Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
Trang


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG
Trang


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Diễn giải

ECU

Bộ điều khiển động cơ

USB

Chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy tính
(Universal Serial Bus)

LabVIEW

Phần mềm máy tính (Laboratory Virtual Instrumentation
Engineering Workbench)

ADC

Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ( Analog Digital
Converter)

THW

Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát

THA

Tín hiệu nhiệt độ khí nạp

VTA


Tín hiệu góc mở bướm ga

SCV

Tín hiệu van xốy

NE+

Tín hiệu số vịng quay động cơ

VC

Nguồn dương 5V

E1

Mass thân xe

EP1

Nối mass cảm biến vị trí bàn đạp ga

TACH

Tốc độ động cơ

rpm

Số vịng quay động cơ


E01

Mass kim phun

E02

Mass kim phun


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
SPD

Tín hiệu tốc độ xe từ bảng đồng hồ táp lô

CA

Crankshaft angle( góc quay trục khuỷu)

E2

Mass cảm biến

MPI

Phun nhiên liệu đa điểm

Đồ án tốt nghiệp



Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
Với sự phát triển của công nghệ ô tô với tốc độ chóng mặt, cùng với xu hướng hội
nhập hiện nay thì nên cơng nghiệp ơ tơ Việt Nam đăng trên con đường phát triển mạnh mẽ.
Các nước phát triển đang chạy đua với cuộc cạch mạng công nghiệp 4.0 và công
nghệ thông tin là một phần không thể thiếu, đặc biệt là kết nối những chiếc xe hơi với nhau.
Các xe hơi được kết nối Internet, truyền và nhận thơng tin một cách tự động, vì vậy xe hơi sẽ
ngày càng thông minh và có thể xử lý tình huống trước sự can thiệp của con người, hơn nữa
6


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

các xe hơi còn có thể giao tiếp với nhau, giao tiếp với mọi sự vật xung quanh. Để làm được
điều đó thì việc thu thập dữ liệu từ xe là rất quan trọng, sau đó xe sẽ tự chuẩn đốn và phân
tích để giúp chiếc xe được an tồn và ổn định hơn.
Vì thế, đề tài: “THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S-FSE.
THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH THU THẬP DỮ LIỆU VÀ TRUYỀN LÊN MÁY TÍNH
THƠNG QUA LABVIEW ” được thực hiện nhằm phần nào bổ sung thêm nguồn tài liệu
tham khảo, giúp sinh viên thấy được bức tranh tổng quát về hệ thống này, đồng thời cũng
phần nào giúp các kỹ thuật viên hiểu được cơ bản nguyên lý hoạt động và một số lưu ý trong
khi bảo dưỡng, chẩn đoán, sửa chữa hệ thống mới này.

1.2. Mục tiêu của đề tài
Với yêu cầu nội dung của đề tài, mục tiêu cần đạt được sau khi hoàn thành đề tài như
sau:
-

Củng cố kiến thức về nguyên lý động cơ đốt trong, hệ thống điện điều khiển trên

-

động cơ
Ứng dụng các phần mềm lập trình để lập trình hiển thị và giao tiếp với máy tính.
Thiết kế, thi cơng được mạch thu thập tín hiệu từ động cơ
Thiết kế giao diện hiển thị và kết nối mơ hình với máy tính thơng qua phần mềm
LabVIEW

1.3. Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành để tài, chúng em đã kết hợp nhiều phương pháp. Trong đó nổi bật là
phương pháp tham khảo tài liệu từ các mô hình liên quan có trước cùng với đó là các nguồn
tài liệu nước ngồi do nhóm tự tìm hiểu và được cung cấp từ giảng viên hướng dẫn.
Bên cạnh đó là quá trình tìm hiểu, học hỏi kinh nghiệm từ thầy hướng dẫn, các thầy
trong xưởng động cơ, và các bạn cùng làm chung trong kì làm đồ án để hình thành ý tưởng
thiết kế khung cho mơ hình, cách bố trí, sắp xếp thiết bị của mơ hình.
Cuối cùng là quá trình quan sát thực tế hoạt động của động cơ mẫu và kết hợp các thiết
bị máy móc chẩn đoán có trong xưởng để so sánh, kiểm tra kết quả thực hiện.
 Các bước thực hiện

