Cho đến những năm của thập kỷ 60, chế hòa khí đã từng được sử dụng trong phần lớn các hệ thống phân phối nhiên liệu tiêu chuẩn. Mặc dù vậy, đến năm 1971, Toyota đã phát triển hệ thống EFI Electronic Fucl Injection (hệ thống phun xăng điện tử) của mình, hệ thống này phân phối nhiên liệu đến động cơ tốt hơn so với chế hoà khí bằng việc phun nhiên liệu có điều khiển điện tử vào đường nạp. Việc xuất khẩu các xe có lắp động cơ EFI bắt đầu sớm nhất vào năm 1979 với xe Crown (5ME) xe Cressida (4ME). Kể từ đó, động cơ trang bị EFI tăng dần lên, việc điều khiển EFI có thể được chia thành 2 loại, dựa trên sự khác nhau về phương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG
Sơ lược về hệ thống phun xăng điện tử
Hình 1 1 Sơ đồ khối của hệ thống phun xăng điện tử
Các hệ thống phun xăng điện tử gồm có ít nhất 3 hệ thống con:
Hệ thống nạp khí: Bộ lọc không khí, ống góp khí nạp, van bướm ga, các đường ống nạp riêng lẻ
Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Thùng nhiên liệu, bơm nhiên liệu, bộ lọc nhiên liệu, bộ điều áp, van phun
Hệ thống điều khiển và điều chỉnh điện tử: Các cảm biến ( VD như Cảm biến vị trí bướm ga), Bộ điều khiển điện tử (ECU) và Các phần tử chấp hành (VD như rơle điều khiển bơm nhiên liệu)
Hệ thống điều khiển và điều chỉnh điện tử gồm có 3 thành phần chính: Các loại cảm biến và tín hiệu đầu vào, Bộ điều khiển điện tử ECU, và thành phần cơ cấu chấp hành
Hình 1 2 Cấu trúc của hệ thống điều khiển Động cơ
Hệ thống điều khiển bao gồm: ngõ vào (inputs) với chủ yếu là các cảm biến; hộp ECU (electronic control unit) là bộ não của hệ thống có thể có hoặc không có bộ vi xử lý; ngõ ra (outputs) là các cơ cấu chấp hành (actuators) như kim phun, bobine, van điều khiển cầm chừng
Hệ thống điều khiển và điều chỉnh điện tử hoạt động theo nguyên tắc NXX (Nhập-
Nhập: Các cảm biến thu nhận thông tin và chuyển đến ECU dưới dạng những tín hiệu điện áp
Xử lý: ECU xử lý những thông tin thu nhận được qua các tín hiệu điện áp và so sánh các trị số thực tế này với trị số mong muốn đã được lưu giữ trong các biểu đồ đặc trưng ECU xác định trị số điều khiển thích hợp cho các phần tử chấp hành tương ứng
Xuất: ECU đưa tín hiệu điện điều khiển đến các phải phun xăng điện tử tử chấp hành tương ứng, thí dụ như van phun Tình trạng vận hành mong muốn của hệ thống được thiết lập
Hệ thống phun xăng điện tử hoạt động theo trình tự (chức năng) sau: Đối với những hệ thống hình thành hỗn hợp hòa khí đồng nhất, không khí sau khi đi qua bộ lọc gió được nạp vào động cơ với lượng khí nạp được điều chỉnh bởi van bướm ga Lượng không khí này được ghi nhận bởi một cảm biến lưu lượng Dựa trên các biểu đồ đặc trưng trong bộ nhớ và các thông tin về tốc độ quay động cơ và lượng không khí nạp (các đại lượng điều khiển chính), ECU tính toán lượng nhiên liệu phun cơ bản Khi cần hiệu chỉnh tỷ lệ hòa khí phù hợp với những tình trạng vận hành đặc biệt, thí dụ như khi khởi động lạnh, ECU sẽ xác định thêm thông tin về tình trạng này (các đại lượng hiệu chỉnh) bằng các cảm biến bị sung dưới dạng tín hiệu điện
Từ đó, ECU hiệu chỉnh thời gian tương ứng mở van phun và đưa tín hiệu điện điều khiển mở các van trong khoảng thời gian này Van phun điện tử mở ra, nhiên liệu được phun với át suất được giữ ổn định bởi bộ điều áp Khi ECU ngắt tín hiệu điện điều khiển, lò xo trả về đóng các van phun lại Quá trình phun được chấm dứt.
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử
Nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng gián tiếp:
Hình 1 3 Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử gián tiếp
Khi bật khóa điện rơle EFI đóng mạch khi đó sẽ có điện đến ECU động cơ B + ECU động cơ được đặt vào chế độ làm việc, khi khởi động động cơ tín hiệu từ máy khởi động kết hợp với tín hiệu của cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc tín hiệu Ne của cảm biến vị trí trục cơ làm bơm xăng hoạt động, xăng được bơm từ thùng qua bơm, qua lọc xăng và đi đến giàn phân phối Áp suất trong hệ thống nhiên liệu được bộ phân điều áp duy trì ở áp suất từ 2-3 kgf/cm”
Khi động cơ hoạt động không khí được nạp vào động cơ qua hệ thống cung cấp khí, lượng không khí đi vào được đo bởi bộ đo dòng khí nạp (cảm biến lưu lượng khí nạp) Khi dòng không khí vào xi lanh, nhiên liệu được kim phun nhiên liệu phun vào để hòa trộn với không khí Tín hiệu từ ECU sẽ mở kim phun và nhiên liệu từ kim phun được phun vào phía trước xupap nạp
Khi nhiên liệu được phun vào trong dòng khí nạp, nó hòa trộn với không khí bên trong và tạo thành hỗn hợp hơi nhờ áp suất thấp trong đường ống góp hút Tín hiệu từ ECU sẽ điều khiển kim phun phun lượng nhiên liệu vừa đủ để đạt được tỷ lệ lý tưởng, thông thường để nhiên liệu được phun chính xác vào động cơ là một chức năng của bộ điều khiển ECU
ECU quyết định lượng phun cơ bản dựa vào lượng khí nạp đo được và tốc độ động cơ Tùy thuộc vào điều kiện vận hành của động cơ, lượng phun sẽ khác nhau ECU theo dõi các cảm biến như nhiệt độ nước làm mát, tốc độ động cơ, bướm ga, và lượng oxy trong khí thải và hiệu chỉnh lượng phun để quyết định lượng phun nhiên liệu cuối cùng
Hình 1 4 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu
1 Thùng chứa xăng 2 Bơm xăng 3 Lọc xăng 4 Bộ giảm rung động 5 ống phân phối
6 Vòi phun 7 Vòi phun khởi động lạnh 8 Bộ ổn định áp suất 9 Đường xăng hồi
1.2.2 Hệ thống phun xăng điện tử ( phun trực tiếp GDI)
Hình 1 5 Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử trực tiếp
1 Bơm xăng thấp áp 2.Van an toàn 3 Ông phân phối nhiện liệu 4 Cảm biến áp suất nhiên liệu 5 Đường hồi nhiên liệu 6 Ông nhiên liệu thấp áp 7 Ống nhiên liệu cao áp 8 Bơm nhiên liệu áp suất cao 9 Vòi phun nhiên liệu
Nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng trực tiếp:
Xu hướng phát triển của các nhà sản xuất ô tô hiện nay là nghiên cứu hoàn thiện quá trình hình thành hỗn hợp cháy để đạt được sự cháy kiệt, tăng tính kinh tế nhiên liệu và giảm được hàm lượng độc hại của khí xả thải ra môi trường Công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection) là một giải pháp
Hệ thống nhiên liệu của động cơ GDI về cơ bản bao gồm: bơm tạo áp suất phun, hệ thống phân phối và ổn định áp suất (common rail), kim phun, hệ thống điều khiển phun, và các thiết bị phụ khác như: thùng nhiên liệu, lọc, bơm chuyển tiếp, van an toàn, ở động cơ GDI, nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng đốt ở kỳ nạp hoặc kỳ nén Để phun được nhiên liệu vào buồng đốt động cơ trong kỳ nén, hệ thống nhiên liệu phải đáp ứng được yêu cầu về áp suất phun nhiên liệu của kim phun phải lớn hơn áp suất bên trong buồng đốt ở kỳ nén, đồng thời để nhiên liệu được phun tơi và hòa trộn tốt với không khí trong buồng đốt thì áp suất phun đòi hỏi phải lớn hơn áp suất không khí trong buồng đốt ở kỳ nén rất nhiều
Khi khởi động động cơ bơm thấp áp sẽ hút nhiên liệu từ thùng qua lọc nhiên liệu theo đường ống đẩy lên bơm nhiên liệu áp suất cao, khi động cơ quay qua cơ cấu dẫn động làm bơm cao áp hoạt động nhiên liệu có áp suất cao được cung cấp đến giàn phân phối tại đây ECU động cơ sẽ căn cứ vào các tín hiệu nhận được từ các cảm biến để đưa ra tín hiệu điều khiển đến vòi phun làm cho vòi phun hoạt động để nhun nhiên liêu vào buồng đốt của động cơ đúng thời điểm và trật tự làm việc của động cơ Bơm áp suất cao của động cơ GDI thường nhận truyền động từ một vấu cam trên trục cam của động cơ.
