Đang tải... (xem toàn văn)
• Hệ thống nhiên liệu Common Rail System hiện đại, sử dụng một bơm cao áp 14 hoạt động hút và bơm nhiên liệu với áp suất cao khoảng 160MPa đến ống phân phối nhiên liệu “Rail” 12. Trục cam của bơm cao áp 14 quay bằng ½ vận tốc trục khuỷu của động cơ với 3 thuỳ cam lệch tâm, điều khiển ba piston hướng kính bố trí cách đều nhau 1200. (quá trình cấp nhiên liệu thấp áp ban đầu cho bơm cao áp 14 do bơm chuyển thấp áp 21 hút từ thùng chứa 8) • Ống phân phối nhiên liệu “Rail” 12 có chức năng là ống chứa, tích và nén nhiên liệu hay còn gọi là acquy thuỷ lực, đồng thời làm giảm đỉnh áp suất từ bơm cao áp và ổn định áp suất khi kim phun mở • Áp suất nhiên liệu tích trong ống phân phối gần như không đổi nên có thể được bơm theo ý muốn, không phụ thuộc vào chuyển động của piston bơm • Việc điều khiển quá trình phun nhiên liệu của kim phun vào buồng đốt động cơ bắt đầu xảy ra sớm ở hành trình nén và có thể tiếp tục sau quá trình cháy giãn nở để tắt bẫy hạt được thấm cacbon • Phun mồi dẫn hướng (Pilot Injection). Giai đoạn này khoảng 1 ÷ 4 mm3 nhiên liệu được phun sớm vào xilanh cuối thì ép trước TDC 900. Góc phun sớm được thực hiện như vậy nhằm tránh tình trạng nhiên liệu bám, tích đọng trên thành vách xilanh và đỉnh piston, lượng nhiên liệu phun mồi dẫn hướng giúp nhiên liệu cháy trước một phần và làm tăng áp suất trong xilanh ở cuối kỳ nén, giảm bớt thời gian cháy trễ, giảm tiếng ồn, tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường • Phun chính (Mail Injection). Giai đoạn phun chính này vẫn phun với áp suất không đổi nhằm tạo công suất cho động cơ, giúp tăng lực kéo của động cơ • Phun sau (Post) được áp dụng để đốt cháy NOx. Nó diễn ra ngay sau giai đoạn phun chính thuộc kỳ cháy giãn nở hoặc ở khoảng 2000 sau TDC. Ngược với quá trình (phun mồi dẫn hướng và phun chính), nhiên liệu phun vào không được đốt cháy mà để bốc hơi nhờ vào sức nóng của khí thải. Một phần hỗn hợp này lại được đưa vào buồng đốt thông qua van EGR hồi lưu khí xả có tác dụng tương tự như chính giai đoạn phun mồi dẫn hướng. Valve EGR được lắp để tận dụng nhiên liệu trong khí thải như là một nhân tố hoá học giúp làm giảm nồng độ NOx trong khí thải
Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân Bài HỆ THỐNG EDC TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL DÙNG ỐNG PHÂN PHỐI (Common Rail System) Đặc điểm cấu trúc hệ thống nhiên liệu Common Rail System 1.1 Đặc điểm hệ thống (hình 2.1) • Hệ thống nhiên liệu Common Rail System đại, sử dụng bơm cao áp 14 hoạt động hút bơm nhiên liệu với áp suất cao khoảng 160MPa đến ống phân phối nhiên liệu “Rail” 12 Trục cam bơm cao áp 14 quay ½ vận tốc trục khuỷu động với thuỳ cam lệch tâm, điều khiển ba piston hướng kính bố trí cách 1200 (quá trình cấp nhiên liệu thấp áp ban đầu cho bơm cao áp 14 bơm chuyển - thấp áp 21 hút từ thùng chứa 8) • Ống phân phối nhiên liệu “Rail” 12 có chức ống chứa, tích nén nhiên liệu hay gọi acquy thuỷ lực, đồng thời làm giảm đỉnh áp suất từ bơm cao áp ổn định áp suất kim phun mở • Áp suất nhiên liệu tích ống phân phối gần khơng đổi nên bơm theo ý muốn, khơng phụ thuộc vào chuyển động piston bơm • Việc điều khiển trình phun nhiên liệu kim phun vào buồng đốt động bắt đầu xảy sớm hành trình nén tiếp tục sau trình cháy - giãn nở để tắt bẫy hạt thấm cacbon • Phun mồi dẫn hướng (Pilot Injection) Giai đoạn khoảng ÷ mm3 nhiên liệu phun sớm vào xilanh cuối ép trước TDC 900 Góc phun sớm nhằm tránh tình trạng nhiên liệu bám, tích đọng thành vách xilanh đỉnh piston, lượng nhiên liệu phun mồi dẫn hướng giúp