7


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh


Đồ án tốt nghiệp

- Tham khảo tài liệu, nghiên cứu các tài liệu phần mềm liên quan đến đề tài Lập trình về
Arduino làm các ứng dụng cơ bản có liên quan đến đề tài.
- Lập trình về LabVIEW thực hiện hiển thị kết quả đơn giản.
- Nắm cơ bản các hệ thống liên quan trên mạch điện xe Toyota 3S-FSE 1998.
- Ôn lại kiến thức về hệ thống điều khiển động cơ và các cảm biến.
- Thi công mô hình động cơ 3S-FSE
- Thiết kế phần cứng, phần mềm cho đề tài nghiên cứu thu tập tín hiệu động cơ 3S-FSE
1998
- Thiết kế phần cứng là bộ thu tín hiệu và board Arduino.
- Thiết kế phần mềm là hoàn thành chương trình trên phần mềm Arduino để thu thập dữ liệu
ổn định và hiển thị kết quả thu được trên LabVIEW của máy tính.
- Kết nối truyền dữ liệu từ động cơ về máy tính và hiển thị các thông số thông qua phần
mềm LabVIEW.
- Tiến hành vận hành hệ thống, chẩn đoán lỗi và sữa lỗi.
- Tiến hành thu thập tín hiệu và viết thuyết minh
- Nổ máy xe và thực hiện thu thập và truyền dữ liệu.
- Làm video về quá trình thực hiện kết quả đề tài thực nghiệm.
- Viết thuyết minh bằng Word.
- Viết báo cáo bằng Powerpoint để thuyết trình.
- Hồn tất đề tài.
1.4. Kế hoạch nghiên cứu
Giai đoạn 1: Nghiên cứu tài liệu:
-

Sơ đồ mạch điện động cơ 3S-FSE
Tài liệu hệ thống điều khiển động cơ.
Tài liệu lập trình với Arduino IDE.

Tài liệu thiết kế và lập trình trên phần mềm LabVIEW.
Tài liệu thiết kế mạch điện với phần mềm Proteus 8.5
8


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

Giai đoạn 2: Tiến hành thiết kế, chế tạo phần cứng và lập trình phần mềm cho mơ
hình.
-

Phần mạch thu thập dữ liệu được thiết kế đựa vào bộ xử lí chính là mạch Arduino, sử
dụng phần mềm Arduino IDE để lập trình và sử dụng phần mềm Proteus để thực hiện

-

thiết kế phần cứng của mạch thu thập dữ liệu này.
Các mạch hiển thị sẽ được chế tạo từ các linh kiện điện tử, thiết kế thơng qua phần

-

mềm Proteus.
Giao tiếp máy tính với động cơ thông qua phần mềm LabVIEW
Giai đoạn 3: Tiến hành thử nghiệm thu thập dữ liệu và viết thuyết minh.

-

Tiến hành thử nghiệm thu thập dữ liệu.


-

Tiến hành viết báo cáo bằng Word.

-

Tiến hành làm Powerpoint để thuyết trình.

-

Làm video thuyết minh đề tài.

-

Hoàn thành đề tài.

9


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP
GDI TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S-FSE.
2.1. Sơ lược lịch sử hệ thống phun xăng trực tiếp GDI.
Vào năm 1955, Mercedes – Benz lần đầu tiên ứng dụng phun xăng trực tiếp vào buồng
đốt động cơ với thiết bị tạo áp suất của Bosch. Tuy nhiên việc ứng dụng bị quên lãng do vào
thời điểm đó các thiết bị điện tử chưa phát triển và ứng dụng nhiều cho động cơ ô tô, nên

