TOYOTA đào tạo kỹ thuật viên ô tô (Kỹ Thuật Viên 2) - P3

-5-

Điện áp cực của cảm biến
Các cảm biến này biến đổi các thông tin khác nhau thành
những thay đổi điện áp mà ECU động cơ có thể phát hiện.
Có nhiều loại tín hiệu cảm biến, nhưng có 5 loại phương
pháp chính để biến đổi thông tin thành điện áp. Hiểu đặc
tính của các loại này để có thể xác định trong khi đo điện áp
ở cực có chính xác hay không.
(1/1)


1. Dùng điện áp VC (VTA, PIM)
Một điện áp không đổi 5V (Điện áp VC) để điều khiển bộ
vi xử lý ở bên trong ECU động cơ bằng điện áp của ắc
quy. Điện áp không đổi này, được cung cấp như nguồn
điện cho cảm biến, là điện áp cực VC.
Trong loại cảm biến này, một điện áp (5V) được đặt giữa
các cực VC và E2 từ mạch điện áp không đổi trong ECU
động cơ như trình bày trong hình minh họa. Sau đó cảm
biến này thay góc mở bướm ga hoặc áp suất đường ống
nạp đã được phát hiện bằng điện áp thay đổi giữa 0 và
5V để truyền tín hiệu đi.
Gợi ý khi sửa chữa:
Nếu có sự cố trong mạch điện áp không đổi hoặc ngắn
mạch VC, nguồn điện cấp cho bộ vi xử lý sẽ bị ngắt, làm
cho ECU động cơ ngừng hoạt động và động cơ bị chết máy.



2. Dùng một nhiệt điện trở (THW, THA)
Giá trị điện trở của nhiệt điện trở thay đổi theo nhiệt độ.
Vì vậy các nhiệt điện trở được sử dụng trong các thiết bị
như cảm biến nhiệt độ nước và cảm biến nhiệt độ khí
nạp, để phát hiện các thay đổi của nhiệt độ.
Như trình bày trong hình minh họa, điện áp được cấp vào
nhiệt điện trở của cảm biến từ mạch điện áp không đổi
(5V) trong ECU động cơ qua điện trở R. Các đặc tính của
nhiệt điện trở này được ECU động cơ sử dụng để phát
hiện nhiệt độ bằng sự thay đổi điện áp tại điểm A trong
hình minh họa.
Khi nhiệt điện trở hoặc mạch của dây dẫn này bị hở, điện
áp tại điểm A sẽ là 5V, và khi có ngắn mạch từ điểm A
đến cảm biến này, điện áp sẽ là 0V. Vì vậy, ECU động
cơ sẽ phát hiện một sự cố bằng chức năng chẩn đoán.


-6-

3. Dùng điện áp Bật/Tắt
1) Các thiết bị dùng công tắc (IDL, NSW).
Khi điện áp bật ON và tắt OFF, làm cho cảm biến này
phát hiện được tình trạng Bật/Tắt của công tắc.
Một điện áp 5V được ECU động cơ cấp vào công tắc
này. Điện áp ở cực ECU động cơ là 5V khi công tắc này
Tắt OFF, và 0V khi công tắc này Bật ON. ECU động cơ
dùng sự thay đổi điện áp này để phát hiện tình trạng của
cảm biến.
Ngoài ra, một số thiết bị sử dụng điện áp của 12V ắcquy.
(2) Các thiết bị dùng tranzito (IGF, SPD).
Đây là một thiết bị dùng chuyển mạch của tranzito thay
cho công tắc. Như với thiết bị trên đây, việc Bật ON và
Tắt OFF điện áp được dùng để phát hiện điều kiện làm
việc của cảm biến. Đối với các thiết bị sử dụng công tắc,
một điện áp 5V được đặt vào cảm biến từ ECU động cơ,
và ECU động cơ sử dụng sự thay đổi điện áp đầu cực khi
tranzito bật ON hoặc ngắt OFF để phát hiện tình trạng
của cảm biến này.
Ngoài ra một số thiết bị sử dụng điện áp 12V của ắc quy.

