Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp em luôn được sự quan tâm, hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy, cô trong Viện Cơ khí cùng với sự giúp đỡ của bạn bè. Lời đầu tiên em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu Trường Đại học Giao Thông Vận Tải TP.HCM, Ban chủ nhiệm Viện Cơ khí đã tận tình giúp đỡ cho em trong suốt thời gian học tại trường.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG, ĐÁNH LỬA
Tổng quan về hệ thống đánh lửa
Kiểu này có cấu tạo cợ bản Trong hệ thống này, dòng sơ cấp và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng cơ học
Dòng sơ cấp của cuộn đánh lửa sẽ chạy ngắt quãng qua tiếp điểm của bộ ngắt dòng
Thời điểm đánh lửa sớm được điều khiển bằng bộ điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm Điện cao áp được bộ chia điện phân phối từ cuộn thứ cấp đến các bugi
Các tiếp điểm của bộ ngắt điện phải được điều chỉnh thường xuyên hoặc thay thế trong kiểu hệ thống này
Sử dụng điện trở ngoài để giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp và sự giảm áp của cuộn thứ cấp được giảm đến mức thấp nhất
Giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp sẽ giảm điện trở, từ đó tăng dòng sơ cấp và sự phát nhiệt, do đó cần một điện trở ngoài để giảm sự tăng dòng
Tranzito điều khiển dòng sơ cấp để nó chạy gián đoạn ứng với các tín hiệu phát ra từ bộ phát tín hiệu trong kiểu hệ thống này
Giống với hệ thống đánh lửa ngắt tiếp điểm, thời điểm đánh lửa sớm được điều khiển bằng cơ học
Hình 1 1 Sơ đồ tổng quan của bộ đánh lửa kiểu ngắt tiếp điểm
Hình 1 2 Sơ đồ tổng quan của bộ đánh lửa kiểu tramzito
1.1.1.3 Kiểu tranzito có ESA (Đánh lửa sớm bằng điện tử)
Không sự dụng bộ đánh lửa sớm chân không và li tâm mà sử dụng bộ điều khiển điện tử ECU có chức năng ESA để điều khiển thời điểm đánh lửa
Hình 1 3 Sơ đồ tổng quan của bộ đánh lửa kiểu tranzito có ESA
1.1.1.4 Hệ thống đánh lửa trực tiếp
Hệ thống này sẽ không sử dụng bộ chia điện để cung cấp điện cao áp trực tiếp cho bugi, mà sử dụng cuộn đánh lửa đa bội
Và chức năng ESA của ECU động cơ sẽ điều khiển thời điểm đánh lửa
Hệ thống này ngày càng được sử dụng rộng rãi
Một kiểu đánh lửa khác là đánh lửa đồng thời trong hai xy-lanh Một tia lửa xuất hiện trong kỳ nén và một trong kỳ xả
Cần phải tạo ra điện thế hàng chục ngàn vôn để đảm bảo tia lửa phải mạnh, có thể đốt cháy hỗn hợp không khí - nhiên liệu vì ngay cả khi bị nén với áp suất cao thì vẫn có điện trở trong không khí
Hình 1 4 Tổng quan bên trong buồng cháy
1.1.2.2 Thời điểm đánh lửa chính xác
Hệ thống đánh lửa đòi hỏi phải luôn có thời điểm đánh lửa chính xác để phù hợp với tốc độ và tải trọng thường xuyên thay đổi của động cơ
Hệ thống đánh lửa phải chịu được sự rung động và nhiệt do quá trình đốt cháy trong động cơ sinh ra
Gồm cuộn sơ cấp và thứ cấp với số vòng cuộn thứ cấp cao gấp 100 lần cuộn sơ cấp Giúp cho giữa 2 điện cực của bugi phóng tia hồ quang bằng cách tạo ra điện áp đủ cao
IC đánh lửa nối với một đầu của cuộn sơ cấp Còn bugi nối với một đầu cuộn thứ cấp Các đầu còn lại của cả hai cuộn được nối với ắc-quy
Hình 1 5 Cậu tạo cuộn đánh lửa
❖ Hoạt động của cuộn đánh lửa:
+ Khi động cơ nổ máy, dựa vào việc ECU động cơ phát ra tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT), cuộn đánh lửa sẽ cho dòng điện từ ắc- quy chạy qua IC đánh lửa, vào cuộn sơ cấp
+ Ngắt dòng vào cuộn sơ cấp
IC dựa vào tín hiệu đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra ngắt dòng sơ cấp đi vào cuộn đánh lửa
Khi IGT chuyển trạng thái từ ngắt sang đóng, IC đánh lửa bắt đầu cho dòng điện đi vào cuộn sơ cấp
IC đánh lửa sẽ giữ ổn định cường độ cực đại bằng cách điều chỉnh dòng khi dòng sơ cấp đã đạt đến giá trị ổn định
Thời gian tồn tại của dòng sơ cấp cần phải giảm xuống khi tốc độ của động cơ tăng lên Hiện nay, chức năng này đa số được thực hiện thông qua tín hiệu IGT
Hình 1 6 Nguyên lý hoạt động hệ thống đánh lửa
Truyền tín hiệu để IC đánh lửa thực hiện chính xác việc ngắt dòng sơ cấp đi vào cuộn đánh lửa Sau đó IC sẽ truyền một tín hiệu khẳng định (IGF) cho ECU phù hợp với dòng sơ cấp
Khi dòng sơ cấp đạt đến trị số ấn định IF1 thì sẽ phát ra tín hiệu khẳng định IGF Nếu trị số của dòng sơ cấp vượt quá quy định IF2 thì hệ thống sẽ xác định và phát tín hiệu IGF trở lại điện thế ban đầu
Nếu ECU không nhận được tín hiệu IGF, ECU sẽ cho ngừng việc phun nhiên liệu để ngăn ngừa sự quá nhiệt và lưu giữ sai sót này trong chức năng chẩn đoán
Hình 1 7 Sơ đồ hoạt động IGT
Xảy ra tia lửa giữa điện cực trung tâm và điện cực nối đất của bugi do điện áp cao trong cuộn thứ cấp phát sinh để đốt cháy hỗn hợp không khí – nhiên liệu trong xylanh
Hình 1 8 Cấu tạo của bugi
Quá trình đốt cháy hỗn hợp không khí – nhiên liệu trong xylanh do bugi tạo ra làm nổ hỗn hợp gọi là sự bùng cháy Và quá trình bùng cháy diễn ra theo giai đoạn như sau:
Tia lửa từ điện cực trung tâm xuyên qua hỗn hợp không khí – nhiên liệu đến điện cực tiếp đất, đốt cháy hỗn hợp và sinh ra nhiệt để hình thành nhân ngọn lửa Đốt cháy không khí – nhiên liệu xung quanh nhân ngọn lửa làm cho nhiệt của nhân ngọn lửa mở rộng để đốt cháy hỗn hợp không khí – nhiên liệu gọi là quá trình lan truyền ngọn lửa
Tổng quan về hệ thống phun xăng
1.2.1 Nhiệm vụ hệ thống phun xăng Đảm nhiệm vai trò phun nhiên liệu dạng sương vào buồng đốt kết hợp với kông khí nạp Tỷ lệ của không khí và nhiên liệu phải được điều chỉnh thích hợp tùy theo tốc độ động cơ (không tải, tăng tốc, leo dốc)
Phân bố nhiên liệu đồng đều cho từng xylanh
Phun đúng thời điểm, và giảm tiêu hạo nhiên liệu cũng như phát thải của động cơ
1.2.2 Mô tả về hệ thống phun xăng Để xác định tình trạng của động cơ và điều kiện chạy của xe, hệ thống phun xăng dung các cảm biến khác nhau và ECU động cơ tính toán lượng phun nhiên liệu tối ưu
Hình 1 13 Sơ đồ tổng quan của cảm biến trong hệ thống đánh lửa
− ECU động cơ: nhận tín hiệu từ các cảm biến và tính toán thời gian phun nhiên liệu một cách tối ưu nhất
− Cảm biến áp suất lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp: Xác định lưu lượng khí nạp hoặc áp suất trong ống nạp
− Cảm biến vị trí trục khuỷu: Xác định góc quay trục khuỷu từ đó suy ra tốc độ động cơ
− Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
− Cảm biến vị trí bướm ga: Xác định độ mở của bướm ga
− Cảm biến oxy: Xác định nồng độ oxy trong khí xả
1.2.3 Phân loại hệ thống phun xăng
1.2.4 Phân loại theo điểm phun
Hệ thống phun xăng đơn điểm: Kim phun đặt ở trước bướm ga và hòa trộn với không khí trên đường ống nạp
Hệ thống phun xăng đa điểm:
− Mỗi kim phun phụ trách một xy lanh, và được đặt trước xupap nạp
− ECU nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu sau đó điều khiển kim phun phun nhiên liệu hợp lý
− Hệ thống phun xăng trực tiếp:
− Mỗi xy lanh sẽ có một kim phun và phun trực tiếp vào bên trong xylanh cùng lúc mở xupap nạp
− Kim phun phun nhiên liệu với áp suất cao và nhanh chóng do bơm cao áp Áp suất lên đến 200 bar
− Giúp cho động cơ có hiệu suất cao hơn do phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt
1.2.5 Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun
− Phun xăng điện tử: Sử dụng các cảm biến và ECU để điều khiển giúp cho động cơ hoạt động tối ưu nhất
− Phun xăng cơ khí: Sử dụng cần ga, bơm cơ khí và bộ điều tốc để kiểm soát lượng nhiên liệu phun vào động cơ
1.2.6 Phân loại theo thời điểm phun
− Phun gián đoạn: Kim phun đóng mở một cách độc lập, Nhiên liệu được phun vào khi xupap nạp mở
− Phun đồng loạt: Trước khi xupap nạp mở hoặc khi xupap nạp mở ra thì nhiên liệu được phun vào buồng đốt
− Phun liên tục: Phun nhiên liệu vào cổ góp mọi lúc khi động cơ hoạt động Sự giảm áp suất nhiên liệu tại các kim phun điều khiển tỉ lệ hòa khí từ đó giảm lượng nhiên liệu phun ra
1.2.7 Phân loại theo mối quan hệ giữa các kim phun
− Phun theo nhóm đơn: Các kim phun được phân chia thành hai nhóm bằng nhau và mỗi nhóm phun một lần vào một vòng quay cốt máy
− Phun theo nhóm đôi: Các kim phun cũng được chia thành hai nhóm bằng nhau và phun luân phiên
− Phun đồng loạt: Các kim phun được điều khiển bởi ECU để phun đồng loạt vào mỗi vòng quay cốt máy Các kim phun sẽ đóng mở cùng một thời điểm do được đặt song song nhau
− Phun theo thứ tự: Từng kim phun phun nhiên liệu theo thứ tự.
