Ô tô sử dụng một trong hai thiết bị hoặc hệ thống để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu theomột tỷ lệ cụ thể đến các xi-lanh của động cơ ở các dải tốc độ; bộ chế hòa khí hoặc hệ thốngphun xă
Trang 1-******* -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI :
KHẢO SÁT VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN
TỬ CỦA XE KIA MORNING 2015
GVHD : ThS Lê Minh Xuân
SVTH : Văn Hoài Nam
Hà Huy Hoàng
Huỳnh Lam Điền
Phùng Thế Tài
Nguyễn Gia Bảo
LỚP : AE18A1A
Đà Nẵng, 5/2022
Trang 2-******* -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI :
KHẢO SÁT VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN
TỬ CỦA XE KIA MORNING 2015
GVHD : ThS Lê Minh Xuân
SVTH : Văn Hoài Nam
Hà Huy Hoàng Huỳnh Lam Điền Phùng Thế Tài Nguyễn Gia Bảo LỚP : AE18A1A
Trang 3-o0o -NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Văn Hoài Nam Lớp: AE18A1A
Hà Huy Hoàng Huỳnh Lam Điền Phùng Thế Tài Nguyễn Gia Bảo GVHD: ThS Lê Minh Xuân
I.Đề tài:
“KHẢO SÁT VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ CỦA
XE KIA MORNING 2015”
II.Các tham số ban đầu:
Động cơ sử dụng: Động cơ Kappa 1.25L DOHC
Thông số cơ bản:
- Dung tích xi lanh 1.248 cc
- Thuộc loại 4 kỳ
- Công suất cực đại 86 Hp/ 6000 rpm
- Mô men xoắn cực đại 120 Nm/ 4000 rpm
III.Nội dung cần khảo sát và thiết kế:
Khảo sát: Hệ thống phun xăng đánh lửa xe Kia Morning 2015
- Khảo sát mạch cấp nguồn
- Khảo sát mạch khởi động
Trang 4 Thiết kế mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa xe Kia Morning 2015
Phần mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa xe Kia Morning 2015
( Giáo viên HD ký mỗi lần SV
đến gặp thông qua đồ án )
Giáo viên hướng dẫn
Trang 5LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay ô tô du nhập vào nước ta ngày càng nhiều và hiện đại, cùng với sự phát triểncủa hệ thống điện - điện tử Hầu hết các tài liệu đều bằng tiếng Anh nên việc nắm rõ nguyêntắc làm việc và biết rõ hư hỏng để có thể sửa chữa kịp thời là vô cùng quan trọng Việcnghiên cứu và tìm hiểu về hệ thống điện - điện tử trên ô tô là rất cần thiết, đó là lý do emchọn đề tài nghiên cứu hệ thống phun xăng và đánh lửa xe KIA Moring 2015 làm đề tài đồ
án tốt của mình
Tuy nhiên, bài đồ án của chúng em không thể không tránh khỏi những thiếu sót và cònnhững hạn chế nhất định Kính mong quý thầy cô và các bạn đóng góp thêm để bài đồ áncủa chúng em được hoàn thiện hơn
Đồ án được hoàn thành đúng thời hạn nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy: ThS Lê MinhXuân, các thầy trong Bộ môn cùng với sự đóng góp của bạn bè Qua đây, em xin gửi lờicảm ơn chân thành đến thầy: Ths Lê Minh Xuân cùng các thầy trong Bộ môn đã hướng dẫn
em thực hiện luận văn, cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ từ phía Ban Chủ nhiệm khoa Kĩ Thuật
Ô tô cùng với Ban giám hiệu nhà trường đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để em có thể hoànthành tốt việc học của mình
Em xin chân thành cảm ơn!
Trang 6MỤC LỤC
Chương 1 Giới thiệu về hệ thống phun xăng và đánh lửa 10
1.1 Giới thiệu chung về hệ về thống phun xăng 10
1.1.1 Khái niệm về phun xăng điện tử 10
1.1.2 Lịch sử phát triển 12
1.2 Giới thiệu chung về hệ thống đánh lửa 13
1.2.1 Lịch sử hình thành 13
Chương 2 Tổng quan về hệ thống phun xăng và đánh lửa 15
2.1 Tổng quan về hệ thống phun xăng 15
2.1.1 Nhiệm vụ 15
2.1.2 Yêu cầu 15
2.1.3 Phân loại hệ thống phun xăng 15
2.1.4 Hệ thống phun xăng điện tử EFI 19
2.1.5 Hiệu chỉnh tỷ lệ khí hỗn hợp 25
2.1.6 Sơ lược về hệ thống phun xăng điện tử 26
2.1.7 So sánh hệ thống phun xăng với hệ thống dùng chế hòa khí 28
2.1.8 Các cảm biến trên hệ thống phun xăng điện tử 33
2.1.8.1 Sơ đồ bố trí chung hệ thống phun xăng điện tử 33
2.2 Tổng quan về hệ thống đánh lửa 53
2.2.1 Công dụng, yêu cầu hệ thống đánh lửa điện tử 53
2.2.2 Các thông số cơ bản của hệ thống đánh lửa 60
2.2.3 Nguyên lí hoạt động của hệ thống 61
2.2.4 Các cảm biến trên hệ thống đánh lửa 61
Chương 3 Khảo sát hệ thống phun xăng và đánh lửa trên sát KIA MORNING 201567 3.1 Giới thiệu chung 67
3.2 Động cơ kappa trên kia morning 2015 67
Hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ Kappa 67
3.3 Các thông số kỹ thuật của hệ thống phun xăng điện tử 71
3.4 Sơ đồ mạch điện hệ thống phun xăng đánh lửa xe Kia Morning 2015 74
Trang 7Chương 4 Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử 76
4.1 Mục đích, yêu cầu đối với mô hình 76
4.1.1 Mục đích 76
4.1.2 Yêu cầu 76
4.2 Quá trình chuẩn bị 76
4.2.1 Các thiết bị sử dụng trong quá trình dựng mô hình 76
4.2.2 Các bộ phận trong mô hình phun xăng đánh lửa tự động 78
4.3 Trình tự các bước xây dựng mô hình 81
4.3.1 Xây dựng ý tưởng 81
4.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho mô hình 81
4.3.3 Thiết kế khung mô hình 82
4.3.4 Xác định chân của các bộ phận trong hệ thống điều khiển phun xăng đánh lửa 83
4.3.5 Thiết kế bảng vẽ mạch điện lắp đặt 84
4.4 Kiểm tra hoạt động của các bộ phận trong hệ thống phun xăng đánh lửa 84
4.4.1 Kiểm tra hoạt động của relay 84
4.4.2 Kiểm tra hoạt động của kim phun 85
4.4.3 Kiểm tra hoạt động của ECU 85
4.5 Lắp đặt mạch hệ thống phun xăng đánh lửa và giả lập mạch Arduino 85
4.5.1 Lắp mạch nối dây hệ thống 85
4.5.2 Thiết kế giả lập mạch Arduino 86
Chương 5 Chuẩn đoán và xử lí các lỗi thường gặp 88
5.1 Quy trình kiểm tra hệ thống 88
5.2 Chuẩn đoán hệ thống dựa vào đèn check hoặc thiết bị đọc lỗi 88
5.2.1 Cách đọc lỗi trên đèn check 88
5.2.2 Phân tích các lỗi trên hệ thống 89
5.3 Kiểm tra các thành phần trong hệ thống phun xăng điện tử 94
5.3.1 Kiểm tra nguồn của hệ thống 94
5.3.2 Cảm biến vị trí bướm ga 97
5.3.3 Kiểm tra cảm biến chân không 101
5.3.4 Kiểm tra kim phun: 103
Trang 85.3.5 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 104
5.3.6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 106
5.3.7 Kiểm tra tín hiệu khởi động 109
5.3.8 Kiểm tra tín hiệu đánh lửa của hệ thống 110
5.3.9 Kiểm tra tín hiệu van không tải ISC 114
5.3.10 Kiểm tra tín hiệu chuẩn đoán 115
