Hệ thống phun xăng điện tử thực chất là hệ thống hòa khí mới. Khi sử dụng hệ thống này, bình xăng con sẽ được thay thế bằng bộ phun xăng điện tử. Điều này sẽ giúp tùy chỉnh và dễ dàng can thiệp vào việc phun nhiên liệu vào buồng đốt từ đó tối ưu hóa lượng nhiên liệu sử dụng.
Điều khiển phun nhiên liệu điện tử 7.1 Khái quát hệ thống điều khiển phun nhiên liệu điện tử 7.1.1 Lịch sử phát triển Vào kỷ 19, kỹ sư người Pháp - ông Stevan - nghĩ cách phun nhiên liệu cho máy nén khí Sau thời gian, người Đức cho phun nhiên liệu vào buồng cháy không mang lại hiệu Đầu kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu động tĩnh (nhiên liệu dùng động dầu hỏa nên hay bị kích nổ hiệu suất thấp) Tuy nhiên, sau sáng kiến ứng dụng thành công việc chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay Đức Đến năm 1966, hãng BOSCH thành công việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu khí Trong hệ thống phun xăng này, nhiên liệu phun liên tục vào trước supap hút nên có tên gọi K – Jetronic(K- Konstant– liên tục, Jetronic – phun) K – Jetronicđược đưa vào sản xuất ứng dụng xe hãng Mercedes số xe khác, tảng cho việc phát triển hệ thống phun xăng hệ sau KE –Jetronic, MonoJetronic, L-Jetronic, Motronic… Tên tiếng Anh K-Jetronic CIS (continuous injection system) đặc trưng cho hãng xe Châu Âu có loại cho CIS là: K – Jetronic, K – Jetronic – với cảm biến oxy KE – Jetronic (có kết hợp điều khiển điện tử) KE – Motronic (kèm điều khiển góc đánh lửa sớm) Do hệ thống phun khí cịn nhiều nhược điểm nên đầu năm 80, BOSCH cho đời hệ thống phun sử dụng kim phun điều khiển điện Có hai loại: hệ thống LJetronic(lượng nhiên liệu xác định nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp) D-Jetronic(lượng nhiên liệu xác định dựa vào áp suất đường ống nạp) Đến năm 1984, người Nhật (mua quyền BOSCH) ứng dụng hệ thống phun xăng L-Jetronicvà D-Jetronictrên xe hãng Toyota (dùng với động 4A – ELU) Đến năm 1987, hãng Nissan dùng L – Jetronicthay cho chế hòa khí xe Nissan Sunny Song song với phát triển hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển đánh lửa theo chương trình (ESA – electronic spark advance) đưa vào sử dụng vào năm đầu thập kỷ 80 Sau đó, vào đầu năm 90, hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS – direct ignition system) đời, cho phép không sử dụng delco hệ thống có mặt hầu hết xe hệ Ngày nay, gần tất ôtô trang bị hệ thống điều khiển động xăng diesel theo chương trình, giúp động đáp ứng yêu cầu gắt gao khí xả tính tiết kiệm nhiên liệu Thêm vào đó, cơng suất động cải thiện rõ rệt Những năm gần đây, hệ động phun xăng đời Đó động phun trực tiếp: GDI (gasoline direct injection).Trong tương lai gần, chắn GDI sử dụng rộng rãi (Hình 6.1) 7.1.2 Phân loại ưu nhược điểm Phân loại Hệ thống phun nhiên liệu phân loại theo nhiều kiểu Nếu phân biệt theo cấu tạo kim phun, ta có loại: a Loại CIS (continuous injection system) Đây kiểu sử dụng kim phun khí, gồm loại bản: - Hệ thống K – Jetronic: việc phun nhiên liệu điều khiển hồn tồn khí - Hệ thống K – Jetronic có cảm biến khí thải: có thêm cảm biến oxy - Hệ thống KE – Jetronic: hệ thống K-Jetronicvới mạch điều chỉnh áp lực phun điện tử - Hệ thống KE – Motronic: kết hợp với việc điều khiển đánh lửa điện tử Các hệ thống vừa nêu sử dụng xe châu Âu model trước 1987 Do chúng lỗi thời nên