TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN ÔTÔ
Nhiệm vụ
Hệ thống nhiên liệu của động cơ xăng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp hỗn hợp hòa khí với tỉ lệ và lượng phù hợp cho từng chế độ hoạt động của động cơ, đồng thời đảm bảo phun sương và phân tán đồng đều hơi nhiên liệu vào buồng đốt.
Cung cấp nhiên liệu đồng đều cho các xi lanh động cơ đúng thời điểm.
Yêu cầu của hệ thống cung cấp nhiện liệu
Thùng nhiên liệu dự trữ phải đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong suốt thời gian quy định.
Lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu.
Dễ dàng trong việc bảo dưỡng sửa chữa.
Các chi tiết phải chắc chắn, có độ chính xác cao, dễ chế tạo.
Phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng
1.3.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí
Việc dẫn động điều khiển và điểu chỉnh thành phần hỗn hợp khí – nhiên liệu phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống cơ khí.
1.3.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu K-Jetronic
Hệ thống phun xăng K-jetronic là một trong những công nghệ phun xăng cơ bản, đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống phun xăng điện tử hiện đại Đặc điểm nổi bật của nó là được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí và thủy lực.
Hệ thống phun xăng K-Jetronic hoạt động mà không cần các cơ cấu dẫn động của động cơ, điều này có nghĩa là việc điều chỉnh lưu lượng xăng phun ra được kiểm soát bởi độ chân không trong ống hút.
1 Thùng xăng; 2 Bơm xăng; 3 Bộ tích năng; 4 Lọc xăng; 5 Bộ điều áp xăng;
6 Kim phun xăng; 7 Đường ống nạp; 8 Kim phun xăng khởi động lạnh; 9 Bộ định lượng và phân phối nhiên liệu; 10 Bộ đo lưu lượng không khí; 11 Bộ điều chỉnh áp lực bằng điện; 12 Cảm biến Oxy; 13 Công tắc nhiệt - thời gian; 14. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 15 Delco; 16 Van khí phụ; 17 Công tắc vị trí bướm ga; 18 ECU; 19 Công tắc máy; 20 Ắc quy.
1.3.3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu điều khiển điện tử (EFI)
Bộ điều khiển trung tâm trong hệ thống này sử dụng tín hiệu từ các cảm biến để xử lý thông tin, xác định lượng nhiên liệu cần thiết và điều chỉnh thời gian cũng như thời điểm hoạt động của vòi phun xăng theo chương trình đã được lập trình sẵn.
Trong hệ thống EFI có thể phân loại như sau:
+Hệ thống phun xăng đơn điểm: Kim phun được đặt ở cổ đường nạp hút chung cho toàn bộ xi lanh động cơ, bên trên bướm ga.
+Hệ thống phun xăng đa điểm: mỗi xi lanh của động cơ được đặt một vòi phun phía trước xupap.
Theo phương pháp cảm nhận lưu lượng khí nạp, hệ thống EFI được phân chia thành hai loại chính.
+Loại D-EFI (loại điều khiển áp suất đường khí nạp)
Loại này đo mức độ chân không trong đường ống nạp do đó nhận biết được lượng khí nạp qua mật độ của nó.
+Loại L-EFI (loại điều khiển dòng khí nạp)
Loại L-EFI sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp để nhận biết lượng khí nạp qua đường ống Trên xe Toyota Vios 2014, phương pháp này được áp dụng để đo lưu lượng không khí nạp Cảm biến khối lượng không khí điều khiển dây đốt nóng được sử dụng để đo chính xác lưu lượng khí nạp.
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI TRÊN TOYOTA VIOS 2014
Giới thiệu về động cơ lắp trên xe Toyota Vios 2014
Động cơ lắp trên xeToyota Vios 2014 là loại động cơ có kí hiệu là: 1NZ-
Toyota Vios 2014 được trang bị động cơ VVT-i 1.5 lít với hệ thống 16 van DOHC, mang lại hiệu suất tối ưu và tiết kiệm nhiên liệu Động cơ này không chỉ tăng cường độ bền mà còn giảm thiểu ô nhiễm nhờ đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro 4 Với công suất cực đại đạt 107 mã lực tại 6.000 vòng/phút và mô-men xoắn tối đa 141 Nm tại 4.200 vòng/phút, Vios 2014 hứa hẹn mang đến trải nghiệm lái xe ấn tượng Hệ thống đánh lửa sử dụng bộ chia điện điều khiển điện tử thông minh, đảm bảo hiệu suất hoạt động cao.
Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử
hình 2 1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử
1 Thùng xăng; 2 Bơm xăng; 3 Lọc xăng; 4 Kim phun; 5 Bộ điều áp; 6 Cảm biến vị trí bướm ga; 7 Cảm biến lưu lượng khí nạp; 8 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 9 Cảm biến trục khủy; 10 Cảm biến oxy; 11 Cổ xả; 12 Lọc không khí; 13 Cảm biến nhiệt độ không khí; 14 Bướm ga.
Nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng điện tử
ECU động cơ nhận tín hiệu từ cảm biến để tính toán và điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tối ưu cho các vòi phun Nhiên liệu được bơm từ bình chứa qua bộ lọc để loại bỏ tạp chất, sau đó đi qua bộ giảm rung để hấp thụ dao động Tại ống phân phối, bộ ổn định áp suất điều chỉnh và duy trì áp suất dòng nhiên liệu Dưới sự điều khiển của ECU, vòi phun mở ra để phun nhiên liệu vào buồng cháy, giúp động cơ hoạt động hiệu quả Nhiên liệu thừa sẽ được hồi về bình chứa, trong khi các vòi phun hoạt động dựa trên tín hiệu từ ECU, được xác định từ thông tin cảm biến, đảm bảo lượng nhiên liệu phù hợp với tình trạng của động cơ.
Hệ thống phun xăng điện tử EFI được chia ra thành 3 hệ thống nhỏ: hệ thống điều khiển điện tử, hệ thống nhiên liệu và hệ thống nạp khí.
- Hệ thống điều khiển điện tử
Bộ điều khiển trung tâm (ECU) là phần quan trọng nhất của hệ thống điều khiển điện tử, có nhiệm vụ nhận thông tin từ các cảm biến như nhiệt độ nước, nhiệt độ khí nạp, vị trí bướm ga, tín hiệu khởi động và cảm biến oxy Sau khi xử lý các tín hiệu này, ECU sẽ phát tín hiệu điều khiển vòi phun, đảm bảo rằng lượng nhiên liệu phun vào luôn tỷ lệ thuận với lượng khí nạp.
- Hệ thống nạp nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu bao gồm một bơm điện, có chức năng hút xăng từ thùng chứa và đẩy vào hệ thống qua bầu lọc Khi động cơ hoạt động, áp suất trong đường ống phân phối nhiên liệu tới các vòi phun luôn duy trì ổn định từ 2.87 đến 2.93 bar, gọi là áp suất phun Khi nhận tín hiệu từ ECU, van điện sẽ mở và nhiên liệu được phun vào đường ống nạp Để đảm bảo áp suất ổn định, một van điều áp được lắp đặt trong hệ thống Ngoài ra, đường ống nhiên liệu còn kết nối với vòi phun khởi động lạnh trong buồng khí nạp, với tín hiệu điều khiển từ công tắc báo khởi động lạnh.
Quá trình hoạt động của hệ thống bắt đầu từ bộ lọc khí, nơi không khí được làm sạch trước khi đi qua bộ đo lưu lượng khí nạp Sau đó, không khí tiếp tục đi qua bướm ga và vào buồng khí, nơi nhiên liệu được phun vào để hòa trộn với không khí, tạo thành hỗn hợp Cuối cùng, hỗn hợp này được hút vào các xi lanh của động cơ.
Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ có vai trò quan trọng trong việc cung cấp lượng nhiên liệu chính xác, đúng thời điểm và phù hợp với các chế độ hoạt động của động cơ vào buồng cháy.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu bao gồm các thành phần chính như thùng nhiên liệu, bơm nhiên liệu, lọc nhiên liệu, đường ống, bộ dao động, ống phân phối, kim phun, kim phun khởi động và bộ điều áp Các thành phần này phối hợp chặt chẽ để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho động cơ.
1 Tín hiệu từ cảm biến lưu lượng khí nạp; 2 Tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga; 3 Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam; 4 Tín hiệu từ cảm biến oxy; 5 Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 6 Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khủy;
7 Tín hiệu từ cảm biến túi khí; 8 Bình chứa nhiên liệu; 9 Bơm xăng; 10 Bộ lọc xăng; 11 Bộ điều áp; 12 Bộ giảm rung; 13 Ống phân phối; 14 Vòi phun nhiên liệu.
Nhiên liệu được bơm từ thùng chứa, qua lọc và đến các vòi phun chính với áp suất Bộ giảm rung động giúp hấp thụ dao động áp suất do quá trình phun nhiên liệu Các vòi phun phun nhiên liệu vào đường ống nạp theo tín hiệu từ ECU Trên xe Vios 2014, hệ thống nhiên liệu không có đường hồi, với bộ điều áp, lọc nhiên liệu và bơm nhiên liệu lắp thành môđun trong bình xăng Vòi phun có 12 lỗ, đảm bảo phun nhiên liệu ở dạng sương.
Bơm nhiên liệu được sử dụng để cung cấp nhiên liệu với áp suất cao cho hệ thống vòi phun, chúng thường là các bơm điều khiển điện.
Bơm nhiên liệu là loại bơm cánh gạt được lắp đặt trong thùng xăng, giúp giảm tiếng ồn và rung động so với bơm trên đường ống Nhiên liệu trong bơm không chỉ làm mát và bôi trơn các chi tiết bên trong mà còn giảm nguy cơ thiếu nhiên liệu khi xe phanh hoặc tăng tốc, tránh tình trạng xăng dồn về một phía.
1 Van một chiều; 2 Van an toàn; 3 Chổi than; 4 Rôto; 5 Stato; 6,8 Vỏ bơm;7.
Cánh bơm; 9 Đĩa bơm; 10 Cửa vào; 11 Cửa ra.
Rôto quay dẫn động cánh bơm, giúp gạt nhiên liệu từ cửa vào đến cửa ra, tạo chân không để hút nhiên liệu và áp suất để đẩy nhiên liệu đi Van an toàn mở khi áp suất vượt quá 6 kg/cm2, trong khi van một chiều giữ áp suất dư trong ống nhiên liệu khi động cơ ngừng hoạt động, giúp dễ dàng khởi động lại Nếu không có áp suất dư, nhiên liệu có thể bị hoá hơi tại nhiệt độ cao, gây khó khăn khi khởi động lại động cơ.