5.3.11 Kiểm tra tín hiệu của cảm biến oxy 119
5.3.12 Kiểm tra bơm xăng 121
5.3.13 Kiểm tra công tắc nhiệt độ nước 121
KẾT LUẬN 122
TÀI LIỆU THAM KHẢO 123
Trang 9MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1-1: Hệ thống EFI điển hình 10
Hình 1-2: Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điện tử 12
Hình 2-1: Mạch điều khiển bơm xăng không qua ECU 17
Hình 2-2: Mạch điều khiển qua bơm xăng ECU 18
Hình 2-3: Mạch điều khiển bơm xăng qua ECU có điều chỉnh tốc độ bơm 18
Hình 2-4: Vòi phun xăng kiểu điện tử 20
Hình 2-5: Cấu trúc của hệ thống điều khiển động cơ 26
Hình 2-6: Sơ đồ cấu tạo cảm biến trục cam 33
Hình 2-7: Sơ đồ mạch điện của cảm biến trục cam 34
Hình 2-8: Vị trí lắp cảm biến trên động cơ ô tô camry 2.4 34
Hình 2-9: Cấu tạo cảm biến tốc độ động cơ 35
Hình 2-10: Sơ đồ mạch điện của cảm biến tốc độ động cơ 35
Hình 2-11: Cảm biến tốc độ động cơ lắp trên động cơ 2AZ của hãng TOYOTA 36
Hình 2-12: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát 36
Hình 2-13: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát 37
Hình 2-14: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát, động cơ TOYOTA CAMRY- 2AZ 38
Hình 2-15:Cấu tạo bộ cảm biến chân không tuyệt đối trong ống góp hút MAP 39
Hình 2-16: a Mạch điện; b.Đường đặc tính 39
Hình 2-17: Cấu tạo bộ cảm biến lưu lượng khí nạp lại cánh 40
Hình 2-18: Sơ đồ mạch điện và đường đặc tính của cảm biến kiểu cánh loại 41
Hình 2-19: Sơ đồ mạch điện và đường đặc tính của cảm biến kiểu cánh loại 2 41
Hình 2-20: Cấu tạo cảm biến đo khí nạp loại xoáy quang học Karman 42
Hình 2-21: Mạch điện cảm biến đo khí nạp loại xoáy quang học Karman 43
Hình 2-22: Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt 44
Hình 2-23: Mạch điện của cảm biến lưu lương khí nạp kiểu dây nhiệt 45
Hình 2-24: Cảm biến lưu lương khí nạp kiểu dây nhiệt lắp trên động cơ 46
Hình 2-25: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga loại có tiếp điểm 47
Hình 2-26: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga loại có tiếp điểm 48
Hình 2-27: Sơ đồ cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính 48
Hình 2-28: Mạch điện và đường đặc tính, cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính 49
Hình 2-29: Cấu tạo cảm biến oxy 49
Hình 2-30: Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy loại Zirconium 50
Hình 2-31: Cấu tạo cảm biến oxy loại Titan 51
Hình 2-32: Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy loại Titan 51
Hình 2-33: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm 54
Hình 2-34: Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện dung điều khiển vít có mạch chống rung 55
Trang 10Hình 2-35: Sơ đồ hệ thống đánh lửa gián tiếp 56
Hình 2-36: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bôbin đôi 57
Hình 2-37: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bôbin đơn 58
Hình 2-38: Sơ đồ bố trí chung của hệ thống đánh lửa điện tủ trực tiếp (DIS) 61
Hình 2-39: Cấu tạo bộ chia điện loại có bộ tạo tín hiệu G và NE 62
Hình 2-40: (a): Cấu tạo bộ tạo tín hiệu G; (b): dạng sóng tín hiệu 62
Hình 2-41: (a): Cấu tạo bộ tạo tín hiệu NE; (b): dạng sóng tín hiệu NE 63
Hình 2-42: Sơ đồ mạch điện và dạng sóng tín hiệu G và NE 63
Hình 2-43: Cấu tạo cảm biến vị trí trục cam 64
Hình 2-44: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam 64
Hình 2-45: Cấu tạo cảm biến tiếng gõ 65
Hình 2-46: Sơ đồ mạch điện đấu cảm biến tiếng gõ 65
Hình 3-1: Sơ đồ hệ thống điều khiển Động cơ 67
Hình 3-2:Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 69
Hình 3-3: Bảng các cực sử dụng trong ECU động cơ 70
Hình 5-1: Cách đọc mã lỗi 87
Hình 5-2: Sơ đồ nguồn cung cấp 93
Hình 5-3: Sơ đồ nguồn nuôi ECU 95
Hình 5-4: Sơ đồ tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga 97
Hình 5-5: Sơ đồ tín hiệu điều khiển vòi phun 101
Hình 5-6: Sơ đồ tín hiệu cảm biến chân không 102
Hình 5-7: Sơ đồ tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước 104
Hình 5-8: Sơ đồ tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát 106
Hình 5-9: Sơ đồ tín hiệu khởi động 108
Hình 5-10: Sơ đồ tín hiệu van không tải ISC 113
Hình 5-11: Sơ đồ tín hiệu chuẩn đoán 115
Hình 5-12: Sơ đồ tín hiệu cảm biến nhiệt độ oxy 118
Trang 11CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
Trang 12Chương 1 Giới thiệu về hệ thống phun xăng và đánh lửa
1.1 Giới thiệu chung về hệ về thống phun xăng
1.1.1 Khái niệm về phun xăng điện tử
Chữ EFI ở phía sau thân xe ô tô đời mới và trên động cơ là viết tắt của Electronic FuelInjection, có nghĩa là hệ thống phun xăng được điều khiển điện tử Hệ thống này đảm bảohỗn hợp khí và xăng hoàn hảo Tuy nhiên, tùy thuộc vào chế độ làm việc của xe, EFI thayđổi tỷ lệ khí nhiên liệu để luôn cung cấp cho động cơ một hỗn hợp khí tối ưu Đặc biệt khixuất phát trong thời tiết lạnh, hỗn hợp khí được cung cấp sẽ đậm đặc xăng hơn, sau khi động
cơ đã có đủ nhiệt độ hoạt động, hỗn hợp khí sẽ loãng xăng hơn Ở chế độ tốc độ cao, hỗnhợp khí sẽ đậm đặc xăng trở lại
Ô tô sử dụng một trong hai thiết bị hoặc hệ thống để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu theomột tỷ lệ cụ thể đến các xi-lanh của động cơ ở các dải tốc độ; bộ chế hòa khí hoặc hệ thốngphun xăng điện tử Hai hệ thống đo lượng khí nạp này nếu thay đổi theo góc mở bướm ga
và tốc độ động cơ sẽ cung cấp tỷ lệ không khí-nhiên liệu thích hợp cho các xi-lanh dựa trênlượng khí nạp
Do thiết kế tương đối đơn giản của bộ chế hòa khí, nó đã được sử dụng trong hầu hếtcác động cơ xăng cho đến nay Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu ngày nay về khí thải sạchhơn, tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn, nâng cao khả năng vận chuyển, v.v., bộ chế hòa khí hiệntại cần phải được trang bị thêm các thiết bị hiệu chỉnh khác, điều này khiến nó trở nên phứctạp hơn rất nhiều
Do đó, thay vì bộ chế hòa khí, hệ thống EFI được sử dụng, thông qua phun xăng điện
tử, đảm bảo tỷ lệ nhiên liệu không khí chính xác cho động cơ tùy thuộc vào chế độ lái
Trang 13Hình 1-1: Hệ thống EFI điển hình
