Báo cáo Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm mô hình chẩn đoán pan của hệ thống điện điều khiển động cơ (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm mô hình chẩn đoán pan của hệ thống điện điều khiển động cơ (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ÐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ÐIỂM NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH CHẨN ĐOÁN PAN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Mã số: T2015 - 57 Chủ nhiệm đề tài: THS. GV. LÊ KHÁNH TÂN SKC005586 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
2. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH 1. LÊ KHÁNH TÂN _ Chủ nhiệm đề tài. 2. Bộ môn Động cơ, khoa Cơ Khí Động lực trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Mính _ Đơn vị phối hợp chính. Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 1
3. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 Mục Lục MỞ ĐẦU 6 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU. 7 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 7 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN. 7 KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU. 7 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8 1. 1. LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 8 1. 1. 1. Khái niệm. 8 1. 1. 2. Sơ đồ khối và sơ đồ mạch điện 8 1. 2. CÁC CẢM BIẾN VÀ TÍN HIỆU NGÕ VÀO. 10 1. 2. 1. Khái niệm: 10 1. 2. 2. Cảm Biến Áp Suất Đường Ống Nạp (MAP) 10 1. 2. 3. Cảm Biến Vị Trí Trục Khuỷu ( NE ). 11 1. 2. 4. Cảm Biến vị Trí Trục Cam (G) 12 1. 2. 5. Cảm Biến Vị Trí Cánh Bướm Ga (VTA). 14 1. 2. 6. Cảm Biến Nhiệt Độ Khí Nạp (THA) 15 1. 2. 7. Cảm Biến Nhiệt Độ Nước Làm Mát (THW) 16 1. 2. 8. Cảm Biến Oxy (OX). 17 1. 2. 9. Cảm Biến Tiếng Gõ (KNK) 18 1. 3. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN. 19 1. 3. 1. Mạch nguồn kết hợp mạch bảo vệ ECU. 19 1. 3. 2. Mạch Điều Khiển Khời Động. 20 1. 4. HỆ THỐNG CHẤP HÀNH. 21 1. 4. 1.Hệ Thống Nhiên Liệu. 21 1. 4. 1. 1.Bơm nhiên liệu 21 1. 4. 1. 2. Lọc nhiên liệu: 22 1. 4. 1. 3. Bộ dập dao động: 22 1. 4. 1. 4. Bộ điều áp 23 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN 27 2. 1. KHÁI NIỆM. 27 2. 2. PHẦN CUNG CẤP ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ. 27 2. 2. 1. Nguồn Điện. 27 Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 2
4. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 2. 2. 2. Các Thiết Bị Bảo Vệ. 27 2. 2. 3. Các Loại Tải Điện. 28 2. 2. 4. Các Thiết Bị Điều Khiển. 28 2. 3. CÁC THIẾT BỊ ĐO KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN 29 2. 3. 1. Khái Niệm. 29 2. 3. 2. Đồng Hồ Đo Kỹ Thuật Số. 29 2. 3. 2. 1. Khái Niệm. 29 2. 3. 2. 2. Các loại đồng hồ vạn năng. 29 2. 3. 2. 3. Một số lưu ý khi sử dụng đồng hồ vạn năng. 31 2. 3. 3. Nguyên Lý Đo Của Mạch Điện Dòng Điên. 31 2. 3. 3. 1. Khái niệm: 31 2. 3. 3. 2. Cách đo 31 2. 3.4. Nguyên Lý Của Mạch Điện-Điện Trở. 32 2. 3. 5. Nguyên Lý Đo Mạch Điện-Điện Thế. 33 2. 3. 6. Định Luật Ôm Và Cách Đo Đoạn mạch Nối Tiếp ,Song Song Và Hỗn Hợp. 34 2. 3. 7. Các Loại Lỗi Thường Gặp Trong Mạch Điện. 38 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ 44 3. 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH. 44 3. 2. HỆ THỐNG CHẨN ĐOÁN BẰNG MÔ PHỎNG PROTEUS 8.0 45 Lưu Đồ Thuật Toán Điều Khiển. 45 Mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát. 47 Mạch cảm biến vị trí cánh bướm ga. 49 Mạch kim phun. 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 KẾT LUẬN. 57 KIẾN NGHỊ. 57 PHỤ LỤC 1. PHẦN MỀM PROTEUS. 59 2. PHẦN MỀM VIẾT CODE CCS. 61 3. VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A 62 Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 3
5. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 Danh Mục Các Từ Viết Tắt. Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 4
6. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 BM 08T. Thông tin kết quả nghiên cứu TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐƠN VỊ Tp. HCM, ngày 26 tháng 10 năm 2015 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm mô hình chẩn đoán Pan của hệ thống điện điều khiển động cơ. - Mã số: T2015-57 - Chủ nhiệm: ThS Lê Khánh Tân - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: 1-2015 đến 11-2015 2. Mục tiêu: Mô hình chẩn đoán sẽ góp phần phục vụ công tác giảng dạy các môn học như: thực tập hệ thống điều khiển động cơ, chẩn đoán trên xe. 1. Tính mới và sáng tạo: Đề tài này đã thực hiện việc tạo ra các lỗi trong hệ thống điện ô tô. 2. Kết quả nghiên cứu: Các kết quả cho thấy mô hình làm việc ổn định và có độ chính xác cao. 3. Sản phẩm: - Mô hình chẩn đoán Pan của hệ thống điện điều khiển động cơ và thuyết minh đề tài. 3. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: - Nâng cao chất lượng hiệu quả giảng dạy và học tập thực hành chẩn đoán. Phương thức chuyển giao - Thông qua trung tâm chuyển giao công nghệ trường ĐHSPKT. Địa chỉ ứng dụng - Các xưởng dạy thực hành tại các trường ĐH, CĐ, THCN . Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên, đóng dấu) (ký, họ và tên) Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 5
7. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 MỞ ĐẦU  Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. Trong nhưng năm gần đây nghành công nghiệp ôtô đang trên đà phát triển mạnh mẽ , đặc biệt cùng với ứng dụng khoa học kỹ thuật và công nghệ vào trong ngành đã đưa ngành chế tạo ôtô hòa nhập cùng với tốc độ phát triển của sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đâị hóa đất nước. Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ đã thúc đẩy nhu cầu học tập của con người ngày càng cao, phần lớn học sinh đều có thể vào học hệ Đại Học hoặc Cao Đẳng kể cả những người đi làm quay trở lại học Đại Học, Cao Đẳng với các chuyên ngành nâng cao ngày càng nhiều như hiện nay. Do vậy, đổi mới phương pháp dạy học là yêu cầu cấp bách, dựa trên những quan điểm phát huy tính tích cực của người học, đề cao vai trò tự học của người học kết hợp với sự hướng dẫn của giáo viên đang được áp dụng rộng rãi. Sự phát triển này đã làm thay đổi không chỉ cách giảng mà còn thay đổi cả quá trình tổ chức dạy học, ứng dụng công nghệ dạy học, phương tiện dạy học trong giảng dạy. Điều này khắc phục được nhược điểm của phương pháp cũ, tạo ra chất lượng của phương pháp mới cho giáo dục và đào tạo, đây cũng là chủ trương về giáo dục của nhà nước ta hiện nay: đổi mới mạnh mẽ nội dung và phương pháp dạy học, học tập,chú trọng chất lượng không chạy theo số lượng Đặc biệt đối với ngành cơ khí ôtô,việc nghiên cứu và chế tạo mô hình phục vụ cho công tác dạy và học là nhu cầu thiết của xã hội. Hiện nay, hệ thống điện điều khiển động cơ là hệ thống quan trọng trên xe.Hầu hết các sinh viên đều lo ngại là việc đọc sơ đồ sao cho đúng .Thêm vào đó có quá nhiều sơ đồ được vẽ theo nhiều cách khác nhau và nhiều tài liệu được viết theo nhiều kiểu khó hiểu cho sinh viên trong việc đọc tài liệu.do đó việc tạo ra mô hình và đưa ra phương pháp chẩn đoán là điều hết sức cần thiết cho mỗi sinh viên. Với nhứng lý do trên, đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm mô hình chẩn đoán Pan của hệ thống điện động cơ” sẽ mang tính ứng dụng cao trong việc dạy học để sinh viên có thể nghiên cứu và thực hành ,qua đó giúp sinh viên có điều kiện được học tập một cách trực quan và sinh động hơn. Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 6
8. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015  MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU. Mục tiêu Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên hướng dẫn sinh viên trong quá trình thực tập. Giúp sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài học thực hành. Góp phần hiện đại hóa phương tiện và phương pháp dạy thực hành. Nhiệm vụ. Tìm hiểu về hệ thống điều khiển động cơ. Kiểm tra và khắc phục hệ thống điều khiển động cơ  PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Đề tài được hoàn thành trên cơ sở nhóm đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu, trong đó đặc biệt là phương pháp tham khảo, thu thập tài liệu, học hỏi những kinh nghiệm của thầy cô, bạn bè và nghiên cứu các mô hình giảng dạy cũ Từ đó tìm ra những ý tưởng mới để hình thành đề cương của đề tài.  CÁC BƯỚC THỰC HIỆN. Tham khảo các tài liệu liên quan. Kiểm tra và đấu dây cho các hệ thống trên mô hình. Tiến hành đo đạc kiểm tra và thu thập các thông số. Nghiệm thu các thông số kiểm tra.  KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU. Đề tài được thực hiện trong 10 tuần các công viêc đươc thực hiện như sau:  Giai đoạn 1 - Thu thập tài liệu xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, xác định mục tiêu nghiên cứu, phân tích tài liệu liên hệ. - Triển khai thi công.  Giai đoạn 2 - Viết thuyết minh. - Hoàn thiện đề tài.  Giai đoạn 3 - Bảo vệ đề tài. Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 7
9. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. 1. LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ. 1. 1. 1. Khái niệm. - Hệ thống điện điều khiển động cơ giúp cho động cơ làm việc ở chế độ tối ưu,dựa vào tín hiệu của các cảm biến được lắp đặt trên đông cơ báo về cho ECU sau đó ECU sẽ tính toán đưa ra các tín hiệu chính xác nhất gửi đến các bộ phận chấp hành để động cơ làm việc ở chế độ tốt nhất. 1. 1. 2. Sơ đồ khối và sơ đồ mạch điện. -Sơ đồ khối Hình 1.1: Sơ đồ khối Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 8
10. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 -Sơ đồ mạch điện. Hình 1.2: Sơ đồ mạch điện Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 9
11. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 1. 2. CÁC CẢM BIẾN VÀ TÍN HIỆU NGÕ VÀO. 1. 2. 1. Khái niệm: Các cảm biến có nhiệm vụ gửi tín hiệu báo về ECU, sau đó ECU sẽ hiệu chỉnh thời gian phun và gửi tín hiệu đến các kim phun, các kim phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp, lượng nhiên liệu phun tùy thuộc vào thời gian tín hiệu gửi từ ECU 1. 2. 2. Cảm Biến Áp Suất Đường Ống Nạp (MAP). +Chức năng: Cảm biến áp suất đường ống nạp ( MAP ) hay còn được gọi là cảm biến chân không. Cảm biến này được dùng cho hệ thống EFI kiểu D để đo áp suất đường ống nạp từ đó ECU xác định lưu lượng không khí nạp. +Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động: -Cấu tạo: Cảm biến bao gồm một chip Silic kết hợp với buồng chân không và một con IC. Một mặt của màng silic bố trí tiếp xúc với độ chân không trong đường ống nạp và mặt khác của nó bố trí ở trong buồng chân không được duy trì một áp thấp cố định trước nằm trong cảm biến. Hình 1.3: Cấu tạo cảm biến MAP. -Nguyên lý hoạt động: Khi áp suất đường ống nạp thay đổi,màng silicon bị biến dạng dẫn đến giá trị điện trở thay đổi và làm mất cân bằng cầu Wheastone. Kết quả là giữa 2 đầu cầu có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu này được khuếch đại để điều khiển mở transistor ở ngõ ra của cảm biến có cực C treo. Độ mở của transistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn tới sự thay đổi điện áp báo về ECU. Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 10
12. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý cảm biến MAP Hình 1.5 Mạch điện cảm biến MAP Hình 1.6 Đường đặc tuyến MAP sensor. 1. 2. 3. Cảm Biến Vị Trí Trục Khuỷu ( NE ). + Chức năng: Cảm biến vị trí trục khuỷu tạo ra tín hiệu NE, ECU động cơ dựa vào tín hiệu này để nhận biết tốc độ động cơ, xác định khoảng thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản. Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 11
13. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 + Cấu tạo : Cảm biến bao gồm một cuộn dây nhận tín hiệu, một nam châm vĩnh cửu, một roto (32 răng nhỏ và 1 răng lớn) tạo tín hiệu. Roto cảm biến được gắn ở đầu trục khuỷu. Hình 1.7 cảm biến trục khuỷu + Nguyên lý hoạt động: - Khi trục khuỷu quay khe hở không khí giữa các răng trên roto tín hiệu và cảm biến trục khuỷu sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra điện áp trong cuộn nhận tín hiệu được gắn vào cảm biến này sinh ra tín hiệu NE. - Roto tạo tín hiệu kích hoạt cuộn nhận tín hiệu 33 lần trong mỗi vòng quay trục khuỷu. Từ tín hiệu này, ECU nhận biết tốc độ động cơ cũng như sự thay đổi từng 10 một của góc quay trục khuỷu. Hình 1.8 :Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục khuỷu 1. 2. 4. Cảm Biến vị Trí Trục Cam (G) + Chức năng: - Cảm biến vị trí trục cam tạo ra tín hiệu G, ECU dựa vào tín hiệu G để xác định thời điểm phun và đánh lửa tương ứng với kỳ nén của từng xylanh. Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 12
14. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 - Một tín hiệu điện AC được tạo ra phù hợp với tốc độ trục cam. Khi trục cam quay nhanh hơn, tần số AC được tạo ra cũng tăng. Công dụng của cảm biến này là để ECU xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun. - Cảm biến vị trí trục cam tạo ra tín hiệu G , ECU dựa vào tín hiệu này để nhận biết góc của trục khuỷu tiêu chuẩn từ đó xác định thời điểm phun và thời điểm đánh lửa tương ứng với điểm chết trên cuối kỳ nén. + Cấu tao: - Cảm biến bao gồm một cuộn dây nhận tín hiệu, một nam châm vĩnh cửu, một roto (1 răng) tạo tín hiệu. Hình 1.9:cảm biến vị trí trục cam. +Nguyên lý hoạt động: - Khi trục cam quay khe hở không khí giữa phần nhô ra trên roto cảm biến và cảm biến trục cam sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra điện áp trong cuộn nhận tín hiệu được gắn vào cảm biến này sinh ra tín hiệu G. Tín hiệu G được chuyển đi như một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU. -Roto tạo tín hiệu kích hoạt cuộn nhận tín hiệu G một lần trong mỗi vòng quay trục cam. Từ tín hiệu này, ECU nhận biết khi nào piston số 1 ở điểm chết trên cuối kỳ nén. -Tín hiệu dạng sóng cảm biến trục cam Hình 1.10 :tín hiệu dạng sóng - Sơ đồ mạch điện cảm biến trục cam Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 13
15. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 Hình 1.11: Sơ đồ mạch điện 1. 2. 5. Cảm Biến Vị Trí Cánh Bướm Ga (VTA). + Chức năng: - Cảm biến vị trí bướm ga xác định góc mở bướm ga. + Cấu tạo: - Cảm biến bao gồm một con trượt, một điện trở và các tiếp điểm cho tín hiệu VTA được cung cấp tại các đầu của mỗi tiếp điểm. Hình 1.12: cảm biến VTA +Nguyên lý hoạt động: - Một điện áp không đổi 5V được cấp cho cực VC từ ECU động cơ. Khi tiếp điểm trượt dọc theo điện trở tương ứng với góc mở bướm ga thì làm cho điện trở thay đổi dẫn đến điện áp ra thay đổi theo. Điện áp này được đưa đến chân VTA của ECU động cơ. Hình 1.13: Sơ đồ mạch điện VTA Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 14
16. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 Hình 1.14: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và độ mở bướm ga. 1. 2. 6. Cảm Biến Nhiệt Độ Khí Nạp (THA) + Chức năng: - Cảm biến nhiệt độ khí nạp dùng để xác định nhiệt độ khí nạp vào động cơ. + Cấu tạo: - Gồm có một điện trở được gắn trong bộ đo gió hoặc trên đường ống nạp. 1. Đầu Ghim. 2. Điện Trở NTC. Hình 1.15 .Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp +Nguyên lý hoạt động: - Khi nhiệt độ khí nạp tăng thì điện trở giảm dẫn đến điện áp gửi về ECU động cơ giảm, ECU điều khiển giảm lượng nhiên liệu phun và ngược lại sẽ gia tăng lượng nhiên liệu phun khi nhiệt độ khí nạp giảm. Hình 1.16.Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp -Điện áp 5V từ ECU cung cấp qua điện trở cố định R đến cực THA để cung cấp cho cảm biến. Khi nhiệt độ khí nạp thay đổi thì điện trở của cảm biến nhiệt độ khí nạp thay đổi theo. Điện áp tại cực THA cũng thay đổi theo sự thay đổi đó và ECU sẽ dùng tín hiệu này để xác định nhiệt độ khí nạp. Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 15
17. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 Hình 1.17 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở 1. 2. 7. Cảm Biến Nhiệt Độ Nước Làm Mát (THW) + Chức năng: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát,xác định nhiệt độ nước làm mát của động cơ. + Cấu tạo: Gồm có một điện trở được gắn trong bộ đo gió hoặc trên đường ống nạp. 1. Đầu Ghim. 2. Điện Trở NTC. Hình 1.18.Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ + Nguyên lý làm việc: Điện áp 5V từ ECU cung cấp qua điện trở cố định R đến cực THW để cung cấp cho cảm biến. Khi nhiệt độ nước làm mát thay đổi thì điện trở của cảm biến nhiệt độ nước làm mát thay đổi theo. Điện áp tại cực THW cũng thay đổi theo sự thay đổi đó và ECU sẽ dùng tín hiệu này để xác định nhiệt độ nước làm mát. Hình 1.19.Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt nước làm mát Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 16
18. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 Hình 1.20: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở 1. 2. 8. Cảm Biến Oxy (OX). + Chức năng: Cảm biến oxy nhận biết tỷ lệ không khí - nhiên liệu là đậm hay nhạt hơn so với tỷ lệ lý thuyết. + Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Cảm biến oxy có một phần tử làm bằng Dioxit Zirconia (ZrO2), một loại gốm. Phần tử này được phủ cả bên trong và bên ngoài một lớp mỏng platin. Không khí bên ngoài được dẫn vào bên trong cảm biến, còn bên ngoài của nó tiếp xúc với khí thải. Bộ sấy để nung nóng cảm biến oxy nhanh chóng khi xe chạy ở tốc độ cầm chừng ,tải nhẹ. - Nếu nồng độ oxy trên bề mặt bên trong của phần tử Zirconia chênh lệch lớn so với bề mặt bên ngoài tại nhiệt độ cao (400 ̊ C hoặc cao hơn), phần tử Zirconia sẽ tạo ra một điện áp (tín hiệu OX) gửi đến ECU động cơ để báo về nồng độ oxy trong khí xả tại mọi thời điểm. Hình 1.21 Cấu tạo cảm biến oxy - Khi tỷ lệ không khí – nhiên liệu là nhạt, sẽ có nhiều oxy trong khí thải nên chỉ có sự chênh lệch nhỏ về nồng độ giữa bên trong và bên ngoài của phần tử cảm biến. Vì vậy, điện áp do nó tạo ra nhỏ (gần bằng 0V). Ngược lại, nếu tỷ lệ không khí – nhiên liệu là đậm, oxy trong khí thải gần như biến mất nên tạo ra sự chênh lệch lớn về nồng độ bên trong và bên ngoài phần tử cảm biến. Vì vậy, điện áp tạo ra tương đối lớn (xấp xỉ 1V). Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 17
19. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 Hình 1.22 Đặc tính của cảm biến. Hình 1.23 Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy. 1. 2. 9. Cảm Biến Tiếng Gõ (KNK) + Chức năng: Cảm biến tiếng gõ nhận biết xung kích nổ phát ra trong động cơ và gởi tín hiệu này đến ECU để điều khiển làm muộn thời gian đánh lửa sớm nhằm ngăn chặn tiếng gõ. +Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Cảm biến này bao gồm một phần tử áp điện, nó sẽ tạo ra điện áp khi bị biến dạng do rung động của thân máy khi có tiếng gõ. Hình 1.23Cấu tạo cảm biến tiếng gõ. - Phần tử áp điện trong cảm biến kích nổ có tần số hoạt động hòa hợp với tần số kích nổ động cơ. Do tiếng gõ động cơ có tần số xấp xỉ 7 kHz nên điện áp do cảm biến tiếng gõ phát ra sẽ đạt mức cao nhất tại tần số này. Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 18
20. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 - Có hai loại cảm biến tiếng gõ. Một loại tạo ra tần số cao trong dải tần số hẹp của rung động, còn loại kia tạo ra tần số cao trong dải tần số rộng. Hình 1.24 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và tần số. - ECU nhận biết được kích nổ bằng cách đo điện áp tín hiệu KNK so với mức điện áp chuẩn. Khi nhận thấy có kích nổ, ECU điều khiển giảm góc đánh lửa sớm cho đến khi không còn kích nổ. Sau đó nó điều khiển thời gian đánh lửa sớm trở lại. Hình 1.25 Tín hiệu cảm biến tiếng gõ. Hình 1.26 Sơ đồ mạch điện cảm biến tiếng gõ. 1. 3. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN. 1. 3. 1. Mạch nguồn kết hợp mạch bảo vệ ECU. Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 19
21. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH cấp Trường 2015 Hình 1.27 Sơ đồ mạch nguồn + Nguyên lý hoạt động : - Khi ta đấu đúng cực bình accu lúc này sẽ có dòng đi từ cực dương accu đến cuộn dây relay bảo vệ ECU qua đi ốt về mass, cuộn dây có dòng điện chạy qua sẽ tạo lực từ hút tiếp điểm của Relay bảo vệ ECU đóng, cấp nguồn điện đến cực BATTcủa ECU động cơ. Điện áp Accu luôn cấp đến cực BATT của ECU động cơ để tránh cho các mã chẩn đoán và các dữ liệu khác lưu trong bộ nhớ ECU khỏi bị xóa khi khóa điện tắt. - Khi bật khóa điện ON, dòng điện chạy đến cuộn dây Relay EFI chính về mass làm tiếp điểm đóng, nguồn điện từ Accu qua Relay bảo vệ ECU qua tiếp điểm Relay EFI chính sẽ cấp nguồn đến cực +B của ECU động cơ để ECU hoạt động. - Khi ta đấu sai cực bình Accu lúc này sẽ có dòng đi từ cực dương accu đến cuộn dây Relay bảo vệ ECU nhưng do đi ốt phân cực ngược nên không cho dòng đi qua, làm cho tiếp điểm relay bảo vệ ECU không đóng. Dẫn đến không có nguồn cấp đến cực BATT và +B của ECU động cơ. 1. 3. 2. Mạch Điều Khiển Khời Động. - Tín hiệu STA (máy khởi động): Tín hiệu STA dùng để phát hiện xem có phải động cơ đang quay khởi động không. Vai trò chính của tín hiệu này là để được sự chấp nhận của ECU động cơ nhằm tăng lượng phun nhiên liệu trong khi động cơ đang quay khởi động. Từ sơ đồ mạch ta thấy, tín hiệu STA là một điện áp giống như điện áp cấp đến máy khởi động. - Tín hiệu NSW (công tắc khởi động trung gian): Chế tạo mô hình chẩn đoán Pan hệ thống điện điều khiển động cơ Trang 20
22. S K L 0 0 2 1 5 4