2.4.2 Bộ ổn định áp suất
Bộ điều chỉnh áp suất, hay còn gọi là bộ điều áp, được lắp đặt ở cuối ống phân phối với nhiệm vụ chính là duy trì và ổn định độ chênh áp suất trong đường ống.
1 Khoang thông với đường nạp khí; 2 Lò xo; 3.Van; 4 Màng;5 Khoang thông với dàn ống xăng; 6 Ðường xăng hồi về thùng xăng.
Bộ điều áp này có chức năng điều chỉnh áp suất nhiên liệu vào vòi phun ở mức 324 kPa (3.3 kgf/cm2) và duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu, đồng thời đảm bảo hoạt động hiệu quả của van một chiều của bơm nhiên liệu.
Nguyên lý làm việc của bộ ổn định.
Nhiên liệu được cung cấp từ dàn ống phân phối sẽ tạo áp suất, ấn màng (4) và mở van (3) Một phần nhiên liệu sẽ chảy ngược trở lại thùng chứa thông qua đường ống nhiên liệu trở về.
Lượng nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng của lò xo màng, với áp suất nhiên liệu thay đổi theo lượng nhiên liệu hồi Độ chân không trong đường ống nạp làm giảm sức căng lò xo, dẫn đến tăng lượng nhiên liệu hồi và giảm áp suất nhiên liệu Khi độ chân không tăng, áp suất nhiên liệu giảm tương ứng Khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động, lò xo sẽ ấn van đóng lại, duy trì áp suất dư trong đường ống nhờ vào van một chiều và van bên trong bộ điều áp.
2.4.3 Bộ giảm rung động hình 2 6 Bộ giảm rung động
Bộ giảm rung động hoạt động bằng cách hấp thụ các dao động áp suất của nhiên liệu thông qua một lớp màng Những rung động này được tạo ra từ quá trình phun nhiên liệu và sự nén của bơm nhiên liệu.
Lọc nhiên liệu là thiết bị quan trọng giúp loại bỏ tất cả các chất bẩn và tạp chất khỏi nhiên liệu, được lắp đặt ở phía áp suất cao của bơm nhiên liệu Loại lọc thấm bằng giấy có ưu điểm là giá thành rẻ và khả năng lọc sạch hiệu quả Tuy nhiên, nhược điểm của nó là tuổi thọ ngắn, với chu kỳ thay thế trung bình khoảng 4500km.
Bộ lọc nhiên liệu ô tô thường được đặt ở dưới gầm xe, nắp capo hoặc trong bình nhiên liệu Hiện nay, bộ lọc được chế tạo từ giấy tiêu chuẩn kết hợp giữa giấy xen-lu-lô, sợi tổng hợp, sợi thủy tinh và đồng Nhiệm vụ chính của bộ lọc nhiên liệu là bảo vệ hệ thống bơm phun và các động cơ khác khỏi bụi bẩn, nước và các chất cặn có trong nhiên liệu.
1 Thân lọc nhiên liệu; 2 Lõi lọc; 3 Tấm lọc; 4 Cửa xăng ra; 5 Tấm đỡ;
Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó xăng đi qua lõi lọc
Lõi lọc được làm từ giấy với độ xốp khoảng 10 micromet, giúp giữ lại các tạp chất có kích thước lớn hơn 10 micromet Khi xăng đi qua tấm lọc, các tạp chất nhỏ hơn 10 micromet cũng được giữ lại, đảm bảo rằng chỉ xăng sạch sẽ đi qua cửa ra.
(5) của bộ lọc là xăng tương đối sạch cung cấp quá trình nạp cho động cơ.
Vòi phun là thiết bị hoạt động bằng điện tử, có chức năng phun nhiên liệu theo tín hiệu từ ECU.
1 Thân vòi phun; 2 Giắc cắm; 3 Đầu vào; 4 Gioăng chữ O; 5 Cuộn dây;
6 Lò xo; 7 Piston; 8 Đệm cao su; 9 Van kim.
Hệ thống nạp khí
Không khí từ lọc gió đi vào khoang nạp khí, nơi lượng khí được điều chỉnh bởi độ mở của bướm ga Góc mở này được kiểm soát bởi mô tơ điều khiển bướm ga, hoạt động dựa trên tín hiệu điện tử từ ECU của động cơ Từ khoang nạp khí, không khí sẽ được phân phối đến từng đường ống nạp và sau đó được hút vào các xylanh.
Lọc không khí có vai trò quan trọng trong việc làm sạch không khí trước khi vào động cơ, giúp giảm mài mòn cho động cơ Động cơ 1NZ-FE sử dụng lọc thấm với lõi lọc bằng giấy, mang lại ưu điểm về giá thành thấp và dễ sản xuất Tuy nhiên, loại lọc này cũng có nhược điểm là tuổi thọ ngắn và chu kỳ thay thế thường xuyên.
Các bộ phận tạo thành gồm: bướm ga, môtơ điều khiển bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga và các bộ phận khác.
