BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT HUNG KHOA Ô TÔ *** ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI KHẢO SÁT KĨ THUẬT HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ TOYOTA VIOS Giảng viên hướng dẫn Chu Đức Tạo Sinh viê[.]
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN Ô TÔ
Lịch sử phát triển hệ thống phun xăng trên Ô Tô
Lịch sử phát triển của các hệ thống phun xăng đã kéo dài khoảng hơn
100 năm, kể từ khi bơm piston được ứng dụng vào phun nhiên liệu năm 1898 trên một số dòng sản phẩm, và đến nay, các hệ thống phun xăng tiên tiến như EFI, GDI đang được ứng dụng rộng rãi trên ô tô hiện đại.
Vào cuối thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp - ông Stevan - đã nghĩ ra cách phun nhiên liệu cho một máy nén khí Sau đó một thời gian, Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả cao vì chi phí tốn kém và trình độ công nghệ lúc bấy giờ chưa cho phép Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 thì tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên động cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất thấp) Tuy nhiên, sau đó sáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức vào năm 1937, khắc phục được nguy cơ đóng băng và cháy nổ của bộ chế hòa khí Việc nghiên cứu ứng dụng hệ thống phun xăng bị gián đoạn trong một khoảng thời gian dài do chiến tranh, đến năm 1955 Đức cho ứng dụng thử nghiệm hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt lên dòng xe thể thao 300 SL của hãng Daimler – Benz (GDI sau đó phát triển đến những năm 1970 rồi dừng lại và và quay trở lại thị trường từ năm 1966 bởi hãng Mitsubishi) đến
1962 người Pháp phát triển phun nhiên liệu trên ô tô Peugeot 404 Đến năm
1973, hãng BOSCH đã thành công trong việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí Trong hệ thống phun xăng này, nhiên liệu được phun liên tục vào trước supap hút nên có tên gọi là K – Jetronic (K- Kontinuierlich – liên tục,
Jetronic – tên thương mại của Fuel Injection – phun nhiên liệu) Hệ thống này sau này được phát triển thêm với một cảm biến oxy và van tần số, một phát triến khác là Ku – Jetronic được phát triển tại Mỹ với chế độ điều khiển theo vòng kín K – Jetronic được đưa vào sản xuất và ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và rất nhiều hãng xe khác, được biết đến với tên gọi CIS (Continous Injection System ) tại Mỹ, 1994 Porsche 911 Turbo 3.6 là chiếc xe cuối cùng sử dụng hệ thống phun xăng này.
Hệ phun xăng điện tử đầu tiên được thương mại hóa bởi Bosch 1955 trên Wright R-3350 Hệ thống này cải biến trên trên hệ thống diesel có áp lực cao được gắn cánh bướm ga (diesel cổ điển không có bướm ga).Nó dùng một bơm xăng bình thường cung cấp nhiên liệu cho vòi phun được tăng áp vào buồng đốt.Khi kết hợp với valve Desmo trong xe đua 300SL tạo ra một sức >100 mã lực /mỗi 1000 cc xem ra còn tốt hơn các xe ngày nay không xài turbo. Sản phẩm điện tử EFI thương mại đầu tiên là Electrojector ra đời 1957 do American Motors cho động cơ 288 bhp (214.8 kW) Nhưng chưa đưa vào đại trà 1957 Chrysler sử dụng hệ phun xăng điện tử EFI (electronic fuel injection )ra đời trên thương mại bởi Bendix Corporation và 1958 Chrysler trên xe Chrysler 300D, Dodge D500, Plymouth Fury và DeSoto Adventurer.Nhưng bản quyền sáng chế lại về tay Bosch Bosch phát minh hệ EFI gọi là D- Jetronic (D for Druck, German =áp suất)") trên xe VW 1600TL in 1967 Đây là một hệ dùng vận tốc và tỉ trọng không khí để tính toán khối lượng khí cần rồi từ đó tính thể tích nhiện liệu cần.Hệ thống này sử dụng những cảm biến cơ điện tử là những thứ bị ảnh hưởng bởi rung động và tạp chất Sau đó các hệ K-Jetronic và L-Jetronic ra đời 1974 dùng cảm biến lưu lượng khí rồi kế tiếp các cảm biến về áp suất,nhiệt độ rồi khối lượng ra đời Năm 1982 Bosch giới thiệu một hệ có cảm biến đo trực tiếp khối lượng khí nạp gọi đó là LH- Jetronic (L for Luftmasse and H for Hitzdraht, German for "air mass" and
"hot wire", respectively).Cảm biến này dùng một cuộn platin nung nóng đặt trong luồng khí nạp.Tốc độ làm lạnh cuộn dây tỉ lệ với khối lượng khí thổi qua.Vì đo trực tiếp khối lượng khí nên các cảm biến về áp suất và nhiệt độ không cần.Một hệ LH Jetronic như thế là một hệ EFI hoàn chỉnh đầu tiên làm cơ bản cho sau này.Sự tiến bộ của việc tạo ra những vi mạch số (digital phát minh của EFI, Honda đã áp dụng ngay phương pháp này để làm lợi cho mình.Honda giới thiệu một số kiểu xe giá rẻ ở Bắc Mỹ dùng EFI dưới tên gọi PGM-FI Khởi nguồn từ xe đua ,PGM-FI đã tìm đường vào xe hơi Honda vào cuối thập niên 1980 trong xe Accord và Prelude trong các máy Honda A20A, A20A3 & A20A4.Năm 1986 Honda Civic gắn PGMFI Năm 1998 xe gắn máy đầu tiên trên thế giới sử dụng PGMFI là VFR800FI
Hình 1: Sơ đồ khối giới thiệu thành phần kết cấu và hoạt động của hệ thống phun xăng 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.
Hình 2: Hệ thống phun xăng K-Jetronic
Hệ thống K-Jetronic sau này được cải tiến thêm bằng cách 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. Đến năm 1985, 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 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.
Hình 3: 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 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.