Giới thiệu tổng quan về xe BMW 320
BMW 320i được trang bị động cơ nổi trội hơn các dòng sedan khác
Bảng 1 1 Thông số kỹ thuật của xe BMW 320i
Công suất (ccm) 1.998 Đường kính xy lanh (mm) 94.6/82.0
Công suất cực đại (kw/1ph) 135(184)/5.00
Momen xoắn cực đại (Nm /ph) 290/1.350- 4.250
Trọng lượng: Có ưu điểm là tương đối nhẹ
Bảng 1 2 Trọng lượng của xe
Trọng lương không tải (kg) 1.505 [1.525]
Trọng lượng tối đa cho phép (kg) 2.005 [2.025]
Tải trọng cho phép (kg) 575 [575]
Tải trọng cho phép lên trục trước sau (kg) 935/1.155
Mức tiêu thụ nhiên liệu: Được đánh giá cao là dòng xe tiết kiệm nhiên liệu
Bảng 1 3 Mức tiêu hao nhiên liệu của xe
Mức tiêu hao nhiên liệu trong nội thành
Mức tiêu hao nhiên liệu ngoại thành (l/100km) 4.5 – 4.8 Địa hình kết hợp (l/100km) 5.5 - 5.9
Dung tích bình xăng (lít) 60
Kích thước và vật liệu bánh trước 7J x 16inch
Kích thước và vật liệu bánh sau 7J x 16inch
BMW 320i có thông số kích thước là 4.633 x 2.031 x 1.429 (mm) ứng với với chiều dài x chiều rộng x cao Chiều dài cơ sở và khoảng sáng gầm xe lần lượt là 2.810 (mm) và 140 (mm)
Với thiết kế lịch lãm, sang trọng nhưng cũng mang tính mạnh mẽ, thể thao
Mặt trước của BMW 320i mang tính thể thao, mạnh mẽ Hai đường gân kẹp chữ V đối xứng bên trên nắp capo làm cho xe luôn hướng về phía trước
Tăng thêm sự lịch lãm, sang trọng nhờ vào lưới tản nhiệt đôi được mạ crom được thiết kế hài hòa với đèn sương mù trang bị công nghệ LED
Những đường gân dập sắc gọn mang đầy tính thể thao được thiết kế hai bên thân xe Với gương chiếu hậu được thiết kế góc cạnh tích hợp đèn LED báo rẽ
Hình 1 15 Mặt sau xe BMW 320i
Phần đuôi xe được thiết kế gẫy gọn, vuốt xuống tạo nên sự cân đối cho toàn bộ bên ngoài xe Cụm đèn LED hậu với thiết kế chữ L đặc trưng của dòng BMW.
Nội thất
Bên trong cabin của xe BMW 320i thể hiện sự sang trọng nhưng không kém phần mạnh mẽ Đầu tiên, chúng ta có thể thấy bảng tablo liền lạc với cụm điều khiển trung tâm – Đây là một nét thiết kế truyền thống trên những dòng sedan của BMW
Màn hình iDrive tiêu chuẩn với kích thước 6.5inch được đặt nghiêng 7 độ về phía người lái
Thiết kế vô lăng ba chấu tích hợp các nút điều khiển như: chế độ giới hạn gọi điện, chế độ điều khiển hành trình, gọi điện thoại, tăng giảm âm thanh, … Hỗ trợ cho người lái
Trang bị thêm cần số điện tử với kích thước vừa tay người lái
Toàn bộ ghế bên trong BMW 320i đều là ghế điện và được sử dụng vật liệu da cao cấp Sensatec Ghế lái điện có thể chỉnh đước 8 hướng và ghi nhớ hai vị trí Các
Trang: 18 khoảng để chân đều khá thoải mái giúp cho người ngồi trên xe thoải mái khi sử dụng
Và khoang hành lí chứa đồ có thể tích lên đến 368 lít.
Động cơ
BMW 320i trang bị động cơ xăng với công nghệ TwinTurbo 2.0 L Với công suất cực đại là 184 mã lực tại 5000 - 6500 vòng/phút Mô men xoắn cực đại lên đến
TÌM HIỂU VÀ KHAI THÁC HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TRÊN DÒNG XE BMW 320I
ECU động cơ
ECU động cơ được gắn vào hệ thống nạp gần với động cơ, điều này có nghĩa là ECU được làm mát bằng không khí nạp Các giắc nối được thiết kế nhắm đảm bảo kín khỏi nước khi kết nối
ECU động cơ cung cấp nguồn điện trực tiếp cho các cảm biến và thiết bị truyền động
ECU động cơ là trung tâm tính toàn và là mạch điều khiển động cơ Nhờ vào các tín hiệu đầu vào của các cảm biến, ECU sẽ sử dụng chúng và tính toán để điều khiển bộ truyền động Hai cảm biến đặt trong bảng mạch ECU động cơ:
− Cảm biến nhiệt độ (giám sát nhiệt độ của các thành phần trong ECU động cơ)
− Cảm biến áp suất khí quyển (dựa vào cảm biến này để tính toán thành phần hỗn hợp)
Hình 2 1 Tổng quan về ECU động cơ
1 Ống nạp 2 ECU động cơ
3 Giắc nối 24 chân của đánh lửa và phun xăng
4 Giắc nối 12 chân của hệ thống cung cấp công
5 Valvetronic 6 Giắc nối 48 chân của các dây nối điện
7 Giắc nối 58 chân của các cảm biến
8 Giắc nối 58 chân của các cảm biến
Hình 2 2 Sơ đồ mạch điện của ECU động cơ
1 Kiểm soát ổn định 2 ECU động cơ
3 Củ đề 4 Máy nén điều hòa
5 Hộp phân phối 6 Hộp điện tử
7 Cầu chì trước và rơ-le 8 Hộp bơm xăng
9 Nguồn của hộp phân phối 10 Cảm biến pin
11 Quản lý khung gầm 12 Bảng điều khiển dụng cụ
13 ổ cắm chẩn đoán 14 Hệ thống truy cập xe
Hệ thống phun xăng
Động cơ 4 xy lanh N20 với hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp Áp suất tối đa của việc phun nhiên liệu có thể đạt đến 200 bar Việc phun nhiên liệu trực tiếp sẽ tạo ra một hỗn hợp đồng nhất phun vào bên trong buồng đốt Hỗn hợp đồng nhất này là tỉ lệ cân bằng giữa không khí và nhiên liệu Với tỉ lệ là 14.7 kg không khí trên 1 kg nhiên liệu Hệ thống phun đa điểm theo thứ tự mỗi xy lanh với việc điều khiển chính xác được dựa trên các điều sau:
− Tỉ lệ tối ưu hỗn hợp nhiên liệu/không khí cho mỗi xy lanh
− Thời gian phun phải được tính toán theo các đặc tính của động cơ (tốc độ động cơ, nhiệt độ và, chế độ tải)
− Theo từng chế độ làm việc của động cơ, Việc phun nhiên liệu cũng khác nhau (trong kì nạp, giai đoạn phun nhiên liệu có thể rút ngắn hay kéo dài phụ thuộc vào hệ thống phun nhiên liệu)
− Việc ngừng kích hoạt có chọn lọc từng xy lanh riêng lẻ ( ví dụ để phản ứng với cuộn dây đánh lửa)
− Có thể chẩn đoán riêng biết từng kim phun
Van điện từ điều khiển kim phun phun nhiên liệu áp suất cao vào buồng đốt Van điều khiển điện từ là một pít tông với tính linh hoạt cao trong việc phun nhiên liệu Các lỗ phun của kim được thiết kế với độ chính xác cao Điều này giúp cho việc cung cấp nhiên liệu một cách đồng đều Van điều khiển điện từ duy trì đặc tính phun nhiên liệu ổn định, ngay cả khi nhiệt độ và áp suất tăng cao trong buồng đốt Nhiên liệu được phun vào buồng đốt với áp suất cao khoảng 50 đến 200 bar trong suốt kì nạp và kì nén Trong quá trình khởi động thì một lượng nhiên liệu được phun vào hỗ trợ bộ chuyển đổi xúc tác đạt đến nhiệt độ hiệu quả nhanh hơn Trong quá trình khởi động lạnh, lượng nhiên liệu được phun vào trong suốt kì nén với nhiều cường độ
Việc này giúp cho việc khởi động lạnh tốt hơn và giảm đáng kể lượng chất thải trong quá trình cháy
1 Kim phun 2 Giắc điện 2 chân
Van điều khiển kim phun điện từ phun lượng nhiên liệu phụ thuộc vào trạng thái hoạt động của động cơ vào bên trong buồng đốt Lượng nhiên liệu phun vào phụ thuộc vào 2 yếu tố:
