Mục lục:

• Số liệu đầu vào vận hành của động cơ
• Đo lưu lượng khí nạp
• Cảm biến áp suất trong đường ống nạp
• Cảm biến vị trí van bướm ga

Số liệu đầu vào vận hành của động cơ

ECU sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau để đo các số liệu về tình trạng vận hành, giúp điều khiển chính xác các phần tử chấp hành trong hệ thống phun xăng điện tử.

Mức tải và tốc độ quay động cơ được sử dụng để tính lượng phun cơ bản. Hai đại lượng này được gọi là các đại lượng điều khiển chính. Để hiệu chỉnh hỗn hợp cho từng tình trạng vận hành, ECU cần thêm tín hiệu từ những cảm biến khác. Chúng được gọi là các đại lượng hiệu chỉnh.

Thu thập các đại lượng điều khiển chính

Đo mức tải làm việc. Số liệu này có thể được xác định bởi nhiều kiểu cảm biến khác nhau:

• Bộ đo lưu lượng không khí kiểu tấm đo gió
• Bộ đo khối lượng không khí bằng dây nhiệt
• Bộ đo khối lượng không khí bằng màng nhiệt
• Bộ đo khối lượng không khí bằng màng nhiệt hai chiều
• Cảm biến áp suất đường ống nạp
• Cảm biến vị trí van bướm ga

Đo lưu lượng khí nạp

Bộ đo lưu lượng không khí kiểu tấm đo gió: Bộ đo bao gồm một tấm đo gió được đóng lại bởi lực căng lò xo. Dòng không khí nạp đi qua sẽ đẩy tấm đo gió thắng lực căng lò xo và xoay một góc nhất định. Vị trí góc xoay của tấm đo gió được xác định bởi bộ chiết áp. ECU đo điện áp ngõ ra của cầu phân áp và xác định lượng không khí nạp dựa trên đặc tuyến đo lưu trong bộ nhớ. Tấm chống rung (gắn chặt với tấm đo gió) cùng với không khí đệm trong buồng giảm rung khử bớt những dao động cơ học do tác động từ bên ngoài.

Bộ đo khối lượng không khí bằng dây nhiệt: Một dây điện trở nhiệt được căng trong ống dẫn khí được dùng làm cảm biến.

Dòng điện đi qua dây nhiệt luôn được điều chỉnh sao cho nhiệt độ dây luôn cao hơn nhiệt độ không khí nạp 100 °C. Tùy theo tình trạng vận hành, khối lượng không khí được nạp nhiều hơn hay ít hơn và làm nguội dây nhiệt. Nhiệt lượng bị mất này phải được bù lại bằng cách điều chỉnh cường độ dòng điện nung thông qua việc điều chỉnh điện áp nung đi qua dây nhiệt. Do đó, cường độ dòng điện nung hay điện áp nung tỷ lệ thuận với khối lượng không khí. Khối lượng gốm và tạo thành mạch cầu điện. không khí được đo với tần số lấy mẫu khoảng 1000 lần/giây. Nếu dây nhiệt bị đứt, ECU chuyển sang ché độ vận hành khẩn cấp và xe chỉ có thể chạy được trong giới hạn nhất định.

Do được đặt trên đường đi của không khí nạp, dây nhiệt có thể bị bám bẩn và làm sai lệch kết quả đo. Vì thế, mỗi khi tắt động cơ, ECU sẽ điều khiển nung nóng dây nhiệt đến khoảng 1000 °C trong thời gian ngắn để đốt cháy sạch các chất bẩn bám trên dây.

Bộ đo khối lượng không khí bằng màng nhiệt:

Một cảm biến kiểu màng nhiệt được gắn bên trong ống đo đặt trên đường ống dẫn khí.

Cảm biến đo bao gồm 3 điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm (NTC)

• Điện trở nung R_H (điện trở bằng tấm màng mỏng bạch kim)
• Điện trở cảm biến R_s
• Nhiệt điện trở R_L (không khí nạp)

Các điện trở ở dạng màng mỏng được dán trên lớp gốm và tạo thành mạch cầu điện.

Mạch điện tử trong bộ đo khối lượng không khí bằng màng nhiệt điều chỉnh thông qua một điện áp thay đổi được sao cho nhiệt độ của điện trở nung R_H luôn cao hơn nhiệt độ không khí nạp 160 °C. Nhiệt độ của không khí nạp được đo bởi nhiệt điện trở R_H. Nhiệt độ của điện trở nung R_H được đo bởi điện trở cảm biến R_S. Tùy theo khối lượng không khí đi qua tăng hay giảm mà điện trở nung bị làm nguội nhiều hay ít. Để luôn duy trì nhiệt độ chênh lệch là 160 °C, mạch điện tử so sánh các nhiệt độ đo được giữa điện trở cảm biến R_S và nhiệt điện trở R_L để điều chỉnh lại điện áp ở điện trở nung. Từ điện áp điều chỉnh này, mạch điện tử tạo ra một tín hiệu tỷ lệ với khối lượng không khí đã nạp (lưu lượng không khí).

