Các cảm biến sử dụng trên động cơ xăng & diesel

Nội dung text: Các cảm biến sử dụng trên động cơ xăng & diesel

1. CÁC CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG & DIESEL (RESEARCH SENSORS IN SI AND CI ENGINE) Tên Tác Giả: Nguyễn Tấn Lộc Đơn vị công tác : Bộ môn Động cơ – Khoa CKĐ – Trường ĐHSPKT TP.HCM TÓM TẮT Ngày nay, các cảm biến được sử dụng phổ biến trên động cơ xăng và diesel nhằm để điều khiển chính xác lưu lượng phun, thời điểm phun, tốc độ cầm chừng, góc đành lửa sớm hoặc phun dầu sớm nhất là vấn đề chống ô nhiễm rất được quan tâm hiện nay Để sinh viên của khoa CKĐ dễ dàng tiếp cận với các động cơ trên thực tế của xưỡng động cơ cũng như các hãng ô tô có mặt tại Viêt Nam, chúng tôi thực hiện chế tạo mô hình các cảm biến để người học dễ dàng nhận biết được hình dạng của chúng, từ đó dễ tiếp thu khi học lý thuyết hoặc thực tập tại xưỡng trường. ABSTRACT Nowaday, sensors are used popularly in SI and CI engines in order to control injection timing, mass rate, idle speed, advance ignition and fuel injection easily .Additionly, they solves the emission pollutants that are the most interrested in internal combustion engines. The research help the automotive student who achieve the knowledges for moder systems or technologies in vehicle easily. The study also help the learner get the structure, shape of sensors in vehicle, in result to achieve the knowledges about theories and practices easily. Từ khoá: Các cảm biến – ECU – Các bộ chấp hành. Key words: Sensors – Electronic Control Unit - Actuators CHẾ TẠO MÔ HÌNH CÁC CẢM BIẾN I. Lý do chọn đề tài Lãnh vực điều khiển tự động hiện nay đang sử dụng rất phổ biến trên thế giới. Trong ngành ôtô các cảm biến ngày càng sử dụng càng nhiều để tăng độ tin cậy nhằm cải thiện công suất và hiệu suất của động cơ nhất là giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường mà cả thế giới đang quan tâm. Ở nước ta, vấn đề ô nhiễm môi sinh trong lãnh vực giao thông đường bộ đang được nhà nước quan tâm, các chỉ tiêu về khí thải đang được đặt ra với tiêu chuẩn rất cao ở những sân bay quốc tế. Tuy nhiên, ở một mức độ nào đó vấn đề ô nhiễm môi sinh cần phải được quan tâm nhiều hơn nửa để bảo vệ sức khoẻ con người có một môi trường sống trong sạch và lành mạnh. II. Phương pháp nghiên cứu. Để hoàn thành nội dung đề tài, người nghiên cứu đã bỏ ra rất nhiều công sức để thu thập tài liệu, các thông tin liên quan và tổng kết tài liệu Từ đó tìm ra những ý tưởng mới để hình thành đề cương của đề tài. Ngoài ra, chúng tôi còn kết hợp cả thực nghiệm và kinh nghiệm của bản thân trong quá trình đào tạo và lao động sản xuất để hoàn thành nhiệm vụ đã đề ra. III. Kết quả thực hiện. Các cảm biến được bố trí trên một khung di động, di chuyển dễ dàng trên 4 bánh xe. Trên mô hình bố trí các cảm biến cơ bản như: Cảm biến G và Ne, cảm biến lưu lượng không khí nạp, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến nhiệt độ không khí nạp, các loại cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến ô xy, cảm biến kích nổ . Mô hình là một phương tiện giảng dạy trực quan, nó có thể kết hợp với các phưong pháp giảng dạy khác để người học dễ dàng tiếp thu có hiệu quả.