Thời gian nhấc kim được điều khiển bởi tín hiệu phun xăng do ECU động cơ điều khiển
Kì mở được xác định bởi thời gian nhấc kim Tóm lại, một chu ký luôn là một chu kỳ tối đa
Việc kích hoạt kim phun chia thành 4 yếu tố:
− Giai đoạn vô hiệu hóa
Hình 2 4 Đồ thị hoạt động của quá trình phun xăng
5 Giai đoạn vô hiệu hóa
Giống với bugi, kim phun cũng được bố trí bên trên đỉnh piston và nằm giữa xupap nạp và xả Kiểu thiết kế này sẽ tránh cho việc làm ướt thành xy lanh và xung quanh piston khi phun nhiên liệu vào Sự định hình hình dạng của hỗn hợp nhiên liệu – không khí phụ thuộc vào sự hỗ trợ của chuyển động khí trong buồng đốt và sự phân tán nhiên liệu hình nón Sự chuyển động của khí bị ảnh hưởng bởi hình dạng của cửa nạp và đỉnh piston Lượng nhiên liệu được phun vào sẽ cuốn theo không khí tĩnh điện vào trong buồng đốt
Hình 2 6 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng
1 Hộp phân phối điện 2 Rơle đánh lửa và phun xăng
3 Van điều khiển thể tích 4 Van điều khiển phun xăng điện từ của máy 1
5 Van điều khiển phun xăng điện từ của máy 2
6 Van điều khiển phun xăng điện từ của máy 3
7 Van điều khiển phun xăng điện từ của máy 4
8 Van điều khiển phun xăng điện từ của máy 5
9 Van điều khiển phun xăng điện từ của máy 6
10 Cảm biến áp suất đường ống phân phối
Bơm xăng được chưa trong thùng nhiên liệu, có chức năng bơm nhiên liệu từ thùng vào động cơ ECU sẽ dựa vào nhu cầu của người lái cũng nhưng điều kiện vận hành của xe mà dẫn cho bơm xăng cung cấp lượng nhiên liệu phù hợp Lượng nhiên liệu được tính toán sẽ được vận chuyển đến bộ xử lý bơm xăng bằng tín hiệu vôn thông qua mạng CAN
Bơm xăng dẫn nhiên liệu từ thùng chứa tới bơm cao áp thông qua ống dẫn với áp suất khoảng 5 bar Áp suất này được đo và giám sát bởi một cảm biến áp suất nhiên liệu
Hình 2 7 Cấu tạo bơm xăng
1 Nắp đậy 2 Giắc nối bơm xăng
3 Giắc nối cảm biến bơm xăng 4 Phao báo mức nhiên liệu
2.2.3 Hệ thống bơm cao áp
Bơm cao áp được trang bị 3 piston bơm với vai trò:
− Tăng áp nhiên liệu phun vào
− Vận chuyển nhiên liệu tới ống phân phối
Bơm cao áp được đặt sau bơm chân không Trục dẫn của bơm cao áp được nối với trục dẫn của bơm chân không và đều được dẫn động bằng bánh răng cam
Van điều khiển nhiên liệu gắn với bơm cao áp và được điều khiển bằng tín hiệu xung điện Trong lúc hệ thống kiểm soát lượng nhiên liệu làm việc thì bộ điều khiển điện tử động cơ sử dụng các tần số xung khác nhau để điều chỉnh hoạt động của van
Trang: 28 điều khiển nhiên liệu Áp suất đường ổng phân phối được điều chỉnh để phù hợp với tín hiệu ECU phát ra
Bơm cao áp giúp duy trì áp suất ở một giá trị không đổi trong ống phân phối Hai van đảm nhận vai trò duy trì áp suất:
− Van điều khiển lượng nhiên liệu
− Van điều tiết áp suất đường ống phân phối Áp suất chính xác trong từng trường hợp sẽ phụ thuộc vào một trong ba điều kiện sau đây:
− Điều chỉnh lưu lượng thể tích bằng van điều chỉnh lưu lượng: Van này chỉ cho phép một lượng nhiên liệu vào bên trong bơm cao áp với áp suất thấp sau đó được tăng áp phù hợp và đi vào ống phân phối Trong trường hợp này, các xy lanh của bơm cao áp không hoàn toàn đầy nhiên liệu Mức dòng càng cao thì tương ứng với áp suất ống phân phối thấp Van điều tiết áp suất được cung cấp rất nhiều dòng chảy để nó đóng lại
− Van điều chỉnh áp suất đường ống có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất: Bơm cao áp cung cấp một nhiên liệu áp suất cao không đổi vào bên trong ống phân phối Van điều khiển áp suất sẽ giảm đi lượng nhiên liệu bằng hệ thống giảm áp nếu quá nhiều nhiên liệu được đưa vào ống phân phối
Hình 2 8 Hệ thống bơm cao áp Áp suất ống phân phối dựa trên 3 yếu tố và phụ thuộc vào tải của động cơ Từ đó, bơm cao áp vận chuyển đúng lượng nhiên liệu được yêu cầu đến động cơ Khi bơm cao áp giảm công suất cũng đồng nghĩa với việc giảm mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ
1 Bơm cao áp 2 Giắc nối giữa ống cao áp tới ống phân phối
3 Van điều khiển lượng nhiên liệu 4 Giắc cắm 2 chân
5 Đầu nói giữa ống nhiên liệu áp thấp tới bơm nhiên liệu
Cảm biến áp suất nhiên liệu
Cảm biến này được đặt trong ống áp suất xăng, dùng để do áp suất nhiên liệu và được theo dõi thông qua một đồng hồ đo Lượng xăng được bơm vào thì được điều khiển bởi ECU dựa trên tốc độ tải của xe
Hình 2 9 Tổng quan về hệ thống nhiên liệu
1 Van kiểm tra của động cơ servo 2 Van kiểm tra của thiết bị phụ trợ
3 Đẩu nối giữa ống cao áp và ống nhiên liệu
4 Cảm biến áp suất nhiên liệu
5 Ống dẫn nhiên liệu 6 Van tiết lưu
7 Bơm cao áp 8 Bơm chân không
Cảm biến áp suất hoặc nhiệt độ nhiên liệu có tác dụng là đo lượng áp suất tuyệt đối của nhiên liệu cũng như là nhiệt độ của nó
Sử dụng một diot để đo nhiệt độ cũng như là quy trình đo dựa trên cảm biến áp suất cung cấp đầu ra tỉ lệ với áp suất nhiên liệu
Phạm vi đo của cảm biến là 0.5 bar đến 10.5 bar ở nhiệt độ cho phép từ -40 độ C đến 160 độ C Cảm biến hoạt động với mức điện áp 5 V
Hình 2 10 Cảm biến áp suất/nhiệt độ nhiên liệu
1 Cảm biến áp suất/nhiệt độ nhiên liệu
2.2.3.1 Cấu trúc điện bên trong
Cảm biến áp suất/nhiệt độ nhiên liệu được ECU động cơ cung cấp điện áp là 5 V Tín hiệu điều chế xung độ được chia làm 3 chu kỳ Chu kỳ đầu tiên cho mục đích đồng bộ hóa và chẩn đoán Các chu kỳ thứ 2 và thứ ba lần lượt là truyền tín hiệu nhiệt độ và áp suất
Hình 2 11 Sơ đồ mạch cảm biến áp suất/nhiệt độ nhiên liệu
1 Cảm biến áp suất nhiên liệu 2 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
3 Mạch điều khiển điện tử
PWM Tín hiệu xung của cảm biến áp suất/nhiệt độ nhiên liệu
31E Chân mass của cảm biến
Bảng 2 1 Bảng giá trị thực tế của cảm biến áp suất/nhiệt độ nhiên liệu
5 V Điện áp ECU động cơ cung cấp
0.5 đến 10bar Khoảng áp suất cho phép
15 mA Điện năng tối đa tiêu thụ
-40 đến 160 độ C Khoảng nhiệt độ
2.2.4 Cảm biến áp suất ống phân phối
Hệ thống đánh lửa
2.3.1 Bugi Động cơ sử dụng bugi của hãng Bosch Đảm nhiệm vai trò đánh lửa đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt Về mặt hình học, bugi phải được lắp đặt trong quỹ đạo phun nhiên liệu Để làm được điều này, phải giữ được một mô men xoắn khoảng 23
Nm trong quá trình lắp đặt
Hình 2 14 Cách bố trí bugi
1 Vòng kín của xupap xả 2 Xupap xả
5 Kim phun 6 Vòng kín xupap nạp
2.3.1.1 Đánh lửa với nhiều tia lửa
