CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

GVHD: LÊ KHÁNH TÂN

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------Cảm biến bao gồm một điện trở, nguồn điện áp 5V từ ECU cung cấp vào hai đầu của điện

trở, con trượt di chuyển trên điện trở theo góc mở của cánh bướm ga. Tín hiệu điện áp VTA từ

con trượt gởi về ECU để xác định độ mở của cánh bướm ga.

Ảnh cảm biến rời và trên xe.



Hình 2.2: Cảm biến vị trí bướm ga



Hình 2.3: Đường đặc tuyến cảm biến vị trí bướm ga



GVHD: LÊ KHÁNH TÂN

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------2.1.2. Cảm biến nhiệt độ

Trên các hệ thống điều khiển động cơ và ô tô ngày nay người ta sử dụng khá nhiều cảm

biến đo nhiệt độ: nhiệt độ động cơ (nhiệt độ nước làm mát – ECT Engine Coolant

Temperature), nhiệt độ dầu (EOT - Engine Oil Temperature), nhiệt độ nắp máy (CHT Cylinder Head Temperature, nhiệt độ khí nạp (IAT - Intake Air Temperature hay MAT –

Manifold Air Temperature).

Trong phần đồ án này chỉ lấy tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp và nhiệt độ động cơ , các

cảm biến đo nhiệt độ này có cấu tạo và mạch điện giống nhau, thường là một điện trở nhiệt

(thermistor) mắc trong mạch cầu phân áp.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ này là dựa vào sự thay đổi giá trị điện trở, dựa

trên sự thay đổi nhiệt độ nên dẫn đến sự thay đổi điện áp ở cầu phân áp. Chi tiết quan trọng đó

là điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó được làm

bằng vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm (NCT – Negative Temperature

Coefficient). Khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm và ngược lại. Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt

động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác

nhau. Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gửi đến ECU trên nền

tảng cầu phân áp.



 Cảm biến nhiệt độ động cơ (nhiệt độ nước làm mát):



GVHD: LÊ KHÁNH TÂN

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------Hình 2.4: Cảm biến nhiệt độ động cơ

Cảm biếm này rất quan trọng vì tín hiệu của nó được ECU dùng để điều khiển lượng xăng

phun, góc đánh lửa sớm, tốc độ không tải, và cả quạt làm mát két nước.

Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới cảm

biến rồi trở ECU về mass (-). Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo

thành một cầu phân áp. Điện áp giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tương tự - số (bộ

chuyển đổi ADC – analog to digital converter).

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi

ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ

bộ vi xử lý để thông 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 là 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.

Mạch điện



Hình 2.5: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát

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



GVHD: LÊ KHÁNH TÂN

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------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 2.1: Giá trị đặc tính cảm biến nhiệt độ nước làm mát



Hình 2.6: Đường đặc tính cảm biến nhiệt độ



 Cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp, THA hoặc TA, MAT:



GVHD: LÊ KHÁNH TÂN

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------



Hình 2.7: Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến dùng để xác định nhiệt độ khơng khí nạp vào động cơ. 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 không khí nạp.

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 khơng khí bé hơn

C.

Mạch điện



Hình 2.8: Mạch điện cảm biến khí nạp



GVHD: LÊ KHÁNH TÂN

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------Tương tự như cảm biến nhiệt độ động cơ, 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 2.2: Giá trị đặc tính cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp



Hình 2.9: Đường đặc tính cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp



GVHD: LÊ KHÁNH TÂN

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------2.1.3. Cảm biến vị trí bàn đạp ga



Hình dạng và vị trí



Hình 2.10: Cảm biến vị trí bàn đạp ga



Hình 2.11: Vị trí cảm biến vị trí bàn đạp ga

Mơ tả cảm biến:

Cảm biến vị trí bàn đạp ga biến đổi mức đạp xuống của bàn đạp ga (góc) thành một tín hiệu

điện được chuyển đến ECU động cơ.

Ngồi 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 tuyến tính và loại phần tử

Hall.



GVHD: LÊ KHÁNH TÂN

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------Cảm biến bàn đạp động cơ nghiên cứu là 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.



Hình 2.12: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga

Sử dụng loại cảm biến chiết áp (thay đổi giá trị điện trở). Chiết áp là loại biến trở dùng để ghi

nhận vị trí và hướng chuyển động của một cơ phận để báo cho máy tính. Tất cả các triết áp

điều có 3 đầu dây nối. Đầu thứ 3 là tín hiệu nó lướt tự do trên điện trở, khi dây tín hiệu lướt tự

do trên điện trở thì điện áp sẽ thay đổi.

Cảm biến vị trí bàn đạp ga và van định lượng luôn là loại chiết áp. Tại mọi thời điểm máy

tính đều cần biết vị trí và hướng chuyển động của chân ga và van định lượng được liên kết cơ

khí với dây tín hiệu. Một đầu dây kia cung cấp điện áp ổn định 5volts từ ECU. Khi trục bàn

đạp hay trục dẫn động van định lượng xoay thì điện áp dây tín hiệu sẽ thay đổi báo cho ECU

biết đang tăng tốc hay thay đổi.