sách không đề cập đến b Loại AFC (air flow controlled fuel injection) Sử dụng kim phun điều khiểnbằng điện Hệ thống phun xăng với kim phun điện chia làm loại chính: − D-Jetronic (xuất phát từ chữ Druck tiếng Đức áp suất): với lượng xăng phun xác định áp suất sau cánh bướm ga cảm biến MAP (manifold absolute pressure sensor) − L-Jetronic (xuất phát từ chữ Luft tiếng Đức khơng khí): với lượng xăng phun tính tốn dựa vào lưu lượng khí nạp lấy từ cảm biến đo gió loại cánh trượt Sau có phiên bản: LH – Jetronicvới cảm biến đo gió dây nhiệt, LU – Jetronicvới cảm biến gió kiểu siêu âm… Nếu phân biệt theo vị trí lắp đặt kim phun,hệ thống phun xăng AFC chia làm loại: c Loại TBI (Throttle Body Injection) - phun đơn điểm Hệ thống cịn có tên gọi khác như: SPI (single point injection), CI (central injection), Mono – Jetronic Đây loại phun trung tâm Kim phun bố trí phía cánh bướm ga nhiên liệu phun hay hai kim phun Nhược điểm hệ thống tốc độ dịch chuyển hịa khí tương đối thấp nhiên liệu phun vị trí xa supap hút khả thất thoát đường ống nạp d Loại MPI (Multi Point Fuel Injection) - phun đa điểm Đây hệ thống phun nhiên liệu đa điểm, với kim phun cho xylanh bố trí gần supap hút (cách khoảng 10 – 15 mm) Ống góp hút thiết kế cho đường khơng khí từ bướm ga đến xylanh dài, nhờ vậy, nhiên liệu phun hịa trộn tốt với khơng khí nhờ xốy lốc Nhiên liệu khơng cịn thất đường ống nạp Hệ thống phun xăng đa điểm đời khắc phục nhược điểm hệ thống phun xăng đơn điểm Tùy theo cách điều khiển kim phun, hệ thống chia làm loại chính: phun độc lập hay phun kim (independent injection), phun nhóm (group injection) phun đồng loạt (simultaneous injection) Nếu vào đối tượng điều khiển theo chương trình, người ta chia hệ thống điều khiển động loại chính: điều khiển phun xăng (EFI electronic fuel injectiontheo tiếng Anh Jetronictheo tiếng Đức), điều khiển đánh lửa (ESA - electronic spark advance) loại tích hợp tức điều khiển phun xăng đánh lửa (hệ thống có nhiều tên gọi khác nhau: Bosch đặt tên Motronic, Toyota có tên (TCCS - Toyota Computer Control System), Nissan gọi tên (ECCS - Electronic Concentrated Control System…) Nhờ tốc độ xử lý CPU cao, hộp điều khiển động đốt ngày thường gồm chức điều khiển hộp số tự động quạt làm mát động Nếu phân biệt theo kỹ thuật điều khiển ta chia hệ thống điều khiển động làm loại: analogvà digital Ở hệ xuất từ 1979 đến 1986, kỹ thuật điều khiển chủ yếu dựa mạch tương tự (analog) Ở hệ thống này, tín hiệu đánh lửa lấy từ âm bobine đưa hộp điều khiển để, từ đó, hình thành xung điều khiển kim phun Sau đó, đa số hệ thống điều khiển động thiết kế, chế tạo tảng vi xử lý (digital) Ưu điểm hệ thống phun xăng − Có thể cấp hỗn hợp khí nhiên liệu đồng đến xylanh − Có thể đạt tỉ lệ khí nhiên liệu xác với tất dải tốc độ động − Đáp ứng kịp thời với thay đổi góc mở bướm ga − Khả hiệu chỉnh hỗn hợp khí nhiên liệu dễ dàng: làm đậm hỗn hợp nhiệt độ thấp cắt nhiên liệu giảm tốc − Hiệu suất nạp hỗn hợp không khí – nhiên liệu cao − Do kim phun bố trí gần supap hút nên dịng khí nạp ống góp hút có khối lượng thấp (chưa trộn với nhiên liệu) đạt tốc độ xoáy lốc cao, nhờ vậy, nhiên liệu khơng cịn thất đường ống nạp hịa khí trộn tốt 7.