Mặc dù K-Jetronic và KE-Jetronic ra đời đã đáp ứng được tỷ lệ hỗn hợp theo yêu cầu ứng với từng 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 – Electronic Fuel Injection) Thực ra EFI được phát triển tự khá sớm bởi hãng Bosch của Đức với hai loại là D (Druck – Pressure) – Jetronic và L(Luft-air)-Jetronic, tuy nhiên sau đó hãng này lại không phát triển thêm hệ thống này trong một thời gian dài mà tập trung vào K-Jetronic và KE-Jetronic Cùng thời gian đó, EFI được phát triển mạnh tại Nhật (bằng cách mua bản quyền) và tại Mỹ bởi hãng Bendix( dưới hình thức là một hệ thống tương tự) EFI cung cấp tỷ lệ hòa khí cho động cơ một cách tối ưu Tùy theo chế độ hoạt động của ôtô, hệ thống này điều khiển thay đổi tỷ lệ xăng- không khí một cách chính xác Cụ thể ở chế độ khởi động hoặc khi động cơ còn nguội , hỗn hợp khí nạp được cung cấp giàu xăng Sau khi động cơ đã đạt nhiệt độ vận hành, hỗn hợp khí nạp sẽ nghèo xăng hơn Ở các chế độ leo dốc
Hình 4:Sơ đồ kết cấu cơ bản của hệ thống EFI
Hiện tại thì EFI gần như đã được phát triển hoàn thiện, và là hệ thống phun xăng phổ biến nhất hiện nay Trong tương lai, EFI sẽ dần được thay thế bởi các hệ thống phun xăng tiên tiến hơn, cụ thể là hệ thống phun xăng trực tiếp GDI.
Sơ lược về hệ thống phun xăng điện tử EFI
1.2.1.1 Phân loại theo phương pháp xác định lượng khí nạp
Theo phương pháp xác định lượng khí nạp, có thể chia EFI thành 2 loại như sau:
L – EFI : sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp để xác định lượng khí chạy vào đường ống nạp, có thể xác định trực tiếp khối lượng khí nạp hoặc thông qua thể tích khí nạp, cảm biến này được đặt trước cánh bướm ga.
D – EFI : Sử dụng cảm biến đo áp suất chân không trong đường ống nạp
(MAP sensor) để phát hiện lượng khí chạy vào đường ống nạp, cảm biến này được đặt sau cánh bướm ga.
Hình 5: Hệ thống L – EFI và D – EFI
1.2.1.2 Phân loại theo số điểm phun
Theo số điểm phun ta cũng có hai loại như sau:
Hệ thống phun đơn điểm TBI (Throttle Body Injection) : còn gọi là SPI (Single Point Injection), CFI (Central Fuel Injection) hay Mono – Jetronic, đây là loại phun trung tâm, động cơ chỉ sử dụng một hoặc hai kim phun được bố trí trước cánh bướm ga, loại này tuy có kết cấu đơn giản nhưng đường đi của hòa khí dài nên dịch chuyển chậm và tăng khả năng thất thoát trên đường ống nạp.
Hệ thống phun đa điểm MPI (Multi Fuel Injection) : Mỗi xylanh được bố trí một kim phun riêng, lắp phía trước xupap nạp, nhờ vậy đường đi của hòa khí ngắn, làm giảm thiểu khả năng thất thoát trên đường ống nạp.Đồng thời đường ống nạp cũng có thể được làm dài và uốn khúc hơn mà không sợ thất thoát nhiên liệu Điều này giúp cho luọng khí nạp được gia tốc nhiều hơn, đạt được độ xoáy lốc tốt hơn, từ đó hòa trộn với nhiên liệu dễ dàng hơn.
1.2.1.3 Phân loại theo phương pháp phun
Ta có 3 phương pháp sau đây:
Phun độc lập (Independent Injection): Nhiên liệu được phun độc lập cho từng xylanh ngay trước kì nạp, như vậy trong 2 vòng quay của trục khuỷu thì mỗi xylanh đều được phun một lần.
Hình 6: Phun độc lập sau 2 vòng quay trục khuỷu
Phun theo nhóm (Group Injection) : Sau 2 vòng quay trục khuỷu thì nhiên liệu được phun cho mỗi nhóm xylanh một lần Động Toyota 1NZ-FE dùng phương pháp này với 2 nhóm phun là nhóm máy 1&3 và nhóm máy 2&4.
Hình 7: Phun theo nhóm sau 2 vòng quay trục khuỷu
Phun đồng loạt (Simultaneus Injection) : Nhiên liệu được phun đồng loạt cho tất cả các xylanh sau mỗi vòng quay trục khuỷu, như vậy sau hai vòng quay trục khuỷu lượng nhiên liệu cần thiết để đốt cháy được phun làm hai lần.
Hình 8: Phun đồng loạt sau 2 vòng quay trục khuỷu
1.2.1.4 Phân loại theo kỹ thuật điều khiển
Theo cách này, người ta chia hệ thống EFI làm hai loại:
Điều khiển dựa trên các mạch tương tự (Analog)
Điều khiển dựa trên nền tảng kỹ thuật số (Digital)
Trước đây, khi kỹ thuật điều khiển phun xăng mới xuất hiện thì mạch Analog được sử dụng nhiều, sau này các hệ thống điều khiển động cơ được thiết kế dựa trên nền tảng kỹ thuật số.
1.2.2 Các kết cấu cơ bản của hệ thống phun xăng điện tử
1.2.2.1 Các cảm biến cho tín hiệu ngõ vào
Hệ thống EFI sử dụng các cảm biến để phát hiện tình trạng hoạt động của động cơ và của xe, tín hiệu từ các cảm biến này được truyền đến ECU sau đó được ECU xử lý, đưa ra tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành, sau đây là các cảm biến cơ bản ung trên hệ thống EFI :
Cảm biến đo gió : có thể xác định trực tiếp khối lượng (kiểu dây nhiệt) hay gián tiếp qua điện áp (kiểu trượt), qua thể tích khí nạp (kiểu Karman quang, Karma siêu âm) hoặc thông qua việc xác định áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp bằng cảm biến MAP (MAP-Maniford Absolute
Bộ tín hiệu G, Ne : Được kết hợp để xác định góc quay chuẩn của trục khuỷu và tốc độ của động cơ.
Cảm biến vị trí bướm ga : phát hiện góc mở của bướm ga.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát : phát hện nhiệt độ của nước làm mát.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp : phát hiện nhiệt độ của khí nạp.
Cảm biến Oxy : phát hiện nồng độ Oxy có trong khí thải.