Kết cấu của hệ thống phun xăng điện tử EFI
Ngày nay hầu hết các động cơ xăng đều sử dụng hệ thống phun xăng thay cho bộ chế hòa khí Các hãng xe lớn như Toyota, Daewoo, Honda, Ford… đều phát triển các công nghệ phun xăng để đạt hiệu quả tối ưu nhất Khi động cơ hoạt động với nhiệt độ và tải trọng bình thường, hiệu suất cháy tối ưu của nhiên liệu xăng đạt được khi tỉ lệ không khí/nhiên liệu là: 14,7/1 Khi động cơ lạnh hoặc khi tăng tốc đột ngột thì tỉ lệ đó phải thấp hơn có nghĩa nhiên liệu đậm đặc hơn Hoặc khi động cơ hoạt động ở vùng cao, không khí loãng hơn thì tỉ lệ không khí/nhiên liệu lại phải cao hơn (nhiều không khí hơn) Các hoạt động đó được ECU thu nhận và điều khiển chính xác
Nhiên liệu có áp suất cao từ thùng xăng đến kim phun nhờ vào một bơm xăng đặt trong thùng xăng hoặc gần đó Nhiên liệu được đưa qua bầu lọc trước khi đến kim phun
Nhiên liệu được đưa đến kim phun với áp suất cao không đổi nhờ có bộ ổn áp Lượng nhiên liệu không được phân phối đến họng hút nhờ kim phun được quay lại thùng xăng nhờ một ống hồi xăng
Hình 1 6 Khái quát hệ thống phun xăng EFI
1.3.1 Hệ thống điều khiển điện tử phun xăng
Bao gồm các cảm biến động cơ, ECU, khối lắp ghép kim phun và dây điện
ECU quyết định việc cung cấp bao nhiêu nhiên liệu cần thiết cho động cơ thông qua các tín hiệu phát ra từ các cảm biến
ECU cấp tín hiệu điều khiển kim phun chính xác theo thời gian: Xác định độ rộng của xung đưa đến kim phun hoặc thời gian phun để tạo ra một tỷ lệ xăng không khí thích hợp
Hệ thống EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát hiện tình trạng của động cơ và điều kiện chạy xe ECU động cơ tính toán lượng phun nhiên liệu tối ưu và điều khiển cho các vòi phun phun nhiên liệu
ECU động cơ: tính thời gian phun nhiên liệu tối ưu dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến
Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp: Cảm biến này phát hiện khối lượng không khí nạp hoặc áp suất của ống nạp
Cảm biến vị trí trục khuỷu: Cảm biến này phát hiện góc quay trục khuỷu và tốc độ của động cơ
Cảm biến vị trí trục cam: Cảm biến này phát hiện góc quay chuẩn và thời điểm của trục cam
Hình 1 7 Sơ đồ tổng quát khối điều khiển
Cảm biến nhiệt độ nước: Cảm biến này phát hiện nhiệt độ của nước làm mát Cảm biến vị trí bướm ga: Cảm biến này phát hiện góc mở của bướm ga
Cảm biến oxy: Cảm biến này phát hiện nồng độ của oxy trong khí xả
Khối xử lý ECU là sự tập hợp của nhiều modul khác nhau : ổn áp, mạch khuyếch đại, chuyển đổi Analog sang Digital và ngược lại, vi điều khiển, thạch anh tạo dao động, mạch tách tín hiệu Tất cả được tích hợp trên một bo mạch cứng qua đó tín hiệu được truyền cho nhau với tốc độ nhanh hơn tiết kiệm năng lượng hơn và ổn định a Bộ ổn áp
Máy phát điện và acquy trong ôtô cung cấp điện áp 12V không ổn định, lúc cao hơn lúc thấp hơn Chíp vi điều khiển và các cảm biến với những linh kiện điện tử bán dẫn cần điện áp nhỏ hơn và ổn định Vì thế cần có một bộ ổn áp cung cấp điện áp ổn định Người ta sử dụng IC ổn áp để thực hiện việc này:
Hình 1 8 Sơ đồ tổng quát khối tín hiệu
Hình 1 9 Mạch ổn áp dùng IC b Bộ chuyển đổi Analog/Digital (A/D)
Các hoạt động của động cơ thường rất nhanh, do vậy tín hiệu điều khiển từ ECU truyền đi cũng phải tương ứng Do vậy giải pháp truyền tín hiệu trong hệ thống là truyền song song Các cảm biến liên tục và đồng loạt gửi tín hiệu đến ECU Những tín hiệu có nhiều mức giá trị như nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ khí nạp, cảm biến oxy, vận tốc trục cam đều là tín hiệu dạng tương tự sẽ được chuyển đổi sang tín hiệu dạng số Chíp vi điều khiển sử dụng truyền tin dạng 8 bít Ví dụ với tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát có dải điện áp thay từ 0 - 5V ứng với nhiệt độ thay đổi từ 90°C đến 100°C sẽ có 256 mức tín hiệu, mỗi mức tương ứng với 5/256 =0,0195Vol c Vi điều khiển
Có rất nhiều họ vi điều khiển và do nhiều hãng chế tạo được sử dụng trong ECU: General Instrument, Motorola, Dallas Nhưng đều có nhiệm vụ chung là xử lý tín hiệu gửi đến từ cảm biến và đưa ra cơ cấu chấp hành theo một chương trình đã định sẵn Cấu tạo chung của vi điều khiển sẽ gồm có các chân vào/ra (I/O) để nhận và truyền dữ liệu, CPU xử lý các phép toán cộng trừ nhân chia và các phép toán logic Ram để lưu các dữ liệu xử lý tức thời, Rom ghi những chương trình do nhà sản xuất cài vào, cùng các đường truyền dữ liệu (BUS) d Chương trình điều khiển
Chương trình điều khiển do nhà sản xuất nạp vào trong bộ nhớ Rom của vi điều khiển Vi điều khiển dựa vào chương trình để xử lý tín hiệu và điều khiển các bộ phận hoạt động Chương trình thường được viết bằng hợp ngữ sau khi được dịch sang dạng mã máy để vi điều khiển hiểu được sẽ được nạp vào trong bộ nhớ PRom
Phân loại hệ thống phun xăng điện tử EFI
Có hai loại hệ thống EFI được phân loại theo lượng không khí nạp
L-EFI (Loại điều khiển lưu lượng không khí): Loại này sử dụng một cảm biến lưu lượng khí nạp để phát hiện lượng không khí chạy vào đường ống nạp Có hai phương pháp phát hiện: Một loại trực tiếp đo khối không khí nạp, và một loại thực hiện các hiệu chỉnh dựa vào thể tích không khí L-EFI là loại L-Jetronic, L là chữ đầu tiếng Đức "Luft" (không khí)
D-EFI (Loại điều khiển áp suất đường ống nạp): Loại này đo áp suất trong đường ống nạp để phát hiện lượng không khí nạp theo tỷ trọng của không khí nạp D-EFI là loại D-Jetronic, nó là một nhãn hiệu của Bosch D-Jetronic là một từ tạo bởi các từ tiếng Đức "Druck" (áp suất) & "Jetronic" một từ theo nghĩa của Bosch là phun
Ngoài 2 loại hệ thống EFI mô tả ở trên, cũng còn có một loại nữa gọi là K-Jetronic, nó phổ biến ở châu Âu Thực tế, nó là một loại điều khiển lưu lượng khí nạp
Hình 1 10 Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng
Hình 1 11 Hệ thống K-Jetronic nhưng không giống như loại L-EFI, việc điều khiển hỗn hợp khí-nhiên liệu được thực hiện bằng cơ khí và nó phun nhiên liệu liên tục Do vậy loại này thường là thiết bị phun liên tục, cơ khí.