2. Hình 1: Mô hình các cảm biến Mô hình các cảm biến được chế tạo với mục đích tạo cho người học thấy được hình dạng thật của các cảm, từ đó dễ dàng tiếp thu lý thuyết cũng như xác định vị trí bố trí của chúng trên động cơ. IV. CÁC CẢM BIẾN. IV.1 Điện nguồn cung cấp cho ECU. Mạch điện nguồn cung cấp cho ECU cơ bản có hai kiểu: Điều khiển trực tiếp từ contact máy Điều khiển tử ECU. Hình 2: Điều khiển từ contact máy
3. Kiểu điểu khiển từ ECU có hai kiểu cơ bản: Điện dương cung cấp ra từ ECU ở cực MREL khi nhận tin hiệu IG từ contact máy và ECU nối mát cho cực MREL hoặc ECU nối mát cho cực MREL khi nhận tín hiệu IG từ contact máy. Hình 3: Điều khiển từ ECU Các cảm biến được bố trí trên một khung di động, di chuyển dễ dàng trên 4 bánh xe. Trên mô hình bố trí các cảm biến cơ bản như: Cảm biến G và Ne, cảm biến lưu lượng không khí nạp, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến nhiệt độ không khí nạp, các loại cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến ô xy, cảm biến kích nổ . Mô hình là một phương tiện giảng dạy trực quan, nó có thể kết hợp với các phưong pháp giảng dạy khác để người học dễ dàng tiếp thu có hiệu quả. IV.2 Mạch 5 vôn: Mạch 5 vôn được hình thành khi có nguồn cung cấp cho ECU.Nguồn 5 vôn cung cấp điện cho bộ vi xử lý, cho các cảm biến . Hình 4: Mạch nguồn 5 vôn
4. IV.3 Mạch nối mát. Hình 5: Mạch nối mát IV.4 Các cảm biến. IV.4.1 Cảm biến lưu lượng không khí nạp. Cảm biến này dùng để xác định lưu lượng không khí nạp vào động cơ. Khi lượng không khí nạp là 14,7 kg thì lượng nhiên liệu phun là 1kg. Ở động cơ diesel tỉ lệ hỗn hợp phân bố không đều trong buồng đốt nên lượng không khí nạp phải nhiều hơn lượng không khí nạp thực tế một chút (λ = 1.1 – 1,3) Bộ đo gió cơ bản có 4 kiểu: - Kiểu sử dụng phổ biến hiện nay là bộ đo gió kiểu dây nhiệt hay màng nhiệt. kiểu này có độ chính xác cao, gọn nhẹ nó sử dụng phổ biến trên động cơ xăng và động cơ Diesel ngày nay. Hình 6: sơ đồ nguyên lý bộ đo gió dây nhiệt
5. Hình 7: Hình dạng bộ đo gió dây nhiệt - Cảm biến chân không: Hay còn gọi là cảm biến áp suất trong đường ống nạp.Cảm biến này cũng được sử dụng rất phổ biến ở động cơ xăng và động cơ Diesel Cảm biến có đặc điểm là bố trí ở bên ngoài, không cản trở dòng khí nạp, nó được sử dụng phổ biến ở hãng Honda, Toyota. - Bộ đo gió kiểu van trượt và kiểu Karman có nhiều khuyết điểm lớn nên hiện nay không còn sử dụng IV.4.2 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp. Cảm biến này xác định nhiệt độ không khí nạp, nó kết hợp với bộ đo gió để xác định chính xác lượng không khí nạp vào động cơ. Trên một động cơ có thể bố trí hai cảm biến nhiệt độ không khí nạp, một bố trí trước turbo và một bố trí sau turbo. Hình 8:: mạch điện cảm biến nhiệt độ không khí IV.4.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Cảm biến này dùng để điều khiển lưu lượng phun, góc đánh lửa sớm và tốc độ cầm chừng đối với động cơ xăng. Ở động cơ Diesel cảm biến dùng để điểu khiển thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu, lưu luợng phun, tốc độ cầm chừng, thời gian xông máy khi nhiệt độ động cơ thấp