Trang 141.1.2 Lịch sử phát triển
Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Mỹ tên là Stenvan đã phát minh ra cách bơm nhiênliệu vào máy nén khí Sau một thời gian, một người Đức thực hiện phun nhiên liệu vàobuồng đốt, nhưng nó không hiệu quả Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phunxăng cho động cơ 4 kỳ tĩnh tại (nhiên liệu sử dụng trong động cơ này là dầu hỏa nên dễ bịkích nổ và hiệu suất thấp) Dù vậy, sáng kiến này đã đóng góp rất lớn trong việc chế tạo hệthống phun xăng cơ khí Với hệ thống phun này, nhiên liệu được phun trực tiếp vào phíatrước xupap , do đó có tên là K-Jetronic.K-Jetronic đã được đưa vào sản xuất và sử dụngtrên xe Mercedes và một số loại xe khác, tạo cơ sở cho việc phát triển các hệ thống phunxăng thế hệ sau như KE-Jetronic,Mono-Jetronic,L-Jetronic,Motronic,vv
Do hệ thống phun xăng cơ khí vẫn còn nhiều nhược điểm nên đầu những năm 1980,BOSCH đã ra mắt hệ thống phun xăng sử dụng hai loại kim phun điều khiển bằng điện: Hệthống L - Jetronic (lượng nhiên liệu phun được xác định bởi cảm biến lưu lượng khí nạp) và
D - Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định bởi áp suất trong đường ống nạp)
Năm 1984, người Nhật mua bản quyền từ BOSCH và áp dụng hệ thống phun xăng Jetronic và D-Jetronic cho xe Toyota (dùng với động cơ 4A-ELU) Năm 1987, Nissan sửdụng L-Jetronic để thay thế bộ chế hòa khí trên xe Sunny
L-Điều khiển EFI có thể được chia thành hai loại dựa trên các phương pháp khác nhauđược sử dụng để xác định lượng nhiên liệu phun vào Một là loại mạch tương tự điều khiểnlượng phun dựa trên thời gian để sạc và phóng vào tụ điện Loại còn lại được điều khiểnbằng bộ vi xử lý, sử dụng dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ nhằm xác định lượng phun Loại điều khiển tương tự bằng mạch của hệ thống EFI là loại đầu tiên được Toyota sửdụng trong hệ thống EFI của mình Còn loại điều khiển bằng bộ vi xử lý đã được sử dụngvào năm 1983
Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi xử lý đã được sử dụng trên xe Toyota đượcgọi là TCCS (Toyota Computer Control System- Hệ thống điều khiển bằng máy tính củaToyota ), nó không chỉ kiểm soát lượng phun mà còn bao gồm ESA (Electronic SparkAdvance - Đánh lửa sớm điện tử) để kiểm soát thời điểm đánh lửa; ISC (Idle speed control -
Trang 15Kiểm soát tốc độ không tải) và các hệ thống điều khiển khác, cũng như các chức năng chẩnđoán và sao lưu Hai hệ thống này có thể được phân loại như sau:
Hình 1-2: Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điện tử
Loại mạch tương tự EFI và vi điều khiển dựa trên bộ vi xử lý về cơ bản thì đều giốngnhau, nhưng ta có thể nhận ra một số khác biệt ví dụ là trong các lĩnh vực điều khiển và độ chính xác
1.2 Giới thiệu chung về hệ thống đánh lửa
1.2.1 Lịch sử hình thành
Sự ra đời của hệ thống đánh lửa gắn liền với sự ra đời của động cơ đốt trong đánhdấu bước khởi đầu cho nền công nghiệp ô tô Ban đầu động cơ sử dụng hệ thống đánh lửađiều khiển bằng má vít Hệ thống này có nhược điểm thời điểm đánh lửa không chính xáccùng với kết cấu cơ khí nên hay phải bảo dưỡng Năm 1964 hệ thống đánh lửa CDI(capacitor discharge ignition) đã được nghiên cứu và ứng dụng trên xe NSU sprider
Bên cạnh đó khi xã hội phát triển, các yêu cầu ngày càng cao về môi trường, sự | tiêuhao nhiên liệu đã khiến cho hệ thống đánh lửa thường và hệ thống đánh lửa CDI
Trang 16khơng cịn đáp ứng được những yêu cầu đặt ra Chính điều đĩ đã khiến cho các nhà khoahọc tìm tịi phát minh ra hệ thống đánh lửa mới đáp ứng tốt hơn tính kinh tế nhiên liệu vàtính ơ nhiễm mơi trường Đến năm 1978 các hãng xe BMW,Chrysler, Fiat, Lancia, Leyland,Mercedes, Peugeot, Porsche, và Volvo, cho ra đời hệ thống đánh lửa bán dẫn TCI(Transistorized coil ignition) sự phát triển tiếp theo của đánh lửa CDI.
Sự hỡ trợ của khoa học kỹ thuật, lịch sử phát triển cho ra đời hệ thống đánh lửa điện
tử SI (Semiconductor ignition) và hệ thống đánh lửa khơng cĩ bộ chia điện BSI (Breakerlesssemiconductor ignition) Trong đĩ hệ thống đánh lửa SI vẫn sử dụng bộ chia điện và mộtbơbin cịn BSI sử dụng với nhiều bơbin hơn và khơng cĩ bộ chia điện Ứng dụng đầu tiêncủa hệ thống BSI trên xe Citroën Visa giới thiệu ra cơng chúng năm 1978.Với đà phát triển
đĩ năm 1979 hãng Bosch đã cho ra đời hệ thống điều khiển động cơ “Motronic” với sự tíchhợp điều khiển nhiều hệ thống như điều khiển thời điểm đánh lửa, điều khiển nhiên liệu,điều khiển tốc độ khơng tải Giúp quá trình điều khiển linh hoạt hơn, độ chính xác cao hơntăng tính kinh tế nhiên liệu và giảm tính ơ nhiễm của khí thải
Trang 17Chương 2 Tổng quan về hệ thống phun xăng và đánh lửa
2.1 Tổng quan về hệ thống phun xăng
2.1.1 Nhiệm vụ
- Cung cấp hỗn hợp nhiên liệu cho từng xilanh của động cơ
- Kiểm soát lượng nhiên liệu phun vào theo thời gian tùy theo lượng khí nạp để đạt được
tỷ lệ mong muốn
- Tăng thêm lượng nhiên liệu ở chế độ làm nóng ngay sau khi khởi động nguội
- Bù nhiên liệu bám vào đường ống nạp
- Cắt nhiên liệu khi giảm tốc hoặc tốc độ quá nhanh
- Điều chỉnh nhiệt độ khí nạp và áp suất của khí nạp
- Điều chỉnh vận tốc cầm chừng
- Điều chỉnh tuần hoàn khí thải
- Góp phần đảm bảo rằng không có nhiên liệu bị thất thoát trong đường ống nạp và hòakhí hòa trộn tốt hơn
2.1.2 Yêu cầu
- Đảm bảo cho mạch điều khiển hoạt động chính xác trong mọi tình huống
- Lưu lượng phun nhiên liệu phải đáp ứng hiệu quả nhất đối với mọi tình huống của ngườilái và kiểm soát môi trường
- Đảm bảo an toàn điện với mạch điều khiển
- Đảm bảo phòng cháy nổ cho hệ thống bơm nhiên liệu
2.1.3 Phân loại hệ thống phun xăng
Hệ thống phun nhiên liệu có thể được chia thành nhiều loại khác nhau
2.1.3.1 Khác nhau về cấu tạo của kim phun ta có 2 loại:
a Loại CIS
Đây là hệ thống sử dụng kim phun cơ, nó chỉ được sử dụng trong một số động cơ,kim phun mở liên tục, khi áp suất thay đổi thì sẽ thay đổi lượng nhiên liệu phun vào Gồm 4
Trang 18loại cơ bản như sau:
Hệ thống K - Jectronic: Đây là hệ thống phun nhiên liệu mà điều khiển hoàn toàn bằng