nhiên liệu cháy trước phần làm tăng áp suất xilanh cuối kỳ nén, giảm bớt thời gian cháy trễ, giảm tiếng ồn, tiêu hao nhiên liệu ô nhiễm môi trường • Phun (Mail Injection) Giai đoạn phun phun với áp suất không đổi nhằm tạo công suất cho động cơ, giúp tăng lực kéo động • Phun sau (Post) áp dụng để đốt cháy NOx Nó diễn sau giai đoạn phun thuộc kỳ cháy - giãn nở khoảng 2000 sau TDC Ngược với trình (phun mồi dẫn hướng phun chính), nhiên liệu phun vào không đốt cháy mà để bốc nhờ vào sức nóng khí thải Một phần hỗn hợp lại đưa vào buồng đốt thông qua van EGR hồi lưu khí xả có tác dụng tương tự giai đoạn phun mồi dẫn hướng Valve EGR lắp để tận dụng nhiên liệu khí thải nhân tố hoá học giúp làm giảm nồng độ NOx khí thải 1.2 Cấu trúc hệ thống (hình 2.1 & 2.2) • Vùng nhiên liệu áp suất thấp - Thùng chứa nhiên liệu 8; - Bộ lọc nhiên liệu thô 9; - Bộ lắng lọc 19; - Valve ngắt dòng nhiên liệu 20; - Bơm thấp áp dạng bánh 21 ống dẫn, hồi nhiên liệu thấp áp; - Bộ lọc nhiên liệu tồn phần 23 • Vùng nhiên liệu áp suất cao - Ống tích trữ nhiên liệu “Rail”12; 20 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân - Valve FPCV 13 điều hoà áp suất nhiên liệu “Rail”; - Bơm 14 cao áp hệ với valve điều khiển hút nhiên liệu SCV; - Vòi phun điện tử đường ống cao áp • Các nhóm cảm biến “Sensor” tín hiệu “Signal” - Nhóm cảm biến tạo tín hiệu điện áp (NE; G; OX; KNK) - Nhóm cảm biến dùng nhiệt điện trở (THW; THA; THF) - Nhóm cảm biến dùng điện áp VC (VTA; PIM; VG) - Nhóm cảm biến dùng điện áp BẬT/TẮT (IDL; NSW) - Nhóm cảm biến dùng điện áp khác từ ECM (STA; STP) • Trung tâm điều khiển điện tử ECM tiếp nhận tín hiệu - xử lý thơng tin, truyền tín hiệu điều khiển đến cấu chấp hành • Cơ cấu chấp hành (các loại valve; vòi phun; đồng hồ đo; tăng áp turbo; giắc chẩn đoán - diagnosis ……) 1.3 Bước phát triển hệ thống Common Rail System hãng Bosch - 1997 Hệ thống đạt 1350bar mắt lần (1bar = 14.51psi); - 1999 Hệ thống đạt 1480bar dành cho xe tải (Renault) hệ thứ nhất; - 2001 Hệ thống đạt 1600bar dành cho xe khách (Volvo BMW) hệ hai; - 2002 Hệ thống đạt 1600bar dành cho xe tải (MAN) hệ thứ hai; - 2003 Hệ thống đạt 1600bar dành cho xe khách, hệ thứ ba (Audi V-6) Sử dụng kim phun Piezo giảm 20% lượng khí thải, tăng công suất 5%, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu 3% tiếng ồn động 30dB; - 2006 Hệ thống hệ thứ tư phát triển với áp suất cao hình học kim phun sửa đổi 1.4 Chức điều khiển, mạch nối “mass” cấp nguồn cho ECM động • Mạch nối “mass” cho ECM để điều khiển động (E1) PIN tiếp “mass” cho ECM động thường nối với buồng nạp khí động • Mạch nối “mass” cho cảm biến (E2) (E21) PIN tiếp “mass” cho cảm biến, PIN nối với PIN (E1) ECM động cơ, nhằm tránh cho cảm biến không bị lỗi điện áp cách trì tiếp “mass” cảm biến tiếp mass ECM động vị trí • Mạch nối “mass” để điều khiển cấu chấp hành (E01) (E02) PIN tiếp “mass” cho cấu chấp hành, valve điều khiển (FPCV - SCV - EGR…và sấy) (E01) (E02) nối gần buồng nạp khí động 21 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hồng Thanh Xn ∎ Điều khiển khố điện relay (chỉ có số kiểu xe) - Khi bật khố điện ON, dịng điện chạy vào cuộn dây relay EFI làm cho tiếp điểm đóng lại ECM động liền cấp điện ngược lại đến PIN +B +B* ECM; - Điện áp acquy luôn cấp thường trực đến PIN “BATT” ECM động để tránh cho mã chẩn đoán liệu khác nhớ khơng bị xóa tắt khố điện OFF ∎ Điều khiển nguồn ECM động - Chức loại relay EFI cung cấp điện cho ECM động vài giây sau sau tắt khoá điện OFF điều khiển ECM động cơ; - Khi bật khóa điện ON, điện áp acquy cấp đến PIN “IGSW” ECM động