân gây ra kích nổ, tốc độ
lan truyền của màng lửa là phổ biến nhất. Nếu tốc độ lan truyền chậm thì hịa khí vùng đỉnh
piston sẽ tự phát cháy và gây ra kích nổ.
15


Spark Plug

Spark Plug

Flame

Flame

Explosion of unburned
mixed end-gas

Piston

Piston

Ignition/

Đánh lửa

Threshold voltage/
Ngưỡng điện áp

Advance/
Sớm

0V

No
Knocking/
Không kích nổ

Big
Knocking/
Kích nổ lớn

Retard/
Trễ

Spark k Advance/
Đánh lửa sớm

Sensor Voltage/
Điện áp cảm biến

A common method of knocking suppression is the use of high-octane fuel or reducing end gas
temperature/pressure and reducing combustion duration. If engine specifications are already set,
ignition timing delay, engine RPM increase, coolant temperature decrease or intake temperature

decrease can be used.
Phương pháp thơng thường để triệt tiêu kích nổ là sử dụng nhiên liệu có trị số Octan cao hoặc
làm giảm nhiệt độ/ áp suất hịa khí vùng lân cận đầu piston và giảm thời gian cháy. Hoặc có thể
tránh kích nổ bằng cách làm muộn thời điểm đánh lửa, tăng RPM, làm giảm nhiệt độ nước làm
mát, giảm nhiệt độ khí nạp.
As ignition timing is closely related to knocking, the knocking control systems in use attempt to
suppress knocking by controlling ignition timing. What is more, the ignition timing that generates
maximum engine torque is similar to the ignition timing that generates knocking. Thus the
purpose of knocking suppression is increasing engine efficiency and improving output and fuel
efficiency by controlling ignition timing at the limit at which knocking occurs.
Nếu hệ thống phát hiện có kích nổ thì sẽ điều khiển thay đổi thời điểm đánh lửa để triệt tiêu kích
nổ. Hơn thế nữa, thời điểm đánh lửa sinh ra momen xoắn cực đại cũng gần giống như thời
điểm đánh lửa sinh ra kích nổ. Vì thế việc kiểm sốt triệt tiêu kích nổ có ý nghĩa làm tăng hiệu
suất của động cơ và cải thiện mức tiêu hao nhiên liệu.
In essence, a knocking control system detects instances that produce knocking through a
knocking sensor and adjusts the ignition timing to the moment right before knocking occurrence
(ignition timing delay) to ensure good engine performance.
Về bản chất hệ thống kiểm sốt kích nổ phát hiện các khả năng có thể dẫn đến kích nổ thơng
qua cảm biến kích nổ và điều chỉnh điểm đánh lửa trước ngay trước thời điểm xuất hiện kích nổ
(làm trễ thời điểm đánh lửa) để có thể đảm bảo hiệu suất động cơ.

16

Small
Knocking/
Kích nổ nhỏ

Basic
Advance/
Sớm



Lesson 2. Intake & Exhaust System - Bài 2. Hệ thống nạp và thải
An intake system measures and controls the amount of oxygen required for combustion, and is
made up of a map sensor, intake air temperature sensor and throttle position sensor./
Hệ thống nạp đo và kiểm soát lượng oxy cần thiết cho quá trình cháy, việc này được thực hiện
bởi cảm biến đo áp suất tuyệt đối đường ống nạp, cảm biến nhiệt độ khí nạp và cảm biến vị trí
bướm ga.
When the engine starts, air is sucked into it through the intake system by the vacuum generated
inside the combustion chamber. An air cleaner is installed in the foremost part of an intake
system for filtering out impurities in sucked in air. Oxygen volume is then measured by the map
sensor and air is supplied to the throttle body. The throttle body has a throttle valve, which
moves in synchronization with the gas pedal, and controls the volume of oxygen sucked into the
engine. Oxygen that pass through the throttle body gets sucked into the combustion chamber
via the surge tank and intake manifold./
Khi khởi động, khơng khí được hút vào hệ thống nạp do độ chân không sinh ra bên trong buồng
đốt. Bộ lọc khơng khí được lắp đặt ở đầu của hệ thống nạp để lọc sạch khơng khí được hút vào.
Lượng khơng khí hút vào được đo bởi cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp và khơng
khí được cung cấp đến bướm ga. Bướm ga có một cánh bướm ga sẽ mở đồng bộ với bàn đạp
ga và kiểm sốt lượng khơng khí được hút vào trong động cơ. Khơng khí đi qua cổ họng ga
được hút vào buồng đốt sau khi đi qua cổ góp nạp.
The exhaust system discharges combusted exhaust gas from the combustion chamber. When
this happens, the ECU receives oxygen concentration signals from the oxygen sensor. Air-fuel
ratio control then takes place based on the analyzed components of exhaust gas./
Hệ thống xả thải khí xả từ buồng cháy. Thông qua cảm biến oxy gắn trên đường ống xả ECU sẽ
nhận biết được mật độ oxy trong khí xả để điều khiển tỉ lệ khơng khí nhiên liệu phù hợp.
Intake System/

