BÀI 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
1.1- Lịch sử phát triển.
Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp - ông Stevan - đã nghĩ ra cách phun nhiên liệu cho một máy nén khí. Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả. Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 thì tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên động cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất thấp). Tuy nhiên, sau đó sáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức. Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành công trong việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí. Trong hệ thống phun xăng này, nhiên liệu được phun liên tục vào trước supap hút nên có tên gọi là K – Jetronic (K- Konstant – liên tục, Jetronic – phun). K – Jetronic được đưa vào sản xuất và ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng cho việc phát triển hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE –Jetronic, Mono-Jetronic, L-Jetronic, Motronic….
Tên tiếng Anh của K-Jetronic là CIS (continuous injection system) đặc trưng cho các hãng xe Châu Âu và có 4 loại cơ bản cho CIS là: K – Jetronic, K –Jetronic – với cảm biến oxy và KE – Jetronic (có kết hợp điều khiển bằng điện tử) hoặc KE – Motronic (kèm điều khiển góc đánh lửa sớm). Do hệ thống phun cơ khí còn nhiều nhược điểm nên đầu những năm 80, BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun sử dụng kim phun điều khiển bằng điện. Có hai loại: hệ thống L-Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp) và D-Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định dựa vào áp suất trên đường ống nạp). Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệ thống phun xăng L-Jetronic và D-Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với động cơ 4A – ELU). Đến năm 1987, hãng Nissan dùng L – Jetronic thay cho bộ chế hòa khí của xe Nissan Sunny.
Song song, với sự phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển đánh lửa theo chương trình (ESA – electronic spark advance) cũng được đưa vào sử dụng vào những năm đầu thập kỷ 80. Sau đó, vào đầu những năm 90, hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS – direct ignition system) ra đời, cho phép không sử dụng bộ chia điện (delco) và hệ thống này đã có mặt trên hầu hết các xe thế hệ mới.
Ngày nay, gần như tất cả các ôtô đều được trang bị hệ thống điều khiển động cơ cả xăng và diesel theo chương trình, giúp động cơ đáp ứng được các yêu cầu gắt gao về khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu. Thêm vào đó, công suất động cơ cũng được cải thiện rõ rệt.
Những năm gần đây, một thế hệ mới của động cơ phun xăng đã ra đời. Đó là động cơ phun trực tiếp: GDI (gasoline direct injection). Trong tương lai gần, chắc chắn GDI sẽ được sử dụng rộng rãi.
1.2- Nhiệm vụ và phân loại hệ thống phun xăng.
1.2.1- Nhiệm vụ.
Cung cấp lượng nhiên liệu tỷ lệ hỗn hợp đáp ứng các chế độ làm việc khác nhau của động cơ với yêu cầu cao như: tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hoá quá trình điều khiển, giảm đến mức tối thiểu các chất độc hại trong thành phần khí thải, tránh ô nhiễm môi trường...
1.2.2- Phân loại hệ thống phun xăng
1 . Phân loại theo số vòi phun: có hai loại.
- Hệ thống phun xăng nhiều điểm ( hình 1.1 ): Mỗi xi lanh động cơ xăng được phun vào đường ống nạp ở trước gần xupáp nạp (thường dùng cho xe du lịch cao cấp). Hiện nay được sử dụng phổ biến.
Hệ thống phun xăng một điểm: ( hình 1.2 ) Sử dụng một vòi phun duy nhất. Xăng được phun vào đường nạp bên trên bướm ga, hỗn hợp được tạo thành trên đường nạp ( thường dùng cho động cơ công suất nhỏ do cấu tạo đơn giản và giá thành không quá cao ).
2. Phân loại theo nguyên tắc làm việc của hệ thống:
Theo hãng BOSCH gồm:
Hệ thống phun xăng điều khiển cơ khí: K-Jetronic
* Sơ đồ cấu tạo hệ thống
* Lưu lựơng khí nạp và lượng phun nhiên liệu
- Hệ thống phun xăng cơ khí - điện tử : KE-Jetronic
- Hệ thống phun xăng điện tử: có hai loại
+ Hệ thống phun xăng điện tử đơn thuần: L-Jetronic ( EFI )
+ Hệ thống phun xăng điện tử theo chương trình ( ECCS, TCCS )
1.3 - Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng điện tử
1.3.1- Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống phun xăng đơn thuần ( EFI )
1. Sơ đồ hệ thống và sơ đồ khối
a. Sơ đồ hệ thống.
b. Sơ đồ khối
* Nguyên lý làm việc
Trong hệ thống này ECU chỉ kiểm soát và điều khiển vòi phun xăng. ECU nhận hai tín hiệu gốc là : số vòng quay động cơ ( lấy từ hệ thống đánh lửa ) và lưu lượng gió hoặc độ chân không sau bướm ga. Tín hiệu phụ là mức tải của động cơ thông qua cảm biến của vị trí bướm ga.