cơ khí và thuỷ lực, sau này được nâng cấp thành hệ thống KE - Jectronic, trang bị hệthống ECM mạnh hơn Đây là hệ thống phun nhiên liệu cơ bản của các loại hình phunnhiên liệu điện tử ngày nay Đặc điểm của hệ thống này là không cần những cơ cấu dẫnđộng của động cơ, nghĩa là việc phun nhiên liệu được điều khiển bởi độ chân khôngtrong đường ống hút Việc phun nhiên liệu liên tục được xác định bởi lượng khí nạp.Dùng cho các dòng xe như Audi: coupe, quattro, 80, 90, 100, 200.Xe BMW: 318,520,vv
Hệ thống K - Jectronic với cảm biến khí thải: Được trang bị thêm thiết bị cảm biến
oxy
Hệ thống KE - Jectronic: Phát triển thêm dựa trên hệ thống K-Jectronic với mạch điều
Đây là hệ thống phun xăng sử dụng kim phun được điều khiển bằng điện Hệ thốngphun xăng được trang bị kim phun điện sẽ được chia thành 2 loại chính:
L - Jectronic (bắt nguồn từ tiếng Đức, Luft có nghĩa là không khí): là hệ thống phun
xăng đa điểm điều khiển điện tử Xăng được bơm vào các cửa nạp của xi lanh động cơtheo định kỳ, không phải liên tục Việc phun nhiên liệu và đo nhiên liệu dựa trên hai tínhiệu gốc bao gồm: tín hiệu khối lượng không khí nạp và tín hiệu tốc độ trục khuỷu từđộng cơ
Chức năng của L-Jectronic là cung cấp cho mỗi xi-lanh một lượng nhiên liệu khácnhau phù hợp với những chế độ tải khác nhau của động cơ Một hệ thống cảm biến ghi lạithông tin về trạng thái hoạt động của ô tô và tình trạng hiện tại của động cơ và chuyểnthông tin này thành tín hiệu điện ECU xử lý và phân tích thông tin nhận được và sẽ tínhtoán lượng nhiên liệu chính xác sẽ được bơm vào Lưu lượng phun nhiên liệu được xácđịnh bởi thời lượng mở van của béc phun nhiên liệu
D - Jectronic: Lượng nhiên liệu phun vào được xác định bởi áp suất phía sau cánh
Trang 19bướm ga bởi cảm biến MAP Tùy thuộc vào vị trí lắp đặt của các kim phun, hệ thống phunnhiên liệu sẽ được phân chia thành hai loại:
- TBI (Throttle Body Injection): Phun nhiên liệu đơn điểm với một hoặc hai kim phun
nhiên liệu và phun trực tiếp vào cánh bướm ga tại đầu của đường ống nạp
- MPI (Multi-Point Injection): Phun nhiên liệu đa điểm Trong hệ thống phun xăng này,
động cơ có bao nhiêu xilanh thì có bấy nhiêu kim phun xăng.Vòi phun được bố trí đểphun xăng trực tiếp vào cửa nạp gần xupap nạp Hệ thống phun xăng điện tử đa điểmbây giờ đang là hệ thống đo lường và điều khiển tiên tiến nhất giúp tối ưu hóa cả quátrình phun xăng và đánh lửa động cơ
2.1.3.2 Theo phương pháp điều khiển lượng phun
Hệ thống phun xăng gián tiếp ( L-EFI) : Với lượng phun nhiên liệu được tính toán dựatrên khối lượng khí nạp đo bằng cảm biến khí nạp, chẳng hạn như loại cánh trượt ,karman quang , karman siêu âm hoặc cảm biến dây nhiệt )
Hệ thống phun xăng trực tiếp ( D-EFI) : Lượng nhiên liệu phun vào được xác định dựatrên áp suất sau bướm ga bằng cảm biến MAP hoặc cảm biến tốc độ động cơ
Trang 202.1.3.3 Theo phương pháp lắp đặt kim phun
Loại TBI: Phun đơn điểm
Loại PI: Phun vào đường ống nạp , trước supap hút
Loại DI: Phun trực tiếp vào buồng đốt
2.1.3.4 Theo phương pháp điêu khiển bơm nhiên liệu
Bơm xăng không qua ECU: Loại này chỉ sử dụng cảm biến đo gió kiểu cánh trượt và
chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy Loại này có tính năng an toàn cao cho hệ thống
Sơ đồ mạch điện như trong hình bên dưới :
Hình 2-3: Mạch điều khiển bơm xăng không qua ECU
Bơm xăng qua ECU: Loại này sử dụng hộp ECU và các cảm biến như vận tốc của
trục khuỷu, vận tốc của động cơ để điều khiển các transistor giúp đóng mở rơ le điềukhiển bơm nhiên liệu Sơ đồ như dưới đây
Trang 21Hình 2-4: Mạch điều khiển qua bơm xăng ECU
Bơm xăng qua ECU có thay đổi điều khiên tốc độ bơm: Loại này tương tự như loại
thứ hai, chỉ khác là nó sử dụng thêm một điện trở để khiến dòng điện qua động cơ bơmthay đổi để điều khiển tốc độ của bơm nhiên liệu Sơ đồ như bên dưới
Hình 2-5: Mạch điều khiển bơm xăng qua ECU có điều chỉnh tốc độ bơm
2.1.4 Hệ thống phun xăng điện tử EFI
EFI được chia thành ba hệ thống cơ bản như sau : Hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệthống điều khiển điện tử và hệ thống nạp khí
2.1.4.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu đảm nhiệm các chức năng sau:
Trang 22- Hút nhiên liệu từ bồn chứa sau đó bơm lên các kim phun.
- Tạo áp suất cần thiết để phun nhiên liệu
- Giữ cho áp suất nhiên liệu ổn định trong ống chia béc phun (fuel rail)
Trong hệ thống phun xăng điện tử, hệ thống cung cấp nhiên liệu gồm 5 bộ phận chính:
- Bơm xăng điện
- Bộ lọc nhiên liệu
- Ống chia xăng của các béc phun
- Bộ điều chỉnh áp suất xăng (pressure regulator)
- Kim phun nhiên liệu
Bơm xăng điện:
Bơm nhiên liệu điện được thiết kế để cung cấp nhiều nhiên liệu hơn nhu cầu tối đacủa động cơ Điều này giúp mạch đạt được áp suất cần thiết ở bất kỳ chế độ vận hành nàocủa động cơ Bơm được trang bị van đóng ngắt ở cửa thoát của bơm nhiên liệu nhằm giúptránh tình trạng xăng thoát về bình khi bơm nhiên liệu ngừng bơm Van giảm áp giới hạn
áp suất của nhiên liệu đi Bằng cách kết nối mạch công tắc động cơ và công tắc khởi động,bơm nhiên liệu sẽ chạy ngay lập tức và liên tục sau khi khởi động.Bơm nhiên liệu điệnđược đặt ngay bên cạnh bình xăng và không cần bảo dưỡng
Bầu lọc xăng:
Đây là thiết bị có tác dụng giúp lọc các tạp chất có trong xăng để bảo vệ kim phunxăng Bầu lọc gồm có hai phần tử lọc: 1 lõi lọc giấy và 1 tấm lọc Lõi giấy có độ xốpkhoảng 10 µm Xăng phải đi qua lõi giấy và tấm lọc rồi mới đến được bộ phân phối Lõilọc cần được thay thế thường xuyên.Khi lắp đặt, hãy đảm bảo rằng đúng hướng ra và vàocủa mũi tên
Ống chia các béc phun xăng:
Ống chia nhiên liệu đóng vai trò là bình chứa nhiên liệu cho các kim phun Côngsuất của nó lớn gấp mấy lần lượng xăng cần thiết để cung cấp năng lượng cho chu trìnhlàm việc của động cơ Điều này giúp tránh được tình trạng thay đổi áp suất trong ống chia
Trang 23Ống chia gồm có những công dụng sau: cung cấp nhiên liệu đồng đều với áp suất bằngnhau đến kim phun và làm vị trí lắp kim phun và giúp tạo điều kiện tháo lắp kim phun.