Trong ECM động liền truyền tín hiệu đến PIN “M-REL” (Main Relay) mạch điều khiển relay EFI “mass” Tín hiệu làm cho dịng điện chạy vào cuộn dây đóng tiếp điểm relay EFI, dịng điện từ acquy cấp điện cho cực +B ECM động cơ, thơng qua relay EFI; - Điện áp acquy cấp thường trực cho PIN “BATT” loại điều khiển khoá điện, ngồi số kiểu xe cịn có relay đặc biệt cho mạch sấy nóng cảm biến A/F tỷ lệ khơng khí - nhiên liệu, u cầu phải có dòng điện lớn 22 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân Hình 2.1 Cấu trúc vị trí thành phần hệ thống EDC - Common Rail System Valve RPCV điều khiển áp suất “Rail”; Cảm biến oxy (HO2S); Kim phun; Cảm biến (CKPS) vị trí trục khuỷu; Valve EGR hồi lưu khí xả; Cảm biến (CMPS) vị trí trục cam; Cảm biến (MAFS) lưu lượng khí nạp; Cảm biến (IATS1) t0 khí nạp 1; ECM; 10 Relay chính; 11 Cảm biến (BPS) tăng áp; 12 Cảm biến t0 khí nạp (IATS2); 13 Giắc nối kiểm tra lỗi động cơ; 14 Cảm biến (ECTS) t0 nước làm mát; 15 Cảm biến (RPS) áp suất nhiên liệu ống “Rail”; 16 Valve VGT điều khiển cánh turbo; 17 Solenoid điều khiển cách bướm ga; 18 Thước đo mức dầu bôi trơn; 19 Valve điều chỉnh áp suất nhiên liệu; 20 Cơ cấu điều khiển cánh biến thiên 23 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân Hình 2.2 Cấu trúc hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử Common Rail System Van điện từ; Ty van điều khiển; Thanh đẩy; Ty kim; Đót kim; Két làm mát nhiên liệu; Bugi xông; Thùng dầu; Lọc nhiên liệu thô; 10 Bộ điều khiển ECU; 11 Cảm biến RPS; 12 Ống phân phối “Rail”; 13 Valve RPCV điều áp nhiên liệu; 14 Bơm cao áp hệ 4; 15 Cảm biến CKPS vị trí trục khuỷu; 16 Cảm biến CMPS vị trí trục cam; 17 Cảm biến ECTS nhiệt độ nước làm mát động cơ; 18 Cảm biến APS bàn đạp ga; 19 Bộ lọc lắng; 20 Van điện ngắt dòng; 21 Bơm nhiên liệu thấp áp; 22 Bộ sấy ấm nhiên liệu; 23 Bộ lọc nhiên liệu toàn phần 24 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân Nhóm cảm biến tạo tín hiệu điện áp 2.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu CKPS (Crankshaft Position Sensor) ∎ Chức Giám sát, phát tốc độ vị trí trục khuỷu, chuyển đổi thành tín hiệu xung điện (NE) gửi ECM động Sử dụng tín hiệu (NE) kết hợp tín hiệu cảm biến khác, ECM động thực thuật tốn phát tín hiệu điều khiển lượng nhiên liệu cần phun hay góc đánh lửa tối ưu (động phun xăng điện tử) ∎ Vị trí gá lắp Được gắn phía trước động đối diện puly trục khuỷu đằng sau động đối diện bánh đà ∎ Cấu tạo (kiểu hiệu ứng từ - hình 2.3) - Bộ phận cảm biến gồm cuộn dây quấn quanh lõi sắt từ nam châm vĩnh cửu Rotor tạo xung có (60 – = 58) vấu cực, gắn quay với puly trục khuỷu, góc vấu cực liền kề 60 (số vấu cực khác tuỳ theo kiểu động cơ); - Vùng khuyết vấu cực rotor điểm tham chiếu cho thay đổi góc quay trục khuỷu, khơng thể xác định TDC kỳ nén TDC kỳ xả; - Từ vấu cực thứ 20 rotor tạo xung (sau vị trí vấu cực bị khuyết) trùng khớp với TDC xilanh thứ xi lanh thứ tư (nếu động có xilanh) Hình 2.3 Cấu tạo vị trí gá lắp cảm biến trục khuỷu CKPS Nam châm vĩnh cửu; Vỏ cảm biến; Cacte; Lõi cực từ; Cuộn solenoid; Khe hở khơng khí; Rotor tạo xung vị trí dấu tham chiếu; Puly trục khuỷu; Trục khuỷu; 10 Dây curoa 25 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hồng Thanh Xn ∎ Thơng số kỹ thuật sơ đồ mạch điện Cảm biến CKPS hiệu ứng từ hai PIN [signal (+) signal (-)], có thêm đầu PIN thứ ba PIN tác dụng chống nhiễu nối đến “mass” ECM Đặc trưng loại cảm biến phát xung điện DC hình sin (≥ 2V ) Loại cảm biến Tín hiệu đặc trưng Khe hở từ Điện áp Điện áp Hiệu ứng từ Xung hình sin (AC) 1.8 mm (rpm) thấp (rpm) cao ÷ 2769mV 230mV Hình 2.4 Sơ đồ mạch điện vị trí PIN cảm biến CKPS ∎ Nguyên lý hoạt động - Rotor tạo xung quay với trục khuỷu Vùng khuyết cực rotor quét qua đầu từ cảm biến làm thay đổi từ thơng, xung điện (AC) hình sin (hiệu ứng từ) hay xung vuông (DC) (hiệu ứng Hall) truyền ECM động cơ; - Căn vào tín hiệu xung điện (NE) tạo số vấu cực rotor truyền ECM thực thuật tốn phát tín hiệu điều khiển lượng nhiên liệu cần phun thời điểm đánh lửa bugi ∎ Hiện tượng hư hỏng Trong trường hợp cảm biến CKPS rotor tạo xung bị hỏng, điều khiển ECM động ghi lại lỗi làm sáng đèn báo MIL “Check Engine” Các tượng sau định cho lỗi cảm biến - Động giảm hiệu suất, chạy không tải thất thường; - Động có tiếng gõ, rung giật tăng tốc; - Động không khởi động khởi động xong dừng 26 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân Mã lỗi DCT liên quan đến cảm biến DCT MIÊU TẢ P0335 Lỗi mạch thành phần cảm biến vị trí trục khuỷu P0336 Phạm vi hoạt động cảm biến vị trí trục khuỷu sai - Hiệu suất P0016 Tương quan cảm biến vị trí trục khuỷu - trục cam (sai cam) “Circuit” Báo lỗi mạch điện, dây nối, giắc nối “Performance” Báo lỗi hiệu suất làm việc kém, tín hiệu khơng đạt u cầu “Correlation” Báo lỗi tương quan tín hiệu có vấn đề ∎ Quy trình kiểm tra - chẩn đốn • Kiểm tra trực quan dấu hiệu hư hỏng cảm biến (đầu từ cảm biến đối diện rotor bị bám bẩn dầu, mỡ, nứt, vỡ, rotor bị gãy vấu cực….) • Kiểm tra khe hở khơng khí rotor tạo xung đầu từ cảm biến CKPS có nằm giới hạn tiêu chuẩn khơng Khe hở tiêu chuẩn = 1.8 mm • Kiểm tra dây điện kết nối từ giắc cắm CKPS đến ECM có tốt khơng, đứt, mạch tín hiệu “hở” (đoản mạch) Phải đảm bảo giắc cắm kết nối lắp chặt tiếp xúc vào vị trí PIN tốt (chuyển thang đo thông mạch điện trở đồng hồ VOM điện tử để tiến hành kiểm tra) Giữa PIN (2 3) CKPS với PIN (27 12) ECM: (< 1.0Ω) • Kiểm tra PIN tín hiệu điện áp (chuyển thang đo AC VOM điện tử) - Khoá START trạng thái ngắt (tắt khoá điện) - Ngắt giắc kết nối đến cảm biến CKPS - Khoá START trạng thái bật (đóng khố điện) - Đo điện áp hai đầu PIN PIN cảm biến Thơng số kỹ thuật: 2.4V ÷ 2.6V • Kiểm tra trị số điện trở cảm biến (chuyển thang đo Ω VOM điện tử) - Khoá START trạng thái ngắt (tắt khoá điện); - Ngắt giắc kết nối đến cảm biến CKPS, tháo cảm biến khỏi động cơ; - Xác định giá trị điện trở (Ω) PIN PIN cảm biến, so sánh giá trị đo với thông số kỹ thuật cảm biến ứng với nhãn hiệu kiểu xe (bảng giá trị điện trở tiêu chuẩn) Giá trị điện trở cảm biến CKPS hiệu ứng từ theo số hiệu động PIN đo Điều kiện tiêu chuẩn Giá trị điện trở Loại động Lạnh (200C) 985 ÷ 1.600Ω Signal (+) 1.265 ÷ 1.890Ω 2AZ-FE & Nóng (động nổ) 1.630 ÷ 2.740 Camry 2007 Lạnh (200C) 2.065 ÷ 3.225 Signal (-) 1ZZ-FE Nóng (động nổ) 860 ±10% Corolla 1999 PIN & Lạnh (200C) D4FA Hyundai 27 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân - Nếu giá trị (Ω) PIN cao ngắn mạch cuộn dây; - Nếu giá trị = ≅ có mạch hở cảm biến; • Chuyển thang đo xoay chiều AC (~) đồng hồ VOM (điện tử), chập que đo vào PIN cảm biến Dùng kim loại quét qua phía đầu từ cảm biến tín hiệu (≥ 0.2 ÷ 0.5V) cảm biến cịn tốt • Dùng bút thử điện LED phương pháp để xác định PIN [signal (+); signal (-)] cảm biến Khi quét kim loại qua đầu từ cảm biến đèn sáng PIN [signal (+); signal (-)] cảm biến • Kiểm tra PIN chống nhiễu bảo vệ CKPS (nếu có) (chuyển thang đo Ω) - Chập que đo đồng hồ VOM (điện tử) vào PIN СКРS (2 3); - Chạm que đo lại đồng hồ VOM với PIN tương ứng chống nhiễu, giá trị đo phải = 0; - Cắm lại giắc kết nối đến vị trí cảm biến • Lưu ý - Bất kể giá trị điện trở đo nằm giới hạn cho