Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong chương trình đào tạo chuyên ngành Kỹ thuật Ô tô tại Trường Đại học Đông Á, việc trang bị kỹ năng thực hành và chẩn đoán hệ thống điều khiển điện tử động cơ giữ vai trò trọng tâm. Tuy nhiên, các trang thiết bị thực hành tại xưởng của nhà trường mới chỉ đáp ứng được một phần khối lượng kiến thức thực tế so với sự đa dạng của các dòng xe thương mại lưu hành trên thị trường. Để thu hẹp khoảng cách giữa lý thuyết và thực tiễn, đề tài "Khảo sát hệ thống cảm biến động cơ các hãng: Toyota, Mazda, Kia, Ford, Mitsubishi và xây dựng sa bàn cảm biến ứng dụng trong giảng dạy thực hành điện động cơ tại xưởng thực hành Ô tô Đại học Đông Á" được thực hiện bởi nhóm sinh viên Trần Xuân Bình, Trương Quang Nhật, Ngô Xuân Sang và Nguyễn Văn Thao, dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Đức Trọng Nguyễn (tháng 5/2023).
Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể như sau:
- Khảo sát toàn diện cấu tạo, nguyên lý hoạt động và vị trí lắp đặt của hệ thống 9 loại cảm biến chính trên động cơ ô tô.
- Thiết lập quy trình kiểm tra, đo đạc thông số kỹ thuật tiêu chuẩn (điện trở, điện áp, dạng sóng tín hiệu) và phân tích các dạng hư hỏng thường gặp của từng loại cảm biến.
- Khảo sát đối chiếu dạng cảm biến sử dụng trên các dòng xe thuộc 5 hãng sản xuất phổ biến: Toyota, Mazda, Kia, Ford và Mitsubishi.
- Xây dựng sa bàn cảm biến phục vụ trực tiếp cho công tác giảng dạy và thực hành học phần Điện động cơ tại Xưởng thực hành Ô tô Đại học Đông Á.
- Hoàn thiện tập thuyết minh đề tài làm tài liệu tra cứu thông số kỹ thuật và phương pháp chẩn đoán cho sinh viên các khóa kế tiếp.
Đối tượng nghiên cứu là 9 loại cảm biến điều khiển động cơ:
- Cảm biến vị trí trục khuỷu (Crankshaft Position Sensor - CKP)
- Cảm biến vị trí trục cam (Camshaft Position Sensor - CPS / G2)
- Cảm biến kích nổ (Knock Sensor)
- Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle Position Sensor - TPS)
- Cảm biến lưu lượng khí nạp (Mass Air Flow - MAF)
- Cảm biến áp suất khí nạp (Manifold Air Pressure - MAP)
- Cảm biến nhiệt độ khí nạp (Intake Air Temperature - IAT)
- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (Engine Coolant Temperature - ECT)
- Cảm biến oxy (Oxygen Sensor)
Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các dòng động cơ xăng của Toyota, Mazda, Kia, Ford, Mitsubishi và triển khai ứng dụng tại xưởng thực hành Khoa Ô tô, Trường Đại học Đông Á (Đà Nẵng).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án xây dựng dựa trên lý thuyết điều khiển điện tử động cơ đốt trong (ECU/ECM Engine Management System). Khung lý thuyết phân tích các cơ chế chuyển đổi tín hiệu vật lý sang tín hiệu điện áp/dòng điện gửi về bộ điều khiển trung tâm (ECU) để điều khiển lượng phun nhiên liệu cơ bản, góc đánh lửa sớm, kiểm soát khí xả và các cơ cấu chấp hành khác:
- Cơ chế cảm ứng điện từ: Ứng dụng cuộn dây cảm ứng và nam châm vĩnh cửu kết hợp vành răng tạo xung (tín hiệu NE, G2) để xác định tốc độ góc và vị trí trục.
- Cơ chế áp điện (Piezoelectric): Ứng dụng tinh thể áp điện tự phát sinh điện áp khi chịu biến dạng cơ học từ rung động tiếng gõ kích nổ ở dải tần số đặc trưng.
- Cơ chế phân áp biến trở: Biến đổi chuyển động góc mở bướm ga thành điện áp tuyến tính thông qua tiếp điểm trượt trên màng trở than hoặc cảm biến hiệu ứng Hall.