Bộ điều áp nhiên liệu:
Trong hệ thống mạch cung cấp nhiên liệu, bộ điều áp dùng để giữ cho áp suất nhiênliệu được cố định trong ống chia đến các kim phun Việc điều chỉnh áp suất này là rấtquan trọng vì nhờ áp suất nhiên liệu không đổi nên lượng nhiên liệu phun ra chỉ phụ thuộcvào một yếu tố, đó là thời gian mở của kim phun hoặc thời gian phun nhiên liệu
Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu được lắp ở cuối ống chia các kim phun Tùy thuộc vàophiên bản, nó sẽ giữ áp suất ở mức khoảng 2,5 đến 3 bar
Béc phun xăng:
Kim phun xăng loại điện từ do hộp ECU động cơ điều khiển, kim phun có chức năngphun vào cửa nạp của xupap hút để hút lượng nhiên liệu đã được đo lường chính xác Mỗixilanh động cơ có một kim phun riêng (trong hệ thống phun nhiên liệu đa điểm) Trong hệthống phun nhiên liệu một điểm, có một hoặc hai vòi phun cho tất cả các xilanh Vòi phunhoạt động bằng xôlenoy Khi có tín hiệu điện từ ECU, cuộn dây xôlênoy sẽ bị nhiễm từ,khiến van kim mở ra, nhiên liệu sẽ được phun ra
Hình 2-6: Vòi phun xăng kiểu điện tử
1-lọc xăng; 2-đầu nối điện; 3-cuộn dây kích từ; 4-lõi từ tính; 5-kim phun; 6-đầukim phun; 7- dàn phân phối xăng; 8-chụp bảo vệ; 9,10-joăng
Trang 24Hình trên mô tả cấu tạo của một kim phun nhiên liệu Khi không có dòng điện chạyqua cuộn dây xôlênoy, lò xo sẽ đẩy kim phun làm kín lỗ phun, đây là trạng thái đóng củakim phun Khi ECU gửi tín hiệu để đặt điện áp đến cuộn dây xôlênoy, nam châm điện nânglõi từ và kim phun lên khoảng 0,1 ly, và xăng sẽ được bơm vào ống nạp.
Đầu van kim có thân hình đặc biệt để phân tán sương nhiên liệu tỏa ra.Thời gian đóng
mở của kim phun nhiên liệu là từ 1 đến 1,5 mili giây
Trang 25Để phân phối tốt tia nhiên liệu phun vào cửa nạp của xilanh và tránh thất thoát khi bịngưng đọng, người vận hành phải lắp các vòi phun sao cho vách ống góp hút không bị đẫmnhiên liệu Có nghĩa là phải tính toán chính xác và giữ cố định góc phun của các tia nhiênliệu và khoảng cách giữa các kim phun và xupap hút Kim phun được gắn trên vòng đệmcao su đặc biệt Những vòng đệm này có tác dụng giúp kim phun không bị rung, đồng thờigiúp cách nhiệt với động cơ để ngăn hơi xăng tạo bọt bên trong kim phun.
2.1.4.2 Hệ thống điều khiển điện tử
Trong hệ thống phun xăng điện tử, các cảm biến có chức năng giám sát, phát hiện vànhận biết tình hình cũng như sự vận hành cụ thể của động cơ để thông báo cho ECU thôngqua tín hiệu điện Bộ vi xử lý và điều khiển ECU cùng với các cảm biến tạo thành hệthống điều khiển trung tâm Sau khi nhận được thông tin từ các cảm biến, ECU sẽ tiếnhành đánh giá và xử lý thông tin sau đó sẽ đưa ra các lệnh cho hệ thống phun nhiên liệunhằm để cung cấp lượng nhiên liệu chính xác đáp ứng với chế độ vận hành của động cơ
Cảm biến đo lượng khí nạp vào xy lanh động cơ:
Chế độ tải của động cơ được ghi nhận bằng khối lượng khí nạp của động cơ Hệ thống đokhối lượng khí nạp cực kỳ chính xác Nó có thể đo chính xác độ mòn của động cơ theo thờigian hoạt động của xe Khi khối lượng không khí được nạp vào thì phải đi qua cảm biến khínạp hoặc máy đo gió trước khi nạp vào xi lanh động cơ Nghĩa là khi động cơ tăng tốc tốc,thông tin về khối lượng không khí sẽ dời từ cảm biến để đến ECU trước khi khối lượngkhông khí này được nạp vào xilanh động cơ Tính năng này giúp hệ thống phun xăng điện
tử cung cấp tỷ lệ không khí chính xác, tối ưu và kịp thời tại bất kỳ thời điểm nào trong khitải động cơ thay đổi
Có một số loại máy đo khí nạp thường được lắp trong hệ thống phun xăng điện tử:
- Máy đo khí nạp kiểu mâm đo
- Máy đo khí nạp kiểu dây đốt nóng
Cảm biến vị trí chân ga (throttle – position sensor):
Vị trí lắp bướm ga và cảm biến trên đường ống nạp khí Cảm biến vị trí bướm ga
Trang 26được lắp trên trục bướm ga Cảm biến này giúp biến đổi góc mở lớn nhỏ của bướm gathành tín hiệu điện áp gửi về ECU Tùy theo từng đời xe, chúng ta thường thấy có hai loạicảm biến vị trí bướm ga: loại tiếp điểm và loại cần trượt.
Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (air-temperature sensor):
Khi nhiệt độ không khí cao, mật độ không khí sẽ giảm Mặt khác, khi nhiệt độ khôngkhí thấp, mật độ của không khí sẽ tăng lên Với cùng một hành trình hút của piston động
cơ, lượng không khí được hút vào trong thời tiết lạnh sẽ lớn hơn là khi thời tiết ấm Cónghĩa là khối lượng không khí nạp vào xi lanh động cơ phụ thuộc vào nhiệt độ không khí.Cảm biến nhiệt độ khí nạp giúp cung cấp lượng nhiên liệu chính xác cho ECU để đạt được
tỷ lệ hỗn hợp khí tối ưu Khi nhiệt độ khí nạp lớn hơn 20 độ, ECU sẽ kiểm soát lượngnhiên liệu phun ra và ngược lại Cảm biến được lắp đặt nằm trong máy đo gió kiểu cánhvan, hoặc nằm trong bộ lọc không khí của hệ thống hút gió được trang bị MAP
Cảm biến ôxy trong khí thải (oxygen sensor):
Cảm biến ôxy được lắp trong ống xả Công dụng của cảm biến là theo dõi và ghi lạilượng oxy vẫn còn sót lại trong khí thải để thông báo cho ECU Nếu lượng oxy vẫn cònnhiều, có nghĩa là hỗn hợp bị ít xăng, ECU sẽ ra lệnh để bơm thêm nhiên liệu Nếu lượngôxy thấp, chứng tỏ hỗn hợp nhiều xăng, ECU sẽ ra lệnh giảm lượng xăng phun vào
ECU động cơ:
ECU nhận thông tin về chế độ hoạt động của động cơ từ hệ thống cảm biến ECU xửlý thông tin này và quyết định gửi lệnh điều khiển mở kim phun xăng, lượng xăng phunvào nhiều hay ít phụ thuộc vào thời gian mở của van kim, tức là phụ thuộc vào thời gian
mở của van kim phun
Trên xe ô tô, hộp ECU động cơ hệ thống phun xăng EFI là một hộp kim loại được bốtrí ở nơi thoáng mát không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ động cơ Thông tin tốc độ trụckhuỷu và thông tin khối lượng khí nạp là hai yếu tố cơ bản quyết định khoảng thời gian
mở của kim phun nhiên liệu
Trang 27Cổ họng gió:
Bao gồm: Bướm ga để kiểm soát lượng khí nạp vào trong quá trình động cơ hoạtđộng Một van khí phụ để cho một lượng nhỏ không khí ở trạng thái không tải vào Mộtcảm biến vị trí bướm ga để phát hiện góc mở của bướm ga Một số loại cổ họng gió cònđược lắp thêm đệm chân ga để ga quay trở lại từ từ khi đóng hoặc van ga phụ loại bằngsáp
Van khí phụ :Van khí phụ điều chỉnh tốc độ động cơ khi động cơ nguội.