Bướm ga là thiết bị quan trọng trong động cơ, giúp điều chỉnh lượng không khí vào quá trình hoạt động Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên trục để nhận biết độ mở của bướm ga, trong khi môtơ bướm ga thực hiện chức năng mở và đóng bướm ga Để đảm bảo bướm ga trở về vị trí cố định, một lò xo hồi được sử dụng Môtơ bướm ga thường là môtơ điện một chiều (DC), nổi bật với độ nhạy cao và mức tiêu thụ năng lượng thấp.
1 Các bánh răng giảm tốc; 2 Lò xo hồi bướm ga; 3 Cảm biến vị trí bướm ga;
4 Bướm ga; 5 Môtơ điều khiển bướm ga.
ECU động cơ điều khiển dòng điện đến môtơ điều khiển bướm ga, giúp quay hoặc giữ môtơ để mở hoặc đóng bướm ga thông qua cụm bánh răng giảm tốc Góc mở bướm ga được phát hiện bởi cảm biến vị trí và thông tin này được gửi lại cho ECU Khi không có dòng điện, lò xo hồi mở bướm ga đến vị trí cố định.
Trong chế độ không tải, bướm ga có thể đóng lại nhỏ hơn so với vị trí cố định Khi ECU phát hiện hư hỏng, đèn báo hư hỏng sẽ bật trên đồng hồ táp lô và nguồn đến mô tơ sẽ bị cắt Tuy nhiên, với bướm ga giữ ở góc mở khoảng 7 độ, xe vẫn có thể vận hành an toàn.
2.5.3 Ống góp hút và đường ống nạp: Ống góp hút và đường ống nạp được chế tạo bằng nhựa nhằm mục đích giảm trọng lượng và sự truyền nhiệt đến nắp qui lát. hình 2 10 Ống góp hút và đường ống nạp
1 Ống góp nạp; 2 Đường ống nạp; 3 Buồng tích áp.
Hệ thống điều khiển điện tử động cơ 1 NZ-FE trên xe Toyota Vios 2014
Hệ thống EFI sử dụng nhiều loại cảm biến để theo dõi tình trạng hoạt động của động cơ và xe ô tô Dựa trên tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ tính toán lượng nhiên liệu phun phù hợp và điều khiển vòi phun để đảm bảo cung cấp đúng khối lượng nhiên liệu cần thiết.
Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử trên động cơ 1NZ-FE về cơ bản được chia thành ba bộ phận chính:
Các cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc nhận diện các hoạt động khác nhau của động cơ, từ đó phát ra các tín hiệu gửi đến ECU, hay còn gọi là nhóm tín hiệu vào.
• ECU: có nhiệm vụ xử lý và tính toán các thông số đầu vào từ đó phát ra các tín hiệu điều khiển đầu ra.
• Các cơ cấu chấp hành: Trực tiếp điều khiển lượng phun thông qua các tín hiệu điều khiển nhận được từ ECU.
2.6.1.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp
Kết cấu và nguyên lý hoạt động:
Dòng điện vào dây sấy làm nóng dây, trong khi không khí đi qua làm nguội dây tương ứng với khối lượng không khí nạp Bằng cách điều chỉnh dòng điện này để giữ nhiệt độ dây sấy ổn định, ta có thể xác định lượng không khí nạp, vì dòng điện tỉ lệ thuận với lượng không khí Dòng điện này sau đó có thể chuyển đổi thành điện áp và gửi đến ECU động cơ.
1 Bộ khuyếch đại; 2 Ra(nhiệt điện trở); 3 Rh(bộ sấy). hình 2 12 kết cấu cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nóng
Khi dây sấy (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở của nó tăng lên, tạo ra độ chênh lệch điện thế giữa các điểm A và B Bộ khuyếch đại sẽ phát hiện chênh lệch này và tăng điện áp trong mạch, dẫn đến tăng dòng điện qua dây sấy Quá trình này làm nhiệt độ dây sấy tăng lên, kéo theo sự tăng điện trở cho đến khi điện thế giữa A và B trở nên bằng nhau Nhờ vào đặc tính của mạch cầu, cảm biến lưu lượng khí nạp có khả năng đo khối lượng khí nạp thông qua việc phát hiện điện áp tại điểm B.
Trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) được duy trì ổn định và cao hơn nhiệt độ không khí nạp nhờ vào nhiệt điện trở (Ra) Điều này cho phép đo khối lượng khí nạp một cách chính xác, bất chấp sự biến đổi nhiệt độ của không khí nạp, giúp ECU động cơ không cần điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu dựa trên nhiệt độ không khí.
Khi nhiệt độ không khí giảm ở độ cao lớn, khả năng làm nguội của không khí cũng giảm, dẫn đến mức làm nguội cho dây sấy giảm theo Do khối khí nạp cũng giảm, không cần hiệu chỉnh mức bù cho độ cao lớn Nếu ECU phát hiện cảm biến lưu lượng bị hỏng, nó sẽ chuyển sang chế độ dự phòng, trong đó thời điểm đánh lửa được tính toán dựa trên tốc độ động cơ và vị trí bướm ga, và chế độ này sẽ tiếp tục cho đến khi hư hỏng được sửa chữa.
2.6.1.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Kết cấu và nguyên lý hoạt động:
Cảm biến nhiệt độ khí nạp, được lắp bên trong cảm biến lưu lượng khí nạp, có nhiệm vụ theo dõi nhiệt độ của khí nạp Thiết bị này sử dụng một nhiệt điện trở, trong đó điện trở sẽ giảm khi nhiệt độ khí nạp tăng Sự thay đổi của điện trở sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp và gửi đến ECU để xử lý.