Exhaust System/


Hệ thống nạp

Hệ thống thải

17


2.1 MAP Sensor - Cảm biến Map
Silicon Chip/
Vị mạch silicon
IC

1. Role and Function - Vai trò và chức năng

Perfect Vacuum
Chamber/
Buồng chân
không

It senses absolute pressure of the surge tank and transfers the analog signal proportional to the
pressure to the ECM. By using this signal, the ECM calculates the intake air quantity and engine
speed.
Nó cảm nhận áp suất tuyệt đối của đường ống nạp phía sau bướm ga và truyền tín hiệu dạng
tương tự tỉ lệ thuận với áp suất khí nạp đến ECM. Bằng sử dụng tín hiệu này, ECM tính tốn
lượng khí nạp nạp vào và tốc độ động cơ.
※ The MAP sensor is integrated with the IAT (Intake Air Temperature) sensor.
Cảm biến Map được tích hợp với cảm biến nhiệt độ khí nạp.
2. Installation Location - Vị trí lắp đặt
It is installed on the surge tank. - Nó được lắp đặt trên đường ống nạp phía sau bướm ga
Mechanism – Cấu tạo cơ khí

The MAPS consists of a piezo-electric element and a hybrid IC amplifying the element output
signal. The element is silicon diaphragm type and adapts pressure sensitive variable resistor
effect of semi-conductor. Because 100% vacuum and the manifold pressure apply to both sides
of the sensor respectively, this sensor can output analog signal by using the silicon variation
proportional to pressure change.
Cảm biến Map bao gồm phần tử áp điện và một mạch IC khuếch đại tín hiệu đầu ra. Phần tử là
loại màng Silicon phủ chất bán dẫn có điện trở thay đổi khi bị biến dạng nếu có áp suất đặt vào.
Một bên của màng thông với buồng chân khơng cố định và bên cịn lại của màng thơng với độ
chân không của đường ống nạp, khi màng silicon này bị dao động do sự thay đổi áp suất
đường ống nạp dẫn đến điện trở thay đổi và thông qua mạch IC khuếch đại sẽ tạo ra tín hiệu
dạng tương tự tỉ lệ thuận với sự thay đổi áp suất.
4. Symptoms of Trouble - Triệu chứng hư hỏng
The ECU is unable to receive intake air volume measurement signals. It measures intake air
volume using values modeled after data such as engine RPM, TPS and load. As an accurate air
volume measurement is not possible, output reduction at acceleration/deceleration, decreased
fuel efficiency and minor engine stall can occur. But it is difficult for the driver to recognize such
symptoms.
Khi ECU khơng thể nhận tín hiện đo lượng khí nạp. Nó sẽ ước lượng lượng khí nạp bằng cách
dựa vào các tín hiệu như tốc độ động cơ, cảm biến vị trí bướm ga và tải trọng tính tốn của xe.
Khi khơng thể đo chính xác áp suất khí nạp thì cơng suất động cơ sẽ giảm khi xe tăng/ giảm tốc,
xe sẽ tốn nhiên liệu hơn và động cơ chết máy đột ngột có thể xuất hiện. Tài xế khó nhận ra
những hư hỏng này.
18


If pressure is not 0.3-0.4 bar in idle after sufficient engine warm-up, air leakage from the intake
or incoming external air should be suspected.
Nếu áp suất không đạt 0.3- 0.4 bar ở tốc độ cầm chừng sau khi động cơ ấm lên thì ngun
nhân có thể là rị rỉ khí từ đường ống nạp hoặc lọt khí từ bên ngồi vào.