2.1.5 Hiệu chỉnh tỷ lệ khí hỗn hợp
Bộ điều khiển ECU còn có chức năng điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp khí tùy theo các chế
độ vận hành khác nhau của động cơ, để động cơ phát huy tối đa hiệu suất, giảm khói độctrong khí thải, hỗ trợ và tăng tốc quá trình khởi động của động cơ, ổn định hoạt động của
xe ở mọi chế độ khác nhau
Chế độ khởi động lạnh:
Ở chế độ khởi động lạnh, phải phun nhiều xăng hơn mức bình thường Do thời tiếtlạnh khiến xăng bay hơi kém và đọng lại trên vách ống góp hút nên phải cung cấp thêmxăng để xilanh động cơ nhận đủ lượng xăng cần thiết để khởi động động cơ nhiên liệutrong ống góp Số xăng phun thêm này được thực hiện nhờ kim phun khởi động lạnh phunxăng vào trong ống góp
Trang 28Quá trình sưởi nóng động cơ:
Động cơ được làm nóng trước ngay sau khi kết thúc khởi động nguội Vì dù nổ máynhưng vách xi lanh động cơ vẫn lạnh khiến xăng khó hóa hơi tức là hỗn hợp khí còn ít xăng
Để làm nóng động cơ tốt, ngay sau khi kim phun khởi động dừng, cần phải phun xăng nhiềuhơn bình thường từ hai đến ba lần
Chế độ tăng tốc bốc máy:
Nếu cần nhanh chóng vượt xe khác đi cùng , xe cần tăng tốc ngay lập tức Ở chế độnày, bướm ga mở đột ngột, lượng không khí đi vào xi lanh nhiều làm cho hỗn hợp nghèoxăng Khi bộ điều khiển ECU nhận tín hiệu tăng tốc từ cảm biến lưu lượng khí nạp Khibướm ga bất ngờ mở lớn, lượng khí nạp tăng mạnh, mâm đo của cảm biến khí nạp dichuyển một góc lớn hơn ECU nhận tín hiệu này sẽ ra lệnh bơm thêm nhiên liệu và điềuchỉnh tỷ lệ hỗn hợp khí để hệ số dư lượng không khí λ = 0,9
Làm giàu khí hỗn hợp ở chế độ toàn tải:
Động cơ phát huy hiệu suất tối đa khi vận hành toàn tải, đó là lý do tại sao cần cungcấp hỗn hợp khí giàu xăng hơn cho động cơ so với khi vận hành tải một phần Sự điều chỉnhnày là cần thiết và được lập trình sẵn trong bộ điều khiển điện tử ECU ECU nhận thông tin
về chế độ toàn tải từ công tắc vị trí bướm ga hoặc cảm biến vị trí bướm ga
Kiểm soát vận tốc ralăngti:
Cơ chế này giúp điều chỉnh hỗn hợp khí cơ bản để giữ cho động cơ nổ cầm chừng, đểtốc độ cầm chừng diễn ra trơn tru và ổn định, cơ cấu điều khiển không tải làm tăng tốc độtrục khuỷu ở chế độ ralăngti Việc tăng tốc này cũng giúp giảm thời gian làm nóng động cơ
2.1.6 Sơ lược về hệ thống phun xăng điện tử
Trong hệ thống gồm có 3 thành phần chính: Các loại cảm biến và tín hiệu đầu vào, bộđiều khiển điện tử ECU và thành phần cơ cấu chấp hành
Trang 29Hình 2-7: Cấu trúc của hệ thống điều khiển động cơ
Cảm biến và tín hiệu đầu vào: Các cảm biến và tín hiệu đầu vào của có nhiệm vụ tìm
ra trạng thái hoạt động của động cơ và các giá trị chuyển đổi cần thiết trong quá trình làmviệc Việc chuyển đổi diễn ra ở đây từ các biến vật lý thành tín hiệu điện
ECU (Electronic control unit): ECU xử lý thông tin từ cảm biến bằng cách so sánh
nó với tập dữ liệu tối ưu được tải trước vào bộ vi xử lý, sau đó ECU tính toán và đưa ra tínhiệu để điều khiển cơ cấu chấp hành.ECU điều khiển các cơ cấu chấp hành bằng các tín hiệuđiện ECU cũng được kết nối với các hệ thống điều khiển và hệ thống chẩn đoán khác trênthiết bị truyền động
Cơ cấu chấp hành: Cơ cấu chấp hành chuyển các tín hiệu điện từ ECU thành các
chuyển động cơ khí hoặc các chuyển động điện
Trang 302.1.7 So sánh hệ thống phun xăng với hệ thống dùng chế hòa khí
Khi hoạt động bình thường ở chế độ không đổi thì hệ thống phun xăng không khác gìchế hòa khí Thay đổi nó ở các chế độ khác nhau, chúng ta có thể thấy rõ sự khác biệt của hệthống phun xăng so với sử dụng chế hòa khí
2.1.7.1 Ở chế độ không tải chuẩn
a Đối với bộ chế hòa khí:
Van tiết lưu gần như đóng, xăng không được hút vào họng chính vì độ chân không củahọng nhỏ, nhưng xăng được hút qua ống không tải qua khoảng trống phía sau van tiết lưu.Lúc đó có tỷ lệ không khí dư trong xilanh rất lớn, để động cơ chạy ổn định thì cần phải có
bộ chế hòa khí mạnh ( = 0,6) Bởi vì bộ chế hòa khí hoạt động rất mạnh, gây tiêu haonhiên liệu cao và một lượng lớn các thành phần khí thải độc hại, bao gồm CO và HC
b Đối với hệ thống phun xăng điện tử:
Để tạo ra bộ chế hòa khí hoàn hảo nhất người ta thường sử dụng hai van khí, van nàychỉ điều chỉnh tỷ lệ không khí Lượng nhiên liệu cần đổ đầy được xác định bởi tốc độ củađộng cơ.Hệ thống này ưu việt hơn bộ chế hòa khí vì ở bộ chế hòa khí, xăng được đưa vàochế độ không tải do chân không phía sau bướm ga hoàn toàn không thể kiểm soát lượngxăng trong khi hệ thống phun xăng điện tử đang đổ lượng xăng Đầu vào được tính toán.một cách chính xác Có thể nói, trong hệ thống phun xăng điện tử của, tốc độ không tải thấphơn, hỗn hợp đốt cháy không tải nhẹ hơn và đồng thời đảm bảo hoạt động của động cơ
2.1.7.2 Ở chế độ tăng tốc
a Đối với bộ chế hòa khí:
Khi tăng tốc đột ngột, hỗn hợp trở nên loãng và một lượng nhiên liệu bổ sung được bùđắp khi tăng tốc Ngay trong thời gian ngắn khi tăng tốc động cơ có thể sử dụng hỗn hợp với