phép, khơng thể coi chứng cảm biến CKPS tạo tín hiệu điện áp xác; - Trong số hệ thống, dây chống nhiễu bảo vệ cảm biến CKPS kết nối với dây CKPS thông qua ‘’mass’’ Trường hợp này, đồng hồ VOM hiển thị tượng đoản mạch, điều bình thường hệ thống; 2.2 Nguyên lý hiệu ứng Hall • Cấp nguồn điện vào đầu bán dẫn N “thanh Hall” (chứa electron tự do), có dịch chuyển electron tự chạy từ đầu (-) sang đầu (+) bán dẫn N, lúc dịng điện xuất • Đặt nam châm vĩnh cửu có cực S vng góc gần với “thanh Hall” N, từ trường nam châm lúc làm lệnh electron khỏi vị trí ban đầu (cùng dấu đẩy khác dấu hút nhau) - Khi electron chưa bị từ trường nam châm làm dịch chuyển mức 0; - Khi electron bị từ trường nam châm làm dịch chuyển khỏi vị trí mốc ban đầu mức (-); - Như phía mức xuất điện tích dương (+) ta dùng đồng hồ đo vào điểm xuất điện áp uV nhỏ • Hiệu ứng Hall hiệu ứng vật lý thực ta áp dụng đặt từ trường vng góc lên Hall làm chất bán dẫn N (thanh Hall) có dịng điện chạy qua, lúc ta nhận hiệu điện uV nhỏ (hiệu điện Hall) sinh mặt đối diện Hall 28 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân 2.3 Cảm biến vị trí trục cam CMPS hiệu ứng Hall (Camshaft Position Sensor) ∎ Chức - Giám sát, phát TDC piston số cuối kỳ nén, chuyển đổi thành tín hiệu xung điện (G) gửi ECM động Sử dụng tín hiệu xung (G) tín hiệu xung (NE) cảm biến CKPS, ECM động thực thuật tốn phát tín hiệu điều khiển thời điểm phun nhiên liệu thích hợp hay thời điểm đánh lửa bugi (động phun xăng); - Cảm biến CMPS cịn đóng vai trị giám sát hoạt động hệ thống điều khiển trục cam biến thiên động hệ có tín hiệu điều khiển từ ECM hay khơng ∎ Vị trí gá lắp Tuỳ loại động cơ, vị trí lắp đặt cảm biến CMPS nắp (giàn cò), phía đầu bên cạnh thân mặt máy ∎ Cấu tạo (hình 2.5) Đối diện với đầu từ cảm biến rotor tạo tín hiệu xung điện (G) gắn quay trục cam Trên động Diesel xilanh, đĩa rotor tạo xung có vấu cực, (4 vấu cực cho xilanh lệch 900) Ba vấu cực cịn lại bố trí khoảng cách khác nhau, dùng để nhận biết vị trí TDC piston hành trình nén Số vấu cực rotor khác tùy theo loại động 29 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân Hình 2.5 Cấu tạo cảm biến trục cam CMPS kiểu Hall Vỏ cảm biến; Đầu dây tín hiệu (cấp nguồn, signal; “mass”); Transistor NPN; Nam châm vĩnh cửu; Phần tử Hall (thanh bán dẫn N); Rotor tạo xung; G Khe hở khơng khí ∎ Ngun lý hoạt động (hình 2.5 & 2.6) - Rotor tạo tín hiệu xung gắn quay trục cam, vấu cực quét qua đầu cảm biến (thanh Hall) làm sai lệch điện áp Hall tín hiệu xung điện (G) dạng điện áp DC tạo (≤ +5V) dẫn đến ECM động cơ; - Sử dụng thơng tin tín hiệu (NE) cảm biến CKPS ECM động phát tín hiệu điều khiển thời điểm phun thời điểm đánh lửa cho phù hợp Hình 2.6 Tín hiệu cảm biến CMPS 30 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân ∎ Thông số kỹ thuật sơ đồ mạch điện Cảm biến vị trí trục cam CMPS kiểu Hall ba đầu PIN Một PIN nguồn cấp cho cảm biến (5 ÷ 12 V), PIN nối “mass” PIN “signal” truyền ECM Loại cảm biến Tín hiệu đặc trưng Khe hở Điện áp Điện áp Hiệu ứng Hall 1.25 mm (rpm) thấp (rpm) cao Xung vng 0V ÷ 5V (DC) 2.0V 3.8V Hình 2.7 Thơng số kỹ thuật vị trí PIN mạch điện CMPS kiểu Hall Điện trở tiêu chuẩn cảm biến CMPS hiệu ứng từ theo nhãn hiệu động PIN đo Điều kiện tiêu chuẩn Giá trị điện trở Loại động Lạnh (200C) 835 ÷ 1.400Ω PIN - (G+) 1.060 ÷ 1.645Ω 2AZ-FE PIN - (G-) Nóng (động nổ) 835 ÷ 1.400 Camry 2007 Lạnh (200C) 1.060 ÷ 1.645 1ZZ-FE Nóng (động nổ) Corolla 1999 ∎ Lưu ý - Khái niệm (lạnh - nóng) nhiệt độ cảm biến “lạnh” khoảng -100 ÷ 500C (140F ÷ 1220F); “nóng” khoảng 500C ÷ 1000C (1220F ÷ 2120F); - Đối với cảm biến kiểu hiệu ứng từ, đảo lộn sai dây tín hiệu, làm cho động nổ không tốt khơng nổ; - 90% Ơtơ hỏng cảm biến CKPS CMPS không nổ máy 31 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân ∎ Hiện tượng hư hỏng - Khi cảm biến CMPS hỏng, ECM làm sáng đèn MIL “Check Engine”, tín hiệu, tượng đề kéo dài nổ máy, công suất động bị giảm; - Trên số loại xe, cảm biến vị trí trục cam bị hỏng khiến bugi khơng thể đánh lửa khởi động máy; - Trên số xe phun dầu điện tử Common Rail Hyundai - Kia bị tín hiệu cảm biến trục cam, đề máy tín hiệu điều khiển kim phun khơng thể nổ máy Lúc đèn báo “Check Engine” sáng bảng taplo Mã lỗi DCT Camshaft Position Sensor thường gặp Mã lỗi Đọc lỗi Nguyên nhân P0340 Camshaft Position Sensor Circuit Malfunction P0341 (Lỗi mạch cảm biến vị trí trục cam) P0016 P0011 Camshaft Position Sensor Range/Performance P0012 (Phạm vi mạch hay vấn đề hiệu suất) Crankshaft Position - Camshaft Position Correiation (Lỗi vị trí trục khuỷu vị trí trục cam) Camshaft Position Timing Over - Advanced (Vị trí trục cam sai - cao) Camshaft Position Timing Over-Retarded (Vị trí trục cam sai - thấp) ∎ Quy trình kiểm tra - chẩn đốn • Kiểm tra trực quan dấu hiệu hư hỏng cảm biến (đầu từ cảm biến đối diện rotor bám bẩn dầu, mỡ, nứt, vỡ, rotor bị gãy vấu cực……) • Kiểm tra khe hở khơng khí rotor tạo xung đầu từ cảm biến CMPS có nằm giới hạn tiêu chuẩn khơng Khe hở tiêu chuẩn = 1.25mm • Kiểm tra dây điện kết nối từ giắc cắm CMPS đến ECM có tốt khơng, đứt, mạch tín hiệu “hở” (đoản mạch) Phải đảm bảo giắc cắm kết nối lắp chặt tiếp xúc vào vị trí PIN tiếp xúc điện tốt (chuyển chế độ thang đo thông mạch điện trở đồng hồ VOM điện tử để tiến hành kiểm tra) Thông số kỹ thuật: PIN CMPS PIN 50 ECM (< 1.0Ω) • Kiểm tra điện áp cấp đến CMPS (chuyển thang đo DC đồng hồ VOM) - Khoá START trạng thái ngắt (tắt khoá điện); - Ngắt giắc kết nối đến cảm biến CMPS; - Khố START trạng thái bật (đóng khố điện); - Đo điện áp đầu PIN PIN “mass” cảm biến; Thông số kỹ thuật: 11.0V ÷ 13.0V - Nếu khơng có điện áp, kiểm tra cầu chì, hay mạch nối “mass” relay • Kiểm tra PIN tín hiệu “Signal” cảm biến (chuyển sang thang đo DC) - Khoá START trạng thái ngắt (tắt khoá điện); - Ngắt giắc kết nối đến cảm biến CMPS; - Khố START trạng thái bật (đóng khố điện); - Điện áp PIN PIN cảm biến (có thể dùng bút LED kiểm tra); Thơng số kỹ thuật: 4.8V ÷ 5.1V 32 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hồng Thanh Xn • Xác định đặc tính PIN cảm biến CMPS kiểu Hall sau tháo cảm biến khỏi động Chuyển nấc thang đo Diode đồng hồ VOM điện tử để xác định - Đo cặp PIN bất kỳ, cặp PIN xuất ≅ 0.5V cặp PIN gồm PIN “mass” PIN tín hiệu xung điện G; - Que màu đỏ PIN “mass”; - Que màu đen PIN G “Signal”; - PIN lại nhận điện áp nguồn cấp (+5V ÷ +12V) từ ECM relay • Sau xác định đặc tính PIN cảm biến Hall, ta kiểm tra tình trạng cảm biến thơng qua sơ đồ mạch sau (hình 2.8) - PIN E “mass” cảm biến nối cực (-) acquy; - PIN G “signal” cảm biến nối (-) bóng đèn LED; - (+) bóng LED nối với điện trở 1K, nối PIN B “nguồn cấp”, cực (+) acquy; - Dùng tua-vít “chập” phía đầu từ cảm biến Nếu LED sáng cảm biến tốt Hình 2.8 Sơ đồ kiểm tra tổng quát cảm biến CKPS CMPS kiểu Hall 33 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân 2.4 Cảm biến Lambda HO2S (Lambda Sensor) ∎ Chức Đo hàm lượng (đậm hay nhạt) oxygen (02) cịn dư thừa khí xả, chuyển đổi thành tín hiệu (OX) dạng điện áp ECM động Sử dụng thơng tin này, ECM thực thuật tốn phát tín hiệu điều chỉnh lượng nhiên liệu cần phun để động vận hành tối ưu gần với tỷ lệ A/F lý thuyết ∎ Phân loại Cảm biến “Lambda” có hai loại, khác tính vật liệu chế tạo - Cảm biến Lambda A/F (phạm vi rộng); - Cảm biến Lambda (phạm vi hẹp) vật liệu chế tạo từ (ZrO2) (TiO2) ∎ Vị trí lắp đặt (hình 2.9) - Xe hệ có thêm bầu trung hồ khí thải TWC (Catalytic Converter) thường có cảm biến “Lambda” gắn đường ống góp thải - Cảm biến A/F (phạm vi rộng) gắn trước bầu TWC giúp ECM hiệu chỉnh tỷ lệ nhiên liệu A/F; - Cảm biến HO2S2 (phạm vi hẹp) gắn sau bầu trung hồ khí thải TWC (Catalytic Converter) với chức xác định TWC hoạt động có hiệu khơng Hình 2.9 Vị trí gá lắp cảm biến HO2S động ∎ Cấu tạo cảm biến Lambda (phạm vi hẹp) Hình 2.10 Cấu tạo cảm biến HO2S phần tử (ZrO2) phạm vi hẹp Phần tử Zirconium (ZrO2); - Lớp bảo vệ Platin; Cực dẫn điện; - Thân ống xả bích gá lắp; Khí thải; Khơng khí bên ngồi 34 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân - Cảm biến “Lambda” thực chất thiết bị phát điện, bên có chứa phần tử xúc tác zirconium ôxit (ZrO2) bọc lớp bảo vệ platin mỏng xốp để oxygen dễ khuếch tán vào Mặt phía tiếp xúc với oxy chuẩn từ mơi trường vào mặt phía ngồi phần tử tiếp xúc với khí xả động cơ; - Đặc điểm cảm biến có thành phần (ZrO2) nhiệt độ làm việc phải > 4000C Để giảm thời gian “chờ” làm nóng, bên cảm biến có điện trở gia nhiệt bên cấp nguồn +12V từ acquy thông qua ECM, loại cảm biến PIN Vỏ cảm biến; Ống gốm bảo vệ; PIN kết nối; Ống bảo vệ phần gia nhiệt; Phần tử Zirconium (ZrO2); Phần tử tiếp điểm; Vỏ bảo vệ; Phần tử gia nhiệt (dây sấy Heater - HT); Lò xo kẹp kết nối dây sấy HT; 10 Đĩa dẫn điện Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến “Lambda” loại ZrO2 dây sấy (phạm vi hẹp) ∎ Nguyên lý hoạt động (hình 2.12) • Nếu hàm lượng oxy khí xả hỗn hợp khơng khí/nhiên liệu đậm điện cực tiếp xúc với khí xả có số ion oxy tập trung phía điện cực tiếp xúc với khơng khí Sự chênh lệch số ion oxy tạo tín hiệu điện áp (≈ 0.6 ÷ 0.9V) Dựa vào thông tin này, ECM hiểu giàu nhiên liệu nên phát tín hiệu điều chỉnh để giảm lượng nhiên liệu phun gần với tỷ lệ A/F; • Nếu hàm lượng oxy khí xả nhiều hỗn hợp khơng khí/nhiên liệu nhạt chênh lệch số ion oxygen hai điện cực thấp tín hiệu điện áp tạo từ cảm biến (≈ 0.1V) Dựa vào thông tin này, ECM hiểu nghèo nhiên liệu nên phát tín hiệu điều chỉnh để tăng lượng nhiên liệu phun gần với tỷ lệ A/F ∎ Thông số kĩ thuật sơ đồ mạch điện (6Ω ÷ 13Ω) - Trị số điện trở: Điện trở nung nóng (0.1V ÷ 0.9V) - Tín hiệu điện áp: loại Zr02 (phạm vi hẹp) (0.1V ÷ 5V ) Loại Ti02 35 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân Hình 2.12 Đặc tính cảm biến HO2S (phạm vi hẹp) Hình 2.13 Cấu tạo sơ đồ mạch điện cảm biến “Lambda” dây sấy (phạm vi hẹp) ∎ Cấu tạo cảm biến “Lambda” loại A/F (phạm vi rộng) - Cảm biến A/F sử dụng từ năm 2000 hãng Denso phát triển, cảm biến giúp phương tiện Ơtơ đáp ứng khắt khe tiêu chuẩn khí thải Euro trở lên, loại dần thay cho (sensor lambda phạm vi hẹp); - Cảm biến A/F nhìn bề ngồi không khác nhiều so với cảm biến Lambda loại (phạm vi hẹp) Khác biệt lớn cảm biến A/F có PIN, nhận biết tỷ lệ A/F dải rộng từ (5/1 ÷ 20/1), tạo tín hiệu dịng điện truyền ECM; - Cảm biến Lambda loại (ZrO2) (phạm vi hẹp) nhận biết tỉ lệ A/F dãy (12/1 ÷ 17/1), tạo điện áp trực tiếp truyền ECM Cảm biến Lambda phạm vi hẹp có PIN 36 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân Hình 2.14 Cấu tạo cảm biến A/F (phạm vi rộng) Đầu dò (Nernst Cell oxy tế bào bơm) kết hợp phần tử gia nhiệt; Ống vỏ kép bảo vệ; Vòng đệm gốm bảo vệ; Thành phần Platinum; Thân cảm biến; Áo bảo vệ; Phần tử mạch sấy; Cực kết nối; – 10 Khoá đầu