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình thuật toán điều khiển 7.2.1 Sơ đồ cấu trúc khối chức Sơ đồ cấu trúc khối chức hệ thống điều khiển động theo chương trình mơ tả hình 6.2 6.3 Hệ thống điều khiển bao gồm: ngõ vào (inputs) với chủ yếu cảm biến; hộp ECU (electronic control unit) bo não hệ thống có khơng có vi xử lý; ngõ (outputs) cấu chấp hành (actuators) kim phun, bobine, van điều khiển cầm chừng… (Hình 6.2) (Hình 6.3) 7.2.2 Thuật tốn điều khiển lập trình Thuật tốn điều khiển lập trình cho động nhà chế tạo viết cài đặt sẵn CPU Tùy thuộc vào chế độ làm việc hay tình trạng động cơ, mà ECU tính tốn dựa lập trình có sẵn để đưa tín hiệu điều khiển cho động làm việc tối ưu Điều khiển phun xăng Việc lựa chọn thuật toán điều khiển phun xăng phụ thuộc vào yếu tố mà nhà chế tạo ưu tiên như: - Điều khiển chống nhiễm Việc hịa trộn hỗn hợp thực cách phun đường ống nạp phun xylanh (GDI) Nếu đủ thời gian, hỗn hợp hịa khí phân bố đồng xylanh với tỉ lệ thay đổi khoảng 0.9 < < 1.3 Đối với động phun trực tiếp GDI với tỉ lệ hịa khí nghèo >1.3 phải tạo vùng hỗn hợp tương đối giàu vùng gần bougie buồng cháy Quá trình cháy có tia lửa đặc trưng bởi: • Ngọn lửa màu xanh hỗn hợp đồng tỉ lệ lý tưởng Trường hợp khơng có muội than hình thành • Ngọn lửa màu vàng hỗn hợp phân lớp tỉ lệ hịa khí nghèo Muội than hình thành Các chất độc khí thải như: CO, HC, NOX phụ thuộc mạnh vào tỉ lệ hịa khí: < 1: tăng lượng HC CO = 1: có đủ chất CO, HC, NOX để phản ứng với xúc tác Sau xúc tác có chất độc ≅1.1 : lượng NOX đạt giá trị cực đại nhiệt độ buồng cháy cao thừa oxy > 1.1: giảm NOX nhiệt độ buồng cháy, tăng hàm lượng HC không cháy hỗn hợp > 1.5: chế độ đốt nghèo với khí độc thấp trừ NOX Hàm lượng O2 cịn ống xả dùng để xác định tỉ lệ ≥1 thông qua cảm biến oxy - Công suất động − Hỗn hợp giàu < : công suất dung tích xylanh đạt cực đại nhờ lượng nhiên liệu tăng Sử dụng phổ biến chế độ tải lớn trước 1970 Ngày dùng chế độ làm nóng (warm-up) động Hàm lượng chất độc khí thải cao − Hỗn hợp lý tưởng = : công suất tương đối cao Được sử dụng để tăng hiệu suất xúc tác − Hỗn hợp tương đối nghèo < < 1.5 : hiệu suất tốt nhờ tăng lượng khí nạp hàm lượng NOX tăng Sử dụng chế độ tải nhỏ trước 1980 − Hỗn hợp nghèo > 1.5 : hiệu suất cao hàm lượng NOX cịn lớn, phải có xúc tác cho NOX Lượng nhiên liệu tổng cộng phun phụ thuộc vào thơng số sau: − Lưu lượng khí nạp theo thời gian m’a − Góc mở bướm ga αt − Tốc độ động n − Nhiệt độ động ϒe − Nhiệt độ mơi trường (khí nạp) ϒa − Điện áp ắc quy Ub Chức điều khiển phun xăng − Kiểm sốt lượng xăng phun theo thời gian theo lượng khí nạp để đạt tỉ lệ mong muốn − Tăng lượng nhiên liệu chế độ làm nóng sau khởi động lạnh − Tăng lượng khí nạp lẫn nhiên liệu (tăng hỗn hợp) cho động nguội ma sát lớn − Bù lượng nhiên liệu bám ống nạp − Cắt nhiên liệu giảm tốc tốc độ cao − Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp áp suất khí trời L - Jetronic − Điều chỉnh tốc độ cầm chừng − Điều chỉnh − Điều chỉnh lưu hồi khí thải Phun gián đoạn So với kiểu phun liên tục (K-Jetronic), phun gián đoạn tiết kiệm nhiên liệu nhờ độ xác cao Công suất động thay đổi khoảng lớn Ở chế độ hoạt động cố định, lượng xăng phun theo thời gian m’f tỉ lệ với công suất hiệu dụng Pe động Nếu phun gián đoạn, chu kỳ, lượng nhiên liệu phun Số lần phun giây tỉ lệ thuận với tốc độ động Tính tốn thời gian phun Lượng nhiên liệu cung cấp cho động kiểm soát thời gian phun, thời gian kim phun mở Như vậy, lượng nhiên liệu