Khi có đủ hai tín hiệu gốc ECU sẽ tính ra một chế độ phun nhất định ở thời điểm đó và điều khiển vòi phun mở theo chuẩn mực mẫu. Tuy vậy trong thời gian làm việc cần phải điều chỉnh lại chế độ phun xăng cho phù hợp với điều kiện cụ thể về nhiệt độ không khí, nhiệt độ nước làm mát, khi khởi động máy, khi điện áp nguồn giảm, khi chạy nóng máy...Việc hiệu chỉnh này căn cứ vào tín hiệu của các cảm biến báo về ECU.
1.3.2 - Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống phun xăng điện tử theo chương trình (ECCS, TCCS)
1. Sơ đồ khối :
Hệ thống cấp khí giống như của hệ phun xăng EFI chỉ khác là có thêm van ISC để điều khiển không tải nhanh và các van khí điều khiển dòng khí nạp biến thiên.Trong hệ thống cấp xăng khác với hệ EFI ở phương thức điều khiển bơm xăng.
Là hệ thống phun xăng được điều khiển tổng hợp nhờ ECU máy. Trong hệ thống EFI, ECU chỉ kiểm soát và điều khiển quá trình phun xăng, còn hệ thống ECCS, ECU có 4 chức năng chính là:
- Điều khiển phun xăng tự động EFI.
- Điều khiển đánh lửa sớm ESA.
- Kiểm soát chế độ chạy chậm ESC.
- Chẩn đoán kỹ thuật
2. Sơ đồ hệ thống :
1- ECU; 2-cảm biến áp suất chân không; 3- dàn phân phối; 4- cảm biến buớm ga; 5- Bình xăng; 6- lọc xăng; 7- biến áp đánh lửa; 8- bu gi; 9- cảm biến ô xy; 10- bộ lọc khí xả; 11- cảm biến tiếng gõ; 12- lọc xăng; 13- bộ tích tụ xăng; 14, 15- ống góp hút; 16- cảm biến vị trí trục cam; 17- cảm biến vị trí trục khuỷu. 18- vòi phun; 19- bàn đạp ga; 21- bộ điều khiển luân hồi khí xả; 22- cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
1.4- Một số lưu ý đề phòng trong quá trình kiểm tra hệ thống EFI.
Trước khi kiểm tra hệ thống nhiên liệu phải tháo gỡ dây cáp (-) của ắc quy.
Không được phép ráp sai các đầu dây cáp âm, dương.
Nếu phải làm vệ sinh động cơ, tuyệt đối không được để cho nước vấy vào các bộ phận điện, điện tử.
Phải cẩn thận khi tháo, ráp, di chuyển bộ cảm biến oxy, không được để bộ này rớt hay dính nước.
Trước khi tháo các ổ cắm dây điện, các đầu dây nối điện của EFI, phải tách nguồn điện chính bằng cách xoay khóa công tắc đến vị trí OFF hay tháo gỡ dây cáp ắc quy.
Cẩn thận tối đa trong việc nắm giữ di chuyển các bộ phận của EFI, đặc biệt là bộ ECU. Không được mở nắp của bộ ECU.
Nếu cần thì phải thay thế nguyên cụm điện, điện tử.
Cẩn thận tối đa khi tháo ra và lúc cắm vào một ổ giắt. Lưu ý các chốt khóa trên ổ giắt.
Khi cần kiểm tra tình hình tiếp điện của các đầu dây ổ giắt, phải cẩn thận kéo chụp cao su che nước ra khỏi ổ giắt, luồn cây đo của ohm kế vào ổ giắt theo chiều dây để đo kiểm.
Khi tháo các đầu nối ống dẫn xăng, phải cẩn thận không làm xăng tung tóe gây hỏa hoạn.
1.5- Tháo, lắp hệ thống.
Nhận dạng và xác định vị trí lắp đặt các bộ phận trên động cơ: Tuỳ theo loại hệ thống phun xăng mà các bộ phận và vị trí lắp đặt các bộ phận có khác nhau. Để xem chi tiết vị trí lắp đặt các bộ phận ta phải dựa vào cẩm nang sửa chữa của loại động cơ đó. hoặc dựa vào kinh nghiệm của người thợ.
Tháo các bộ phận khỏi động cơ: Trước tiên ta phải cắt mát ắc quy để đảm bảo an toàn. Sau đó tháo các bộ phận của hệ thống lọc gió, tiếp theo là các giắc nối dây điện. tiếp đến là dàn phân phối và vòi phun xăng, các cảm biến. ..
Làm sạch bên ngoài: Dùng xăng để làm sạch bên ngoài các chi tiết như vòi phun và bơm xăng.
Lắp các bộ phận vào động cơ: Quy trình ngược lại khi tháo.
BÀI 2. KIỂM TRA – BẢO DƯỠNG MÁY TÍNH (ECU) & CÁC BỘ CẢM BIẾN
2.1- Mô đun điều khiển điện tử (ECU)
2.1.1- Khái quát chung.
Hệ thống điều khiển điện tử bao gồm: Các cảm biến, ECU và bộ chấp hành.
- Các cảm biến: có nhiệm vụ ghi nhận các thông số hoạt động của động cơ (lưu lượng khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ, tải trọng, nồng độ ôxy trong khí thải...) và truyền thông tin về ECU.
- Bộ vi xử lý và điều khiển trung tâm ( gọi tắt là bộ điều khiển trung tâm ECU).
ECU tiếp nhận và xử lý các thông tin do các cảm biến cung cấp. tín hiệu điện đưa đến từ các cảm biến sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu số, rồi được xử lý theo một chương trình vạch sẵn. Những số liệu khác cần cho việc tính toán đã được ghi nhớ sẵn trong bộ nhớ của máy tính dưới dạng các bộ thông số vận hành hay đặc tính chuẩn. Về mặt cấu tạo, bộ điều khiển trung tâm ( khoảng 200 linh kiện điện tử) bao gồm các cơ cấu sau:
+ Bộ vi xử lý ( CPU).
+ Bộ nhớ ROM ( bộ nhớ chết ) và RAM ( bộ nhớ sống ).
+ Mạch vào/ ra ( I/O ): chuẩn hoá tín hiệu vào, lọc, khuếch đại tín hiệu ra...
+ Bộ chuyển đổi tín hiệu từ dạng tương tự ( cơ, điện, từ, quang ) sang tín hiệu số.
+ Tầng khuếch đại công suất cho mạch phun xăng. Dòng kích thích cho vòi phun xăng khá lớn ( có thể hơn 7 A ), nên tầng khuyếch đại này được thiết kế riêng để đảm bảo tin cậy của các vòi phun.
+ Tầng công suất đánh lửa ( nếu có ).
+ Bộ nguồn nuôi và đồng hồ điện tử ( dao động quartz tần số 6 MHz ).
- Bộ phận chấp hành: Các tín hiệu ra của ECU được khuyếch đại và đưa vào bộ chấp hành. Bộ phận này có nhiệm vụ phát các xung điện điều khiển việc phun xăng và đánh lửa cũng như điều khiển một số cơ cấu và thiết bị khác.