1 Nhiệt điện trở; 2.Vỏ cảm biến.
Mạch điện cảm biến đo nhiệt độ khí:
Cảm biến nhiệt độ khí nạp hoạt động dựa vào một nhiệt điện trở được kết nối với điện trở trong ECU động cơ, khiến điện áp tín hiệu mà ECU nhận được thay đổi theo nhiệt độ khí nạp Khi nhiệt độ khí nạp thấp, điện trở của nhiệt điện trở tăng, dẫn đến tín hiệu điện áp cao trong tín hiệu THA.
1.Khối cảm biến; 2.Điện trở nhiệt; 3 ECU; 4.Điện trở giới hạn dòng
2.6.1.3.Cảm biến vị trí bướm ga
-Kết cấu và nguyên lý hoạt động:
Cảm biến vị trí bướm ga, được lắp trên thân bướm ga, chuyển đổi góc mở của bướm ga thành tín hiệu điện áp Tín hiệu này được gửi đến ECU, giúp ECU nhận diện tải động cơ và điều chỉnh lượng nhiên liệu phun, thời điểm đánh lửa cũng như kiểm soát tốc độ.
Cảm biến vị trí bướm ga sẽ chuyển sự thay đổi mật độ đường sức của từ trường thành tín hiệu điện. hình 2 16 Cảm biến vị trí bướm ga
1 Các IC Hall; 2 Các nam châm; 3.Bướm ga.
Cảm biến vị trí bướm ga sử dụng công nghệ phần tử Hall, bao gồm các mạch IC Hall với hai phần tử IC Hall được cấp nguồn 5V từ ECU đến cực VC, cùng với các nam châm xoay quanh chúng.
Các nam châm gắn trên trục bướm ga quay cùng với trục này Khi bướm ga mở, các nam châm cũng quay và thay đổi vị trí Lúc này, IC Hall phát hiện sự thay đổi từ thông do vị trí nam châm thay đổi, tạo ra điện áp từ hiệu ứng Hall tại các cực VTA và VTA2 Tín hiệu này được gửi đến ECU động cơ như tín hiệu mở bướm ga.
- Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga: hình 2 17 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga
1 Các IC Hall; 2.Các nam châm.
Cảm biến vị trí bướm ga phát ra hai tín hiệu VTA và VTA2, trong đó VTA dùng để xác định góc mở bướm ga, còn VTA2 phát hiện hư hỏng của VTA Điện áp của VTA và VTA2 dao động từ 0-5V, tương ứng với góc mở bướm ga ECU thực hiện các phép kiểm tra để đảm bảo cảm biến hoạt động chính xác, đánh giá góc mở bướm ga từ tín hiệu VTA và VTA2 Dựa trên thông tin này, ECU điều khiển môtơ bướm ga, điều chỉnh góc mở bướm ga theo yêu cầu của người lái.
- Kết cấu và nguyên lý hoạt động:
Cảm biến oxy có bộ sấy bao gồm bộ sấy và phần tử ZrO2 (oxyt Ziconium) được gọi là Ziconia, với cả hai mặt được phủ lớp platin mỏng Không khí bên ngoài được dẫn vào trong cảm biến, trong khi bên ngoài tiếp xúc với khí xả Tại nhiệt độ cao khoảng 4000C, nếu có sự chênh lệch nồng độ oxy giữa hai mặt của ZrO2, sẽ sinh ra điện áp từ 0-1V gửi về ECU Khi hỗn hợp không khí nhiên liệu loãng, nồng độ oxy trong khí xả cao, dẫn đến điện áp thấp gần 0V Ngược lại, nếu hỗn hợp đậm, nồng độ oxy trong khí xả thấp, tạo ra chênh lệch lớn và điện áp gần 1V.
1 Đầu bảo vệ; 2 Lớp Zirconia; 3 Đệm; 4 Thân cảm biến; 5 Lớp cách điện;6.
Vỏ cảm biến; 7 Đường thông với không khí; 8 Đầu nối dây; 9 Đường khí thải vào.
Lớp Platin trên cảm biến oxy hoạt động như một chất xúc tác, giúp oxy trong khí xả phản ứng để tạo thành CO, từ đó giảm lượng oxy và tăng độ nhạy của cảm biến ECU sẽ sử dụng tín hiệu từ cảm biến oxy để điều chỉnh lượng phun, đảm bảo tỷ lệ xăng và không khí luôn gần đạt mức lý tưởng trong mọi chế độ làm việc của động cơ.
Cảm biến được trang bị một bộ sấy ở phía trước nhằm tối ưu hóa hoạt động của bộ trung hòa khí xả ba thành phần Hình 2.20 trình bày sơ đồ mạch của cảm biến oxy và cảm biến A/F.
2.6.1.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
- Kết cấu và nguyên lý hoạt động: hình 2 21 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
1 Điện trở; 2 Thân cảm biến; 3 Lớp cách điện; 4 Giắc cắm dây.