Circuit Diagram

Specifications

Sơ đồ mạch

Thông số kỹ thuật

2.2 IAT Sensor - Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Resistance changes with
intake air temperature
Điện trở thay đổi theo nhiệt
độ khí nạp
Ω/V

NTC
resistor

• Intake air
temperature/
• Nhiệt độ khí
nạp

1. Role and Function - Vai trị và chức năng
It detects the intake air temperature. To calculate precise air quantity, correction of the air
temperature is needed because air density varies according to the temperature. So the ECM
uses not only MAPS signal but also IATS signal.
Nó đo nhiệt độ khí nạp. Để tính tốn lượng khí nạp chính xác cần phải tính tốn thêm yếu tố về
nhiệt độ khí nạp vì mật độ khơng khí đổi theo nhiệt độ. Vì thế, ECM khơng chỉ sử dụng tín hiệu

của cảm biến MAP mà cịn sử dụng tín hiệu của cảm biến IAT.
2. Installation Location - Vị trí lắp đặt
It is installed on the surge tank. (integrated with the MAP sensor).
Nó được lắp đặt trên đường ống nạp phía sau bướm ga (tích hợp với cảm biến MAP)

19


3. Mechanism – Cấu tạo
This sensor has a Negative Temperature Coefficient (NTC) Thermister and it's resistance
changes in reverse proportion to the temperature.
Cảm biến sử dụng nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm (NTC) và điện trở của nó thay đổi tỷ
lệ nghịch với nhiệt độ.
4. Symptoms of Trouble - Triệu chứng hư hỏng
Air density changes occurring from intake air temperature changes cannot be compensated.
Intake air volume measurement accuracy is reduced when symptoms of trouble are present.
This means that output loss or fuel efficiency reduction can occur during acceleration and
deceleration. But it is difficult for the driver to recognize such symptoms.
Khi có vấn đề với cảm biến nhiệt độ khí nạp, hộp điều khiển sẽ khơng đánh giá được sự thay
đổi mật độ khơng khí khi có sự thay đổi của nhiệt độ khí nạp, do đó khơng thể đo chính xác
lượgn khí nạp nạp vào động cơ và có thể dẫn đến hiệu suất nhiên liệu giảm, công suất động cơ
sẽ giảm khi xe tăng/ giảm tốc. Tài xế khó nhận ra những triệu chứng này.
Temperature
Nhiệt độ

Resistance(㏀)
Điện trở

℃


℉

40

-40

40.93 ~ 48.35

-20

-4

13.89 ~ 16.03

0

32

5.38 ~ 6.09

10

50

3.48 ~ 3.90

20

68


2.31 ~ 2.57

40

104

1.08 ~ 1.21

60

140

0.54 ~ 0.66

80

176

0.29 ~ 0.34

Specifications

Circuit Diagram

Thông số kỹ thuật

Sơ đồ mạch

2.3 ETC (Electronic Throttle Control) - Bướm ga điện tử
■ APS (Accelerator Pedal Position Sensor) - Cảm biến vị trí bàn đạp ga


Accel. Pedal/
Bàn đạp Ga

- Non-contact type - Loại khơng
tiếp xúc
- Sensor #1, #2 signal input Tín hiệu đầu vào cảm biến 1, 2

20


1. Role and Function/ Vai trò và chức năng
As there is no mechanical connection from the accelerator pedal to the throttle if the
car is equipped
with an electronic throttle system, the position of the accelerator
(drivers intention) must be informed to the ECU, which in turn drives the electronic
throttle.
Từ khi khơng cịn sử dụng dây cáp ga, xe được trang bị hệ thống bướm ga điện tử, do vậy ECU
cần nhận biết vị trí của bàn đạp chân ga (ý định của người lái) để điều khiển mô-tơ bướm ga
điện tử
2. Installation Location - Vị trí lắp đặt
Bottom right of driver seat - Đặt ngay góc chân phải tài xế
3. Mechanism – Cấu tạo
This is done by the accelerator pedal position sensor. Similar to the throttle position sensor it is
basically a potentiometer. Two independent detection lines are build in the sensor as a back up
for each other (for safety reasons). In many systems the two signals are diametrical to each
other and APS 2 output voltage is always half of APS 1 output voltage. In the case one signal
fails the other one can be used as reference / backup.
Đây chính là cảm biến vị trí bàn đạp chân ga. Về bản chất nó tương tự như cảm biến vị trí
bướm ga cơ bản chỉ là dạng biến trở. Hai biến trở độc lập được tích hợp trong một cảm biến