Cơ sở của việc này là việc lặp đi lặp lại việc đóng mở cuộn đánh lửa Kết quả sẽ tạo ra được 1 dải tia lửa, còn đối với các tia lửa điện riêng lẻ sẽ được hủy bỏ bằng cách sạc lại sớm do đó sẽ không có thêm năng lượng nào từ bugi phát ra để đốt cháy hỗn hợp Năng lượng dư sẽ được giữ lại trong cuộn đánh lửa để giảm thiểu thời gian sạc lại
ECU sẽ ghi nhận tốc độ động cơ từ đó so sánh và sẽ phát hiện ra quá trình đốt cháy kém trong một xy lanh cụ thể Các giá trị vận hành cụ thể của các xy lanh riêng lẻ có thể được hiển thi cho các mục đích khắc phục sự cố thông qua chức năng của ECU
Trang: 36 Để đạt được các giá trị đáng tin cậy cần phải nổ máy không tải trong 3 phút Về mặt lý thuyết, quá trình đốt cháy trong động cơ diễn ra đều thì các giá trị vận hành sẽ bằng 0 khi tính trung bình trên tất cả các xy lanh Và các giá trị này sẽ tăng lên do các nguyên nhân dưới đây:
− Mật độ không khí nhiều
− Tỉ lệ hỗn hợp sai
− Áp suất nén không đủ
− Hệ thống cung cấp nhiên liệu gặp lỗi
Sự phát hiện cháy sai của động cơ hoạt động hiệu quả được theo dõi bởi việc xác định tốc độ động cơ Và tốc độ động cơ được theo dõi bởi các cảm biến tốc độ đặt tại các bánh xe và cảm biến vị trí trục khuỷu Để phát hiện quá trình cháy sai thì gia tốc của các bánh xe được ECU chia thành các đoạn dựa trên khoảng thời gian cháy giữa 2 quá trình đánh lửa ECU sẽ đo khoảng thời gian giữa 2 phân đoạn và đánh giá thống kê Khi xảy ra lỗi, ECU động cơ sẽ lưu trữ đối với từng xy lanh xảy ra vấn đề
Hình 2 15 Tổng quan vị trí cảm biến trục khuỷu
A Tổng quan về nhìn từ phía trên của trục khuỷu
B Hướng nhìn mà không có củ đề
3 Cảm biến vị trí trục khuỷu 4 Bánh răng cảm biến vòng quay
Mỗi bugi được kích hoạt bởi một điện áp cao từ mỗi cuộn đánh lửa riêng biệt Giai đoạn đánh lửa, ECU sẽ chuyển dòng điện từ mạch qua cuộn sơ cấp ngay thời điểm đánh lửa Trong lúc mạch sơ cấp đóng, trong cuộn sơ cấp sẽ hình thành một từ trường Khi đến thời điểm đánh lửa, dòng điện một lần nữa bị ngắt bởi cuộn sơ cấp Năng lượng của từ trưởng phóng ra thông qua cuộn thứ cấp Điều này tạo ra một điện áp cao ở cuộn thứ cấp từ đó xuất hiện tia lửa điện ở bugi Điện áp đánh lửa cần thiết ở bugi phải luôn lớn hơn điện áp đánh lửa tối đa mà hệ thống đánh lửa có Thời điểm đánh lửa đốt cháy hỗn hợp không khí nhiên liệu trong buồng đốt phải được thiết lập với độ chính xác rất cao để giúp cho động cơ hoạt động với momen xoắn tối đa và giảm tối thiểu lượng chất thải
Cuộn đánh lửa hoạt động theo nguyên lý máy biến áp Hai cuộn dây được đặt trên 1 lõi sắt chung Cuộn dây chính bao gồm 1 vài cuộn dây Một đầu cuộn dây được
Trang: 38 gắn vào cực dương của điện áp xe thông qua đầu nối rơ le cực dương Đầu còn lại được nối với đầu ra của đánh lửa và được sử dụng để chuyển đổi mạch sơ cấp Cuộn thứ cấp gồm dây mảnh có nhiều vòng quấn
2.3.3 Cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến vị trí trục khuỷu được tích hợp trong 2 vòng đồng tâm Cảm biến này xác định vị trí trục khuỷu bằng một bánh răng cảm biến bắt với bánh đà Từ đó ECU sẽ tính toán được tốc độ động cơ Tín hiệu từ vị trí trục khuỷu sẽ giúp cho ECU đánh giá được khả năng tăng tốc của trục khuỷu Từ đó giúp xác định được chất lượng làm việc của từng xy lanh Bánh răng cảm biến có 58 răng cùng với một điểm mốc Điểm mốc đó được biểu thị như 1 răng với chiều dài gấp đôi
Hình 2 16 Cảm biến vị trí trục khuỷu
1 Cảm biến vị trí trục khuỷu 2 Bánh răng cảm biến
ECU động cơ sử dụng các tín hiệu này để tính toán tốc độ động cơ Để động cơ khởi động, phải thỏa các điều kiện:
− Cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến trục cam phải không có lỗi
− Cả 2 tín hiệu cảm biến đều được phải xác định theo thời gian cụ thể
Quá trình này được gọi là đồng bộ hóa và chỉ thực hiện khi động cơ được khởi động Chỉ có như vậy mới giúp cho ECU điều khiển việc phun nhiên liệu một cách chính xác Nếu cảm biến vị trí trục khuỷu bị lỗi hoặc giá trị không chính xác thì ECU sẽ xác định dò lỗi ngay lặp tức Tín hiệu của cảm biến vị trí trục cam cũng được đọc ở đây Nếu xuất hiện lỗi, thì lỗi đó sẽ được lưu lại
Hình 2 17 Đồ thị biểu hiện truyền tín hiệu của cảm biến vị trí trục khuỷu
1 Điện áp (Vôn) 2 Tín hiệu chuẩn, cảm biến vị trí trục khuỷu
3 Đường dẫn tín hiệu, cảm biến trục khuỷu
4 Vị trí trục khuỷu (Độ)
Các cảm biến kích nổ sẽ phát hiện tiếng ồn phát ra từ động cơ trong quá trình hoạt động Điều này sẽ giúp cho ECU xử lý trong quá trình tiếp theo Các tiêu chí ảnh hưởng đến việc kích nổ sẽ dựa trên các điều kiện:
− Tỉ lệ hỗn hợp xăng - không khí
− Tỉ lệ octane trong xăng
Hình 2 18 Cảm biến kích nổ
1 Cảm biến kích nổ máy 1 tới 3 2 Cảm biến kích nổ máy 4 tới 6
Bướm ga
Bướm ga cho phép không khí nạp đi qua ECU dựa vào đó để tính toán vị trí bướm ga:
− Vị trí bàn đạp chân ga
− Mô men xoắn yêu cầu
ECU điều khiển đóng mở bướm ga bằng điện Động cơ điện mở bướm ga bằng 2 cảm biến hall Động cơ servo được kích hoạt bởi một tín hiệu từ một chế độ rung với tần số 1000Hz
1 Cánh bướm ga 2 Động cơ điện
Cánh bướm ga có góc mở từ 0 tới 90 độ Và vị trí tối ưu là góc 81 độ tương ứng với việc mở hoàn toàn cánh bướm ga Ở trạng thái không hoạt động, cánh bướm ga mở với một góc 5.2 độ Hai lò xo hồi vị đảm bảo rằng cánh bướm ga sẽ hồi lại vị trí ban đầu khi xảy ra lỗi ECU sử dụng vị trí thực tế để đo lường vị trí mở cánh bướm ga thông qua tín hiệu
Hình 2 20 Tổng quan về hệ thống hoạt động của bướm ga
1 Cảm biến trục cam nạp 2 Bộ xử lý trung tâm
3 Động cơ điều khiển bướm ga 4 Cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến mực nước làm mát
Được đặt bên dưới bình đựng nước làm mát và dung để phát hiện sự hao hụt nước làm mát trong quá trình động cơ hoạt động
Hình 2 21 Vị trí đặt cảm biến mực nước làm mát
1 Bình nước làm mát 2 Cảm biến điện dung
1 Cảm biến mực độ nước làm mát
SIG Chân tín hiệu mực độ nước làm mát
3.3 V Điện áp cung cấp có tần số 10 Hz
Khoảng nhiệt độ hoạt động
QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA
Quy trình bảo dưỡng
3.1.1 Quy trình bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu là tập hợp tất cả các bộ phận: bơm nhiên liệu, bơm cao áp, hoặc bộ chế hòa khí, các đường ống dẫn, vòi phun cao áp, các bầu lọc, các bộ điều tốc và bộ phun sớm… Có nhiệm vụ: cung cấp hòa khí đúng yêu cầu làm việc của động cơ và tăng cống suất cho động cơ