Cảm biến kích nổ : phát hiện nguy cơ kích nổ của động cơ để kịp thời giảm góc đánh lửa sớm
Thông tin chi tiết của từng cảm biến sẽ được trình bày cụ thể ở phần sau.
1.2.2.2 Khối điều khiển điện tử (ECU)
Hệ thống điều khiển động cơ bao gồm các cảm biến nhận biết liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành (kim phun, bơm xăng, bobine ) Cơ cấu chấp hành này luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến Hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu Ngoài ra ECU còn giúp chẩn đoán động cơ khi có sự cố xảy ra.
Bộ điều khiển, máy tính, ECU hay hộp đen là những tên gọi khác nhau của mạch điều khiển điện tử Nhìn chung, đó là bộ tổ hợp vi mạch và linh kiện phụ dùng để nhận biết tín hiệu, trữ thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gởi đi các tín hiệu điều khiển thích hợp.
Cấu trúc điều khiển bao gồm: ngõ vào (inputs) với chủ yếu là tín hiệu từ các cảm biến; hộp ECU (electronic control unit) là bộ não của hệ thống ; ngõ ra (outputs) là tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành (actuators) như kim phun, bobine, van điều khiển cầm chừng…
Nhiệt độ nước làm mát
Tín hiệu khởi động Cảm biến oxy Điện áp accu
TÍN HIỆU VÀO BỘ PHẬN CHẤP
HÀNH Điều khiển cầm chừng
Hình 9: Tổng quan sơ đồ cấu trúc điều khiển
ECU được đặt trong một vỏ kim loại để giải nhiệt tốt và được bố trí ở nơi ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm.
Các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp trong một mạch in, trên đó có ghi chú kí hiệu các chân và các linh kiện của mạch ECU liên kết với hệ thống điện, các cảm biến và cơ cấu chấp hành qua các giắc ghim.
1 2.2.2.2 Cấu tạo của ECU a Các kiểu bộ nhớ được sử dụng trong ECU
Bộ nhớ trong ECU được chia làm 4 loại như sau:
ROM (Read Only Memory) : Bộ nhớ dự trữ thông tin thường trực, chỉ đọc được thông tin cài sẵn của nhà sản xuất chứ không ghi được thêm thông tin, ROM được dùng để cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý.
RAM ( random access memory ) : Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất kỳ Ram có hai loại:
Loại RAM xóa được: bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp.
Ưu nhược điểm của EFI với hệ thống dùng chế hòa khí
So với hệ thống chế hòa khí thì hệ thống phun xăng EFI có những ưu điểm nổi bật sau:
Phân phối hòa khí đồng đều đến từng xylanh.
Ở các chế độ chuyển tiếp động cơ hoạt động tốt hơn, chạy không tải êm dịu hơn
Tiết kiệm nhiên liệu, giảm được các khí thải độc hại và đáp ứng được các tiêu chuẩn khắt khe về khí thải vì đảm bảo chính xác hệ số dư lượng không khí (λ ≈1).
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
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
Đạt được tỉ lệ hòa khí dễ dàng và chính xác nhờ điều khiển bằng điện tử.
Nhiên liệu hòa trộn dễ dàng hơn, không bị thất thoát nhiên liệu trên đường ống nạp
Bên cạnh những ưu điểm trên, so với bộ chế hòa khí thì hệ thống phun xăng điện tử EFI có các nhược điểm như giá thành chế tạo cao, chi phí bảo dưỡng sữa chữa cao và cần kĩ thuật viên có trình độ chuyên môn tốt Bỏ qua những nhược điểm trên, và để đáp ứng được các quy định về khí thải ngày càng khắt khe, hệ thống EFI cùng với những tính năng ưu việt của nó, đang là hệ thống phun xăng phổ biến nhất trên ô tô hiện nay.
STT HẠNG MỤC THÔNG SỐ ĐƠN VỊ
6 Công suất cực đại 77 KW
8 Góc mở sớm xupap nạp -3 +37 Độ
9 Góc đóng muộn xupap nạp 13+53 Độ
10 Góc mở sớm xupap xả 53 Độ
11 Góc đóng muộn xupap xả 3 Độ
13 Cam đóng mở xupap DOHC
14 Đường kính cổ trục cam 25 Mm
15 Đường kính nấm xupap nạp
16 Đường kính nấm xupap xả 24.7 Mm
18 Phun xăng điện tử CÓ
Bảng 1: Thông số động cơ
KHẢO SÁT KỸ THUẬT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA VIOS 2007
Giới thiệu về xe Toyota Vios 2007
Xe Toyota Vios là xe sedan cỡ nhỏ 4 chỗ.Sử dụng động cơ 1NZ- FE I4 dung tích 1.6l, DOHC và VVT-I công xuất cực đại 80kW tại 6000v/p,momen xoắn cực đại 141Nm tại 4200v/p.
Hệ thống nhiên liệu động cơ của xe Toyota Vios 2007
2.2.1 Sơ đồ tổng quát và nguyên lý hoạt động
Hình 12: Sơ đồ và hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota 1NZ-FE
Xăng được bơm đưa từ thùng chứa, qua lọc xăng theo đường ống dẫn xăng đến ống phân phối Tại một đầu của ống phân phối có gắn bộ giảm rung động để hấp thụ các xung rung động do kim phun gây ra, dầu còn lại được gắn với bộ điều áp, khi độ chênh lệch áp suất trong ống phân phối và đường ống nạp cao hơn một mức định trước thì bộ điều áp sẽ mở cho xăng chảy về thùng chứa theo đường xăng hồi, nhằm giữ cho áp suất nhiên liệu trong ống phân phối luôn cao hơn áp suất trong đường ống nạp một mức không đổi. Xăng sau đó sẽ được phun vào xylanh theo sự điều khiển của ECU
2.2.2 Cấu tạo các bộ phận của hệ thống nhiên liệu
Vòi phun trên động cơ 1NZ-FE là loại vòi phun đầu dài, trên thân vòi phun có tấm cao su cách nhiệt và giảm rung cho vòi phun, các ống dẫn nhiên liệu đến vòi phun được nối bằng các giắc nối nhanh.