Do cảm biến này hầu như không bị ảnh hưởng bởi chất bẩn bám trên màng, nên cũng không cần thao tác tự làm sạch như của cảm biến kiểu dây nhiệt.

Bộ đo khối lượng không khí bằng màng nhiệt hai chiều (HFMAF: Hot-film air-mass meter):

Để giảm đến mức tối thiểu lỗi do dòng không khí động vào và ra trong đường ốn nạp, người ta sử dụng bộ đo khối lượng bằng màng nhiệt 2 chiều. Các cảm biến này ngăn cản không để kết quả đo bị sai lệch bởi dòng không khí đi ngược lại. Nhờ vậy, lượng nhiên liệu cần cung cấp có thể được tính toán chính xác hơn (sai số tối đa +/- 0,5 %).

Các cảm biến này có một khu vực gia nhiệt làm tăng nhiệt độ của dòng không khí chảy ngang qua. Do đó nhiệt độ đo được ở buồng đo M2 lớn hơn ở buồng đo M1. Khi không khí đi ngược ra từ phía động cơ buồng đo M2 được làm nguội và buồng đo M1 được làm nóng lên. Vì thế, cả hai dòng chảy không khí đi vào động cơ và ngược lại đều tác động lên nhiệt độ của 2 buồng đo. Sự chênh lệch nhiệt độ AT được mạch đo chuyển thành điện áp giúp ECU xác định khối lượng không khí nạp.

Đặc tuyến đo cho thấy điện áp của tín hiệu thay đổi tùy theo mức tải làm việc từ khoảng 1 V (chạy không tải) đến 5 V (tải toàn phần).

Cảm biến áp suất trong đường ống nạp

Cảm biến có nhiệm vụ đo áp suất trong đường ống nạp và có thể được gắn trực tiếp tại đường ống nạp hoặc ở trong ECU. Trong trường hợp thứ hai, cảm biến được nối với đường ống nạp bằng một ống trích khí. Cảm biến chứa một mạch đo và một buồng áp suất với 2 phần tử cảm biến.

Phần tử cảm biến gồm có một tấm màng ngăn cách buồng áp suất cần đo với một buồng áp suất chuẩn có áp suất bên trong xác định. Các điện trở trên tấm màng có khả năng thay đổi độ dẫn điện tùy thuộc vào sự biến dạng của tấm màng khi bị áp suất tác động làm kéo căng các điện trở trên màng.

Mạch đo có nhiệm vụ:

• Khuếch đại sự thay đổi điện áp được tạo ra từ sự thay đổi điện trở
• Bù trừ ảnh hưởng của nhiệt độ đến kết quả đo
• Tạo ra đặc tuyến đo tuyến tính nhất có thể.

Lượng không khí nạp được xác định từ sự thay đổi điện áp thông qua áp suất trong đường ống nạp:

Cảm biến vị trí van bướm ga

Cảm biến này có nhiệm vụ xác định vị trí của van bướm ga. Khi van bướm ga mở, trục quay của bướm ga di chuyển các con chạy trượt trên các băng điện trở. ECU đo điện áp ngõ ra của cầu phân áp để xác định vị trí của van bướm ga. Lượng không khí được nạp có thể được xác định từ vị trí của van bướm ga cùng với tốc độ quay động cơ và nhiệt độ không khí nạp.

Trong trường hợp tín hiệu của van bướm ga được dùng làm tín hiệu tải chính, người ta sử dụng chiết áp kép với băng điện trở kép và 2 con chạy. Thiết kế này giúp tăng độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống. Điện áp ngõ ra ở 2 chiết áp thường biến thiên ngược chiều nhau.

Nếu mức tải làm việc của động cơ được xác định bằng các cảm biến khác thì thông tin từ cảm biến vị trí bướm ga được dùng để xác định tình huống tăng/giảm ga (tốc độ mở van bướm ga), xác định vùng tải đang làm việc (không tải, tải nhỏ và tải toàn phần), cũng như được dùng làm tín hiệu thay thế khi cảm biến chính dùng để xác định mức tải bị hỏng. Vỏ của cảm biến thường được gắn thêm một cặp tiếp điểm điện để nhận biết bướm ga ở vị trí chạy không tải.

Xem thêm:

• Số liệu điều khiển động cơ (Phần 1: Cảm biến đường ống nạp)
• Số liệu điều khiển động cơ (Phần 2: Cảm biến tốc độ quay)