Trong quá trình sử dụng, trạng thái nhiên liệu của động cơ dần xấu đi, ảnh hưởng đến động cơ làm giảm công suất và nhanh hư hỏng Quá trình hư hỏng phụ thuộc vào các nguyên nhân: Chất lượng vật liệu, công nghệ chế tạo và lắp ghép, điều kiện môi trường sử dụng Gây nên sự mài mòn, hư hỏng cho các chi tiết, bộ phận, cần phải được kiểm tra, chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa kịp thời Nhằm duy trì trạng thái nhiên liệu ở trạng thái tốt nhất ngăn ngừa sự giảm công suất và hư hỏng của động cơ
3.1.1.1 Cụm bơm xăng: Để giảm tiếng ồn khi làm việc, và giúp cho bơm hoạt động trong điều kiện không bị quá nhiệt nên đặt bơm xăng trong thùng xăng Điều này cũng giúp làm giảm thiểu đi lượng thiếu hụt nhiên liệu khi xe quay vòng nhanh, phanh hoặc tăng tốc khiên cho xăng dồn về phía trước Tuy nhiên có nhiều loại xe sử dụng 2 bơm xăng, 1 đặt trong thùng xăng và 1 đặt bên ngoài
Tuy bơm xăng khá bền nhưng sau khoảng thời gian sử dụng cần kiểm tra để bơm không bị bám bẩn hoặc quá trình làm việc bị quá tải Vì khi mức xăng trong bình thấp hoặc bơm xăng không được làm mát đầy đủ sẽ làm bơm bị quá nhiệt dẫn đến hư hỏng Quy trình bảo dưỡng cơ bản:
− Tháo rời bơm, các tiếp điểm, lọc bơm, van và các vỏ bơm
− Làm sạch và thay thế các chi tiết hư hỏng hoặc sắp hư hỏng
− Tiến hành kiểm tra sau đó lắp bơm lại vị trí ban đầu
− Quy trình kiểm tra bơm xăng:
− Tắt công tắc máy và tháo cực âm accu
− Kiểm tra bơm xăng bằng cách lắp cực nguồn của bơm vào nguồn accu và cực âm nối đất Nếu bơm không hoạt động thì ta tiến hành thay thế hoặc sửa chữa
Hình 3 1 Cấu tạo bơm xăng
1- Tín hiêu cảm biến mức nhiên liệu
3- Mass cảm biến mức nhiên liệu
5- Mass bơm xăng Đo áp suất bơm xăng:
Kiểm tra áp suất bơm xăng xe là cách tốt nhất kiểm tra bơm xăng Để kiểm tra ta cần lắp đồng hồ đo áp suất bơm xăng ô tô và cổng chờ ở khoang máy ô tô Nếu thấy áp suất của bơm thấp hơn bình thường thì bơm đang bị lỗi hoặc đường ống nhiên liệu có vấn đề
Quy trình tháo bơm xăng:
− Bước 1: Xả nhiên liệu áp suất cao
− Bước 2: Tháo ghế sau của xe
− Bước 3: tháo nắp đậy bơm xăng
− Bước 4: Tháo giắc nối của bơm (A), giắc cảm biến áp suất bình nhiên liệu (B), ống dẫn nhiên liệu và ống dẫn hơi xăng
Hình 3 2 Nắp đậy thùng xăng
Hình 3 3 Giắc cắm trên nắp đậy thùng xăng
− Bước 5: Tháo bình xăng khỏi thùng nhiên liệu
Quy trình tháo lọc bơm xăng:
Sau khi tháo bơm xăng, ta tiến hành tháo lọc của bơm xăng Nếu lọc xăng bị bẩn thì nên vệ sinh ngay Hoặc gần đến hạn thay lọc thì nên thay ngay Thời gian thay định kỳ là sau 40.000 km hoặc sau 2 năm vận hành
− Bước 1: Tháo giắc cắm cảm biên mực nhiên liệu (A)
− Bước 2: Tháo các chốt cố định và cụm báo mức nhiên liệu
− Bước 3: Tháo các chốt còn lại và tiến hành tháo lọc bơm xăng
Quy trình tháo động cơ bơm nhiên liệu:
Cũng giống như việc tháo lọc nhiên liệu, nhưng bước cuối ta sẽ tháo động cơ bơm nhiên liệu
Quy trình tháo bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu:
− Bước 2: Tiếp đến là tháo các chốt và nắp đậy
− Bước 3: Cuối cùng là tháo bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu
Tiến hành kiểm tra, nếu phát hiện ra chi tiết nào xảy ra vấn đề hoặc hư hỏng thì thay thế ngay để đảm bảo động cơ hoạt động tốt nhất
− Bước 1: Tắt máy và tháo cực âm accu
− Bước 2: Xả nhiên liệu áp suất cao
− Bước 3: Tháo giắc nối với bơm áp suất thấp
− Bước 4: Tháo vòi dẫn nhiên liệu bay hơi
Hình 3 5 Mặt trên nắp quy - lát
Hình 3 6 Ống dẫn nhiên liệu
− Bước 5: Nâng xe lên bằng hệ thống thủy lực
− Bước 6: Tháo bình chứa nhiên liệu
− Bước 7: Tháo ống nối nhanh dẫn hơi xăng
− Bước 8: Tháo vỏ bảo vệ
− Bước 9: Tháo tấm chắn bảo vệ ống dẫn nhiên liệu
− Bước 10: Tháo các chốt và tháo ống nhiên liệu
Sau khi tháo ống, ta kiểm tra tổng quát và dung khí nén để làm sạch ống dẫn nhiên liệu Kiểm tra nứt, gãy, hở của các đường ống dẫn nhiên liệu và các đầu nối bị lờn ren Cần phải thay thế khi phát hiện ra hư hỏng
3.1.1.3 Hướng dẫn tháo ống rail
Cần đợi một khoảng thời gian sau khi tắt máy trước khi tháo lắp bơm cao áp, ống dẫn nhiên liệu cao áp, ống rail và kim phun Nếu không đợi một khoảng thời gian trước khi tháo lắp sẽ có thể gặp nguy hiểm do rò rì dầu áp suất cao
Hướng dẫn tháo ống rail dẫn nhiên liệu:
− Bước 1: Tắt máy và tháo cực âm accu
− Bước 2: Giải phóng áp suất dư trong đường ống nhiên liệu
− Bước 3: Tháo ống xả nhiên liệu động cơ
− Bước 4: Tháo cụm bảo vệ kim phun
− Bước 5: Tháo các đầu nối kim phun
− Bước 6: Tháo ống dẫn nhiên liệu và cảm biến áp suất ống rail
− Bước 7: Tháo các chốt, tháo cụm kim phun và ống rail ra khỏi động cơ
Hình 3 7 ống phân phối và kim phun
Sau khi tháo ống rail, ta tiến hành tháo kim phun nhiên liệu:
Tháo chốt và tách kim ra khỏi ống rail Sau khi tháo, ta kiểm tra kim phun xem có hư hỏng gì không bằng cách đo điện trở ở hai đầu kim phun, thường trong khoảng (1.18 – 1.3 Ω) Sau đó tiến hành vệ sinh kiểm phun do quá trình sử dụng thì đầu kim phun bám cặn bẩn và mụi đốt
− Không sử dụng lại các vòng đệm, bulong
− Phải cẩn thận khi tháo lắp, tránh làm hỏng kim phun
− Phải lắp nắp bảo vệ thanh rail khi lắp kim phun
3.1.1.5 Hướng dẫn tháo bơm cao áp
Cần đợi một khoảng thời gian sau khi tắt máy trước khi tháo lắp bơm cao áp, ống dẫn nhiên liệu cao áp, ống rail và kim phun Nếu không đợi một khoảng thời gian trước khi tháo lắp sẽ có thể gặp nguy hiểm do rò rì dầu áp suất cao
Quy trình tháo bơm cao áp:
− Bước 1: Tắt máy và tháo cực âm accu
− Bước 2: Giải phóng áp suất dư trong đường nhiên liệu
− Bước 3: Tháo ống dẫn khí và lọc khí
− Bước 4: Tháo đầu nối van điều khiển áp suất nhiên liệu
− Bước 5: Tháo các cuộn đánh lửa
− Bước 6: Tháo ống dẫn nhiên liệu áp suất cao
− Bước 7: Tháo các chốt và tháo bơm cao áp từ nắp xylanh
Sau khi tháo bơm cao áp ra khỏi động cơ, ta tiến hành tháo bơm cao áp và vệ sinh bơm cao áp, đồng thời kiểm tra các bộ phận của bơm cao áp như các đầu nối với ống dẫn áp suất cao và bơm áp suất thấp, các van dẫn nhiên liệu cũng như van điều chỉnh áp suất nhiên liệu bơm Nếu có bộ phận nào hư hỏng hoặc xuống cấp thì tiến hành thay thế Sau khi kiểm tra ta tiến hành lắp lại bơm vào động cơ theo quy trình ngược lại với quy trình tháo bơm.