việc điều khiển phun nhiên liệu vào động cơ thuần túy bằng cơ khí, và việc tạo hỗn hợp phân
lớp cho động cơ chưa được nghiên cứu như ngày nay. Vì vậy, so với quá trình tạo hỗn hợp
hịa khí ngồi động cơ thì q trình tạo hịa khí trong buồng đốt cũng khơng khả quan hơn
nhưng kết cấu và giá thành thì cao hơn nhiều.
Mãi đến năm 1966, với sự phát triển của khoa học điện tử, động cơ xăng ứng dụng
phun nhiện liệu trực tiếp vào buồng đốt Mitsubishi Motors đưa trở lại thị trường Nhật Bản
với tên GDI (Gasoline Direct Injection), và tiếp đó nó xuất hiện ở châu Âu 1998.
2.2. Đặc tính nổi bật của hệ thống GDI.
• Tiêu thụ nhiên liệu ít hơn, tối ưu hơn và hiệu suất cao hơn. Thời điểm phun được tính
tốn rất chính xác nhằm đáp ứng được sự thay đổi tải trọng của động cơ.Ở chế độ tải
trọng trung bình và xe chạy trong thành phố thì nhiên liệu phun ra ở cuối thì nén,
giống như động cơ diesel và như vậy hổn hợp loãng đi rất nhiều.Ở chế độ đầy tải,
nhiên liệu được phun ra cuối thì nạp, điều này có khả năng cung cấp 1 hổn hợp đồng
nhất giống như động cơ MPI nhằm mục đích đạt được hiệu suất cao.
• Điều khiển được lượng xăng cung cấp rất chính xác, hệ số nạp cao như động cơ diesel
và thậm chí hơn hẳn động cơ diesel.
• Động cơ có khả năng làm việc được với hổn hợp cực lỗng (Air/Fuel) = (35¸-55) Ở
tốc độ cao (trên 120 Km/h), động cơ “GDI” sẽ đốt 1 hổn hợp nhiên liệu cực loãng,
tiết kiệm được lượng nhiên liệu tiêu thụ.
• Hệ số nạp rất cao, tỉ số nén e cao (e = 12). Động cơ GDI vừa có khả năng tải rất cao,
sự vận hành hoàn hảo, vừa có các chỉ tiêu khác hơn hẳn động cơ MPI.
• Ở chế độ cơng suất cực đại: Khi động cơ GDI hoạt động ở chế độ tải lớn, tồn tải, tốc
độ cao thì nhiên liệu được phun vào xylanh động cơ trong suốt kỳ nạp, sự cháy hoàn
hảo hơn, nhiên liệu được cháy sạch, cháy kiệt, động cơ làm việc êm dịu, khơng có
tiếng gõ.
• Sự tiêu thụ nhiên liệu rất thấp. Tiêu thụ nhiên liệu cịn ít hơn động cơ diesel.
Công suất động cơ siêu cao, cao hơn nhiều so với các loại động cơ MPI đang sử dụng
hiện nay.
10



Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

2.3. Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI trên động cơ Toyota 3S-FSE
 Mơ tả chung:

Hình 2-1: Sơ đồ động cơ phun xăng trực tiếp
Động cơ phun xăng trực tiếp GDI gồm 4 xylanh đặt thẳng hàng, thứ tự kì nổ 1-3- 4-2.
Là động cơ đánh lửa trực tiếp (4 bô bin), IC đặt trong bộ bô bin.
Hệ thống điều khiển xú páp thông minh VVT-i.
Hệ thống điều khiển bướm ga thơng minh.
Hệ thống ln hồi khí thải.
 Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu ở GDI đòi hỏi áp suất nhiên liệu phải cao (trong khoảng
4-13 Mpa so với PFI chỉ 0,25-0,45 Mpa). Các bộ phận chính của hệ thống GDI bao gồm:
thùng nhiên liệu, bơm thấp áp, lọc nhiên liệu, bơm cao áp, ống phân phối, cảm biến áp suất
cao, vòi phun, van điều áp.
11


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

Hình 2-2: Hệ thống nhiên liệu động cơ GDI
Nguyên lý: nhiên liệu được bơm từ bình chứa qua lọc đến bơm cao áp với áp suất
khoảng 0,35 MPa. Bơm cao áp được dẫn động từ động cơ sẽ đưa nhiên liệu đến ống phân
phối với áp suất 4-13 MPa. Áp suất này được xác định bởi cảm biến áp suất và có thể được

điều chỉnh bằng các dữ liệu ứng dụng dựa trên chế độ làm việc của động cơ. Việc giữ cho áp
suất trong ống phân phối được cố định là vơ cùng quan trọng vì nó ảnh hưởng đến cơng suất
động cơ, lượng khí phát thải và tiếng ồn. Do đó có một van điều áp để ổn định áp suất trong
ống phân phối. Van này sẽ cho một lượng nhiên liệu vừa đủ quay lại bình chứa.Bộ phận
quan trọng nhất của hệ thống GDI chính là kim phun, được gắn trên giữa ống phân phối và
buồng cháy và được điều khiển đóng mở bởi ECU.
 Hệ thống điều khiển điện tử:
Gồm bộ xử lý trung tâm ECU, bộ khuếch đại điện áp để mở kim phun EDU, các cảm
biến đầu vào và bộ chấp hành. ECU thu thập các tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau để
nhận biết tình trạng hoạt động của động cơ, sau đó tính tốn lượng phun, thời điểm phun
nhiên liệu và gửi tín hiệu điều khiển phun đến EDU để EDU điều khiển mở kim phun. Ngoài
ra hệ thống điều khiển điện tử cịn tính tốn và điều khiển áp suất nhiên liệu và tuần hồn khí
xả.

