Đồ án khả ố đầ ới -...

Đồ án Khảo sát thông số đầu vào tới quá trình phun của vòi phun

nhiên liệu

1

MỤC LỤC

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG VÀ ĐÁNH LỬA ....... 5

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG .............. 5

1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ .............. 5

2. HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI LÀ GÌ ? ................................ 10

2.1 Ưu điểm của hệ thống EFI so với các loại hệ thống phun xăng khác. ........ 10

2.2 Kết cấu cơ bản của EFI. .............................................................................. 12

2.3 Phân loại hệ thống phun xăng. .................................................................... 15

2.4 Kết cấu của hệ thống phun xăng điện tử EFI. ............................................. 17

CHƢƠNG 2: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ............................................................ 34

1. KHÁI QUÁT, NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH

LỬA ĐIỆN TỬ. ................................................................................................... 34

2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ....................... 35

2.1 Hệ thống đánh lửa bằng vít. ......................................................................... 35

2.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn. ......................................................................... 36

2.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử). ............. 37

3. CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA. ............... 38

3.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m: .............................................................. 38

3.2 Hiệu điện thế đánh lửa Udl: .......................................................................... 38

3.3 Hệ số dự trữ Kdt:........................................................................................... 39

3.4 Năng lượng dự trữ Wdt: ................................................................................ 39

3.5 Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S: ............................................ 39

3.6 Tần số và chu kỳ đánh lửa: .......................................................................... 40

2

3.7 Góc đánh lửa sớm : ...................................................................................... 40

3.8 Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện: .............................................. 41

4. SƠ LƢỢC VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỮA TRỰC TIẾP. ........................... 42

4.1 Ưu điểm của hệ thống đánh lửa trực tiếp: ................................................... 42

4.2 Phân loại, cấu tạo và hoạt động HTĐL trực tiếp: ....................................... 42

PHẦN 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ TRÊN

ĐỘNG CƠ 3S-FE ................................................................................................ 46

1. HỆ THỐNG TÍN HIỆU ĐẦU VÀO. .......................................................... 46

1.1 Cảm biến vị trí bướm ga. ............................................................................. 47

1.2 Cảm biến áp suất đường ống nạp MAP. ...................................................... 48

1.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp ........................................................................... 50

1.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. ................................................................ 51

1.5 Cảm biến ô xy. .............................................................................................. 53

1.6 Cảm biến vị trí trục cam và cảm biến tốc độ động cơ. ................................ 55

2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU. ....................................................................... 57

2.1 Bơm nhiên liệu. ............................................................................................ 58

2.2 Điều khiển bơm nhiên liệu. .......................................................................... 59

2.3 Lọc nhiên liệu ............................................................................................... 61

2.4 Ống phân phối .............................................................................................. 61

2.5 Bộ điều áp. ................................................................................................... 62

2.6 Vòi phun. ...................................................................................................... 64

3. BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM. .............................................................. 70

3.1 Cấu tạo ......................................................................................................... 70

3.3 Phương pháp phun và thời điểm phun ......................................................... 72

3

3.4 Điều khiển lượng phun ................................................................................. 73

4. ĐIỀU KHIỂN CẦM CHỪNG VÀ KIỂM SOÁT KHÍ THẢI. ................... 82

4.1 Chế độ khởi động ......................................................................................... 83

4.2 Chế độ sau khởi động ................................................................................... 83

4.3 Chế độ hâm nóng ......................................................................................... 84

4.4 Chế độ máy lạnh ........................................................................................... 84

4.5 Theo tải máy phát ......................................................................................... 85

4.6 Tín hiệu từ hộp số tự động ........................................................................... 85

4.7 Động cơ 3S- FE sữ dụng van ISC Kiểu van xoay ........................................ 85

5. CHỨC NĂNG TỰ CHẨN ĐOÁN............................................................... 87

PHẦN 3: THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT SA BÀN HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN

TỬ VÀ ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ 3S-FE ....................................... 89

1. Ý NGHĨA ..................................................................................................... 89

2. PHƢƠNG ÁN LỰA CHỌN ........................................................................ 89

3. CÁC THIẾT BỊ ĐI KÈM. ........................................................................... 98

4. HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG MÔ HÌNH. .................................................... 101

4.1 Cung cấp ngu n điện cho mô h nh............................................................. 101

4.2 Sử dụng bộ điều khiển tốc độ động cơ dẫn động cảm biến. ...................... 101

4.3 Sử dụng biến trở giả l p tín hiệu của các cảm biến và đ ng h nước xăng101

4.4 Cung cấp nhiên liệu cho mô h nh............................................................... 101

4.5 Chú ý .......................................................................................................... 102

5. KIỂM TRA THÔNG SỐ VÀ KẾT NỐI, XỬ LÝ SỰ CỐ NẾU CÓ. ........ 102

5.1 Kiểm tra sự hoạt động của bộ xử lý ECU. ................................................. 102

5.2 Kiểm tra sự hoạt động của các thiết bị cung cấp ngu n điện. .................. 103

4

5.3 Kiểm tra điện áp cung cấp cho các cảm biến. ........................................... 106

5.4 Kiểm tra sự hoạt động của các cảm biến. .................................................. 106

5.5 Kiểm tra tín hiệu điều khiển từ ECU.......................................................... 112

5.6 Kiểm tra hệ thống nhiên liệu. ..................................................................... 117

5.7 Phương pháp kiểm tra hỏng hóc bằng đèn báo Check. ............................. 122

KẾT LUẬN ........................................................................................................ 126

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 129

KIẾN NGHỊ ..12

5

PHẦN 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG VÀ ĐÁNH LỬA

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHUN

XĂNG

1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ

Cho đến những năm của thập kỷ 60, chế hoà khí đã từng được sử dụng trong

phần lớn các hệ thống phân phối nhiên liệu tiêu chuẩn. Mặc dù vậy, đến năm

1971, Toyota đã phát triển hệ thống EFI (Electronic Fuel injection - hệ thống

phun xăng điện tử) của mình, hệ thống này phân phối nhiên liệu đến các xilanh

của động cơ tốt hơn so với chế hoà khí bằng việc phun nhiên liệu có điều khiển

điện tử. Việc xuất khẩu các xe có lắp động cơ EFI bắt đầu sớm nhất vào năm

1979 với xe Crown (động cơ 5M – E) và xe Cressida (4M - E). Kể từ đó, động

cơ trang bị EFI sản xuất tăng dần lên về quy mô cũng như là số lượng.

Việc điều khiển EFI có thể được chia thành hai loại, dựa trên sự khác nhau về

phương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun.

Một là một mạch tương tự, loại này điều khiển lượng phun dựa vào thời gian

cần thiết để nạp và phóng một tụ điện. Loại khác là loại điều khiển bằng bộ vi sử

lý, loại này sử dụng dữ liệu lưu trong bộ nhớ để xác định lượng phun.

Loại mạch tương tự là loại được Toyota sử dụng lần đầu tiên trong hệ thống

EFI của nó. Loại điều khiển bằng bộ vi sử lý được bắt đầu sử dụng vào năm

1983.

Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi sử lý được sử dụng trong xe của

Toyota gọi là TCCS ( TOYOTA Computer Controled Sytem - Hệ thống điều

khiển bằng máy tính của TOYOTA ), nó không chỉ điều khiển lượng phun mà

còn bao gồm ESA ( Electronic Spark Advance – Đánh lửa sớm điện tử ) để điều

khiển thời điểm đánh lửa; ISC ( Idle Speed Control - Điều khiển tốc độ không

6

tải ) và các hệ thống điều khiển khác; cũng như chức năng chẩn đoán và dự

phòng.

Vào cuối thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp ông Stevan đã nghĩ ra cách

phân phối nhiên liệu khi dùng một máy nén khí.

Sau đó một thời gian, người Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồng đốt,

nhưng việc này không đạt được hiệu quả cao nên không thực hiện.

Đến năm 1887 người Mỹ đã có đóng góp to lớn trong việc triển khai hệ

thống phun xăng vào sản xuất, áp dụng trên động cơ tỉnh tại.

Đầu thế kỷ 20, hệ thống phun xăng được áp dụng trên các loại ôtô ở Đức

và nó đã thay dần động cơ sử dụng bộ chế hòa khí.

Năm 1962, người Pháp triển khai nó trên ôtô Peugoet 404.

Năm 1973, các kỹ sư người Đức đã đưa ra hệ thống phun xăng kiểu cơ

khí gọi là K-Jetronic.

Hệ thống phun xăng K-Jetronic là hệ thống phun xăng cơ bản của các kiểu

phun xăng điện tử hiện đại ngày nay. Các đặc điểm kỹ thuật của hệ thống phun

xăng có thể tóm lược như sau:

Được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí- thuỷ lực.

Không cần những dẫn động của động cơ, có nghĩa là động tác điều chỉnh

lưu lượng xăng phun ra do chính độ chân không trong ống hút điều khiển.

Xăng phun ra liên tục và được định lượng tuỳ theo khối lượng không khí

nạp.

7

Hình 1: – Hệ thống phun xăng K-Jetronic

Sau K-Jetronic cịn được cải tiến thêm van tần số. Ở loại này người ta

dùng van tần số để thay đổi áp suất buồng dưới của các bộ chênh lệch áp suất,

mục đích là để điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp để cho động cơ hoạt động được tốt hơn.

Vào năm 1981 hệ thống K-Jetronic được cải tiến thành KE-Jetronic và nó

được sản xuất hàng loạt vào năm 1984 và được trang bị trên các xe của hãng

Mercedes.

Hệ thống phun xăng KE-Jetronic được hãng BOSCH chế tạo dựa trên nền

tảng của hệ thống K-Jetronic và K-Jetronic với van tần số. Các nhà thiết kế nhận

thấy rằng ở hệ thống K-Jetronic với van tần số thì độ chính xác không cao lắm

do các cảm biến sử dụng để nhận biết tình trạng làm việc của động cơ còn quá ít

và việc sử dụng van tần số để hiệu chỉnh áp lực các buồng dưới, cũng như dùng

bộ điều chỉnh áp lực theo nhiệt độ để hiệu chỉnh tỷ lệ hỗn hợp để đáp ứng các

chế độ làm việc của động cơ là chưa hoàn thiện… Bởi vì các chế độ làm việc

của động cơ phụ thuộc rất nhiều vào thời gian mở và đóng của van tần số và sự

thay đổi của áp suất điều chỉnh trên đỉnh piston. Nếu sự phối hợp cả hai yếu tố

trên là không đồng bộ thì độ tin cậy làm việc của hệ thống là không đảm bảo.

8

Hình 2: Sơ đ kết cấu hệ thống phun xăng KE-Jetronic

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.

Để khắc phục nhược điểm trên cũng như dựa vào cơ sở của hệ thống K-

Jetronic với van tần số, các nhà chế tạo đã đưa ra loại KE-Jetronic. Ở hệ thống

KE- Jetronic, tỷ lệ hỗn hợp để đáp ứng với các điều kiện hoạt động của động cơ

dựa vào sự thay đổi áp lực nhiên liệu của các buồng dưới của các bộ chênh lệch

áp suất, nhưng áp suất điều khiển ở trên đỉnh piston điều khiển là được giữ cố

định. Các cảm biến bố trí xung quanh động cơ của KE-Jetronic được sử dụng

nhiều hơn, tín hiệu từ các cảm biến được gửi về trung tâm điều khiển điện tử và

9

từ đó trung tâm điều khiển sẽ làm thay đổi áp suất trong hệ thống để đáp ứng tốt

các yêu cầu làm việc của động cơ.

Như vậy chúng ta thấy rằng ngoài việc định lượng nhiên liệu bằng cơ khí như

K- Jetronic, hệ thống điện điều khiển của KE-Jetronic sẽ điều chỉnh lại lượng

nhiên liệu cung cấp đến các kim phun dựa vào tình trạng làm việc của động cơ

theo các chế độ tải, điều kiện môi trường, nhiệt độ động cơ… Ở hệ thống KE-

Jetronic hình dạng phễu không khí được chế tạo sao cho tỷ lệ hỗn hợp luôn ở

mức =1 cho tất cả các chế độ hoạt động của động cơ.

Đến năm 1984, người Nhật mới ứng dụng hệ thống phun xăng trên các xe

của hãng Toyota. Sau đó các hãng khác như Nissan của Nhật cũng ứng dụng

kiểu L-Jetronic thay cho bộ chế hoà khí.

Yêu cầu của hệ thống phun xăng.

Tỉ lệ không khí và nhiên liệu phải thích hợp với các chế độ làm việc của

động cơ.

Hạt nhiên liệu cung cấp phải nhỏ và phần lớn phải ở dạng hơi.

Hỗn hợp phải đồng nhất trong xy lanh và như nhau ở mỗi xy lanh.

Điều khiển cắt nhiên liệu khi giảm tốc nhằm tiết kiệm được nhiên liệu và

giải quyết được vấn đề ô nhiểm môi sinh.

Thời gian hình thành hỗn hợp phải đáp ứng tốt khi động cơ làm việc ở số

vòng quay cao.

Hỗn hợp cung cấp phải phù hợp với sự ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất

môi trường và nhiệt độ của động cơ.

Lượng nhiên liệu sử dụng phải có chất lượng tốt.

Do không sử dụng độ chân không để hút nhiên liệu như bộ chế hoà khí.

Do vậy người ta tăng đường kính và chiều dài của đường ống nạp để làm giảm

sức cản và tận dụng quán tính lớn của dòng khí để nạp đầy.

Lượng khí thải được kiểm tra để hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun cho

chính xác…

10

2. HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI LÀ GÌ ?

Mặc dù K-Jetronic và KE-Jetronic ra đời đã đáp ứng được tỷ lệ hỗn hợp theo

yêu cầu của các chế độ làm việc của động cơ theo hướng cải thiện đặc tính tải,

tiêu hao nhiên liệu kinh tế hơn, giảm ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên vẫn còn

điều khiển bằng cơ khí kết hợp điện tử. Để đạt hiệu quả cao hơn người ta đã chế

tạo ra loại phun xăng hoàn toàn điều khiển bằng điện tử (EFI). Hệ thống này

cung cấp tỷ lệ khí hỗn hợp cho động cơ một cách tối ưu. Tùy theo chế độ hoạt

động của ôtô, EFI điều khiển thay đổi tỷ lệ xăng – không khí một cách chính

xác. Cụ thể ở chế độ khởi động trong thời tiết giá lạnh, khí hỗn hợp được cung

cấp giàu xăng. Sau khi động cơ đã đạt nhiệt độ vận hành, khí hỗn hợp sẽ nghèo

xăng hơn. Ở các chế độ cao tốc và tăng tốc khí hỗn hợp lại được cung cấp giàu

xăng đúng yêu cầu.

2.1 Ƣu điểm của hệ thống EFI so với các loại hệ thống phun xăng khác.

2.1.1 Có thể cấp hỗn hợp khí – nhiên liệu đồng đều đến từng xylanh.

Do mỗi một xylanh đều có vòi phun của mình & do lượng phun được điều

chỉnh chính xác bằng ECU theo sự thay đổi về tốc độ động cơ và tải trọng, nên

có thể phân phối đều nhiên liệu đến từng xylanh. Hơn nữa, tỷ lệ khí – nhiên liệu

có thể điều chỉnh tự do nhờ ECU bằng việc thay đổi thời gian hoạt động của vòi

phun (khoảng thời gian phun nhiên liệu). Vì các lý do đó, hỗn hợp khí nhiên liệu

được phân phối đều đến tất cả các xylanh & tạo ra được tỷ lệ tối ưu. Chúng có

ưu điểm về cả khía cạnh kiểm soát khí xả & lẫn tính năng về công suất.

2.1.2 Có thể đạt đƣợc tỷ lệ khí - nhiên liệu chính xác với tất cả các dải tốc

độ động cơ.

Vòi phun đơn của chế hoà khí không thể điều khiển chính xác tỷ lệ khí –

nhiên liệu ở tất cả các dải tốc độ, nên việc điều khiển chia thành hệ thống tốc độ

chậm, tốc độ cao thứ nhất, tốc độ cao thứ hai…và hỗn hợp phải được làm đậm

khi chuyển từ một hệ thống này sang hệ thống khác. Vì lý do đó, nếu hỗn hợp

khí nhiên liệu không được làm đậm hơn một chút thì các hiện tượng không bình

11

thường (nổ trong ống nạp và nghẹt) rất dễ xảy ra khi chuyển đổi. Mặc dù vậy,

với EFI một hỗn hợp khí – nhiên liệu chính xác và liên tục luôn được cung cấp

tại bất kỳ chế độ tốc độ & tải trọng nào của động cơ. Đây là ưu điểm ở khía cạnh

kiểm soát khí xả & kinh tế nhiên liệu.

2.1.3 Đáp ứng kịp thời với sự thay đổi góc mở bƣớm ga.

Ở động cơ lắp chế hoà khí, từ bộ phận phun nhiên liệu đến xylanh có một

khoảng cách dài. Cũng như, do có sự chênh lệch lớn giữa tỷ trọng riêng của

xăng và không khí, nên xuất hiện sự chậm trễ nhỏ khi xăng đi vào xylanh tương

ứng với sự thay đổi của luồng khí nạp. Mặc dù vậy, ở hệ thống EFI, vòi phun

được bố trí gần xylanh & và được nén với áp suất khoảng 2 đến 3 kgf/cm2, cao

hơn so với áp suất đường nạp cũng như nó được phun qua một lỗ nhỏ, nên nó dễ

dàng tạo thành dạng sương mù. Do vậy, lượng phun thay đổi tương ứng với sự

thay đổi của lượng khí nạp tuỳ theo sự đóng mở của bướm ga, nên hỗn hợp khí

nhiên liệu phun vào trong các xylanh thay đổi ngay lập tức theo độ mở của

bướm ga. Nói tóm lại, nó đáp ứng kịp thời với sự thay đổi của vị trí chân ga.

2.1.4 Hiệu chỉnh hỗn hợp khí nhiên liệu.

Bù tại tốc độ thấp:

Khả năng tải tại tốc độ thấp được nâng cao do nhiên liệu ở dạng sương mù tốt

được phun ra bằng vòi phun khởi động lạnh khi động cơ khởi động. Cũng như,

do lượng không khí đầy đủ được hút vào qua van khí phụ, khả năng tải tốt được

duy trì ngay lập tức sau khi khởi động.

Cắt nhiên liệu khi giảm tốc:

Trong quá trình giảm tốc, động cơ chạy với tốc độ cao ngay cả khi bướm ga

đóng kín. Do vậy, lượng khí nạp vào xylanh giảm xuống & độ chân không trong

đường nạp trở nên rất lớn. Ở chế hoà khí, xăng bám trên thành của đường ống

nạp sẽ bay hơi & vào trong xylanh do độ chân không của đường ống nạp tăng

đột ngột, kết quả là một hỗn hợp quá đậm, quá trình cháy không hoàn toàn &

làm tăng lượng cháy không hết (HC) trong khí xả. Ở động cơ EFI, việc phun

12

nhiên liệu bị loại bỏ khi bướm ga đóng & động cơ chạy tại tốc độ lớn hơn một

giá trị nhất định, do vậy nồng độ HC trong khí xả giảm xuống & làm tiêu hao

nhiên liệu.

Nạp hỗn hợp khí - nhiên liệu có hiệu quả:

Ở chế hoà khí, dòng không khí bị thu hẹp tại họng khuếch tán để tăng tốc độ

dòng khí, tạo nên độ chân không bên dưới họng khếch tán.

Đó là nguyên nhân hỗn hợp khí – nhiên liệu được hút vào trong xylanh trong

hành trình đi xuống của piton. Tuy nhiên họng khếch tán làm hẹp (cản trở) dòng

khí nạp & đó là nhược điểm của động cơ. Mặt khác, ở EFI một áp suất xấp xỉ 2 -

3 kgf/cm2 luôn được cung cấp đến động cơ để nâng cao khả năng phun sương

của hỗn hợp khí – nhiên liệu, do có thể làm đường ống nạp nhỏ hơn nên có thể

lợi dụng quán tính của dòng khí nạp của hỗn hợp khí – nhiên liệu tốt hơn.

2.2 Kết cấu cơ bản của EFI.

2.2.1 Khái quát:

EFI có thể chia thành 3 khối chính: - Hệ thống điều khiển điện tử.

- Hệ thống nhiên liệu.

- Hệ thống nạp khí.

EFI cũng có thể được chia thành điều khiển phun nhiên liệu cơ bản & điều

khiển hiệu chỉnh. 3 hệ thống này sẽ được mô tả chi tiết sau đây.

13

Hệ thống điều

Khiển điện tử

Hệ thống

Nhiên liệu

Hệ thống

Nạp khí

Công tắc định thời

Gian khởi động lạnh

Các cảm biến

Cảm biến nhiệt độ nước

Cảm biến nhiệt khí nạp

Cảm biến vị trí bướm ga

Tín hiệu khởi đông

Tín hiệu cảm biến oxy

Tín hiệu đánh

lửa(NE,G)

ECU

Điều khiển lượng

phun nhiên liệu

Cảm biến áp

suất đường nạp

Cảm nhận lượng

khí nạp

Nhiên liệu

Bơm nhiên liệu

Lọc nhiên liệu

Vòi phun khởi

Động lạnh

Bộ ổn áp

Các vòi phun

Tín hiệu

phun

phun

Các xylanh

Đường ống nạp

Khoang nạp khí

Van khí

phụ

Lọc gió

Cổ họng gió

Hình 3: - Sơ đ kết cấu hệ thống phun xăng điện tử

14

1 - Thùng xăng; 2 – Bơm xăng; 3 – Lọc xăng; 4 – ECU; 5 – Kim phun; 6 –

Bộ điều áp; 7 – Ống góp hút; 8 – Kim phun xăng khởi động lạnh; 9 – Cảm biến

vị trí bướm ga; 10 – Cảm biến lưu lượng không khí nạp; 11 – Cảm biến Oxy; 12

– Công tắc nhiệt-thời gian; 13 – Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 14 – Delco

(cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston); 15 – Van khí phụ; 16 – Ắcquy; 17 –

Công tắc khởi động.

Nhiều loại cảm biến sau đây thường xuyên cung cấp cho ECU thông tin về

tình trạng của động cơ: Cảm biến lưu lượng không khí nạp,cảm biến cốt cam,

cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến nhíệt độ nước làm

mát, cảm biến oxy trong khí thải và cảm biến nhiệt độ không khí nạp.

Các kim phun xăng được cung cấp nhiên liệu dưới áp suất không đổi nhờ

bơm xăng điện và bộ điều áp xăng. ECU liên tục tiếp nhận thông tin từ các bộ

cảm biến, xử lý các thông tin này bằng cách so sánh với các dữ liệu đã được cài

đặt trong bộ nhớ vi xử lý. Sau đó nó quyết định thời điểm và thời lượng phun

xăng bằng cách đặt điện áp vào cuộn dây solenoid trong kim phun. Cuộn dây

solenoid sẽ được từ hóa khi ECU đặt điện áp vào. Lúc này từ trường sẽ hút lõi

làm nhất van kim cho phun xăng. Lượng xăng phun ra nhiều hay ít tùy thuộc

vào thời gian van kim mở dài hay ngắn. Khi ECU ngắt điện, cuộn dây solenoid

mất từ tính, lò xo đẩy van kim đóng bệ van chấm dứt phun xăng.

Các thiết bị phun cơ bản duy trì một tỷ lệ tối ưu (gọi là tỷ lệ lý thuyết) của

không khí & nhiên liệu hút vào trong các xylanh. Để thực hiện được điều đó,

nếu có sự gia tăng lượng khí nạp, lượng nhiên liệu phun vào cũng phải gia tăng

tỷ lệ. Hoặc là nếu lượng khí nạp giảm xuống, lượng nhiên liệu phun ra cũng

giảm xuống.

2.2.2 Ƣu điểm của hệ thống phun xăng điện tử so với bộ chế hòa khí

thông thƣờng.

Hệ thống phun xăng có nhiều ưu điểm hơn bộ chế hòa khí là:

1) Dùng áp suất làm tơi xăng thành những hạt bụi sương hết sức nhỏ.

15

2) Phân phối hơi xăng đồng đều đến từng xylanh một và giảm thiểu xu hướng

kích nổ bởi hòa khí loãng hơn.

3) Động cơ chạy không tải êm dịu hơn.

4) Tiết kiệm nhiên liệu nhờ điều khiển được lượng xăng chính xác, bốc hơi

tốt, phân phối xăng đồng đều.

5) Giảm được các khí thải độc hại nhờ hòa khí loãng.

6) Mômen xoắn của động cơ phát ra lớn hơn, khởi động nhanh hơn, xấy nóng

máy nhanh và động cơ làm việc ổn định hơn.

7) Tạo ra công suất lớn hơn, khả năng tăng tốc tốt hơn do không có họng

khuếch tán gây cản trở như động cơ chế hòa khí.

8) Hệ thống đơn giản hơn bộ chế hòa khí điện tử vì không cần đến cánh bướm

gió khởi động, không cần các vít hiệu chỉnh.

9) Gia tốc nhanh hơn nhờ xăng bốc hơi tốt hơn lại được phun vào xylanh tận

nơi.

10) Đạt được tỉ lệ hòa khí dễ dàng.

11) Duy trì được hoạt động lý tưởng trên phạm vi rộng trong các điều kiện

vận hành.

12) Giảm bớt được các hệ thống chống ô nhiễm môi trường.

2.3 Phân loại hệ thống phun xăng.

2.3.1 Phân loại theo điểm phun.

a. Hệ thống phun xăng đơn điểm (TPI): Kim phun đặt ở cổ ống góp hút chung

cho toàn bộ các xi lanh của động cơ, bên trên bướm ga.

b. Hệ thống phun xăng đa điểm(MPI): Mỗi xy lanh của động cơ được bố trí 1

vòi phun phía trước xupáp nạp.

16

Heä thoáng MPI Heä thoáng TPI

Hình 4: Các kiểu phun

2.3.2 Phân loại theo phƣơng pháp điều khiển kim phun.

a. Phun xăng điện tử:Được trang bị các cảm biến để nhận biết chế độ hoạt

động của động cơ (các sensors) và bộ điều khiển trung tâm (computer) để điều

khiển chế độ hoạt động của động cơ ở điều kiện tối ưu nhất.

b. Phun xăng thủy lực:Được trang bị các bộ phận di động bởi áp lực của gió

hay của nhiên liệu. Điều khiển thủy lực sử dụng cảm biến cánh bướm gió và bộ

phân phối nhiên liệu để điều khiển lượng xăng phun vào động cơ. Có một vài

loại xe trang bị hệ thống này.

c. Phun xăng cơ khí:Được điều khiển bằng cần ga, bơm cơ khí và bộ điều tốc

để kiểm soát số lượng nhiên liệu phun vào động cơ.

2.3.4 Phân loại theo thời điểm phun xăng .

a. Hệ thống phun xăng gián đoạn:Đóng mở kim phun một cách độc lập,

không phụ thuộc vào xupáp. Loại này phun xăng vào động cơ khi các xupáp mở

ra hay đóng lại. Hệ thống phun xăng gián đoạn còn có tên là hệ thống phun xăng

biến điệu.

b. Hệ thống phun xăng đồng loạt:Là phun xăng vào động cơ ngay trước khi

xupáp nạp mở ra hoặc khi xupáp nạp mở ra. Áp dụng cho hệ thống phun dầu.

17

c. Hệ thống phun xăng liên tục:Là phun xăng vào ống góp hút mọi lúc. Bất kì

lúc nào động cơ đang chạy đều có một số xăng được phun ra khỏi kim phun vào

động cơ. Tỉ lệ hòa khí được điều khiển bằng sự gia giảm áp suất nhiên liệu taị

các kim phun. Do đó lưu lượng nhiên liệu phun ra cũng được gia giảm theo.

2.3.5 Phân loại theo mối quan hệ giữa các kim phun.

a. Phun theo nhóm đơn:Hệ thống này, các kim phun được chia thành 2 nhóm

bằng nhau và phun luân phiên. Mỗi nhóm phun một lần vào một vòng quay cốt

máy.

b. Phun theo nhóm đôi:Hệ thống này, các kim phun cũng được chia thành 2

nhóm bằng nhau và phun luân phiên.

c. Phun đồng loạt:Hệ thống này, các kim phun đều phun đồng loạt vào mỗi

vòng quay cốt máy. Các kim được nối song song với nhau nên ECU chỉ cần ra

một mệnh lệnh là các kim phun đều đóng mở cùng lúc.

d. Phun theo thứ tự:Hệ thống này, mỗi kim phun một lần, cái này phun xong

tới cái kế tiếp.

2.4 Kết cấu của hệ thống phun xăng điện tử EFI.

Ngày nay hầu hết các động cơ xăng đều sử dụng hệ thống phun xăng thay

cho bộ chế hòa khí. Các hang xe lớn như Toyota, Daewoo, Honda, Ford… đều

phát triển các công nghệ phun xăng để đạt hiệu quả tối ưu nhất. Khi động cơ

hoạt động với nhiệt độ và tải trọng bình thường, hiệu suất cháy tối ưu của nhiên

liệu xăng đạt được khi tỉ lệ không khí/nhiên liệu là: 14,7/1. Khi động cơ lạnh

hoặc khi tăng tốc đột nghột thì tỉ lệ đó phải thấp hơn có nghĩa nhiên liệu đậm

đặc hơn. Hoặc khi động cơ hoạt động ở vùng cao, không khí loãng hơn thì tỉ lệ

không khí/nhiên liệu lại phải cao hơn (nhiều không khí hơn). Các hoạt động đó

được ECU thu nhận và điều khiển chính xác.

18

Hình 5. Khái quát hệ thống phun xăng EFI.

Nhiên liệu có áp suất cao từ thùng xăng đến kim phun nhờ vào một bơm

xăng đặt trong thùng xăng hoặc gần đó. Nhiên liệu được đưa qua bầu lọc trước

khi đến kim phun.

Nhiên liệu được đưa đến kim phun với áp suất cao không đổi nhờ có bộ

ổn áp. Lượng nhiên liệu không được phân phối đến họng hút nhờ kim phun

được quay lại thùng xăng nhờ một ống hồi xăng.

2.4.1 Hệ thống điều khiển điện tử phun xăng:

• Bao gồm các cảm biến động cơ, ECU, khối lắp ghép kim phun và dây điện.

• ECU quyết định việc cung cấp bao nhiêu nhiên liệu cần thiết cho động cơ

thông qua các tín hiệu phát ra từcác cảm biến .

• ECU cấp tín hiệu điều khiển kim phun chính xác theo thời gian: Xác định

độrộng của xung đưa đến kim phun hoặc thời gian phun đểtạo ra một

tỷlệxăng không khí thích hợp.

19

Hình 6. Sơ đ tổng quát khối điều khiển

2.4.2 Khối tín hiệu.

Khối này bao gồm các cẩm biến xác định tình trạng động cơ báo về cho ECU.

Sử dụng cảm biến để thu nhận các biến đổi về nhiệt độ, sự chuyển dịch vị trí của

các chi tiết, độ chân không…Chuyển đổi thành các dạng tín hiệu điện mà có thể

lưu trữ trong bộ nhớ, truyền đi, so sánh.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: Nhận biết nhiệt độ động cơ

Cảm biến nhiệt độ khí nạp: Nhận biết nhiệt độ khí nạp

Cảm biến MAP: Nhận biết áp suất tuyệt đối đường ống

nạp

Cảm biến oxy: Nhận biết lượng oxy có trong khí thải.

Cảm biến G, NE: Nhận biết vị trí trục cam. Trục khủy

20

Cảm biến vị trí bướm ga: Nhận biết độ mở cánh bướm ga

Tín hiệu khởi động: Nhận biết tình trạng khởi động động

cơ

2.4.3 Khối xử lý (ECU).

Khối xử lý ECU là sự tập hợp của nhiều modul khác nhau : ổn áp, mạch

khuyếch đại, chuyển đổi Analog sang Digital và ngược lại, vi điều khiển, thạch

anh tạo dao động, mạch tách tín hiệu…Tất cả được tích hợp trên một bo mạch

cứng qua đó tín hiệu được truyền cho nhau với tốc độ nhanh hơn tiết kiệm năng

lượng hơn và ổn định .

a. Bộ ổn áp.

Máy phát điện và acquy trong ôtô cung cấp điện áp 12V không ổn định, lúc

cao hơn lúc thấp hơn. Chíp vi điều khiển và các cảm biến với những linh kiện

21

điện tử bán dẫn cần điện áp nhỏ hơn và ổn định. Vì thế cần có một bộ ổn áp

cung cấp điện áp ổn định. Người ta sử dụng IC ổn áp để thực hiện việc này:

Hình 7. Mạch ổn áp dùng IC

b. Bộ chuyển đổi Analog/Digital (A/D).

Các hoạt động của động cơ thường rất nhanh, do vậy tín hiệu điều khiển từ

ECU truyền đi cũng phải tương ứng. Do vậy giải pháp truyền tín hiệu trong

hệthống làtruyền song song. Các cảm biến liên tục vàđồng loạt gửi tín hiệu đến

ECU. Những tín hiệu cónhiều mức giátrịnhư nhiệt độ nước làm mát, nhiệt

độkhínạp, cảm biến oxy, vận tốc trục cam đều là tín hiệu dạng tương tự…

sẽđược chuyển đổi sang tín hiệu dạng số. Chíp vi điều khiển sửdụng truyền tin

dạng 8 bít. Vídụvới tín hiệu từcảm biến nhiệt độnước làm mát códải điện áp thay

đổi từ0 - 5V ứng với nhiệt độthay đổi từ900C đến 0 C sẽcó256 mức tín hiệu, mỗi

mức tương ứng với 5 256 = 0,0195Vol.

c. Vi điều khiển.

Có rất nhiều họ vi điều khiển và do nhiều hãng chế tạo được sử dụng trong

ECU: General Instrument, Motorola, Dallas… Nhưng đều có nhiệm vụ chung là

xử lý tín hiệu gửi đến từ cảm biến và đưa ra cơ cấu chấp hành theo một chương

trình đã định sẵn.

Cấu tạo chung của vi điều khiển sẽ gồm có các chân vào/ra (I/O) để nhận và

truyền dữ liệu, CPU xử lý các phép toán cộng trừ nhân chia và các phép toán

logic. Ram để lưu các dữ liệu xử lý tức thời, PRom bộ ghi nhờ trương chình do

nhà sản xuất cài vào, cùng các đường các đường truyền dữ liệu (BUS).

22

d. Chương trình điều khiển.

Chương trình điều khiển do nhà sản xuất nạp vào trong bộ nhớ Rom của vi

điều khiển. Vi điều khiển dựa vào chương trình để xử lý tín hiệu và điều khiển

các bộ phận hoạt động. Chương trình thường được viết bằng hợp ngữ sau khi

được dịch sang dạng mã máy để vi điều khiển hiểu được sẽ được nạp vào trong

bộ nhớ PRom.

e. Ý nghĩa các cực của ECU.

Hình 8: Giắc cắm ECU

KÝ HIỆU TÊN CỌC ĐẤU DÂY KÝ

HIỆU TÊN CỌC ĐẤU DÂY

EO1 Cùc ©m (-). Mass bé chÊp

hµnh OX TÝn hiÖu tõ c¶m biÕn «xy

EO2 Cùc ©m (-). Mass bé chÊp

hµnh

THW TÝn hiÖu tõ c¶m biÕn níc

lµm m¸t

#10 TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vßi phun

nhiªn liÖu THA

TÝn hiÖu tõ c¶m biÕn

nhiÖt ®é khÝ n¹p

#20 TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vßi phun

nhiªn liÖu PIM

TÝn hiÖu tõ c¶m biÕn

MAP

ISCO TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cÇm

chõng VC

Nguån 5V c¶m biÕn vÞ trÝ

bím ga

ISCC TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cÇm

chõng TE2

23

HT TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn bé sÊy CB

«xy TE1 §Õn gi¾c chÈn ®o¸n

S1/S2 TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn van

chuyÓn sè AT KNK

TÝn hiÖu tõ c¶m biÕn kÝch

næ

G+ TÝn hiÖu tõ c¶m biÕn vÞ trÝ trôc

cam CF §Õn gi¾c chÈn ®o¸n

NE+ TÝn hiÖu tõ c¶m biÕn vÞ trÝ trôc

khñy VTA

TÝn hiÖu tõ c¶m biÕn vÞ trÝ

bím ga

IGF TÝn hiÖu x¸c nhËn ®¸nh löa P

EGR Tín hiệu điều khiển van bộ

trung hòa khí xã E2 Mass c¶m biÕn

EVP TÝn hiÖu tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn

van h¬i x¨ng. STA TÝn hiÖu khëi ®éng

IGT 1 TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®¸nh löa AC1 TÝn hiÖu ®iÒu hßa nhiÖt

®é

VF §Õn gi¾c chÈn ®o¸n SPD TÝn hiÖu ®ång hå tèc ®é

xe

NE- D©y chung cña CB trôc cam

vµ trôc khñy TAC

TÝn hiÖu ®ång hå tèc ®é

®éng c¬

IGT 2 TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®¸nh löa OD2 TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Ìn

OD

E1 Mass ECU W §Ìn b¸o lçi

TE2 §Õn gi¾c chÈn ®o¸n R/P

VAF §Õn gi¾c chÈn ®o¸n VSV

SIG

L C«ng t¾c vÞ trÝ sè HST§ SW1

2 C«ng t¾c vÞ trÝ sè HST§ BATT + accu thêng trùc

24

NC B+ + Accu sau relay chÝnh

TT NSW TÝn hiÖu c«ng t¾c khëi

®éng

FC TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn b¬m x¨ng SW1

ELS2 CÇu ch× EFI-ECU ELS1 CÇu ch× tail

FAN §Õn relay qu¹t làm mát KD

KD P C«ng t¾c ¸p suÊt dÇu trî

lùc l¸i

SW2 SL Van khãa ly hîp thñy lùc

IM1 IMO

2.4.4 Khối cơ cấu chấp hành.

Bao gồm các kim phun, các rơle, công tắc điện từ, sử dụng điện áp 12V và

tiêu thụ công suất lớn hơn rất nhiều so với điện áp cung cấp từ cổng ra của vi

điều khiển. Vi điều khiển đưa ra tín hiệu dạng xung để điều khiển cơ cấu chấp

hành.

Hệ thống mạch điện .

• Điều khiển kim phun nhiên liệu.

• Điều khiển đánh lửa.

• Điều khiển cơ cấu không tải.

• Các mạch điện của hệ thống cảm biến : Nước làm mát, vị trí bướm ga, cảm

biến nhiệt khí nạp, cảm biến chân không, công tắc nước làm mát

• Hệ thống cung cấp nhiên liệu.

1. Điều khiển kim phun nhiên liệu.

Động cơ 3S-FE sử dụng kiểu phun nhiên liệu kiểu phun theo nhóm.

25

Hình 9. Mạch điện điều khiển kim phun.

Các kim phun mắc song song với

nhau. Do vậy chỉ cần cung cấp một xung

điều khiển thì các kim phun cùng một

nhóm sẽ phun. Cuộn điện từ trong kim

phun là loại kim phun điện trở cao (high

resistance injector) do vậy không cần sử

dụng thêm điện trở kéo bên ngoài. Đo bằng đồng hồ vạn năng xác định được

điện trở của các kim phun là 12 Ω. Tồn tại hai loại điều khiển kim phun là : điều

khiển bằng điện áp (voltage controlled injector) và điều khiển bằng dòng điện

(current controlled injector) .

Hình 10. Các loại kim phun

Hình 11: Đặc tuyến mở kim phun

Nhận thấy khi điều khiển kiểu dòng điện với tín hiệu hồi tiếp đóng và mở

transistor „chắc‟ hơn. Kim phun mở nhanh hơn và đóng ngay sau khi kết thúc

xung điều khiển.

26

2. Điều khiển đánh lửa

Động cơ 3S-FE sử đụng hệ thống đánh

lửa trực tiếp bobin đôi cho hai máy song

hành.

Hình 12:Hệ thống đánh lửa trực tiếp

sử dụng mỗi bô bin cho từng cặp bougie.

Các bobine đôi phải được gắn vào

bougie của 2 xylanh song hành. Ví dụ, đối với động cơ 4 xylanh có thứ tự thì nổ:

1-3-4-2, ta sử dụng hai bobine. Bobine thứ nhất có hai đầu của cuộn thứ cấp

được nối trực tiếp với bougie số 1 và số 4 còn bobine thứ hai nối với bougie số 2

và số 3.

3. Điều khiển cơ cấu không tải.

Hệ thống ISCV điều khiển tốc độ không tải bằng một van ISC để thay đổi

lượng khí đi tắt qua bướm ga phụ thuộc vào các tín hiệu từ ECU động cơ. Động

cơ3S-FE sử dụng loại van điều khiển bằng hệ số tác dụng với hai cuôn dây: Kết

cấu của loại van ISC này như hình vẽ. Khi dòng điện chạy qua do tín hiệu từ

ECU động cơ, cuộn dây bị kích thích và van chuyển động. Điều này sẽ thay đổi

khe hở giữa van điện từ và thân van, điều khiển được tốc độ không tải. (Tốc độ

không tải nhanh được điều khiển bằng một van khí phụ). Trong hoạt động thực

tế, dòng điện qua cuộn dây được bật tắt khoảng 100lần/giây, nên vị trí của van

điện từ được xác định bằng tỷ lệ giữa thời gian dòng điện chạy qua sovới thời

gian mà nó tắt (có nghĩa là hệ số tác dụng). Nói theo một cách khác, van mở

rộng khi dòng điện chạy lâu hơn trong cuộn dây.

27

Hình 13. Mạch điện nguyên lý của VISC

Hình 14. Hệ số tác dụng

28

4. Hệ thống cung cấp nhiên liệu.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu có nhiện vụ tạo ra một áp suất thích hợp của

dòng xăng trong đường ống, cung cấp đến các kim phun.

Hình 15. Sơ đ mạch cung cấp nhiên liệu.

1. Thùng xăng. 2. Bơm xăng. 3. Lọc xăng. 4. Dàn phân phối 5. Bộ điều áp

xăng. 6. Vòi phun chính. 7. Vòi phun khởi động lạnh.

Hình 16. Sơ đ thực tế mạch nhiên liệu

29

⇒ Để bơm xăng không hoạt động khi chưa tiến hành khởi động. Tiến hành

nối cực âm của rơle điều khiển bơm xăng với cực FC của ECU. Khi ECU nhận

được tín hiệu từ cảm biến vận tốc trục cam (NE), sẽ đóng mạch hoạt động rơle

điều khiển bơm xăng.

5. Một số đặc điểm của hệ thống cung cấp nhiện liệu.

Trong thời gian gần đây, hệ thống nhiên liệu không đường hồi (RLFS) đã

được giời thiệu và sử dụng. Trong hệ thống này van điều khiển áp suất sẽ được

lắp ngay ở bơm và duy trì áp suất nhiên liệu là 3.8bar trong toàn hệ thống và

không thay đổi khi áp suất chân không bên trong cổ hút thay đổi. Để bù vào việc

thay đổi áp suất trong cổ hút người ta sẽ điều chỉnh thêm bằng thời gian đóng

mở vòi phun. Trên ray chứa người ta lắp thêm các thiết bị giảm chấn sóng áp

suất. Loại ray chứa gần đay nhất được làm bằng chất dẻo và tích hợp thiết bị

giảm chấn áp suất.

a. Kim Phun.

Hình 17. Kim phun và sơ đ nguyên lý

Vòi phun thực chất là một van đo lưu lượng và được điều khiển bằng ECU.

Vòi phun bao gồm vỏ, cuộn solenoid và ty kim. Một đầu của van solenoid được

nối đến nguồn điện thông qua rơ le điều khiển động cơ và sẽ cấp điện ngay khi

chìa khóa điện bật ON. Đầu thứ 2 được tiếp mát và điều khiển tại ECU thông

qua một tranzitor. Khi ECU điều khiển transistor cấp mát, cuộn dây solenoid sẽ

sinh lực từ nâng kim phun lên để mở vòi phun. Khi ECU cắt tín hiệu điều

30

khiểntransistor, dòng điện qua kim cuộn dây solenoid bị mất, lực từ mất, kim

phun được đóng lại do lực lò xo. Có hai loại vòi phun được sử dụng là loại vòi

phun với cuộn dây solenoid tách biệt và vòi phun với cuộn dây solenoid tích

hợp. Đối với loại vòi phun có cuộn solenoid tách biệt, không được cấp nguồn

trực tiếp vào vòi phun, nó có thể gây hư hại cho vòi phun.

Hình 18. Các kiểu phun

Một vòi phun tốt phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây: Đo dòng nhiên liệu

chính xác, chùm nhiên liệu phun phải thẳng, phạm vi hoạt động rộng (phun

nhiều hay ít), chùm phun tốt, không rò rỉ, không ồn, bền. Có rất nhiều loại phun

khác nhau với chùm phun khác nhau áp dụng cho các loại động cơ khác nhau.

Khi thay thế hoặc lắp lại vòi phun luôn sử dụng vòng O mới và phải chắc chắn

rằng nó được lắp đúng vị trí so với cổ hút và ray nhiên liệu.

Hình 19. Kim phun được lắp vào trong động cơ

1 – Vòng cách nhiệt; 2 – Kim phun; 3 – Đệm chữ O;

4 – Đường ống nạp; 5 – Vòng cao su; 6 – Ống phân phối

31

Hình 20. Kết cấu kim phun

1 – Nhiên liệu vào; 2- Giắc nối điện; 3 – Thân van kim; 4 – Lỗ phun;

5 – Lưới lọc; 6 – Lò xo hồi; 7 – Phần ứng; 8 – Cuộn dây Solenoid.

b. Bơm nhiên liệu.

Bơm được đặt trong bình xăng. So với loại trên đường ống, loại này có độ ồn

thấp. Một bơm tuabin, với đặc điểm là độ rung động nhiên liệu khi bơm nhỏ,

được sử dụng. Loại này bao gồm môtơ bơm, với một van một chiều, van an toàn

và bộ lọc gắn liền thành một khối.

Bơm tuabin: Bơm tuabin bao gồm một hoặc hai cánh bơm được dẫn động

bằng môtơ, vỏ bơm và nắp bơm tạo thành bộ bơm. Khi môtơ quay các cánh bơm

quay cùng với nó. Các cánh gạt bố trí dọc chu vi bên ngoài của cánh bơm để đưa

nhiên liệu từ cửa vào đến cửa ra.

Van an toàn: Van an toàn mở khi áp suất bơm ra đạt xấp xỉ 3.5 – 6

kgf/cm3. Và nhiên liệu có áp suất cao quay trở lại bình xăng. Van an toàn ngăn

không cho áp suất nhiên liệu vượt quá mức này.

Van một chiều: Van một chiều đóng khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động.

Van một chiều và bộ ổn áp đều làm việc để duy trì áp suất dư trong đường ống

nhiên liệu khi động cơ ngừng chạy, để dễ dàng cho lần khởi động sau.

32

Điều khiển bơm nhiên liệu.

Rơle mở mạch

Transistor công

suất bơm xăng

Bơm xăng

Khóa điện

Rơle EFI chính

Giắc kiểm tra

Accu

Hình 21. Sơ đ mạch điện bơm xăng.

Điều khiển bật tắt bằng ECU động cơ.

Bơm nhiên liệu trong xe được trang bị động cơ EFI chỉ hoạt động khi

động cơ đang chạy. Điều này tránh cho nhiên liệu không bị bơm đến động cơ

trong trường hợp khoá điện bật ON nhưng động cơ không chạy.

Khi động cơ quay khởi động:

Khi động cơ khởi động, dòng điện chạy qua cực IG của khoá điện đến L1 của

rơle chính, làm rơle bật ON. Tại thời điểm đó, dòng từ ST của khoá điện đến L3

của rơ le mở mạch, bật rơ le làm cho bơm hoạt động.

Sau đó máy khởi động hoạt động và động cơ bắt đầu quay, lúc này ECU động

cơ sẽ nhận được tín hiệu NE. Tín hiệu này làm cho Transitor trong ECU bật ON

và do đó dòng điện chạy đến cuộn dây L2 của rơle mở mạch.

c. Lọc xăng.

Lọc xăng có tác dụng lọc sạch cặn bẩn, tạp chất bảo đảm xăng sạch cung cấp

cho vòi phun hoạt động tránh hiện tượng tắc, kẹt, đóng không kín của vòi phun.

Lọc xăng được lắp với đường ra của bơm. Thường được sử dụng bằng màng

giấy, có cỡ lọc khoảng 10 m.

Lọc xăng có cấu tạo cho xăng đi theo một chiều nên khi lắp phải theo đúng

chiều, nếu không sẽ làm cản trở lượng xăng qua lọc. Phần tử lọc thường được

33

làm bằng giấy, vỏ bằng thép hoặc nhựa. Sau một khoảng thời gian làm việc thì

phải thay lọc mới. Thường xe chạy được từ 33.000 đến 40.000 km thì phải thay

lọc mới.

d. Ống phân phối.

Dàn phân phối có kết cấu là một ống rỗng, là nơi lắp và cấp xăng cho các vòi

phun làm việc, một đầu nối với lọc xăng, đầu còn lại lắp với bộ điều áp xăng.

Trên phần thân của dàn phân phối có những cửa để lắp các vòi phun chính.

Trong dàn luôn giữ một lượng xăng với áp lực xác định để vòi phun làm việc ổn

định.

e. Bộ điều áp xăng.

Có tác dụng điều chỉnh áp suất xăng đến các vòi phun phù hợp theo điều kiện

làm việc của động cơ. Được lắp với một đầu của dàn phân phối.

f. Bộ giảm rung động.

Bộ giảm rung động dùng một màng ngăn để hấp thụ một lượng nhỏ xung của

áp suất nhiên liệu sinh ra bởi việc phun nhiên liệu và độ nén của bơm nhiên liệu.

Hình 22. Giảm chấn

34

CHƢƠNG 2: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

1. KHÁI QUÁT, NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH

LỬA ĐIỆN TỬ.

Ba yếu tố quan trọng của động cơ xăng là: Hỗn hợp không khí nhiên liệu

(hòa khí) tốt, sức nén tốt và đánh lửa tốt. Hệ thống đánh lửa tạo ra một tia lửa

mạnh, vào thời điểm chính xác để đốt cháy hỗn hợp hòa khí.

Hệ thống đánh trên ôtô có nhiệm vụ biến dòng một chiều hạ áp 12V thành

xung điện cao áp 12 kV ÷ 24 kV và tạo ra tia lửa điện trên bugi để đốt cháy hỗn

hợp khí – xăng trong xylanh ở cuối kỳ nén. Nhiệm vụ đó đòihỏi hệ thống đánh

lửa phải bảo đảm được các yêu cầu chính sau:

-Tia lửa mạnh: Trong hệ thống đánh lửa, tia lửa được phát ra giữa các điện

cực của các bugi để đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu. Vì ngay cả khi bị

nén ép với áp suất cao, không khí vẫn có điện trở, nên cần phải tạo ra điện thế

hàng chục ngàn vôn để đảm bảo phát ra tia lửa mạnh, có thể đốt cháy hỗn hợp

không khí-nhiên liệu.

- Thời điểm đánh lửa chính xác: Hệ thống đánh lửa phải luôn luôn có thời

điểm đánh lửa chính xác để phù hợp với sự thay đổi tốc độ và tải trọng của động

cơ.

- Có đủ độ bền: Hệ thống đánh lửa phải có đủ độ tin cậy để chịu đựng được

tác động của rung động và nhiệt của động cơ.

Mô tả sơ lược hệ thống đánh lửa:

35

Hình 22. Hệ thống đánh lửa

-Hệ thống đánh lửa sử dụng điện cao áp do cuộn đánh lửa tạo ra nhằm phát ra

tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu đã được nén ép.

-Hỗn hợp không khí nhiệt liệu được nén ép và đốt cháy trong xi lanh. Sự bốc

cháy này tạo ra động lực của động cơ.

-Nhờ có hiện tượng tự cảm và cảm ứng tương hỗ, cuôn dây tạo ra điện áp cao

cần thiết cho đánh lửa.

-Cuộn sơ cấp tạo ra điện thế hàng trăm vôn còn cuộn thứ cấp thì tạo ra điện

thế hàng chục ngàn vôn.

2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

2.1 Hệ thống đánh lửa bằng vít.

Kiểu hệ thống đánh lửa này có cấu tạo cơ bản nhất. Trong kiểu hệ thống đánh

lửa này, dòng sơ cấp và thởi điểm đánh lửa được điểu khiển bằng cơ. Dòng sơ

cấp của bobin được điều khiển cho chạy ngắt quãng qua tiếp điểm của vít lửa.

Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm và chân không điều khiển thởi điểm đánh lửa.

Bộ chia điện sẽ phân phối điện cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi.

36

Hình 23. Hệ thống đánh lửa bằng vít

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này tiếp điểm của vít lửa cần được điều chỉnh

thường xuyên hoặc thay thế. Một điện trở phụ được sử dụng để giảm số vòng

dây của cuộn sơ cấp, cải thiện đặc tính tăng trưởng dòng của cuộn sơ cấp, và

giảm đến mức thấp nhất sự giảm áp của cuộn thứ cấp ở tốc độ cao.

2.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn.

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này transistor điều khiền dòng sơ cấp, để nó

chạy một cách gián đoạn theo đúng các tín hiệu điện được phát ra từ bộ phát tín

hiệu. Góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng cơ như trong kiểu hệ thống đánh

lửa bằng vít hoặc có thể dùng các cảm biến vị trí như quang, Hall.

Hình 24. Hệ thống đánh lửa bán dẫn

37

2.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử).

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này không sử dụng bộ đánh lửa sớm chân

không và li tâm. Thay vào đó, chức năng ESA của bộ điều khiển điện từ (ECU)

sẽ điều khiển góc đánh lửa sớm.

Hình 25. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA

2.4 Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS).

Thay vì sử dụng bộ chia điện, hệ thống này sử dụng bobin đơn hoặc đôi cung

cấp điện cao áp trực tiếp cho các bugi. Thời điểm đánh lửa được điều khiển bởi

ESA của ECU động cơ. Trong các động cơ gần đây, hệ thống đánh lửa này

chiếm ưu thế.

a. Bobin đơn b. Bobin đôi

Hình 26. Hệ thống đánh lửa trực tiếp

38

3. CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA.

3.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m:

Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m là hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây thứ cấp

khi tách dây cao áp ra khỏi bugi. Hiệu điện thế cực đại U2mphải lớn để có khả

năng tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của bugi, đặc biệt lúc khởi động.

3.2 Hiệu điện thế đánh lửa Udl:

Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó quá trình đánh lửa được xảy ra được gọi là

hiệu điện thế đánh lửa (Udl). Hiệu điện thế đánh lửa là một hàmphụ thuộc vào

nhiều yếu tố, theo định luật Pashen.

Trong đó:

- P: là áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.

- δ: khe hở bugi.

- T: nhiệt độ ở điện cực trung tâm của bugi tại thời điện đánh lửa.

- K: hằng số phụ vào thành phần của hỗn hợp hoà khí.

Ở chế độ khởi động lạnh, hiệu thế đánh lửa Udltăng khoảng 20 ÷ 30% do nhiệt

độ hoà khí thấp và hoà khí không được hoà trộn tốt.

Khi động cơ tăng tốc độ, Udltăng nhưng sau đó Udl giảm từ từ do nhiệt độ cực

bugi tăng và áp suất nén giảm do quá trình nạp xấu đi.

Hiệu điện thế đánh lửa có giá trị cực đại ở chế độ khởi động và tăng tốc, có

giá trị cực tiểu ở chế độ ổn định khi công suất cực đại.Trong quá trìnhvận hành

xe mới, sau 2.000 km đầu tiên, Udltăng 20% do điện cực bằng bugi bị mài mòn.

Hình 27. Sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa và tốc độ và tải động cơ.

39

1. Toàn tải; 2. Nửa tải; 3. Khởi động và cầm chừng.

Sau khi đó Udl tiếp tục tăng do khe hở bugi tăng. Vì vậy để giảm Udl phải hiệu

chỉnh lại khe hở bugi sau mỗi 10.000 km.

3.3 Hệ số dự trữ Kdt:

Hệ số dự trữ là tỷ số giữa hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m và hiệu điện thế

đánh lửa Udl:

Đối với hệ thống đánh lửa thường, do U2m thấp nên Kdtthường nhỏ hơn 1,5.

Trên những động cơ xăng hiện đại với với hệ thống đánh lửa điện tử hệ số dự

trữ có khả năng tăng cao (Kdt= 1,5 † 1,8) đáp ứng được việc tăng tỷ số nén, tăng

số vòng quay và tăng khe hở bugi.

3.4 Năng lƣợng dự trữ Wdt:

Năng lượng dữ trữ Wdtlà năng lượng tích luỹ dưới dạng từ trường trong cuộn

dây sơ cấp của bobin. Để đảm bảo tia ửla điện có đủ năng lượng để đốt cháy

hoàn toàn hoà khí. Hệ thống đánh lửa phải đảm bảo được năng lượng dự trữ trên

cuộn sơ cấp của bobin ở một giá trị xác định.

Trong đó:

- Wdl: Năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp.

- L1: Độ tự cảm của cuộn sơ cấp của bobin.

- Ing: Cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm công suất ngắt.

3.5 Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S:

⁄

Trong đó:

- S: tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.

- ΔU2 độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.

- Δt: Thời gian biến thiên của hiệu thế thứ cấp.

40

Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế cấp S càng lớn thì tia lửa điện xuất hiện

tại điện cực bugi càng mạnh nhờ đó dòng không bị rò qua cómuội than trên cực

bugi, năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm.

3.6 Tần số và chu kỳ đánh lửa:

Đối với động cơ 4 thì, số tia lửa xảy ra trong một giây được xác định bởi công

thức:

Đối với động cơ 2 thì:

Trong đó:

- f: tần số đánh lửa

- n: số vòng quay trục khuỷu động cơ (min-1).

- Z : số xylanh động cơ.

Chu kỳ đánh lửa : là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa.

- td : thời gian công suất dẫn.

- tm : thời gian công suất ngắt.

Tần số đánh lửa f tỷ lệ thuận với quay trục khuỷu động cơ và số vòng quay

xylanh. Khi tăng số vòng quay của động cơ và số xylanh, tần số đánh lửa f tăng

và do đó chu kỳ đánh lửa T giảm xuống. Vì vậy, khi thiết kế cầnchú ý đến 2

thông số chu kỳ và tần số đánh lửa để đảm bảo ở số vòng quay cao nhất của

động cơ tia lửa vẫn mạnh.

3.7 Góc đánh lửa sớm :

Góc đánh lửa sớm là góc quay của trục khuỷu động cơ từ thời điểm xuất hiện

tia lửa điện tại bugi cho đến khi piston lên đến tử điểm thượng. Góc đánh lửa

sớm ảnh hưởng rất lớn đến công suất, tính kinh tế và độ ô nhiễm của khí thải

động cơ. Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố:

41

θopt = f(Pbđ, tbđ,p, twt, tmt, n, No…)

Trong đó:

- Pbđ: Áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.

- tbđ: Nhiệt độ đốt.

- P: Áp suất trên đường ống nạp.

- twt : Nhiệt độ làm mát động cơ.

- tmt : Nhiệt độ môi trường.

- n: Số vòng quay động cơ.

- No : Chỉ số octan của xăng.

Ở các đời xe cũ, góc đánh lửa sớm chỉ số được điều khiển theo hai thông số:

tốc độ và tải động cơ.Tuy nhiên, hệ số đánh lửa ở một số xe (Toyota,

Honda…),có trang bị thêm van nhiệt

và sử dụng bộ phận đánh lửa sớm theo hai chế độ nhiệt độ. Trên các đời xe mới,

góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng điện tử nên góc đánh lửa sớm được hiệu

chỉnh theo thông số nêu trên.

3.8 Năng lƣợng tia lửa và thời gian phóng điện:

Thông thường, tia lửa điện bao gồm hai thành phần là thành phần điện dung

và thành phần điện cảm. Năng lượng của tia lửa được tính theo công thức:

WP = WC + WL

Trong đó:

-

-

- WP: Năng lượng của tia lửa.

- WC: Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện dung.

- WL: Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm.

- C2: Điện dung ký sinh của mạch thứ cấp của bugi (F).

- Udl: Hiệu điện thế đánh lửa.

42

- L2: Độ tự cảm của mạch thứ cấp (H).

- I2: Cường độ dòng điện mạch thú cấp (A).

Tuỳ thuộc vào loại hệ thống đánh lửa mà tăng năng lượng tia lửa có đủ hai

thành phần hoặc chỉ có một thành phần điện cảm hoặc điện dung. Thời gian

phóng điện giữa hai điện cực của bugi tuỳ thuộc vào loại hệ thống đánh lửa. Tuy

nhiên hệ thống đánh lửa phải đảm bảo năng lượng tia lửa đủ lớn và thời gian

phóng điện đủ dài để đốt cháy được hoà khí ở mọi chế độ hoạt động của động

cơ.

4. SƠ LƢỢC VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỮA TRỰC TIẾP.

4.1 Ƣu điểm của hệ thống đánh lửa trực tiếp:

Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS– Direct Ignition System hay còn gọi là

HTĐL không có bộ chia điện (DLI – Distributor Less Ignition) được phát triển

từ giữa thập kỷ 80, trên các loại xe sang và ngày nay càng được ứng dụng rộng

rãi trên các loại xe khác nhờ có các ưu điểm sau:

- Dây cao áp ngắn hoặc không có dây cao áp nên giảm sự mất mát năng

lượng, giảm điện dung ký sinh và giảm nhiễu vô tuyến trênmạch thứ cấp.

- Không còn mỏ quẹt nên không có khe hở giữa mỏ quẹt và dây cao áp.

- Bỏ được các chi tiết cơ dây hư hỏng và phải chế tạo bằng vật liệu cách điện

tốt như mỏ quẹt, chổi than, nắp delco.

- Trong HTĐL có delco, nếu góc đánh lửa quá sớm sẽ xảy ra trường hợp đánh

lửa hai đầu dây cao áp kề nhau (thường xảy ra khi động cơ có số xylanh z > 4).

4.2 Phân loại, cấu tạo và hoạt động HTĐL trực tiếp:

- Đa số các hệ thống đánh lửa trực itếp thuộc loại điều khiển góc đánh lửa

sớm bằng điện tử nên việc đóng mở transistor công suất trong Igniter được thực

hiện bởi ECU.

- Hệ thống đánh lửa trực tiếp có thể chia làm ba loại chính sau:

Loại 1: sử dụng mỗi bobin cho từng bugi:

43

Hình 28. Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bobin cho từng bugi.

Nhờ tần số hoạt động của mỗi bobin nhỏ hơn trước nên các cuộn dây sơ cấp

và thứ cấp ít nóng hơn. Vì vậy kích thước của bobin rất nhỏ và được gắn dính

với nắp chụp bugi.

- Sơ đồ HTĐL trực tiếp loại này được trình bày trên hình 28

- Trong sơ đồ này ECU sau khi xử lý tín hiệu từ các cảm biến sẽ gửi đến các

cực B của từng transistor công suất trong Igniter theo thứ tự thì nổ và thời điểm

đánh lửa.

- Cuộn sơ cấp của các bobin loại này có điện trở rất nhỏ (<1Ω) và trên mạch

sơ cấp không sử dụng điện trở phụ, vì xung điều khiển đã được xén sẵn trong

mạch điều khiển ECU. Vì vậy, không được thử trực tiếp bằng điện áp 12V.

Loại 2: Sử dụng mỗi bobin cho từng cặp bugi

Sơ đồ mạch đánh lửa loại này được trình bày trên hình 29

Loại này sử dụng hai bobin (cho động cơ có z = 4): bobin thứ nhất có hai đầu

của cuộn thứ cấp được nối trực tiếp với bugi số 1 và số 4 còn bobin thứ 2 nối với

bugi số 2 và số 3. Phân phối điện áp cao được thực hiện như sau:

Hình 29a. Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bobin cho từng cặp bugi.

44

Ở thời điểm đánh lửa xylanh số 1 và 4 cùng ở vị trí gần tử điểm thượng nhưng

trong hai thì khác nhau nên điện trở khe hở bugi của các xylanh trên cũng khác

nhau:

R1 ≠ R4

Lấy ví dụ xylanh số 1 đang ở thì nổ thì R1 rất lớn còn ở xylanh số 4 đang ở thì

thoát nên R4 rất nhỏ do sự xuất hiện nhiều ion nhờ phản ứng cháy và nhiệt độ

cao. Do đó: R1>> R4, và từ (1), (2) ta có U1 ≈ Utc; U4 ≈ 0. Có nghĩa là tia lửa chỉ

xuất hiện ở bugi số 1.

Trong trường hợp ngược lại R1<< so với R4; U1 ≈ 0; U4 ≈ Utc, tia lửa sẽ xuất

hiện bugi số 4.

Qúa trình tương tự cũng xảy ra ở bugi số 2 và số 3. ECU đưa ra xung điều

khiển để đóng mở các transistor T1 và T2 tuần tự theo thứ tự thì nổ là 1 – 3 – 4 –

2 hoặc 1–2– 4–3. Đối với động cơ 6 xylanh để đảm bảo thứ tự thì nổ là 1– 5– 3

– 6 – 2 – 4. HTĐL trực tiếp sử dụng ba bobin: Một cho xylanh số 1 và số 6, một

cho xylanh số 2 và số 5, một cho xylanh số 3 và số 4.

Loại 3: Sử dụng một bobin cho tất cả các xylanh.

Hình 29b. Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng một bobin cho tất cả các

xylanh.

Loại này bobin có hai cuộn sơ cấp và một cuộn thứ cấp được nối với các bugi

qua các diode cao áp. Do hai cuộn sơ cấp quấn ngược chiều nhau. Nên khi ECU

điều khiển mở tuần tự transistor T1 và T2 điện áp trên cuộn thứ cấp sẽ đổi dấu.

45

Tuỳ theo dấu của xung cao áp, tia lửa sẽ xuất hiện ở bugi tương ứng qua diode

cao áp.

Ví dụ: Nếu cuộn thứ cấp có xung dương, tia lửa sẽ xuất hiện ở số 1 và số 4.

Diode D5 và D6 dùng để ngăn chặn ảnh hưởng từ lẫn nhau giữa hai cuộn sơ

cấp (lúc T1 hoặc T2 đóng) nhưng chúng làm tăng công suất tiêu hao trên Igniter.

Nhược điểm của HTĐL trực tiếp loại 2 và 3 là chiều đánh lửa trên hai bugi

cùng cặp ngược nhau dẫn đến hiệu đánh lửa chênh lệch nhau khoảng 1,5 đến 2

kV.

46

PHẦN 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ

TRÊN ĐỘNG CƠ 3S-FE

H nh 1: Sơ đ khối của hệ thống phun xăng trên động cơ 3S-FE

1. HỆ THỐNG TÍN HIỆU ĐẦU VÀO.

Bao gồm các loại cảm biến sau: Cảm biến MAP ( cảm biến áp suất đường ống

nạp), Cảm biến nhiệt độ khí nạp, Cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến

oxy, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến vị trí trục khủy,

tín hiệu khởi động động cơ.

Các cảm biến nhận biết lượng khí nạp, tốc độ động cơ, tải của động cơ, nhiệt

độ của nước làm mát và khí nạp, sự tăng tốc giảm tốc và gửi các tín hiệu này

đến ECU. ECU sau đó sẽ xác định khoảng thời gian phun chính xác và gửi một

47

tín hiệu đến các kim phun. Các kim phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp

phụ thuộc vào tín hiệu này.

1.1 Cảm biến vị trí bƣớm ga.

Hệ thống phun xăng của động cơ 3s-fe sử dụng cảm biến vị trí bướm ga loại

biến trở.

Hình 2: Cảm biến cánh bướm ga loại biến trở

Loại này có cấu tạo gồm hai con trượt, ở đầu mỗi con trượt được thiết kế có

các tiếp điểm cho tín hiệu cầm chừng và tín hiệu góc mở cánh bướm ga, có cấu

tạo như hình 2

Mạch điện

Hình 3: Mạch điện cảm biến vị trí cánh bướm ga loại biến trở

Một điện áp không đổi 5V từ ECU cung cấp đến cực VC. Khi cánh bướm ga

mở, con trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp tăng dần ở cực VTA

48

tương ứng với góc mở cánh bướm ga. Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp

điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2.

1.2 Cảm biến áp suất đƣờng ống nạp MAP.

Loại cảm biến này dựa trên nguyên lý cầu Wheatstone. Mạch cầu Wheatstone

được sử dụng trong thiết bị nhằm tạo ra một điện áp phù hợp với sự thay đổi

điện trở.

Cảm biến bao gồm một tấm silicon nhỏ (hay gọi là màng ngăn), dày hơn ở hai

mép ngoài và mỏng ở giữa. Hai mép được làm kín cùng với mặt trong của tấm

silicon tạo thành buồng chân không trong cảm biến. Mặt ngoài tấm silicon tiếp

xúc với áp suất đường ống nạp. Hai mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để

tạo thành điện trở áp điện.

Hình 4. Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp

Khi áp suất đường ống nạp thay đổi, giá trị của điện trở áp điện cũng thay đổi.

Các điện trở áp điện được nối thành cầu Wheatstone. Khi màng ngăn không bị

biến dạng, tương ứng với trường hợp động cơ chưa hoạt động hoặc tải lớn, tất cả

bốn điện trở áp điện đều có giá trị bằng nhau và lúc đó không có sự chênh lệch

điện áp giữa hai đầu cầuKhi áp suất đường ống nạp giảm, màng silicon bị biến

dạng dẫn đến giá trị điện trở áp điện thay đổi và làm mất cân bằng cầu

Wheatstone. Kết quả là giữa hai đầu cầu có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu

này được khuếch đại để điều khiển mở transistor ở ngỏ ra của cảm biến. Độ mở

của transistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn tới sự thay đổi điện áp

báo về ECU.

49

Hình 5. Sơ đ nguyên lý cảm biến MAP

Hình 6. Sơ đ mạch điện cảm biến MAP

Hình 7. Đường đặc tuyến của MAP sensor

Cảm biến MAP sử dụng trong động cơ 3S-FE là loại cảm biến có điện áp thấp

khi bướm ga đóng hoàn toàn và điện áp cao khi bướm ga mở hoàn toàn. Trên sơ

đồ hình 5 và hình 6ta thấy. Lúc động cơ chưa nổ hay bướm ga mở lớn nhất.Vi

mạch silicon chưa bị biến dạng, lúc đó điện áp so sánh trên hai cầu của cảm biến

50

bằng nhau, Transistor trong mạch không dẫn điện áp trên chân PIM của cảm

biến lúc này xấp xỉ 3.6v. Khi áp suất đường ống nạp giảm lúc này cầu so sánh

trong cảm biến mất ổn định làm cho vi điều khiển trong cảm biến mở dần

transistor ở trạng thái khuếch đại. Điện áp trên chân PIM của cảm biến giảm

dần. Dặc tuyến của cảm biến máp được thể hiện trên hình 7.

1.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ khí nạp dùng để xác định nhiệt độ khí nạp. Cũng giống

như cảm biến nhiệt độ nước, nó gồm có một điện trở được gắn trong bộ đo gió

hoặc trên đường ống nạp.

Tỉ trọng của không khí thay đổi theo nhiệt độ. Nếu nhiệt độ không khí cao,

hàm lượng oxy trong không khí thấp. Khi nhiệt độ không khí thấp, hàm lượng

oxy trong không khí tăng. Trong các hệ thống điều khiển phun xăng (trừ loại

LH- Jetronic với cảm biến đo gió loại dây nhiệt) lưu lượng không khí được đo

bởi các bộ đo gió khác nhau chủ yếu được tính bằng thể tích. Vì vậy, khối lượng

không khí sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ của khí nạp. Đối với các hệ thống phun

xăng nêu trên (đo lưu lượng bằng thể tích), ECU xem nhiệt độ 20oC là mức

chuẩn, nếu nhiệt độ khí nạp lớn hơn 20oC thì ECU sẽ điều khiển giảm lượng

xăng phun; nếu nhiệt độ khí nạp nhỏ hơn 20oC thì ECU sẽ điều khiển tăng lượng

xăng phun. Với phương pháp này, tỉ lệ hỗn hợp sẽ được đảm bảo theo nhiệt độ

môi trường.

Hình 8. Cảm biến nhiệt độ khí nạp

51

Hình 9. Mạch điện của cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ khí nạp sử dụng loại điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm.

Điện trở cao khi nhiệt độ thấp và ngược lại. Khi nhiệt độ thấp điện áp gửi về

ECU thấp và ngược lại.

1.4 Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát.

Dùng để xác định nhiệt độ động cơ, có cấu tạo là một điện trở nhiệt

(thermistor) hay là một diode.

Nguyên lý:

Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó

được làm bằng vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm (NTC –negative

temperature co-efficient). Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và ngược lại. Các loại

cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay

đổi điện trở theo nhiệt độ có khác nhau. Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay

đổi giá trị điện áp được gởi đến ECU trên nền tảng cầu phân áp.

Hình 10.Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Trên sơ đồ hình 10 ta có:

52

Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt

độ) tới cảm biến rồi trở về ECU về mass. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện

trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa

đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự - số (bộ chuyển đổi ADC – analog to digital

converter).

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ

biến đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông

và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh.

Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo

cho ECU biết là động cơ đang nóng.

Cấu tạo

Thường là trụ rỗng có ren ngoài, bên trong có gắn một điện trở dạng bán dẫn

có hệ số nhiệt điện trở âm.

Hình 11. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

1. Đầu ghim; 2. Vỏ; 3. Điện trở (NTC)

Ở động cơ làm mát bằng nước, cảm biến được gắn ở thân máy, gần bọng

nước làm mát. Trong một số trường hợp, cảm biến được lắp trên nắp máy.

53

Hình 12.Mạch điện cảm biến nước làm mát

Đường đặc tuyến

Hình 13. Đường đặc tuyến của cảm biến nước làm mát

1.5 Cảm biến ô xy.

Để cho động cơ có lắp đặt bộ TWC (Bộ lọc khí xả ba thành phần) đạt được

hiệu quả lọc tốt nhất, cần phải duy trì tỷ lệ không khí – nhiên liệu gần với tỷ lệ

lý thuyết. Cảm biến ôxy nhận biết tỷ lệ không khí – nhiên liệu là đậm hay nhạt

hơn so với tỷ lệ lý thuyết. Nó được lắp trong ống xả, trong đoạn ống xả trước.

Động cơ TOYOTA 3S – FE sử dụng 2 cảm biến ôxy.

Một cảm biến ôxy đặt trước ống xả và một đặt sau bộ lọc khí xả. Tín hiệu

của hai cảm biến này vừa hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu và nếu so sánh hai

tín hiệu của hai cảm biến này ta sẽ biết được hỏng hóc của bộ lọc khí xả.

Loại Zirconium.

Hình 14. Cấu tạo cảm biến khí xả.

1. Bộ phận tiếp xúc. 6. Lò xo đĩa.

54

2. Gốm bảo vệ. 7. Vỏ.

3. Gốm ( ZrO2 ). 8. Thân.

4. Ống bảo vệ. 9. Điện cực âm.

5. Đầu tín hiệu ra. 10. Điện cực dương.

Cảm biến ôxy loại này có một phần tử được chế tạo bằng Điôxit

Zirconium(ZrO2, một loại gốm). Phần tử này được phủ ở cả bên trong và bên

ngoài bằng một lớp mỏng platin. Không khí bên ngoài được dẫn vào bên trong

của cảm biến và bên ngoài của nó tiếp xúc với khí xả.

Hoạt động.

Nếu nồng độ ôxy trên bề mặt bên trong của phần tử Zirconium chênh lệch

lớn so với bề mặt bên ngoài tại nhiệt độ cao (4000C hay cao hơn), phần tử

Zirconium sẽ tạo ra một điện áp, đóng vai trò như một tín hiệu OX đến ECU

động cơ, để báo về nồng độ ôxy trong khí xả tại mọi thời điểm.

Khi tỷ lệ không khí – nhiên liệu là nhạt, sẽ có nhiều ôxy trong khí xả, nên

chỉ có sự chênh lệch nhỏ về nồng độ giữa bên trong và bên ngoài phần tử cảm

biến. Vì lý do đó, điện áp do nó tạo ra nhỏ (gần 0 V). Ngược lại, nếu tỷ lệ không

khí – nhiên liệu đậm, ôxy trong khí xả gần như biến mất. Điều đó tạo ra chênh

lệch lớn về nồng độ ôxy bên trong và bên ngoài của của cảm biến, nên điện áp

tạo ra tương đối lớn (xấp xỉ 1 V).

1. Phần tử ZrO2. 2. Điện cực Platin 3,4. Các cực ra của tín hiệu.

5. Đường ống xả. 6. Vỏ cảm biến.

55

Hình 15. Sơ đ nguyên lý của cảm biến khí xả và mạch điện của cảm biến khí

xả.

Plantin (phủ bên ngoài phần tử cảm biến) có tác dụng như một chất xúc tác,

làm cho ôxy và CO (Monoxit Cacbon) trong khí xả phản ứng với nhau. Nó làm

giảm lượng ôxy và tăng độ nhậy của cảm biến. Dựa trên tín hiệu phát ra từ cảm

biến này, ECU động cơ tăng hay giảm lượng phun để duy trì tỷ lệ không khí –

nhiên liệu luôn gần với giá trị lý thuyết.

Một vài loại cảm biến ôxy Zirconium được chế tạo với bộ sấy dùng để sấy

nóng phần tử zirconium. Bộ sấy cũng được điều khiển bằng ECU.

Hình 16. Quan hệ giữa tỷ lệ hoà khí và tín hiệu điện áp của cảm biến

1.6 Cảm biến vị trí trục cam và cảm biến tốc độ động cơ.

Cảm biến vị trí trục cam (bộ tạo tín hiệu G)

Hình 15: Cảm biến tốc độ trục cam

http://www.oto-hui.com/hinhanh/OTO-HUI124.jpg


56

Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G có các

răng. Số răng là 1, 3 hoặc một số khác tuỳ theo kiểu động cơ (Động cơ 3s-fe có

3 răng). Khi trục cam quay, khe hở không khí giữa các vấu nhô ra trên trục cam

và cảm biến này sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra một điện áp trong cuộn

nhận tín hiệu được gắn vào cảm biến này, sinh ra tín hiệu G. Tín hiệu G này

được chuyển đi như một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động

cơ, kết hợp nó với tín hiệu NE từ cảm biến vị trí của trục khuỷu để xác định

TDC (điểm chết trên) kỳ nén của mỗi xi lanh để đánh lửa và phát hiện góc quay

của trục khuỷu. ECU động cơ dùng thông tin này để xác định thời gian phun và

thời điểm đánh lửa.

Cảm biến vị trí của trục khuỷu (bộ tạo tín hiệu NE)

Hình 16: Cảm biến tốc độ trục khủy

Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu

và tốc độ của động cơ. ECU động cơ dùng tín hiệu NE và tín hiệu G để tính toán

thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.

Đối với tín hiệu G, tín hiệu NE được tạo ra bởi khe không khí giữa cảm

biến vị trí trục khuỷu và các răng trên chu vi của rôto tín hiệu NE được lắp trên

trục khuỷu.


57

Hình minh họa trình bày một bộ tạo tín hiệu có 34 răng ở chu vi của rôto tín hiệu

NE và một khu vực có 2 răng khuyết. Khu vực có 2 răng khuyết này có thể được

sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu, nhưng nó không thể xác định xem đó

là TDC của chu kỳ nén hoặc TDC của kỳ xả. ECU động cơ kết hợp tín hiệu NE

và tín hiệu G để xác định đầy đủ và chính xác góc của trục khuỷu.

ECU sử dụng tín hiệu từ cảm biến vận tốc trục cam để:

a. Điều khiển góc đánh lửa và thời gian tia lửa.

b. Tăng giảm độ rộng xung điều khiển kim phun.

c. Công tắc van không tải nhanh.

d. Số tự động.

2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU.

Hệ thống nhiên liệu của động cơ 3s-fe sử dụng loại có điều áp với 4 kim phun

điều khiển theo nhóm.

Sơ đồ khối của hệ thống nhiên liệu 3s-fe.

Hình 17. Sơ đ khối hệ thống nhiên liệu của hệ thống phun xăng điện tử trên

động cơ 3S-FE

58

Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu được bơm hút đưa qua lọc tới ống phn

phối, phn phối nhin liệu cho các vòi phun. Bộ điều áp điều khiển áp suất của

đường nhiên liệu ổn định giữa đường ống nạp và ống phân phối. Nhiên liệu thừa

được đưa trở về thùng xăng qua ống hồi.

Bộ giảm rung động có tác dụng hấp thụ các dao động nhỏ của áp suất nhiên

liệu do sự phun nhiên liệu gây ra.

Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp tùy theo các tính hiệu

phun được bộ vi xử lý tính toán. Động cơ 3s-f3 sử dụng phun theo nhóm với các

kim phun 1.3 và 2.4 .

2.1 Bơm nhiên liệu.

Hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ 3S-FE sử dụng bơm nhiên liệu loại

cánh quạt được lắp trong bình xăng. Nó có ưu điểm là ít gây tiếng ồn và ít tạo ra

dao động trong mạch nhiên liệu.

Hình 18. Kết cấu bơm nhiên liệu

Mô tơ : Là động cơ điện một chiều

59

Bánh công tác: Có từ 1 đến 2 cánh, quay nhờ motor điện. Khi motor

quay, bánh công tác sẽ kéo xăng từ cửa vào đến cửa ra. Sau khi qua cửa vào

xăng sẽ đi quanh motor điện và đến van một chiều.

Van một chiều: Van một chiều sẽ đóng khi bơm ngừng làm việc. Tác

dụng của nó là giữ cho áp suất trong đường ống ở một giá trị nhất định, giúp cho

việc khởi động lại dễ dàng.

Van an toàn: Van làm việc khi áp suất vượt quá giá trị nhất định.

Van này có tác dụng bảo vệ mạch nhiên liệu khi áp suất vượt quá giới hạn cho

phép (trường hợp nghẹt đường ống chính)

Lọc xăng: Được gắn trước bơm dùng để lọc cặn bẩn trong nhiên liệu.

2.2 Điều khiển bơm nhiên liệu.

Bơm nhiên liệu trên xe có trang bị EFI chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy.

Thậm chí nếu khóa điện bật (ON) bơm nhiên liệu cũng sẽ không hoạt động nếu

bản thân động cơ không chạy.

Hình 19. Sơ đ mạch điện điều khiển bơm xăng

Hệ thống phun xăng điện tử của động cơ 3s-fe được kết nối các thiết bị như

hình vẽ.

60

Ở sơ đồ trên lúc khóa điện ở vị trí IG relay chính đóng do có dòng điện cấp

cho relay theo mạch: Batt – khóa điện –cuộn dây Relay- Mass. Lúc này relay

bơm xăng chưa hoạt động do cuộn dây của relay bơm chưa có +. Bơm chưa

chạy. Lúc bật khóa điện sang vị trí khởi động ST. Lúc này có dòng điện chạy

qua cuộn dây của relay bơm theo mạch: batt – khóa điện – cuộn dây L2 - mass.

Relay đóng. Có dòng điện qua bơm theo mạch. Batt – Relay chính- relay bơm –

bơm – mass. Bơm xăng hoạt động đẩy xăng lên ống phân phối. Khi động cơ nổ

khóa điện về IG lúc này bơm được điều khiển thông qua ECU. Tín hiệu NE từ

cảm biến vị trí trục khủy được gửi về ECU lúc này ECU nhận biết động cơ hoạt

động và kích dẫn Transistor làm mạch điều khiển relay bơm vẫn đóng để bơm

tiếp tục hoạt động. Trong mạch có R – C có tác dụng bảo vệ transistor khi đóng

ngắt cuộn L1. Giắc kiểm tra để kiểm tra hoạt động của bơm khi máy không nổ.

Ngoài ra, trên một số hệ thống phun xăng điện tử còn sử dụng mạch điều

khiển tốc độ bơm xăng.

Chức năng này có tác dụng làm giảm tốc độ của bơm nhiên liệu để làm giảm

độ mòn của bơm cũng như lượng tiêu thụ điện năng tại thời điểm không cần

cung cấp một lượng lớn nhiên liệu cho động cơ, như khi động cơ đang chạy

không tải.

Khi động cơ đang chạy ở chế độ cầm chừng hay điều kiện tải nhẹ, ECU điều

khiển transistor mở, có dòng điện chạy qua cuộn dây của rơle điều khiển bơm

nhiên liệu, tạo lực hút làm đóng tiếp điểm B, cung cấp điện cho bơm xăng hoạt

động qua điện trở R. Lúc này bơm xăng quay ở tốc độ thấp.

Khi động cơ đang chạy ở tốc độ cao hay tải nặng, ECU sẽ điều khiển

transistor đóng lại, ngắt dòng qua cuộn dây của rơle điều khiểu bơm nhiên liệu.

Tiếp điểm được trả về vị trí A, cung cấp dòng trực tiếp đến bơm. Nhờ vậy bơm

quay với vận tốc nhanh để cung cấp lượng xăng cần thiết cho chế độ này.

61

Hình 20. Mạch điều khiển tốc độ bơm xăng

2.3 Lọc nhiên liệu

Lọc xăng có tác dụng lọc sạch cặn bẩn, tạp chất bảo đảm xăng sạch cung cấp

cho vòi phun hoạt động tránh hiện tượng

tắc, kẹt, đóng không kín của vòi phun.

Lọc xăng được lắp với đường ra của

bơm. Thường được sử dụng bằng màng

giấy, có cỡ lọc khoảng 10 m.

Hình 21. Lọc nhiên liệu

Lọc xăng có cấu tạo cho xăng đi theo

một chiều nên khi lắp phải theo đúng chiều, nếu không sẽ làm cản trở lượng

xăng qua lọc. Phần tử lọc thường được làm bằng giấy, vỏ bằng thép hoặc nhựa.

Sau một khoảng thời gian làm việc thì phải thay lọc mới. Thường xe chạy được

từ 33.000 đến 40.000 km thì phải thay lọc mới.

2.4 Ống phân phối

Dàn phân phối có kết cấu là một ống rỗng, là nơi lắp và cấp xăng cho các vòi

phun làm việc, một đầu nối với lọc xăng, đầu còn lại lắp với bộ điều áp xăng.

62

Hình 22. Dàn phân phối.

Trên phần thân của dàn phân phối có những cửa để lắp các vòi phun chính.

Trong dàn luôn giữ một lượng xăng với áp lực xác định để vòi phun làm việc

ổn định.

2.5 Bộ điều áp.

Có tác dụng điều chỉnh áp suất xăng đến các vòi phun phù hợp theo điều kiện

làm việc của động cơ. Được lắp với một đầu của dàn phân phối.

Hình 23. Cấu tạo bộ điều áp xăng.

1. Đường xăng vào. 5. Màng dung.

2. Đường xăng hồi. 6. Lò xo áp lực.

3. Màng đóng van. 7. Đường chân không.

4. Đế màng van.

63

Bộ điều áp suất làm ổn định áp suất nhiên liệu đến các kim phun. Lượng

phun nhiên liệu được điều khiển bằng thời gian của tín hiệu cung cấp đến các

kim phun. Mặc dù vậy, do sự thay đổi độ chân không trong đường ống nạp,

lượng nhiên liệu phun ra sẽ thay đổi và phụ thuộc vào lực hút ở đáy kim nếu áp

suất nhiên liệu trên đầu kim không đổi. Do đó để đạt được lượng phun nhiên liệu

chính xác, tổng áp suất nhiên liệu A và độ chân không đường ống nạp B hay độ

chênh áp giữa đầu kim và đáy kim phải được giữ không đổi.

Hình 24 . Đặc tính hoạt động của bộ điều áp.

Hình 25. Kết cấu bộ điều áp

1 – Nhiên liệu từ ống phân phối; 2 – Nhiên liệu hồi về thùng chứa; 3 – Thông

với chân không đường ống nạp; 4 – Van điều áp; 5 – Màng điều áp; 6 – Lò xo

điều áp.

Hoạt động:

Nhiên liệu có áp suất từ ống phân phối sẽ tác động vào màng của điều áp

làm mở van. Một phần nhiên liệu sẽ chảy trở lại bình chứa qua đường ống hồi.

64

Lượng nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng của lò xo màng. Áp suất nhiên

liệu cũng thay đổi theo lượng nhiên liệu hồi.

Áp thấp trên đường ống nạp được dẫn vào buồng phía lò xo màng, làm

giảm sức căng lò xo và tăng lượng nhiên liệu hồi khiến áp suất giảm. Nói tóm

lại, khi độ chân không của đường ống nạp tăng lên (giảm áp), áp suất nhiên liệu

chỉ giảm tương ứng với sự giảm áp đó. Vì vậy, tổng áp suất của nhiên liệu A và

độ chân không đường nạp B được duy trì không đổi.

Van tự động đóng lại nhờ lò xo, khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động. Kết

quả là van một chiều bên trong bơm nhiên liệu và van bên trong điều áp duy trì

áp suất dư trong đường ống nhiên liệu.

2.6 Vòi phun.

2.6.1 Cấu tạo.

Vòi phun hoạt động bằng điện từ, phun nhiên liệu dựa trên tín hiệu do ECU

cung cấp tạo nên hoà khí cấp cho động cơ hoạt động. Vòi phun được lắp vào

đường ống nạp hoặc nắp máy phía trước xupáp nạp. Với hệ thống phun xăng này

mỗi một xy lanh có một vòi phun riêng, được lắp chặt với ống phân phối.

Vòi phun có hai loại:

Loại dùng điện áp thấp (điện áp 5V) lắp

vào mạch phải nối qua điện trở phụ để giảm

áp (điện áp accu 12v).

Loại dùng điện áp cao (điện áp 12V)

lắp vào mạch trực tiếp.

1. Lưới lọc tinh,2. Giắc tín hiệu vào

3. Cuộn dây điện từ, 4. Thân kim

5. Đuôi kim phun, 6. Đầu kim

7. Ty kim.

Hình 26. Cấu tạo vòi phun.

65

Điều khiển vòi phun có hai dạng.

Dạng điều khiển bằng thay đổi điện áp.

Dạng điều khiển bằng thay đổi dòng điện.

Khi có tín hiệu từ ECU điều khiển cuộn dây điện từ tạo lực từ hút thân kim

làm cho lỗ kim mở xăng được phun qua lỗ kim theo dạng hạt nhỏ, dạng sương

mù.

Lượng phun được điều khiển thông qua thời gian phát ra tín hiệu.

Độ nâng kim phun thường bằng 0.1 mm.

Thời gian mở của kim phun thường từ 1 đến 1.5 ms.

2.6.2 Hoạt động của vòi phun.

Trong quá trình hoạt động của động cơ, ECU liên tục nhận được những tín

hiệu đầu vào từ các cảm biến. Qua đó, ECU sẽ tính ra thời gian mở kim phun.

Quá trình mở và đóng của kim phun diễn ra ngắt quãng. ECU gởi tín hiệu đến

kim phun trong bao lâu phụ thuộc vào độ rộng xung. Hình đưới cho thấy độ

rộng xung thay đổi tuỳ theo chế độ làm việc của động cơ. Giả sử cánh bướm ga

mở lớn khi tăng tốc thì cần nhiều nhiên liệu hơn. Do đó ECU sẽ tăng chiều dài

xung. Điều này có nghĩa là ty kim sẽ giữ lâu hơn trong mỗi lần phun để cung

cấp thêm một lượng nhiên liệu.

Xung điều khiển kim phun ứng với từng chế độ làm việc của động cơ

66

Khi dòng điện đi qua cuộn dây của kim phun sẽ tạo một lực từ đủ mạnh để thắng

sức căng lò xo, thắng lực trọng trường của ty kim và thắng áp lực của nhiên liệu

đè lên kim, kim sẽ được nhích khỏi bệ khoảng 0.1 mm nên nhiên liệu được phun

ra khỏi kim phun.

2.6.3 Phƣơng pháp điều khiển kim phun

Phương pháp điều khiển kim phun bằng điện áp cho loại kim phun điện

trở cao

Điện áp accu cung cấp trực tiếp đến kim phun qua công tắc máy. Khi transistor

Tr trong ECU mở sẽ có dòng chạy qua kim phun, qua chân No10,No20 đến

E01,E02về mass. Trong khi Tr mở, dòng điện chạy qua kim phun làm nhấc ty kim

và nhiên liệu được phun vào trước supap nạp.

Hình 27. Mạch điện điều khiển kim phun bằng áp

Mạch điện hình 27 minh họa phương pháp điều khiển này với kiểu phun đồng

loạt.

Phương pháp điều khiển kim phun bằng áp cho loại kim phun điện trở

thấp

No. 20

No. 10

E01

E02

Tr

Engine ECU

Công tắc máy

Kim phun

67

H nh 28: Mạch điện kim phun có điện trở thấp

Mạch điện làm việc tương tự như loại trên nhưng vì sử dụng kim phun có điện

trở thấp nên một điện trở phụ Rf được mắc giữa công tắc máy và kim phun để

hạn dòng.

Mạch điện làm việc tương tự như loại trên nhưng vì sử dụng kim phun có điện

trở thấp nên một điện trở phụ Rf được mắc giữa công tắc máy và kim phun để

hạn dòng.

Lưu ý: Có nhiều cách mắc điện trở phụ như hình 28a

Hình.28a

a) Một điện trở phụ cho hai cuộn dây kim

Điện trở phụ

No. 20

No. 10

E01

E02

Tr

Engine ECU

Công tắc máy

Kim phun

68

b) Một điện trở phụ cho ba cuộn dây kim

c) Một điện trở phụ cho từng cuộn dây kim

Hình 28a: Các cách mắc điện trở phụ cho kim phun có điện trở thấp

Giải thích việc mắc điện trở phụ.

Hình 28b: Đ thị biểu thị sự ảnh hưởng của độ tự cảm L

Từ đồ thị chúng ta nhận thấy, cuộn dây có độ tự cảm L sẽ tạo ra sức điện

động tự cảm chống lại dòng điện, cho nên khi L cao thì có sự cản dòng nhiều,

làm đường cong L(t) thoải hơn, dẫn đến thời điểm mở kim trễ hơn, vì vậy thời

gian phun ngắn lại, không đủ nhiên liệu cung cấp cho động cơ ở tốc độ cao.

Vì vậy, để khắc phục hiện tượng này, người ta dùng cuộn dây kim phun có

số vòng dây ít hơn (vì L = .o .) để L giảm và đường kính dây lớn hơn để

tăng độ nhạy của kim phun. Mà ta biết :S

lR . Do đó R giảm. Vì vậy, để hạn

chế dòng qua cuộn dây người ta mắc thêm một điện trở phụ.

Phương pháp điều khiển kim phun bằng dòng điện

Trong các vòi phun sử dụng phương pháp này, cuộn điện trở bị loại bỏ,

và vòi phun có điện trở thấp được nối trực tiếp với ắc quy. Dòng điện được điều

khiển bằng cách bật và tắt một transitor trong ECU.

tc tt

1A

L thấp

L cao

t(t)

69

Khi piston của vòi phun bị kéo lên, một dòng điện lớn sẽ chạy qua làm

cho cường độ tăng lên nhanh chóng. Điều này làm cho van kim mở ra nhanh

hơn, kết quả là cải thiện được độ nhạy phun và làm giảm khoảng thời gian phun

không hiệu quả.

Trong khi piton đang bị giữ, dòng điện giảm đi ngăn không cho cuộn dây

trong vòi phun quá nóng cũng như giảm công suất tiêu thụ.

Hình 29. Sơ đ tín hiệu điều khiển dòng điện

Trên sơ đồ ta thấy dòng điện điều khiển bằng transitor sẽ được tăng

nhanh qua đó sẽ làm cho cường độ dòng tăng trong kim phun, làm cho thời gian

mở kim phun tăng từ đó làm giảm thời gian phun không hiệu quả.

Nếu dòng điện đặc biệt lớn chạy đến vòi phun vì một lý do nào đó, rơle

bảo vệ chính sẽ tắt, cắt dòng điện đến vòi phun.

Mạch điện điều khiển hoạt động này được miêu tả như hình sau đây:

70

Hình 29b: Mạch điện điều khiển kim phun bằng dòng

Khi công tắc máy bật ở vị trí ON, relay an toàn chính mở nhờ nối mass ở

mạch điều khiển kim phun thông qua đầu nối FS của ECU. Điều này làm Tr1

trong ECU mở cho dòng chạy đến cuộn dây kim phun.

Dòng điện chạy qua kim cho đến khi điện thế tại điểm A tiến đến giá trị nào đó

thì Tr1 sẽ đóng. Sự đóng mở Tr1 được lập đi lập lại với tần số khoảng 20kHz

trong suốt thời gian phun. Bằng cách này, dòng đến cuộn kim phun được kiểm

soát (khi điện áp đầu +B là 14V, dòng trong kim là 8A, khi ty kim bị giữ dòng

trong kim khoảng 2A). Tr2 hấp thu sức điện động tự cảm xuất hiện trên kim

phun khi Tr1 đang đóng mở, vì vậy ngăn ngừa được sự giảm dòng đột ngột.

3. BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM.

3.1 Cấu tạo

71

Bộ điều khiển, máy tính hay ECU là những tên gọi khác nhau của mạch

điều khiển điện tử. Mạch điều khiển này là một tổ hợp các vi mạch và bộ phận

phụ dùng để nhận biết các tín hiệu, lưu trữ thông tin, tính toán, quyết định chức

năng hoạt động và gửi đi các tín hiệu điều khiển thích hợp.

ECU được đặt trong một hộp kim loại kín và được giải nhiệt tốt, được bố

trí nơi ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm.

Các linh kiên điện tử được bố trí trên một bo mạch. Các linh kiện công suất

được bố trí ở tầng cuối, nới điều kiển cơ cấu chấp hành, các linh kiện này được

gắn với vỏ kim loại của ECU nhằm mục đích giải nhiệt. Sự tổ hợp các chức

năng trong ECU một cách chính xác làm cho ECU hoạt động với độ tin cậy cao.

3.2 Chức năng.

ECU được cài đặt sẵn các chương trình điều khiển theo tưng loại động cơ

khác nhau. Chương trình này được sữ dụng để điều khiển hoạt động của động cơ

theo các trạng thái hoạt động khác nhau.

Một đầu gim đa chấu được đùng trên ECU để kết nối ECU với mạch điện

trên xe, với các cảm biến và cơ cấu chấp hành.

ECU có hai chức năng chính: Điều khiển thời điểm phun và điều khiển

lượng phun dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến gửi về.

Chức năng điều khiển thời điểm phun quyết định khi nào thì từng vòi phun

sẽ phun nhiên liệu vào xylanh. Điều đó được quyết định bằng tín hiệu gửi về từ

cảm biến vị trí trục cam, trục khủy và tín hiệu phản hồi đánh lửa IGF

Chức năng điều khiển lượng phun quyết định bao nhiêu nhiên liệu sẽ được

phun vào các xylanh. Điều đó được xác định bằng:

1) Tín hiệu phun cơ bản, nó lần lượt được xác định bằng tín hiệu tốc độ động

cơ và tín hiệu lượng không khí nạp;

2) Các tín hiệu hiệu chỉnh lượng phun.

72

H nh 30. Bộ điều khiển trung tâm ECU

3.3 Phƣơng pháp phun và thời điểm phun

Có nhiều phương pháp phun xăng vào xylanh động cơ, ECU được lập trình

sẵn một phương pháp phun cụ thể. Phương pháp phun nhiên liệu bao gồm những

phương pháp như: phương pháp phun đồng thời vào tất cả các xylanh, nhóm 2,

nhóm 3, hay độc lập cho từng kim. Thời điểm phun nhiên liệu cũng khác nhau

tùy từng động cơ. Một số động cơ luôn bắt đầu vào một thời điểm xác định

trong khi các loại khác bắt đầu phun tại thời điểm được điều khiển bởi ECU theo

lượng khí nạp hoặc theo tốc độ động cơ.

73

Phun độc lập:

Phun theo nhóm:

Phun đồng loạt:

Hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ 3S-FE điều khiển phun xăng theo

hai nhóm:

Hình 31. Phương pháp phun xăng

3.4 Điều khiển lƣợng phun

74

ECU sử dụng tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ và tín hiệu từ cảm biến

lượng khí nạp để tạo ra một tín hiệu phun cơ bản. Sau đó bằng các mạch hiệu

chỉnh phun khác nhau, ECU hiệu chỉnh tín hiệu phun cơ bản phụ thuộc vào các

tín hiệu từ từng cảm biến để xác định lượng phun thực tế. Tín hiệu phun sau đó

được khuếch đại để kích hoạt các kim phun.

Lượng phun nhiên liệu thực tế được xác định bởi hai yếu tố:

- Khoảng thời gian phun cơ bản, có nghĩa là được xác định bởi lượng khí

nạp và tốc độ động cơ.

- Các hiệu chỉnh khác nhau dựa trên tín hiệu từ các cảm biến.

Hình 32. Sơ đ ECU điều khiển lượng phun

Thời gian mà ECU truyền tín hiệu tới các kim phun được hiệu chỉnh bơi các

tín hiệu sau:

- Làm đậm để khởi động

75

- Làm đậm để hâm nóng

- Hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ không khí – nhiên liệu

- Làm đậm để tăng tốc

- Cắt nhiên liệu

- Làm đậm để tăng công suất

- Các hiệu chỉnh khác

3.4.1 Làm đ m để khởi động.

Trong lúc khởi động không thể xác định được thời gian phun cơ bản bằng

lượng không khí nạp vì tốc độ động cơ thấp và sự thay đổi của lượng không khí

nạp rất lơn. Vì vậy thời gian phun nhiên liệu lúc khởi động được xác định bằng

nhiệt độ nước làm mát. Sau đó nó bổ sung thêm một hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí

nạp và hiệu chỉnh theo điện áp ắc quy để tạo ra khoảng thời gian phun thực tế.

Các tín hiệu liên quan:

- Nhiệt độ nước làm mát (THW)

- Nhiệt độ khí nạp (THA)

76

- Cảm biến vị trí trục khủy<NE>

- Tín hiệu STA

- Điện áp ắc quy (+B)

H nh 33. Hiệu chỉnh làm đ m

3.4.2 Làm đ m hâm nóng động cơ.

Do nhiên liệu bay hơi kém khi động cơ còn lạnh, động cơ hoạt động không ổ

định nếu không cung cấp cho nó một hỗn hợp giàu xăng. Vì vậy, khi niệt độ

77

nước làm mát thấp, cảm biến nhiệt độ nước sẽ thông báo cho ECU tăng lượng

nhiên liệu phun cho đến khi nhiệt độ đạt đến một giá trị xác định trước (60oc).


- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát<THW>

- Cảm biến nhiệt độ khí nạp<THA>


- Diện áp ắc quy<+B>

Hình 34. Làm đ m hâm nóng động cơ

3.4.3 Hiệu chỉnh phản h i tỷ lệ không khí – nhiên liệu

Tín hiệu liên quan:

78

- Cảm biến vị trí bướm ga<VTA>

- Cảm biến ô xy<OX>

- Cảm biến nhiệt độ khí nạp<VTA>


- Điện áp ắc quy<+B>

Hiệu chỉnh khi tăng tốc:

Khi ECU nhận thấy động cơ đang tăng tốc bằng tín hiệu từ các cảm biến, nó

tăng lượng phun để nâng cao tính tăng tốc.

Hiệu chỉnh làm nhạt khi giảm tốc:

Khi ECU nhận thấy động cơ đang giảm tốc, nó giảm lượng phun để tránh cho

hỗn hợp quá đậm khi giảm tốc.

Hiệu chỉnh phản hồi:

ECU động cơ sẽ hiệu chỉnh khoảng thời gian phun dựa trên tín hiệu từ cảm

biến Oxy để giữ cho tỷ lệ khí – nhiên liệu trong khoảng hẹp gần với tỷ lệ lý

thuyết (điều này gọi là hoạt động ở chế độ mạch kín).

Để đảm bảo cho động cơ hoạt động tốt, hiệu chỉnh phản hồi không xảy ra

dưới các điều kiện sau (chế độ mạch hở):

- Trong khi khởi động.

- Trong khi làm đậm sau khởi động.

- Trong khi làm đậm tăng tốc.

- Khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn một giá trị xác định

- Khi cắt nhiên liệu.

ECU động cơ so sánh điện áp của tín hiệu từ cảm biến oxy với một điện áp

định trước. Nếu điện áp của tín hiệu cao hơn, nó nhận biết rằng tỷ lệ của hỗn

hợp đậm hơn lý thuyết và giảm lượng nhiên liệu phun ở mức xác định. Nếu điện

79

áp của tín hiệu thấp hơn, nó nhận thấy rằng tỷ lệ hỗn hợp nhạt hơn lý thuyết và

tăng lượng phun nhiên liệu.

3.4.4 Làm đ m để tăng tốc.

H nh 35. Làm đ m để tăng tốc






Tỷ lệ không khí nhiên liệu trở nên nhạt khi bắt đầu tăng tốc vì có độ trễ khi

cung cấp nhiên liệu thường xảy ra khi tăng tốc. Vì vậy thời gian phun được kéo

dài để tăng lượng nhiên liệu phun vào dựa vào lượng không khí nạp để tránh

cho việc thiếu nhiên liệu trong lúc tăng tốc động cơ. Việc tăng tốc được xác định

bằng cảm biến vị trí bướm ga.

80

Việc hiệu chỉnh trong lúc bắt đầu tăng tốc là lớn nhất sau đó giảm dần cho

đến khi tăng tốc kết thúc.

Việc tăng tốc càng nhanh thì lượng phun nhiên liệu càng lớn.

3.4.5 Cắt nhiên liệu.




- Cảm biến vị trí trục khủy


- Cảm biến vị trí bướm ga<IDL>

Cắt nhiên liệu khi giảm tốc: Trong quá trình giảm tốc độ, nếu bướm ga đóng

hoàn toàn. ECU ngắt kim phun để cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm đáng

kể lượng khí thải. Khi tốc độ động cơ giảm xuống dưới một tốc độ ấn định hoặc

cánh bướm ga mở, nhiên liệu được phun trở lại. Tốc độ động cơ cắt nhiên liệu

và tốc độ động cơ khi phun nhiên liệu trở lại sẽ cao hơn khi nhiệt độ nước làm

mát thấp.

81

Hình 36. Đ thị biểu diễn sự cắt nhiên liệu

3.4.6 Làm đ m để tăng công suất.

Trong quá trình vận hành xe có lúc xe nặng tải hay khi leo dốc, đồi núi. Cần

có công suất động cơ lớn để thắng được lực cản từ bên ngoài. Lúc này lượng

không khí nạp vào động cơ lớn nhưng nhiên liệu không đủ để đốt cháy hết lượng

không khí nạp vào. Vì vậy lúc này ECU động cơ sẽ tăng thời gian phun nhiên

liệu vào động cơ để đốt cháy hết lượng không khí nạp để phát ra công suất động

cơ lớn. Các tải trọng lớn được xác định bằng độ mở của cảm biến vị trí bướm

ga, tốc độ của động cơ, và khối lượng khí nạp.

3.4.7 Các hiệu chỉnh khác.

- Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp.

82

Mật độ của không khí thay đổi theo nhiệt độ của nó. Vì vậy ECU phải luôn

được thông tin chính xác về nhiệt độ khí nạp để điều chỉnh khoảng thời gian

phun nhằm đạt tỷ lệ khí – nhiên liệu theo yêu cầu.

ECU sẽ hiệu chỉnh sự thay đổi của tỷ lệ không khí – nhiên liệu bằng một tín

hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp. Với nhiệt độ 20oC làm tiêu chuẩn, lượng nhiên

liệu sẽ tăng nếu nhiệt độ khí nạp thấp hơn giá trị này và ngược lại.

Hiệu chỉnh này sẽ làm tăng hay giảm lượng phun tối đa là 10%.

- Hiệu chỉnh theo điện áp

Có một chậm trễ nhỏ từ lúc ECU động cơ gửi tín hiệu phun đến vòi phun cho

đến khi vòi phun thực sự mở ra. Sự chậm trễ này sẽ lớn hơn khi điện áp ắc quy

giảm xuống. Đều này có nghĩa là khoảng thời giam mở của van trong vòi phun

sẽ ngắn hơn so với tính toán của ECU làm cho tỷ lệ hòa khí nhạt đi so với yêu

cầu.

Trong hiệu chỉnh điện áp, ECU sẽ bù lại sự chậm trễ này bằng cách kéo dài

thời gian của tín hiệu phun một lượng tương ứng với sự trễ.

4. ĐIỀU KHIỂN CẦM CHỪNG VÀ KIỂM SOÁT KHÍ THẢI.

83

Để điều khiển tốc độ cầm chừng, người ta cho thêm một lượng gió đi tắt qua

cánh bướm ga vào động cơ nhằm tăng lượng hỗn hợp để giữ tốc độ cầm

chừng khi động cơ hoạt động ở các chế độ tải khác nhau. Lượng gió đi tắt

này được kiểm soát bởi một van điện gọi là van điều khiển cầm chừng. Đôi

khi biện pháp mở thêm cánh bướm ga cũng được sử dụng.

4.1 Chế độ khởi động

Khi động cơ ngưng hoạt động, tức không có tín hiệu tốc độ động cơ gởi đến

ECU thì van điều khiển mở hoàn toàn, giúp động cơ khởi động lại dễ dàng.

4.2 Chế độ sau khởi động

Nhờ thiết lập trạng thái khởi động ban đầu, việc khởi động dễ dàng và lượng

gió phụ vào nhiều hơn. Tuy nhiên, khi động cơ đã nổ (tốc độ tăng) nếu van

vẫn mở lớn hoàn toàn thì tốc độ động cơ sẽ tăng quá cao. Vì vậy, khi động cơ

đạt được một tốc độ nhất định (phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát), ECU

gởi tín hiệu đến van điều khiển cầm chừng để đóng từ vị trí mở hoàn toàn

đến vị trí được ấn định theo nhiệt độ nước làm mát.

H nh 37: Điều khiển cầm chừng ở chế độ sau khởi động

Ví dụ động cơ khởi động khi nhiệt độ nước làm mát ở 20oC thì van điều

khiển sẽ đóng dần từ vị trí mở hoàn toàn A đến điểm B để đạt tốc độ ấn định.

B

A

to nước

% độ mở

100%

20o

84

4.3 Chế độ hâm nóng

Khi nhiệt độ động cơ tăng lên, van điều khiển tiếp tục đóng từ B C cho

đến khi nhiệt độ nước làm mát đạt 80oC.

H nh 38: Điều khiển cầm chừng

ở chế độ hâm nóng

4.4 Chế độ máy lạnh

Khi động cơ đang hoạt động, nếu ta bật điều hoà nhiệt độ, do tải của máy nén

lớn sẽ làm tốc độ cầm chừng động cơ tụt xuống. Nếu sự chênh lệch tốc độ

thật sự của động cơ và tốc độ ổn định của bộ nhớ lớn hơn 20 v p thì ECU sẽ

gởi tín hiệu đến van điều khiển để tăng lượng khí thêm vào qua đường

bypass nhằm mục đích tăng tốc độ động cơ khoảng 100 v p. Ở những xe có

trang bị ly hợp máy lạnh điều khiển bằng ECU, khi bật công tắc máy lạnh

ECU sẽ gởi tín hiệu tới van điều khiển trước để tăng tốc độ cầm chừng sau

đó đến ly hợp máy nén để tránh tình trạng động cơ đang chạy bị khựng đột

ngột.

Hình 39: Chế độ máy lạnh

B

C

A

to

nước

% độ

mở

100%

20o

80o

ECU

ISCV

A/C clutch

% độ mở

Tốc độ động cơ

Tín hiệu A/C

100%

Công tắc A/C

85

4.5 Theo tải máy phát

Khi bật các phụ tải điện công suất lớn trên xe, tải động cơ sẽ tăng do lực cản

của máy phát lớn. Để tốc độ cầm chừng ổn định trong trường hợp này, ECU

sẽ bù thêm nếu thấy tải của máy phát tăng. Để nhận biết tình trạng tải của

máy phát có hai cách: lấy tín hiệu từ công tắc đèn, xông kính (TOYOTA)

hoặc lấy tín hiệu từ cọc FR của máy phát (HONDA).

H nh 40: Điều khiển cầm chừng theo tải máy phát

4.6 Tín hiệu từ hộp số tự động

Khi tay số ở vị trí “R”, “P” hoặc “D”, một tín hiệu điện áp được gửi về ECU

để điều khiển mở van cho một lượng khí phụ vào làm tăng tốc độ cầm chừng.

H nh 41: Tín hiệu từ hộp số tự động

4.7 Động cơ 3S- FE sữ dụng van ISC Kiểu van xoay

ECU

F

Cuộn kích

Tiết chế

Tail light

ECU

S/W

Tail light relay

ECU

P Lamp

P N

P A/T

N A/T

86

Cấu tạo

Hình 42: Cấu tạo van điều khiển cầm chừng kiểu van xoay

Nguyên tắc làm việc cũng giống như loại motor bước tức cho một lượng khí

tắt qua cánh bướm ga theo sự điều khiển từ ECU. Đây là loại kết hợp giữa

động cơ bước và solenoid.

Cấu tạo như hình 42:

Nam châm vĩnh cửu : Đặt ở đầu trục van có hình trụ. Nó sẽ quay dưới tác

dụng lực đẩy hoặc kéo của hai cuộn T1 và T2 .

Van : Đặt treo ở tiết diện giữa của trục van. Nó sẽ điều khiển lượng gió đi

qua mạch rẽ. Van xoay cùng với trục của nam châm.

Cuộn T1 và T2 : Đặt đối diện nhau, ở giữa là nam châm vĩnh cửu. ECU nối

mass một trong hai cuộn dây để điều khiển đóng mở van.

Cuộn lò xo lưỡng kim : Dùng để điều khiển đóng mở van theo nhiệt độ nước

khi mạch điều khiển điện không làm việc. Một đầu cuộn lò xo lưỡng kim

được bắt vào chốt cố định, còn điểm kia bắt vào chấu bảo vệ. Trên chấu bảo

vệ có một rãnh. Một chốt xoay liền với trục van sẽ đi vào rãnh này.

Chốt xoay sẽ không kích hoạt sự hoạt động của lò xo lưỡng kim khi hệ thống

điều khiển cầm chừng hoạt động tốt cũng như lúc lò xo lưỡng kim không tiếp

xúc với mặt cắt có vát rãnh trên chấu bảo vệ. Cơ cấu này là thiết bị an toàn

87

không cho tốc độ cầm chừng quá cao hay quá thấp nếu mạch điện bị hư

hỏng.

Mạch điện

Hình 43: Mạch điện điều khiển cầm chừng dùng van xoay

5. CHỨC NĂNG TỰ CHẨN ĐOÁN.

Với hệ thống điều khiển phun phức tạp và tinh vi, khi xảy ra sự cố kỹ

thuật (máy không nổ được, không chạy chậm được, không kéo tải được, tốc

độ tăng được…) không dễ phát hiện được sự cố kỹ thuật xảy ra. Để giúp

người sử dụng xe, thợ sửa chữa nhanh chóng phát hiện hư hỏng trong hệ

thống phun xăng, ECU được trang bị hệ thống tự chẩn đoán. Nó sẽ ghi lại

toàn bộ những sự cố ở đa số các bộ phận quan trọng trong hệ thống và làm

sáng đèn kiểm tra (check engine lamp), thông báo cho lái xe biết hệ thống có

sự cố. Khi thấy đèn báo hiệu sự cố sáng, tài xế sẽ ngừng xe để chẩn đoán.

Cách chẩn đoán của mỗi hãng khác nhau, ở đây chỉ giới thiệu hệ thống chẩn

đoán trên loại xe TOYOTA.

Trong mạng điện của xe có bố trí những giắc hở (được đậy nắp bảo vệ) được

gọi là giắc kiểm tra (check connector). Đối với hầu hết các xe TOYOTA, cách

thao tác gồm 2 bước:

Normal mode: để tìm chẩn đoán hư hỏng ở các bộ phận xe.

88

Test mode: Dùng để xoá bộ nhớ cũ (code cũ) và nạp lại từ đầu (code mới) sau

khi đã sửa chữa hư hỏng.

* Normal mode: Phải đáp ứng các điều kiện sau:

Hiệu điện thế accu bằng hoặc lớn hơn 11V.

Cánh bướm ga đóng hoàn toàn (công tắc ở cảm biến vị trí bướm ga đóng).

Tay số ở vị trí N.

Ngắt tất cả các công tắc tải điện khác.

Bật công tắc về vị trí ON (không nổ máy).

Dùng đoạn dây điện nối tắt 2 đầu của giắc kiểm tra: lỗ E1 và TE1. Khi

đó đèn check engine chớp theo những nhịp phụ thuộc vào tình trạng của hệ

thống. Nếu tình trạng bình thường thì đèn chớp đều đặn 2 lần giây (với loại xe

dùng cảm biến đo gió cánh trượt, khoảng cách giữa những lần đèn sáng và

đèn tắt khác nhau).

Nếu xe có sự cố ở bộ phận nào của hệ thống phun xăng thì báo sự cố sẽ chớp

theo những chuỗi khác nhau, mỗi chuỗi chớp ứng với một mã số hư hỏng.

Ví dụ: Đối với loại phun xăng có cảm biến đo gió cánh trượt, đèn sáng trong

0,5s, nghỉ 1,5s và chớp sáng tiếp 2 lần với khoảng sáng 0,5s, khoảng nghỉ 0,5s

sẽ là mã số 12. Nếu nháy sáng 3 lần liền, nghỉ 1,5s và chớp sáng 1 lần sẽ là

mã 31.

89

PHẦN 3: THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT SA BÀN HỆ THỐNG PHUN

XĂNG ĐIỆN TỬ VÀ ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ 3S-

FE

1. Ý NGHĨA

Hiện nay, hệ thống nhiên liệu trên hầu hết các ô tô đều sử dụng hệ thống phun

xăng điện tử. So với bộ chế hòa khí thì hệ thống phun xăng điện tử có kết cấu

đơn giản hơn, việc khắc phục hư hỏng cũng dễ dàng hơn. Song, việc chẩn đoán

và khắc phục hư hỏng ở hệ thống phun xăng điện tử cần phải tuân theo những

quy tắc cụ thể. Mặc dù trong quá trình giảng dạy, các Thầy luôn nhiệt tình

truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho chúng em. Nhưng vì do

ngành Cơ khí Ô tô là ngành mới của trường, cơ sở vật chất kỹ thuật phục vụ cho

việc giảng dạy còn rất hạn chế, sinh viên chưa có nhiều điều kiện thực hành nên

việc liên hệ giữa kiến thức lý thuyết với thực tế còn rất hạn chế.

Mô hình hệ thống phun xăng điện tử nhằm đóng góp một phần nào đó cho cơ

sở vật chất kỹ thuật của trường, giúp cho sinh viên các khóa tiếp theo có điều

kiện thực hành tốt hơn, nắm bắt lý thuyết nhanh hơn, thực tế hơn.

2. PHƢƠNG ÁN LỰA CHỌN

Hệ thống được chia làm ba cụm chính:

Các cảm biến

Bộ xử lý điều khiển

Bộ chấp hành.

Các cụm được bố trí trên khung bằng gỗ.

2.1 Bố trí trên sa bàn:

90

H nh 1: Cách bố trí hệ thống trên sa bàn

Các chân của cảm biến, ECU, cơ cấu chấp hành, nguồn được đưa ra các giắc

cắm từ phía sau bảng và kết nối thích hợp bởi các giắc cắm ở phía trước.

91

H nh 2: Giắc cắm ECU và cảm biến

H nh 3: Giắc cắm ECU và bộ chấp hành

H nh 4: Giắc cắm bộ ngu n

92

2.2 Thiết kế chế tạo mô hình.

Nhiệm vụ chủ yếu của chương này là thiết kế bộ khung của mô hình,cách

lắp đặt các thiết bị hệ thống đánh lửa: ECU, đồng hồ táp lô, ống phân phối, kim

phun, Bobin đôi, Bugi, relay, công tắc, động cơ điện dẫn động, cảm biến vị trí

trục cam, cảm biến vị trí trục khuỷu,… trên mô hình và truyền động trục cảm

biến vị trí trục cam và trục khuỷu.

2.3 Lựa chọn vật liệu chế tạo bộ khung mô hình.

Chọn vật liệu chế tạo bộ khung mô hình là sắt thanh V cạnh 30 mm. Ở

đây ta chọn sắt thanh V, để mô hình gọn nhẹ, nhưngvẫn đảm bảo được độ cứng

vững của mô hình.

Chế tạo bộ khung mô hình thiết kế.

Hình 5.Khung mô h nh cơ bản

- Khung được ghép lại với nhau bằng phương pháp hàn điệngiáp mí.

93

- Bộ khung được chế tạo gồm 2 phần:

+ Khung hình hộp chữ nhật để lắp đặt thiết bị và trang trí môhình.

+ Bộ khung đỡ hình hộp chữ nhật.

- Bộ khung hình hộp chữ nhật bố trí hệ thống:

Chiều dài : a = 1220 mm

Chiều rộng : b = 125 mm

Chiều cao : h = 1220 mm

- Bộ khung đỡ mô hình:

Chiều dài : a = 1220 mm

Chiều rộng : b = 500 mm

Chiều cao : h = 500 mm

Bộ khung đỡ được gắn bốn bánh xe để dễ di chuyển vị trí.

Khung mô hình là nơi dùng để lắp đặt các thiết bị của hệ thống phun xăng và

đánh lửa: ECU, đồng hồ táp lô, ống phân phối, kim phun, Bobin, Bugi, Cầu chì,

Relay, Công tắc, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến vị trí trục khuỷu và các cảm

biến khác. Bên trong khung đỡ mô hình có bố trí bình đựng nhiên liệu.

+ Yêu cầu: Khung mô hình phải có kích thước phù hợp với cácthiết bị của

hệ thống đã chọn loại kích thước, đặc biệt là phải có kích thước phùhợp với

động cơ điện dẫn động trục cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục

khuỷu.

+ Khung mô hình phải bảo đảm không gian đủ để bố trí tất cả cácchi tiết

của hệ thống, đồng thời có tính thẩm mỹ cao.

Chế tạo đĩa tạo tín hiệu vị trí trục khuỷu và vị trí trục cam.

a) Đĩa tạo tín hiệu vị trí trục khuỷu

Đĩa này là một bánh răng được làm bằng thép, có 33 răng, đường kính D=

65mm, chiều dày bành răng a = 9mm. Nhưng nguồn gốc của nó từ một bánh

răng có 36 răng, sau đó được gia công bằng cách hàn đắp 4 răng nhỏ liền nhau

thành một răng lớn.

94

Hình 6. Đĩa tạo tín hiệuvị trí trục khuỷu

Đĩa này có các răng nhằm tạo tín hiệu dưới dạng xung, và bánh răng lớn

hơn nhằm tạo ra xung dài hơn các xung khác để xác định góc quay của trục

khuỷu, nhưng chưa thể xác định được xi lanh nào, đang ở kì nào.

b) Đĩa tạo tín hiệu vị trí trục cam

Đĩa cảm biến này là một đĩa mỏng được làm bằng thép, có đường kính D

= 90mm, bề dày a = 5mm, được khoan lỗ để lắp chặt với trục quay. Sau đó

hàn thêm 3 vấu bằng thép lên vành đĩa như hình vẽ, đường kính vấu này là d

= 9mm, và chiều dài vấu l = 17mm.

Hình 7. Đĩa tạo tín hiệuvị trí trục cam

Đĩa chỉ có ba vấu như hình vẽ. Các vấu này nhằm tạo ra tín hiệu xung để

nhận biết xilanh, kì và theo dõi định thời trục cam, và tại khoảng có một vấu bị

khuyết sẽ tạo một xung dài, kết hợp với xung dài ở cảm biến vị trí trục khuỷu để

đánh dầu máy số một của động cơ.

95

Cảm biến vị trí trục cam kết hợp với cảm biến vị trí trục khuỷu để xác định

TDC (điểm chết trên) kỳ nén của mỗi xilanh. Và ECU nhận tín hiệu này để điều

khiển thời gian phun và thời điểm đánh lửa.

Đấu dây điện trên mô hình thực tế.

Hình 8. Mạch cấp ngu n mô hình.

Dòng điện từ adapter sẽ đi qua cầu chì đến công tắc khoá điện và chờ ở

đó. Khi ta bật công tắc khoá điện dòng điện truyền đến Relay và đi đến dắc cắm

B (của ECU) và chờ ở đó. Để mô hình hoạt động được ta phảicắm các đầu dây

lại theo đúng ký hiệu trên mô hình. Trên bảng mô hình cócác giắc cắm để ngắt

dòng điện, giắc cắm này tương ứng với các đường dâytín hiệu đến ECU. Khi đã

đấu xong các đầu dây ta vận hành động cơ điệnhoạt động.

Sau khi nhận tất cả các tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ đưa các tín hiệu

này vào bộ xử lý trung tâm. Tại đây bộ xử lý trung tâm sẽ xử lý các tín hiệu và

đưa các xung tín hiệu phù hợp với góc đánh lửa để điều khiển transistor tạo các

xung IGT đưa vào transistor của IC trong bobin. Các xung IGT này sau khi đã

xử lý sẽ đóng ngắt mạch sơ cấp tạo xung điện cao thế tại bobin. Đèn báo tín hiệu

96

phun nhiên liệu được mắc nối tiếp vớimột điện trở 1KΩ, một đầu lấy tín hiệu từ

ECU tương ứng với các vòi phun, các đầu kia được đấu với nguồn điện bình

acquy. Mạch điện điều khiển motor điện được đấu từ relay.

H nh 9. Sơ đ đấu dây đ ng h taplo

TA: Tín hiệu của đồng hồ tốc độ động cơ

TU: Tín hiệu đồng hồ nước làm mát

FU: Tín hiệu đồng hồ nhiên liệu

SP: Tín hiệu đồng hồ tốc độ xe

Đèn báo thời điểm phun nhiên liệu

Đèn báo tín hiệu vòi phun được thiết kế bởi 4 đèn Led sáng đỏ, mỗi một

đèn Led được mắc nối tiếp với 1 điện trở 1kΩ. Một đầu dương nối với

dây dương 12V của kim phun, còn đầu còn lại đấu với tín hiệu của vòi

97

phun nhiên liệu ở ECU có chân là #10 và #20. Chân #10 tương ứng với

dây âm của led ở vòi phun ở xilanh 1 và 3, còn chân #20 tương ứng với

dây âm của led ở vòi phun ở xilanh 2 và 4.

H nh 10. Sơ đ đấu dây LED báo thời điểm phun nhiên liệu

H nh 11. Mô h nh thực tế

Trang trí và lắp đắt các thiết bị

98

Phần khung bố trí hệ thống được sử dụng bằng các tấm ván gỗ, có độ dày

là 12mm. Mặt trước khung này được dán decal in sẵn tên mô hình, các

khung bố trí các chi tiết, và được ốp nhôm V có cạnh 20mm xung quanh

để tạo điểm nhấn viềng của khung. Mặt sau mô hình bỏ trống không bao

bọc để tiện thao tác và quan sát đấu dây, tạo không gian thoáng và sáng.

- Phần khung đỡ có mặt trên là tấm ván gỗ và dán decal trắng, các mặt

còn lại được hàn lưỡi thép. Mặt phía được làm cửa trượt để tiết kiệm

không gian khi mở. Dưới chân đế có hàn gắn bốn bánh xe để dễ di

chuyển.

- Khung mô hình được phun một lớp sơn màu xám, tạo cảm giác sạch sẽ

và mạnh mẽ hơn.

Hình 12: Mô hình sau khi hoàn thành

3. CÁC THIẾT BỊ ĐI KÈM.

3.1 Mô tơ dẫn động cảm biến.

99

Hình 13: Mô tơ dẫn động cảm biến cốt cam cốt máy

+ Mô tơ dẫn động tín hiệu cảm biến cốt cam, cốt máy là mô tơ một chiều

24v.

+ Mô tơ được thiết kế dẫn động trực tiếp cốt cam và kéo theo cốt máy

phía trước.

+Tốc độ của mô tơ được điều khiển bởi bộ chỉnh tốc độ động cơ.

+ Mô tơ được bố trí gọn phía sau bảng .

3.2 Adaptor cung cấp nguồn cho hệ thống mô hình.

Hình 14: Adaptor ngu n.

100

+ Adaptor loại 220v – 12v . Với dòng điện áp ra 20A được sữ dụng làm

nguồn cung cấp cho hệ thống.

3.3 Bộ điều chỉnh tốc độ động cơ .

Hình 15: Bộ điều khiển tốc độ động cơ điện

+ Bộ điều khiển tốc độ kết hợp với biến áp 5A cho dòng điện điều khiển

Max 5A với điện áp điến thiên 0v - 12v – 15v – 18v.

3.4 Biến trở giả lập tín hiệu cho các cảm biến.

+ Biến trở giả lập tín cảm biến được mắc song song với các cảm biến

nhiệt độ động cơ, nhiệt độ khí nạp, MAP, ….

+ Biến trở sữ dụng là loại biến trở than 5K và 20k.

Hình 16: Biến trở giả l p tín hiệu cảm biến.

3.5 Các thiết bị khác

+ Ngoài ra còn sữu dụng các loại thiết bi như mạch tạo xung dùng IC

555 để giả lập tín hiệu tốc độ động cơ, các biến trở để giả lập tín hiệu cho đồng

hồ mức nhiên liệu và đồng hồ cảm biến nước làm mát……

101

4. HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG MÔ HÌNH.

4.1 Cung cấp nguồn điện cho mô hình

Dùng phích cắm điện cắm vào điện lưới 220v. Nguồn điện vào được báo

bởi đèn LED sáng đỏ ở khu vực cầu chì EFI. Chú ý hệ thống sử dụng điện áp

cao nên cẩn thân không được để dây điện nguồn bị chạm chập.

Nguồn điện được cung cấp từ adaptor qua cầu chì EFI, tới relay chính.

Relay chính được điều khiển bởi khóa điện. Relay sẽ đóng khi khóa điện ở vị trí

IG hoặc ST, lúc đó đèn báo khóa điện bật sẽ sáng và đèn báo cung cấp nguồn sẽ

tắt. Như vậy ta sẽ biết được các trạng thái của mạch cung cấp nguồn.

Nếu đèn báo nguồn điện vào sáng, đèn báo khóa điện không sáng nếu

khóa ở vị trí IG hay ST thì phải kiểm tra cầu chì hoặc relay 5 chân chuyển mạch.

4.2 Sử dụng bộ điều khiển tốc độ động cơ dẫn động cảm biến.

Bộ điều khiển tốc độ mô tơ có 4 vị trí ứng với 3 tốc độ. Xoay hết núm

điều khiển theo chiều ngược chiều kim đồng hồ ứng với trạng thái mô tơ không

hoạt động. Lần lượt xoay núm điều khiển theo chiều kim đồng hồ cho tới khi

hết cỡ sẽ ứng với các trạng thái hoạt động từ chậm nhất cho tới nhanh nhất.

4.3 Sử dụng biến trở giả lập tín hiệu của các cảm biến và đồng hồ nƣớc

xăng

Dùng tay xoay hết cở các biến trở theo chiều ngược chiều kim đồng hồ

ứng với trạng thái biến trở chưa có tác dụng. Chầm chậm xoay các biến trở theo

chiều kim đồng hồ sẽ cho ta các trạng thái của các cảm biến ứng với các trạng

thái của động cơ theo yêu cầu.

Dùng tay xoay theo chiều kim đồng hồ các biến trở giả lập mức nhiên liệu

và nhiệt độ nước làm mát kim đồng hồ sẽ dịch chuyển tương ứng.

4.4 Cung cấp nhiên liệu cho mô hình

Đẩy cửa trước sang trái sẽ thấy thùng nhiên liệu màu trắng, nhẹ nhàng kéo

ra ngoài cẩn thận vì dễ đứt dây điện. Sau đó mở nắp thùng nhiên liệu và châm

nhiên liệu vào thùng. Chú ý, mô hình chỉ mang tính chất minh họa nguyên lý

102

làm việc của hệ thống nên nhiên để đảm bảo an toàn nhóm đã sữ dụng dầu

diezel thay thế xăng nên đặc biệt chú ý không được dùng xăng.

4.5 Chú ý

Các dây điện kết nối từ cảm biến tới ECU cũng như từ ECU tới bộ chấp

hành được cắm phía trước của mô hình nên trong khi sử dụng nếu thao các giắc

nối sẽ làm hệ thống hoạt động bất bình thường. Trừ trường hợp dùng để kiểm tra

còn không tuyệt đối không được tháo các giắc, đặc biệt là các giắc cung cấp

nguồn cho ECU và bơm xăng.

Dầu diezel cũng có thể bắt lửa nên tránh đem nguồn nhiệt gần hệ thống.

5. KIỂM TRA THÔNG SỐ VÀ KẾT NỐI XỬ LÝ SỰ CỐ NẾU CÓ.

5.1 Kiểm tra sự hoạt động của bộ xử lý ECU.

a. Kiểm tra các giắc cắm và vị trí các chân cần thiết

Dùng sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ để xác định các chân và vị trí của

chúng.

b. Kiểm tra nguồn 5v.

Mục đích: + Xác định chính xác chân ECU, từ đó kiểm tra được ECU

còn dùng được hay không. Biết được cách kiểm tra ECU trước khi đem

vào sử dụng.

An toàn: + Không được mắc lộn cực nguồn ECU vào Accu

+ Sữ dụng đồng hồ VOM phải đúng thang đo

+ Kiểm tra các mối nối và chân Vc của ECU để tránh chạm

chập.

Chuẩn bị: + Accu 12v.

+ Đồng hồ VOM.

+ Dây dẫn điện và các dụng cụ cần thiết

103

Hình 17: Sơ đ mắc ngu n ECU kiểm tra VC

Các bước kiểm tra:

+ Đùng đồng hồ VOM thang đo điện áp DC đo điện áp Accu.

Điện áp yêu cầu trên 12v.

+Tìm chân BATT và chân B+ trên ECU. Nối chúng với + Accu.

+ Tìm chân E1, E01, E02, E03 trên ECU nối chúng với – Accu

+ Kiểm tra các chân B+, Batt, đã được cấp nguồn chưa bằng

cách đo điện áp của chúng.

+ Kiểm tra mạch nối mass cho ECU bằng cách đo thông mạch

với mass.

+ Tìm chân Vc trên ECU. Đo điện áp giữa chân Vc với mass.

Điện áp tiêu chuẩn 4.9 -5.1 V. Nếu điện áp Vc không có hoặc lớn thì ECU hư

hỏng, trường hợp đặc biệt nếu Vc xấp xỉ 12V thì có thể thiếu mass.

5.2 Kiểm tra sự hoạt động của các thiết bị cung cấp nguồn điện.

5.2.1 . Relay chính.

104

Mục đích: Xác định chính xác các chân của relay, kiểm tra sự hoạt động

của relay có đảm bảo tiêu chuẩn hay không.

Chuẩn bị: + Đồng hồ VOM.

+ Accu 12v.


+ Dùng vôn kế đo sự thông mạch giữa cực 1 và 3. Điện trở giữa

2 cực vào khoảng 70Ω.

Hình 18: Kiểm trở điện trở cuộn dây relay EFI

+ Kiểm tra sự thông mạch giữa cực 2 và cực 4: Dùng đồng hồ

VOM đo 2 chân 2 và 4. Điện trở giữa 2 cực khi chưa cấp điện 1 và 3 là ∞ nếu

khác phải thay relay.

Hình 19: Kiểm tra thông mạch 2 chân tiếp điểm

105

+ Kiểm tra tình trạng tiếp xúc của 2 chân tiếp điểm: Cấp nguồn

vào 2 chân 1, 3. Đo điện trở 2 chân 2 và 4. Điện trở tiêu chuẩn bằng 0. Nếu khác

thay relay.

Hình 20: Kiểm tra t nh trạng tiếp xúc chân 2 và 4

5.2.2 Khóa điện.

Mục đích: + Kiểm tra sự hoạt động ổn định của khóa điện để đảm bảo các

thiết bị của hệ thống làm việc ổn định.

Chuẩn bị: + Đồng hồ VOM


+Dùng đồng hồ VOM đo điện trở cực B+ và IG .Điện trở hai

cực của này có giá trị tiêu chuẩn bằng ∞ lúc khóa ở vị trí off và bằng 0 lúc ở vị

trí ON.

+ Dùng đồng hồ VOM đo điện trở cực B+ và ST. Điện trở hai

cực này bằng ∞ tại vị trí off, ON và bằng 0 tại vị trí STA.

106

Hình 21: Kiểm tra khóa điện

Đo cực B+ với IG và ST

Vị trí IG ST

OFF ∞ ∞

ON 0Ω ∞

STA 0Ω 0Ω

5.3 Kiểm tra điện áp cung cấp cho các cảm biến.

Mục đích: + Kiểm tra nguồn cung cấp cho các cảm biến để đảm bảo sự

hoạt động của các cảm biến được chính xác, tránh hiện tượng cảm biến đưa tín

hiệu sai gây ra sự hoạt động mất chính xác của hệ thống.


+ Accu 12v

+ Dây dẫn.

Các bước kiểm tra: + Cấp nguồn cho ECU và tiến hành kiểm tra. Lần lượt

đo điện áp các chân VC, THA, THW, PIM, VTA với chân E2.

Tín

hiệu VC THA PIM VTA THW

Điện áp 5V 2V 3.6V 0.2-

3.8V 2V

+ Kiểm tra sự thông mạch giữa E2 và mass cảm biến bằng cách đo điện trở

giữa E2 và mass cảm biến. Điện trở tiêu chuẩn là 0Ω

5.4 Kiểm tra sự hoạt động của các cảm biến.

a. Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát

Mục đích: + Kiểm tra sự hoạt động của cảm biến nước để xem cảm biến có

hoạt đông hay không và có hướng điều chỉnh xử lý.

107

+ Kiểm tra được sự ảnh hưỡng của nhiệt độ lên cảm biến nước.

+ Biết được sự thay đổi điện áp khi nhiệt độ nước thay đổi.

An toàn: + Không được mắc lộn cực của cảm biến nước.

+ Khi cấp nguồn cho cảm biến phải cẩn thận không được để

chạm chập

Chuẩn bị: + Nhiệt kế

+ Nước nóng, thiết bị gia nhiệt

+ Đồng hồ VOM

Các bước kiểm tra: - Kiểm tra điện trở cảm biến theo nhiệt độ.

+ Nung nóng cảm biến cùng với nước bởi thiết bị gia nhiệt, lần

lượt kiểm tra điện trở của cảm biến ở các mức nhiệt độ tiêu chuẩn.

Nhiệt độ nước

(0C)

20 40 60 80 100

Ñieän trôû (kΩ) 2.5 1.2 0.6 0.3 0.2

+ So sánh giá trị đo được từ thực nghiệm so với các giá trị tiêu

chuẩn của cảm biến do nhà chế tạo đưa ra. Nằm trong vùng giá trị sữ dụng là

được không thì thay mới.

108

Hình 22: Kiểm tra cảm biến nước làm mát

+ Chú ý: Nếu cảm biến nhiệt độ nước làm mát hỏng thì ECU sẽ

làm việc ở chế độ tiêu chuẩn là 800c.

Hình23: Kiểm tra điện áp chân cảm biến nước

+ Giả lập tín hiệu cho cảm biến nước bằng biến trở.

+ Một điện trở mắc song song với cảm biến nước, một biến trở

mắc nối tiếp với cảm biến nước và điện trở nhằm mục đích giả lập tín hiệu gửi

về ECU gần chính xác với đường đặc tuyến của nó.

b. Kiểm tra cảm biến MAP.

Mục đích: + Kiểm tra được sự hoạt động của cảm biến

+ Biết được cách kiểm tra một cảm biến MAP

An toàn: + Phải xác định chính xác các chân cảm biến theo tài liệu của

nhà sản xuất

+ Khi cấp nguồn cảm biến phải cẩn thận tránh để chạm chập.

109

Dụng cụ: + Đồng hồ VOM

+ Bơm chân không và đồng hồ đo áp suất chân không

+ Bộ nguồn 5v hoặc nguồn từ ECU

Dây đẫn điện, giắc gim và các dụng cụ khác.


+ Cảm biến MAP sử dụng trong mô hình là của công ty

DENSO sản xuất lắp đặt cho xe toyota. Tra tài liệu sản xuất tìm được thứ tự

chân cảm biến như sau.

Hình 24: Kiểm tra cảm biến MAP

+ Kết nối bộ nguồn tới cảm biến theo thứ tự chân như hình vẽ

+ Nối đường ống chân không với bơm chân không.

+ Đo điện áp giữa chân PIM với E2 ứng với các giá trị của độ

chân không trên đồng hồ.

+ Đo điện áp giữa chân VC và chân E2 rồi so sánh với điện áp

tiêu chuẩn là 4,5 – 5.5 v

110

Hình 25: Kiểm tra điện áp ngu n MAP

+ Giả lập tín hiệu cảm biến MAP

+ Một biến trở và một điện trở mắc nối tiếp với nhau và chúng được mắc

xuống mass nhằm giả lập sự đóng mở transistor trong cảm biến MAP.

c. Kiểm tra cảm biến bƣớm ga.

Mục đích: + Xác định chính xác các chân của cảm biến

+ Kiểm tra được sự hỏng hóc của cảm biến để tiến hành thay

thế

An toàn: + Phải xác định chính xác các chân cảm biến trước khi cấp

nguồn.

+ Kiểm tra kỹ các giắc gim để tránh chạm chập.


+ Dây điện, giắc gim và các dụng cụ cần thiết.

Các bước tiến hành:

+ Dựa vào sơ đồ nguyên lý của bướm ga để tiến hành đo tìm ra

các chân của cảm biến

111

Hình 26: Sơ đ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga.

+ Dùng đồng hồ VOM thang đo thông mạch đo lần lượt các

chân của cảm biến. Trường hợp nào điện trở bằng 0 đó là 2 chân E2 và IDL

+ Lấy một trong 2 chân vừa đo được dùng đồng hồ VOM thang

đo điện trở đo lần lượt với các chân còn lai, kết hợp với xoay bướm ga mở. Ta

có:

Chân cảm biến VTA VC

E2 R tăng R giảm

IDL ∞ ∞

+ Sau khi tìm được vị trí các chân của cảm biến tiến hành cấp mạch nguồn

cho cảm biến theo hình 14. Đo giá trị điện áp của Chân VTA và IDL với E2 theo

các vị trí mở của cánh bướm ga ta có

Vị trí cánh bướm ga MIN MAX

VTA 0.5v 3.8v

IDL 12v 0v

112

d. Kiểm tra cảm biến cốt cam, cảm biến cốt máy

Mục đích: + Kiểm tra được sự hu hỏng trong cuôn dây nhận tín hiệu

An toàn: + Không được cấp nguồn cho cảm biến cốt cam và cốt máy.

+ Sử dụng đồng hồ VOM đúng thang đo


Các bước thực hiện

+ Dùng đồng hồ VOM thang đo diện trở đo thông mạch giửa 2

chân các cảm biến G+ và G-, Ne+ và Ne-. So sánh với giá trị điện áp tiêu chuẩn.

Tín hiệu Điều kiện Điện trở ( Ω )

Cuộn nhận tín hiệu

NE+, Ne-

Động cơ lạnh (-10 đến

500c)

185 - 275

Động cơ nóng ( 50 đến

1000c)

240 - 325

Cuộn nhận tín hiệu

G+, G-

Động cơ lạnh (-10 đến

500c)

370 - 550

Động cơ nóng ( 50 đến

1000c)

475 - 650

Hình 27: Mạch điện cảm biến trục cam và trục khủy

5.5 Kiểm tra tín hiệu điều khiển từ ECU.

a. Tín hiệu điều khiển đánh lửa.

Mục đích:

+ Xác định được tín hiệu điều khiển đánh lửa từ ECU

113

+ Xác định được các tín hiệu quyết định đánh lửa.

An toàn:

+ Khi kết nối phải xác định chính xác các chân ECU trước khi

cấp nguồn

+ Tránh chạm chập các mối nối khi kiểm tra

+ Không được mắc lộn cực accu.

Chuẩn bị:

+ ECU động cơ

+ Led, điện trở, dây nối và các dụng cụ cần thiết

+ Accu 12v

+ Cảm biến cốt cam, cốt máy và bộ dẫn động.


+ Kết nối các thành phần như hình vẽ

+ Đo điện áp chân VC. Điện áp tiêu chuẩn 4.9V – 5.1V. Nếu

không đủ phải kiểm tra lại.

+ Chạy cảm biến, kiểm tra LED. Led chớp tắt liên tục là ECU

có điều khiển đánh lửa.

Hình 28: Sơ đ mạch điện kiểm tra điều khiển đánh lửa

114

b. Kiểm tra boobin đánh lửa.

Mục đích:

+ Xác định được các chân bô bin của hệ thống đánh lửa

+ Kiểm tra sự hoạt động của bô bin để có hướng sửa chửa thay

thế

An toàn:

+ Xác định chính xác các chân của bo bin trước khi tiến hành

kiểm tra để tránh hư hỏng IC đánh lửa trong bôbin.

+ Kiểm tra tránh chạm chập các dây điện trong khi kiểm tra.

+ Không được mắc lộn cực Accu.

Chuẩn bị:

+ Dây dẫn, Led, điện trở,

+ Accu 12v.

Các bước thực hiện:

+ Tra tài liệu quy tắc của thứ tự chân boobin của toyota . Bô bin

đôi toyota có thứ tự chân. E, F, T, B. Trong đó: E là mass, F là chân phản hồi

đánh lửa về chân IGF. T là chân điều khiển thời điểm đánh lửa nối với chân

IGT. B là chân +12.

+Kết nối các thành phần như hình vẽ.

Hình 29: Kiểm tra bô bin đánh lửa.

+ Sau khi kết nối các dây dẫn và các thành phần như hình vẽ.

Kích chân T nếu có tia lửa điện phát ra là bô bin còn dùng được nếu không phải

thay bô bin mới.

115

c. Kiểm tra sự hoạt động của hệ thống đánh lửa.

Mục đích:

+ Hiểu được mạch điện nguyên lý và thực tế của bô bin và hệ

thống điều khiển điện tử

+ Giúp sinh viên có cơ hội tận tay thực hành lắp ráp các bộ

phận của hệ thống đánh lửa

An toàn:

+ Phải thật cản thận khi tiến hành xác định chân và kết nối các

thành phần để tránh cháy hỏng các thiết bị cũng như ECU.

+ Không được lắp sai cọc accu.

+ Kiểm tra các dây dẫn và giắc nối bảo đảm là không có chạm

chập trước khi cấp nguồn.

Chuẩn bị:

+ Các dụng cụ cần thiết, dây dẫn, ….

+ Accu 12v


+ Lắp ráp các thành phần của hệ thống như hình vẽ

Hình 30: Kiểm tra điều khiển Bôbin

116

+ Sau khi lắp ráp các thành phân tiến hành cấp nguồn và kiểm

tra tia lửa của bu gi ở các bo bin.

+ Nếu không có tia lửa kiểm tra lại các cảm biến, nguồn cấp cho

ECU, nguồn 5v, các chân bô bin .

d. Tín hiệu điều khiển kim phun.

Mục đích:

+ Kiểm tra sự điều khiển của ECU đối với kim phun

An toàn:

+ Phải thật cản thận khi tiến hành xác định chân và kết nối các

thành phần để tránh cháy hỏng các thiết bị cũng như ECU.

+ Không được lắp sai cọc accu.

+ Kiểm tra các dây dẫn và giắc nối bảo đảm là không có chạm

chập trước khi cấp nguồn.

+ Các kim phun nhịp mass trong hộp nên cần phải chú ý chính

xác các thiết bị

Chuẩn bị:

+ Các dụng cụ cần thiết, dây dẫn, ….

+ Accu 12v

+ Led, điện trở.


+ Lắp ráp các thành phần của hệ thống như hình vẽ

+ Sau khi lắp ráp quay cảm biến LED sẽ chớp tắt, nếu không có

phải kiểm tra lại IGF và các thành phần khác.

117

Hình 31: Kiểm tra điều khiển kim phun.

5.6 Kiểm tra hệ thống nhiên liệu.

a. Kiểm tra hoạt động của bơm nhiên liệu

Mục đích:

+ Kiểm tra được sự hoạt động của bơm

+ Hiểu được mạch điện điều khiển của bơm

+ Có khả năng khắc phục được những hư hỏng đối với hệ thống

cung cấp điện co bơm

Chuẩn bị:

+ Giắc nối, dây dẫn, các dụng cụ cần thiết…

+ Đồng hồ VOM

+ Accu 12v.

+ Đồng hồ kiểm tra áp suất nhiên liệu


+ Kiểm tra trực tiếp trên mô hình dựa vào sơ đồ mạch điện.

118

Hình 32: Mạch điện bơm xăng

+ Kết nối đồng hồ đo áp suất nhiên liệu với đường ống nhiên

liệu

+ Bật khóa điện lên vị trí IG

+ Nối tắt chân B+ và chân Fp trên giắc chẩn đoán.

Hình 33: Nối chân bơm xăng

+ Xem đồng hồ áp suất nhiên liệu.

+ Nếu có áp suất nhiên liệu chứng tỏ bơm đã hoạt động. So

sánh với giá trị tiêu chuẩn của nhà sản xuất đưa ra với bơm nhiên liệu là : 2,7 –

3,1 kg/cm2 .

+ Nếu không có áp suất nhiên liệu thì kiểm tra lại các vị trí sau:

119

o Có điện áp cấp đến bơm hay không bằng cách đo điện áp lúc bật IG

của chân +B với chân Mass.

o Kiểm tra điện trở của bơm bằng cách đo điện trở giửa 2 chân +, -

của bơm xăng. Điện trở của bơm tiêu chuẩn là 0.5 – 3 Ω.

o Kiểm tra mạch nối mass của bơm bằng cách đo thông mạch từ -

bơm tới mass.

o Kiểm tra sự hoạt động của relay bơm, mạch cấp nguồn.

b. Kiểm tra hoạt động của relay bơm.

Mục đích:

+ Biết cách xác định được các chân của relay bơm

+ Hiểu được sự hoạt động của relay để có thể tiến hành lắp ráp

cũng như kiểm tra sửa chữa.

Chuẩn bị:

+ Đồng hồ VOM

+ Dây điện và các giắc nối

+ Accu 12v


+ Dùng đồng hồ VOM thang đo điện trở để xác định các chân.

Chân

relay +B STA E FC FP

+B x ∞ ∞ 120 -

150Ω

∞

STA ∞ x 20 -

30Ω ∞ ∞

E ∞ 20 -

30Ω x ∞ ∞

FC 120 - ∞ ∞ x ∞

120

150Ω

FP ∞ ∞ ∞ ∞ x

Hình 34 : Kiểm tra các chân relay.

+ Dựa vào bảng xác định được các chân của relay.

+ Cấp nguồn +12 vào chân +B và STA. Lần lượt nhịp mass các

chân FC, E để kiểm tra sự hoạt động của relay. Cùng lúc đó đo điện áp chân Fp

với mass. Điện áp tiêu chuẩn phải bằng điện áp accu hiện tại. Nếu không phải

thay relay.

Hình 35: Kiểm tra sự hoạt động của relay.

c. Kiểm tra sự hoạt động của điều áp.

Mục đích:

+ Kiểm tra được đường cấp nhiên liệu có đủ áp suất hay không.

+ Có hướng khắc phục những hư hỏng có thể xây ra trong hệ

thống.

Chuẩn bị

121

+ Đồng hồ áp suất

+ Accu 12v

Các bước tiến hành:

+ Nối tắt Fp với +B trên giắc chẩn đoán.

+ Nếu áp suất tăng mạnh mà đường dầu hồi không có dầu thì có

thể đường ống nhiên liệu bị tắc.

+ Nếu áp suất tăng không lớn nhưng vẫn quá giá trị tiêu chuẩn

hoặc quá thấp dầu về theo đường ống hồi thì có thể điều áp bị hỏng.

d. Kiểm tra sự hoạt động của kim phun.

Mục đích:

+ Kiểm tra được tình trạng làm việc của kim phun

+ Kiểm tra được trạng thái phun của kim phun.

Chuẩn bị:

+ Đồng hồ VOM

+ Dây nối và các giắc gim

+ Các dụng cụ cần thiết.

Các bước tiến hành

+ Rút giắc nối kim phun.

+ Đo điện trở kim phun. Điện trở tiêu chuẩn phải là 12Ω. Nếu

không đạt thay kim phun.

Hình36: Kiểm tra kim phun

122

+ Kiểm tra hoạt động của kim phun bằng cách cấp điện 12v vào

hai chân kim phun và nhịp nhịp. Nếu có tiếng lách tách thì kim phun còn hoạt

động.

+ Kiểm tra mạch cấp nguồn cho kim phun. Sữ dụng sơ đồ mạch

sau.

Hình37: Sơ đ mạch điện kim phun.

+ Dựa vào sơ đồ mạch điện đo thông mạch giữa 1 chân giắc

kim phun với #10 hoặc #20 yêu cầu điện trở phải là 0Ω.

+ Bật khóa IG đo điện áp chân kim phun với mass. Yêu cầu

điện áp tiêu chuẩn phải là 12v hoặc bằng điện áp accu hiện tại. Nếu không có

phải kiểm tra lại mạch cung cấp nguồn.

+ Khi kiểm tra kim phun trên mô hình, nếu mô hình đánh lữa

hoạt động mà kim không phun thì phải kiểm tra lại mạch cấp nguồn, tín hiệu

phản hồi đánh lữa IGF.

5.7 Phƣơng pháp kiểm tra hỏng hóc bằng đèn báo Check.

Mục đích:

+ Biết cách truy xuất mã lỗi bằng đèn check.

+ Cách xóa mã lỗi.

+ Cách tìm vùng hỏng hóc bằng đèn check.

123

Chuẩn bị:

+ Dây chẩn đoán.

+ Đồng hồ VOM.


Đèn báo check và cách truy xuất mã lỗi.

+ Xoay công tắc máy về IG đèn báo check sáng nếu như động

cơ chưa quay tương ứng với mô tơ cảm biến cốt cam cốt máy chưa quay. Đèn

báo động cơ sẽ sáng. Sau đó sẽ tắt nếu động cơ khởi động hay mô tơ quay. Nếu

đèn vẫn sáng thì hệ thống có lỗi.

Cách truy xuất mã lỗi:

- Kiểm tra điện áp ắcquy trên 11V.

- Xoay công tắc máy sang vị trí ON, không khởi động động cơ.

- Nối tắt đầu dây T và E1 của giắc kiểm tra (diagnosis)

Hình 38: Giắc chẩn đoán

- Đọc số lần chớp của đèn báo sẽ có được mã hỏng hóc

Mã hỏng hóc:

Trong trường hợp có sự cố trong hệ thống, đèn báo sẽ chớp như sau:

124

- Mã hỏng hóc bao gồm hai số, số hàng chục và số hàng đơn vị, các lần chớp

cho một số cách nhau 0,5s. Sau khi chớp cho số hàng chục nghỉ 1,5s rồi chớp

cho số hàng đơn vị.

- Nếu có hai hay nhiều mã hỏng hóc trở lên thì khoảng cách giữa các mã là

2,5s.

- Sau khi tất cả các mã hỏng hóc đã truy xuất ra hết, đèn báo sẽ nghỉ 4,5s sau

đó chớp lại như ban đầu.

Ví dụ cho mã 12 (Cảm biến NE) và mã 31 (cảm biến MAP)

Hình 39. Dạng mã lỗi trong hệ thống tự chẩn đoán

Xóa mã hỏng hóc

Sau khi khắc phục vùng hỏng hóc phải xóa bỏ mã hỏng hóc lưu giử trong bộ

nhớ của ECU. Thao tác xóa code như sau:

- Công tắc máy OFF, tháo cầu chì EFI 15A hoặc tháo cực âm ắcquy trong

10s.

- Sau khi xóa code, cho động cơ chạy thử sau đó kiểm tra lại nếu mã hỏng

hóc vẫn xuất hiện chứng tỏ chưa khắc phục được hết hư hỏng.

126

KẾT LUẬN

Qua việc thực hiện đề tài, chúng em đã nắm bắt được một khối lượng khá

lớn các kiến thức chuyên ngành. Sự kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và lắp đặt

mô hình càng giúp chúng em hiểu sâu hơn về các kiến thức lý thuyết mà chúng

em đã được nghiên cứu qua sách vở.

Thông qua mô hình, các kiến thức lý thuyết về hệ thống được khẳng định

và thể hiện một cách trực quan. Do đó mô hình của chúng em có thể sử dụng

cho việc giảng dạy và học tập rất tốt. Tạo điều kiện cho các sinh viên khóa sau

có thể tiếp cận thực tế ngay trên mô hình.

Về cơ bản, mô hình đã được hoàn thành nhưng do có những hạn chế về tài

chính và thời gian nên mô hình không thể tránh khỏi những thiếu sót như:

- Các xylanh sử dụng trong mô hình là đồ tự chế nên việc kiểm tra lưu

lượng phun của kim phun không được chính xác. Để thực hiện được điều này, ta

cần phải đặt làm các xylanh bằng thủy tinh có các vạch đo thể tích chính xác. Ở

mổi đường ống nhiên liệu hồi về thùng chứa cần bố trí các van để thuận tiện cho

việc kiểm tra lượng phun của kim phun.

- Các thiết bị trên mô hình hầu hết là các thiết bị đã qua sử dụng cố thể hoạt

động không được chính xác, cùng với đó là dụng cụ kiểm tra của nhóm còn thô

sơ không thể chính xác được hoàn toàn nên có nhiều sai sót trong quá trình kiểm

tra.

- Hệ thống phun xăng sử dụng trên mô hình đã ra đời cũng khá lâu nên so

với các hệ thống phun xăng điện tử ngày nay, nó còn thiếu khá nhiều chức năng.

Nếu có khả năng hơn về tài chính, chúng em sẽ sử dụng hệ thống phun xăng

hiện đại hơn, qua đó ta có thể sử dụng các thiết bị chẩn đoán để hiển thị hay xóa

mã lỗi – Một tính năng mà hầu hết trên các ô tô sản xuất hiện nay đều có.

Hy vọng đề tài của chúng em có thể phần nào giúp ích được cho các Thầy

trong việc giảng dạy cho sinh viên các khóa sau. Mặc dù đã rất cố gắng trong

quá trình thực hiện nhưng còn rất nhiều sai sót, chúng em rất mong đề tài của

127

chúng em được các Thầy và các bạn sinh viên các khóa sau quan tâm và giúp đỡ

để đề tài chúng em được hoàn thiện hơn.

128

KIẾN NGHỊ

Nhờ những ưu điểm của các hệ thống điện – điện tử mà chúng ngày càng được

ứng dụng rộng rãi trên ô tô. Về vấn đề điều khiển động cơ thì hiện nay hầu hết

các xe của các hãng cũng đã chuyển điều khiển cơ khí sang điều khiển bằng điện

tử. Nhằm giúp cho sinh viên ra trường có thể tiếp cận và theo kịp sự phát triển

của các hệ thống điện và điện tử trên ô tô, nhà trường nên có những lớp học

chuyên đề về điện - điện tử đào tạo sâu hơn về lý thuyết kết hợp với thực hành

để sinh viên có thể hiểu hơn rõ về lý thuyết đồng thời nâng cao tay nghề.

129

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện và điện tử trên ô tô hiện đại, NXB Đại

học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2003.

2. Đỗ Văn Dũng, Sổ tay tra cứu mạch điện điều khiển động cơ

3. Toyota service training, Tài liệu đào tạo Tập 1 TCCS (hệ thống điều

khiển bằng máy, Giai đoạn 3).

4. Toyota service training, Tài liệu đào tạo Tập 5 EFI (hệ thống phun

xăng điện tử, giai đoạn 2).

5. Nguyễn Oanh, Phun xăng điện tử EFI, NXB tổng hợp Thành phố Hồ

Chí Minh, 2005.

6. Internet. Oto-hui.com, Google.com.vn….

7. Toyota service training 3S-FE, 3S-FSE. 1996-2003. Russian

Đồ án khả ố đầ ới -...

Documents