Vòi phun hoạt động bằng điện từ, lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu phụ thuộc vào tín hiệu từ ECU Vòi phun được lắp vào nắp quy lát ở gần cửa nạp của từng xy lanh qua một tấm đệm cách nhiệt và được bắt chặt vào ống phân phối xăng.
Cấu tạo và nguyên lý cụ thể của kim phun như sau:
1 - Nhiên liệu vào; 2 - Giắc ghim điện; 3 – ty kim; 4 - Lỗ phun;
5 - Lưới lọc; 6 - Lò xo hồi; 7 - Piston; 8 - Cuộn dây Solenoid.
Nhiên liệu đã được nén sẽ từ ống phân phối vào đầu kim phun, qua một lưới lọc rồi qua các khe hở đi đến chờ sẵn ở lỗ phun Một điện áp 12V được cấp sẵn tại cuôn dây solenoid nhưng chưa được nối mát Khi cần phun nhiên liệu, ECU sẽ điều khiển mở transistor công suất bên trong ECU, cấp mass cho nguồn tại solenoid Cuôn dây được cung cấp điện tạo ra lực điện từ hút piston và ty kim đi lên, lỗ phun được mở ra và nhiên liệu được phun ra ngoài.
Hình 13: Kết cấu kim phun
Hình 14: Một số kiểu phun
Một kim 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 kim phun khác nhau với chùm phun khác nhau áp dụng cho các loại động cơ khác nhau Khi thay thế hoặc lắp lại kim phun luôn sử dụng gioăng chữ O mới và phải lắp đúng vị trí.
Hình 15: Sơ đồ mạch điện điều khiển vòi phun động cơ 1NZ-FE Điện áp acquy cung cấp trực tiếp đến kim phun qua công tắc máy Khi transistor T trong ECU mở sẽ có dòng chạy qua kim phun, qua chân
#10,#20,#30,#40 về mass Trong khi transistor mở dòng điện chay qua kim phun làm nhất ty kim và nhiên liệu được phun vào trước xupap nạp.
Bơm nhiên liệu có nhiệm vụ đưa nhiên liệu từ thùng chứa theo đường ống dẫn đến ống phân phối để cung cấp cho kim phun EFI sử dụng các loại bơm xăng chạy điện, chúng có ưu điểm là có thể tạo áp suất cao hơn so với bơm cơ khí và ít gây dao động lưu lượng (áp suất) hơn Bơm hoạt động không phụ thuộc vào dẫn động cơ khí từ động cơ nên nó bắt đầu làm việc ngay khi bật công tắc khởi động Thường gặp 2 loại bơm xăng bằng điện: một loại được đặt ngay trong thùng xăng (ngập trong xăng) và một loại bơm đặt ngoài. Hai loại bơm này khác nhau về mặt cấu tạo và nguyên lý làm việc, nhưng có điểm chung là đều được làm mát bằng chính nhiên liệu
Hiện nay phần lớn các động cơ ôtô sử dụng loại bơm đặt trong thùng. Đây cũng là loại được dùng cho động cơ Toyota 1NZ-FE, nó ít ồn hơn và gây dao động áp suất nhỏ hơn Bơm được đặt ngập trong xăng, bao gồm một động cơ điện đặt trong một vỏ kín, phía dưới của động cơ là đĩa bơm có các cánh gạt nhiên liệu, đĩa này được lắp cố định bằng then hoa trên trục động cơ Khi sang cửa đẩy Ra khỏi bơm, nhiên liệu đi qua động cơ điện và làm mát nó. Trên đường ra của bơm có bố trí một van an toàn và một van một chiều Khi áp suất trong bơm vượt quá áp suất giới hạn của van an toàn thì van này sẽ mở và cho xăng chảy qua nó về thùng Van một chiều đóng ngay lại khi động cơ dừng, nhờ vậy mà luôn luôn tồn tại một áp suất dư trong hệ thống nhiên liệu cũng như cho phép tránh được hiện tượng bay hơi xăng trong hệ thống, từ đó tạo điều kiện cho việc khởi động lại được dễ dàng.
Bơm cùng với lưới lọc tạo thành một cụm và được gắn phía trong thùng nhiên liệu, cấu tạo cụ thể như sau:
Hình 17: Cấu tạo bơm nhiên liệu
Như trong hình vẽ, khi động cơ quay, dòng điện chạy từ cực ST của khóa điện đến cuộn dây L2 của role bơm xăng, sau đó tiếp đất Do đó role bơm xăng bật và kết quả là dòng điện chạy đến bơm xăng Đồng thời ECU nhận được tín hiệu NE từ cảm biến tốc độ động cơ, transitor ở bên trong ECU bật lên Kết quả là dòng điện chạy qua cuộn dây L1 của role này và giữ cho nó luôn bật khi động cơ đang chạy.
Hình 18: Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng
Ngoài ra, trên một số hệ thống phun xăng điện tử còn sử dụng mach 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 lương 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 khiển tải nhẹ, ECU điều khiển transitor mở, có dòng điện chạy qua cuộn dây của role điều khiển bơm nhiên liệu, tạo lực hút 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 role điều khiển bơm nhiên liệu Tiếp điểm được trả về vị trí A, cung cấp dòng trực tiếp đến bơm Nhờ vậy bơm quay với tốc độ nhanh để cung cấp lượng xăng cần thiết cho chế độ này.
Hình 19: Bộ lọc nhiên liệu
Bộ lọc nhiên liệu có nhiệm vụ là: lọc tất cả các chất bẩn và tạp chất khác ra khỏi nhiên liệu Nó được lắp tại phía có áp suất cao của bơm nhiên liệu Ưu điểm của loại lọc thấm kiểu dùng giấy là giá rẻ, lọc sạch Tuy nhiên, loại lọc này cũng có nhược điểm là tuổi thọ thấp, chu kỳ thay thế trung bình khoảng 4500km.
Hình 20: Kết cấu bộ lọc nhiên liệu
1:Thân lọc nhiên liệu; 2:Lõi lọc; 3:Tấm lọc;
4:Cửa xăng ra; 5:Tấm đỡ; 6:Cửa xăng vào.
Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó xăng đi qua phần tử lọc (2) Lõi lọc được làm bằng giấy, độ xốp của lõi giấy khoảng 10m Các tạp chất có kích thước lớn hơn 10m được giữ lại đây Sau đó xăng đi qua tấm lọc (3) các tạp chất nhỏ hơn 10m được giữ lại và xăng đi qua cửa ra (5) của bộ lọc là xăng tương đối sạch cung cấp quá trình nạp cho động cơ.