2.1. 2- Hoạt động của bộ điều khiển điện tử ECU
a. Hệ thống phun xăng đơn thuần EFI.
Trong hệ thống này ECU có nhiệm vụ chủ yếu là xử lý các thông tin phản ánh tình trạng của động cơ để tính toán và điều khiển chế độ phun xăng hợp lý nhất. Dựa trên hai tín hiệu gốc là tốc độ đồng cơ và lưu lượng khí nạp ECU sẽ tính ra lượng phun cơ bản, sau đó ECU sẽ tính toán hiệu chỉnh lượng phun, dựa vào các thông số của các cảm biến khác báo về, để đảm bảo vòi phun cung cấp lượng nhiên liệu tối ưu cho động cơ làm việc ở các chế độ khác nhau. Ngoài ra ECU còn có nhiều chức năng khác như: luân hồi khí xả, điều khiển khởi động lạnh, điều khiển bơm nhiên liệu...
b. Bộ điều khiển điện tử của hệ thống phun xăng ECCS
Ngoài chức năng điều khiển phun xăng ( EFI ), bộ điều khiển điện tử ECU còn điều khiển 3 chương trình lớn và các chương trình con khác. Các chương trình lớn mà ECU điều khiển là:
- Điều khiển phun xăng tự động EFI.
- Điều khiển đánh lửa sớm ESA. - Kiểm soát chế độ chạy chậm ESC.
- Chẩn đoán kỹ thuật.
Ngoài ra ECU còn có các chương trình điều khiển khác như :
- Điều khiển hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS.
- Điều khiển hệ thống lái PS.
- Điều khiển truyền lực ECT.
- Điều khiển hệ thống treo EMS.
- Điều khiển hộp số TRC.
Điều khiển điều hoà không khí A/C....
Các chương trình trên được liên kết với nhau tạo ra sự điều khiển hoạt động chung của ôtô ( động cơ và phần gầm ) tới mức hoàn hảo.