4. Sử dụng nguồn điện khác từ ECU động cơ (STA,
STP)
ECU động cơ xác định xem một thiết bị khác đang hoạt
động hay không bằng cách phát hiện điện áp được đặt
vào khi một thiết bị điện khác đang hoạt động.
Hình minh họa thể hiện một mạch điện của đèn phanh,
và khi công tắc bật ON, điện áp 12V của ắc quy được đặt
vào cực ECU động cơ, và khi công tắc này bị ngắt OFF,
điện áp sẽ là 0V.


5. Sử dụng điện áp do cảm biến tạo ra (G, NE, OX,
KNK)
Khi bản thân cảm biến tự phát và truyền điện, không cần
đặt điện áp vào cảm biến này. ECU động cơ sẽ xác định
điều kiện hoạt động bằng điện áp và tần số của dòng
điện sinh ra này.
Gợi ý:
Khi kiểm tra điện áp cực của ECU động cơ, tín hiệu NE,
tín hiệu KNK và v.v được truyền đi dưới dạng sóng AC.
Do đó, có thể thực hiện các phép đo có độ chính xác cao
bằng cách dùng máy đo hiện sóng.


-7-

Cảm biến và các tín hiệu Cảm biến lưu lượng khí nạp

Cảm biến lưu lượng khí nạp là một trong những
cảm biến quan trọng nhất vì nó được sử dụng
trong EFI kiểu L để phát hiện khối lượng hoặc
thể tích không khí nạp.
Tín hiệu của khối lượng hoặc thể tích của
không khí nạp được dùng để tính thời gian phun
cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Cảm biến lưu lượng khí nạp chủ yếu được chia
thành 2 loại, các cảm biến để phát hiện khối
lượng không khí nạp, và cảm biến đo thể tích
không khí nạp, cảm biến đo khối lượng và cảm
biến đo lưu lượng không khí nạp có các loại như
sau:
Cảm biến đo khối lượng khí nạp: Kiểu dây sấy.
Cảm biến đo lưu lượng khí nạp: Kiểu cánh và
kiểu gió xoáy quang học Karman
Hiện nay hầu hết các xe sử dụng cảm biến lưu
lượng khí nạp khí kiểu dây nóng vì nó đo chính
xác hơn, trọng lượng nhẹ hơn và độ bền cao
hơn.
(1/5)




Tham khảo:
Kiểu cánh
Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu cánh gồm có
nhiều bộ phận như thể hiện ở hình minh họa.
Khi không khí đi qua cảm biến lưu lượng khí
nạp này từ bộ lọc khí, nó đẩy tấm đo mở ra cho
đến khi lực tác động vào tấm đo cân bằng với lò
xo phản hồi.
Chiết áp, được nối đồng trục với tấm đo này, sẽ
biến đổi thể tích không khí nạp thành một tín
hiệu điện áp (tín hiệu VS) được truyền đến
ECU động cơ.
(1/1)



-8-


Tham khảo
Kiểu dòng xoáy Karman quang học
Kiểu cảm biến lưu lượng khí nạp này trực tiếp cảm nhận thể
tích không khí nạp bằng quang học. So với loại cảm biến lưu
lượng khí nạp kiểu cánh, nó có thể làm nhỏ hơn và nhẹ hơn
về trọng lượng. Cấu tạo đơn giản của đường không khí cũng
giảm sức cản của không khí nạp.
Một trụ "bộ tạo dòng xoáy" được đặt ở giữa một luồng không
khí đồng đều tạo ra gió xoáy được gọi là "gió xoáy Karman"
ở hạ lưu của trụ này. Vì tần số dòng xoáy Karman được tạo
ra tỷ lệ thuận với tốc độ của luồng không khí, thể tích của
luồng không khí có thể được tính bằng cách đo tần số của
gió xoáy này.
Các luồng gió xoáy được phát hiện bằng cách bắt bề mặt
của một tấm kim loại mỏng (được gọi là "gương") chịu áp
suất của các gió xoáy và phát hiện các độ rung của gương
bằng quang học bởi một cặp quang điện (một LED được kết
hợp với một tranzito quang).
Tín hiệu của thể tích khí nạp (KS) là một tín hiệu xung giống
như tín hiệu được thể hiện trong hình minh họa. Khi thể tích
không khí nạp nhỏ, tín hiệu này có tần số thấp. Khi thể tích
khí nạp lớn, tín hiệu này có tần số cao.
(1/1)