phun vào xylanh phụ thuộc vào lượng khơng khí Thời gian phun theo chu trình cháy phụ thuộc vào thơng số sau: − Lưu lượng khơng khí nạp tính khối lượng m’a: đo trực tiếp (trong L – Jetronic) gián tiếp (trong D – Jetronic) Ngoại trừ hệ thống phun nhiên liệu cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt, hệ thống phun nhiên liệu khác phải kết hợp với cảm biến nhiệt độ khí nạp áp suất khí trời − Lượng khơng khí theo kỳ ma: tính tốn cơng thức, theo chương trình nạp vào EEPROM − Tỉ lệ hịa khí lựa chọn o: tùy theo kiểu động cơ, tỉ lệ lý tưởng Một bảng giá trị (look-up table) chứa giá trị o=f (m’a,n) đưa vào EEPROM − Tỉ lệ hịa khí thực tế : phụ thuộc vào thông số nhiệt độ động q trình làm nóng hiệu chỉnh để tăng đặc tính động học (tăng tốc, giảm tốc, tải lớn, cầm chừng) Trong động diesel, > 1.3 − Điện áp ắc quy: ảnh hưởng đến thời điểm nhấc kim phun Vì vậy, để bù trừ thời gian phun phải cộng thêm khoảng thời gian tùy theo điện áp ắc quy Tính tốn thời gian mở kim D-Jetronic: phương pháp tốc độ - tỉ trọng Một yếu tố quan trọng điều khiển phun xăng phải xác định khối lượng khơng khí vào xylanh Lượng xăng tương ứng tính tốn để bảo đảm tỉ lệ hịa khí mong muốn Trên thực tế, khơng thể đo xác khối lượng khơng khí vào xylanh Vì vậy, điều khiển động phun xăng, người ta thường dựa lưu lượng khơng khí qua đường ống nạp tính khối lượng Có phương pháp để xác định khối lượng khơng khí: Trong phương pháp trực tiếp, khối lượng khơng khí đo cảm biến dây nhiệt (airmass sensor) Trong phương pháp gián tiếp, người ta sử dụng cảm biến đo thể tích khơng khí (dùng cảm biến đo gió loại cánh trượt, cảm biến Karman…) cảm biến đo áp suất đường ống nạp (MAP sensor), sau phối hợp với cảm biến đo nhiệt độ khí nạp cảm biến đo tốc độ động để tính tốn khối lượng khơng khí Phần tính tốn cài sẵn EEPROM Phương pháp gọi phương pháp tốc độ – tỉ trọng 7.3 Điều khiển nhiên liệu 7.3.1 Điều khiển nhiên liệu hệ thống nhiên liệu dùng chế hịa khí Sơ lược điều khiển hệ thống nhiên liệu với chế hịa khí: (Hình 6.106) Trong chế hịa khí, xăng cung cấp cho động hút từ vòi phun nhờ lực hút chân khơng tạo dịng khí qua họng khuếch tán Nếu chênh lệch độ cao (h) miệng vòi phun mức nhiên liệu buồng phao thay đổi lượng xăng cung cấp từ vịi phun thay đổi tỉ lệ khí - nhiên liệu thay đổi Do vậy, mức xăng buồng phao phải giữ cố định Điều thực hệ thống phao Lượng xăng cung cấp qua vịi phun xác định chênh lệch áp suất khơng khí (chân khơng) họng khuyết tán áp suất khí buồng phao Khi xăng từ bơm nhiên liệu qua van kim vào buồng phao, phao lên đóng van kim lại dừng việc cấp xăng Khi xăng buồng phao bị tiêu thụ, mức xăng giảm van kim mở, xăng chảy vào buồng phao Bằng cách xăng buồng phao giữ mức cố định Do mức xăng buồng phao thay đổi, phao nâng lên hạ xuống, chuyển động truyền đến van kim qua cần đẩy Lị xo ngăn khơng cho van kim tự động mở đóng chuyển động lên xuống phao có di chuyển xe giữ cho mức nhiên liệu không đổi Trên hệ thống điều khiển nhiên liệu chế hịa khí việc điều khiển nhiên liệu chủ yếu dựa vào cấu điều khiển áp thấp khí Chỉ có vài phận điều khiển điện như: van từ chống dieseling (hiện tượng động tiếp tục nổ tắt máy), hệ thống mở bướm gió tự động, cơng tắc vị trí bướm ga Trong phần giáo trình xem xét điều khiển điện * Van từ Hiện tượng động tiếp tục chạy sau khóa điện ngắt gọi tượng “dieseling” Chống lại tượng hai cách: ngừng cung cấp nhiên liệu cho CHK cấp nhiều khí cho hệ thống nạp Cách sử dụng phổ biến thực van từ (Hình 6.107) Khi tắt cơng tắc đánh lửa, van từ đóng, ngừng cung cấp nhiên liệu cho mạch tốc độ thấp Tùy thuộc vào kiểu xe, van điện điều khiển ECU kiểm soát chế độ cầm chừng cưỡng bức, giúp giảm nồng độ khí thải giảm tốc (phanh động cơ) tiết kiệm nhiên liệu * Hệ thống mở bướm gió tự động Khi động lạnh, xăng khó bốc hơi, hỗn hợp khí nhiên liệu bị nghèo, dẫn đến khó khởi động Ngồi ra, lạnh cản quay lớn làm tốc độ khởi động động thấp, độ chân không đường ống nạp yếu, lượng xăng cung cấp qua lỗ không tải giảm Hệ thống bướm gió tự động trang bị cho phép hỗn hợp khí – nhiên liệu đậm cung cấp cho xylanh động lạnh Kiểu bướm gió sử dụng bướm gió tự động điện tử bướm gió điều khiển tay a Khi động khởi động Bướm gió đóng hồn tồn dây lưỡng kim nhiệt độ môi trường đạt tới 30 Từ đồ thị nhận thấy, cuộn dây có độ tự cảm L tạo sức điện động tự cảm chống lại dịng điện, L cao có cản dòng nhiều, làm đường cong L(t) thoải hơn, dẫn đến thời điểm mở kim trễ hơn, thời gian phun ngắn lại, không đủ nhiên liệu cung cấp cho động tốc độ cao Vì vậy, để khắc phục tượng này, người ta dùng cuộn dây kim phun có số vịng dây để L giảm đường kính dây lớn để tăng độ nhạy kim phun Vì vậy, để hạn chế dòng qua cuộn dây người ta mắc thêm điện trở phụ i Chức ECU việc điều khiển kim phun * Phương pháp phun thời điểm phun Phương pháp phun bao gồm phương pháp phun đồng thời, nhóm xylanh, nhóm xylanh hay phun độc lập cho kim Phương pháp thời điểm phun mô tả sơ đồ đây: Phun độc lập: (Hình 6.129) * Điều khiển thời gian phun nhiên liệu Thời gian phun nhiên liệu thực xác định hai đại lượng: - tb: thời gian phun (dựa chủ yếu vào lượng khí nạp tốc độ động cơ) - tc: thời gian điều chỉnh (dựa vào cảm biến lại) tc+ tb=ti Tuy nhiên, trình khởi động động thời gian phun nhiên liệu xác định theo cách khác, lượng khí nạp khơng ổn định (Hình 6.130) * Điều khiển kim phun khởi động Trong q trình khởi động, khó xác định xác lượng khí nạp vào, có thay đổi lớn tốc độ động Vì lý này, ECU lấy từ nhớ thời gian phun cho phù hợp với nhiệt độ động khơng tính đến lượng khí nạp vào Sau cộng thêm thời gian hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp điện áp acquy để tạo thời gian phun thực tế ti (Hình 6.131) * Điều khiển sau khởi động Sau thời gian khởi động động cơ, ECU xác định thời gian phun cách: ti= tb + tc+ t acquy Trong đó: tc: chịu ảnh hưởng bởi: nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ khí nạp, cảm biến bướm ga… tb: chịu ảnh hưởng tín hiệu lượng gió tốc độ động j Thời gian phun • Loại D-Jetronic dùng MAP sensor: Thời gian phun xác định áp suất đường ống nạp tốc độ động Bộ nhớ bên ECU chứa liệu thời gian phun khác • Loại L-Jetronic: Dùng cảm biến đo lưu lượng gió (air flow meter): thời gian phun xác định thể tích lượng khí vào tốc độ động k Sự hiệu chỉnh thời gian phun ECU thông báo điều kiện vận hành động lúc tín hiệu từ cảm biến hình thành xung hiệu chỉnh khác thời gian phun thực tế động * Sự hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp Hệ số hiệu chỉnh: (Hình 6.132) Mật độ khí nạp thay đổi theo nhiệt độ Vì lý này, ECU phải biết thật xác nhiệt độ khí nạp để điều chỉnh thời gian phun nhằm trì tỷ lệ hịa khí mà động yêu cầu ECU xem 