- Cơ chế cầu đo điện trở nhiệt (Wheatstone Bridge): Duy trì nhiệt độ dây sấy Platin không đổi so với nhiệt độ không khí nạp để xác định khối lượng khí nạp theo dòng điện cấp.
- Cơ chế áp trở Silic (Piezoresistive): Màng bán dẫn biến dạng dưới độ chênh lệch áp suất buồng chân không và đường ống nạp để xác định áp suất tuyệt đối.
- Cơ chế nhiệt điện trở âm (Negative Temperature Coefficient - NTC): Giá trị điện trở giảm phi tuyến khi nhiệt độ môi chất (khí nạp, nước làm mát) tăng lên.
- Cơ chế pin nồng độ oxy Zirconia ($ZrO_2$): Phát sinh suất điện động dựa trên sự chênh lệch nồng độ oxy giữa khí thải và khí quyển ở nhiệt độ cao trên $400^\circ\text{C}$.
Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa khảo sát lý thuyết hệ thống, phân tích thực nghiệm và đo kiểm trực tiếp trên thiết bị:
- Đo kiểm điện trở tĩnh bằng đồng hồ vạn năng (VOM/Ohm kế).
- Đo kiểm điện áp động và kiểm tra nguồn cấp $5\text{V}$ ($V_C - E_2$), tín hiệu ngõ ra theo các chế độ hoạt động.
- Đo kiểm dạng xung tín hiệu bằng máy chẩn đoán OBD-II chuyên dụng và máy hiện sóng (Oscilloscope) ở các chế độ vòng tua động cơ.
- Tạo áp suất chân không nhân tạo bằng bơm chân không cầm tay theo các cấp số cộng từ $100\text{ mmHg}$ đến $500\text{ mmHg}$ để kiểm chuẩn cảm biến MAP.
- Gia nhiệt cưỡng bức để ghi nhận đường đặc tuyến điện trở - nhiệt độ của cảm biến IAT và ECT.
Nguồn dữ liệu sử dụng bao gồm tài liệu kỹ thuật chuyên ngành từ các hãng xe Toyota, Mazda, Kia, Ford, Mitsubishi kết hợp với các bộ số liệu đo kiểm thực tế tại xưởng thực hành.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về hệ thống các cảm biến động cơ ô tô
Chương 1 hệ thống hóa chức năng, nhiệm vụ và vị trí lắp đặt không gian của từng loại cảm biến trong khoang động cơ:
- Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP): Đo tốc độ và vị trí trục khuỷu gửi về ECU để tính góc đánh lửa sớm cơ bản và thời gian phun nhiên liệu cơ bản. Trên xe đời cũ, cảm biến nằm trong bộ chia điện (Delco); trên xe đời mới dùng hệ thống đánh lửa trực tiếp, cảm biến bố trí ở đầu máy, đuôi bánh đà hoặc thân lốc máy.
- Cảm biến vị trí trục cam (CPS): Giúp ECU xác định điểm chết trên (TDC) kỳ nén của máy số 1 hoặc các máy, xác định vị trí trục cam để định thời điểm đánh lửa (động cơ xăng) và thời điểm phun dầu (động cơ Common Rail). Trên động cơ có van biến thiên (VVT/VVT-i), cảm biến còn giám sát sự phản hồi của trục cam biến thiên so với tín hiệu điều khiển. Vị trí nằm trên nắp dàn cò hoặc bên cạnh nắp dàn cò.
- Cảm biến kích nổ (Knock Sensor): Đo rung động sinh ra do hiện tượng kích nổ va đập cơ khí, phát tín hiệu điện áp gửi về ECU để điều chỉnh lùi góc đánh lửa sớm làm giảm tiếng gõ. Cảm biến lắp trên thân động cơ, dưới cổ hút hoặc nắp xi-lanh; động cơ chữ V (xe sang) thường có 1–2 cảm biến trên mỗi nhánh máy.
- Cảm biến vị trí bướm ga (TPS): Đo góc mở cánh bướm ga nằm trên cụm bướm ga để ECU tính toán tải động cơ, hiệu chỉnh thời gian phun, cắt nhiên liệu, bù ga cầm chừng và điều khiển chuyển số hộp số tự động. Khi đạp ga gấp ở chế độ toàn tải, ECM tự động ngắt lốc điều hòa (A/C) và chuyển sang chế độ vòng hở (Open Loop), bỏ qua tín hiệu cảm biến oxy.
- Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF): Đo khối lượng không khí đi vào động cơ, đặt phía sau bầu lọc gió và trước bướm ga, chuyển đổi thành tín hiệu điện áp để ECU tính lượng phun xăng và góc đánh lửa cơ bản.
- Cảm biến áp suất khí nạp (MAP): Đo áp suất tuyệt đối trong đường ống nạp sau bướm ga, lắp trực tiếp trên cổ hút hoặc nối qua ống chân không bên ngoài.
- Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT): Đo nhiệt độ khí nạp để hiệu chỉnh thời gian phun (nhiệt độ thấp mật độ khí đặc $\rightarrow$ tăng thời gian phun; nhiệt độ cao $\rightarrow$ giảm thời gian phun) và hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm (nhiệt độ thấp màng lửa lan chậm $\rightarrow$ tăng góc đánh lửa sớm). Cảm biến có thể tích hợp chung với MAF/MAP hoặc lắp rời gần bầu lọc gió.
- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT): Đo nhiệt độ nước làm mát tại lốc máy hoặc đường ống nước. Tín hiệu dùng để hiệu chỉnh góc đánh lửa, độ rộng xung nhấc kim phun, điều khiển van không tải/bướm ga điện tử chạy không tải nhanh ($900 - 1000\text{ vòng/phút}$) khi máy nguội, khóa chuyển số tăng (OD) khi nhiệt độ thấp, đóng ngắt hệ thống EGR, ngắt A/C khi quá nhiệt và điều khiển quạt làm mát ($80 - 87^\circ\text{C}$ quạt quay tốc độ thấp; $95 - 98^\circ\text{C}$ quạt quay tốc độ cao).
- Cảm biến oxy (Oxygen Sensor): Lắp trên đường ống xả để đo lượng oxy thừa, phản ánh hòa khí đậm hay nhạt nhằm duy trì điều khiển vòng kín (Close Loop). Xe trang bị bầu xúc tác (Catalytic Converter) thường có 2 cảm biến trên một nhánh (trước và sau bầu xúc tác).
Chương 2: Khảo sát các cảm biến trên động cơ ô tô
Chương 2 đi sâu vào cấu tạo chi tiết, nguyên lý vật lý, quy trình kiểm tra từng bước, các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn và phân tích dạng hư hỏng cho từng cảm biến:
1. Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP)
- Cấu tạo & Nguyên lý: Cuộn dây nhận tín hiệu, nam châm vĩnh cửu và rô-to 32 răng nhỏ + 1 răng lớn gắn ở đầu trục khuỷu. Khi rô-to quay qua đầu cảm biến, khe hở không khí biến thiên làm xuất hiện suất điện động cảm ứng tạo ra tín hiệu NE (33 xung/vòng quay), giúp ECU nhận biết tốc độ và sự thay đổi mỗi $10^\circ$ góc quay trục khuỷu.
- Quy trình đo kiểm: Bật khóa điện ON, tháo giắc, dùng Ohm kế đo điện trở giữa 2 cực cuộn dây. Dùng thước lá phi từ tính (đồng hoặc nhựa) đo khe hở giữa rô-to và đầu cảm biến; dùng máy chẩn đoán OBD-II đo dạng xung sóng tín hiệu NE.
- Bảng thông số điện trở tiêu chuẩn:
| Trạng thái động cơ |
Nhiệt độ làm việc ($^\circ\text{C}$) |
Điện trở tiêu chuẩn ($\Omega$) |
| Động cơ nguội / lạnh |
$-10 \div 50$ |
$985 \div 1600$ |
| Động cơ nóng |
$50 \div 100$ |
$1265 \div 1890$ |
- Hư hỏng thường gặp: Chỉnh sai khe hở từ, đứt dây dẫn, chạm mass hoặc chạm dương dây tín hiệu, lỏng giắc cắm, chết cuộn cảm ứng, gãy răng tạo tín hiệu do dùng tua-vít bẩy sai kỹ thuật.
2. Cảm biến vị trí trục cam (CPS / G2)
- Cấu tạo & Nguyên lý: Sử dụng đĩa tín hiệu G2 có 4 vấu răng trên trục cam. Tín hiệu xung G2 kết hợp với tín hiệu NE giúp ECU định vị điểm chết trên kỳ nén của từng xi-lanh để quyết định thời điểm đánh lửa và góc phun xăng tối ưu.