1. Kiểu dây sấy
(1) Cấu tạo
Như trình bày ở hình minh họa, cấu tạo của cảm biến lưu
lượng khí nạp kiểu dây nóng rất đơn giản.
Cảm biến lưu lượng khí nạp gọn và nhẹ như được thể
hiện trong hình minh họa ở bên trái là loại cắm phích
được đặt vào đường không khí, và làm cho phần không
khí nạp chạy qua khu vực phát hiện. Như trình bày trong
hình minh họa, một dây nóng và nhiệt điện trở, được sử
dụng như một cảm biến, được lắp vào khu vực phát hiện.
Bằng cách trực tiếp đo khối lượng không khí nạp, độ
chính xác phát hiện được tăng lên và hầu như không có
sức cản của không khí nạp. Ngoài ra, vì không có các cơ
cấu đặc biệt, dụng cụ này có độ bền tuyệt hảo.
Cảm biến lưu lượng khí nạp được thể hiện trong hình
minh hoạ cũng có một cảm biến nhiệt độ không khí nạp
gắn vào.
(2/5)


-9-

(2) Hoạt động và chức năng
Như thể hiện trong hình minh họa, dòng điện chạy vào
dây sấy (bộ sấy) làm cho nó nóng lên. Khi không khí
chạy quanh dây này, dây sấy được làm nguội tương ứng
với khối không khí nạp. Bằng cách điều chỉnh dòng điện
chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ của dây sấy
không đổi, dòng điện đó sẽ tỷ lệ thuận với khối không khí
nạp. Sau đó có thể đo khối lượng không khí nạp bằng
cách phát hiện dòng điện đó. Trong trường hợp của cảm
biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy, dòng điện này được
biến đổi thành một điện áp, sau đó được truyền đến ECU
động cơ từ cực VG.
(3/5)

(3) Mạch điện bên trong
Trong cảm biến lưu lượng khí nạp thực tế, như trình bày ở
hình minh họa, một dây sấy được ghép vào mạch cầu.
Mạch cầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B
bằng nhau khi tích của điện trở theo đường chéo bằng
nhau ([Ra+R3]*R1=Rh*R2).
Khi dây sấy này (Rh) được làm mát bằng không khí nạp,
điện trở tăng lên dẫn đến sự hình thành độ chênh giữa
các điện thế của các điểm A và B. Một bộ khuyếch đại
xử l ý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt
vào mạch này (làm tăng dòng điện chạy qua dây sấy
(Rh)). Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây sấy (Rh)
lại tăng lên dẫn đến việc tăng tương ứng trong điện trở
cho đến khi điện thế của các điểm A và B trở nên bằng
nhau (các điện áp của các điểm A và B trở nên cao hơn).
Bằng cách sử dụng các đặc tính của loại mạch cầu này,
cảm bíên lưu lượng khí nạp có thể đo được khối lượng
không khí nạp bằng cách phát hiện điện áp ở điểm B.
(4/5)












-10-


Cm bin lu lng khớ np
Trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) được duy trì
liên tục ở nhiệt độ không đổi cao hơn nhiệt độ của không khí
nạp, bằng cách sử dụng nhiệt điện trở (Ra). Do đó, vì có thể
đo được khối lượng khí nạp một cách chính xác mặc dù
nhiệt độ khí nạp thay đổi, ECU của động cơ không cần phải
hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu đối với nhiệt độ không
khí nạp.
Ngoài ra, khi mật độ không khí giảm đi ở các độ cao lớn, khả
năng làm nguội của không khí giảm xuống so với cùng thể
tích khí nạp ở mức nước biển. Do đó mức làm nguội cho dây
sấy này giảm xuống. Vì khối khí nạp được phát hiện cũng sẽ
giảm xuống, nên không cần phải hiệu chỉnh mức bù cho độ
cao lớn.
Gợi ý:
Điện áp (V) cần thiết để tăng nhiệt độ của dây sấy (Rh) này
theo mức của DT từ nhiệt độ của khí nạp được giữ không đổi
ở mọi thời điểm mặc dù nhiệt độ khí nạp thay đổi. Ngoài ra
khả năng làm nguội của không khí luôn luôn tỷ lệ với khối
lượng không khí nạp.
Do đó nếu khối lượng khí nạp không thay đổi, tín hiệu ra của
cảm biến lưu lượng khí nạp sẽ không thay đổi dù cho nhiệt
độ không khí nạp thay đổi.
(5/5)