CHẨN ĐOÁN, KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ XE TOYOTA VIOS 2014
Thông số động cơ 1 NZ-FE
hình 3 1 Kết cấu thân vỏ bên ngoài xe Toyota Vios 2014 hình 3 2 Mặt cắt dọc động cơ 1 NZ-FE
1 Vỏ bộ xoay cam; 2 Cánh xoay; 3 Bánh xích dẫn động trục cam;
4 Puly dẫn động bơm nước; 5 Bánh xích đầu trục khủy;
6 Roto cảm biến vị trí trục khủy; 8 Bánh đà; 9 Bộ đánh lửa trực tiếp. hình 3 3 Mặt cắt ngang động cơ 1 NZ-FE
1 Trục cam; 2 Xupap; 3 Piston; 4 Ống góp thải; 5 Xylanh; 6 Thân máy;
7 Lưới lọc; 8 Cacte; 9 Bầu lọc dầu; 10 Thanh truyền; 11 Van hằng nhiệt; 12.
Thước thăm dầu; 13 Buồng nạp; 14 Nắp máy.
Bảng thông số động cơ 1NZ-FE lắp trên xe Toyota Vios 2014.
Loại động cơ 1.5L, 1NZ-FE
Kiểu 4 xylanh thẳng hàng, 16 van, DOHC,
Dung tích xy lanh (cc) 1497 Đường kính hành trình piston (mm) 84.7 Đường kính Xu Páp (mm) Nạp: 30.5 / Xả 25.5
Công suất cực đại SAE-NET 80/6000 (HP/rpm)
Mô men xoắn cực đại SAE-NET 141/4200 (N.m/rpm)
Xupap nạp Mở -7 o ∼ 33 o BTDC Đóng 52 o ∼ 12 o ABDC
Xu páp xả Mở 42 o BBDC Đóng 2 o ATDC
Thời gian tăng tốc từ 0-100 km/h 10 giây
Loại nhiên liệu Xăng không chì
Trị số ốc tan nhiên liệu 87 hay hơi
Hệ thống nạp nhiên liệu EFI (Phun nhiên liệu điện tử)Tốc độ xe tối đa (Km/h) 170
Các hư hỏng và cách khắc phục
STT Hư hỏng Nguyên nhân hư hỏng Biện pháp khắc
1 Động cơ không khởi phục động -Vòi phun không phun nhiên liệu -Hỗn hợp nhiên liệu nhạt -bình lọc,các đường ống bị tắc
-Kiểm tra vòi phun -Tăng lượng xăng
2 Động cơ nổ không đều -Một vài vòi phun bị tắc -Vệ sinh vòi phun
3 Tắc nhiên liệu -Kim phun bị kẹt, tắc
-Các đường ống bị rò rỉ -Tắc đường ống,lọc nhiên liệu,lỗ thông hơi thùng chứa nhiên liệu
-Vệ sinh vòi phun -Vệ sinh đường ống Sữa chữa hoặc thay thế lọc nhiên liệu
4 Động cơ chết máy đột ngột khi khởi động -Độ cứng lò xo bộ điều tốc bị giảm làm cho quả văng nằm ở vị trí tắc nhiên liệu
-Thay thế bộ điều tốc
5 Động cơ chết máy khi vận hành điều hòa không khí.
-Lượng hỗn hợp nhiên liệu khi khởi động nghèo -Điều chỉnh bướm gió
6 Tốc độ không tải của động cơ thấp -Bơm nhiên liệuhỏng.
-Cổ họng gió mở quá lớn.
-Cảm biến bướm ga hỏng
-Thay thếbơm -Điều chỉnh cổ họng gió-Thay thế cảm biến vị trí bướm ga
7 Xe có hiện tượng giật -Hệ thống bướm ga hư hỏng -Hệ thống bướm ga hư hỏng
8 Thùng nhiên liệu bị hư hỏng -Thùng bị nứt vỡ khi va chạm -Thay thế mới.
9 ECU hỏng điều khiển sai -ECU bị chập nước,
Bị cháy,Chập mạch Mất chân tín hiệu
Quy trình chẩn đoán
Hệ thống điều khiển phun xăng trên xe Toyota rất phức tạp, khiến việc phát hiện sự cố kỹ thuật như máy không chạy chậm, không kéo tải được hay tốc độ không tăng trở nên khó khăn Để hỗ trợ người dùng và thợ sửa chữa, ECU được trang bị hệ thống tự chẩn đoán, ghi lại các sự cố ở các bộ phận quan trọng và kích hoạt đèn kiểm tra (Check engine lamp) để cảnh báo lái xe Khi đèn báo hiệu sự cố sáng, lái xe nên dừng xe để tiến hành chẩn đoán, và quy trình này có sự khác biệt giữa các hãng xe.
3.2.1 Chẩn đoán theo nguyên lí OBD
Hệ thống OBD là chức năng tự chẩn đoán của xe, do ECU cung cấp, giúp phát hiện tình trạng xe thông qua tín hiệu từ các cảm biến ECU nhận tín hiệu điện áp từ cảm biến và tối ưu hóa các tín hiệu truyền đến bộ chấp hành dựa trên tình trạng hiện tại của xe Bằng cách phát hiện sự thay đổi điện áp trong tín hiệu cảm biến, ECU có thể xác định chính xác tình trạng của hệ thống.
ECU liên tục kiểm tra tín hiệu điện áp đầu vào và so sánh với các giá trị chẩn đoán đã lưu trữ trong bộ nhớ Qua đó, ECU có khả năng phát hiện bất kỳ tình trạng bất thường nào.