Quy trình bảo dưỡng hê thống đánh lửa
Sau thời gian dài họat động các bộ phận như Bugi đánh lửa, cuộn đánh lửa, ống dẫn và các giắc nối sẽ có dấu hiệu hư hỏng Cần được kiểm tra, bảo dưỡng, nếu không sẽ làm giảm công suất của động cơ Theo nhiều nhà sản xuất hệ thống đánh lửa nên được kiểm tra sau mỗi 10.000 km
Quy trình tháo lắp cuộn đánh lửa:
− Bước 1: Tháo cực âm accu
− Bước 2: Tháo nắp bảo vệ động cơ
− Bước 3: Tháo các đầu nối cuộn đánh lửa
− Bước 4: Tháo các cuộn đánh lửa khỏi động cơ
Sau khi tháo bobin đánh lửa, ta làm sạch bobin sau đó kiểm tra các đầu nối, kiểm tra bobin có bị hỏng cách điện hay không Kiểm tra các cọc có bị hư hỏng hay không
Ta tiến hành thay mới khi có bộ phận nào xuống cấp hoặc hư hỏng
Trước tiên cho động cơ quay với tốc độ 3000 vòng/phút khoảng 3 lần, sau đó tháo bugi và kiểm tra
− Nếu điện cực khô, chứng tỏ bugi hoạt động bình thường
− Nếu điện cực ướt, tiếp tục kiểm tra bugi theo các bước dưới đây:
Bước 1: Kiểm tra xem bugi có hư không Nếu bugi hư hỏng thì tiến hành thay thế cái mới
Bước 2: Kiểm tra điện cực của bugi Đo điện trở bugi với ôm kế Nếu ôm kế chỉ ít hơn
10 MΩ thì tiến hành điều chỉnh khoảng hở điện cực
Bước 3: Kiểm tra khoảng hở điện cực, nếu khoảng hở điện cực lớn hơn giá trị cho phép (Khoảng hở cho phép nằm trong khoảng 0.7-.0.8 mm) Tiến hành thay thế bugi
Bugi của xe bạn sẽ bị bám bẩn ở 2 điện cực bởi các muội than nhiên liệu sau quá trình cháy sau một thời gian hoạt động Và cũng có sự sai lệch giữa khe hở hai điện cực Cho nên theo thời gian định kỳ cần kiểm tra, vệ sinh lại bugi Ta có thể nhìn vào màu sắc ở đầu bugi để nhận biết tình trạng của chúng
Có màu nâu nhạt hoặc màu như đỏ gạch: Chứng tỏ hòa khí được trộn tỉ lệ thích hợp, bugi sử dụng đúng dải nhiệt độ và hệ thống đánh lửa đang hoạt động tốt
Bugi bị khô và có màu trắng : Điều này cho biết tỉ lệ hòa khí đang gặp vấn đề, chính xác hơn là dư gió và thiếu xăng hoặc có thể bugi đang sử dụng là loại quá nóng cho động cơ đó
Bugi bị bám nhiều muội than và có màu đen: Ngược lại với khi bugi bị khô và có màu trắng, khi bugi có màu đen và bị bám nhiều muội than, điều này cho chúng ta biết tỉ lệ hòa khí đang bị thiếu gió thừa xăng hoặc có thể bugi đang sử dụng là loại quá nguội cho loại động cơ đó
Khi bugi xảy ra lỗi thì đầu tiên nên kiểm tra tỉ lệ hòa khí Cần phải kiểm tra và vệ sinh lọc gió hoặc độ kín của cổ hút đồng thời vệ sinh lại các điện cực bugi
Nếu sau khi sửa xong bugi vẫn không hoạt động thì cần thay mới, và quá trình tháo lắp bugi sẽ diễn ra theo các bước sau:
− Bước 1: Tháo cuộn đánh lửa
− Bước 2: Dùng thiết bị chuyên dụng để tháo bugi
Lưu ý : không để cặn bẩn lọt vào lỗ bugi
Quy trình lắp thì ngược lại với quy trình tháo Lực siết bugi nằm trong khoảng 14.7- 24.5 N.m
Quy trình sửa chữa
Nếu bơm không hoạt động khi khởi động động cơ thì cần kiểm tra mạch điện vào bằng ôm kế và vôn kế Kiểm tra áp suất dầu bôi trơn và tình trạng hoạt động của tiếp điểm của mạch ngắt bơm khi áp suất dầu thấp
Nếu bơm hoạt động được, cần kiểm tra lưu lượng và áp suất đẩy của bơm trên xe trước khi quyết định tháo ra để sửa chữa
Nghe âm thanh qua miệng ống đổ xăng của bình chứa khi đóng mạch điện bơm Nếu khó nghe thì có thể dùng tai nghe để xác định xem bơm có hoạt động hay không
3.3.1.1 Kiểm tra áp suất bơm
Phần lớn nhiên liệu phun xăng hoạt động ở áp suất cao (2,5-3 kg/cm 2 ) Để đảm bảo vòi phun được cung cấp đủ nhiên liệu ở mọi chế độ làm việc, áp suất nhiên liệu cực đại của bơm cung cấp, thường gấp đôi áp suất làm việc bình thường của hệ thống Nên tham khảo thông số của hãng để biết chính xác áp suất của bơm là bao nhiêu trước khi đo Để kiểm tra áp suất của hệ thống nhiên liệu, lắp áp kế vào đầu van kiểm tra có sẵn của hệ thống, cho bơm hoạt động và đọc chỉ số trên áp kế Có thể khởi động cho động cơ chạy chậm không tải và kiểm tra
3.3.1.2 Kiểm tra lưu lượng bơm
Việc này được thực hiện mà không cần khởi động động cơ So sánh lưu lượng bơm với số liệu kỹ thuật để đánh giá Bơm điện của các động cơ thường bơm được khoảng 170 – 350 cc trong 10 giây
Nếu không đạt được giá trị trên, cần tháo bơm ra kiểm tra
3.3.1.3 Kiểm tra dòng điện qua bơm
Cường độ dòng điện qua bơm trong quá trình làm việc, cũng phản ánh tình trạng kỹ thuật của bơm, kiểm tra thông số này để phán đoán các hư hỏng liên quan Lắp một ampe kế nối tiếp với cầu chì trong mạch của bơm, khởi động cho động cơ chạy và đọc kết quả trên ampe kế
Nối đầu dây dương của ampe kế với cực dương của ắc quy, còn đầu dây âm thì nối với đầu dây kiểm tra của bơm Sau khi nối, bơm sẽ hoạt động và có thể đọc được cường độ dòng điện trên ampe kế
− Nếu dòng điện thấp hơn quy định, cần kiểm tra các mối nối tại các tiếp điểm chuyển mạch, tại đầu nối điện vào bơm, tại đầu dây nối mát và kiểm tra sự rò rỉ của bơm
− Nếu dòng điện cao hơn quy định, cần kiểm tra hiện tượng tắc bộ lọc xăng, hiện tượng nghẹt đường ống hoặc hiện tượng kẹt các ổ trục làm bơm quay chậm
Kiểm tra, sửa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ xăng
Cần quan sát kỹ để phát hiện hiện tượng hở đường khí hoặc rò rỉ của các đường nhiên liệu của hệ thống để xử lý kịp thời Trong hệ thống nhiên liệu phun xăng, sự rò rỉ của các đường nhiên liệu của hệ thống hoặc đường khí của bộ điều áp, sẽ ảnh hưởng đến áp suất nhiên liệu của hệ thống, dẫn đến quá trình phun cấp nhiện liệu không bình thường Khi quan sát các mối nối đường ống nhiên liệu nếu thấy bụi bẩn bám tập trung nhiều thì có khả năng là mối nối bị rò rỉ
Sờ tay vào thân vòi phun khi động cơ hoạt động, nếu có hiện tượng rung động thì là vòi phun đang hoạt động, và ngược lại
Hoặc dùng ống nghe để nghe tiếng va đập bên trong của từng vòi phun Nếu vòi phun hoạt động, sẽ nghe thấy rất rõ âm thanh va đập của kim phun và nếu không nghe gì thì cần kiểm tra xem xảy ra lỗi ở đâu