12


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

Điều khiển phun nhiên liệu: ECU tính toán thời điểm và lượng phun nhiên liệu ra tối
ưu cho từng chế độ làm việc cụ thể của động cơ dựa vào tín hiệu từ cảm biến gửi về và gửi
tín hiệu yêu cầu phun nhiên liệu đến EDU. EDU có nhiệm vụ khuếch đại điện áp từ 12V85V cấp đến kim phun để mở kim sau đó nhiên liệu có áp suất cao đang chờ sẵn trong ống
phân phối sẽ phun vào buồng đốt khi kim mở và dứt phun khi EDU ngừng cấp điện cho kim
phun. Thời điểm bắt đầu phun được quyết định bởi thời điểm ECU phát tín hiệu phun, lượng
nhiên liệu phun ra được quyết định bởi độ dài thời gian phát tín hiệu phun của ECU. Tín
hiệu yêu cầu phun phát ra càng sớm thời điểm phun càng sớm và ngược lại, tín hiệu yêu cầu
phun phát ra càng dài lượng nhiên liệu phun ra càng nhiều và ngược lại.
2.4. Thông số kỹ thuật động cơ Toyota 3S-FSE

Bảng 2-1: Thông số kỹ thuật động cơ Toyota 3S-FSE
Hạng mục

Thông số

Số xy lanh và cách bố trí

4 xy lanh thẳng hàng

Hệ thống phối khí

16 van, DOHC, VVT-i, dẫn động bằng đai và
bánh răng

Hệ thống nhiên liệu

Phun nhiên liệu trực tiếp GDI

Dung tích làm việc

1998 cm3

Đường kính piston

86mm

Tỉ số nén

10


Cơng suất cực đại

145Hp/6000v/p

Momen xoắn cực đại

196N.m/4400v/p

13


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

2.5. Hình ảnh mơ hình động cơ Toyota 3S-FSE

Hình 2-3: Mơ hình động cơ Toyota 3S-FSE

14


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
3.1. Các cảm biến:
3.1.1. Cảm biến vị trí bướm ga.
Cảm biến vị trí bướm ga trong hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh

(ETCS-i) có hai con trượt tiêp điêm và hai điện trở. Cỏ hai tín hiệu là VTA và VTA2.

Hình 3-4: Vị trí cảm biến vị trí bướm ga
Sơ đồ mạch điện – đường đặc tuyến của cảm biến vị trí bướm ga:

15


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3-5: Sơ đồ mạch điện và đường đặc tính của cảm biến vị trí bướm ga
Một điện áp không đổi 5V từ ECU cung cấp đến cực VC. Khi cảnh bướm ga mở, con
trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp tăng dần ở cực VTA tương ứng với góc
mở cánh bướm ga.
• VTA2 làm việc tương tự nhưng bắt đầu ở mức điện áp ra cao hơn và tốc độ thay đổi
điện áp thì khác so với tín hiệu VTA. Khi bướm ga mở, hai tín hiệu điện áp tăng với
một tốc độ khác nhau. ECU sử dụng cả hai tín hiệu này đề phát hiện sự thay đổi vị trí
cánh bướm ga. Bằng cách sử dụng hai cảm biến, ECU có thể so sánh các điện áp và
phát hiện các vấn đề.
Thơng số kiểm tra
•

Bảng 3-2: Thơng số kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga
Cực đo
VTA, E2
VTA2, E2

Điều kiện

Cơng tắc bật ON, cánh bướm ga ở vị trí cầm
chừng
Cơng tắc bật ON, cánh bướm ga mở hồn tồn
Cơng tắc bật ON, cánh bướm ga ở vị trí cầm
chừng
Cơng tắc bật ON, cánh bướm ga mở hoàn toàn