Khi ECU phát hiện tín hiệu đầu vào bất thường, nó sẽ kích hoạt đèn báo hư hỏng (MIL) để cảnh báo lái xe và ghi lại mã hư hỏng (DTC) trong bộ nhớ.
3.2.2 Chuẩn đoán hệ thống dựa vào đèn check hoặc thiết bị đọc lỗi
ECU của động cơ được trang bị hệ thống tự chẩn đoán hư hỏng, giúp phát hiện sự cố trong mạng tín hiệu động cơ Khi có trục trặc, đèn báo kiểm tra động cơ trên bảng điều khiển sẽ tự động sáng lên.
-Hệ thống hoạt động bình thường: Đèn nháy liên tục với chu kỳ 0.25 giây
Khi xảy ra lỗi, đèn sẽ nháy với khoảng dừng 0,5 giây Số lần nháy đầu tiên tương ứng với chữ số đầu tiên của mã lỗi (mã lỗi gồm hai chữ số), sau đó sẽ có khoảng dừng 1,5 giây trước khi nháy số lần thứ hai tương ứng với chữ số thứ hai của mã lỗi Nếu có hai lỗi trở lên, sẽ có khoảng dừng 2,5 giây giữa mỗi mã lỗi.
Sau khi tất cả các mã xuất hiện, đèn sẽ tắt trong 4,5 giây và trình tự này sẽ lặp lại nếu cực TE1 và E1 vẫn được nối tắt, cùng với cực BATT vẫn kết nối vào cực dương của ắc quy Lưu ý rằng khi tháo chân BATT, toàn bộ lỗi của hệ thống lưu trên ECU sẽ bị xóa.
Quy trình kiểm tra kim phun xăng điện tử
Thứ nhất: Kiểm tra rò rỉ của kim phun
Lắp đầu nối phù hợp vào kim phun và kiểm tra O-ring xem có bị vỡ hoặc móp méo không; nếu có hư hỏng, cần thay thế ngay Đặt kim phun lên bàn kiểm tra và thiết lập áp lực theo giá trị quy định của nhà sản xuất, tốt nhất là cao hơn 10%, sau đó quan sát tình trạng rò rỉ Nếu phát hiện rò rỉ hơn 1 giọt trong 1 phút, cần thay thế kim phun Tiếp theo, kiểm tra các góc phun và tình trạng tạo sương để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Chọn bài kiểm tra làm sạch và khởi động, đồng thời quan sát góc phun và tình trạng tạo sương Các góc phun cần phải đồng nhất hoặc đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, và quá trình phun phải diễn ra đều đặn, không có hiện tượng bắn vọt Nếu phát hiện lỗi, cần thay thế kim phun ngay lập tức.
Thứ ba: Kiểm tra tự động và làm sạch
Nhấn Tùy chọn 7 lần và chọn Nhập để truy cập vào phần kiểm tra tự động và làm sạch Điều chỉnh áp suất trong hệ thống kiểm tra, tốt nhất là cao hơn 10%, rồi khởi động quy trình kiểm tra tự động Trong quá trình thực hiện, nhấn Thiết lập lại để đưa hệ thống về trạng thái ban đầu.
Thứ tư: Kiểm tra ở tốc độ không tải
+ Số lần mở kim phun: 3000
+ Quan sát sự đồng đều của quá trình phun, thay thế hoặc làm sạch nếu khối lượng phun lớn hơn 9%
Thứ năm: Kiểm tra ở tốc độ tải tối đa
+ Số lần mở kim phun: 3000
+ Quy trình này dùng để quan sát khối lượng phun ở tốc độ tải tối đa.
Thứ sáu: Kiểm tra ở tốc độ tải cao
+ Số lần mở kim phun: 3000
+ Quy trình này dùng để quan sát khối lượng phun ở tốc độ tải cao.
Thứ bảy: Kiểm tra đóng mở kim phun
+ Đóng mở kim phun 500 lần liên tiếp ở tốc độ 750rpm, 1500rpm, 3000rpm.
Thứ tám: Kiểm tra mô phỏng
+ Mô phỏng hoạt động của kim phun trong các tốc độ động cơ từ thấp đến cao.
Để rửa bằng sóng siêu âm, hãy kết nối kim phun với dây và đặt vào bồn siêu âm Đổ chất làm sạch vào bồn, thường là 1/3 dung tích, sau đó nhấn nút ON và chọn tùy chọn 8 để bắt đầu quá trình rửa.
Thứ chín: Kiểm tra điện trở
Chọn tùy chọn 9 và kết nối kim phun với dây được đánh dấu “1” NhấnNhập, dữ liệu điện trở sẽ hiển thị trên màn hình.
Quy trình vệ sinh kim phun xăng điện tử
Để kiểm tra kim phun, bước đầu tiên là tháo từng kim phun ra khỏi xe và đánh dấu chúng Tiếp theo, kiểm tra điện trở của từng kim phun; nếu độ chênh lệch điện trở vượt quá 1Ω, cần phải thay thế kim phun đó.
Bước 2: Kết nối nguồn điện qua đầu cắm bên phải máy, sử dụng điện AC 220V. Bật công tắc nguồn ở bên phải máy.
Bước 3: Kiểm tra mức chất xúc tác.