Cảm biến áp suất đường ống nạp (Cảm biến chân
không)
Cảm biến áp suất đường ống nạp được dùng cho hệ thống
EFI kiểu D để cảm nhận áp suất đường ống nạp. Đây là một
trong những cảm biến quan trọng nhất trong EFI kiểu D.
Bằng cách gắn một IC vào cảm biến này, cảm biến áp suất
đường ống nạp cảm nhận được áp suất đường ống nạp như
một tín hiệu PIM. 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 không được duy trì ở độ chân không định trước,
được gắn vào bộ cảm biến này. Một phía của chip này được
lộ ra với áp suất của đường ống nạp và phía bên kia thông
với buồng chân không 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.
Một thay đổi về áp suất của đường ống nạp sẽ làm cho hình
dạng của chip silic này thay đổi, và trị số điện trở của chíp
này dao động theo mức biến dạng này.
Tín hiệu điện áp, mà IC biến đổi từ sư dao động của giá trị
điện trở này gọi là tín hiệu PIM.
Gợi ý khi sửa chữa:
Nếu ống chân không được nối với cảm biến này bị rời ra,
lượng phun nhiên liệu sẽ đạt mức cao nhất, và động cơ sẽ
không chạy một cách thích hợp. Ngoài ra nếu giắc nối này
bị rời ra, ECU của động cơ sẽ chuyển sang chế độ an toàn.
(1/1)


-11-

Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió. Cảm
biến này biến đổi góc mở bướm ga thành điện áp, được
truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mở bướm ga (VTA).
Ngoài ra, một số thiết bị truyền một tín hiệu IDL riêng biệt.
Các bộ phận khác xác định nó lúc tại thời điểm chạy không
tải khi điện áp VTA này ở dưới giá trị chuẩn.
Hiện nay, có 2 loại, loại tuyến tính và loại có phần tử Hall
được sử dụng. Ngoài ra, đầu ra 2 hệ thống được sử dụng để
tăng độ tin cậy.
(1/3)


Tham khảo
Loại tiếp điểm
Loại cảm biến vị trí bướm ga này dùng tiếp điểm không tải
(IDL) và tiếp điểm trợ tải (PSW) để phát hiện xem động cơ
đang chạy không tải hoặc đang chạy dưới tải trọng lớn.
Khi bướm ga được đóng hoàn toàn, tiếp điểm IDL đóng ON
và tiếp điểm PSW ngắt OFF. ECU động cơ xác định rằng
động cơ đang chạy không tải.
Khi đạp bàn đạp ga, tiếp điểm IDL sẽ bị ngắt OFF, và khi
bướm ga mở quá một điểm xác định, tiếp điểm PSW sẽ
đóng ON, tại thời điểm này ECU động cơ xác định rằng
động cơ đang chạy dưới tải nặng.
(1/1)






-12-


1. Loại tuyến tính
Như trình bày trong hình minh họa, cảm biến này gồm có 2
con trượt và một điện trở, và các tiếp điểm cho các tín hiệu
IDL và VTA được cung cấp ở các đầu của mỗi tiếp điểm.
Khi tiếp điểm này trượt dọc theo điện trở đồng thời với góc
mở bướm ga, điện áp này được đặt vào cực VTA theo tỷ lệ
thuận với góc mở của bướm ga. Khi bướm ga được đóng lại
hoàn toàn, tiếp điểm của tín hiệu IDL được nối với các cực
IDL và E2.
gợi
ã Các cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính hiện nay có
các kiểu không có tiếp điểm IDL hoặc các kiểu có tiếp
điểm IDL nhưng nó không được nối với ECU động cơ.
Các kiểu này dùng tín hiệu VTA để thực hiện việc điều
khiển đã nhớ và phát hiện trạng thái chạy không tải.
ã Một số kiểu sử dụng tín hiệu ra hai hệ thống (VTA1,
VTA2) để tăng độ tin cậy.