Điện áp V
0,4 - 1
4,7 – 5,1
2 – 2,9
4,7 – 5,1

16


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

3.1.2. Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Hình 3-6: Cảm biến vị trí bàn đạp ga
Cấu tạo và nguyên lí hoạt động
Cảm biến vị trí bàn đạp ga (Acceleration Pedal Position Sensor) được bố trí trên trục
của bướm ga. Cần ga được kết nối với dây cáp tới bàn đạp ga. Khi đạp ga, có tín hiệu bàn
đạp ga gởi về ECU và ECU dựa vào tín hiệu này để tính tốn góc mở của bướm ga.
Hành trình bàn đạp ga được xác định bởi cảm biến bàn đạp ga và tín hiệu này được
chuyển về ECU động cơ. ECU sẽ điều khiển mơ tơ bố trí ở thân bướm ga để xoay trục bướm
ga làm bướm ga mở một góc là tối ưu nhất. Độ mở của bướm ga được cảm biến vị trí bướm

ga xác định và chuyển tín hiệu về ECU.
Khi đạp ga, tín hiệu điện áp APPS thay đổi. Có hai tín hiệu điện áp của cảm biến bàn
đạp ga. ECU dựa vào tín hiệu này để tính tốn góc mở của bướm ga. Bằng cách sử dụng hai
tín hiệu, ECU so sánh để xác định sự làm việc bất thường của cảm biến bàn đạp ga.

17


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3-7: Đường đặc tuyến bàn đạp ga
Thông số kiểm tra:
Bảng 3-3: Thông số kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp ga
Cực đo
VPA, E2
VPA2, E2

Điều kiện
Cơng tắc bật ON, cánh bướm ga ở vị trí cầm
chừng
Cơng tắc bật ON, cánh bướm ga mở hồn tồn
Cơng tắc bật ON, cánh bướm ga ở vị trí cầm
chừng
Cơng tắc bật ON, cánh bướm ga mở hoàn toàn

Điện áp V
0,3 – 0,9
3,2 – 4,9

1,8 – 2,7
4,7 – 5,1

3.1.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát dùng để xác định nhiệt độ động cơ

Hình 3-8: Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cấu tạo:

18


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3-9: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Thường là trụ rỗng có ren ngoài,bên trong có gắn một điện trở có hệ số nhiệt điện trở
âm (tức là khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm xuống và ngược lại). Cảm biến được gắn ở trên
thân máy, gần họng nước làm mát.
Mạch điện:

Hình 3-10: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Nguyên lý hoạt động:
Nhiệt điện trở là phần tử cảm nhận sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó được làm
bằng vật liệu bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm. Khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm và
ngược lại.
Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới
cảm biến rồi trở về ECU về mass. Điện trở chuẩn và nhiệt điện trở tạo nên cầu phân áp. Điện
áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự - số (bộ chuyển đổi ADC).

19


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở của cảm biến cao, điện áp gửi đến bộ chuyển
đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã
nhờ bộ vi xử lí để thơng báo cho ECU biết động cơ đang lạnh. Khi động cơ nóng, giá trị điện
trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU biết động cơ đang nóng.
ECU dùng nhiệt độ chuẩn là C. Khi nhiệt độ nước làm mát bé hơn C, ECU sẽ điều
khiển tăng lượng phun.
Khi nhiệt độ nước làm mát thay đổi, điện áp tại cực THW thay đổi theo và ECU dùng tín
hiệu này để hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu.
Lượng nhiên liệu phun thay đổi theo nhiệt độ nước làm mát là rất lớn. Khi cảm biến bị
hở mạch thì điện áp tại cực THW sẽ rất cao, lượng nhiên liệu phun sẽ tăng mạnh làm động
cơ bị ngộp xăng không thể hoạt động được. Khi cảm biến bị ngắn mạch, điện áp tại cực
THW là bé nhất làm cho động cơ hoạt động không ổn định, nhất là khi nhiệt độ động cơ
dưới C.
Bảng 3-4: Giá trị đặc tính cảm biến nhiệt độ nước làm mát

20


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3-11: Đặc tuyến cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Thông số kiểm tra:
Bảng 3-5: Thông số kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cực đo
THW, E2

Điểu kiện
Nhiệt độ nước làm mát từ 0 – 80oC

Điện áp
0.2 -1 V

3.1.4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Cảm biến nhiệt độ khí nạp dùng để xác định nhiệt độ khí nạp. Nó gồm có một nhiệt
điện trở được gắn trong bộ đo gió hay trên đường ống nạp.

