TỔNG QUAN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ
Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống nhiên liệu trên động cơ xăng
Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng có chức năng chuẩn bị và cung cấp hỗn hợp xăng và không khí cho động cơ, đảm bảo rằng tỷ lệ và thành phần của hỗn hợp luôn phù hợp với mọi chế độ hoạt động của động cơ, được thể hiện qua hệ số dư lượng không khí ().
Hệ thống nhiên liệu cần tạo ra hỗn hợp không khí và nhiên liệu chất lượng cao, đảm bảo nhiên liệu cháy hiệu quả trong tất cả các chế độ hoạt động của động cơ Việc duy trì tỷ lệ hòa trộn tối ưu giữa xăng và không khí là rất quan trọng để phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.
Để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và tăng cường tuổi thọ, cần phải duy trì thành phần khí trong tất cả các xylanh đồng nhất Việc này giúp các máy làm việc đồng đều và tạo ra momen quay trên trục khuỷu một cách đồng nhất.
Để tối ưu hóa quá trình cháy trong động cơ, cần đảm bảo áp suất và thời gian hòa trộn phù hợp, giúp hỗn hợp nhiên liệu vào động cơ ở dạng hơi Điều này không chỉ cải thiện khả năng khởi động khi động cơ còn nguội mà còn đảm bảo nhiên liệu được cháy hoàn toàn.
-Thứ tư: Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng phải đảm bảo giảm nồng độ chất ô nhiễm khí thải động cơ.
Hệ thống nhiên liệu cần phải điều chỉnh kịp thời theo sự thay đổi góc mở bướm ga, đồng thời phải trang bị chức năng cắt nhiên liệu khi giảm tốc độ để tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả.
-Thứ sáu: Thiết bị đảm bảo kín, tránh rò rỉ, bay hơi.
-Cuối cùng: Hệ thống nhiên liệu còn phải làm việc bền vững tin cậy, dễ kiểm tra và sửa chữa, đơn giản, gọn nhẹ, giá thành rẻ.
Phân loại
1.2.1 Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí
-Theo phương pháp cấp nhiên liệu cho bộ chế hòa khí
Loại chảy cưỡng bức trong ô tô xảy ra khi bình chứa xăng được đặt thấp hơn bộ chế hòa khí Xăng được bơm lên bộ chế hòa khí thông qua bơm xăng, với áp suất nhiên liệu phụ thuộc vào sức mạnh của lò xo trong màng bơm.
Thùng xăng tự chảy là loại bình xăng được đặt cao hơn bộ chế hòa khí, giúp xăng chảy xuống nhờ trọng lực Để duy trì áp suất không khí trong bình, nắp xăng được thiết kế với lỗ thông hơi.
-Theo nguyên lý làm việc của bộ chế hòa khí
+Loại hút ngược: Dòng khí thải được hút ngược trở lên để nạp vào xylanh.
Loại hút ngang có thiết kế họng bộ chế hòa khí đặt ngang với buồng cháy, giúp hướng luồng khí nạp đi vào dễ dàng hơn so với kiểu hút trên, đồng thời giảm chiều cao của khoang động cơ.
Loại hút xuống được lắp ráp trên xylanh mang lại ưu điểm lắp ráp đơn giản và dòng nạp thuận tiện Nó cho phép đặt ống thoái bên dưới ống nạp, giúp sưởi nóng và bốc hơi khí hỗn hợp hiệu quả.
1.2.2 Hệ thống nhiên liệu dùng hệ thống phun xăng
-Phân loại theo số vòi phun được sử dụng:
Hệ thống phun xăng đơn điểm sử dụng một vòi phun duy nhất cho tất cả các xylanh, với quá trình chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu – không khí diễn ra tại một vị trí tương tự như bộ chế hòa khí Xăng được phun vào đường nạp phía trên cửa gió, tạo ra hỗn hợp trên đường nạp Hệ thống này rất phổ biến trên các động cơ công suất nhỏ.
Phun xăng đa điểm là công nghệ tiên tiến, trong đó mỗi xylanh được trang bị một vòi phun gần xupap hút, mang lại hỗn hợp nhiên liệu xăng và không khí tối ưu hơn so với phun xăng một điểm Kỹ thuật này không chỉ giúp tiết kiệm nhiên liệu mà còn nâng cao công suất động cơ và giảm thiểu khí thải độc hại.
-Phân loại theo kiểu phun
Hệ thống phun xăng cơ khí hoạt động hoàn toàn dựa trên cơ chế cơ khí, điều chỉnh lượng xăng phun ra theo độ chân không trong ống hút Xăng được phun ra liên tục và được định lượng dựa trên khối lượng không khí nạp vào động cơ.
Hệ thống phun xăng điện tử hoạt động bằng cách phun xăng vào cửa nạp của các xylanh động cơ theo thời điểm cụ thể, không phải liên tục Quá trình này được điều chỉnh dựa trên hai tín hiệu chính: khối lượng không khí nạp vào và tốc độ trục khuỷu của động cơ, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, sơ đồ bố trí chung của hệ thống phun xăng tiêu biểu
1.3.1 Hệ thống phun xăng cơ khí K-Jetronic
Hình 2.1.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống K-JETRONIC
Bình xăng, bơm xăng điện và lọc xăng là những thành phần quan trọng trong hệ thống cung cấp nhiên liệu Vòi phun, xupap và các cảm biến như cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng không khí, cảm biến nhiệt độ nước, cảm biến tốc độ trục khuỷu, và cảm biến ôxy đóng vai trò quyết định trong việc điều chỉnh hỗn hợp nhiên liệu và không khí Đường ống thải và bộ ổn định áp suất giúp đảm bảo hiệu suất động cơ tối ưu Bướm ga và vòi phun khởi động lạnh hỗ trợ quá trình khởi động, trong khi đường không tải và bộ phân phối định lượng xăng đảm bảo cung cấp nhiên liệu chính xác Lọc gió và bộ tiết chế sưởi nóng động cơ cùng với công tắc nhiệt thời gian giúp duy trì hiệu suất và độ bền của động cơ.