Cần sự chính xác của hệ thống phun xăng Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến thành phần hỗn hợp, nên trước khi đi sâu vào kiểm tra các bộ phận của hệ thống, cần phải kiểm tra và khắc phục hư hỏng của các bộ phận liên quan sau đây:
− Kiểm tra bộ lộc gió và bảo dưỡng, thay thế nếu cần
− Kiểm tra đường ống nạp xem có rò rỉ hoặc tắc nghẽn
− Kiểm tra các đường chân không, thay các đường ống rách, vỡ hoặc mềm
− Kiểm tra sự làm việc của van thông gió hộp trục khuỷu và thay mới nếu cần
− Kiểm tra các mối nối đường điện xem có mòn, lỏng hoặc tuột để khắc phục
− Kiểm tra xem có xăng ở cửa chân không của bộ điều áp không, nếu có có nghĩa bộ điều áp bị hỏng cần phải thay thế ngay
Nếu không phát hiện hư hỏng gì thì cần kiểm tra đến áp suất nhiên liệu trong đường xăng chung, tín hiệu điều khiển vòi phun, tình trạng hoạt động của vòi phun, cũng như các cụm chi tiết khác để xác định, khắc phục các hư hỏng của hệ thống
3.4.2 Chẩn đoán hư hỏng hệ thống qua áp suất
− Lắp một áp kế vào van kiểm tra của đường xăng chung
− Khởi động cho động cơ hoạt động để tạo áp suất trong đường xăng chung Khi động cơ chạy bình thường và ổn định, áp suất trên đường xăng phải đạt 2,5-3 kg/cm 2 , nếu không đạt thì cần kiểm tra bơm và bộ điều áp
− Dừng động cơ và chờ sau 20 phút, độ giảm áp suất không được quá 1,4 kg/cm 2 Nếu vượt quá thì có thể kết luận có sự rò rỉ lớn trong hệ thống như van một chiều ở bơm, vòi phun, hoặc bộ điều áp
Cách xác định rõ nguyên nhân rò rỉ:
− Lắp một van khóa vào đường cấp xăng giữa bơm và đường nhiện liệu chung của các vòi phun
− Đóng điện cho bơm hoạt động để tạo áp suất trong hệ thống
− Dừng bơm, khóa van lại và chờ sau 10 phút, rồi quan sát độ giảm áp suất trên áp kế Nếu áp suất không giảm, thì sự rò rỉ nói trên có thể là do hư hỏng của bơm, cần phải kiểm tra, sửa chữa bơm hoặc thay van một chiều ở bơm Nếu áp suất giảm, thì có thể bơm không bị trục trặc gì, cần tiếp tục kiểm tra ở các bước tiếp theo
− Lắp thêm một van khóa vào đường nhiên liệu hồi về thùng chứa Mở cả hai van khóa và đóng điện cho cho bơm hoạt động lại, để tạo áp suất trong hệ thống, rồi khóa van khóa trên đường nhiên liệu hồi về thùng chứa lại
− Sau 10 phút, nếu áp suất không giảm, thì sự rò rỉ được xác định ở trên có thể là do bộ điều áp hỏng, cần sửa chữa hoặc thay thế bộ điền áp mới Nếu áp suất vẫn giảm, thì có thể vòi phun bị rò rỉ, cần kiểm tra vòi phun theo cách ở bước tiếp theo
− Tháo cụm các vòi phun cùng ống nhiên liệu chung ra, giữ và quay các đầu vòi phun xuống một tờ giấy Mở cả hai van khóa và đóng điện cho bơm hoạt động, để duy trì áp suất trong hệ thống Quan sát các đầu vòi phun và tờ giấy bên dưới, vòi phun nào có hiện tượng nhỏ một hoặc vài giọt xăng lên giấy trong thời gian 10 phút thì cần phải thay
3.4.3 Kiểm tra tình trạng làm việc của bộ chỉnh áp suất
Bên trong bộ điều chỉnh áp suất thường có đường ống thông khí với đường ống nạp của động cơ Áp suất tuyệt đối trong đường ống nạp nhỏ hơn áp suất khí trời đối với động cơ không tăng áp Bướm ga mở nhỏ khi động cơ hoạt động không tải, bướm ga mở nhỏ nên áp suất trong hệ thống nhiên liệu sẽ nhỏ
Căn cứ vào đặc điểm này, quy trình kiểm tra tình trạng của bộ điều chỉnh áp:
− Đặt áp kế vào đường ống nhiên liệu chung của hệ thống để đo áp suất nhiên liệu
− Ngắt đường chân không từ ống nạp khỏi bộ điều áp và để đầu nối trên bộ điền áp thông với khí trời
− Động cơ hoạt động chế độ không tải, nối lại đường chân không vừa tháo với đầu nối trên bộ điền áp và quan sát áp kế Áp suất nhiên liệu chỉ trên áp kế phải giảm nhanh khoảng 0,35 kg/cm 2 Nếu áp suất trên áp kế không thay đổi là bộ điều áp hỏng
− Sử dụng bơm chân không nối với đường chân không của bộ điền áp, tạo độ chân không khoảng 500 mmHg Bộ điền áp phải duy trì bộ chân không này, nếu độ chân không giảm nhanh là bộ điền áp hỏng cần phải thay
3.4.4 Kiểm tra các thông số điện của vòi phun:
Hình 3 11 Xung điều khiển kim phun
Xung điện có dạng hình chữ nhật, tức là mạch điện qua vòi phun được đóng ngắt liên tục Khi nổ máy, ECU điều khiển đóng ngắt mạch điện của vòi phun Khi mạch đóng, điện áp giữa hai cực của vòi phun dương và nhỏ hơn điện accu Khi mạch ngắt thì điện áp bằng 0 Thời gian mỗi lần đóng mạch càng dài thì nhiên liệu phun càng nhiều Do vậy, thông qua kiểm tra các thông số điện, sẽ đánh giá được tình trạng hoạt động của vòi phun
− Kiểm tra điện áp, ta tiến hành đo điện áp giữa mass cuộn dây vòi phun và mass sườn Khi mạch điện của vòi đóng, điện áp bằng 0, và khi ngắt mạch của vòi phun, điện áp đo bằng điện áp accu
Kiểm tra, sửa chữa hệ thống đánh lửa
3.5.1 Quy trình kiểm tra hư hỏng của hệ thống đánh lửa
Trước hết, kiểm tra thứ tự cắm dây cao áp tới các bugi và cắm lại cho đúng nếu phát hiện nhằm lẫn, kiểm tra sự quay của trục bộ chia điện khi quay động cơ (đối với hệ thống đánh lửa của bộ chia điện)
Sau đó, khởi động lại động cơ nếu động cơ không nổ, cần kiểm tra mạch điện và các bộ phận của hệ thống đánh lửa theo nguyên tắc từ ngọn về gốc, tức là từ bugi ngược về accu
3.5.1.1 Kiểm tra tia lửa điện ở bugi
Rút dây cao áp khỏi bugi và lắp vào đó một bugi kiểm tra (có khe hở giữa các điện cực lớn khe hở ở bugi thường), kẹp cho bugi kiểm tra tiếp xúc tốt với mát trên động cơ Quay động cơ và quan sát tia lửa điện giữa các cực của bugi kiểm tra
Nếu bugi kiểm tra có tia lửa điện xanh, kêu lách tách, có thể khẳng định mạch điện bình thường; động cơ không khởi động được có thể do bugi của động cơ bị hỏng hoặc thời điểm đánh lửa sai nhiều, cần tháo ra kiểm tra, bảo dưỡng thay bugi hoặc kiểm tra thời điểm đánh lửa
Nếu tia lửa điện yếu (tia lửa vàng và khi bật không kêu lách tách), Cần kiểm tra điện áp ắc quy và các dây phin
3.5.1.2 Kiểm tra mạch điện sơ cấp