nhằm mục đích dự phịng (vì lí do an tồn). Điện áp đầu ra APS 2 luôn luôn bằng nửa điện áp
đầu ra APS1. Trường hợp một trong hai tín hiệu bị hỏng thì tìn hiệu cịn lại có thể được sử dụng
dự phịng.
4. Symptoms of Trouble - Triệu chứng hư hỏng
Failure/
Hư hỏng

Control/
Điều khiển

APS 1 fault/
APS 1 hỏng

ECM looks at APS 2
ECM sử dụng APS2

APS 2 fault/
APS 2 hỏng

ECM looks at APS 1
ECM sử dụng APS1

APS 1.2 fault/
APS1,2 hỏng

Limp-home mode
Chế độ dự phòng (mặc định)

Symptom
Triệu chứng


Normal
Bình thường
Engine idle state (under 1200rpm)/
Động cơ ở trạng thái cầm chừng (dưới
1200 vịng/ phút)

Output/
Đầu ra

5V 100%
82%
80%
APS1
50%

41%
APS2

0V 0%
Idle

Specifications/

Thơng số kỹ thuật

WOT/ Mở
hoàn toàn

Circuit Diagram/

Sơ đồ mạch

21


2.4 Front Oxygen Sensor - Cảm biến Oxy trước
Engine emission without catalytic aftertreatment
Voltage curve of λ-sensor

Khí thải từ động cơ khơng có bộ xúc tác khí xả

Đường cong điện áp của cảm biến λ

mV

Linear Type - Loại tuyến tínhBinary Type – Loại đôi
(Front - Trước)

(Rear - Sau)

Engine emission with catalytic after treatment
Khí thải từ động cơ có bộ xúc tác khí xả

1000

Exhaust Flow
Dịng khí thải

Catalyst – Bộ xúc tác khí xả


800

600

Linear Type – Tuyến tính

Binary Type - Loại đơi

400

200

0.9

0.95

1.0

1.05

1.1

1. Role and Function - Vai trò và chức năng
A three-way catalyst is installed on a vehicle to reduce toxic exhaust gas and to meet regulatory
requirements regarding CO2 emissions. A three-way catalyst oxidizes CO and HC, and
deoxidizes Nox simultaneously when close to the stoichiometric ratio, and converts CO2, H2O,
O2 and N2 into non-toxic substances. In a state leaner than the stoichiometric ratio, NOx is not
purified efficiently and released into the air in greater amounts. In a state richer than the
stoichiometric ratio, CO and HC are not purified efficiently and released in greater amounts in
exhaust gas.