Hình 21: Ống phân phối nhiên liệu
Bộ điều áp trên ô tô có hai loại: loại thứ nhất có tác dụng giữ cho áp suất nhiên liệu vào kim phun luôn ở một mức không đổi (khoảng 3,3 Kgf/cm 2 ), xo); loại thứ hai duy trì áp suất nhiên liệu ở mức cao hơn áp suất tương ứng trong đường ống nạp một giá trị không đổi ( khoảng 2,9 Kgf/cm 2 , đây là loại điều áp đặt ngoài, áp suất được ấn định bởi một lò xo và độ chân không trong đường ống nạp). Động cơ Toyota 1NZ-FE sử dụng bộ điều áp loại đặt bên ngoài thùng nhiên liệu và có cấu tạo như hình dưới đây:
1 Đường chân không (nối với đường nạp phía sau bướm ga)
Hệ thống điều khiển nhiên liệu trên động cơ Toyota Vios 2007
2.3.1 Sơ đồ mạch điện điều khiển
Hình 3.9 dưới đây là sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1NZ-FE sử dụng trên xe Toyota Vios 2007 và cũng chính là mạch điện tham khảo cho việc thiết kế mô hình :
Hình 24: Cấu tạo và hoạt động của bộ giảm rung động
Hình 25: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe TOYOTA VIOS
Hệ thống các cảm biến chúng nhận biết các chế độ hoạt động khác nhau của động cơ ECU tính toán lượng phun dựa trên các tín hiệu nhận được từ các cảm biến và điều khiển các kim phun phun nhiên liệu.
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 thời gian phun chính xác và gửi một tín hiệu đến các kim phun Các kim phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp phụ thuộc vào tín hiệu này.
2.3.2.1 Cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt
Cảm biến lưu lượng khí nạp là một trong những cảm biến quan trọng nhất vì nó được sử dụng trong EFI để phát hiện khối lượng hoặc thể tích không khí nạp.
Hiện nay hầu hết các xe sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp khí kiểu dây nóng vì nó đo chính xác hơn, trọng lượng nhẹ hơn và độ bền cao hơn
Hình 26: Cấu tạo cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt
Hình 27: Cấu tạo và đường đặc tuyến của cảm biến
Dòng điện chạy vào dây sấy (bộ sấy) làm cho nó nóng lên Khi không khí chạy quanh dây này, dây sấy được làm nguội tương ứng với khối không khí nạp Bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ của dây sấy không đổi, dòng điện đó sẽ tỷ lệ thuận với khối không khí nạp. Sau đó có thể đo khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó. Trong trường hợp của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy, dòng điện này được biến đổi thành một điện áp, sau đó được truyền đến ECU động cơ từ cực VG.
Trong cảm biến lưu lượng khí nạp thực tế, như trình bày ở hình minh họa, một dây sấy được ghép vào mạch cầu.
Mạch cầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích của điện trở theo đường chéo bằng nhau
Khi dây sấy này (Rh) được làm mát thế của các điểm A và B Một bộ khuyếch đại xử lý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt vào mạch này (làm tăng dòng điện chạy qua dây sấy (Rh)) Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) lại tăng lên dẫn đến việc tăng tương ứng trong điện trở cho đến khi điện thế của các điểm A và B trở nên bằng nhau (các điện áp của các điểm A và B trở nên cao hơn) Bằng cách sử dụng các đặc tính của loại mạch cầu này, cảm bíên lưu lượng khí nạp có thể đo được khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện điện áp ở điểm B.
Trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) được duy trì liên tục ở nhiệt độ không đổi cao hơn nhiệt độ của không khí nạp, bằng cách sử dụng nhiệt điện trở (Ra) Do đó, vì có thể đo được khối lượng khí nạp một cách chính xác mặc dù nhiệt độ khí nạp thay đổi, ECU của động cơ không cần phải hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu đối với nhiệt độ không khí nạp.
Ngoài ra, khi mật độ không khí giảm đi ở các độ cao lớn, khả năng làm nguội của không khí giảm xuống so với cùng thể tích khí nạp ở mức nước biển Do đó mức làm nguội cho dây sấy này giảm xuống Vì khối khí nạp được phát hiện cũng sẽ giảm xuống, nên không cần phải hiệu chỉnh mức bù cho độ cao lớn
2.3.2.2 Tín hiệu Ne và tín hiệu G
Tín hiệu Ne và G được tạo ra bởi cuộn nhận tính hiệu, sử dụng nguyên lý điện từ, bao gồm một cảm biến vị trí trục cam hoặc cảm biến vị trí trục khuỷu, và đĩa tín hiệu ( rotor tín hiệu) Thông tin từ hai tín hiệu này được kết hợp bởi ECU động cơ để phát hiện đầy đủ góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ. Hai tín hiệu này không chỉ rất quan trọng đối với các hệ thống EFI mà còn quan trọng đối với cả hệ thống ESA.
2 3.2.2.1 Cảm biến vị trí trục cam G
Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G2 có
4 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 G2 Tín hiệu G2 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 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.
Hình 29: Cảm biến vị trí trục cam
2 3.2.2.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu NE
Bộ tạo tín hiệu Ne được đặt gần puly trục khuỷu , cũng hoạt động với nguyên lý tương tự như ở trục cam, đĩa rotor của bộ này là một bánh răng gắn liền với bánh răng phối khí cam của trục khuỷu, rotor này được làm từ một bánh răng có 36 răng nhưng có 4 răng được đắp thành một răng lớn, như vậy rotor có 33 răng nếu tính cả răng lớn Răng lớn này dùng để xác định góc của trục khuỷu. Động cơ 1NZ-FE dùng tín hiệu này để tham chiếu chính, khi không có tín hiệu G truyền về thì ECU vẫn cho phép động cơ nổ.