Hệ thống phun xăng K-JETRONIC là nền tảng của các hệ thống phun xăng điện tử hiện đại Đây là hệ thống phun nhiên liệu kiểu thủy cơ, trong đó lượng nhiên liệu được cung cấp dựa trên lượng không khí nạp Hệ thống này hoạt động bằng cách phun liên tục nhiên liệu vào cạnh xupap nạp của động cơ.
Các chế độ làm việc của động cơ yêu cầu điều chỉnh hỗn hợp cung cấp, được thực hiện bởi hệ thống K-JETRONIC, nhằm tối ưu hóa suất tiêu hao nhiên liệu và giảm thiểu khí thải độc hại Hệ thống này cho phép kiểm tra trực tiếp lưu lượng không khí, đảm bảo tính toán chính xác phù hợp với sự thay đổi chế độ làm việc của động cơ Để giải quyết vấn đề ô nhiễm, K-JETRONIC được kết hợp với các thiết bị chống ô nhiễm, trong khi lượng khí thải được xác định chính xác dựa trên lượng không khí nạp vào động cơ.
Hệ thống K-JETRONIC được xem là một hệ thống cơ khí, nhưng thực tế lại tích hợp các thiết bị điện tử để điều chỉnh hỗn hợp khí nạp.
Hệ thống K-JETRONIC bao gồm các chức năng sau:
-Đo lường lưu lượng dòng không khí nạp.
-Định lượng và phân phối nhiên liệu.
Sử dụng một bơm điện để cung cấp nhiên liệu cho động cơ, sau khi được lọc và tích năng, nhiên liệu sẽ được định lượng và phân phối đến các kim phun.
Đo lường lưu lượng không khí nạp của động cơ là quá trình quan trọng, trong đó lượng không khí được kiểm soát bởi cánh bướm ga và được xác định thông qua bộ đo lưu lượng không khí nạp.
Định lượng và phân phối nhiên liệu được xác định bởi vị trí của cánh bướm ga, với lượng không khí nạp được kiểm tra bởi bộ đo lưu lượng không khí Từ đó, quá trình này điều khiển việc định lượng và phân phối nhiên liệu Bộ đo lưu lượng không khí kết hợp với bộ định lượng phân phối nhiên liệu tạo thành bộ tiết chế hỗn hợp.
Kim phun nhiên liệu phun liên tục độc lập ở xupap nạp, ở quá trình nạp hỗn hợp dự trữ này sẽ được cung cấp vào các xylanh của động cơ.
Sự làm giàu hỗn hợp trong hệ thống động cơ đóng vai trò quan trọng trong các chế độ làm việc khác nhau như tăng tốc, cầm chừng, đầy tải và khởi động.
Không khí và nhiên liệu trong động cơ được dẫn dắt theo một quy trình cụ thể Đầu tiên, không khí được hút từ lọc gió qua cảm biến lưu lượng, sau đó đi qua cánh bướm ga vào động cơ khi xupap nạp mở Cùng lúc đó, nhiên liệu từ thùng chứa được bơm lên, đi qua lọc xăng và bộ tích năng, rồi tới bộ định lượng và phân phối Tại đây, nhiên liệu được chia cho các xylanh với lượng phù hợp, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu cho động cơ.
1.3.2.Hệ thống phun xăng điện tử L-Jetronic
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý HTPX điện tử L –JETRONIC.
Hệ thống nhiên liệu của xe ô tô bao gồm nhiều thành phần quan trọng như bình xăng, bơm xăng điện, và lọc xăng, đảm bảo cung cấp nhiên liệu sạch và ổn định Vòi phun và bộ ổn định áp suất giúp điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào động cơ Các cảm biến như cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng không khí, và cảm biến nhiệt độ nước đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất động cơ Ngoài ra, cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến ôxy giúp theo dõi và điều chỉnh quá trình đốt cháy nhiên liệu, trong khi đường ống thải và lọc không khí góp phần vào việc giảm khí thải và bảo vệ động cơ Cuối cùng, cảm biến nhiệt độ không khí và bộ tích tụ xăng cũng là những yếu tố không thể thiếu trong hệ thống này.
L-JETRONIC là hệ thống phun xăng nhiều điểm điều khiển bằng điện tử Xăng được phun vào cửa nạp của xilanh động cơ theo từng lúc chứ không phải liên tục quá trình phun xăng và định lượng nhiên liệu được thực hiện nhờ kết hợp hai kĩ thuật: đo trực tiếp khối lượng không khí nạp và các khả năng chỉ huy đặc biệt của điện tử.
Hệ thống phun xăng có chức năng cung cấp lượng xăng chính xác cho từng xi lanh động cơ, đáp ứng nhu cầu tải trọng của động cơ Các cảm biến ghi nhận dữ liệu về chế độ làm việc của ôtô và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện Những tín hiệu này được gửi đến bộ xử lý và bộ điều khiển trung tâm ECU, nơi mà ECU sẽ phân tích và tính toán lượng xăng cần phun ra Lưu lượng xăng phun ra được xác định bởi thời gian mở van của vòi phun xăng.
Bơm xăng có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho động cơ và tạo ra áp suất cần thiết để phun vào xylanh Dưới sự điều khiển của bộ xử lý trung tâm ECU, các vòi phun xăng sẽ phun nhiên liệu vào cửa nạp của từng xylanh.
Hệ thống phun xăng điện tử L-JETRONIC bao gồm các hệ thống chức năng cơ bản sau đây:
Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Hệ thống ghi nhận thông tin về chế độ hoạt động của động cơ
Hệ thống định lượng nhiên liệu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu đảm trách 3 chức năng:
+ Hút xăng từ buồng chứa để bơm đến các vòi phun.