Ưu điểm của hệ thống phun xăng EFI so với các hệ thống phun nhiên liệu khác
a Có thể cấp hỗn hợp khí và nhiên liệu đồng đều đến từng xylanh:
Do mỗi một xylanh đều có vòi phun riêng và do lượng phun được điều chỉnh chính xác bởi ECU theo sự thay đổi về tốc độ động cơ và tải trọng, nên có thể phân phối đều nhiên liệu đến từng xylanh Ngoài ra tỷ lệ hỗn hợp khí và nhiên liệu có thể điều chỉnh nhờ ECU bằng cách thay đổi thời gian mở của vòi phun Vì vậy hỗn hợp khí nhiên liệu được phân phối một cách tối ưu và đồng đều đến tất cả các xylanh b Có thể đạt được tỷ lệ khí và nhiên liệu chính xác với tất cả các dải tốc độ động cơ:
Vòi phun đơn của chế hoà khí không thể điều khiển chính xác tỷ lệ khí - nhiên liệu ở tất cả các dải tốc độ, nên việc điều khiển chia thành hệ thống tốc độ chậm, tốc độ cao thứ nhất, tốc độ cao thứ hai và hỗn hợp phải được làm đậm khi chuyển từ một hệ thống sang hệ thống khác Vì lý do đó, nếu hỗn hợp khí - nhiên liệu không được làm đậm hơn một chút thì các hiện tượng không bình thường (nổ trong ống nạp và nghẹt) rất dễ xảy ra khi chuyển đổi Cũng như do có sự không đều khá lớn trong việc phân phối hỗn hợp khí - nhiên liệu giữa từng xy lanh nên hỗn hợp phải được duy trì đậm hơn một chút Ở hệ thống phun xăng điện tử EFI, hỗn hợp khí và nhiên liệu luôn được điều chỉnh một cách chính xác và liên tục luôn được cung cấp tại bất kỳ chế độ hoạt động nào của động cơ giúp cho việc kiểm soát khí hiệu quả hơn và ít tiêu hao nhiên liệu c Đáp ứng kịp thời với sự thay đổi góc mở bướm ga: Ở động cơ lắp chế hoà khí, từ bộ phận phun nhiên liệu đến xy lanh có một khoảng cách dài Cũng như, do có sự chênh lệch lớn giữa tỷ trọng riêng của xăng và không khí, nên xuất hiện sự chậm trễ nhỏ khi xăng đi vào xy lanh tương ứng với sự thay đổi của luồng khí nạp Khác với động cơ sử dụng chế hoà khí, ở động cơ sử dụng hệ thống phun xăng điện tử EFI vòi phun được bố trí ở gần xy lanh và có áp suất nén vào khoảng 2 - 3 kgf/cm2, cao hơn so với áp suất đường ống nạp và được phun qua một lỗ nhỏ nên dễ dàng tạo dạng sương mù Vì vậy, lượng phun thay đổi tương ứng với sự thay đổi của lượng khí nạp tuỳ theo sự đóng mở của bướm ga, nên hỗn hợp khí nhiên liệu phun vào trong các xylanh thay đổi ngay lập tức theo độ mở của bướm ga d Hiệu chỉnh hỗn hợp khí nhiên liệu:
Bù tại tốc độ thấp: Do nhiên liệu ở dạng sương mù tốt được phun ra bằng vòi phun khởi động lạnh khi động cơ khởi động nên khả năng tải tại tốc độ thấp tốt hơn Cũng như, do lượng không khí đầy đủ được hút vào qua van khí phụ, khả năng tải tốt được duy trì ngay lập tức sau khi khởi động
Cắt nhiên liệu khi giảm tốc: Trong quá trình giảm tốc, động cơ chạy với tốc độ cao ngay cả khi bướm ga đóng kín Do vậy, lượng khí nạp vào xylanh giảm xuống và độ chân không trong đường nạp tăng lên Ở chế hoà khí, xăng bám trên thành của đường ống nạp sẽ bay hơi và vào trong xylanh do độ chân không của đường ống nạp tăng đột ngột, kết quả là một hỗn hợp quá đậm, quá trình cháy không hoàn toàn và làm tăng lượng cháy không hết (HC) trong khí xả Ở động cơ EFI, việc phun nhiên liệu bị loại bỏ khi bướm ga đóng và động cơ chạy tại tốc độ lớn hơn một giá trị nhất định, do vậy nồng độ HC trong khí xả giảm xuống và làm tiêu hao nhiên liệu e Nạp hỗn hợp khí và nhiên liệu có hiệu quả: Ở chế hoà khí, dòng không khí bị thu hẹp tại họng khuếch tán để tăng tốc độ dòng khí, tạo nên độ chân không bên dưới họng khuếch tán Đó là nguyên nhân hỗn hợp khí và nhiên liệu được hút vào trong xylanh trong hành trình đi xuống của piston Tuy nhiên họng khuếch tán làm cản trở dòng khí nạp và đó là nhược điểm của động cơ Mặt khác, ở EFI một áp suất xấp xỉ 2 - 3 kgf/cm2 luôn được cung cấp đến động cơ để nâng cao khả năng phun sương của hỗn hợp khí và nhiên liệu, do có thể làm đường ống nạp nhỏ hơn nên có thể lợi dụng quán tính của dòng khí nạp của hỗn hợp khí và nhiên liệu tốt hơn.
HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI TRÊN ĐỘNG CƠ
Giới thiệu chung về động cơ TOYOTA 3S-FE
Toyota 3S-FE là động cơ xăng hút khí tự nhiên 4 thì thẳng hàng, dung tích 2 lít,
16 valve, thứ tự số xylanh là 1-2-3-4 tính từ đằng trước, thứ tự đánh lửa 1- 3- 4- 2 Động cơ này được hãng TOYOTA sản xuất và phát triển từ năm 1986 đến năm 2003 Động cơ được dùng phổ biến trên xe Toyota Avensis (T220) 1997-2003, Toyota Celica 1986-1999, Toyota Camry 1986-1998, ToyotaVista (V50) 1998-2003, Toyota Caldina 1992-2002, Toyota Carina 1987-1998, Toyota Corona 1992-1998, Toyota Picnic 1995-2001, Toyota RAV4 1994-2003
Toyota 3S-FE có khối xi lanh bằng gang và đầu bằng nhôm với hai trục cam (DOHC) và bốn van trên mỗi xi lanh (hai cửa hút và hai ống xả) Động cơ 3S-FE có VVT-i (Điều khiển van biến thiên có trí thông minh) cho phía nạp (sau năm 1996), Phun xăng điện tử (EFI) và hệ thống đánh lửa không phân phối cho phiên bản sau hoặc hệ thống đánh lửa phân phối cho phiên bản đầu
Hình 2 1 Động cơ 3S-FE trên xe TOYOTA
THÔNG SỐ KỸ THUẬT Bảng 2 1 Thông số kỹ thuật của động cơ Toyota 3S-FE Đường kính xylanh và hành trình piston 86,0 mm (3,39 in)
Dung tích xy lanh 1,998 cc (121,93 cu-in)
Hệ thống nhiên liệu EFI
Mụmen xoắn cực đại Từ 155,0 N.m (15,8 kg.m, 114,2 ftãlb) tại 2.800 vũng/phỳt đến 186 N.m (19 kg.m, 137,1 ft.lb) tại 4.400 vòng/phút
Công suất đầu ra Từ 115,6 PS (85 kW; 114,0 HP) tại 5.400 vòng/phút đến 140,0 PS (103 kW; 138,0 HP) tại 6.000 vòng/phút
Khối cơ cấu chấp hành của hệ thống phun xăng điện tử EFI
Bao gồm các kim phun, các rơle, công tắc điện từ, sử dụng điện áp 12V và tiêu thụ công suất lớn hơn rất nhiều so với điện áp cung cấp từ cổng ra của vi điều khiển Vi điều khiển đưa ra tín hiệu dạng xung để điều khiển cơ cấu chấp hành
Hệ thống mạch điện bao gồm: Điều khiển kim phun nhiên liệu, Điều khiển đánh lửa, Điều khiển cơ cấu không tải, Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Các mạch điện của hệ thống cảm biến : Nước làm mát, vị trí bướm ga, cảm biến nhiệt khí nạp, cảm biến chân không, công tắc nước làm mát
2.2.1 Điều khiển kim phun nhiên liệu
Hình 2 2Mạch điện điều khiển kim phun Động cơ 3S-FE sử dụng phương pháp phun hàng loạt: Ở kiểu phun này, trong một chu kỳ làm việc của động cơ các kim phun phun đồng thời và phun hai lần, mỗi lần phun bằng một nửa lượng nhiên liệu cần thiết trong một chu kỳ Động cơ 3S- FE sử dụng loại kim phun có điện trở thấp Kim phun có điện trở thấp có số vòng dây của cuộn dây kim phun ít, làm tăng độ nhạy của kim phun Vì vậy để giảm cường độ dòng điện qua cuộn dây kim phun bắt buộc phải mắc nối tiếp với một điện trở trong mạch điều khiển kim phun ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến từ đó ECU tính toán thời gian phun tối ưu, để đạt được tỉ lệ hỗn hợp nhiên liệu không khí cần thiết Điện áp từ ắc quy đi đến contact máy và được cấp đến cực số 10 và cực số 20 của ECU và đến các kim phun Khi transistor trong ECU mở thì sẽ có dòng điện qua các kim phun làm cho các van kim nhấc lên và nhiên liệu sẽ được phun vào đường ống nạp
Tồn tại hai loại điều khiển kim phun là : điều khiển bằng điện áp (voltage controlled injector) và điều khiển bằng dòng điện (current controlled injector)
Nhận thấy khi điều khiển kiểu dòng điện với tín hiệu hồi tiếp đóng và mở transistor
‘‘chắc’’ hơn Kim phun mở nhanh hơn và đóng ngay sau khi kết thúc xung điều khiển
Hình 2 3 Các loại kim phun
