Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jetronic

Trang 1

Lời mở đầu

Ngày nay khoa học kĩ thuật phát triển mạnh mẽ và đợc ứng dụng sâu rộng trong mọi ngành nghề, mọi lĩnh vực trong đó có ngành xe ôtô nói chung Các hệ thống trên xe đợc cải tiến, bổ xung một cách nhanh chóng theo hớng ngày càng hoàn thiện từ tính năng, công dụng cho đến kích thớc nhỏ gọn Kỹ thuật điện tử và

tự động hoá là yếu tố chủ yếu tạo nên sự tiến bộ ấy Nó làm thay đổi hẳn nội dung truyền thống của ô tô, không chỉ đơn thuần là những cụm kết cấu cơ khí mà là những modul điện tử tinh xảo và phơng thức giao tiếp cũng “ngời” hơn Tuy nhiên, song hành với điều này là việc tìm hiểu, ứng dụng, khai thác chúng cũng phức tạp,

khó khăn hơn Trong bài tiểu luận này, tôi xin trình bày vấn đề Khai thác hệ thống“

phun xăng điện tử L-Jetronic” Đây là hệ thống đợc sử dụng nhiều trên các xe ôtô

hiện đại ngày nay

Nội dung tiểu luận này là sự tích luỹ kinh nghiệm bản thân, kiến thức môn Cơ

sở điều khiển Điện - Điện tử trên xe và sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo, TS Đào Hoa

Việt Mặc dù đã cố gắng trình bày nhng do hạn chế về thời gian và kinh nghiệm nên

bài viết không thể tránh khỏi thiếu sót

Kính mong thầy giáo và các bạn cho ý kiến đóng góp

Trang 2

Hệ thống phun xăng điện tử L- Jetronic

L-Jetronic là hệ thống phun xăng đa điểm, điều khiển bằng điện tử Lợng xăng phun vào đợc điều khiển theo lợng không khí nạp vào trong xi lanh động cơ nhờ bộ xử lí và điều khiển trung tâm ECU

Sơ đồ hệ thống nh sau:

1 Thùng xăng

2 Bơm xăng điện

3 Lọc xăng

4 ECU

5 Vòi phun

6 Bộ điều áp

7 ống hút

8 Vòi phun khởi động lạnh

9 Cảm biến vị trí bớm ga

10 Cảm biến dòng khí nạp

11 Cảm biến Lamđa

12 Công tắc nhiệt-thời gian

13 Cảm biến nhiệt độ động cơ

14 Đen cô

15 Cơ cấu cung cấp khí phụ trội

16 ắc qui

17 Khoá khởi động

Hệ thhống L-Jetronic gồm 3 khối chức năng cơ bản:

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu:

Cung cấp xăng đến các vòi phun với áp suất cần thiết để phun xăngvad duy trì áp suất ổn định trong hệ thống

- Hệ thống ghi nhận về chế độ hoạt động của động cơ:

Có nhiệm vụ ghi nhận các chế độ làm việc khác nhau của động cơ nh: lợng không khí nạp vào động cơ, độ mở bớm ga, nhiệt độ nớc làm mát,…

3

Trang 3

- Hệ thống định lợng nhiên liệu:

Bộ xử lí và điều khiển trung tâm ECU tiếp nhận và xử lí thông tin từ hệ thống thứ 2 để đa ra tín hiệu điều khiển mở van phun xăng

I Hệ thống cung cấp nhiên liệu

Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu.