Bộ lọc xúc tác khí xả 3 thành phần được lắp trên xe để giảm khí thải độc hại và đảm bảo các
quy định khí thải về khí CO2. Nó oxy hóa CO và HC và đơng thời khử oxít NOx khi nó gần tỷ lệ
hịa khí lý tưởng và chuyển đổi CO2, H2O, O2 và N2 thành khí khơng độc hại. Trong trường
hợp hịa khí nghèo hơn tỉ lệ hịa khí lý tưởng, NOx khơng được khử sạch và thải ra môi trường
một lượng lớn. Trường hợp hịa khí giàu hơn tỷ lệ hịa khí lý tưởng, CO và HC không được khử
sạch và thải ra môi trường nhiều.
The air-fuel ratio needs to be adjusted to the stoichiometric ratio in order to effectively purify
exhaust gas using a three-way catalyst. However, the catalytic converter window capable of
purifying all three of CO, HC and NOx is extremely small, and open-loop control cannot achieve
the desired outcome. In order to achieve the air-fuel ratio required by a three-way catalyst, an
oxygen sensor must be installed on the exhaust pipe to determine whether the air-fuel ratio is
richer or leaner than the stoichiometric ratio for a subsequent adjustment.
Tỷ lệ khơng khí- nhiên liệu cần được điều chỉnh đạt tỷ lệ hịa khí lý tưởng để làm sạch khí thải
một cách hiệu quả bằng bộ xúc tác khí xả 3 thành phần. Tuy nhiên, bộ lọc xúc tác chuyển đổi
làm sạch một lượng rất nhỏ ba khí CO, HC, NOx và điều khiển vịng hở bộ xúc tác khí xả khơng
đạt được hiệu quả mong muốn. Để đạt tỷ lệ khơng khí- nhiên liệu theo yêu cầu của bộ xúc tác
khí xả 3 thành phần, cảm biến ôxy phải được lắp đặt trên đường ống xả để xác định tỷ lệ khơng
khí- nhiên liệu giàu hơn hay nghèo hơn so với tỷ lệ hịa khí lý tưởng.
Thus the role of an oxygen sensor is measurement of oxygen concentration in exhaust gas and
notification of the ECU, which then operates the engine to achieve the stoichiometric ratio.
Ultimately, exhaust gas purification is rendered more efficient to minimize toxic exhaust gas.
Như vậy bai trò của cảm biến oxy là đo nịng độ oxy trong khí xả và báo cho ECU, sau đó điều
khiển cho động cơ hoạt động sao cho đạt được tỷ lệ hịa khí lý tưởng. Cuối cùng, tối ưu hiệu
suất lọc sạch khí xả để lượng khí xả độc hại là nhở nhất.
22


2. Installation Location - Vị trí lắp đặt
In a four-cylinder engine, an oxygen sensor is installed at the front and rear of the catalyst. A
linear-type Lambda sensor is installed at the front and a binary-type oxygen sensor at the rear (a

binary-type is installed at both the front and rear for Euro 4 specifications and below).
Trong động cơ 4 xylanh, cảm biến ơxy được lắp ở phía trước và sau bộ xúc tác khí xà. Cảm
biến ơxy loại tuyến tính được lắp phía trước và loại đơi được lắp phía sau (loại Binary được gắn
ở trước và sau đối với tiêu chuẩn EURO 4 hoặc thấp hơn).
3. Mechanism – Cấu tạo
Binary Type (λ=1 Sensor)/ - Loại đôi (λ=1 cảm biến)
Output voltage characteristically changes suddenly when close to the stoichiometric ratio (λ=1)
depending on the volume of oxygen remaining in exhaust gas. Output voltage of 0-0.4V is
measured when leaner than the stoichiometric ratio, and 0.6-1V when richer. Such electromotive
force signals are given to the ECU as feedback so that fuel injection volume can be controlled to
maintain the stoichiometric ratio.
Đặt tính tín hiệu điện áp thay đổi đột ngột khi gần tỷ lệ hòa khí lý tưởng (λ=1) phụ thuộc vào
lượng oxy cịn lại trong khí xả. Đo được tín hiệu điện áp 0 – 0.4 V khi hịa khí nghèo hơn tỷ lệ
hóa khí lý tưởng và 0.6- 1 V khi hịa khí giàu hơn. Các tín hiệu cảm biến oxy được gửi về ECU
giống như tín hiệu phản hồi, để điều khiển lượng phun nhiên liệu sao cho có thể duy trì được tỷ
lệ hịa khí lý tưởng.
Applying platinum electrodes to both sides of an zirconia element (ZrO2), an oxygen ion
conductor, and maintaining consistent partial oxygen pressure on the inside through oxygen
contact and releasing exhaust gas to the outside produces electromotive force at high
temperatures due to the difference in the oxygen concentration of the zirconia element's inner
and outer sides. In short, electromotive force is generated when oxygen ions move from the
atmosphere to exhaust gas due to a difference in the oxygen concentrations (partial oxygen
pressure) of the atmosphere (richer) and exhaust gas (leaner). When this electric signal is sent
to the ECU, it determines whether exhaust gas is rich or lean.
Dùng điện cực platin ở 2 bên của phần tử zirconia (ZrO2), ion oxy dẫn điện và duy trì mật độ
ơxy bên trong và tương tác với bên ngồi khí thải tạo ra lực điện động tại nhiệt độ cao do sự
chênh lệch mật độ ôxy của các phần tử zirconia bên trong và bên ngoài. Trong thời gian ngắn,
lực điện động được sinh ra khi các ion ôxy di chuyển từ vùng áp suất chuẩn ra ngồi khí thải do
sự khác nhau về nồng độ ôxy (áp suất ôxy cục bộ) của vùng áp suất chuẩn (giàu hơn) và khí
thải (nghèo hơn). Khi tín hiện điện này được gửi đến ECU, nó sẽ xác nhận tình trạng khí thải