Hình 2 4 Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bô bin cho từng cặp bougie Động cơ 3S-FE sử đụng hệ thống đánh lửa trực tiếp bobin đôi cho hai máy song hành Các bobine đôi phải được gắn vào bougie của 2 xylanh song hành Ví dụ, đối với động cơ 4 xylanh có thứ tự thì nổ: 1-3-4-2, ta sử dụng hai bobine Bobine thứ nhất có hai đầu của cuộn thứ cấp được nối trực tiếp với bougie số 1 và số 4 còn bobine thứ hai nối với bougie số 2 và số 3
2.2.3 Điều khiển cơ cấu không tải
Hệ thống ISC điều khiển tốc độ không tải bằng một van ISC để thay đổi lượng không khí nạp vào động cơ ở tốc độ cầm chừng Có bốn loại van ISC như sau:
Loại cuộn dây điện tử quay ( kiểu van xoay)
Loại ACV ( van điều khiển khí ) điều khiển theo hệ số tác dụng
Loại VSV điều khiển bật tắt Động cơ 3S-FE sử dụng van ISC kiểu van xoay Có cấu trúc gọn nhẹ được bố trí bên dưới thân bướm ga và dùng để điều khiển lượng không khí đi tắt qua bướm ga theo sự điều khiển của ECU
Cấu tạo của van bao gồm nam châm vĩnh cửu có dạng hình trụ được đặt ở đầu trục van Dưới tác dụng của từ trường sẽ làm cho nam châm vĩnh cửu xoay qua lại làm van chuyển động Van được lắp ở giữa trục và sẽ xoay cùng với nam châm vĩnh cửu để điều khiển không khí đi tắt qua bướm ga Đầu trục van được bố trí hai cuộn dây T1 và T2 đối xứng nhau Khi có dòng điện chạy qua chúng thì lực từ của nam châm điện sẽ làm cho nam châm vĩnh cửu chuyển động
Hình 2 5 Mạch điện nguyên lý của ISCV
Lò xo lưỡng kim ( Bimetal strip ) đặt ở đuôi trục van và chịu tác dụng của nhiệt độ nước làm mát Một đầu của nó được cố định bởi một chốt và đầu còn lại được đặt trong rãnh của tấm chắn ( Guard ) và phải đảm bảo trục van chuyển động dễ dàng khi van ISC hoạt động, cơ cấu này còn đảm bảo tốc độ cầm chừng của động cơ không quá cao hay quá thấp Khi ECU điều khiển cực ISC1 nối mass sẽ có dòng điện chạy qua cuộn dây T1, nam châm vĩnh cửu sẽ xoay làm cho van xoay theo chiều kim đồng hồ Ngược lại khi cực ISC2 được nối mass thì có dòng diện qua cuộn T2 làm van xoay theo chiều ngược kim đồng hồ Trong quá trình van ISC hoạt động, ECU điều khiển theo hệ số tác dụng Nếu thời gian điều khiển van mở dài hơn thời gian ECU điều khiển van đóng thì van sẽ mở lớn và ngược lại
2.2.4 Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu bao gồm thùng nhiên liệu, bơm nhiên liệu, lọc nhiên liệu, các đường ống, bộ dập dao động, ống phân phối, các kim phun, kim phun khởi động lạnh và bộ điều áp
Khi bơm, nhiên liệu được hút từ thùng nhiên liệu tới bộ lọc nhiên liệu sau đó đến bộ dập dao động và đi vào ống phân phối Tại ống phân phối nhiên liệu được cung cấp đến các kim phun, kim phun khởi động và lượng nhiên liệu thừa sẽ đi qua bộ điều áp theo đường ống hồi và trở về thùng nhiên liệu
Hình 2 6 Cấu tạo van điều khiển cầm chừng kiểu van xoay
Hệ thống cung cấp nhiên liệu có nhiệm vụ tạo ra một áp suất thích hợp của dòng xăng trong đường ống, cung cấp đến các kim phun
1 Thùng xăng 2 Bơm xăng 3 Lọc xăng 4 Dàn phân phối 5 Bộ điều áp xăng 6 Vòi phun chính 7 Vòi phun khởi động lạnh a Bơm nhiên liệu
Hình 2 7 Sơ đồ tổng quát hệ thống nhiên liệu
Hình 2 8 Sơ đồ mạch cung cấp nhiên liệu Động cơ Toyota 3S-FE sử dụng loại bơm đặt trong bình nhiên liệu Loại bơm này tạo ra ít rung động và tiếng ồn Nó bao gồm mô tơ bơm, van một chiều, van an toàn và bộ lọc gắn liền thành một khối
Kiểu bơm này bao gồm một hoặc hai cánh bơm khi rotor của động cơ điện quay làm cho các cánh bơm quay theo, các cánh nhỏ bố trí ở mép ngoài sẽ đẩy nhiên liệu từ mạch hút ra mạch thoát của bơm Lượng nhiên liệu cung cấp đi qua kẽ hở của rotor và stator đẩy van một chiều mở để cung cấp nhiên liệu vào hệ thống Bên trong bơm được bố trí một van an toàn để giảm áp lực cho bơm
Mô tơ: Là động cơ điện một chiều
Bánh công tác: Có từ 1 đến 2 cánh, quay nhờ motor điện Khi motor quay, bánh công tác sẽ kéo xăng từ cửa vào đến cửa ra Sau khi qua cửa vào, xăng sẽ đi quanh motor điện và đến van một chiều
Van an toàn: Van làm việc khi áp suất vượt quá giá trị nhất định Van này có tác dụng bảo vệ mạch nhiên liệu khi áp suất vượt quá giới hạn cho phép (trường hợp nghẹt đường ống chính)
Van một chiều: Van một chiều sẽ đóng khi bơm ngừng làm việc Tác dụng của nó là giữ cho áp suất trong đường ống ở một giá trị nhất định, giúp cho việc khởi động lại dễ dàng
Lọc xăng: Được gắn trước bơm dùng để lọc cặn bẩn trong nhiên liệu
Hình 2 9 Cấu tạo của bơm nhiên liệu
Khi contact máy từ OFF sang ON, dòng điện từ cực IG của contact máy đến cuộn dây của rơle EFI chính làm cho rơ le này bật ON
Khi contact máy ở vị trí ST, dòng qua cuộn dây L2 của rơle bơm làm cho tiếp điểm rơle bơm đóng Lúc này có dòng điện từ dương ắc quy đến tiếp điểm rơle EFI chính đến tiếp điểm rơle bơm đến bơm xăng làm cho bơm hoạt động Cùng lúc đó tấm đo trong cảm biến lưu lượng khí nạp mở ra bởi dòng khí nạp, làm cho công tắc bơm trong cảm biến lưu lượng khí nạp bật và làm cho dòng điện chạy qua cuộn dây L1
Các cảm biến của hệ thống phun xăng điện tử EFI
2.3.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp a Vị trí cảm biến trên động cơ
Hình 2 16 Cấu tạo kim phun
Hình 2 17 Xung điều khiển kim phun ứng với từng chế độ làm việc của động cơ b Cấu tạo và chức năng Động cơ 3S-FE sử dụng bộ đo gió van trượt kiểu điện áp giảm, hình dạng và kết cấu tương tự như kiểu điện áp tăng chúng chỉ khác nhau về cách bố trí mạch điện
Cảm biến lưu lượng khí nạp dùng trong động cơ để xác định lượng khí nạp, tín hiệu này được dùng để tính toán khoảng thời gian phun, góc đánh lửa sớm cơ bản c Nguyên lý hoạt đông
Không khí đi từ lọc gió qua cảm biến lưu lượng khí nạp, nó đẩy tấm đo mở ra cho đến khi lực tác dụng lên tấm đo cân bằng với lực của lò xo hồi
Hình 2 18 Bộ đo gió van trượt kiểu điện áp giảm
Hình 2 19 Cấu tạo bộ đo gió van trượt loại điện áp giảm
Chiết áp được nối đồng trục với tấm đo này, sẽ chuyển hóa lượng khí nạp thành tín hiệu điện áp (tín hiệu VS) gửi đến ECU Buồng giảm chấn và tấm giảm chấn có tác dụng ngăn không cho tấm đo rung động khi lượng khí nạp thay đổi đột ngột
Sơ đồ chân bộ đo gió van trượt kiểu điện áp giảm:
VC: Nguồn 5V từ ECU cung cấp đến bộ đo gió
VS: Tín hiệu điện áp gửi về ECU để xác định lưu lượng không khí nạp
THA: Tín hiệu điện áp gửi về ECU của cảm biến nhiệt độ khí nạp
FC, E1: Tiếp điểm của bơm xăng
Khi lượng không khí nạp tăng thì con trượt dịch chuyển sang phải, tín hiệu điện áp từ cực VS gửi về ECU sẽ giảm Điện áp ra tại cực VS sẽ luôn báo chính xác góc mở của tấm đo, do đó báo chính xác lượng khí nạp
2.3.2 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp a Vị trí cảm biến trên động cơ
Hình 2 20 Sơ đồ chân của bộ đo gió van trượt loại điện áp giảm
Hình 2 21 Vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp trong bộ đo gió
Trên mô hình Động Cơ 3S-FE cảm biến nhiệt độ khí nạp được bố trí trong bộ đo gió van trượt kiểu điện áp giảm b Cấu tạo và chức năng
Cảm biến bao gồm một điện trở có trị số nhiệt diện trở âm, số lượng và mật độ không khí thay đổi theo nhiệt độ, lượng nhiên liệu phun ra sẽ thay đổi theo nhiệt độ đó Khi nhiệt độ khí nạp tăng cao hơn 20 o C, ECU điều khiển giảm lượng nhiên liệu phun và sẽ gia tăng lượng nhiên liệu phun khi nhiệt độ khí nạp thấp hơn 20 o C
Cảm biến nhiệt độ không khí nạp được kí hiệu là THA, nó dùng để xác định mật độ không khí nạp vào động cơ khi nhiệt độ không khí thay đổi ECU sẽ dùng tín hiệu này để xác định khối lượng không khí nạp vào động cơ c Nguyên lý hoạt động Điện áp 5V từ ECU cung cấp qua điện trở cố định đến chân THA của cảm biến mà cụ thể ở Động Cơ 3S-FE là vào chân THA của bộ đo gió van trượt loại điện áp giảm để