- Khảo sát dòng xe: Các dòng xe Toyota, Mazda, Kia, Ford, Mitsubishi đều sử dụng loại cảm biến từ.
- Triệu chứng & Hư hỏng: Khó khởi động, động cơ chết máy đột ngột, bỏ máy, không đáp ứng gia tốc, tốc độ cầm chừng không đều, máy rung giật do đánh lửa sai, sáng đèn Check Engine. Hư hỏng thường gặp gồm đứt dây, chạm mass/dương, lỏng giắc, gãy răng đĩa G2 hoặc lỗi bo mạch ECU báo nhận sai.
3. Cảm biến kích nổ (Knock Sensor)
- Cấu tạo & Nguyên lý: Chứa phần tử áp điện có tần số cộng hưởng hòa hợp với tần số tiếng gõ động cơ (xấp xỉ $7\text{ kHz}$). Khi thân máy rung động do kích nổ, phần tử áp điện tạo ra điện áp tín hiệu KNK cực đại ở tần số này. ECU đo điện áp KNK so với mức chuẩn để điều khiển giảm góc đánh lửa sớm đến khi hết kích nổ rồi mới phục hồi lại.
- Đo kiểm: Đo điện trở giữa cực tín hiệu và vỏ cảm biến (tiêu chuẩn: $\ge 1\text{ M}\Omega$). Nổ máy ở $4000\text{ vòng/phút}$, dùng máy hiện sóng đo dạng sóng KNK với mass ECU (tần số rung động đo được đạt $7\text{ kHz}$).
- Hư hỏng thường gặp: Đứt dây dẫn tín hiệu, chạm mass hoặc chập 2 dây tín hiệu vào nhau.
4. Cảm biến vị trí bướm ga (TPS)
- Cấu tạo & Nguyên lý: Cấu tạo kiểu biến trở gồm tiếp điểm trượt di chuyển theo trục bướm ga trên màng trở than. Nguồn chuẩn $5\text{V}$ cấp vào chân $V_C$ và mass $E_2$. Điện áp trích xuất tại chân $V_{TA}$ biến thiên tuyến tính theo góc mở bướm ga.
- Quy trình đo kiểm: Bật OFF khóa điện, đo điện trở các cặp chân để xác định $V_C, E_2, V_{TA}$ (cặp $V_C - E_2$ có trở kháng không đổi khi xoay trục bướm ga; khi mở rộng bướm ga, trở $V_{TA} - E_2$ tăng và $V_{TA} - V_C$ giảm). Sau đó cấp nguồn ON và đo điện áp xuất ra tại $V_{TA} - E_2$.
- Bảng thông số kỹ thuật tiêu chuẩn TPS:
| Cặp chân đo kiểm |
Trạng thái góc mở bướm ga |
Giá trị điện trở tiêu chuẩn ($\Omega$) |
Giá trị điện áp tiêu chuẩn ($\text{V}$) |
| $V_{TA} - E_2$ |
Đóng hoàn toàn (Cầm chừng) |
$200 \div 5700$ |
$0{,}2$ |
| $V_{TA} - E_2$ |
Mở hoàn toàn (Toàn tải) |
$2000 \div 10200$ |
$3{,}2$ |
| $V_C - E_2$ |
Mọi vị trí |
$2500 \div 5900$ |
$5{,}0$ (Nguồn cấp từ ECU) |
- Hư hỏng thường gặp: Mòn vệt điện trở than, hỏng vi mạch IC Hall, đứt dây, chạm chập đường dây, lỗi cổng đọc trên ECU. Khi tín hiệu TPS bất thường, xe có hiện tượng không tải không ổn định, tăng tốc kém, tăng mức tiêu hao nhiên liệu, nồng độ khí thải CO và HC tăng cao.
5. Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF)
- Cấu tạo & Nguyên lý: Sử dụng dây sấy Platin ($R_h$) mắc trong mạch cầu Wheatstone cân bằng với nhiệt điện trở bù nhiệt ($R_a$) và các điện trở $R_1, R_2, R_3$ theo công thức:
$$(R_a + R_3) \times R_1 = R_h \times R_2$$
Khi dòng không khí đi qua làm nguội dây sấy $R_h$, điện trở $R_h$ giảm gây lệch điện áp giữa hai điểm cầu A và B. Mạch khuếch đại tự động tăng dòng điện cấp qua dây sấy để nung nóng trở lại trạng thái cân bằng. Dòng điện nung nóng này tỷ lệ thuận với khối lượng khí nạp và được chuyển thành điện áp báo về ECU. Nhiệt điện trở $R_a$ tự động bù trừ khi nhiệt độ hoặc áp suất khí quyển thay đổi theo độ cao.
- Chế độ dự phòng (Failsafe): Khi MAF hỏng, ECU tự chuyển sang chế độ dự phòng, tính toán thời điểm đánh lửa và lượng phun dựa trên tốc độ động cơ (CKP) và vị trí bướm ga (TPS).
- Hư hỏng thường gặp: Đứt dây sấy Platin do bị nước hoặc bụi bẩn xâm nhập từ lọc gió, hỏng giắc cắm và đứt cáp truyền.
6. Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP)
- Cấu tạo & Nguyên lý: Tích hợp chip Silic có màng áp trở ngăn cách giữa đường nạp và buồng chân không chuẩn. Dao động áp suất làm màng Silic biến dạng, thay đổi điện trở vi mạch và chuyển đổi thành tín hiệu điện áp đưa về chân PIM của ECU.
- Bảng điện áp ngõ ra theo độ chân không kiểm tra bằng bơm tay:
| Độ chân không kiểm tra ($\text{mmHg}$) |
Điện áp tín hiệu chuẩn PIM - $E_2$ ($\text{V}$) |
| $100$ |
$0{,}3 \div 0{,}5$ |
| $200$ |
$0{,}7 \div 0{,}9$ |
| $300$ |
$1{,}1 \div 1{,}3$ |
| $400$ |
$1{,}5 \div 1{,}7$ |
| $500$ |
$1{,}9 \div 2{,}1$ |
- Hư hỏng thường gặp: Tuột hoặc tắc ống dẫn chân không, hỏng chip biến trở Silic, tiếp xúc chân giắc kém, mất dây mass $E_2$ hoặc mất nguồn cấp $V_C$ ($5\text{V}$).
7. Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) & Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT)
- Cấu tạo & Nguyên lý: Cả hai đều sử dụng điện trở nhiệt âm (NTC). Nguồn $5\text{V}$ từ ECU qua điện trở cố định $R$ trong hộp cấp đến cực THA (đối với IAT) hoặc cực THW (đối với ECT). Khi nhiệt độ tăng, điện trở cảm biến giảm làm phân áp tại cực THA/THW giảm theo.
- Bảng thông số kiểm tra cảm biến IAT:
| Nhiệt độ khí nạp ($^\circ\text{C}$) |
Điện trở tiêu chuẩn ($\text{k}\Omega$) |
Điện áp tín hiệu tiêu chuẩn ($\text{V}$) |
| $20$ |
$2 \div 3$ |
$0{,}5 \div 3{,}4$ |
| $40$ |
$0{,}4$ |
Giảm tương ứng theo đặc tuyến NTC |
- Đặc điểm chẩn đoán ECT: Khi xảy ra lỗi hở mạch cảm biến ECT, giá trị nhiệt độ ECU nhận diện có thể tụt về mức $-40^\circ\text{C}$; một số dòng xe được lập trình mặc định cố định ở mức $20^\circ\text{C}$ để duy trì chế độ phun nhiên liệu an toàn, chống ngợp xăng do phun quá đậm.
8. Cảm biến Oxy (Oxygen Sensor)
- Cấu tạo & Nguyên lý: Sử dụng ống gốm Dioxit Zirconia ($ZrO_2$) phủ lớp màng mỏng Platin bên trong (tiếp xúc khí trời) và bên ngoài (tiếp xúc khí xả), tích hợp bộ sấy điện trở. Ở nhiệt độ trên $400^\circ\text{C}$, sự chênh lệch nồng độ oxy sinh ra suất điện động truyền về chân OX:
- Hòa khí nhạt (nhiều oxy trong khí xả): Độ chênh lệch nồng độ trong - ngoài nhỏ $\rightarrow$ Điện áp ngõ ra nhỏ ($\approx 0\text{V}$).