1 Thùng chứa 2 Bơm xăng điện 3 Bộ lọc

4 Dàn ống xăng 5 Bộ điều áp xăng 6 Vòi phun

1 Bơm xăng

Là loại bơm điện kiểu bi gạt, kích từ bằng nam châm vĩnh cửu

Kết cấu bơm xăng điện

1 Lỗ hút 2 Đĩa rô to chứa bi gạt

3 Bi gạt 4 Tấm dẫn hớng 5 Lỗ thoát

Mặt cắt ngang thân bơm

1 Lỗ hút 2 Van giới hạn áp suất 3 Bi gạt

4 Rô to 5 Van chặn 6 Lỗ thoát

Trang 4

Trong bơm có van giới hạn áp suất 2 và van chặn 6 Khi áp suất trong dàn ống cao quá mức qui định, van 2 mởcho xăng quay ngợc về thùng chứa Van 6 luôn giữ một lợng xăng nhất định trong dàn ống phun để tránh không khí lọt vào trong ống phun cũng nh đảm bảo vòi phun hoạt động ngay khi mới khởi động

2 Lọc xăng

Có nhiệm vụ lọc sạch các tạp chất trong xăng

Lọc xăng thờng dùng loại lọc giấy và đợc thay định kì

3 Bộ điều áp nhiên liệu

Ta biết rằng: lợng xăng phun vào động cơ phụ thuộc vào thời gian mở vòi phun và áp suất phun

Bộ điều áp có tác dụng ổn định áp suất nhiên liệu trong giàn ống phun, nhờ vậy điều khiển lợng xăng phun ra đợc đơn giản hơn, chỉ phụ thuộc vào thời gian mở vòi phun do ECU quyết định

Cấu tạo bộ điều áp xăng.

1 Đầu nối với ống hút

2 Lò xo

3 Chụp giữ van

4 Màng

5 Van

6 Cửa xăng vào

7 Cửa xăng hồi về

Khi áp suất nhiên liệu vợt quá mức quy định, màng 4 bị đẩy lên mở van 5 cho xăng hồi về thùng Do ngăn lò xo thông với họng hút phiá sau bớm ga nên tạo đợc

sự liên hệ thờng trực giữa áp suất nhiên liệu với độ chân không sau bớm ga Nhờ đó

độ sụt áp tại vòi phun là nh nhau với bất kỳ vị trí nào của bớm ga

4 Vòi phun

Vòi phun xăng thờng dùng loại điện từ ECU điều khiển thời gian mở vòi phun để phun vào cửa nạp, (ngay trớc xupáp hút), một lợng xăng chính xác theo chế

độ hoạt động của động cơ

5

Trang 5

Khi vòi phun cha hoạt động, không có dòng điện

chạy qua cuộn dây 3, lò xo ấn van kim 7 đóng kín vào bệ van

Khi ECU gửi tín hiệu điện đến cuộn dây, làm từ hoá cuộn dây, do đó lõi từ 5

bị hút lên, van kim mở ra, xăng đợc phun ra ngoài

Kết cấu của vòi phun xăng loại điện từ:

II Hệ thống cảm biến, ghi nhận thông tin

Trong hệ thống phun xăng điện tử L-Jetronic, hệ thống các cảm biến có nhiệm vụ nhận biết tình hình và chế độ hoạt động cụ thể của động cơ, chuyển chúng thành các tín hiệu điện và truyền lên ECU động cơ

Thông số chính cần thiết cho việc điều khiển phun xăng là lợng không khí nạp và tốc độ trục khuỷu đợc ghi nhận bởi cảm biến dòng khí nạp và cảm biến tốc

độ trục khuỷu

1 Lọc xăng tại cửa vào

2 Đầu giắc cắm điện

3 Cuộn dây

4 Vỏ

5 Lõi từ

6 Thân van kim

7 Van kim

Trang 6

1 Cảm biến lắp trong ống hút

Sơ đồ cảm biến lắp trong ống hút.