200 C nhiệt độ chuẩn tăng giảm lượng nhiên liệu phụ thuộc vào thay đổi nhiệt độ khí nạp so với nhiệt độ Sự hiệu chỉnh dẫn đến tăng giảm lượng phun nhiên liệu tối đa vào khoảng 10% (đối với loại đo gió kiểu Karman tới 20%) * Sự làm giàu nhiên liệu khởi động Hệ số hiệu chỉnh: (Hình 6.133) Ngay sau khởi động, ECU điều khiển phun thêm lượng nhiên liệu phụ giai đoạn xác định trước, để hỗ trợ việc ổn định vận hành động Sự hiệu chỉnh làm giàu sau khởi động ban đầu xác định nhiệt độ nước làm mát Khi nhiệt độ thấp làm giàu tăng gấp đôi số lượng nhiên liệu phun vào * Sự làm giàu hâm nóng (Hình 6.134) Khi bốc nhiên liệu không tốt lúc trời lạnh, động hoạt động không ổn định không cung cấp hỗn hợp giàu xăng Vì lý này, nhiệt độ nước làm mát thấp, cảm biến nhiệt độ gởi tín hiệu đến ECU để hiệu chỉnh tăng lượng nhiên liệu phun, nhiệt độ đạt đến nhiệt độ xác định trước (60oC) * Sự làm giàu đầy tải Khi động hoạt động chế độ đầy tải, lượng nhiên liệu phun vào tăng lên tuỳ theo tải để đảm bảo vận hành động Tuỳ theo loại động mà tín hiệu đầy tải lấy từ góc mở bướm ga (loại tuyến tính) hay thể tích khí nạp Sự làm giàu tăng 10-30%tổng lượng nhiên liệu * Sự hiệu chỉnh tỉ lệ hồ khí trình thay đổi tốc độ Quá trình thay đổi tốc độ có nghĩa lúc động tăng giảm tốc Trong suốt trình thay đổi, lượng nhiên liệu phun vào phải tăng hay giảm để đảm bảo vận hành xác động - Sự hiệu chỉnh lúc tăng tốc Khi ECU nhận tăng tốc động dựa vào tín hiệu từ cảm biến bướm ga, lượng nhiên liệu phun tăng lên để cải thiện hoạt động tăng tốc động - Sự hiệu chỉnh lúc giảm tốc Khi ECU nhận giảm tốc, giảm lượng nhiên liệu phun vào cần thiết để ngăn ngừa hỗn hợp đậm suốt trình giảm tốc * Sự cắt nhiên liệu Cắt nhiên liệu giảm tốc: Trong trình giảm tốc độ, bướm ga đóng hồn tồn, ECU ngắt kim phun để cải thiện tính kinh tế nhiên liệu giảm đáng kể lượng khí thải Khi tốc độ động giảm xuống tốc độ ấn định cánh bướm ga mở, nhiên liệu phun trở lại Tốc độ động ngắt nhiên liệu tốc độ động phun nhiên liệu trở lại cao nhiệt độ nước làm mát thấp đồ thị (Hình 6.135) Cắt nhiên liệu tốc độ động cao: Để ngăn ngừa động vượt tốc, kim phun ngừng phun tốc độ động tăng lên mức giới hạn Sự phun nhiên liệu phục hồi tốc độ động giảm xuống giới hạn * Sự hiệu chỉnh theo điện áp acquy (Hình 6.136) Có trì hỗn thời gian mà ECU gửi tín hiệu đến kim phun thời gian phun thực tế Sự trì hỗn dài thời gian mở kim phun ngắn so với lượng tính tốn ECU lượng nhiên liệu phun bị giảm ít, khơng đủ đáp ứng chế độ tải động Do đó, cần phải có hiệu chỉnh thời gian nhấc kim theo điện áp Trong hiệu chỉnh theo điện áp, ECU bù trừ cho trì hỗn cách kéo dài thời gian tín hiệu mở kim phun thêm đoạn tuỳ theo độ dài đoạn trì hỗn m Điều khiển kim phun khởi động lạnh Khi động khởi động, nhiệt độ động thấp nên cần có lượng xăng để giúp cho động khởi động Lượng xăng phun khoảng thời gian giới hạn phụ thuộc vào nhiệt độ động Quá trình xem làm giàu xăng hệ số dư lượng khơng khí < Việc làm giàu xăng khởi động thực hai phương pháp: − Phương pháp 1: Dùng công tắc nhiệt thời gian kim phun khởi động lạnh − Phương pháp 2: Điều khiển khởi động nhờ ECU cảm biến nhiệt độ động * Phương pháp 1: Cấu tạo công tắc nhiệt thời gian Công tắc nhiệt thời gian dùng để giới hạn thời gian phun kim phun khởi động lạnh theo nhiệt độ (Hình 6.137) Công tắc nhiệt thời gian công tắc