6. Hình 9:: cảm biến nhiệt độ nước làm mát IV.4.4 Cảm biến vị trí bướm ga. Dùng để xác định độ mở của bướm ga. Ở động cơ xăng cảm biến dùng để xác định chế độ tải của động cơ và cắt nhiên liệu khi giảm tốc. Ở động cơ Diesel cảm biến xác định độ mở của bướm ga cho phù hợp để khống chế lượng không khí nạp vào động cơ. Cảm biến bướm ga được sử dụng phổ biến hiện nay là cảm biến Hall, nó có độ tin cậy cao và thời gian sử dụng lâu dài. Hình 10: Cảm biến bướm ga kiểu tuyến tính Hình 11: Cảm biến bướm ga kiểu phần tử Hall
7. IV.4.5 Cảm biến bàn đạp ga. Ngày nay cảm biến bàn đạp ga được sử dụng rất phổ biến. Nó được sử dụng trong hệ thống điều khiển bướm ga thông minh. Cảm biến được sử dụng phổ biến hiện nay là kiểu phần tử Hall. Để tăng độ an toàn người ta thiết kế có từ 2 đến 3 đặc tính. Hình 12: Hệ thống điều khiển bướm ga thông minh Hình 13: Cảm biến bàn đạp ga IV.4.6 Cảm biến G và Ne Ngày nay ở động cơ xăng và động cơ diesel, cảm biến G bố trí ở trục cam. Nó dùng để xác định vị trí của piston so với điểm chết trên. Cảm biến thường sử dụng là cảm biến Hall hoặc cảm biến điện từ. Cảm biến Ne được bố trí ở đầu trục khuỷu hoặc ở bánh đà. Cảm biến thường sử dụng là cảm biến điện từ. Cảm biến Ne dùng để xác định số vòng quay của trục khuỷu. Cảm biến Ne dùng để xác định lượng không khí nạp, điều khỉển thời điểm đánh lửa hoặc thời điểm phun dầu sớm, hạn chế số vòng quay tối đa, điều khiển bơm nhiên liệu
8. Hình 14: Cảm biến vị trí trục khuỳu IV.4.7 Cảm biến ôxy. Cảm biến được bố trí trên đường ống thải. Tín hiệu cảm biến dùng để điều chỉnh tỉ lệ không khí và nhiên liệu cho chính xác. Trong một động cơ có thể dùng nhiều cảm biến ô xy. Hình 15: Bố trí cảm biến ôxy IV.4.8 Cảm biến kích nổ. Nó được chế tạo bằng phần tử áp điện. tín hiệu của cảm bíến dùng để điều khiển đánh lửa trễ đi khi hiện tượng kích nổ xảy ra. Hình 16: Cảm biến kích nổ IV.4.9 Cảm biến độ cao. Cảm biến này hiện nay thường được tích hợp bên trong ECU. Nó dùng để hiệu chỉnh lại lượng nhiên liệu cung cấp khi độ cao của xe hoạt động thay đổi.
9. Hình 17: Sơ đồ mạch điện của cảm biến độ cao V. KẾT LUẬN-ĐỀ NGHỊ. V.1 Kết luận Đề tài thành công mang nhiều ý nghĩa về mặt khoa học cũng như thực tiễn. Nội dung đề tài giúp sinh viên trang bị kiến thức về lãnh vực điều khiển động cơ xăng và điều khiển động cơ Diesel bằng điện tử. Sản phẩm của đề tài là công cụ hỗ trợ đắc lực cho công tác giảng dạy, viên nhằm đào tạo ra nguồn nhân lực có chất lượng cao cho xã hội về lĩnh vực cơ khí ô tô. V.2. Đề nghị Nhân rộng sản phẩm của đề tài tại Trường ta và các trường THCN, các trường dạy nghề nhằm nâng cao chất lượng dạy và học của các sinh viên, học sinh ngành ôtô. VI TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt. 1. Giáo trình thực tập động cơ 2 – Nguyễn Tấn Lộc. Trường ĐHSPKT TP.HCM 2007 Tiếng Anh. 1. www.autoshop101.com
10. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2017-2018 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.