1 Bớm ga

2 Bộ cảm biến dòng khí nạp

3 Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí

nạp

4 ECU

5 Tín hiệu cảm biến lu lợng dòng khí nạp

6 Bầu lọc gió

QL: Dòng không khí nạp

Dòng khí nạp thổi xuyên qua bộ cảm biến, tác dụng lực lên mâm đo 4 và đi vào họng hút động cơ Lực này làm mâm đo xoay góc  quanh trục mâm đo Nh vậy, góc quay  tỉ lệ với tiết diện lu thông tự do của dòng khí nạp hay chính là tỉ lệ với lợng không khí nạp vào xi lanh Thông số góc quay đợc chuyển thành tín hiệu

điện áp nhờ mạch điện lắp ráp bên trong cảm biến Thực chất đây là một cảm biến chiết áp dạng xoay

Hình dạng ngoài của cảm biến dòng khí nạp

1 Cánh bù trừ

2 Buồng giảm chấn

3 Mạch không khí tắt

4 Cánh đo dòng khí nạp

Trang 7

Hình dạng ngoài cảm biến dòng khí nạp.

Trong cảm biến còn có cánh 1 có tác dụng làm giảm sự dao động của thiết

bị đo do sóng áp suất bị triệt tiêu khi tác dụng lên hai bề mặt đối diện của cánh 1 vad cánh 4 Buồng thể tích 2 công dụng nh một giảm chấn không khí, làm ổn định góc đo 

2 Cảm biến tốc độ trục khuỷu

Cảm biến tốc độ trục khuỷu thực chất là một bộ đếm xung, nó đếm các xung điện áp của cơ cấu đánh lửa Đó là tín hiệu đánh lửa (trong cơ cấu đánh luae

điện tử) hay tác động đóng mở tiếp điểm (trong đenco đánh lửa thờng) Những thông tin này đợc cấp cho ECU, ECU tính toán để đa ra tốc độ trục khuỷu

III Định lợng nhiên liệu

Lợng không khí nạp và tốc độ trục khuỷu là hai thông số chính để điều khiển thời gian mở vòi phun cơ bản Tp, đó là lợng xăng cung cấp cho thì hút khi không tính đến các giá trị hiệu chỉnh Sơ đồ khối khối xử lí thông tin ECU:

Trang 8

Trớc hết, khối chuẩn hoá tín hiệu chuyển tín hiệu vận tốc trục khuỷu động cơ thành các xung vuông Cứ trong một chu kì thì lợng tín hiệu này đợc chia ra làm hai tín hiệu nhờ khối chia tần số Nh vậy, mỗi vòng quay của trục khuỷu, mỗi vòi phun sẽ phun một lần, không kể xupáp đó đóng hay mở Độ dài thời gian mở cơ bản

Tp phụ thuộc hai yếu tố: lợng không khí nạp, tốc độ trục khuỷu và đợc xác định bởi khối kiểm soát phân chia đa dao động

Tầng khuyếch đại có nhiệm vụthích ứng hoá thời gian phun cơ bản với những chế độ tải khác nhau của động cơ để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu giàu hay nghèo tới động cơ đúng theo yêu cầu tải trọng

Khi đó tầng khuyếch đại sẽ thu nhận các thông tin về chế độ tải từ các cảm biến: cảm biến vị trí bớm ga, cảm biến nhiệt độ động cơ,… để tính toán nên trị số hiệu chỉnh K để tạo nên thời gian phun bổ xung: Tm=K Tp

Ngoài ra, ECU còn kiểm soát điện áp ắc qui của hệ thống vì thời gian cần thiết để mở van kim phụ thuộc nhiều vào điện áp bình ắc qui Nếu điện áp yếu, thời gian để từ hoá cuộn dây vòi phun tăng => thờigian phun xăng bị rút ngắn => hỗn hợp bị thiếu xăng (hoà khí nghèo)

Để khắc phục điều này, trong ECU có bộ phận hiệu chỉnh điện áp Khi cần thiết, bộ phận này sẽ kéo dài xung điện mở vòi phun thêm một lợng Tu

Nh vậy, tổng thời gian phun thực tế là: Ti = Tp+ Tm + Tu

Tín hiệu Ti tiếp tục đợc khuyếch đại tại tầng ra và tín hiệu ra này đợc dùng

để điều khiển vòi phun

Sau đây ta xét hoạt động cơ bản điều khiển phun xăng trong một số chế độ hoạt động chủ yếu của động cơ