Hình 2 22 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ không khí nạp
Hình 2 23 Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ khí nạp cung cấp cho cảm biến Khi nhiệt độ khí nạp thay đổi thì điện trở của cảm biến cũng thay đổi theo, điện áp tại chân THA cũng thay đổi theo sự thay đổi đó và ECU sẽ dùng tín hiệu này để xác định nhiệt độ khí nạp
ECU lấy nhiệt độ 20 o C làm nhiệt độ tiêu chuẩn, khi nhiệt độ không khí nạp cao hơn 20 o C thì ECU sẽ điều khiển giảm lượng phun nhiên liệu và tăng lượng phun khi nhiệt độ thấp hơn 20 o C
2.3.3 Cảm biến vị trí bướm ga a Vị trí cảm biến trên động cơ
Hệ thống phun xăng của động cơ 3S-FE sử dụng cảm biến vị trí bướm ga loại biến trở b Cấu tạo và chức năng
Cảm biến vị trí bướm ga được bố trí ở thân bướm ga và được điều khiển bởi trục bướm ga, nó chuyển góc mở bướm ga thành một tín hiệu điện áp gửi về ECU, ECU sử dụng tín hiệu này để nhận biết tải của động cơ, từ đó điều khiển lượng phun và thời điểm đánh lửa của động cơ
Hình 2 24 Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính
Hình 2 25 Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính có tiếp điểm cầm chừng (loại biến trở) c Nguyên lý hoạt đông
Nguồn điện từ ECU cung cấp cho cảm biến qua hai cực:
5V từ ECU đến cực VC của cảm biến
5V hoặc 12V qua một điện trở từ cực IDL của ECU đến cực IDL của cảm biến Khi bướm ga đóng hoàn toàn , cực IDL được nối với cực E2, nên điện áp tại cực IDL là 0V, tín hiệu này được ECU xác định
Khi cánh bướm ga mở, ECU dùng tín hiệu điện áp tại cực VTA để xác định từng vị trí mở của bướm ga Tín hiệu điện áp tại cực VTA càng tăng khi bướm ga mở càng lớn Tín hiệu VTA phụ thuộc vào vị trí con trượt bên dưới, khi bướm ga mở càng lớn thì con trượt tiến gần tới cực VC, nên điện áp tại VTA gia tăng theo quy luật đường thẳng
2.3.4 Cảm biến oxy a Vị trí cảm biến trên động cơ b Cấu tạo và chức năng
Hình 2 26 Mạch điện cảm biến vị trí cánh bướm ga loại biến trở
Cảm biến oxy loại này có một phần tử được chế tạo bằng Điôxit Zirconium(ZrO2, một loại gốm) Phần tử này được phủ ở cả bên trong và bên ngoài bằng một lớp mỏng platin Không khí bên ngoài được dẫn vào bên trong của cảm biến và bên ngoài của nó tiếp xúc với khí xả Để cho động cơ có lắp đặt bộ TWC (Bộ lọc khí xả ba thành phần) đạt được hiệu quả lọc tốt nhất, cần phải duy trì tỷ lệ không khí – nhiên liệu gần với tỷ lệ lý thuyết Cảm biến ôxy nhận biết tỷ lệ không khí – nhiên liệu là đậm hay nhạt hơn so với tỷ lệ lý thuyết
Nó được lắp trong ống xả, trong đoạn ống xả trước Động cơ TOYOTA 3S-FE sử dụng
1 Bộ phận tiếp xúc 2 Gốm bảo vệ 3 Gốm ( ZrO2 ) 4 Ống bảo vệ 5 Đầu tín hiệu ra
6 Lò xo đĩa 7 Vỏ 8 Thân 9 Điện cực âm 10 Điện cực dương
Một cảm biến oxy đặt trước ống xả và một đặt sau bộ lọc khí xả Tín hiệu của hai cảm biến này vừa hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu và nếu so sánh hai tín hiệu của hai cảm biến này ta sẽ biết được hỏng hóc của bộ lọc khí xả c Nguyên lý hoạt động
Hình 2 28 Cấu tạo cảm biến khí xả
Hình 2 29 Sơ đồ nguyên lý của cảm biến khí xả và mạch điện của cảm biến khí xả
XÂY DỰNG CÁC BÀI KIỂM TRA VÀ CHUẨN ĐOÁN CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S-FE
Các thông số kỹ thuật của hệ thống phun xăng điện tử
Để dễ dàng cho việc sửa chữa khi có sự cố của hệ thống phun xăng điện tử người ta đưa ra một bảng các thông số kỹ thuật của hệ thống Trong bảng là các điều kiện để kiểm tra và các thông số chuẩn ứng với điều kiện đó Khi kiểm tra một chi tiết trong hệ thống người ta đo các thông số của chi tiết đó với các điều kiện đã được cho trong bảng Các giá trị đo được sẽ đem so sánh với các thông số chuẩn ở bảng Nếu thấy phù hợp với các thông số trong bảng thì chi tiết đó vẫn hoạt động được ngược lại nó đã hỏng
Bộ ổn định áp suất nhiên liệu Áp suất nhiên liệu không có chân không 2.7 – 3.1 kg/cm 2
Vòi phun Điện trở Lượng phun Lượng chênh lệch
1 giọt hay ít hơn trên phút
Cổ họng gió Góc đóng hoàn toàn của cổ họng gió 6 0
Cảm biến vị trí bướm ga Khe hở giữa cần và vít hạn chế Giữa các cực Điện trở
0.00mm 0.50mm 0.70mm Bướm ga mở hoàn toàn Bướm ga mở hoàn toàn
Vô cùng 2.0 – 11.6 kΩ 2.7 – 7 7 kΩ Van ISC Điện trở +B – ISCC hay ISCO 19.3 – 22.3 Ω
Cảm biến nhiệt độ nước và cảm biến nhiệt độ khí nạp Điện trở Tại -20 0 c Tại 0 0 c Tại 20 0 c Tại 40 0 c Tại 60 0 c
Bảng 3 1 Các thông số kỹ thuật trong hệ thống điều khiển động cơ
Tiến hành đo tất cả điện áp và điện trở khi nối các giắc của ECU Kiểm tra rằng điện áp Ác quy là 11V hay cao hơn khi khóa điện
Các cực Điều kiện Điện áp (V)
Bướm ga đóng hoàn toàn ( trước hết phải hủy bỏ bộ mở bướm ga)
Bướm ga mở hoàn toàn 3.2 – 4.2
THW – E2 Nhiệt độ khí nạp
IGT – E2 Quay khởi động hay chạy không tải 0.8 – 1.2
Không có hư hỏng ( đèn báo kiểm tra động cơ không sáng) và quay máy
Bật điều hòa không khí 4.5 – 5.5
ACA – E1 Bật điều hòa không khí 2 hay bé hơn
Không nối cực TE1 – E1 của giắc kiểm tra 10 – 14 Nối cực TE1 – E1 của giắc kiểm tra 1 hay bé hơn
Cần số ở dãi P hay dãi
Khác với dãi P hay dãi N 6 – 14 Điện trở
Các cực Điều kiện Điện trở (Ω)
Bướm ga mở hoàn toàn Không xác định Bướm ga đóng hoàn toàn (trước hết phải bỏ bộ mở bướm ga)
2300 hay bé hơn VTA – E2 Bướm ga mở hoàn toàn 2000 – 11600
Bướm ga đóng hoàn toàn (trước hết phải bỏ bộ mở bướm ga) 200 – 800
THA – E2 Nhiệt độ khí nạp 20 0 c 2,000 – 3,000 THW – E2 Nhiệt độ khí nạp 80 0 c 200 – 400
G(+) – G(-) Nhiệt độ bộ phát tín hiệu -10 0 c –
Ne(+) – Ne(-) Nhiệt độ bộ phát tín hiệu -10 0 c –
Quy trình kiểm tra
Khi có những sự cố bất thường xảy ra với động cơ như: công suất giảm hơn, lượng tiêu thụ nhiên liệu cao hơn, động cơ chết máy không khởi động được, lượng khí thải ra có khói đen Đó là những hiện tượng liên quan đến hệ thống nhiên liệu
Bảng 3 2 Kiểm tra động cơ khi chết máy
Triệu chứng Nguyên nhân chắc chắn
Hệ thống Chi tiết thành phần Loại hư hỏng Động cơ chết máy một thời gian ngắn sau khi khởi động
Bơm nhiên liệu Không hoạt động Rơle mở mạch Không bật
Bộ ổn định áp suất Hoạt động không đúng
Bộ lọc và đường ống nhiên liệu Bị tắt Động cơ chết máy khi nhấn chân ga
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến lưu lượng gió Điện trở và điện áp sai Cảm biến nhiệt độ nước Động cơ chết máy khi nhả chân ga
Hệ thống nạp khí Cổ họng gió Hoạt động không đúng
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến lưu lượng gió
Hoạt động không đúng Động cơ chết máy nhưng không thể khởi động lại
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến lưu lượng gió
Hoạt động không đúng Cuộn đánh lửa Tiếp xúc kém Để khắc phục những sự cố đó người ta cần tìm ra nguyên nhân gây ra sự cố để sửa chữa Đầu tiên ta phải chuẩn đoán được vùng hư hỏng của hệ thống để việc sửa chữa được nhanh gọn, dễ dàng và không bỏ xót lỗi Trong ECU của động cơ có thiết bị chuẩn đoán hư hỏng khi động cơ gặp sự cố Đó là thiết bị báo lỗi bằng đèn check Khi có lỗi đèn sẽ nháy sáng để báo lỗi, nhiệm vụ của người sửa chữa là giải các tín hiệu của mã lỗi, rồi khoanh vùng hư hỏng cần được sửa chữa Khi đã khoanh vùng hệ thống các hư hỏng ta tiến hành kiểm tra các hệ thống đó để có thể khắc phục các hư hỏng
Bảng 3 3 Kiểm tra động cơ khởi động kém
Triệu chứng Nguyên nhân chắc chắn
Hệ thống Chi tiết thành phần Loại hư hỏng
Khóa điện Tiếp xúc kém Rơle EFI chính Không bật
Cuộn điện trở Hở mạch