Hình 3-12: Vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp
Mật độ của khơng khí thay đổi theo nhiệt độ, điều này có nghĩa là khối lượng khơng
khí nạp vào động cơ phụ thuộc vào nhiệt độ của lượng khơng khí nạp.
21


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

Cảm biến được bố trí ở phía trước họng bướm ga, phần chính cảm biến là một điện trở
có trị số nhiệt điện trở âm. ECU dụng nhiệt độ cơ bản là C để giảm lượng nhiên liệu phun
khi nhiệt độ khơng khí nạp tăng cao và sẽ gia tăng lượng nhiên liệu khi nhiệt độ không khí
bé hơn C.
Mạch điện:


Hình 3-13: Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp
Tương tự như cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến nhiệt độ khơng khí cũng lấy
tín hiệu từ cầu phân áp giữ điện trở chuẩn trong ECU và nhiệt điện trở trên cảm biến.
Bảng 3-6: Giá trị đặc tính cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp

22


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3-14: Đường đặc tính cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp

Thơng số kiểm tra:
Bảng 3-7: Thơng số kiểm tra cảm nhiết nhiệt độ khí nạp
Cực đo
THA, E2

Điểu kiện
Nhiệt độ khí nạp từ 0 – 80oC

Điện áp
0.5 -3.4 V

3.1.5. Cảm biến áp suất đường ống nạp. (MAP)
Lượng khí nạp đi vào xylanh được xác định gián tiếp thơng qua cảm biến áp suất trên
đường ống nạp


Hình 3-15: Vị trí cảm biến áp suất đường ống nạp

Cấu tạo và sơ đồ mạch điện:
23


Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3-16: Cấu tạo và mạch điện cảm biến áp suất đường ống nạp
Bằng cách gắn một IC vào cảm biến này với nguyên lý chính là sử dụng mạch cầu
Wheatstone nhằm tạo ra một điện thế phù hợp khi giá trị điện trở thay đổi. Phần chính của
IC này là một tấm silicon nhỏ (hay gọi là màng ngăn) dày hơn ở mép ngoài (khoảng 25mm)
và mỏng ở giữa (khoảng 0,025mm). Hai mép được làm kín cùng với mặt trong của tấm
silicon tạo thành buồng chân khơng trong cảm biến. Mặt ngồi của tấm silicon tiếp xúc áp
suất đường ống nạp. Hai mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để tạo thành điện trở áp
điện (Piezoresistor).

Hình 3-17: Mạch điện cầu Wheatston bên trong cảm biến MAP
Khi động cơ chưa hoạt động, màng silicon không bị biến dạng nên 4 điện trở của cầu
có giá trị bằng nhau và lúc đó không có sự chênh lệch điện áp giữa hai cầu. Khi tải thay đổi,
khơng khí được nạp vào nhiều hơn do đó áp suất trên đường ống nạp thay đổi. Sự thay đổi
áp suất này làm màng silicon dao động dẫn đến giá trị điện trở của các điện trở trên cầu
Wheatston thay đổi. Kết quả là giữa hai cầu sẽ có sự chênh lệnh điện áp và tín hiệu được
khuếch đại thơng qua con op_amp để điều khiển Transistor ở ngõ ra của cảm biến có cực C
treo. Độ mở của Transistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn đến sự thay đổi điện áp
24



Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

Đồ án tốt nghiệp

báo về ECU, tín hiệu đó gọi là tín hiệu PIM (Pressure Intake Manifold). Sau đó ECU động
cơ xác định được thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản trên cơ sở của tín hiệu
PIM này.
Như trình bày ở hình minh họa, một chíp silic kết hợp với một buồng chân khơng được
duy trì ở độ chân khơng định trước, được gắn vào bộ cảm biến này. Một phía của chíp này
được lộ ra với áp suất của đường ống nạp và phía bên kia thơng với buồng chân khơng bên
trong. Vì vậy, không cần phải hiệu chỉnh mức bù cho độ cao lớn vì áp suất của đường ống
nạp có thể đo được chính xác ngay cả khi độ cao này thay đổi.
Đường đặc tính

Hình 3-18: Đồ thị đường đặc tính cảm biến MAP
Thông số kiểm tra cảm biến MAP khi bật công tắc máy ON
Bảng 3-8: Thông số kiểm tra cảm biến MAP
Cực đo

Điện áp V

VC, E2

4.5-5.5

PIM, E2

3.3-3.9

3.1.6. Cảm biến tốc độ động cơ (Cảm biến Ne) và vị trí piston (Cảm biến G)

25