(2/3)




2. Loại phần tử Hall
Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall gồm có các mạch
IC Hall làm bằng các phần tử Hall và các nam châm quay
quanh chúng. Các nam châm được lắp ở trên trục bướm ga
và quay cùng với bướm ga.
Khi bướm ga mở, các nam châm quay cùng một lúc, và các
nam châm này thay đổi vị trí của chúng. Vào lúc đó, IC Hall
phát hiện sự thay đổi từ thông gây ra bởi sự thay đổi của vị
trí nam châm và tạo ra điện áp ra của hiệu ứng Hall từ các
cực VTA1 và VTA2 theo mức thay đổi này. Tín hiệu này
được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mở bướm ga.
Cảm biến này không chỉ phát hiện chính xác độ mở của
bướm ga, mà còn sử dụng phương pháp không tiếp điểm và
có cấu tạo đơn giản, vì thế nó không dễ bị hỏng. Ngoài ra,
để duy trì độ tin cậy của cảm biến này, nó phát ra các tín
hiệu từ hai hệ thống có các tính chất khác nhau.
(3/3)


-13-



Tham khảo
Hiệu ứng Hall
Hiệu ứng Hall làm độ chênh điện thế tại vị trí xảy ra dòng
điện vuông góc với từ trường, khi một từ trường được đặt
vuông góc với dòng điện chạy trong một dây dẫn. Ngoài ra,
điện áp được tạo ra bởi độ chênh điện thế này thay đổi theo
tỷ lệ với mật độ từ thông đặt vào.
Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall dùng nguyên lý
này để biến đổi sự thay đổi vị trí bướm ga (mở) nhằm thay
đổi mật độ của từ thông để đo chính xác sự thay đổi của vị
trí bướm ga.
(1/1)



Cảm biến vị trí bàn đạp ga
Cảm biến vị trí của bàn đạp ga biến đổi mức
đạp xuống của bàn đạp ga (góc) thành một tín
hiệu điện được chuyển đến ECU động cơ.
Ngoài ra, để đảm bảo độ tin cậy, cảm biến này
truyền các tín hiệu từ hai hệ thống có các đặc
điểm đầu ra khác nhau. Có hai loại cảm biến vị
trí bàn đạp ga, loại tu yến tính và loại phần tử
Hall.
1. Loại tuyến tính
Cấu tạo và hoạt động của cảm biến này cơ
bản giống như cảm biến vị trí bướm ga loại
tuyền tính. Trong các tín hiệu từ hai hệ
thống này, một là tín hiệu VPA truyền điện
áp theo đường thẳng trong toàn bộ phạm vi
bàn đạp ga. Tín hiệu khác là tín hiệu VPA2,
truyền điện áp bù từ tín hiệu VPA.
Gợi ý khi sửa chữa:
Không được tháo cảm biến này. Việc điều
chỉnh vị trí yêu cầu độ chính xác rất cao khi lắp
đặt cảm biến. Vì vậy, phải thay thế cả cụm bàn
đạp ga khi cảm biến này bị hỏng.
(1/2)

-14-


2. Loại phần tử Hall
Cấu tạo và hoạt động của cảm biến này cơ
bản giống như cảm biến vị trí bướm galoại
phần tử Hall.
Để đảm bảo độ tin cậy cao hơn, phải cung
cấp một mạch điện độc lập cho từng hệ
thống một.
(2/2)


Các bộ tạo tín hiệu G và NE
Tín hiệu G và NE được tạo ra bởi cuộn nhận
tính hiệu, bao gồm một cảm biến vị trí trục cam
hoặc cảm biến vị trí trục khuỷu, và đĩa tín hiệu
hoặc rôto tín hiệu. Thông tin từ hai tín hiệu này
được kết hợp bởi ECU động cơ để phát hiện
đầy đủ góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ.
Hai tín hiệu này không chỉ rất quan trọng đối
với các hệ thống EFI mà còn quan trọng đối với
cả hệ thống ESA.
(1/3)

Xem chi tiết: TOYOTA đào tạo kỹ thuật viên ô tô (Kỹ Thuật Viên 2) - P3