+ Tạo áp suất cần thiết để phun xăng.
+ Duy trì ổn định áp suất nhiên liệu trong hệ thống.
Hệ thống ghi nhận thông tin:
Một loạt cảm biến thu thập thông tin về chế độ làm việc của động cơ, trong đó thông tin quan trọng nhất là khối lượng không khí nạp vào động cơ, được ghi nhận bởi bộ cảm biến khối lượng không khí nạp Ngoài ra, các cảm biến khác cung cấp dữ liệu về vị trí bướm ga, vận tốc trục khuỷu, nhiệt độ không khí nạp và nhiệt độ động cơ.
Hệ thống định lượng nhiên liệu:
Bộ xử lý và điều khiển trung tâm ECU nhận thông tin từ các cảm biến, đánh giá và xử lý dữ liệu này, sau đó khuếch đại thành tín hiệu để điều khiển vòi phun mở van phun xăng.
Ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử L-JETRONIC
So sánh ưu nhược điểm của các hệ thống nhiên liệu trên ô tô
So với hệ thống dùng bộ chế hòa khí hệ thống phun xăng điện tử có những ưu điểm sau:
+Có thể cung cấp hỗn hợp không khí- nhiên liệu đồng đều đến các xylanh
+Cung cấp tỷ lệ không khí- nhiên liệu chính xác với tất cả các dải tốc độ của động cơ
+Đáp ứng kịp thời với sự thay đổi của góc mở bướm ga
+Hiệu chỉnh hỗn hợp không khí- nhiên liệu tốt hơn bộ chế hòa khí +Nạp hỗn hợp không khí- nhiên liệu hiệu quả hơn
Những ưu điểm trên làm cho công suất động cơ tăng khoảng 10%, tiêu hao nhiên liệu giảm từ 10 -16% và giảm nhiều thành phần độc hại của khí thải
Nhược điểm và lỗi của hệ thống phun xăng điện tử
+Kết cấu phức tạp có độ nhạy cảm cao
+Yêu cầu cao đối với chất lượng xăng và không khí (phải có lọc xăng, xăng không pha chì, …)
+Khó bảo dưỡng sửa chữa, đòi hỏi người bảo dưỡng sửa chữa phải có trình độ chuyên môn và tay nghề cao
ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS
Hệ thống nhiên liệu
Nhiên liệu được bơm từ bình qua lọc nhiên liệu đến các vòi phun, với áp suất tại vòi phun luôn lớn hơn áp suất đường ống nạp, tùy thuộc vào loại động cơ Khi nhiên liệu được phun, áp suất trong ống nhiên liệu có sự thay đổi nhỏ Mỗi xylanh đều có một vòi phun, và lượng nhiên liệu phun được điều chỉnh dựa trên thời gian dòng điện chạy qua vòi phun Lượng nhiên liệu thừa sẽ được trả về thùng chứa qua ống xả nhiên liệu đến bộ điều áp, đảm bảo nhiên liệu được vận chuyển liên tục trong mạch nhiên liệu.
Bơm xăng loại trong bình được lắp đặt bên trong bình xăng, giúp giảm tiếng ồn so với bơm trên đường ống Bơm tua bin với đặc điểm rung động nhiên liệu thấp đang trở nên phổ biến nhờ hiệu suất hoạt động êm ái.
Lọc nhiên liệu Ống phân phối
Bình xăng Bơm nhiên liệu Ống nhiên liệu
Bộ ổn định áp suất Ống hồi
Sơ đồ hệ thống nhiên liệu.
Loại bơm này bao gồm môtơ và bộ phận bơm với van một chiều, van an toàn và có bộ lọc gắn liền thành một khối.
Hình 2.1 Cấu tạo bơm xăng loại đặt trong thùng chứa.
Bơm nhiên liệu bao gồm nhiều thành phần quan trọng như bulông cố định bơm trong thùng xăng, van một chiều, đầu nối ống nhiên liệu ra, trục bơm, và van an toàn Các bộ phận khác như đầu tiếp xúc, chổi than, rôto, và stato cũng đóng vai trò thiết yếu trong hoạt động của bơm Ngoài ra, bạc trục, cánh bơm, đầu ống hút, lưới lọc, đường nhiên liệu vào, đường nhiên liệu ra, và vỏ bơm là những yếu tố không thể thiếu để đảm bảo hiệu suất và độ bền của hệ thống.
Bơm tua bin là thiết bị bao gồm một hoặc hai cánh quạt được điều khiển bởi mô tơ, cùng với vỏ và nắp bơm Khi mô tơ hoạt động, các cánh quạt sẽ quay theo, giúp di chuyển nhiên liệu từ cửa vào đến cửa ra thông qua các cánh quạt được bố trí dọc theo chu vi bên ngoài.
Nhiên liệu bơm từ cửa ra đi qua môtơ và được bơm ra từ bơm qua van một chiều.
Van an toàn hoạt động khi áp suất bơm đạt khoảng 3,5 – 6 kgf/cm², giúp nhiên liệu có áp suất cao quay trở lại bình xăng Chức năng của van an toàn là ngăn chặn áp suất nhiên liệu vượt quá giới hạn cho phép.
Van một chiều có chức năng đóng lại khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động, giúp duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu khi động cơ không hoạt động Sự kết hợp giữa van một chiều và bộ ổn áp cho phép dễ dàng khởi động lại động cơ.
Nếu không có áp suất dư, hóa hơi có thể dễ dàng xảy ra tại nhiên liệu độ cao, gây khó khăn khi hoạt động lại động cơ.
Lọc nhiên liệu: dùng để lọc cặn bẩn trong nhiên liệu đối với loại lọc này thì lọc nhiên liệu được bắt sau bơm.