=0,9 để có mômen xoắn cực đại Tín hiệu được sử dụng để phát hiện sự gia tốc là sự thayđổi vị trí bướm ga đột ngột bởi một hệ thống cơ khí khiến bơm tăng tốc ngay lập tức bơmmột lượng nhỏ nhiên liệu vào phía trước bướm ga để đảm bảo hỗn hợp không quá đặc
Trang 31b Đối với hệ thống phun xăng điện tử:
Bộ chế hòa khí cũng cần nhiều nhiên liệu hơn để hỗn hợp không bị nhạt Để đảm bảolượng nhiên liệu phù hợp cho quá trình chuyển số mượt mà và bám đường tốt khi tăng tốc,tín hiệu xác định lượng phun cần thiết dựa trên nhiệt độ động cơ và sự thay đổi đột ngột của
vị trí bướm ga
Tín hiệu phát hiện gia tốc là tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga Đối với chiết ápbướm ga, tín hiệu để nhận biết xe đang tăng tốc là sự thay đổi điện áp đột ngột ở chân giữacủa chiết áp Nếu bình thường, ECU cần biết sự thay đổi của không khí nạp hoặc sự thay đổicủa chân không đường ống nạp, sau đó tính toán lượng nhiên liệu cần thiết, điều này sẽ mấtquá nhiều thời gian.Khi ECU nhận được tín hiệu chuyển ga đột ngột khi tăng tốc, nó sẽngay lập tức dựa vào nhiệt độ động cơ để bơm vào mà không cần biết luồng khí hay chânkhông nạp Vòi xịt phun 2 lần nhiều lần (tùy hãng) và chờ vào đường ống nạp của mỗixilanh
2.1.7.3 Chế độ khởi động động cơ
a Đối với bộ chế hòa khí:
Khi khởi động, tốc độ động cơ thấp nên chân không ở họng hút rất nhỏ, nhiên liệu hútkém, không lỏng và khó hóa hơi do nhiệt độ thấp Do đó, để khởi động thuận lợi, cần phải
bổ sung một lượng nhiên liệu để làm sẫm màu hỗn hợp Để giải quyết vấn đề này, động cơthường sử dụng bướm ga vì khi bắt đầu tăng ga, độ chân không sau bướm ga lớn nên cả hệthống chính và hệ thống không tải đều hoạt động để làm hỗn hợp đậm hơn khi cần thiết Khiđộng cơ nổ để ngăn không cho hỗn hợp đi quá do bướm ga không mở, một van không khíđược lắp ở bướm ga để bù thêm không khí khi động cơ nổ mà không cần mở bướm ga
b Đối với động cơ phun xăng:
Nếu mới nổ máy do tốc độ động cơ dao động lớn nên việc đo lượng không khí vào sẽkhông chính xác Lúc này, lượng nhiên liệu phun vào phụ thuộc vào tín hiệu khởi động vànhiệt độ động cơ Trong quá trình khởi động, kim phun không chỉ phun một lượng lớn xăng
mà còn phun một lượng lớn nhiên liệu qua kim phun khởi động nguội, nằm ở tâm bộ chiagió phía sau thân bướm ga Một công tắc nhiệt được lắp trong đường nước làm mát động cơ
Trang 32xác định thời gian hoạt động của kim phun khởi động lạnh Công tắc này đặc biệt vì nókhông chỉ nhận nhiệt từ nước làm mát, mà còn được đốt nóng bởi dòng điện Mục đích củaviệc làm nóng công tắc nhiệt là khi trời quá lạnh, công tắc nhiệt sẽ tự động tắt sau 78 giây
để tránh ngạt khí.Lượng nhiên liệu phun bổ sung là cần thiết vì tốc độ động cơ rất thấp trongquá trình khởi động, do đó dòng xoáy tạo ra hỗn hợp rất nạc, điều này cũng làm cho hỗnhợp rất nạc do nhiệt độ của đường ống nạp thấp , Nhiên liệu bay hơi trong không khí Trộnrất ít, nhưng hầu hết ngưng tụ trong đường ống nạp Để giải quyết vấn đề này và để tạo điềukiện thuận lợi cho hoạt động của động cơ nguội, kim phun khởi động nguội sẽ phun thêmnhiên liệu trong một thời gian ngắn khi động cơ được khởi động
Nhiều nhà sản xuất áp dụng việc thay đổi đặc tính phun khi khởi động cho các xekhông có vòi phun khởi động riêng Các kim phun chính đảm nhận lượng nhiên liệu phụđược phun vào Thay vì chỉ xịt 1 hoặc 2 lần ECU điều khiển việc phun nhiên liệu nhiều lầntrong một chu kỳ động cơ để tạo ra một hỗn hợp mạnh mẽ Lượng nhiên liệu phun vào giảmdần khi tốc độ động cơ vượt quá một ngưỡng nhất định tùy thuộc vào nhiệt độ và tốc độ.Khi khởi động động cơ phun xăng, không chỉ một lượng xăng được bơm vào mà thờiđiểm đánh lửa cũng là quá trình khởi động và mỗi lần khởi động động cơ Các tín hiệu đểthực hiện hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa là tốc độ động cơ, nhiệt độ động cơ và nhiệt độ khínạp Khi nhiệt độ động cơ thấp và tốc độ động cơ thấp, góc đánh lửa tốt nhất là gần tâmđiểm chết trên Góc đánh lửa quá lớn có thể nguy hiểm vì mômen quay ngược sẽ làm hỏng
bộ khởi động Khi tốc độ động cơ cao tới độ và góc đánh lửa cũng được điều chỉnh tốt,động cơ khởi động dễ dàng và nhiệt độ động cơ tăng nhanh Khi động cơ nóng, mô-menxoắn quay trở lại ngay cả với góc đánh lửa nhỏ, do hỗn hợp nhiên liệu-không khí hòa trộnrất tốt và do đó công suất cháy và tốc độ cháy cao Để giải quyết vấn đề này, góc đánh lửađược giảm tỷ lệ thuận khi nhiệt độ động cơ tăng lên Và góc phóng tia lửa điện cũng làmgiảm nhiệt độ khí nạp của xuống trên nhiệt độ cuối nén của động cơ để ngăn chặn hiệntượng kích nổ có thể xảy ra
Khi khởi động, ở nhiệt độ thấp, nhiên liệu phải được bơm vào nhiều hơn để bù đắp chohỗn hợp nghèo nàn, vì phần lớn nhiên liệu dính vào thành xi lanh Nhiên liệu bổ sung cũnglàm tăng mô-men xoắn, giúp cải thiện tình trạng chạy không tải dưới tải Chế độ sau khởi
Trang 33động cũng được điều chỉnh để động cơ vận hành trơn tru ở mọi dải nhiệt độ và hiệu suất caonhất Mức tiêu hao nhiên liệu thấp hơn Lượng nhiên liệu sử dụng sau khi khởi động đượcđiều chỉnh dựa trên nhiệt độ và thời gian Giá trị nhiệt độ ban đầu thích ứng gần như tuyếntính theo thời gian.