- Hòa khí đậm (ít oxy trong khí xả): Độ chênh lệch nồng độ trong - ngoài rất lớn $\rightarrow$ Điện áp ngõ ra cao ($\approx 1\text{V}$).
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã tổng hợp và chuẩn hóa toàn bộ các thông số kỹ thuật, quy trình đo kiểm và phương pháp chẩn đoán lỗi của 9 cụm cảm biến điều khiển động cơ trên 5 hãng xe: Toyota, Mazda, Kia, Ford và Mitsubishi.
Kết quả đo kiểm và đối chiếu kỹ thuật chính
- Dải điện trở và điện áp làm việc: Hệ thống hóa dải điện trở tiêu chuẩn của cảm biến trục khuỷu ($985 - 1890\ \Omega$), cảm biến bướm ga ($200 - 10200\ \Omega$ ứng với điện áp ngõ ra $0{,}2 - 3{,}2\text{V}$), cảm biến nhiệt độ khí nạp ($2 - 3\text{ k}\Omega$ ở $20^\circ\text{C}$) và cảm biến kích nổ ($\ge 1\text{ M}\Omega$).
- Dải đặc tính áp suất - chân không: Xác lập thang đo tuyến tính của cảm biến MAP từ $100\text{ mmHg}$ ($0{,}3 - 0{,}5\text{V}$) đến $500\text{ mmHg}$ ($1{,}9 - 2{,}1\text{V}$).
- Đặc tính tần số kích nổ: Xác định tần số dao động áp điện chuẩn của Knock Sensor đạt xấp xỉ $7\text{ kHz}$ khi động cơ vận hành ở tốc độ $4000\text{ vòng/phút}$.
- Quy luật điều khiển cơ cấu phụ: Làm rõ các ngưỡng nhiệt độ nước làm mát (ECT) kích hoạt quạt làm mát động cơ ($80 - 87^\circ\text{C}$ chạy chậm; $95 - 98^\circ\text{C}$ chạy nhanh) và tốc độ không tải nhanh ($900 - 1000\text{ vòng/phút}$).
Đóng góp thực tiễn
- Đóng góp nguồn học liệu kỹ thuật chi tiết phục vụ cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô Đại học Đông Á tra cứu nhanh thông số đo kiểm khi thực hành trên động cơ thực tế.
- Đặt cơ sở dữ liệu và phương pháp đo kiểm để hoàn thiện sa bàn cảm biến phục vụ trực quan hóa các bài giảng chuyên đề Điện động cơ tại xưởng thực hành.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Phạm vi khảo sát trong thuyết minh tập trung chủ yếu vào 9 cảm biến động cơ truyền thống sử dụng tín hiệu tương tự (Analog) và xung từ trên các dòng xe xăng phổ thông; chưa bao quát các dòng cảm biến kỹ thuật số truyền dữ liệu qua mạng giao tiếp CAN Bus/LIN Bus hoặc các cảm biến trên động cơ Diesel Common Rail thế hệ mới.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Hoàn thiện mạch tạo pan lỗi mô phỏng (hở mạch, chạm mass, sai lệch điện trở) tích hợp công tắc chọn trên sa bàn thực hành.
- Mở rộng khảo sát các hệ thống cảm biến phức tạp trên các dòng xe Hybrid, xe điện và các cảm biến an toàn chủ động (ADAS).
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo thực nghiệm cho:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Ô tô: Sử dụng trong các học phần Thực hành Điện động cơ, Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô và làm tài liệu chuẩn bị đồ án tốt nghiệp.
- Giảng viên và cán bộ quản lý xưởng thực hành: Tham khảo các bước đo kiểm chuẩn và bảng thông số điện áp/điện trở để xây dựng phiếu hướng dẫn thực hành và thiết kế mô hình dạy học.
- Kỹ thuật viên sửa chữa ô tô: Tra cứu nhanh các bước xác định chân cảm biến bướm ga ($V_C, E_2, V_{TA}$), phương pháp kiểm tra cảm biến MAP bằng bơm chân không và phân tích mã lỗi cảm biến nhiệt độ khi hở mạch.