2.1.2 Điều khiển bơm nhiên liệu
Bơm nhiên liệu trong xe chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy, giúp ngăn chặn việc bơm nhiên liệu đến động cơ khi khóa điện ở trạng thái ON nhưng động cơ không hoạt động Việc này được điều khiển bằng ECU của động cơ.
Hình 2.2 Mạch điều khiển bơm xăng.
Khi động cơ quay khởi động:
Khi động cơ khởi động, dòng điện từ chân IG của khóa điện đến cuộn dây L1 của rơle chính làm rơle bật ON Đồng thời, dòng điện từ chân ST đến cuộn dây L3 của rơle mở mạch kích hoạt rơle, cho phép bơm hoạt động Sau đó, máy khởi động và động cơ quay, ECU sẽ nhận tín hiệu từ quá trình này.
NE Tín hệu này làm cho transistor trong ECU bật ON và do đó dòng điện chạy đến cuộn dây L2 của rơle mở mạch.
Động cơ đã khởi động:
Sau khi động cơ khởi động và khóa điện được chuyển về vị trí ON, dòng điện sẽ chạy đến cuộn dây L3 của rơle mở mạch bị cắt Dù vậy, dòng điện vẫn tiếp tục đến cuộn dây L2 khi động cơ hoạt động nhờ vào Transistor trong ECU động cơ bật ON Điều này giữ cho rơle mở mạch ở trạng thái ON, cho phép bơm nhiên liệu tiếp tục hoạt động.
Khi tín hiệu NE ngừng đến ECU động cơ, transitor sẽ tắt, dẫn đến việc cắt dòng điện đến cuộn dây L2 của rơle mở mạch Hệ quả là rơle mở mạch ngừng hoạt động, làm cho bơm nhiên liệu ngừng hoạt động.
Đường nhiên liệu vào lọc dẫn đến lỗ nhiên liệu, nơi lớp giấy bạc giữ lại các tạp chất Vỏ lọc nhiên liệu tạo không gian chứa nhiên liệu chưa lọc, trong khi lỗ nhiên liệu cho phép nhiên liệu chui qua lõi lọc Tấm lót hỗ trợ cấu trúc lọc, và cuối cùng, đường nhiên liệu ra khỏi lọc đảm bảo cung cấp nhiên liệu sạch cho động cơ.
Bộ lọc nhiên liệu là dùng để lọc sạch các cặn bẩn có trong nhiên liệu để đảm bảo sự làm việc chính xác của các kim phun.
Lọc nhiên liệu bao gồm một lõi giấy được xếp chồng, cho phép nhiên liệu đi qua các khe hở, cùng với một đĩa tròn để giữ cố định bộ lọc.
Lọc nhiên liệu trong động cơ phun xăng cần được chú ý đặc biệt, vì nó hoạt động dưới áp suất rất cao, khác biệt so với lọc dùng cho bộ chế hòa khí.
Thông thường thì khoảng 40.000 km thì thay lọc mới.
2.1.4 Bộ ổn định áp suất
Hình 2.4 Cấu tạo bộ ổn định áp suất.
1-Ống thông với đường ống nạp; 2-Lò xo; 3-Van; 4-Màng; 5-Đường nhiên liệu vào; 6-Đường nhiên liệu trở về thùng chứa; 7-Lõi lọc
Bộ ổn định áp suất có vai trò quan trọng trong việc duy trì áp suất nhiên liệu ổn định cho các vòi phun Lượng nhiên liệu được điều chỉnh thông qua chu kỳ tín hiệu cung cấp đến vòi phun Tuy nhiên, sự thay đổi độ chân không trong đường ống nạp có thể dẫn đến sự biến đổi nhẹ trong lượng phun nhiên liệu, ngay cả khi tín hiệu phun và áp suất nhiên liệu không thay đổi Để đảm bảo lượng phun nhiên liệu chính xác, tổng áp suất nhiên liệu A và độ chân không trong đường ống nạp B cần được duy trì ở mức từ 2,55 đến 2,9 kgf/cm².
Hoạt động của hệ thống nhiên liệu diễn ra khi áp suất từ ống phân phối tác động lên màng, khiến van mở ra Một phần nhiên liệu sẽ chảy ngược trở lại bình chứa qua đường ống hồi Lượng nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng của lò xo màng và áp suất nhiên liệu, điều này được điều chỉnh theo lượng nhiên liệu hồi.
Hệ thống điều khiển tự động
Hệ thống điều khiển điện tử sử dụng cảm biến để theo dõi tình trạng hoạt động của động cơ ECU sẽ tính toán thời gian phun nhiên liệu phù hợp dựa trên tín hiệu từ các cảm biến Đồng thời, các bộ tác động điều khiển sẽ điều chỉnh lượng nhiên liệu phun cơ bản dựa vào các tín hiệu nhận được từ ECU.
Cảm biến trong hệ thống động cơ bao gồm cảm biến áp suất khí nạp, số vòng quay động cơ, nhiệt độ không khí và nước làm mát, lượng ôxy trong khí xả, cùng với vị trí bướm ga Những cảm biến này gửi tín hiệu đến ECU, giúp ECU điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu và gửi tín hiệu đến các kim phun Dựa vào thời gian tín hiệu từ ECU, các kim phun sẽ cung cấp lượng nhiên liệu phù hợp vào đường ống nạp.
2.2.1 Cảm biến vị trí bướm ga
Hình 2.7 Cảm biến cánh bướm ga loại tuyến tính.
1-Con trượt; 2-Điện trở; 3-Nối đất(E2); 4-Tiếp điểm không tải(IDL); 5-Điện áp góc mở bướm ga(VTA); 6-Điện áp không đổi(VC)
Loại cảm biến này bao gồm hai tiếp điểm trượt ( tại mỗi đầu của nó có lắp các tiếp điểm để tạo tín hiệu IDL và VTA)
Điện áp 5V ổn định được cung cấp cho cực VC từ ECU động cơ Khi tiếp điểm trượt dọc theo điện trở tương ứng với góc mở bướm ga, điện áp tại cực VTA sẽ tỷ lệ thuận với góc mở này.
Khi bướm ga đóng hoàn toàn tiếp điểm cho tín hiệu IDL nối cợc IDL và E2 tín hiệu ra VTA và IDL như hình vẽ trên.
Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí bướm ga
2.2.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Cảm biến nhiệt độ không khí nạp dùng để xác định nhiệt độ của không khí nạp vào động cơ.
Hình 2.9 Cảm biến nhiệt độ khí nạp.
1-Điện trở;2-Thân cảm biến; 3-Chất cách điện; 4-Giắc cắm.
Cảm biến nhiệt độ nước hoạt động tương tự như biến trở nhiệt trong bộ đo gió, nơi mật độ không khí thay đổi theo nhiệt độ Khi nhiệt độ không khí cao, hàm lượng ôxy giảm, trong khi ở nhiệt độ thấp, hàm lượng ôxy tăng Do đó, mặc dù lượng không khí đo được bởi bộ đo gió là như nhau, lượng phun sẽ khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ của không khí.
ECU xem nhiệt độ 20 0 C là mức chuẩn, nếu nhiệt độ khí nạp lớn hơn
Khi nhiệt độ đạt 20°C, ECU sẽ giảm lượng xăng phun Ngược lại, nếu nhiệt độ khí nạp thấp hơn 20°C, ECU sẽ tăng cường lượng xăng phun Phương pháp này giúp duy trì tỷ lệ hỗn hợp xăng-không khí phù hợp với nhiệt độ môi trường.
Mạch điện của cảm biến nhiệt độ khí nạp có đặc tính và sơ đồ đấu dây với ECU tương tự như cảm biến nhiệt độ nước.
Hình 2.10 Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp.
2.2.3 Cảm biến oxy Để nhằm mục đích giúp cho động cơ có lắp đặt bộ TWC ( bộ lọc khí xả 3 thành phần) đạt được hiệu quả lọc khí xả tốt nhất cần phải duy trì tỷ lệ không khí – nhiên liệu nằm trong khoảng gần với tỷ lệ lý thuyết.
Cảm biến nồng độ ôxy giúp xác định tỷ lệ không khí và nhiên liệu so với tỷ lệ lý thuyết, được lắp đặt trong đường ống xả Thiết bị này bao gồm một phần tử làm từ đioxit zicrinium (ZrO2), một loại gốm, với lớp phủ mỏng platin ở cả hai mặt Không khí bên ngoài được dẫn vào bên trong cảm biến, trong khi bề mặt bên ngoài tiếp xúc với khí xả.
Khi nồng độ ôxy trên bề mặt trong của phần tử ZrO2 chênh lệch lớn so với bề mặt ngoài ở nhiệt độ cao (400 °C), phần tử này sẽ tạo ra điện áp Trong trường hợp hỗn hợp không khí – nhiên liệu nhạt, nồng độ ôxy trong khí xả cao dẫn đến chênh lệch nhỏ giữa nồng độ ôxy bên trong và bên ngoài, khiến điện áp ZrO2 gần bằng 0 V Ngược lại, với hỗn hợp không khí – nhiên liệu đậm, ôxy trong khí xả gần như không còn, tạo ra chênh lệch lớn về ôxy và điện áp do ZrO2 tạo ra đạt khoảng 1 V.
Lớp platin phủ lên phần tử gốm hoạt động như một chất xúc tác, giúp ôxy trong khí xả phản ứng để tạo ra CO, từ đó giảm độ ôxy và tăng độ nhạy của cảm biến Dựa vào tín hiệu từ cảm biến này, ECU động cơ điều chỉnh lượng phun nhiên liệu để duy trì tỷ lệ không khí-nhiên liệu gần với giá trị lý thuyết.
Một vài loại cảm biến ôxy zircônia được chế tạo với bộ sấy dùng đễ sấy nóng phần tử zircônia Bộ sấy cũng được điều khiển bằng ECU Khi
Cảm biến oxy lượng khí nạp thấp ( có nghĩa, nhiệt độ của khí xả thấp) Dòng điện sẽ chạy qua bộ sấy để sấy cảm biến.
Nếu cảm biến ôxy hoạt động bình thường nhưng bề mặt ngoài bị bám bụi, điều này sẽ cản trở sự tiếp xúc của không khí bên ngoài với cảm biến Kết quả là, sự chênh lệch nồng độ ôxy giữa không khí và khí xả sẽ giảm, dẫn đến việc cảm biến liên tục gửi tín hiệu hỗn hợp nhạt đến ECU.
Hình 2.11 Sơ đồ mạch điện cảm biến ôxy 2.2.4 Bộ tạo tín hiệu G và NE
Tín hiệu G và NE được phát sinh từ rôto hoặc các đĩa tạo tín hiệu, và ECU động cơ sử dụng chúng để xác định góc trục khuỷu và tốc độ động cơ Những tín hiệu này đóng vai trò quan trọng không chỉ cho hệ thống phun xăng điện tử EFI mà còn cho hệ thống ESA.
Loại đặt trong bộ chia điện:
Cơ cấu đánh lửa sớm ly tâm và chân không đã không còn được sử dụng trong hệ thống điều khiển động cơ TCCS, vì việc đánh lửa sớm hiện nay được điều khiển điện tử thông qua ECU động cơ Hệ thống điều khiển bao gồm bộ chia điện với các rôto và cuộn nhận tín hiệu cho các tín hiệu G và NE.
Số lượng răng của rôto và cuộn nhận tín hiệu trong động cơ có sự khác biệt, trong đó bộ tạo tín hiệu G sử dụng một cuộn nhận tín hiệu và rôto 4 răng, trong khi bộ tạo tín hiệu NE sử dụng một cuộn nhận tín hiệu và rôto 24 răng.
1-Rôto tín hiệu G; 2-Cuộn nhận tín hiệu G
Tín hiệu hỗn hợp cung cấp thông tin cho ECU về góc trục khuỷu chuẩn, giúp xác định thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu tương ứng với điểm chết trên (TDC) của từng xylanh.
Các bộ phận của bộ chia điện sử dụng để tạo tín hiệu này bao gồm:
Rôto của tín hiệu G được bắt vào trục bộ chia điện và quay một vòng trong trong hai vòng quay của trục khuỷu
Cuộn nhận tín hiệu G được lắp vào bên trong vỏ của bộ chia điện.
Hình 2.12 Cấu tạo bộ tn hiệu G
CÁC HƯ HỎNG, KIỂM TRA VÀ BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA
Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và sửa chữa trên hệ thống
Hệ thống phun xăng điện tử thường ít cần sửa chữa, chủ yếu chỉ cần thay rửa các bầu lọc xăng Tuy nhiên, hệ thống này cũng có thể gặp một số trục trặc trong quá trình sử dụng.
Bơm xăng bị mòn khuyết
Bộ điều áp hỏng hoặc làm việc không đúng yêu cầu
Các vòi phun nhiên liệu chứa bụi hoặc tạp chất
Các bộ cảm biến bị hư hỏng
Các đầu nối điện bị lỏng, bị ăn mòn
Các vấn đề trong hệ thống nhiên liệu có thể dẫn đến giảm công suất động cơ, bao gồm khó khởi động, dừng đột ngột, khó khăn trong việc tăng tốc và động cơ hoạt động không ổn định.
Hiện tượng Nguyên nhân Kiểm tra sửa chữa Động cơ không hoạt động
Bơm xăng không hoạt động
Để đảm bảo bơm hoạt động hiệu quả, cần kiểm tra tình trạng của bơm và thay mới nếu không hoạt động Đồng thời, kiểm tra dòng điện cấp xuống bơm từ ắc quy, dây dẫn và cầu chì Nếu cần, sạc ắc quy hoặc thay mới dây dẫn và cầu chì Ngoài ra, kiểm tra lưu lượng của bơm; nếu hết xăng, cần bổ sung Cũng cần chú ý đến các vấn đề như bơm bị thủng hoặc rò rỉ, và kiểm tra đường ống dẫn xăng để phát hiện rò rỉ.
Kiểm tra áp suất hệ thống để xác định điểm rò rỉ và thực hiện thay ống hoặc hàn lại khi cần thiết Ngoài ra, mất tín hiệu từ các cảm biến như tốc độ động cơ, độ mở bướm ga và lưu lượng khí nạp có thể do đứt dây dẫn hoặc đoản mạch.
Để khắc phục tình trạng động cơ hoạt động không ổn định và bị rung giật, cần kiểm tra và nối lại dây hoặc thay mới cảm biến Nguyên nhân có thể do bó máy do kim phun không cung cấp đủ nhiên liệu vào buồng cháy.
-Vệ sinh, súc rửa kim phun
-Kiểm tra kim phun còn hoạt động không
-Kiểm tra tín hiệu cấp xung để mở kim Nhiên liệu cấp không ổn định do hệ thống nhiên liệu không cấp đủ áp suất lưu lượng
Để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống nhiên liệu, cần kiểm tra lưu lượng và áp suất của bơm xăng, từ đó xác định xem có cần sửa chữa hoặc thay mới bơm và đường ống hay không Ngoài ra, việc kiểm tra lọc xăng cũng rất quan trọng; nếu lọc đã sử dụng lâu ngày, nên thay mới để tránh ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của xe.
-Kiểm tra bộ ổn áp của hệ thống nhiên liệu
ECU bị hỏng, điều khiển sai
Cháy, chập mạch Oxy hóa
Mất chân tín hiệu Hàn hoặc thay mới nếu cần
Chế độ không tải không ổn định, bị rồ ga hoặc động cơ không hoạt động khi kéo phụ tải
Không cấp đủ nhiên liệu cho chế độ không tải do van không hoạt động, bị kẹt
Kiểm tra tín hiệu xuống van không tải Vệ sinh hoặc thay thế van không tải
Họng hút bị bẩn Dùng dung dịch RP7 để vệ sinh lại Tín hiệu cảm biến sai:
-Cảm biến độ mở bướm ga
-Cảm biến lưu lượng khí nạp
-Cảm biến áp suất khí nạp
-cảm biến tốc độ động cơ
Kiểm tra cảm biến, đường dây nối để sửa chữa hoặc thay thế
Công suất động cơ giảm
Lưu lượng và áp suất bơm nhiên liệu không đạt
Bảo dưỡng hoặc thay mới
Lưu lượng và áp suất đường nhiên liệu kém (tắc lọc, ống dẫn rò rỉ)
Lưu lượng qua kim không đạt Vệ sinh kim phun
Khí xả có màu lạ như Kim phun rớt do tắc, kẹt Vệ sinh kim phun
Cảm biến oxy hoạt động Kiểm tra hoạt động của đen, trắng sai cảm biến nếu hư hỏng thì thay mới
Nhiên liệu có lẫn nước
Kiểm tra rò rỉ của đường ống (có thể từ nước làm mát) để khắc phụcXúc rửa thùng chứa nhiên liệu
Kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa bơm xăng
Một số loại xe có bơm nhiên liệu lắp trong bình xăng hoặc gần bình xăng, và một số xe còn có cả hai kiểu bơm Khi động cơ không khởi động, cần kiểm tra hoạt động của bơm nhiên liệu Nếu bơm không hoạt động, nguyên nhân có thể do cầu chì bơm xăng bị đứt, hở mạch điện cung cấp, hoặc hở mạch công tác quán tính.
Nếu công tắc quán tính bị hở, cần điều chỉnh lại để đảm bảo hoạt động của bơm nhiên liệu Công tắc quán tính, thường lắp bên trái trên các xe có hệ thống phun nhiên liệu điện tử, có thể không hoạt động do va đập mạnh, dẫn đến việc bơm nhiên liệu không nhận được nguồn điện cung cấp.
Nếu nghi ngờ bơm nhiên liệu hoạt động không đúng áp suất nên tiến hành kiểm tra áp suất và dung lượng của bơm
Khi bơm không hoạt động khi khởi động động cơ, cần kiểm tra mạch điện bằng vôn kế và áp suất nhiên liệu, cũng như tình trạng hoạt động của tiếp điểm mạch ngắt bơm nếu áp suất thấp Nếu bơm hoạt động, hãy kiểm tra lưu lượng và áp suất đẩy trước khi quyết định tháo sửa chữa Để xác định bơm có hoạt động hay không, có thể nghe qua miệng ống đổ xăng của bình chứa khi đóng mạch điện bơm; nếu khó nghe, có thể sử dụng tai nghe.
3.2.1 Kiểm tra áp suất bơm
Kiểm tra áp suất của hệ thống nhiên liệu:
Bước 1: Lắp áp kế vào đầu van kiểm tra có sẵn trong hệ thống.
Bước 2: Đóng điện cho bơm chạy và đọc chỉ số trên áp kế Có thể khởi động cho động cơ chạy không tải để kiểm tra.
Nếu hệ thống không có van kiểm tra thì có thể lắp 1 đầu nối 3 ngả chữ
Để kiểm tra áp suất hệ thống, hãy kết nối đường ống và lắp áp kế vào đầu nối còn lại Áp suất thường dao động từ 2,5-3 kg/cm² hoặc 3,8-4,4 kg/cm², cần tham khảo thông số từ nhà chế tạo để có đánh giá chính xác.
Kiểm tra áp suất cực đại:
Bước 1: Bịt kín đường hồi của hệ thống nhiên liệu nối tiếp một áp kế vào đường ống đẩy của bơm.
Bước 2: Tiến hành đóng điện và kiểm tra chỉ số trên áp kế, sau đó so sánh với số liệu kỹ thuật của bơm để đánh giá hiệu suất Lưu ý rằng áp suất bơm cực đại thường gấp đôi áp suất của hệ thống.
3.2.2 Kiểm tra lưu lượng bơm
Việc kiểm tra lưu lượng bơm được thực hiện không cần khởi động động cơ.
-Cốc có thang đo thể tích.
Bước 1: Tháo dầu ống đẩy tại bầu lọc hoặc tại điểm thuận lợi và cho vào 1 cốc đo thể tích.
Bước 2: Đóng điện vào bơm và đo lượng xăng bơm trong 10 giây.
So sánh lưu lượng bơm với thông số kỹ thuật của bơm là cần thiết để đánh giá hiệu suất Các động cơ bơm điện thường có khả năng bơm từ 170cc đến 350cc trong khoảng thời gian 10 giây.
Nếu bơm không cung cấp đủ lưu lượng và áp suất, cần tháo và vệ sinh bơm bằng dung dịch hòa khí, kiểm tra mô tơ, độ mòn của bánh công tác và độ kín của các van bên trong Sau khi sửa chữa hoặc thay thế các chi tiết hỏng, lắp lại và tiến hành thử nghiệm.
3.2.3 Kiểm tra dòng điện qua bơm
+ Dụng cụ: Ampe kế hoặc đồng hồ đo điện
Để kiểm tra bơm điện, bạn cần kết nối đầu dây dương của ampe kế với cực dương của ắc quy, trong khi đầu dây âm được nối với đầu dây kiểm tra của bơm Sau khi thực hiện kết nối, bơm sẽ hoạt động và bạn có thể theo dõi cường độ dòng điện trên ampe kế.
Số liệu kiểm tra có thể tham khảo ở bảng sau:
Hệ thống Dòng điện (ampe) Áp suất (kg/cm 2 ) Phun xăng tập trung áp suất thấp
Phun xăng tập trung của hãng GMC
Nếu dòng điện thấp hơn mức quy định, hãy kiểm tra tình trạng các mối nối tại các tiếp điểm chuyển mạch, đầu nối điện vào bơm, đầu dây nối mát và kiểm tra sự rò rỉ của bơm.
Khi dòng điện vượt quá mức quy định, cần kiểm tra bộ lọc xăng để phát hiện hiện tượng tắc nghẽn, kiểm tra đường ống để phát hiện nghẹt, và xem xét các ổ trục có thể bị kẹt, gây ra tình trạng bơm quay chậm nhằm khắc phục sự cố hiệu quả.
Sau khi tiến hành kiểm tra, khắc phục và thay mới, nếu bơm vẫn không đạt chỉ tiêu hoạt động thì thay bơm mới.
Quy trình kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa kim phun
3.3.1 Kiểm tra nhanh bằng quan sát
Khi phát hiện động cơ hoạt động không bình thường liên quan đến hệ thống nhiên liệu, cần kiểm tra kỹ để phát hiện hiện tượng hở khí hoặc rò rỉ nhiên liệu Đặc biệt, nếu thấy bụi bẩn tích tụ nhiều ở các mối nối đường ống nhiên liệu, có khả năng cao là mối nối đang bị rò rỉ và cần được xử lý kịp thời.
Để kiểm tra nhanh tình trạng hoạt động của vòi phun, bạn có thể sờ tay vào thân vòi khi động cơ đang chạy Nếu cảm nhận được rung động từ việc kim phun đóng mở van và va đập vào đế, điều đó chứng tỏ vòi phun đang hoạt động Ngược lại, nếu không thấy hiện tượng nào, vòi phun có thể không hoạt động và cần được kiểm tra thêm.
Có thể sử dụng ống nghe để kiểm tra tiếng va đập của từng vòi phun Nếu vòi phun hoạt động, âm thanh va đập của kim phun sẽ rất rõ ràng Nếu không nghe thấy âm thanh nào, cần tiến hành kiểm tra thêm để xác định nguyên nhân vòi phun không hoạt động.
Để kiểm tra hoạt động của vòi phun, bạn có thể rút dây cắm điện và quan sát tốc độ động cơ Nếu tốc độ không thay đổi, vòi phun có thể không hoạt động Ngược lại, nếu tốc độ không tải giả có sự thay đổi, có thể kết luận rằng vòi phun đang hoạt động tốt.
Trước khi đi sâu vào kiểm tra các bộ phận khác của hệ thống cần phải kiểm tra khắc phục hư hỏng các bộ phận liên quan sau đây:
Kiểm tra bầu lọc gió và bảo dưỡng, thay thế nếu cần.
Kiểm tra đường ống nạp xem có rò rỉ hoặc tắc nghẽn.
Kiểm tra các đường ống chân không, thay các đường ống rách, vỡ hoặc mềm.
Kiểm tra sự làm việc của van thông gió hộp trục khuyủ và thay thế nếu cần.
Kiểm tra các mối nối đường điện xem có mòn, lỏng hoặc tuột để khắc phục.
Kiểm tra xem có xăng ở cửa chân không của bộ điều áp, nếu có thì có nghĩa là bộ điều áp bị hỏng cần phải thay thế ngay.
Sau khi kiểm tra các bộ phận liên quan và thực hiện quan sát nhanh hệ thống mà không phát hiện hư hỏng, bước tiếp theo là kiểm tra áp suất nhiên liệu trong đường xăng chung, tín hiệu điều khiển vòi phun và tình trạng hoạt động của vòi phun cùng các chi tiết khác để xác định và khắc phục các hư hỏng trong hệ thống.
3.3.2 Xác định hư hỏng của hệ thống kim phun qua kiểm tra áp suất
+ Dụng cụ: đồng hồ đo áp lực (áp kế) và các đầu nối tiêu chuẩn.
+ Quy trình kiểm tra áp suất đường xăng chung:
1 Lắp áp kế vào van kiểm tra.
2 Khởi động động cơ để tạo áp suất cho đường xăng chung Khi động cơ chạy ổn định, áp suất phải đạt 2,5-3kg/cm 2 Nếu không đạt thì kiểm tra bơm và bộ điều áp.
3 Dừng động cơ, chờ 20 phút rồi quan sát lại áp suất nhiên liệu trên áp kế Độ giả áp suất không quá 1,4kg/cm 2 Nếu lớn hơn thì kết luận có sự rò rỉ lớn ở các bộ phận trong hệ thống (van một chiều ở bơm, vòi phun hoặc bộ điều áp).
Quy trình kiểm tra rò rỉ trong hệ thống:
1 Lắp một van khóa đường cấp xăng giữa bơm và đường ống nhiên liệu chung của các vòi phun.
2 Đóng điện cho bơm hoạt động để tạo áo suất trong hệ thống.
3 Dừng bơm, khóa van, chờ 10 phút rồi quan sát độ giảm áp suất Nếu áp suất không giảm thì rò rỉ có thể do hư hỏng bơm, nếu giảm thì tiếp tục kiểm tra ở các bước tiếp theo.
4 Lắp thêm một van khóa vào đường nhiên liệu hồi về thùng chứa Mở cả hai van khóa và đóng điện cho bơm hoạt động lại để tạo áp suất trong hệ thống rồi khóa van khóa trên đường hồi nhiên liệu về thùng chứa lại.
5 Sau 10 phút nếu áp suất không giảm thì sự rò rỉ có thể do bộ phận điều áp hỏng cần sửa chữa lại hoặc thay thế bộ điều áp mới Nếu áp suất vẫn giảm thì có thể vòi phun bị rò rỉ.
6 Tháo cụm vòi phun cùng ống nhiên liệu chung ra và giữ, quay các đầu vòi phun xuống 1 tờ giấy Mở cả hai van khóa và đóng điện cho bơm hoạt động để duy trì áp suất trong hệ thống Quan sát các đầu vòi phun và tờ giấy bên dưới, vòi phun nào có hiện tượng nhỏ một vài giọt xăng lên giấy trong thời gian 10 phút thì phải thay.
- Kiểm tra thông số điện của vòi phun:
Kiểm tra điện áp vào là bước quan trọng khi động cơ chưa khởi động được Đầu tiên, hãy đóng khóa điện và sử dụng đồng hồ đo điện áp để kiểm tra giữa dây nối điện của vòi phun và mát Lưu ý rằng điện áp đo được phải xấp xỉ với điện áp của ắc quy.
Kiểm tra xung điện áp làm việc của động cơ là bước quan trọng, thực hiện khi động cơ chạy ở chế độ không tải và ở tốc độ chậm Sử dụng thiết bị đo điện hiển thị tín hiệu theo thời gian, cần đo điện áp giữa hai dây nối điện vòi phun Điện áp đo được phải có dạng xung chữ nhật để đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ.
Đèn 12V có thể được sử dụng thay cho thiết bị đo điện áp Khi khởi động động cơ, nếu bóng đèn sáng lập lòe, điều này cho thấy điện áp điều khiển không bình thường Nếu bóng đèn không sáng hoặc sáng liên tục, cũng là dấu hiệu của sự bất thường trong điện áp.
Để kiểm tra điện trở cuộn dây của vòi phun, trước tiên cần rút đầu nối điện của vòi phun Sử dụng ôm kế để đo điện trở giữa hai cực điện của vòi phun Độ chênh lệch giữa vòi phun có điện trở cao nhất và thấp nhất không được vượt quá 0,3-0,4 Ω Nếu phát hiện vòi phun nào có điện trở chênh lệch lớn hơn 1Ω, cần phải thay thế vòi phun đó.