2.2- Các loại cảm biến và sơ đồ mạch.
2.2.1- Mạch cấp nguồn.
Mạch này cấp nguồn điện cho ECU động cơ, bao gồm : khoá điện và Rơle EFI chính.
Phân loại mạch cấp nguồn:
Dòng điện chạy trực tiếp từ khoá điện đến cuộn dây của Rơle EFI chính để kích hoạt Rơle (không sử dụng môtơ bước trong van điều khiển ISC).
ECU động cơ trực tiếp kích hoạt Rơle EFI chính (sử dụng môtơ bước trong van điều khiển ISC)
a) Động cơ không có van ISC loại môtơ bước
Khi khoá điện bật ON, dòng điện đến cuộn dây Rơle EFI chính làm tiếp điểm đóng, cấp nguồn điện đến cực +B và +B1 của ECU động cơ. Điện áp ắc quy luôn cấp cho cực BATT của ECU động cơ để tránh xoá các mã chẩn đoán và các dữ liệu khác trong bộ nhớ của ECU.
b) Động cơ có van ISC loại môtơ bước
Khi khoá điện bật ON, điện áp ắc quy được cấp đến cực IGSW của ECU động cơ, mạch điều khiển Rơle EFI chính gửi một tín hiệu đến cực M-REL của ECU động cơ, bật Rơle EFI chính. Tín hiệu này làm dòng điện chạy trong cuộn dây đóng tiếp điểm của Rơle EFI chính và cấp nguồn cho cực +B và +B1 của ECU động cơ.
Điện áp ắc quy luôn được cấp cho cực BATT nhằm tránh xoá các mã chẩn đoán và dữ liệu trong bộ nhớ trong ECU động cơ.
2.2.2- Mạch VC.
Từ điện áp ắc quy cấp cho cực +B, +B1, ECU động cơ trích một điện áp không đổi 5V để cấp cho bộ vi xử lí theo mạch
2.2.3- Cảm biến áp suất đường ống nạp (cảm biến chân không)
Đây là cảm biến quan trọng được sử dụng trong loại D-EFI.
Cảm biến nhận áp suất đường ống nạp bằng IC lắp trong cảm biến và phát ra tín hiệu PIM. ECU quyết định thời gian phun và góc đánh lửa sớm dựa vào tín hiệu này.
Hoạt động: Một chip Silicon gắn liền với buồng chân không được duy trì độ chân không chuẩn, tất cả được đặt trong bộ cảm biến. Một phía của chíp tiếp xúc với áp suất đường ống nạp, phía kia tiếp xúc với độ chân không trong buồng chân không. Áp suất đường ống nạp thay đổi làm hình dạng của chíp silicon thay đổi, và giá trị điện trở cũng dao động theo mức độ biến dạng. Sự dao động của giá trị điện trở này được chuyển hoá thành tín hiệu điện áp nhờ IC lắp bên trong cảm biến và sau đó được gửi đến ECU động cơ ở cực PIM dùng làm tín hiệu áp suất đường ống nạp. Cực VC của ECU động cơ cấp nguồn không đổi 5V đến IC.
Đặc tính của áp suất đường ống nạp và điện áp ra
2.2.4- Cảm biến lưu lượng không khí
Được dùng trong động cơ L-EFI để nhận biết lượng khí nạp.
Tín hiệu lượng khí nạp được dùng để tính toán thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm.
Phân loại: - Cảm biến lưu lượng khí nạp: loại cánh, loại xoáy quang học Karman.
- Cảm biến khối lượng khí nạp (loại dây sấy).
2.2.4.1- Loại cánh quay.
.
*) Hoạt động : Khi không khí đi từ lọc gió qua cảm biến lưu lượng khí nạp, nó sẽ đẩy mở tấm đo cho đến khi lực tác dụng cân bằng với lò xo.
Một biến trở được lắp đồng trục với tấm đo, sẽ chuyển hoá lượng khí nạp thành tín hiệu điện áp (VS) đưa đến ECU. Buồng giảm chấn và tấm giảm chấn có tác dụng ngăn không cho tấm đo rung động khi lượng khí nạp thay đổi đột ngột. Trên đường khí tắt có vít chỉnh không tải.
Cảm biến lưu lượng loại cánh có hai kiểu tín hiệu điện áp: loại VS giảm khi lượng khí nạp lớn, loại VS tăng khi lượng khí nạp tăng.
Loại 1: ECU động cơ cấp điện áp không đổi 5V đến cực VC của cảm biến lưu lượng khí nạp. Điện áp ra tại cực VS sẽ báo chính xác góc mở của tấm đo và báo chính xác lượng khí nạp
Loại 2: loại này cực VB được cấp điện bởi ăc quy.
Do không được cấp điện áp không đổi 5V từ ECU nên lượng khí nạp được xác định :
Lượng khí nạp:
2.2.4.2- Loại xoáy quang học Karman.
*) Cấu tạo:

Cảm nhận trực tiếp lượng khí nạp bằng quang học, có kích thước nhỏ gọn, kết cấu đơn giản.
*) Nguyên lý hoạt động.
Một thanh (bộ tạo xoáy) đặt giữa dòng chảy của không khí sinh ra một xoáy không khí gọi là “xoáy Karman” dọc theo thanh tạo xoáy. Xoáy được cảm nhận bằng cách cho bề mặt của một lá kim loại mỏng (gọi là tấm phản chiếu) tiếp xúc với áp suất của xoáy và rung động của tấm này được nhận biết bằng một cặp transistor quang học.
Với: f: tần số xoáy Karman.
V: tốc độ dòng không khí.
d : đường kính của thanh tạo xoáy.
Bằng cách đo được tần số của xoáy, có thể xác định được lượng khí nạp.
Tín hiệu lượng khí nạp (KS) là một tín hiệu xung. Khi lượng khí nạp thấp, tín hiệu này có tần số thấp, khi lượng khí nạp nhiều, tín hiệu có tần số cao.
2.2.4.3- Loại dây sấy.
*) Cấu tạo:
Cảm biến khí nạp loại dây sấy đo trực tiếp khối lượng không khí. Loại này có kết cấu gọn nhẹ, độ bền cao, sức cản không khí do cảm biến tạo ra thấp.
*) Nguyên lý làm việc
Dòng điện chạy qua dây sấy làm cho nó nóng lên. Khi không khí chạy qua dây sấy , dây sẽ được làm mát phụ thuộc vào khối lượng không khí nạp vào. Bằng cách điều khiển dòng điện chạy qua dây sấy để giữ cho nhiệt độ của dây không đổi có thể đo được lượng khí nạp bằng cách đo dòng điện.
Trong cảm biến lượng khí nạp thực tế, dây sấy được mắc trong mạch cầu. Mạch cầu này có điện thế tại điểm A, B bằng nhau khi tích điện trở tính theo đường chéo là bằng nhau (Ra + R3).R6 = Rh.R2. Khi dây sấy Rh bị làm lạnh bởi không khí, điện trở giảm kết quả là tạo ra chênh lệch điện thế giữa hai điểm A, B. Một bộ khuếch đại nhận biết sự chêch lệch này làm cho điện áp cấp đến mạch tăng (tăng iRh) làm cho nhiệt độ dây sấy lại tăng, kết quả điện trở tăng cho đến khi điện thế tại A bằng điện thế tại B. Với tính năng này của mạch cầu, cảm biến có thể đo được khối lượng khí nạp nhờ nhận biết điện áp tại điểm B.
Trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy được thường xuyên duy trì không đổi cao hơn nhiệt độ của khí nạp bằng cách dùng một nhiệt trở Ra.
Như vậy, khối lượng khí nạp có thể đo được một cách chính xác.
- Khi nhiệt độ khí nạp thay đổi, ECU động cơ không cần hiệu chỉnh khoảng thời gian phun theo sự thay đổi của nhiệt độ.
- Khi mật độ không khí giảm xuống, khả năng làm mát dây sấy giảm, khi đó khối lượng khí nạp nhận biết cũng giảm nên không cần hiệu chỉnh phun.
2.2.5- Cảm biến vị trí bướm ga.
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió, nó chuyển góc mở bướm ga thành một điện áp gửi về ECU. Tín hiệu IDL được sử dụng chủ yếu để điều khiển cắt nhiên liệu khi giảm tốc và hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa, còn tín hiệu VTA và PSW dùng để tăng lượng phun nhiên liệu để tăng công suất ra.
Có 2 loại: - Loại tiếp điểm (bật, tắt).
- Loại tuyến tính.
2.2.5.1- Loại tiếp điểm
Cảm biến nhận biết động cơ đang ở chế độ không tải hay tải nặng bằng các tiếp điểm không tải IDL hay trợ tải PSW.
Các tiếp điểm hay các cực khác có thể cũng được sử dụng để thực hiện các chức năng khác tuỳ theo kiểu của động cơ. Chúng bao gồm:
- Công tắc cháy sạch LSW để hiệu chỉnh cháy sạch.
- Cực L1, L2, L3 điều khiển ECT; ACC1, ACC2 để nhận biết sự giảm tốc.
2.2.5.2- Loại tuyến tính.
Bao gồm hai tiếp điểm trượt, tại mỗi đầu của nó có lắp các tiếp điểm để tạo tín hiệu IDL và VTA
Một điện áp không đổi 5V được cấp cho cực VC từ ECU động cơ, khi tiếp điểm trượt dọc theo điện trở tương ứng với góc mở của bướm ga, một điện áp được cấp đến cực VTA tỉ lệ với góc mở này. Khi bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp điểm cho tín hiệu IDL, nối cực IDL và E2
2.2.6- Cảm biến số vòng quay động cơ (tín hiệu NE) và điểm chết trên (tín hiệu G).
Tín hiệu G và NE được tạo ra bằng rôto hay các đĩa tạo tín hiệu. ECU động cơ sử dụng các tín hiệu này nhận biết góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ, các tín hiệu rất quan trọng cho EFI và cả ESA.
Phân loại theo vị trí lắp đặt: (có 3 loại)
Loại đặt bên trong bộ chia điện.
Loại cảm biến vị trí cam.
Loại tách rời.
Kết cấu cơ bản và hoạt động của chúng là như nhau.
2.2.6.1- Loại đặt bên trong bộ chia điện
Bộ chia điện trong hệ thống điều khiển động cơ bao gồm rôto và các cuộn nhận tín hiệu G và NE.
Số lượng răng cuộn Rôto nhận tín hiệu khác nhau tuỳ theo loại động cơ.
Nguyên lí hoạt động của bộ tạo tín hiệu G và NE sử dụng một cuộn nhận tín hiệu và rôto 4 răng cho tín hiệu G, và một cuộn nhận tín hiệu và rôto 24 răng cho tín hiệu NE.
Tín hiệu G:
Tín hiệu G báo cho ECU biết góc trục khuỷu tiêu chuẩn, được sử dụng để xác định thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu so với điểm chết trên của mỗi xylanh.
Các bộ phận của bộ chia điện sử dụng để tạo tín hiệu này bao gồm:
- Rôto cuả tín hiệu G, được bắt vào trục bộ chia điện và quay 1 vòng trong 2 vòng quay của trục khuỷu.
- Cuộn nhận tín hiệu G được lắp bên trong vỏ bộ chia điện.
Rôto của tín hiệu G có 4 răng và kích hoạt cuộn nhận tín hiệu 4 lần trong mỗi vòng quay trục bộ chia điện, tạo ra tín hiệu dạng sóng như hình vẽ. Từ tín hiệu này ECU động cơ nhận biết pittông nào ở gần điểm chết trên (ĐCT)
Tín hiệu NE :
Tín hiệu NE đến ECU động cơ cho biết tốc độ động cơ. Tín hiệu NE được sinh ra trong cuộn dây nhận tín hiệu nhờ rôto giống như khi tạo ra tín hiệu G, khác biệt duy nhất là rôto tín hiệu NE có 24 răng. Nó kích hoạt cuộn nhận tín hiệu NE 24 lần trong 1 vòng quay của bộ chia điện. Từ các tín hiệu này, ECU động cơ nhận biết tốc độ động cơ cũng như từng thay đổi 30­o một của góc quay trục khuỷu.
*) Mạch điện, dạng sóng tín hiệu NE và G
2.2.6.2- Loại cảm biến vị trí cam.
Kết cấu và hoạt động của cảm biến vỉ trí cam giống như loại đặt trong bộ chia điện, ngoại trừ nó loại bỏ hệ thống phân phối điện áp khỏi bộ chia điện
*) Mạch điện, dạng sóng của tín hiệu G và NE
Tín hiệu G1, G2 (2 cuộn nhận tín hiệu, 1 răng)
Tín hiệu NE (1 cuộn nhận tín hiệu, 24 răng)
2.2.6.3- Loại tách rời.
Về chức năng cơ bản là giống loại đặt bên trong bộ chia điện và loại cảm biến vị trí cam, loại này khác về vị trí lắp đặt cảm biến
Chuyển động quay của đĩa tạo ra tín hiệu G trên trục cam và đĩa tạo tín hiệu NE trên trục khuỷu làm thay đổi khe hở không khí giữa các vấu lồi của đĩa và cuộn nhận tín hiệu G và NE. Sự thay đổi khe hở không khí tạo ra lực điện từ trong cuộn dây nhận tín hiệu tạo ra tín hiệu G và NE.
*) Tín hiệu G
Tín hiệu G1 cho biết góc trục khuỷu tiêu chuẩn để xác định thời điểm phun và thời điểm đánh lửa tương ứng với ĐCT kỳ nén của xylanh 1.
Tín hiệu G2 thực hiện chức năng tương tự cho xy lanh số 4.
Các cảm biến tạo ra tín hiệu này bao gồm: một đĩa tạo tín hiệu được gắn chặt trên puli trục cam và quay 1 vòng trong 2 vòng quay trục khuỷu.
*) Tín hiệu NE
Nhờ tín hiệu này ECU động cơ biết tốc độ động cơ để xác định khoảng thời gian phun và góc đánh lửa sớm .
Tín hiệu NE tạo ra trong cuộn dây nhận tín hiệu bởi đĩa tạo tín hiệu giống như tín hiệu G nhưng đĩa tạo tín hiệu NE có 12 răng (đĩa tạo tín hiệu G có 1 răng) và như vậy 12 tín hiệu NE tạo ra trong mỗi vòng quay.
*) Mạch điện, dạng sóng của tín hiệu G, NE loại tách rời
2.2.7- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Nhiệt độ của nước làm mát được nhận biết bằng một nhiệt điện trở bên trong.
2.2.8- Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Nhiệt độ khí nạp được nhận biết bằng một nhiệt điện trở bên trong
2.2.9- Cảm biến nồng độ Ôxy
Dùng cho động cơ có lắp TWC (Bộ lọc khí xả ba thành phần)
Cảm biến nhận biết tỷ lệ không khí – nhiên liệu là đậm hay nhạt so với tỷ lệ lý thuyết. Cảm biến được lắp trong ống xả.
Có 2 loại : Loại Zirconia, loại Titan.
2.2.9.1- Loại Zirconia