2.1.7.4 Quá trình sấy nóng động cơ (Quá trình không tải nhanh)
Thường không có hệ thống làm khô đặc biệt cho động cơ chế hòa khí thông thường, do
đó động cơ chế hòa khí thường bị tổn thất cao và giảm hiệu suất trong quá trình khởi độngnguội
Đối với động cơ phun xăng, quá trình khởi động động cơ bắt đầu sau khi khởi động.Trong quá trình khởi động, động cơ phải nạp thêm một lượng nhiên liệu để bù lại lượngnhiên liệu tích tụ trên thành xilanh khi xilanh nguội Nếu không bổ sung lượng xăng này,tốc độ động cơ sẽ bị giảm sau khi kim phun khởi động nguội kéo dài thời gian khởi động,tăng tổn thất nhiệt và giảm công suất động cơ trong quá trình khởi động
Vì động cơ nguội nên rất khó để tính toán lượng nhiên liệu chính xác vào thời điểmnày.Vì ở cuối đường ống, một lượng lớn nhiên liệu sẽ ngưng tụ thành các giọt nhiên liệu.Loại nhiên liệu này rất khó hóa hơi khi động cơ nguội Do đó, ở nhiệt độ thấp, phải bổ sungmột lượng nhiên liệu vào hỗn hợp để quá trình cháy trong xi lanh diễn ra hoàn hảo hơn ởmọi nhiệt độ
Thời điểm đánh lửa còn phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ, do đó góc đánh lửa cũng phảithay đổi trong chương trình này Các hiệu ứng nhiệt độ được lập trình riêng cho từng giaiđoạn khởi động, không tải, tắt máy, nửa tải và đầy tải
Lượng nhiên liệu được thêm vào hỗn hợp nhiên liệu-không khí trong quá trình khởiđộng là không đủ để đảm bảo rằng động cơ hoạt động tối ưu ở chế độ không tải Động cơlạnh có điện trở đáy bên trong cao hơn nhiều so với động cơ nóng, có nghĩa là tốc độ khôngtải của động cơ lạnh sẽ giảm nhẹ và dẫn đến chết máy Để ngăn điều này xảy ra, động cơcần một hỗn hợp khí lớn Động cơ nhận không khí này qua van khí phụ Van này mở ra, chophép động cơ nhận được nhiều hơn % không khí được hút vào thông qua van tiết lưu phíatrước.Lượng không khí này được quyết định bởi cảm biến lượng khí nạp và lượng nhiên
Trang 34liệu được bổ sung tương ứng Hỗn hợp được thêm vào này đảm bảo động cơ chạy không tảitrơn tru Nếu nhiệt độ động cơ đủ cao, van khí phụ cũng sẽ nóng, làm giảm lượng khí chảyqua van tiết lưu và chặn hoàn toàn nếu cần thiết Van khí này bao gồm một thanh lưỡng kimđiều chỉnh tiết diện của thiết bị theo nhiệt độ động cơ
Air Supplement cũng được trang bị một bộ phận làm nóng, giống như một công tắcnhiệt, cho phép chủ động điều chỉnh thời gian đóng và mở của nắp ống nạp khí.+ Để hoànthành chu trình khởi động động cơ, một số hệ thống phun sử dụng bản đồ bổ sung cho lịchtrình khởi động Từ dữ liệu tham khảo này, hệ số phát nhiệt của lớp đặc có thể được xácđịnh là một hàm của tốc độ động cơ và tải động cơ Hệ số này nhỏ khi tải trọng và vòngquay nhỏ
gõ cửa, chẳng hạn như: B Nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ động cơ, nhiệt độ khí thải và quá trìnhkích nổ (nếu có trang bị cảm biến kích nổ)
2.1.7.6 Chế độ giảm tốc đột ngột (Quá trình không tải cưỡng bức)
Trên ô tô có bộ chế hòa khí, nếu giảm ga đột ngột, van tiết lưu đóng lại, nhiên liệukhông ngắt mà tiếp tục phun dọc theo đường không tải, làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu,đây là đặc điểm bộ chế hòa khí kém Hệ thống phun xăng đã khắc phục được nhược điểmnày
Trang 35Khi động cơ đang chạy ở tốc độ cao, việc ECU giảm tốc đột ngột sẽ cắt nhiên liệuphun giúp tiết kiệm nhiên liệu, giảm lượng khí thoát ra ngoài đồng thời tăng hiệu quả phanhđộng cơ Tuy nhiên, phép đo này chỉ được thực hiện khi nhiệt độ động cơ đã đạt đến một giátrị giới hạn quy định ECU phát hiện sự giảm tốc đột ngột do thay đổi đột ngột vị trí bướm
ga, vị trí cánh cảm biến lưu lượng hoặc thay đổi đột ngột áp suất đường ống nạp, vị trí cánhcảm biến lưu lượng thể tích, lưu lượng hoặc thay đổi đột ngột áp suất trong đường ống nạp.Một số xe được trang bị công tắc trên bàn đạp ga cho phép người lái xác định thời điểmngười lái đột ngột nhả chân ga Chế độ phun được đặt lại về bình thường khi tốc độ động cơgiảm xuống dưới ngưỡng xác định trước
2.1.8 Các cảm biến trên hệ thống phun xăng điện tử
Một máy bơm nhiên liệu điện cung cấp đủ nhiên liệu ở áp suất không đổi đến các kimphun Các kim phun nhiên liệu phun một lượng nhiên liệu xác định trước vào đường ốngnạp dựa trên các tín hiệu từ ECU động cơ ECU nhận tín hiệu từ nhiều cảm biến báo cáonhững thay đổi trong chế độ hoạt động của động cơ, chẳng hạn như:
- Áp suất đường ống nạp (PIM) hay lượng khí nạp (VS, KS và VG)
Trang 36ECU sử dụng các tín hiệu này để xác định khoảng thời gian phun cần thiết nhằm đạtđược hoà khí với tỉ lệ tối ưu phù hợp từng điều kiện hoạt động của động cơ.
2.1.8.2 Công dụng, cấu tạo, làm việc của các cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử
a Cảm biến vị trí trục cam (G)
Công dụng
Cảm biến vị trí trục cam được sử dụng để phát hiện vị trí tâm điểm chết phía trên hoặcphía trước của piston và sau đó gửi tín hiệu điện đến ECU Tín hiệu từ cảm biến này đượcECU sử dụng để xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun
Cấu tạo
Hình 2-8: Sơ đồ cấu tạo cảm biến trục cam
1-Cuộn dây; 2- Thân cảm biến; 3- Lớp cách điện; 4- Giắc cắm
Để tạo được tín hiệu (G) thì ngoài cảm biến ra còn có một đĩa tạo tín hiệu bằng sắthình tròn có từ 1 đến 3 răng trên đĩa tạo tín hiệu, đĩa này được gắn trên trục cam
Làm việc
Chuyển động quay của đĩa tạo ra tín hiệu G trên trục cam, làm thay đổi khe hở khôngkhí giữa các vấu lồi của đĩa và cuộn nhận tín hiệu G Sự thay đổi khe hở không khí tạo ralực điện từ trong cuộn dây nhận tín hiệu tạo ra tín hiệu G.
Trang 37Mạch điện
Hình 2-9: Sơ đồ mạch điện của cảm biến trục cam
Vị trí lắp trên ô tô
Hình 2-10: Vị trí lắp cảm biến trên động cơ ô tô camry 2.4
b Cảm biến tốc độ động cơ (NE)
Trang 38Cấu tạo
Hình 2-11: Cấu tạo cảm biến tốc độ động cơ
1- Cuộn dây; 2- Thân cảm biến; 3-Lớp cách điện; 4-Giắc cắm
Gồm một cảm biến và một đĩa tạo tín hiệu hình tròn có 12 răng hoặc 24 răng hoặc 36răng
Làm việc
Sự quay của đĩa tạo ra tín hiệu NE ở trục khuỷu, tín hiệu này làm thay đổi khoảng cáchgiữa các phần lồi trên đĩa và cuộn dây nhận tín hiệu NE Sự thay đổi khoảng cách tạo ra lựcđiện từ trên cuộn dây nhận, lực này tạo ra tín hiệu NE
Tín hiệu NE được tạo ra trong cuộn dây nhận 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 do đó 12 tín hiệu NEđược tạo ra mỗi vòng xoay
Mạch điện
Hình 2-12: Sơ đồ mạch điện của cảm biến tốc độ động cơ.
Trang 39Vị trí lắp cảm biến
Hình 2-13: Cảm biến tốc độ động cơ lắp trên động cơ 2AZ của hãng TOYOTA.
c Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Công dụng
Nhận biết nhiệt độ nước làm mát và gửi tín hiệu điện về ECU
Cấu tạo
Hình 2-14: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
1-Điện trở; 2-Thân cảm biến; 3-Chất cách điện; 4-Giắc cắm
Cảm biến vị trí trục khuỷu
Trang 40Cảm biến nhiệt độ nước làm mát là một hình trụ rỗng có ren ngoài, bên trong có mộtđiện trở bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm Trên động cơ làm mát bằng nước, cảm biếnđược gắn trên thân gần bầu làm mát Trong một số trường hợp, cảm biến được gắn trên nắp.
Nguyên lý hoạt động
Nhiệt điện trở là một phần tử phát hiện sự thay đổi của điện trở với nhiệt độ Nó đượclàm bằng vật liệu bán dẫn và do đó có hệ số nhiệt điện trở âm (khi nhiệt độ tăng, điện trởgiảm) Thay đổi giá trị điện trở sẽ thay đổi giá trị điện áp được gửi đến ECU trên nền bộchia điện áp
Điện áp 5V qua điện trở tiêu chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi tùy thuộc vàonhiệt độ) đến cảm biến đến ECU và sau đó nối đất Do đó, điện trở tiêu chuẩn và nhiệt điệntrở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp.Điện áp điểm giữa của cầu được cấp cho bộchuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (A / D) Khi nhiệt độ động cơ thấp, điện trở cảm biếncao và điện áp gửi đến bộ chuyển đổi A / D lớn Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thànhmột chuỗi xung vuông và được bộ vi xử lý giải mã để báo cho ECU biết rằng động cơ đangnguội Khi động cơ nóng, điện trở cảm biến giảm và điện áp giảm, ECU biết động cơ đangnóng
Mạch điện
Hình 2-15: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát
