Giáo trình Hệ thống điều khiển động cơ (Nghề Công nghệ ô tô CĐTC)

TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP KHOA CƠ KHÍ – XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ NGHỀ: CƠNG NGHỆ Ơ TƠ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định Số: ngày tháng Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Trong năm gân đây, công nghệ ô tô phát triên với tốc độ chóng mặt Hệ thống điện động điều khiển động có thay đối vượt bậc, nhằm tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng tiện nghi an tồn, giảm độ độc hại khí thải, đáp ứng yêu cầu ngày cao người tiêu dùng tiêu chuẩn phát thải ngày khắt khe Ngày nay, động đốt hệ thống điện tử phức tạp, bao gồm lĩnh vực: khí, điện - điện tử cơng nghệ thơng tin Trên hầu hết hệ thống điện động điều khiển động có mặt máy tính lập trình thơng minh, điều khiên q trình hoạt động Các hệ thống đời, ứng dụng rộng rãi nhanh chóng loại động xăng lẫn diesel, sử dụng tơ mà cịn tàu thủy, tàu hỏa động tĩnh Giáo trình hệ thống điều khiển động biên soạn dựa kiến thức đào tạo kỹ thuật viên Hãng xe tiếng như: Toyota, Kia,…và giáo trình ngành Động lực trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Ngồi ra, giáo trình cịn biên soạn với tiêu chí dựa thiết bị dạy học sẵn có Khoa Cơ khí-Xây dựng – Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp Cuốn giáo trình lý thuyết viết thành chương: Chương 1: Hệ thống điều khiển động xăng Chương 2: Hệ thống điều khiển động Diesel Đây lần giáo trình hệ thống điều khiển động đưa vào giảng dạy nên khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong đóng góp quý báu từ Quý Thầy cô bạn đọc Đồng Tháp, ngày 20 tháng 12 năm 2020 Người biên soạn ThS Nguyễn Thành Nhân MỤC LỤC  TRANG Lời giới thiệu Mục lục Giới thiệu môn học Chương 1: Hệ thống điều khiển động xăng Khái quát Các tín hiệu đầu vào hệ thống điều khiển động 12 Hệ thống phun nhiên liệu điện tử 33 Hệ thống đánh lửa sớm điện tử 42 Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC 48 Chương 2: Hệ thống điều khiển động Diesel 55 Khái quát 55 Hệ thống phun dầu điện tử 57 Hệ thống điều khiển 63 Tài liệu tham khảo 80 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên môn học: Hệ thống điều khiển động Mã môn học: CMH 18 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Mơn học hệ thống điều khiển động học sau môn học nguyên lý cấu tạo động cơ, kỹ thuật điện, điện tử - Tính chất: Là mơn học lý thuyết chun mơn - Ý nghĩa vai trị môn học: Hệ thống điều khiển động có thay đối vượt bậc, nhằm tăng cơng suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng tiện nghi an tồn, giảm độ độc hại khí thải, đáp ứng yêu cầu ngày cao người tiêu dùng tiêu chuẩn phát thải ngày khắt khe Mơn học có vai trị quan trọng nhằm cung cấp kiến thức quy trình điều khiển động máy tính Máy tính điều khiển động gọi ECU động (hoặc ECM: Môđun điều khiển động cơ) Hệ thống điều khiển máy tính sau ECU động xử lý tín hiệu vào từ cảm biến truyền tín hiệu điều khiển đến chấp hành (đánh lửa, phun nhiên liệu,…) Mục tiêu môn học/mô đun: - Về kiến thức: + Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển động xăng động diesel + Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động cảm biến động + Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa sớm điện tử chức điều khiển động - Về kỹ năng: + Nhận dạng cảm biến động cơ; + Nhận dạng hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa động - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Làm việc độc lập làm việc theo nhóm, giải cơng việc, vấn đề phức tạp điều kiện làm việc thay đổi + Chấp hành nghiêm túc quy định học tập + Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận Nội dung môn học/mô đun: CHƢƠNG 1: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XĂNG Mã chƣơng: CMH 18-01 Giới thiệu: Hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử đời phát huy ưu điểm bật Hệ thống phun nhiên liệu điện tử bao gồm nhiền cảm biến để phát điều kiện hoạt động động xe Các cấu chấp hành để điều khiển thông số hoạt động động động Một máy tính (ECU) xử lý tất liệu liên quan đưa tín hiệu điều khiển Hệ thống trì điều kiện hoạt động tối ưu cho động Hệ thống điều khiển động xăng sau ECU động xử lý tín hiệu vào từ cảm biến truyền tín hiệu điều khiển đến chấp hành (đánh lửa, phun nhiên liệu,…) Chức xử lý tín hiệu điều khiền đầu có thề chia thành lĩnh vực: Kiềm soát phun nhiên liệu, điều khiển đánh lửa, điều khiển tốc độ không tải, tự chần đốn Mục tiêu: + Trình bày cấu tạo, ngun lý hoạt động hệ thống điều khiển động xăng + Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động cảm biến động xăng + Hiểu rỏ thuật toán điều khiển phun xăng, đánh lửa chức hệ thống điều khiển khác + Nhận biết thành phần hệ thống điều khiển động xăng, sơ đồ cấu tạo cảm biến, hộp điều khiển, cấu chấp hành Nội dung chính: Khái quát 1.1 Điều khiển động xăng máy tính Động xăng sinh cơng qua chu trình giãn nở hỗn hợp xăng khơng khí Ba yếu tố chủ yếu động xăng để sinh cơng là: hỗn hợp hịa khí (hịa khí) tốt, nén tốt, đánh lửa tốt Hình 1.1 Ba yếu tố động xăng Động xăng sử dụng tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp khơng khí nhiên liệu Thơng thường, hỗn hợp hịa trộn bên ngồi buồng đốt Vịi phun lắp cổ nạp phun nhiên liệu vào phía trước xu páp nạp hịa trộn với khơng khí Piston xuống, hỗn hợp khơng khí nhiên liệu đưa vào buồng đốt Piston lên chu kỳ nén bắt đầu, đến cuối hành trình nén, bugi bật tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp, lượng cháy sinh đẩy piston xuống làm quay trục khuỷu Cuối piston lên, xu páp nạp mở khí thải đẩy ngồi Trong q trình cháy, ngồi CO2, H2O buồng đốt cịn tạo khí độc hại CO, HC Nox, nhiều biện pháp đưa để làm giảm nồng độ chất khí độc hại phận quan trọng xúc tác thành phần Hình 1.2 Nguyên lý làm việc động xăng kỳ Xăng hỗn hợp số dạng hyđrôcacbon, chủ yếu ốctan (C8H18) 2C8H18 + 25 O2 = 16CO2 + 18 H2O Chỉ số ốc tan thước đo tiêu chuẩn hiệu suất động Chỉ số octan cao, nhiên liệu chịu nén trước đốt cháy Theo nghĩa rộng, nhiên liệu có số octan cao sử dụng động xăng hiệu suất cao đòi hỏi tỷ số nén cao  Ảnh hưởng thành phần hổn hợp nhiên liệu Để hoạt động, động xăng cần ô xy nhiên liệu Trong không khí, xy chiếm 21% Trong nhiên liệu, chủ yếu chứa hợp chất hydrocarbons Khi nhiên liệu cháy khơng khí sản sinh lượng Tỉ lệ hịa trộn lý thuyết đủ để khơng khí đốt hết nhiên liệu 14.7:1 gọi tỷ lệ hỗn hợp lý tưởng () Suất tiêu hao nhiên liệu động xăng phụ thuộc nhiều vào tỉ lệ (Lambda) Trong động ngày nay, để suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất, tỉ lệ dao động từ (15 ~ 18):1, nghĩa cần 15 đến 18kg khơng khí để đốt cháy 1kg nhiên liệu tương đương 10.000lít khơng khí để đốt cháy lít nhiên liệu Hình 1.3 Tỷ lệ hổn hợp lý tưởng =1: Tỉ lệ hòa trộn lý tưởng 1: Tỉ lệ hịa trộn nghèo nhiên liệu (lượng khơng khí thực lớn lý thuyết) Trên lý thuyết, =1 tỉ lệ hòa trộn lý tưởng nhất, thực tế, tùy điều kiện hoạt động thực tế, đôi lúc tỉ lê phải lớn Ví dụ, chạy khơng tải bướm ga vị trí mở cực đại người ta cần 