Hình 30: cảm biến vị trí trục khuỷu
Hình 31: Sơ đồ mạch điện và tín hiệu ra của cảm biến vị trí trục cam và trục
2.3.2.3 Cảm biến vị trí bướm ga Động cơ 1NZ-FE sử dụng cảm biến vị trí bướm ga có 3 chân VC, VTA, E2 mà không có dây IDL, loại tuyến tính, nó gồm một con trượt và một điện trở Một đầu điện trở được gắn với cực Vc (cấp nguồn 5V), đầu còn lại gắn với cực E2 của cảm biến (cấp Mass) Một đầu của con trượt trượt lên điện trở và đầu còn lại gắn với cực VTA của cảm biến Các cực của cảm biến được nối với các chân tương ứng trên ECU ECU cấp nguồn 5V và Mass đến cho cảm biến, đồng thời nhận tín hiệu điện áp từ cực VTA của cảm biến, điện áp được đặt vào cực này sẽ tỉ lệ thuận với độ mở của cánh bướm ga Sơ đồ mạch điện như sau:
Hình 32: Mạch điện cảm biến vị trí cánh bướm ga
Hình 33: Đương đặc tuyến của cảm biến vị trí bướm ga
Khi điện áp từ chân VTA gởi về ECU nằm trong khoảng 0.3 – 0.8 V, ECU sẽ hiểu là bướm ga đã đóng, khi cánh bướm ga mở hoàn toàn thì điện áp gởi về là 4.9V.
2.3.2.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Dùng để xác định nhiệt độ động cơ, thường là một trụ rỗng có ren ngoài, bên trong có gắn một điện trở dạng bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm (NTC – negative temperature co-efficient) Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và khi nhiệt độ giảm thì điện trở tăng Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp, tín hiệu này giúp ECU biết được nhiệt độ của động cơ
Hình 34: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Hệ thống điều khiển điện tử ECU (Electronic Control Unit)
Bộ điều khiển điện tử đảm nhiện nhiều chức năng khác nhau tùy theo từng loại của nhà chế tạo Chung nhất là bộ tổng hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín hiệu, lưu trử thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi các tín hiệu đi thích hợp Những bộ phận phụ hỗ trợ cho nó là các bộ ổn áp, điện trở hạn chế dòng Vì lí do này bộ điều khiển có nhiều tên gọi khác nhau tùy theo nhà chế tạo Trong đồ án này ta thường dùng ECU để chỉ chung cho bộ điều khiển điện tử
2.4.1 Chức năng hoạt động cơ bản
Bộ điều khiển ECU hoạt động theo dạng tín hiệu số nhị phân điện áp cao biểu hiện cho số1, điện áp thấp biểu hiện cho số 0 trong hệ số nhị phân có hai số 0 và 1
Mỗi một số hạng 0 hoặc 1 gọi là 1 bít Một dãy 8 bít sẽ tương đương 1byte hoặc một từ (word) Byte này được dùng biểu hiện cho một lệnh hoặc một mẫu thông tin Một mạch tổ hợp (IC) tạo byte và trữ byte đó Số byte mà
IC có thể chứa là có giới hạn khoảng 64 kilobyte hoặc 256 kilobyte Mạch tổ hợp IC còn gọi là con chíp IC, vì hình dạng của nó.
IC có chức năng tính toán và tạo ra quyết định gọi là bộ vi xử lý (microprosessor) Bộ vi xử lý có thể là loại 8 bít, 16 bít hay cao hơn, số bít càng cao thì việc tính toán càng nhanh.
Thông tin gửi đến bộ vi xử lý từ một con IC thường được gọi là bộ nhớ. Trong bộ nhớ chia ra làm nhiều loại:
ROM: (read only memory): dùng trữ thông tin thường trực, bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không ghi vào được Thông tin của nó đã được cài đặt sẵn, ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý.
PROM (programable Read Only Memory): cơ bản giống ROM
RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên trữ thông tin Bộ vi xử lý có thể nhập bội duy nhỏ cho RAM.
Loại RAM xoá được: bộ nhớ mất khi mất nguồn
Loại RAM không xoá được: giữ duy trì bộ nhớ dù khi tháo nguồn. Ngoài bộ nhớ, bộ vi xử lý ECU còn có một đồng hồ để tạo ra xung ổn định và chính xác.
Ngoài bộ nhớ, vi xử lý và đồng hồ, ECU còn trang bị thêm các mạch giao tiếp giữa đầu vào và đầu ra gồm:
Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự thành số còn gọi là bộ chuyển đổi A/D (Anlog to Digital).
Bộ nhớ trung gian (Buffer).
2.4.1.1 Bộ chuyển đổi A/D (Anlog to digital converter)
Dùng chuyển đổi các tín hiệu tương tự từ đầu vào thay đổi điện trở như trong các cảm biến nhiệt độ, cảm biến lưu lượng, cảm biến vị trí bướm ga thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểu được.
Ngoài ra còn dùng một điện trở hạn chế dòng giúp bộ chuyển đổi A/D đo điện áp rơi trên cảm biến.
Hình 50: Sơ đồ mạch chuyển đổi A/D a) Bộ đếm (counter).
Dùng để đếm xung Ví dụ như từ cảm biến vị trí trục khuỷu rồi gửi lượng đếm về bộ xử lý.
Hình 51: Sơ đồ mạch điện bộ đếm
2.4.1.2 Bộ nhớ trung gian (Buffer)
Chuyển tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu sóng vuông dạng số Nó không gửi lượng đếm như trong bộ đếm Bộ phận chính là một transtor sẽ đóng mở theo cực tính của tín hiệu xoay chiều.
Hình 52: Sơ đồ bộ nhớ trung gian
Dùng để khuyếch đại tín hiệu từ các cảm biến gửi đến rồi sau đó gửi đến bộ xử lý để tính toán
Hình 53: Sơ đồ mạch bộ khuyếch đại
2.4.1.4 Bộ ổn áp (voltage regulator):
Hạ điện áp xuống 5volt mục đích để tín hiệu báo được chính xác
Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý đưa đến các transitor công suất điều khiển rơle, solenoid môtơ Các transitor này có thể được bố trí bên trong hoặc bên ngoài ECU.
Hình 55: Giao tiếp ngõ ra
ECU có hai chức năng chính: Điều khiển thời điểm phun: được quyết định theo thời điểm đánh lửa. Điều khiển lượng xăng phun: tức là xác định thời điểm phun, thời gian này quyết định theo:
Tín hiệu phun cơ bản: được xác định theo tín hiệu tốc độ động cơ và tín hiệu lượng gió nạp.