Trước tiên, rút dây nối IC đánh lửa khỏi đầu âm của bobin Sau đó, bật khóa điện và kiểm tra xem điện áp có thông đến cuộn dây sơ cấp hay không bằng cách dùng vôn kế đo điện áp giữa đầu âm của cuộn sơ cấp và mát trên động cơ
Nếu vôn kế chỉ 0 thì tiếp tục kiểm tra theo cách tương tự tại các điểm nối trên mạch sơ cấp ngược về ắc quy để xác định vị trí hở mạch
Nếu vôn kế chỉ điện áp ắc quy là mạch điện sơ cấp tốt, cần nối lại IC đánh lửa và kiểm tra theo bước phía dưới
3.5.1.3 Kiểm tra xung điện thấp áp ở cuộn sơ cấp
Bình thường, IC đánh lửa sẽ liên tục đóng ngắt dòng điện đi qua cuộn sơ cấp để cảm ứng ra điện áp cao trong mạch thứ cấp Để kiểm tra xung điện sơ cấp này có thể sử dụng oscilloscope Nối đầu dương của thiết bị kiểm tra với đầu âm của cuộn dây sơ cấp Nối đầu âm của thiết bị kiểm tra với mát trên động cơ
Quay động cơ và quan sát kết quả hiển thị của thiết bị Nếu đèn LED sáng nhấp nháy báo hiệu mạch sơ cấp được đóng ngắt liên tục, nếu đèn LED không nhấp nháy là mạch sơ cấp có hư hỏng, không tạo được xung điện Nếu dùng oscilloscope kiểm tra sẽ quan sát được đường biểu diễn xung điện áp trên màng hình của dụng cụ kiểm tra Xung bình thường là xung có hình gần như chữ nhật và đều
Nếu kiểm tra xung điện áp thấp trên mạch sơ cấp thấy bình thường thì tia lửa điện ở bugi bị mất có thể bị hư hỏng ở cuộn dây thứ cấp (đứt hoặc chập mạch cuộn dây), hỏng bộ chia điện hoặc các dây phin Cần kiểm tra các bộ phận này để khắc phục
Hình 3 12 Bobin đánh lửa đơn và đôi
3.5.1.4 Kiểm tra tín hiệu điều khiển IC đánh lửa
Tín hiệu đầu vào của IC đánh lửa có thể là từ cảm biến đánh lửa hoặc tín hiệu từ ECU (đối với hệ thống đánh lửa sử dụng ECU) Đây cũng là tín hiệu điện áp dạng xung, xung chữ nhật đối với tín hiệu từ ECU, từ cảm biến Hall và cảm biến quang xung xoay chiều đối với cảm biến cảm ứng từ
Nếu các tín hiệu vào IC đánh lửa có dạng xung, đúng như yêu cầu trong tài liệu kỹ thuật và cuộn dây đánh lửa tốt, trong khi vẫn không có xung thấp áp ở mạch sơ cấp, thì IC đánh lửa hỏng, cần thay IC mới rồi kiểm tra lại
Nếu tín hiệu cấp vào IC đánh lửa không có dạng xung như yêu cầu, cần kiểm tra cảm biến đánh lửa hoặc ECU
3.5.2 Phương pháp kiểm tra sửa chữa các bộ phận của hệ thống đánh lửa
Bugi được đánh giá sơ bộ có tình trạng bình thường khi lớp vỏ sứ cách điện không bị mẽ hoặc nứt, các điện cực có màu gạch cua không bị mòn cháy Chỉ cần làm sạch các điện cực rồi lắp vào động cơ
Nếu với bugi này động cơ không hoạt động hoặc động cơ nổ nhưng hoạt động không tốt mặc dù khi kiểm tra tia lửa điện bằng bugi kiểm tra vẫn có tia lửa điện tốt Cần thay bugi mới, nếu động cơ hoạt động bình thường thì la bugi cũ bị hỏng
Cũng có thể tháo bugi của động cơ, nối vào dây cáp đặt lên mát để kiểm tra tia lửa điện ngoài Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, khi kiểm tra bugi ngoài thì có tia lửa điện nhưng khi lắp bugi vào động cơ thì lại không có tia lửa điện Lý do là do dưới áp suất khí trời điện áp cần thiết để đánh lửa thấp hơn nhiều so với điện áp đánh lửa trong xi lanh Cho nên trong xy lanh, nếu bugi bị lọt điện điện trước khi điện áp đạt đến điện áp đánh lửa yêu cầu thì sẽ không có tia lửa điện ở bugi Chính vì vậy nên dùng bugi kiểm tra thay vì bugi động cơ để kiểm tra điện áp của hệ thống
Nếu các cực điện bugi bị mòn, chảy, cháy, kết muội than, biến dạng nhiều hoặc lớp sứ cách điện bị sứt mẻ, cần phải thay bugi mới Tuy nhiên cần kiểm tra kỹ các đặc điểm hư hỏng của bugi để đánh giá sự làm việc không bình thường của động cơ từ đó tìm nguyên nhân khắc phục nếu không sau khi thay bugi mới lại hỏng rất nhanh
Ý nghĩa của mô hình
Hiện nay có rất nhiều hệ thống phun xăng đánh lửa trên các dòng xe khác nhau Tuy nhiên, hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử vẫn còn được sử dụng nhiều trên các dòng xe hiện nay ở nước ta Về cấu tạo và các trang bị trên hệ thống tương đối đầy đủ như bảng đồng hồ, rờ le, các cảm biến,… Được các thầy tận tình truyền đạt nhiều kiến thức và kinh nghiệm nhưng chúng em vẫn chưa có cơ hội được tiếp xúc với thực tế nhiều Qua đây việc thực hiện mô hình hóa hệ thống phun xăng trên xe Nissan Altima đã một phần giúp em hiểu hơn về lý thuyết và có thể áp dụng vào mô hình.
Phương án bố trí mô hình
Hình 4 1 Mô hình hệ thống phun xăng đánh lửa Nissan
Mô hình hệ thống phun xăng được bố trí trên bảng Mô hình thể hiện được cách bố trí nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống phun xăng đánh lửa Thông qua mô hình ta có thể thực hành và quan sát được các bộ phận của các hệ thống trên động cơ
Trên mô hình có bố trí các cơ cấu, các cảm biến và các cụm chi tiết:
Hình 4 3 Bộ chia điện và bugi
Hình 4 4 Cảm biến lưu lượng khí nạp
Cảm biến lưu lượng khí nạp dùng để đo khối lượng dòng khí nạp đi vào động cơ và chuyển thành tín hiệu điện áp gửi về ECU động cơ ECU sẽ sử dụng tín hiệu cảm biến MAF để tính toán lượng phun xăng cơ bản và tính toán góc đánh lửa sớm cơ bản
Trên mô hình là loại Hot Wire: Một dây nhiệt bằng platin được bố trí trên đường di chuyển của dòng không khí và nhiệt độ của dây nhiệt được duy trì không đổi Không khí đi qua làm mát dây nhiệt nên điện trở của dây nhiệt giảm làm cho dòng điện đi qua dây nhiệt tăng để duy trì nhiệt độ không đổi Bằng cách kiểm tra dòng điện qua dây nhiệt thì khối lượng không khí sẽ được xác định
Hình 4 5 ECU trên động cơ
Hình 4 6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Hình 4 7 Van kiểm soát tốc độ cầm chừng
Hình 4 9 Rờ le điều khiển động cơ
Hình 4 10 Rờ le điều khiển bơm nhiên liệu
Một số hư hỏng thường gặp trên mô hình
− Hư hỏng bộ chia điện
− Hư hỏng bobin đánh lửa
− Hư hỏng bugi và dây cao áp
− Bộ cảm biến bị hỏng
Chú ý: Do mô hình sử dụng có điện áp cao, có thể gây nguy hiểm cho người dùng nên trước khi vận hành mô hình cần phải kiểm tra kỹ về công tác an toàn phòng chống cháy nổ, nếu kiểm tra thấy không đảm bảo an toàn về cháy nổ thì tuyệt đối không được vận hành mô hình