cực; 11 PIN kết nối dây dẫn; 12 Vỏ bảo vệ • “Nernst Cell”: Chức PIN “signal” cảm biến phạm vi hẹp; • “Pump Cell”: Bộ tạo điện áp hố học; • “Monitoring chamber”: Buồng giám sát 37 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân ∎ Nguyên lý hoạt động (hình 2.14) - Khi khí thải qua buồng “Pump cell” từ lỗ thông cảm biến để vào buồng “Monitoring chamber” giám sát Lúc “Nernst Cell” sinh tín hiệu điện áp từ (100mV ÷ 900mV), tuỳ thuộc vào tỷ lệ khơng khí/nhiên liệu A/F; - Buồng giám sát “Monitoring chamber” có chức giữ tỷ lệ A/F mức 14.7/1 Tỷ lệ đạt buồng “Pump cell” ln điều chỉnh (dịng điện) để “Nernst Cell” thị điện áp 450mV (Nếu tỷ lệ A/F = 14.7/1, khơng có điện); - Nếu hịa khí nghèo hàm lượng oxygen nhiều, lúc điện áp “Nernst cell” hạ xuống < 450mV Để bù vào sụt áp “Pump cell” sản sinh dòng điện (+), làm giảm lượng ion oxygen buồng giám sát “Monitoring chamber”, dòng điện thay đổi cho “Nernst cell” giữ 450mV ECM động giám sát “Pump cell” qua thay đổi dịng điện này, tín hiệu để ECM điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tương ứng; - Nếu hịa khí giàu hàm lượng oxygen ít, điện áp “Nernst cell” tăng cao > 450mV Lúc “Pump Cell” sinh dòng điện chiều (-) làm tăng lượng ion oxygen buồng giám sát Dòng điện thay đổi để “Nernst cell” giữ ≈ 450mV ECM động giám sát “Pump Cell” qua thay đổi dòng điện để phát tín hiệu điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tương ứng; - Cảm biến Lambda (phạm vi rộng) hoạt động tốt 6500C (12000F), nhiệt độ đạt nhờ trang bị phần tử gia nhiệt điều khiển chế độ xung để trì nhiệt độ ∎ Thông số kỹ thuật sơ đồ mạch điện Hình 2.15 Sơ đồ mạch điện cảm biến Lambda loại PIN (phạm vi rộng) 38 Đề cương giảng: Bảo dưỡng & sửa chữa hệ thống EDC động Diesel Hoàng Thanh Xuân Thơng số kỹ thuật cảm biến Lambda có điện trở gia nhiệt (phạm vi rộng) Nhiệt độ Điện trở dây sấy Nhiệt độ Điện trở dây sấy Điều khiển (0C) (Ω) (0C) (Ω) dây sấy cảm biến 20 9.2 400 17.7 (Hz) 100 10.7 500 19.2 200 13.1 600 20.7 100 Hz 300 14.6 700 22.5 ∎ Hiện tượng hư hỏng - Đèn MIL “Check Engine” bật sáng bảng Taplo; - Đứt dây điện trở sấy, hỏngv mạch sấy; - Tốc độ cầm chừng không ổn định; - Tăng tốc không tốt, hiệu suất giảm; - Suất tiêu hao nhiên liệu tăng; - Bị bám nước, cặn muội than đầu cảm biến từ nhớt làm trơn động lọt vào buồng đốt hay từ chất phụ gia (fuel additives) ∎ Quy trình kiểm tra - chẩn đốn • Kiểm tra trực quan cảm biến Lambda - Khoá START trạng thái ngắt (tắt khoá điện); - Ngắt giắc kết nối đến cảm biến Lambda; - Kiểm tra mô-men xoắn, vị trí kết nối với thân cổ xả (kết nối kém) thành phần cảm biến Lambda; - Tháo cảm biến Lambda khỏi động cơ; - Kiểm tra lớp phủ platin bị hư hỏng hệ thống dây điện cảm biến • Kiểm tra tín hiệu điện áp điều khiển dây sấy - Chỉnh thang đo DC đồng hồ VOM điện tử; - Khoá START trạng thái ngắt (tắt khoá điện); - Ngắt giắc kết nối đến cảm biến A/F; - Khoá START trạng thái bật (đóng khố điện); - Đo điện áp PIN PIN giắc kết nối đến A/F Tín hiệu điện áp: 11.0V ÷ 12.7V (rơ le bật nguồn) • Kiểm tra trị số điện trở cuộn dây gia nhiệt - Chỉnh thang đo Ω đồng hồ VOM điện tử; - Khoá START trạng thái ngắt (tắt khoá điện); - Ngắt giắc kết nối đến cảm biến A/F; - Kiểm tra điện trở thông mạch PIN PIN cảm biến A/F Thông số kỹ thuật: Bảng điện trở gia nhiệt (phạm vi rộng) • Kiểm tra hở mạch “Nernst Cell” - Chỉnh thang đo thông mạch đồng hồ VOM điện tử; - Khoá START trạng thái ngắt (tắt khoá điện); - Ngắt giắc kết nối đến cảm biến A/F; - Kiểm tra tính liên tục PIN cảm biến PIN 64 ECM; Đặc điểm kỹ thuật: đảm bảo tính liên tục < 1.0Ω 39