Các vòi phun Không phun hay phun không liên tục Bơm nhiên liệu Không hoạt động Rơle mở mạch Không bật
Bộ ổn định ổn suất Áp suất nhiên liệu không tăng
Bộ lọc và đường ống nhiên liệu Tắc
Có cháy nhưng động cơ không khởi động
Cuộn điện trở Hở mạch
Các vòi phun Rò rỉ, không phun hay phun liên tục Bơm nhiên liệu Không hoạt động Rơle mở mạch Không bật
Bộ ổn định áp suất Áp suất nhiên liệu không tăng
Bộ lọc và đường ống nhiên liệu Tắc
Hệ thống khởi động lạnh
Vòi phun khởi động lạnh
Rò rỉ, không phun hay phun liên tục
Công tắc định thời vòi phun khởi động
Không bật hay bật liên tục
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến lưu lượng khí Điện trở hay điện áp không đúng, hay có hiện tượng hở hay ngắt mạch
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Hệ thống khởi động lạnh
Vòi phun khởi động lạnh Không phun
Hệ thống nạp khí Công tắc định thời vòi phun khởi động Không bật Hệt thống điều khiển điện tử
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Hở hay ngắt mạch
Hệ thống nhiên liệu Các vòi phun
Hệ thống khởi động lạnh
Vòi phun khởi động lạnh
Các vòi phun Rò rỉ
Không bật khi khóa điện đã bật lên vị trí on
Bộ lọc và đường ống nhiên liệu Tắc
Hệ thống khởi động lạnh
Vòi phun khởi động lạnh
Rò rỉ hay không phun Công tắc định thời vòi phun khởi động Không bật Để phòng tránh lỗi xe ô tô động cơ khởi động kém hay đề không nổ nên lưu ý:
Kiểm tra các vết nứt, chảy rỉ bên ngoài các bộ phận hệ thống nhiên liệu
Vận hành 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
Bảng 3 4 Kiểm tra động cơ chạy không tải không êm dịu
Triệu chứng Nguyên nhân chắc chắn
Hệ thống Chi tiết thành phần Loại hư hỏng
Không chạy ở chế động không tải nhanh
Hệ thống nạp khí Van khí phụ Mở không đủ rộng hay không mở
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Hở hay ngắt mạch
Tốc độ không tải quá cao
Hệ thống khởi động lạnh
Vòi phun khởi động lạnh Rò rỉ
Các ống dẫn không khí Rò rỉ
Van khí phụ Đóng không đủ kín
Cổ họng gió Điều chỉnh tốc độ không tải sai hay bướm ga không đóng kín
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến lưu lượng gió Điện trở hay điện áp sai, hay có hiện tượng hở hay ngắt mạch
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Công tắc điều hòa không khí Liên tục bật
Tốc độ không tải thấp
Hệ thống nạp khí Cổ họng gió Điều chỉnh tốc độ không tải không đúng hay bị hút khí vào
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến lưu lượng khí Điện trở hay điện áp sai, hay có hiện tượng ngắn hay hở mạch Động cơ bị giật khi chạy không tải
Rò rỉ ( không nạp khí)
Cổ họng gió Van khí phụ Luôn ở vị trí mở
Tốc độ không tải không ổn định
Cuộn điện trở Hở hay ngắn mạch hay tiếp xúc kém Các vòi phun Không phun hay phun rò rỉ
Không hoạt động Cảm biến nồng độ oxy
Cổ họng gió Hút khí vào
Van khí phụ Không hoạt động
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến lưu lượng khí Không hoạt động hay tiếp xúc kém Cảm biến nồng độ oxy Để phòng tránh lỗi xe ô tô động cơ chạy không tải không êm dịu nên lưu ý:
Kiểm tra các vết nứt, chảy rỉ bên ngoài các bộ phận hệ thống nhiên liệu
Vận hành 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
Bảng 3 5 Kiểm tra khả năng tải kém của động cơ
Triệu chứng Nguyên nhân chắc chắc
Hệ thống Chi tiết thành phần Loại hư hỏng
Hệ thống nhiên liệu Các vòi phun Lượng phun bị giảm Động cơ bị nghẹt trong quá trình tăng tốc
Bơm nhiên liệu Giảm lưu lượng của bơm
Bộ ổn định áp suất Áp suất nhiên liệu không tăng lên
Bộ lọc và các đường ống nhiên liệu
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến lưu lượng khí Điện trở hay điện áp sai, hay có hiện tượng ngắn hay hở mạch
Cảm biến nhiệt độ khí nạp Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cảm biến vị trí bướm ga
Cháy trong đường ống nạp, xả
Hệ thống nhiên liệu Các vòi phun Rò rỉ hay lượng phun bị giảm
Hệ thống khởi động lạnh
Vòi phun khởi động lạnh
Rò rỉ hay phun liên tục Công tắc định thời vòi phun khởi động Luôn bật
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Điện trở hay điện áp sai đến mức không thể chấp nhận được
Hệ thống khác Bộ đệm bướm ga Không hoạt động Động cơ không phát huy đủ công suất
Các vòi phun Không phun hay lượng phun bị giảm Bơm nhiên liệu Áp suất nhiên liệu không tăng lên
Bộ ổn định áp suất
Bộ lọc và các đường ống nhiên liệu
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến lưu lượng khí Điện trở hay điện áp sai, hay có hiện tượng ngắn hay hở mạch
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cảm biến vị trí bướm ga
Không có tín hiệu PSW ra
Khí xả có màu đen
Hệ thống nhiên liệu Các vòi phun Phun liên tục
Hệ thống khởi động lạnh
Vòi phun khởi động lạnh Phun liên tục Công tắc định thời vòi phun khởi động Không tắt
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến lưu lượng khí Điện trở hay điện áp sai, hay có hiện tượng hở hay ngắn mạch Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Điện trở hay điện áp sai Động cơ bị giật cục khi chạy
Bộ ổn định áp suất
Bộ lọc và các đường ống nhiên liệu
Hệ thống điều khiển điện tử
Cảm biến vị trí bướm ga
Tiếp điểm IDL không tắt Để phòng tránh lỗi khả năng tải kém của động cơ ô tô nên lưu ý:
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
3.2.1 Kiểm tra hệ thống nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu do một nửa các đường ống nhiên liệu được sử dụng để truyền tải nhiên liệu áp suất cao, nên phải thật cẩn thận khi nối các đường ống (cao su và kim loại) và luôn kiểm tra rò rỉ sau khi kết thúc công việc
Các chú ý khi tháo và thay thế kẹp ống có áp suất:
Phải cẩn thận khi tháo và thay thế các kẹp Nhầm lẫn trong công việc có thể gây nên rò rỉ do biến dạng đường ống hay kẹp bị lỏng ra
Dùng 2 mũi kìm, kẹp vào kẹp ống ở răng đầu tiên của kìm (xem hình A) Chắc chắn rằng miệng kìm lớn hơn so với chiều rộng kẹp (xem hình B)
Các chú ý khi tháo lắp các ống (kim loại và cao su) có áp suất cao:
Khi tháo đường ống nhiên liệu có áp suất cao, một lượng xăng lớn sẽ phun ra, do vậy hãy tuân thủ các điều sau:
1 Đặt một khay chứa xuống dưới vị trí tháo
2 Đặt một miếng giẻ lên trên cút nối để tránh xăng phun ra
3 Nới lỏng dần chỗ nối
5 Nút chỗ nối bằng nút cao su
Khi nối đai ốc dẫn vào cút nối của đường ống áp suất, tuân thủ các điều sau :
2 Lau sạch dầu hay mỡ bám xung quanh đai ốc dẫn và cút nối
3 Bôi dầu động cơ sạch vào đai ốc và cút nối
4 Gióng thẳng đế của cút nối và cút nối : siết bằng tay cho đến khi chặt
5 Giữ một đầu cút nối bằng cờ lê và vặn chặt đai ốc đến mômen tiêu chuẩn
Các chú ý khi lắp vòi phun:
1 Không dùng lại các vòng đệm chữ O
2 Cẩn thận để không làm hỏng vòng đệm O khi lắp chúng vào các vòi phun
Hình 3 2 Tháo lắp các ống (kim loại và cao su) có áp suất cao
3 Trước khi lắp, bôi trơn vòng đệm chữ O bằng dầu chuyên dùng hay xăng - không bao giờ dùng dầu động cơ, dầu bánh răng hay dầu phanh
4 Gióng thẳng vòi phun & ống phân phối rồi ấn thẳng vào - không ấn nghiêng
Các chú ý khi lắp và nối các giắc cắm điện:
1 Chắc chắn đã tắt khoá điện (OFF) hay ác quy đã được tháo trước khi ngắt các giắc cắm điện
2 Nhả khoá hãm trước khi kéo giắc ra Hãy kéo thân giắc, không kéo dây Khi nối lại lắng nghe tiếng kêu nhỏ cho biết giắc đã được hãm
Hình 3 3 Tháo lắp vòi phun
3.2.2 Kiểm tra hệ thống nạp khí