Loại này có một phần tử được chế tạo bằng ZrO2 (Điôxit Zirconia- một loại gốm). Phần tử này được phủ cả bên trong và bên ngoài bằng một lớp mỏng platin. Không khí được dẫn vào bên trong của cảm biến và bên ngoài của nó tiếp xúc với khí xả
Hoạt động: Nếu nồng độ Ôxy trên bề mặt bên trong của phần tử Zirconia chênh lệch lớn so với bề mặt bên ngoài tại nhiệt độ cao (4000C hay cao hơn), phần tử Zirconia sẽ tạo ra một điện áp, đóng vai trò như một tín hiệu OX đến ECU động cơ, để báo về nồng độ Ôxy trong khí xả tại mọi thời điểm.
Khi tỷ lệ không khí - nhiên liệu là nhạt, sẽ có nhiều Ôxy trong khí xả, nên chỉ có sự chênh lệch nhỏ về nồng độ giữa bên trong và bên ngoài phần tử cảm biến. Vì lý do đó, điện áp do nó tạo ra nhỏ (gần 0V). Ngược lại, nếu tỷ lệ không khí - nhiên liệu đậm, Ôxy trong khí xả gần như biến mất. Điều này tạo sự chênh lệch lớn về nồng độ bên trong và bên ngoài của cảm biến nên tạo điện áp khá lớn (xấp xỉ 1V)
Platin (phủ bên ngoài cảm biến) có tác dụng như một chất xúc tác làm cho ôxy và CO (Mônoxit Cácbon) trong khí xả phản ứng với nhau. Nó làm giảm lượng ôxy và tăng độ nhạy của cảm biến. Dựa trên tín hiệu này, ECU động cơ tăng hay giảm lượng phun để duy trì tỷ lệ hoà khí gần gía trị lý thuyết.
Một vài cảm biến (Điôxit Zirconia được chế tạo với bộ sấy dùng để sấy nóng phần tử Zirconia và được điều khiển bới ECU. Khi lượng khí nạp thấp (nhiệt độ khí xả thấp) dòng điện sẽ chạy qua bộ sấy để sấy cảm biến.
2.2.9.2- Loại Titan
Cảm biến ôxy loại này bao gồm một phần tử bán dẫn chế tạo bằng Điôxít Titan (TiO2, cũng giống như ­ ZrO2, một loại gốm). Cảm biến này dùng một phần tử bằng Titan loại màng dày tạo nên trên đầu phía trư­ớc của một ống mỏng để nhận biết nồng độ ôxy trong khí xả
Hoạt động: Đặc tính của Titan là điện trở của nó thay đổi theo nồng độ Ôxy trong khí xả. Điện trở này thay đổi đột ngột ở giới hạn đậm và nhạt của tỷ lệ hỗn hợp không khí – nhiên liệu (như đồ thị). Điện trở của Titan cũng thay đổi mạnh tương ứng với sự thay đổi của nhiệt độ. Một bộ sấy được lắp trong ống mỏng để giữ cho nhiệt độ của phần tử Titan không thay đổi.