Kiểm tra bên phải của máy và nhớ đóng van solenoid Mức chất lỏng thông thường là 1L; nếu vượt quá mức này, chất xúc tác có thể tràn ra từ các lỗ phía sau.
Bước 4: Cho kim phun vào bể sóng siêu âm để tiến hành các bước làm sạch hình 3 6 Làm sạch kim phun bằng máy TITANO
Lưu ý: Không bật bơm khi không có chất xúc tác, nếu không bơm có thể cháy.
Sử dụng chất kiểm tra cho các quy trình kiểm tra và chất làm sạch cho quy trình sóng siêu âm là rất quan trọng Việc lẫn lộn giữa hai loại chất này tuyệt đối không được phép, vì điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu quả và độ chính xác của quá trình kiểm tra và làm sạch.
Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, quy trình kiểm tra cần được thực hiện theo thứ tự sau: đầu tiên là kiểm tra rò rỉ, tiếp theo là kiểm tra các góc phun và tình trạng tạo sương Sau đó, tiến hành kiểm tra tự động và làm sạch, tiếp theo là kiểm tra ở tốc độ không tải và tốc độ tải tối đa Cuối cùng, thực hiện kiểm tra đóng mở kim phun, kiểm tra mô phỏng, rửa bằng sóng siêu âm và kiểm tra điện trở.
Những lỗi thường gặp ở bộ phận bơm xăng
Khi xăng trong bình cạn kiệt, mức xăng quá thấp sẽ không đủ để làm mát và bôi trơn cho bơm xăng, dẫn đến việc bơm bị nóng lên trong quá trình hoạt động và không còn vận hành bình thường.
Nếu khi đang chạy xe bình thường rồi bỗng dưng chết máy, đó cũng có thể là vấn đề phát sinh từ bơm xăng ô tô.
Một dấu hiệu cho thấy bơm xăng có thể đang gặp trục trặc là khi bạn khởi động xe vào buổi sáng, xe sẽ khó khởi động và có thể chết máy dù bạn liên tục vặn khóa điện.
Kiểm tra trong khoang động cơ và phát hiện áp suất xăng xuống thấp hoặc tắc đường ống thì phải xử lý ngay.
Để xác định xem bơm xăng có vấn đề hay không, bạn hãy tắt khóa điện và tháo ống dẫn xăng nối với giàn phun, sau đó bật khóa lên Nếu xăng trào ra, bơm xăng vẫn hoạt động bình thường Ngược lại, nếu bạn phun trực tiếp xăng vào họng hút và vặn khóa điện sang vị trí Start mà động cơ khởi động được, điều này cho thấy bơm xăng không cung cấp đủ nhiên liệu cho động cơ.
3.6.1 Kiểm tra hệ thống điện
Bước 1: Kiểm tra cầu chì bơm xăng.
Bơm xăng thường ít khi hư hỏng, mà nguyên nhân chủ yếu là do hệ thống cung cấp điện Để kiểm tra, bạn nên xem sổ tay hướng dẫn của xe để xác định vị trí hộp cầu chì và tìm cầu chì của bơm xăng Rút cầu chì ra và kiểm tra xem có bị cháy không; nếu có, hãy thay thế bằng cầu chì mới Nếu cầu chì vẫn còn nguyên, nhờ ai đó bật chìa khóa xe và lắng nghe xem rờ le bơm xăng có hoạt động hay không.
+ Thay thế cầu chì mới với cùng mức ampe.
+ Sau khi thay cầu chì, khởi động lại xe mà cầu chì lại cháy thì có thể do chập mạch.
Bước 2: Kiểm tra điện áp tại bơm xăng.
Kiểm tra điện áp của bơm xăng theo hướng dẫn trong sổ tay xe Nếu không có điện từ cầu chì đến bơm, bạn cần kiểm tra rờ le, vì rất có khả năng rờ le bơm xăng đã hỏng.
Bước 3: Kiểm tra độ sụt áp bằng đồng hồ VOM.
Đảm bảo rằng dây nguồn cung cấp đủ điện áp và dây mát được kết nối đúng cách Nếu mọi thứ đều ổn, vấn đề có thể nằm ở bơm xăng, và bạn cần thay thế nó.
3.6.2 Kiểm tra áp suất nhiên liệu
Bước 1: Kiểm tra lọc xăng.
Nếu lọc xăng bị tắc nghẽn, xe sẽ tăng tốc chậm và có thể làm bạn nghi ngờ về bơm xăng Để kiểm tra lọc xăng, hãy tháo nó ra và hút sạch xăng bên trong Sử dụng súng hơi để thổi vào các lỗ nạp trên lọc, chú ý xem có cặn bẩn nào thoát ra không Nếu thấy nhiều cặn bẩn, bạn nên thay lọc xăng để đảm bảo hiệu suất xe.
Bước 2: Gắn đồng hồ đo áp suất vào đầu nối kiểm tra bơm xăng.
Bước 3: Cho động cơ hoạt động khi bạn kiểm tra đồng hồ.
Kiểm tra áp suất xăng khi động cơ hoạt động ở chế độ không tải và khi tăng tốc là rất quan trọng Nếu bơm xăng hoạt động hiệu quả, áp suất trên đồng hồ sẽ thay đổi tương ứng với tốc độ động cơ Ngược lại, nếu áp suất không thay đổi, điều này cho thấy bơm xăng đang gặp vấn đề và cần được thay thế.