đang giàu hay nghèo.
• Linear Type (Wide Range Oxygen Sensor) - Loại tuyến tính (Cảm biến oxy dải rộng)
The linear-type is designed for lean combustion to achieve fuel economy and reduced exhaust
gas emission at low-temperature start-ups. Unlike the binary-type, which is controlled in the
vicinity of the stoichiometric ratio, the linear-type's sensor output changes according to air-fuel
ratio changes. This allows subtle control of the air-fuel ratio.
Loại tuyến tính được thiết kế cho sự cháy nghèo để tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải khi khởi
động lạnh. Khác với loại đơi, nó được kiểm sốt ở lân cận tỷ lệ lý tưởng, tín hiệu loại đơn thay
đổi theo sự thay đổi của tỷ lệ khơng khí- nhiên liệu.

23


The linear-type is made up of Nernst cells, which move oxygen ions according to the oxygen
concentration difference of the two sides of the element, and pumping cells, which move oxygen
ions according to the voltage recognized at the two sides of the element. Oxygen ions are pumped
to keep the output signals of Nernst cells consistent. If exhaust gas is rich, oxygen ions are
pumped in from the outside. If lean, oxygen ions are pumped out from the inside. The voltage
measured in such an instance is given to the ECU as feedback for fuel injection volume control
required for maintaining the target air-fuel ratio.
Loại tuyến tính được làm từ các phần tử Nernst, ion ôxy di chuyển theo sự chênh lệch nồng độ
oxy của hai phía phần tử và phần tử vận chuyển di chuyển ion oxy theo điện áp được nhận biết từ
hai phía phần tử. Ion Oxy được đưa vào để giữ tín hiệu đầu ra hợp lý. Nếu khí thải giàu thì ion ơxy
được đưa vào từ bên ngồi. Nếu nghèo thì ion ơxy được hút ra 2 bên. Điện áp được đo được gởi
về ECU để ECU điều khiển phản hồi bù lại lượng phun để duy trì tỉ lệ hịa khí lý tưởng.
※ Front oxygen sensor is the linear-type for Euro 5 and higher specifications
Cảm biến ôxy trước là loại đơn đạt Euro 5 và tiêu chuẩn cao hơn.

24



4. Symptoms of Trouble - Triệu chứng hư hỏng
• Air-fuel ratio control failure increases fuel consumption and gas discharge (CO, HC).
• Tỷ lệ khơng khí- nhiên liệu điều khiển sai làm tăng lượng tiêu thụ nhiên liệu và khí xả độc
hại (CO, HC)
• Engine stall in idle, poor acceleration and reduced acceleration power during driving can
be experienced, albeit difficult for the driver to notice.
• Động cơ chết máy ở tốc độ cầm chừng, tăng tốc kém và khả năng tang tốc giảm. Tài xế
khó nhận biết được điều này.
* Binary Type output - Loại đôi

* Linear Type output – Loại tuyến tính
• ECU can know how rich or lean
• ECU có thể biết mức độ giàu hoặc
nghèo của hịa khí
• Idle: Changes between 1.7 and 3.5V
• Cầm chừng: Thay đổi giữa 1.7 và 3.5V

• ECU can not know how rich or
lean
• ECU khơng thể biết mức độ giàu
hoặc nghèo của hịa khí
(V)
(mA)

Lean: Voltage increase to 3.97V
Nghèo: Điện áp tăng đến 3.97V
(Max λ= 1.7)

Rich: Voltage decrease to 0.96V

Giàu: Điện áp giảm đến 0,96V
(Min λ= 0.8)

• Binary Type Circuit Diagram (4 pin)
Sơ đồ mạch điện loại đơi (4 chân)

• Linear Type Circuit Diagram (6 pin)
• Sơ đồ mạch điện loại tuyến tính (6 chân)

Main Relay - Rơ le chính

Main Relay - Rơ le chính

25