Như đã mô tả từ trước, lượng nhiên liệu của động cơ EFI được xác định bằng lượng khí nạp được đo và do đó, nếu không khí lọt vào theo một đường khác, hỗn hợp không khí-nhiên liệu sẽ bị ảnh hưởng theo, kết quả là hoạt động của động cơ không êm dịu Do vậy, cũng như hệ thống nhiên liệu, cần phải chắn chắn các chi tiết được lắp đặt chính xác Kiểm tra các bộ phận sau để đảm bảo là chúng không bị hỏng hay hút khí vào và các chi tiết được lắp đúng
1 Hệ thống PCV : Nắp đồ dầu động cơ, ống đo dầu động cơ, nắp cò mổ, ống PCV
2 Các bộ phận nằm sau cảm biến lưu lượng khí: ống nạp khí, các đường ống trước và sau van khí phụ và đường ống nạp
3 Các gioăng cho các bộ phận của động cơ
Hình 3 4 Tháo lắp và nối các giắc cắm điện
Hình 3 5 Hệ thống nạp khí
3.2.3 Kiểm tra hệ thống điều khiển điện tử
Việc kiểm tra hệ thống điều khiển điện tử phải được bắt đầu bằng việc kiểm tra điện áp của ECU vì các lý do sau:
1 Có thể kiểm tra các mạch tín hiệu của các cảm biến và các giắc nối dây
2 Giảm thời gian chẩn đoán
3 Giảm số giắc nối cần phải ngắt do vậy tránh các lỗi có thể xảy ra
Phần lớn các trục trặc của EFI là bắt nguồn từ dây điện Do đó cần phải chú ý khi cầm các dây điện
1 Cẩn thận không làm rối hay va đập vào mạch IC do các chi tiết như transistor và chúng dễ bị hỏng
2 Cẩn thận không đảo chiều nối ắc quy do điều đó có thể làm hỏng Transistor và
3 Ngắt các cực ắc quy Chắc chắn khoá điện vị trí OFF hay cắp ắc quy đã được ngắt trước khi kéo các giắc nối hay cực
Chú ý: Không bao giờ được tháo cáp ắc quy trên xe có chức năng tự chẩn đoán trước khi thực hiện việc kiểm tra chẩn đoán trên xe Nếu tháo cáp ắc quy, tất cả mã chẩn đoán lưu trong bộ nhớ sẽ bị xoá
4 Cẩn thận để không nối nhầm các đầu dò của dụng cụ thử mạch Đặc biệt, không nối cực IG vào bất kỳ cực nào khác khi động cơ đang chạy do nó sẽ cung cấp điện áp tức thời từ 200-500V và làm hỏng ECU
5 Khi kiểm tra giắc nối với dụng cụ thử mạch, cắm các đầu dò vào từ phía dây điện Không bao giờ cắm từ phía trước của giắc nối do điều đó có thể làm biến dạng các đầu cực và làm tiếp xúc kém
6 Cách cầm các giắc cắm : chắc chắn là đã nhả khoá hãm trước khi kéo giắc cắm, và kéo nó bằng thân giắc cắm, không kéo dây Khi nối lại giắc, lắng nghe tiếng kêu nhẹ của khoá hãm
7 Kiểm tra giắc cắm chống thấm nước như sau:
Tháo cẩn thận cao su chống thấm nước Ấn đầu dò vào giắc cắm từ phía dây khi kiểm tra việc thông mạch, điện trở hay điện áp
Không tác dụng lực quá mạnh lên các cực
Hình 3 7 Kiểm tra giắc nối với dụng cụ thử mạch
Hình 3 8 Cách cầm các giắc cắm
Sau khi kiểm tra, lắp lại cao su lên giắc cắm một cách chắc chắn
8 Khi dùng vôn kế để kiểm tra các đầu nối của ECU Do giá trị điện trở cao, dòng điện chạy trong mạch điện tử như ECU là rất nhỏ Do vậy, nếu dùng vôn kế có giá trị điện trở thấp, giá trị điện áp đo được sẽ không thể chính xác do việc nối vôn kế gây nên sụt áp, kết quả là động cơ chạy không êm dịu Vì lý do này, luôn dùng vôn kế có điện trở trong cao (ít nhất là 10 kQ2) hay máy dao động có điện trở trong cao
3.2.4 Chuẩn đoán hệ thống dựa vào đèn check hoặc thiết bị đọc lỗi a Cách đọc lỗi trên đèn check
ECU của động cơ có một hệ thống tự chuẩn đoán hư hỏng, nhờ vậy nếu phát hiện có trục trặc trong mạng tín hiệu động cơ thì đèn báo kiểm tra động cơ trên bảng điều khiển tự sáng lên
Hệ thống hoạt động bình thường:
Hình 3 9 Kiểm tra giắc cắm chống thấm nước
Hình 3 10 Đèn check engine Đèn nháy liên tục với chu kỳ 0,25 giây
Khi có lỗi, đèn sẽ nháy với khoảng dừng 0,5 giây Số lần nháy đầu tiên sẽ bằng chữ số thứ nhất của mã lỗi (mã lỗi có hai chữ số) sau đó dừng 1,5 giây, số lần nháy thứ hai bằng chữ số thứ hai của mã lỗi Nếu có 2 lỗi hay nhiều hơn sẽ có khoảng dừng 2,5 giây giữa mỗi mã
XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA VÀ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI
Sơ lượt mô hình hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử
4.1.1 Tổng quan về mô hình hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử
Mô hình được xây dựng dựa trên hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử trên động cơ 2AZ-FE được trang bị trên Toyota Camry 2.4 2002
Trên động cơ 2AZ-FE, hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử được điều khiển bằng ECU Hệ thống đánh lửa là loại bobin đơn đánh lửa trực tiếp cho xi lanh động cơ
Hệ thống phun xăng điện tử phun xăng vào trước xupap nạp theo sự điều khiển của ECU động cơ
Tuy đã được ra đời cách đây hơn 20 năm, tuy nhiên hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử trên các dòng xe hiện đại ngày nay so với trên động cơ 2AZ-FE vẫn không có quá nhiền sự khác biệt về nguyên lý cũng như cấu tạo Điều đó chứng tỏ hệ thống đánh lửa, phun xăng điện tử trên động cơ 2AZ-FE rất tốt
4.1.2 Các bộ phận có trên mô hình
Bảng 4 1 Các bộ phận trên mô hình hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử
Tên bộ phận Số lượng Tên bộ phận Số lượng
Hộp điều khiển ECU 1 Cảm biến đo gió loại dây nhiệt 1 Ống phận phối 1 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 1
Kim phun 4 Cảm biến vị trí bướm ga 1
Bobin 4 Cảm biếnvị trí bàn đạp ga 1
Bugi 4 Cảm biến vị trí trục cam 1
Rơle 2 Cảm biến vị trí trục khuỷu 1
Cầu chì 4 Cảm biến oxy 1
Công tắt IG 1 Cảm biến kích nổ 1
Dưới đây là hình ảnh chi tiết từng linh kiện có trên mô hình phun xăng đánh lửa điện tử của chúng em
Hình 4 1 Hộp điều khiển ECU
Hộp ECU của động cơ 2AZ-FE này dùng loại có 5 giắc cắm bao gồm các cổng E6, E7 , E8, E9, E10 Với mỗi cổng có rất nhiều chân con ở phía trong, với cổng E6 có 31 chân con, E7 có 35 chân con, E8 có 32 chân con, E9 có 35 chân con, E10 có 34 chân con
Cổ họng ga được sử dụng trên mô hình được tích hợp cảm biến vị trí bướm ga và motor để điều khiển độ mở của bướm ga Trên cổ họng nạp có 6 chân là M+ và M- dùng để điều khiển bướm ga, VTA và VTA2 là tín hiệu xác định vị trí bướm ga, chân nguồn
VC và chân nối Mass E2
Bao gồm 4 kim phun được lắp cố định trên ống phân phối Mỗi kim phun có 2 chân, một chân được nối với chân IG và chân còn lại được nối với hộp điều khiển ECU
Cảm biến vị trí trục khuỷu sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ tạo ra do chuyển động quay của đĩa răng tạo tín hiệu Đĩa răng tạo tín hiệu của cảm biến vị trí trục khuỷu có 2 răng khuyết Cảm biến vị trí trục khuỷu có 2 chân tạo ra tín hiệu Ne+ và Ne- gửi về cho ECU
Hình 4 3 Ống phân phối và kim phun
Hình 4 4 Cảm biến vị trí trục khuỷu
Hình 4 5 Cảm biến vị trí trục cam
Tương tự như cảm biến vị trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ để sát định vị trí của trục cam Đĩa ra tạo tín hiệu vị trí trục cam có 3 răng xoay giúp cảm biến tạo ra tín hiệu G gửi về ECU
Gồm 4 Bobin và bugi được điều khiển độc lập bởi ECU để thực hiện quá trình đánh lửa cho mỗi xylanh động cơ Trên mỗi bobin có 4 chân là chân nguồn B+, chân nối Mass, chân tín hiệu thời điểm đánh lửa IGT, chân tín hiệu xác nhận đánh lửa IGF
Hình 4 7 Cảm biến đo gió loại dây nhiệt
Cảm biến đo gió loại giây nhiệt được tích hợp cảm biến nhiệt độ khí nạp để xác định chính xác khối lượng không khí nạp Cụm cảm biến đo gió có 5 chân gồm chân nguồn B+, chân nối Mass E2 và E2G, chân tín hiệu khối lượng khí nạp VG, chân tín hiệu nhiệt độ khí nạp THA
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát được dùng trong mô hình này là loại nhiệt điện trở với chân THW tín hiệu nhiệt độ nước làm mát và một chân E2 nối mass
Cảm biến oxy được dùng trong mô hình là loại có dây sấy với 4 chân OX, HT, +B, E1 với chân OX là tín hiệu cảm biến oxy, chân HT là bộ sấy cho cảm biến oxy, +B là cực dương acquy, E1 là chân nối mass.
Hình 4 8 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến kích nổ loại này với 1 chân KNK ( tín hiệu cảm biến tiếng gõ) giúp cảm nhận và phát hiện các rung động do hiện tượng kích nổ gây ra
Rơle trong mô hình là rơle với 4 chân, bao gồm các chân 1,2,3,5 với các chân 1 và
2 thông mạch với nhau còn chân 3,5 dùng để đóng ngắt mạch
Hình 4 10 Cảm biến kích nổ
Cầu chì loại này dùng loại cầu chì mini, dùng để mã hóa màu chính xác theo định mức điện áp, từ mức thấp 12V đến mức cao là 42V, loại của chúng em dùng trong mô hình này là loại 20V
4.1.3 Bố trí các thiết bị lên bảng
Hình 4 13 Bố trí sơ bộ các bộ phận lên bảng Để bố trí các bộ phận lên mô hình, nhóm em chọn một tấm bảng bằng gỗ ép có chiều dày khoảng 1cm, kích thước chiều dài 120 cm, chiều rộng 90 cm
Việc sử dụng gỗ ép để làm bảng cho mô hình giúp quá trình khoang đục trở nên dễ dàng hơn Bên cạnh đó còn giúp nhóm em tận dụng lại những vật dụng cũ đã qua sử dụng và tiết kiệm chi phí thực hiện mô hình
Hình 4 14 Ảnh decan được thiết kế trên phần mềm autocad
Sơ đồ mạch điện tổng quát và nguyên lý hoạt động của mô hình
4.2.1 Sơ đồ mạch điện tổng quát
4.2.2 Sơ đồ các chân của ECU 5 giắc
+B: Dương cung cấp cho ECU sau rơ le chính
M-REL: Rơ le EFI chính
BATT: Dương thường trực của ECU
VG: Điện áp khối lượng không khí
THA: Tín hiệu nhiệt độ khí nạp
THW: Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát
FC: Điều khiển bơm nhiên liệu
VTA: Tín hiệu độ mở bướm ga
VC: Điện áp 5V cung cấp cho các cảm biến
M+, M-: Tín hiệu điều khiển độ mở bướm ga
NSW: Tín hiệu điều khiển công tắc khởi động trung gian
Hình 4 15 Sơ đồ các chân ECU
STA: Tín hiệu khởi động
OX: Tín hiệu cảm biến oxy
HT: Bộ sấy cho cảm biến oxy hay cảm biến hỗn hợp nhạt
#10: Cực kim phun số 1 nối về ECU
#20: Cực kim phun số 2 nối về ECU
#30: Cực kim phun số 3 nối về ECU
#40: Cực kim phun số 4 nối về ECU
NE+: Tín hiệu số vòng quay động cơ
NE-: Cực âm tín hiệu số vòng quay động cơ
KNK: tín hiệu cảm biến tiếng gõ
IGT: Tín hiệu thời điểm đánh lửa
IGF: Tín hiệu xác nhận đánh lửa
VF: Cực xác định tỉ số A/F
G: Nối đất (tín hiệu góc trục khuỷu)
G1: Nối đất (tín hiệu góc trục khuỷu)
G2: Nối đất (tín hiệu góc trục khuỷu)
4.2.3 Nguyên lý hoạt động của mô hình a Nguyên lý điều khiển bơm xăng
Bơm xăng trên mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE là loại điều khiển bởi bộ điều khiển ECU thông qua rơ le bơm xăng
Khi chìa khóa ở vị trí ON, có dòng điện đi từ ắc quy qua chìa khóa và đến ECU gửi tín hiệu IGSW Lúc này, ECU tạo tín hiệu điều khiển để mở rơ le EFI Main bằng tín hiệu MREL Khi đó, ECU được cấp nguồn B+ và bơm xăng có dòng điện đến chờ ở rơ le bơm xăng
Bơm xăng chỉ hoạt động khi ECU nhận được tín hiệu STA từ chìa khóa khi trong quá trình khởi động hoặc khi nhận được tín hiệu NE+ từ cảm biến vị trí trục khuỷu khi động cơ đã khởi động, khi đó ECU cho dòng kích của rơ le bơm xăng về mass qua chân
FC Việc bơm xăng chỉ hoạt động khi nhận được tín hiệu khởi động STA hoặc tín hiệu vị trí trục khuỷu NE+ giúp đảm bảo an toàn về cháy nổ của hệ thống cũng động cơ b Nguyên lý điều khiển đánh lửa
Hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE là hệ thống đánh lửa trực tiếp bobin đơn, mỗi cụm bobin và bugi sẽ thực hiện đánh lửa cho mỗi xi lanh theo sự điều khiển của ECU
Bobin đánh lửa có bốn chân gồm chân cấp dương được nối với nguồn dương của ắc quy, chân nối mass, chân điều khiển thời điểm đánh lửa IGT và chân xác nhận có tín hiệu đánh lửa IGF
Tín hiệu điều khiển thời điểm đánh lửa IGT của bộ điều khiển ECU giúp cho bobin nhận biết được thời điểm ngắt dòng điện đi qua cuộn dây sơ cấp, sự thay đổi về điện áp sẽ tạo ra từ thông biến thiên sinh ra điện áp tại cuộn sơ cấp của bobin truyền đến bugi thực hiện đánh lửa
Tín hiệu xác nhận đã đánh lửa IGF của bobin gửi về cho bộ điều khiển ECU là tín hiệu quan trọng giúp ECU nhận biết được là xi lanh đã được đánh lửa hay chưa Nếu mất tín hiệu IGF thì hệ thống phun xăng sẽ điều khiển ngừng phun để đảm bảo an toàn c Nguyên lý điều khiển phun xăng
Bốn kim phun được điều khiển độc lập bởi bộ điều khiển ECU để cung cấp nhiên liệu cho mỗi xy lanh sau mỗi chu trình
Kim phun có hai chân, một chân được nối với nguồn dương ắc quy từ công tắt chìa khóa, chân con lại được nối với chân #10, #20, #30 hoặc #40 ECU điều khiển mở các kim phun bằng cách cho dòng điện từ các chân #10, #20, #30 hoặc #40 về mass
Như đã trình bài ở phần điều khiển đánh lửa, ECU sẽ không mở kim phun khi không nhận được tín hiệu xác nhận đánh lửa IGF để đảm bảo an toàn cho động cơ.
Quá trình hình thành mô hình
4.3.1 Quá trình đấu mạch điện
Từ sơ đồ mạch điện đã có dựa trên hệ thống điều khiển động cơ Toyota camry
2002 chúng em tiến hành đấu mạch điện cho mô hình Khi đấu mạch chúng em sử dụng các mảnh giấy nhỏ để đánh dấu các chân lại để thuận tiện cho việc đấu dây và có độ chế một số chân không có giắc bằng cách đổ keo
Hình 4 16 Đấu dây tương đối hoàn chỉnh
Mô hình phun xăng đánh lửa được thiết kế lắp đặt dựa trên cơ sở là động cơ Toyota camry 2002 phân phối trên nhiều thị trường
Mô hình được thiết kế nhằm mục đích nâng cao sự hiểu biết hơn về kiến thức thực hành về điện trên ô tô thông qua các môn được học trên trường
Các chi tiết của hệ thống được bố trí giàn trải trên bảng gỗ chú thích tên đầy đủ được thiết kế bằng autocad và được in decal Các chi tiết được dán lên bảng bằng keo nến Dây điện được dùng là dây điện dạng xoắn dân dụng Do nó phù hợp kinh phí sinh viên cho mô hình Cách thiết bị được mua của các phương tiện cũ đã được kiểm tra thông qua đồng hồ vạn năng
Mô hình bao gồm các hệ thống : hệ thống đánh lửa và phun xăng bằng điện tử điều khiển bằng ECU
Hệ thống bao gồm các cảm biến gồm: cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam; cảm biến nhiệt độ khí nạp; cảm biến vị trí bướm ga; cảm biến nhiệt độ nước làm mát; cảm biến kích nổ và cảm biến oxy
Mô hình hoạt động ổn định thể hiện được đầy đủ các chế độ: phun xăng và đánh lửa điều khiển tốc độ đánh lửa tượng tự mô hình vận hành thực tế
Mô hình được lắp trên bảng có mốc treo phù hợp tầm nhìn và các thiết bị được bố trí cách phù hợp
4.3.3 Vận hành mô hình Để vận hành mô hình chúng em phải nối nguồn 12V cho hệ thống từ bình ắc quy khi đó hệ thống điều khiển điện tử trung tâm sẽ quét từng cảm biến có trong động cơ
Các cảm biến hoạt động, các thông số về nhiệt độ, mật độ không khí, áp suất không khí, nhiệt độ, áp suất nhiên liệu, thời gian, tốc độ động cơ,… sẽ liên tục được thu thập và ghi nhận Những dữ liệu này sẽ được bộ ECU tiếp nhận và xử lý, đồng thời điều chỉnh tốc độ động cơ dẫn động đĩa xung trục khuỷu và đĩa xung trục cam, từ đó hộp ECU sẽ được cấp nguồn, nhận được các tín hiệu xung điện từ từ cảm biến trục khuỷu và cảm biến trục cam để tính toán thời điểm đánh lửa và thời gian phun nhiên liệu gửi đến cơ cấu chấp hành của hệ thống trên mô hình.