kiểu lưỡng kim nhiệt điện đóng mở tiếp điểm theo nhiệt độ thân Nó gồm cơng tắc lưỡng kim đặt trụ ren rỗng lắp nơi mà nhiệt độ động ảnh hưởng nhiều Khi động nguội, lưỡng kim co lại đóng cơng tắc Khi động nóng, lưỡng kim giãn ngắt công tắc Công tắc nhiệt thời gian định khoảng thời gian mở kim phun khởi động lạnh Khoảng thời gian phụ thuộc nhiệt độ động nhiệt độ môi trường Việc tự nung nóng dây nhiệt cần thiết để giới hạn thời gian kim phun khởi động mở, để tránh tình trạng động bị dư xăng Ví dụ: 20oC cơng tắc đóng 8s Khi động nóng, cơng tắc ln bị ngắt Vì vậy, khởi động lúc động nóng, kim phun khởi động lạnh không làm việc * Mạch điện Khi động cịn lạnh, tiếp điểm đóng, bật cơng tắc máy sang vị trí ST, dịng điện hình vẽ Khi kim phun khởi động nối mass qua tiếp điểm nên mở cho xăng phun vào đường ống nạp Ngay sau đó, lưỡng kim bị nung nóng tách ra, ngắt kim phun Vì lý động khởi động lâu hai điện trở sưởi nóng số nung nóng lưỡng kim làm tiếp điểm mở ra, giới hạn thời gian mở kim phun khởi động (Hình 6.138) * Đường đặc tuyến (Hình 6.139) * Phương pháp Ở loại này, việc điều khiển kim phun khởi động lạnh thực theo công tắc nhiệt thời gian ECU (Hình 6.140) Sau khởi động, dây nhiệt bị nung nóng, làm mở tiếp điểm ngắt mass công tắc nhiệt thời gian Lúc này, nhiệt độ động cịn thấp, ECU lấy tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước công tắc khởi động điều khiển mở transistor công suất đường STJ Khi kim phun khởi động, nối mass qua transistor, mở kim cho xăng phun vào đường ống nạp * Đường đặc tuyến (Hình 6.141) 7.3.3 Điều khiển chế độ khơng tải (cầm chừng) kiểm sốt khí thải Để điều khiển tốc độ cầm chừng, người ta cho thêm lượng gió tắt qua cánh bướm ga vào động nhằm tăng lượng hỗn hợp để giữ tốc độ cầm chừng động hoạt động chế độ tải khác Lượng gió tắt kiểm soát van điện gọi van điều khiển cầm chừng Đôi biện pháp mở thêm cánh bướm ga sử dụng a Chế độ khởi động Khi động ngưng hoạt động, tức khơng có tín hiệu tốc độ động gửi đến ECU van điều khiển mở hồn tồn, giúp động khởi động lại dễ dàng b Chế độ sau khởi động Nhờ thiết lập trạng thái khởi động ban đầu, việc khởi động dễ dàng lượng gió phụ vào nhiều Tuy nhiên, động nổ (tốc độ tăng) van mở lớn hoàn tồn tốc độ động tăng q cao Vì vậy, động đạt tốc độ định (phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát), ECU gửi tín hiệu đến van điều khiển cầm chừng để đóng từ vị trí mở hồn tồn đến vị trí ấn định theo nhiệt độ nước làm mát (Hình 6.142) Ví dụ động khởi động nhiệt độ nước làm mát 20oC van điều khiển đóng dần từ vị trí mở hồn tồn A đến điểm B để đạt tốc độ ấn định c Chế độ hâm nóng Khi nhiệt độ động tăng lên, van điều khiển tiếp tục đóng từ B đến C nhiệt độ nước làm mát đạt 80oC (Hình 6.143) d Chế độ máy lạnh Khi động hoạt động, ta bật điều hoà nhiệt độ, tải máy nén lớn làm tốc độ cầm chừng động tụt xuống Nếu chênh lệch tốc độ thật động tốc độ ổn định nhớ lớn 20 v/p ECU gửi tín hiệu đến van điều khiển để tăng lượng khí thêm vào qua đường bypass nhằm mục đích tăng tốc độ động khoảng 100 v/p Ở xe có trang bị ly hợp máy lạnh điều khiển ECU, bật công tắc máy lạnh ECU gửi tín hiệu tới van điều khiển trước để tăng tốc độ cầm chừng sau đến ly hợp máy nén để tránh tình trạng động chạy bị dừng đột ngột (Hình 6.144) e Theo tải máy phát Khi bật phụ tải điện công suất lớn xe, tải động