1 Chế độ khởi động lạnh

Khi thởi tiết lạnh, nhiên liệu khó bay hơi, sự hoà trộn xăng-không khí kém

do đó động cơ khó khởi động Vì vậy trong trờng hợp này, cần phải bổ xung thên một lợng xăng nữa để động cơ khở động dễ dàng Trong hệ thống L-Jetronic, xăng

đợc phun thêm nhờ vòi phun khởi động lạnh Lợng xăng phun vào nhiều hay ít đợc

điều khiển bởi công tắc nhiệt-thời gian

a Vòi phun khởi động lạnh

9

Trang 9

Thông thờng là vòi phun loại điện từ, có kết cấu và nguyên tắc hoạt động gần giống với vòi phun chính

Vòi phun khởi động lạnh.

1 Đầu nối dây điện

2 Cửa nạp xăng có lới lọc

3 Lỡi từ

4 Cuộn dây

5 Miệng phun

6 Bệ van

b Công tắc nhiệt-thời gian

Tấm lỡng kim 3 đợc nung nóng bởi cuộn dây 4 Khi động cơ đã nóng, tấm 3 cong lại làm mở tiếp điểm 5, ngắt dòng điện vào cuộn dây vòi phun khởi động lạnh

=> vòi ngừng phun

Nếu tiếp tục khởi động thì vòi phun không hoạt động, tránh đợc hiện tợng

“ngộp xăng”

Sơ đồ cấu tạo công tắc nhiệt-thời gian

2 Vỏ

3 Tấm lỡng kim

4 Cuộn dây

5 Tiếp điểm

2 Chế độ tăng tốc

Khi tăng tốc, bớm ga mở lớn đột ngột, không khí vào nhiều hơn, hỗn hợp sẽ loãng Vì vậy, phải phun thêm nhiên liệu để tăng tốc động cơ tức thì

Khi này ECU nhận tín hiệu tăng tốc từ bộ cảm biến lu lợng dòng khí nạp Khi góc quay  mở lớn đột ngột, ECU tính toán và chỉ huy phun thên nhiên liệu để

hệ số d lợng không khí  0 , 9

Trang 10

3 Chế độ toàn tải

ở chế độ toàn tải, động cơ phát huy công suất tối đa vì vậy cần phải cung cấp thêm xăng để có hỗn hợp khí giàu (hệ số d lợng không khí  1 , 1)

Việc điều khiển này thực hiện nhờ ECU và thông tin cấp cho ECU từ công tắc vị trí bớm ga

Kết cấu Công tắc vị trí bớm ga.

1 Tiếp điểm toàn tải

2 Đĩa vòng cung nhiều nấc

3 Trục bớm ga

4 Tiếp điểm không tải

Công tắc vị trí bớm ga đợc mắc trên trục bớm ga Khi bớm ga quay, dẫn

động đĩa cam 2 quay Cam 2 có biên dạng vòng cung nhiều nấc, khi xoay nó sẽ

đóng tiếp điểm toàn tải (ứng với vị trí bớm ga mở > 90% độ mở bớm ga ) hay đóng tiếp điểm không tải (ứng với khi bớm ga đóng kín)

Khi đóng mạch, tín hiệu điện áp sẽ đợc gửi đến bộ ECU để thông báo về 2 chế độ hoạt động này của động cơ

4 Chế độ không tải

Thông tin về chế độ này đợc phát hiện nhờ công tắc vị trí bớm ga nh đã nói

ở trên

Bên trong hệ thống có mạch cung cấp không khí phụ nối ngay trớc và sau

b-ớm ga Mạch này đợc điều khiển đóng mở nhờ một công tắc nhiệt

Số lợng không khí cung cấp thêm vẫn đợc cảm biến dòng khí nạp đo lờng và gửi tín hiệu tới ECU Bộ ECU tính toán phun thên xăng là tăng số vòng quay không tải của động cơ