Câu hỏi thường gặp
1. Tần số kích nổ chuẩn của động cơ và thông số kiểm tra cảm biến kích nổ là bao nhiêu?
Theo số liệu khảo sát, tần số tiếng gõ kích nổ của động cơ đạt xấp xỉ $7\text{ kHz}$. Khi kiểm tra tĩnh, điện trở đo giữa chân tín hiệu và vỏ cảm biến phải đạt từ $1\text{ M}\Omega$ trở lên. Khi kiểm tra động ở tốc độ động cơ $4000\text{ vòng/phút}$, đồng hồ đo xung ghi nhận tín hiệu dao động KNK với mass ECU đạt mức tần số chuẩn $7\text{ kHz}$.
2. Điện áp ngõ ra của cảm biến áp suất khí nạp (MAP) thay đổi như thế nào theo độ chân không tạo bằng bơm tay?
Khi sử dụng bơm chân không cầm tay tạo áp suất chân không kiểm tra chân PIM - $E_2$, điện áp ngõ ra tăng theo độ chân không như sau:
- $100\text{ mmHg}$: $0{,}3 \div 0{,}5\text{ V}$
- $200\text{ mmHg}$: $0{,}7 \div 0{,}9\text{ V}$
- $300\text{ mmHg}$: $1{,}1 \div 1{,}3\text{ V}$
- $400\text{ mmHg}$: $1{,}5 \div 1{,}7\text{ V}$
- $500\text{ mmHg}$: $1{,}9 \div 2{,}1\text{ V}$
3. ECU điều khiển quạt làm mát và tốc độ không tải dựa trên tín hiệu ECT ở những ngưỡng nào?
- Quạt làm mát: ECU kích hoạt quạt quay tốc độ thấp khi nhiệt độ nước làm mát đạt $80^\circ\text{C} - 87^\circ\text{C}$ và kích hoạt quạt quay tốc độ cao khi nhiệt độ đạt $95^\circ\text{C} - 98^\circ\text{C}$.
- Tốc độ không tải: Khi động cơ nguội, ECU điều khiển mở van không tải hoặc bướm ga điện tử để nâng tốc độ cầm chừng lên $900 - 1000\text{ vòng/phút}$ giúp hâm nóng động cơ.
- Chế độ hở mạch: Khi cảm biến ECT bị hở mạch, ECU nhận giá trị mặc định $-40^\circ\text{C}$ hoặc cố định $20^\circ\text{C}$ trên một số dòng xe để tránh phun xăng quá đậm.
4. Các thông số điện trở và điện áp tiêu chuẩn của cảm biến vị trí bướm ga (TPS) là gì?
- Cặp chân $V_C - E_2$: Điện trở cố định $2500 \div 5900\ \Omega$, điện áp nguồn cấp là $5\text{V}$.
- Cặp chân $V_{TA} - E_2$: Khi bướm ga đóng hoàn toàn, điện trở đạt $200 \div 5700\ \Omega$ và điện áp đạt $0{,}2\text{V}$; khi bướm ga mở hoàn toàn, điện trở đạt $2000 \div 10200\ \Omega$ và điện áp đạt $3{,}2\text{V}$.
5. Suất điện động của cảm biến oxy Zirconia ($ZrO_2$) thay đổi ra sao theo thành phần hòa khí?
Ở nhiệt độ làm việc trên $400^\circ\text{C}$:
- Khi hỗn hợp hòa khí nhạt (nhiều oxy dư trong khí xả): Sự chênh lệch nồng độ oxy giữa mặt trong và mặt ngoài gốm Zirconia nhỏ, điện áp phát ra xấp xỉ $0\text{V}$.
- Khi hỗn hợp hòa khí đậm (ít oxy trong khí xả): Sự chênh lệch nồng độ oxy rất lớn, điện áp phát ra đạt xấp xỉ $1\text{V}$.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của nhóm sinh viên Trường Đại học Đông Á đã hoàn thành việc khảo sát toàn diện nguyên lý, cấu tạo, vị trí và phương pháp kiểm tra 9 loại cảm biến điều khiển động cơ trên 5 thương hiệu xe phổ biến. Công trình cung cấp hệ thống dữ liệu đo kiểm chuẩn xác về điện trở, điện áp ngõ ra và dạng xung tín hiệu phục vụ công tác chẩn đoán hư hỏng thực tế. Kết quả nghiên cứu là nền tảng kỹ thuật trực tiếp cho việc xây dựng sa bàn thực hành và nâng cao chất lượng giảng dạy môn Điện động cơ tại xưởng thực hành ô tô của nhà trường.