tăng lực cản máy phát lớn Để tốc độ cầm chừng ổn định trường hợp này, ECU bù thêm thấy tải máy phát tăng Để nhận biết tình trạng tải máy phát có hai cách: lấy tín hiệu từ cơng tắc đèn, xơng kính (TOYOTA) lấy tín hiệu từ cọc FR máy phát (HONDA) (Hình 6.145) f Tín hiệu từ hộp số tự động Khi tay số vị trí “R”, “P” “D”, tín hiệu điện áp gửi ECU để điều khiển mở van cho lượng khí phụ vào làm tăng tốc độ cầm chừng (Hình 6.146) g Cấu tạo van điều khiển tốc độ cầm chừng * Kiểu motor bước (Stepper motor) Cấu tạo (Hình 6.147) Van điều khiển hình 6.147 loại motor bước Motor quay chiều ngược chiều kim đồng hồ để van di chuyển theo hướng đóng mở Motor điều khiển ECU Mỗi lần dịch chuyển bước, từ vị trí đóng hồn tồn đến mở hồn tồn có 125 bước (số bước thay đổi) Việc di chuyển làm tăng giảm tiết diện cho gió qua Lưu lượng gió qua van lớn nên ta khơng cần dùng van gió phụ trội vít chỉnh tốc độ cầm chừng vặn kín hồn tồn Rotor: gồm nam châm vĩnh cửu 16 cực Số cực phụ thuộc vào loại động Stator: Gồm hai lõi, 16 cực xen kẽ Mỗi lõi quấn hai cuộn dây ngược chiều * Hoạt động ECU điều khiển transistor nối mass cho cuộn stator Dựa vào nguyên lý: cực tên đẩy nhau, cực khác tên hút tạo lực từ làm xoay rotor bước Chiều quay rotor thay đổi nhờ thay đổi thứ tự dòng điện vào bốn cuộn stator Với loại rotor stator 16 cực, lần dòng điện qua cuộn dây rotor quay 1/32 vịng Vì trục van gắn liền với rotor nên rotor quay, trục van di chuyển vào làm giảm tăng khe hở van với bệ van (Hình 6.148) * Mạch điện Tốc độ cầm chừng quy định lưu trữ nhớ theo trạng thái hoạt động máy điều hòa giá trị nhiệt độ nước làm mát Khi ECU nhận tín hiệu từ cơng tắc cánh bướm ga tốc độ động báo cho biết chế độ cầm chừng mở theo thứ tự từ transistor Tr1 đến Tr4 cho dòng điện qua stator điều khiển mở đóng van đạt tốc độ ấn định (Hình 6.149) * Kiểu Solenoid Cấu tạo hình 6.150: (Hình 6.150) Cuộn solenoid ECU điều khiển theo độ rộng xung Khi có tín hiệu, solenoid hoạt động làm thay đổi khe hở van solenoid bệ van cho gió vào nhiều hay Cứ khoảng 120ms cuộn dây van nhận xung điện (ON-OFF) Vì tần số đóng mở lớn nên coi cuộn dây cấp điện liên tục, song giá trị trung bình dịng điện tính tỉ số thời gian cấp điện (ON) thời gian ngắt điện (OFF) (Hình 6.151) Nếu muốn van mở xung điều khiển có số làm việc W nhỏ ngược Lại (Hình 6.152) (Hình 6.153) (Hình 6.154) Nguyên tắc làm việc giống loại motor bước tức cho lượng khí tắt qua cánh bướm ga theo điều khiển từ ECU Đây loại kết hợp động bước solenoid Cấu tạo hình 6.154: Nam châm vĩnh cửu: đặt đầu trục van có hình trụ Nó quay tác dụng lực đẩy kéo hai cuộn T1 T2 Van: đặt treo tiết diện trục van Nó điều khiển lượng gió qua mạch rẽ Van xoay với trục nam châm Cuộn T1 T2: đặt đối diện nhau, nam châm vĩnh cửu ECU nối mass hai cuộn dây để điều khiển đóng mở van Cuộn lị xo lưỡng kim: dùng để điều khiển đóng mở van theo nhiệt độ nước mạch điều khiển điện khơng làm việc Một đầu cuộn lị xo lưỡng kim bắt vào chốt cố định, điểm bắt vào chấu bảo vệ Trên chấu bảo vệ có rãnh Một chốt xoay liền với trục van vào rãnh Chốt xoay khơng kích hoạt hoạt động lò xo lưỡng kim hệ thống điều khiển cầm chừng hoạt động tốt lúc lị xo lưỡng kim khơng tiếp xúc với mặt cắt có vát rãnh chấu bảo vệ Cơ cấu thiết bị an tồn khơng cho tốc độ cầm chừng cao hay thấp mạch điện bị hư hỏng Mạch điện: (Hình 6.155)