Cảm biến Ôxy này được nối với ECU động cơ theo mạch điện như hình vẽ. Một điện áp 1V luôn được cấp đến cực OX(+).
ECU có 1 bộ so sánh sự sụt áp tại cực OX (do sự thay đổi điện trở của titan) với 1 điện áp so sánh là 0,45V. Nếu điện áp OX lớn hơn 0,45V ECU động cơ sẽ nhận là tỷ lệ không khí-nhiên liệu đậm (điện trở cảm biến Ôxy thấp), ngược lại tỷ lệ là nhạt.
2.2.10- Cảm biến hỗn hợp nhạt

Về cơ bản cảm biến hỗn hợp nhạt có cấu tạo giống như­ cảm biến ôxy loại phần tử nhận biết bằng zirconia, nhưng nó được sử dụng cho mục đích khác.
Hoạt động:

Cảm biến Ôxy loại phần tử nhận biết bằng zirconia hoạt động dựa trên nguyên tắc điện áp sẽ tạo ra nếu có sự chênh lệch lớn về nồng độ ôxy bên ngoài và bên trong của cảm biến.
Tuy nhiên, trong cảm biến hỗn hợp nhạt, một điện áp đ­ược cấp đến phần tử zirconia khi nhiệt độ cao (6500C hay cao hơn ), kết quả là dòng điện có giá trị tỷ lệ với nồng độ ôxy trong khí xả. Hay nói khác đi, khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu đậm, sẽ không có ôxy trong khí xả, nên không có dòng điện chạy qua phần tử zirconia. Khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu nhạt, sẽ có rất nhiều ôxy trong khí xả và giá trị dòng điện chạy qua phần tử zirconia sẽ lớn
Cảm biến hỗn hợp nhạt được lắp đặt để đảm bảo rằng tỷ lệ không khí - nhiên liệu được duy trì trong khoảng nhất định, do đó cải thiện được tính kinh tế nhiên liệu cũng như khả năng tải. Cảm biến này cũng có một bộ sấy đề sấy nóng zirconia. Bộ sấy được điều khiển giống như bộ sấy của cảm biến ôxy.
2.2.11- Cảm biến tốc độ xe
Cảm biến tốc độ xe nhận biết tốc độ thực tế mà xe đang chạy. Nó phát ra một tín hiệu SPD, chủ yếu dùng để điều khiển hệ thống ISC, và điều khiển tỷ tệ hỗn hợp không khí - nhiên liệu trong quá trình giảm tốc và tăng tốc v.v.
Có 4 loại cảm biến: Loại công tắc lưỡi gà, Loại cảm biến quang học, Loại điện từ, Loại MRE (phần tử điện trở từ).
2.2.11.1- Loại công tắc lưỡi gà.
Cảm biến này được lắp trong bảng đồng hồ loại kim. Nó bao gồm một nam châm quay bằng cáp đồng hồ tốc độ, chuyển động quay làm cho công tắc đóng và mở. Công tắc lưỡi gà đóng và mở 4 lần khi cáp quay một vòng.

Nam châm được phân cực như trong hình. Lực từ trường tại 4 vùng chuyển tiếp giữa cực N và S của nam châm sẽ đóng và mở tiếp điểm của công tắc lưỡi gà khi nam châm quay.
2.2.11.2- Loại cảm biến quang học
Cảm biến này được lắp trong bảng đồng hồ. Nó bao gồm một cảm biến quang học làm từ một đèn LED, chiếu vào một transitor quang học. Một bánh xe có xẻ rãnh
đặt giữa đèn LED và transitor quang học được dẫn động bằng cáp đồng hồ tốc độ. Các rãnh trên bánh xe sẽ tạo ra xung ánh sáng khi bánh xe quay, ánh sáng do đèn LED chiếu được chia thành 20 xung trong mỗi vòng quay của cáp. 20 xung này chuyển thành 4 xung nhờ bộ đếm số, sau đó gửi đến ECU.
2.2.11.3- Loại điện từ

Cảm biến này được lắp trong hộp số và nhận biết tốc độ quay của trục thứ cấp hộp số. Nó bao gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuôn dây và một lõi. Một rôto có 4 răng được lắp trên trục thứ cấp hộp số.
Hoạt động: Khi trục thứ cấp hộp số quay, khoảng cách giữa lõi cuộn dây và rôto tăng hay giảm bới các răng. Số lượgn đường sức từ đi qua lõi tăng hay giảm tương ứng, tạo ra một điện áp xoay chiều AC trong cuôn dây. Do tần số của điện áp xoay chiều này tỷ lệ với tốc độ quay của rôto, nó có thể dùng để nhận biết tốc độ xe.

2.2.11.4- Loại MRE (Loại phần tử điện từ).

Cảm biến này được lắp trên hộp số chính hay hộp số phụ và được dẫn động bằng bánh răng trục thứ cấp.
Hoạt động: Giá trị điện trở của MRE thay đổi phụ thuộc vào h­ướng của đường sức từ tác dụng lên nó. Do vậy, nếu hướng của đường sức từ thay đổi theo chuyển động quay của nam châm lắp trên vành từ sẽ dẫn đến kết quả là điện áp ra của MRE có dạng sóng xoay chiều
Bộ so sánh trong cảm biến tốc độ xe sẽ chuyển hoá sóng xoay chiều thành tín hiệu số, tín hiệu này sau đó được biến đổi bằng transitor trước khi đưa đến bảng đồng hồ.
Tần số của sóng này phụ thuộc vào số lượng cực trên vành từ. Có hai loại vành từ (tuỳ theo loại xe). Một loại có 20 cực từ, và loại kia có 4 cực, Loại 20 cực tạo ra 20 xung dạng sóng trong một vòng quay của vành từ, còn loại 4 cực tạo ra 4 xung.
Trong loại 20 cực, tần số của tín hiệu số được chuyển từ 24 xung trong rnỗi vòng quay của vành từ thành 4 xung bằng mạch chuyển đổi xung trong bảng đồng hồ, sau đó gửi tín hiệu này đến ECU động cơ .
Trong loại 4 cực, có hai loại khác nhau: một loại tín hiệu từ cảm biến tốc độ được truyền qua bảng đồng hồ trước khi đến ECU; loại kia, tín hiệu đi trực tiếp đến ECU động cơ mà không qua bảng đồng hồ.
Mạch đầu ra của cảm biến tốc độ xe khác nhau tuỳ theo loại xe.
2.2.12- Tín hiệu start (máy khởi động).

Tín hiệu này được dùng để phát hiện động cơ đang được quay khởi động. Chức năng chính là cho phép ECU động cơ tăng lượng phun nhiên liệu khi khởi động.