Tín hiệu hiệu chỉnh: được xác định từ các cảm biến (nhiệt độ, vị trí, mức độ tải, thành phần khí thải và từ các điều kiện của động cơ như: điện áp bình).
2.4.2.1 Các bộ phận của ECU.
ECU được đặt trong vỏ kim loại để tránh nước văng Nó được đặt ở nơi ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
Các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp trong một mạch kín Các linh kiện công suất của tầng cuối bắt liền với một khung kim loại của ECU mục đích để tản nhiệt tốt Vì dùng IC và linh kiện tổ hợp nên ECU rất gọn, sự tổ hợp các nhóm chức năng trong IC (bộ tạo xung, bộ chia xung, bộ dao động đa hài điều khiển việc chia tần số) giúp ECU đạt độ tin cậy cao Một đầu ghim đa chấu dùng nối ECU với hệ thống điện trên xe, với kim phun và các cảm biến.
2.4.2.2 Các thông số hoạt động của ECU.
Là tốc độ động cơ và lượng gió nạp Các thông số này là thước đo trực tiếp tình trạng tải của động cơ.
2 4.2.2.2 Các thông số thích nghi Điều kiện hoạt động của động cơ luôn thay đổi thì tỷ lệ hoà khí phải thích ứng theo Chúng ta sẽ đề cập đến các điều kiện hoạt động sau:
Thích ứng tải. Đối với khởi động và làm ấm ECU sẽ tính toán xử lý các tín hiệu của cảm biến nhiệt độ động cơ Đối với tình trạng thay đổi tải thì mức tải không tải, một phần tải, toàn tải được chuyển tín hiêu đến ECU nhờ cảm biến vị trí bướm ga.
4.2.2.3 Các thông số chính xác. Để đạt được chế độ vận hành tối ưu ECU xem thêm các yếu tố ảnh hưởng:
Trạng thái chuyển tiếp khi gia tốc.
Sự giới hạn tốc độ tối đa.
Những yếu tố này được xác định từ các cảm biến đã nêu, nó có quan hệ và tác động tín hiệu điều khiển đến kim phun một cách tương ứng.
ECU sẽ tính toán các thông số thay đổi cùng với nhau, mục đích cung cấp cho động cơ một lượng xăng cần thiết theo từng thời điểm.
2.4.2.3 Xử lý thông tin và tạo xung phun.
NHỮNG HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN, PHƯƠNG PHẤP KIỂM TRA SỬA CHỮA
Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử trên ô tô
Hình 59: Sơ đồ hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử
Hệ thống nhiên liệu trên ô tô ngày nay hoạt động dựa trên sự kết hợp giữa các bộ phận với nhau Chúng thông qua hệ thống điều khiển điện tử, can thiệp trực tiếp vào quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ.
Khi người dùng khởi động máy, ECU điều khiển sẽ nhanh chóng quét từng cảm biến trên hệ thống để xác định chức năng của chúng.
Lúc này, đèn Check Engine hoặc đèn Service Engine Soon sẽ bật sáng trên bảng điều khiển trong khi quá trình quét đang diễn ra, và chúng sẽ tắt ngay sau khi xác định tất cả các cảm biến thuộc hệ thống phun xăng điện tử hoạt động bình thường.
Các cảm biến sẽ liên tục cập nhật các giá trị của nhiều thông số khác nhau như: áp suất, không khí và nhiệt độ của không khí, mật độ không khí, góc bướm ga, áp suất nhiên liệu, nhiệt độ nhiên liệu, áp suất dầu, nhiệt độ khí thải, nhiệt độ nước làm mát, vòng tua động cơ, tốc độ…
Toàn bộ những thông tin dữ liệu này sẽ được gửi về ECU điều khiển, sau đó xử lý Lúc này, ECU sẽ tính toán sao cho lượng nhiên liệu phun vào động cơ và thời gian phun trở nên lý tưởng nhất ngay tại thời gian thực Qua đó giúp tiếp kiệm nhiên liệu, đồng thời đảm bảo khả năng vận hành.
Những lỗi trên hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử
3.2.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng
Hiện tượng hư hỏng Nguyên nhân hư hỏng
– Bộ chế hoà khí có tiếng gõ, ồn khác thường. Động cơ hoạt động có tiếng gõ, ồn khác thường ở bộ ché hoà khí
– Các cần dẫn động cong, hoặc mòn
– Đặt lửa quá sớm hoặc quá muôn, nổ dội lại bộ chế hoà khí
– Bơm xăng có tiếng gõ, ồn khác thường Động cơ hoạt động có tiếng gõ, ồn khác thường ở cụm bơm xăng, đặc biệt khi tốc độ càng tăng tiếng gõ ồn càng rõ
– Khe hở lớn giữa chốt và càng bơm hoặc mỡ bôI trơn
– Càng bơm cong, nứt gãy
– Kiểm tra nứt rỉ bên ngoài các bộ phận hệ thống
– Vận hành động cơ đến nhiệt độ tiêu chuẩn
– Tiến hành quan sát bên ngoài và nghe âm thanh, bơm xăng và bộ chế hoà khí và thay đổi tốc độ động cơ để xác định rõ tiếng gõ của các chi tiết.
Tổng hợp các giá trị âm thanh của các vùng thông qua cường độ, tần số âm thanh của các vùng nghe để so sánh với các tiêu chuẩn và dùng phương pháp loại trừ dần để xác định được chi tiết hư hỏng.
Kiểm tra các bộ phận cung cấp và độ kín của hệ thống nhiên liệu
3.3.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng
Hiện tượng hư hỏng Nguyên nhân hư hỏng
– Các bộ phận có sự chảy rỉ nhiên liệu
Mức tiêu hao nhiên liệu tăng, có mùi xăng bên ngoài các bộ phận.
– Các đầu nối và đường ống nứt, chờn hỏng ren.
– Các cổ trục và bạc lót mòn nhiều
– Đường ống dẫn dầu nứt, hở chảy rỉ dầu
– Bơm xăng không bơm được xăng hoặc bơm xăng yếu
Không có cơ xăng đến bộ chế hoà khí, hoặc xăng đến bộ chế hoà khí yếu, áp suất và lưu lượng bơm thấp.