5 Mach hiệu chỉnh khép kín Lamđa

Để giảm mức độ độc hại trong khí xả, hệ thống L-Jetronic có thêm mạch phản hồi âm cứng với phần tử phản hồi là cảm biến Lamđa để tự động điều chỉnh thành phần hoà khí sao cho thành phần độc hại trong khí xả là ít nhất

11

Trang 11

Mạch hiệu chỉnh Lamđa hoạt động theo cách thờng trực đo lợng ô xi d trong

kí xả và so sánh với một mức chuẩn, từ đó điều chỉnh lợng xăng phun ra hợp lí nhờ

bộ điều khiển ECU

Sơ đồ khối mạch phản hồi Lamđa.

1 Tín hiệu chuẩn

2 Bộ điều chỉnh d không khí

3,4 Tầng cuối

5,6 Bộ giữ chậm

7 Cảm biến Lamđa Khối giữ chậm 5,6 có tác dụng tạo khoảng nghỉ Khối 5 tợng trng cho thời gian tính từ thời điểm chuẩn bị xong hỗn hợp cháy đến thời điểm đo hệ số d lợng khí xả Khối 6 tợng trng cho quá trình hỗn hợp khí điền đầy hệ thống nạp

Ngoài ra, hệ thống còn các chế độ điều khiển hỗn hợp khí theo mật độ không khí, chế độ xe xuống dốc, chế độ giới hạn vận tốc trục khuỷu,…

Hệ thống phun xăng HFM trên xe Mercedes Benz

Sơ đồ cấu tạo:

Trang 12

1 Bầu than hoạt tính 2 Van thông với khí trời 3 Van hồi xăng

4 Bình tích áp 5 Van phun 6 Van điều khiển EGR

7 Bô bin 8 Cảm biến vị trí trục cam 9 Bồm neùn khờ

10 Van phun khờ 11 Bầu lọc gió 12 ECU

13 Cảm biến vị trí bớm ga 14 Điều khiển bớm ga

15.Cảm biến nhiệt độ khí nạp 16 Van EGR 17 Lọc xăng

18 Cảm biến kích nổ 19 Cảm biến tóc độ vòng quay trục khuỷu

20 Cảm biến nhiệt độ nớc làm mát 21 Cảm biến oxy

22 Cảm biến 23 Cảm biến áp suất

24 Cảm biến chênh lệch áp suất 25 Bơm nhiên liệu

Kết luận

Vấn đề sử dụng, khai thác những kết cấu mới, đặc biệt công tác kiểm tra xử

lí hỏng hóc hệ thống phun xăng điện tử là điều tơng đối khó đối với công nhân sửa chữa ô tô cũng nh các cán bộ khoa học kĩ thuật ngành xe Để làm đợc tốt thì việc

đ-ợc trang bị các kiến thức cơ bản là yêu cầu không thể thiếu Vì lí do đó cũng nh trình độ, kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên nội dung của tiểu luận chỉ tập trung vào tìm hiểu các kết cấu và nguyên tắc hoạt động cơ bản của hệ thống phun xăng L-Jetronic Những điều này cũng là kiến thức tham khảo khi khai thác các hệ thống phun xăng điện tử khác

13

Trang 13

Tài liệu tham khảo

1 ứng dụng kỹ thuật tự động trên xe - TS Đào Hoa Việt, Th.S Đặng Sỹ Vạc

NXB Quân đội nhân dân.

2 Phun xăng điện tử EFI - Nguyễn Oanh NXB Tổng hợp Đồng Nai.

3 Khai thác kỹ thuật các kết cấu mới - của ô tô Nhật Bản - TS Đinh Ngọc Ân.

Trang 14

Mục lục Trang

Lời mở đầu 2

Hệ thống phun xăng L- Jetronic 3

I Hệ thống cung cấp nhiên liệu: 4