2.2.13- Tín hiệu NSW (Công tắc khởi động trung gian)
Đối với xe có hộp số tự động, tín hiệu này được ECU động cơ sử dụng để xác định xem cần số ở vị trí nào. (P hay N hay vị trí khác).
Tín hiệu này dùng để điều khiển hệ thống ISC.

2.2.14- Tín hiệu A/C (Điều hoà không khí)
Tín hiệu này phát ra khi khớp từ của điều hoà không khí bật hay công tắc điều hoà bật. Tín hiệu này dùng để điều khiển thời điểm đánh lửa trong khi chạy không tải, và điều khiển hệ thống ISC, tốc độ cắt nhiên liệu và các chức năng khác.

2.2.15- Tín hiệu phụ tải điện
Tín hiệu này nhận biết tình trạng hoạt động của các đèn pha, bộ sấy kính sau…Tuỳ theo loại xe, mạch điện cho tín hiệu này có thể là một số tín hiệu phụ tải điện gộp vào làm một và đến ECU động cơ như một tín hiệu (như mạch điện trong hình) hay nó có thể là từng tín hiệu riêng biệt đến ECU động cơ.
2.2.16- Công tắc hay giắc nối điều khiển nhiên liệu

Công tắc hay giắc nối này báo cho ECU động cơ nhiên liệu đang được sử dụng là loại tiêu chuẩn hay tốt.
Tín hiệu này được sử dụng chủ yếu cho việc điều khiển hệ thống ESA. ECU động cơ có hai bộ dữ liệu về góc đánh lửa sớm cho các loại xăng khác nhau. Nếu ECU động cơ nhận thấy loại xăng tiêu chuẩn đang được sử dụng, nó sẽ dùng bộ dữ liệu góc đánh lửa sớm nhỏ hơn. Nếu nó nhận thấy loại xăng tốt đang được sử dụng, nó sẽ dùng dữ liệu góc đánh lửa sớm lớn hơn

2.2.17- Cảm biến nhiệt độ khí EGR
Cảm biến này được lắp trong van EGR. Nó nhận biết nhiệt độ của khí EGR. Cảm biến bao gồm một nhiệt điện trở, và nó giống như cảm biến nhiệt độ nước làm mát hay khí nạp. Các tín hiệu từ cảm biến này được sử dụng trong hệ thống chẩn đoán. Khi cảm biến này phát hiện nhiệt độ khí EGR dưới mức xác định trong quá trình hoạt động của hệ thống EGR, ECU động cơ sẽ biết hệ thống có trục trặc và nháy đèn “CHECK ENGINE” để báo cho người lái biết
2.2.18- Biến trở
Biến trở này được dùng trong hệ thống D-EFI và L-EFI có cảm biến lưu lượng khí nạp loại xoáy Karman hay loại dây sấy mà không được trang bị cảm biến nồng độ ôxy. Nó được dùng để thay đổi tỷ lệ không khí- nhiên liệu của hỗn hợp không tải.
Xoay vít điều chỉnh hỗn hợp không tải theo chiều kim đồng hồ sẽ di chuyển tiếp điểm bên trong biến trở, tăng điện áp cực VAF. Ngược lại, khi xoay vít theo ngược chiều kim đồng hồ sẽ giảm điện áp của cực VAF.

Khi điện áp cực VAF tăng lên, ECU động cơ tăng lượng phun một chút để hỗn hợp không khí – nhiên liệu đậm lên một chút.
2.2.19- Công tắc Kick-down.
Công tắc Kick-down được lắp trực tiếp ở sàn xe ngay dười bàn đạp ga. Khi bàn đạp ga được ấn đến mức độ mở bướm ga hoàn toàn, công tắc kick-down sẽ bật và gửi tín hiệu KD đến ECU động cơ. Tín hiệu KD này được dùng để làm đậm hỗn hợp khi tăng công suất. Công tắc này cũng được gọi là “Công tăc bướm ga mở hoàn toàn”.

2.2.20- Công tắc nhiệt độ nước làm mát
Công tắc này gửi các tín hiệu đến ECU động cơ khi động cơ bị quá nóng. Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu này, nó điều khiển hệ thống EFI và hệ thống điều khiển cắt điều hoà nhằm hạ thấp nhiệt độ cháy của nhiên liệu
2.2.21- Công tắc ly hợp
Công tắc ly hợp được đặt bên dưới bàn đạp ly hợp và dùng để nhận biết ly hợp đạp hay không. Tín hiệu này được sử dụng chủ yếu để điều khiển tốc độ cắt nhiên liệu nhằm giảm mức độ ô nhiễm khí xả
2.2.22- Cảm biến tiếng gõ

Cảm biến này được lắp trên thân máy và nhận biết tiếng gõ trong động cơ. Khi xảy ra tiếng gõ trong động cơ, ECU động cơ dùng tín hiệu KNK để làm muộn thời điểm đánh lửa sớm nhằm ngăn chặn tiếng gõ

Cảm biến này bao gồm một phần tử áp điện, nó sẽ tạo ra điện áp khi bị biến dạng do rung động của thân máy khi có tiếng gõ. Do tiếng gõ của động cơ có tần số xấp xỉ 7kHz nên điện áp do cảm biến tiếng gõ phát ra sẽ đạt mức cao nhất tại tần số này. Có 2 loại cảm biến tiếng gõ: một loại tạo ra điện áp cao trong dải tần số hẹp của rung động, một loại tạo ra điện áp cao trong dải tần số rộng.
2.2.23- Cảm biến HAC (Bù độ cao)
Cảm bién