– Màng bơm thủng, thân bơm nứt hở lò xo gãy – Màng bơm chùng, lò xo yếu
– Bộ chế hoà khí cung cấp hoà khí quá loảng hoặc chảy xăng Động cơ khó khởi động, công suất giảm , nhiệt độ động cơ tăng
– Bộ chế hoà khí nứt, hở hoặc vênh bề mặt lắp ghép
– Các đường ống chân không, thủng hở
– Mòn vênh van kim, gây chảy xăng
– Vận hành động cơ và kiểm tra bên ngoài các đường ống, bơm xăng và bộ chế hoà khí
Tiến hành kiểm tra bên ngoài và kiểm tra độ kín riêng từng bộ phận phương pháp loại trừ dần để xác định được chi tiết hư hỏng.
Hình 60: Sơ đồ cấu tạo bơm xăng và bộ chế hoà khí
Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng của bơm xăng
Hiện tượng hư hỏng Nguyên nhân hư hỏng
– Động cơ không nổ được khi mở hết bướm gió Đóng bướm gió động cơ nổ bình thường, nhưng khi mở hết bướm gió và tăng ga động cơ chết máy.
– Đường ống nạp, hoặc bộ chế hoà khí vênh, nứt hở nhỏ.
– Thiếu nhiên liệu, mức xăng điều chỉnh thấp.
– Tắc bẩn vòi phun chính.
– Động cơ khởi động nổ được, – Đường ống nạp, hoặc bộ chế hoà khí nhưng không chạy không tảI được Động cơ khởi động nổ bình thường, nhưng không nổ được ở chế độ không tảI, chỉ hoạt động được ở tốc độ cao. vênh, nứt hở nhỏ.
– Mức xăng điều chỉnh cao, dư xăng, hoặc tắc gíc lơ không khí.
– Tắc bẩn đường xăng không tải
– Động cơ hoạt động yếu ở chế độ tải lớn
Tăng tốc chậm, không đạt tốc độ lớn nhất, có nhiều khói trắng Hoặc khí xả nhiều khói đen, có mùi xăng và nhiều tiếng nổ.
– Bơm làm đậm mòn hỏng, thiếu xăng, hoặc vòi phun làm đậm tắc bẩn.
– Dư xăng, do bơm làm đậm điều chỉnh sai
– Động cơ hoạt động yếu ở chế độ tăng tốc
Tăng tốc chậm, không đạt tốc độ lớn nhất, có nhiều khói trắng.
– Bộ chế hoà khí nứt, hở hoặc vênh bề mặt lắp ghép
– Bơm tăng tốc mòn hỏng, thiếu xăng – Vòi phun tăng tốc tắc bẩn
– Động cơ tiêu hao nhiều nhiên liệu
Nhiên liệu tiêu hao nhiều so với bình thường, khí xả nhiều có màu đen và có mùi xăng.
– Bộ chế hoà điều cỉnh sai, mức xăng cao hoặc mòn nhiều
– Bơm tăng tốc và bơm làm đậm điều chỉnh sai
– Các giclơ mòn nhiều, hoặc bướm gió kẹt đóng
Hình 61: Sơ đồ cấu tạo bơm xăng và bộ ché hoà khí
– Kiểm tra các vết nứt, chảy rỉ bên ngoài các bộ phận hệ thống nhiên liệu
– Vận hành động cơ và kiểm tra hoạt động của bộ chế hoà khí ở các chế độ của động cơ
– Quan sát và phân tích khí xả của động cơ
Tiến hành kiểm tra bên ngoài các bộ phận và kiểm tra bộ chế hoà khí theo phương pháp loại trừ dần để xác định được tiết hư hỏng.
Kiểm tra chẩn đoán hệ thống phun xăng
3.5.1 Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng
Hiện tượng hư hỏng Nguyên nhân hư hỏng
– Động cơ không nổ được
Khởi động động cơ, nhưng không nổ được
– Đường ống nạp, nứt hở nhỏ.
– Bơm xăng mòn hỏng, giảm áp suất, thiếu nhiên liệu,
– Tắc bẩn vòi phun xăng.
– Máy tính hoặc các rơ le, cảm biến hỏng
– Động cơ hoạt động yếu ở chế độ tải lớn và tăng tốc.
Tăng tốc chậm, không đạt tốc độ lớn nhất, có nhiều khói trắng.
– Tắc bẩn vòi phun xăng.
– áp suất bộ điều áp thấp
-Các cảm biến hỏng, máy tính làm việc không chinh xác
– Hệ thống đánh lửa quá muộn, bugi hỏng
– Động cơ tiêu hao nhiều nhiên liệu
Nhiên liệu tiêu hao nhiều so với bình thường, khí xả nhiều có màu đen và có mùi xăng.
– Vòi phun xăng mòn nhiều
– Bộ điều hoà áp suất xăng sai (áp suất quá lớn)
– Hệ thống đánh lửa quá sớm, bugi hỏng
– Kiểm tra các vết nứt, chảy rỉ bên ngoài các bộ phận hệ thống nhiên liệu
– Vận hành động cơ và kiểm tra hoạt động các bộ phận của hệ thống phun xăng ở các chế độ của động cơ
– Quan sát và phân tích khí xả của động cơ
Tiến hành kiểm tra bên ngoài và sự hoạt động của các bộ phận hệ thống phun xăng theo phương pháp loại trừ dần để xác định được tiết hư hỏng.
Hình 62: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng
Tắc nhiên liệu
Tắc nhiên liệu hoặc không cung cấp nhiên liệu thường làm cho máy chết ngay hoặc máy đang làm việc sẽ yếu dần rồi chết hẳn.
Tắc nhiên liệu có thể xảy ra ở:
Kim phun bị kẹt, tắc nên không phun được nhiên liệu vào buồng cháy
Gãy lò xo piston chuyển tiếp hoặc lò xo van tăng cao áp, nên hệ thống nhiên liệu không hoạt động tốt.
Kẹt dẫn động thanh răng bơm cao áp, kẹt van bơm tiếp, kẹt van tăng áp.
Tắc lỗ thông hơi thùng chứa nhiên liệu, tắc đường ống,bầu lọc.
Các đường ống bị rò rỉ, không khí lọt vào các đường ống làm giảm áp suất phun, làm gián đoạn cung cấp nhiên liệu.
