Nhằm bổ sung thêm kiến thức cho người dùng cũng như phát hiện sớm các triệu chứng hư hỏng của động cơ nhóm em đã tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu và chẩn đoán hệ thống điều khiển
CƠ SỞ LÍ THUYẾT
Giới thiệu hệ thống điều khiển động cơ
Hình 2.1: Tổng quan hệ thống điều khiển động cơ
Công nghệ ngày càng phát triển nên nhu cầu về động cơ ngày càng tăng cao Động cơ ngày nay phải đạt được công suất đầu ra cao, tiết kiệm nhiên liệu và lượng khí thải từ động cơ phải thấp đã dẫn đến các hệ thống điều khiển động cơ rất tinh vi và phức tạp Đặc biệt là Mô-đun điều khiển động cơ (ECM), quản lý nhiều hệ thống khác nhau Các hệ thống này về cơ bản được chia thành các khu vực sau:
• Hệ thống kiểm soát khí thải/khí thải
Tất cả các hệ thống trên và các hệ thống khác đều được điều khiển hoặc cảm nhận bởi ECM ECM với các cảm biến và bộ truyền động thường được gọi là hệ thống điều khiển điện tử Điều quan trọng cần lưu ý khi chẩn đoán các lỗi về động cơ là các nguyên tắc cơ bản của hoạt động của động cơ (hỗn hợp không khí và nhiên liệu chính xác được nén đủ và bốc cháy vào thời điểm thích hợp) không khác nhau
2.1.1 Hệ thống nạp không khí
Hình 2.2: Tổng quan hệ thống nạp
Không khí được lọc bởi bộ lọc không khí và được đo bằng cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) Lượng không khí vào ống nạp được điều chỉnh bằng bướm ga Van điều khiển không tải điều chỉnh lượng không khí đi qua bướm ga để điều chỉnh tốc độ không tải Đường ống nạp và cổ góp được điều chỉnh để động cơ hoạt động hiệu quả
Có nhiều biến thể trên hệ thống nạp Hệ thống kéo dài đường ống nạp (ACIS) điều chỉnh chiều dài đường dẫn khí nạp để đạt hiệu quả cao hơn Một số động cơ có bộ tăng áp để cung cấp thêm không khí
2.1.2 Hệ thống phun nhiên liệu
Hình 2.3: Tổng quan hệ thống phun nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu cần cung cấp đúng lượng nhiên liệu đến các xi-lanh trong nhiều điều kiện khác nhau Dựa vào tín hiệu đã nhận được, ECM tính toán lưu lượng và thời điểm nhấc kim phun để cung cấp lượng nhiên liệu chính xác
Nhiên liệu được bơm tạo áp suất và đi vào kim phun nhiên liệu Bộ điều chỉnh áp suất dùng để điều chỉnh áp suất nhiên liệu ECM kiểm soát thời điểm và thời gian nhấc kim phun nhiên liệu Khi nhấc kim, nhiên liệu sẽ được phun vào đường ống nạp ECM tính toán lượng nhiên liệu cần phun dựa trên nhiều thông số khác nhau
Hình 2.4: Tổng quan hệ thống đánh lửa
Dựa trên các điều kiện vận hành của động cơ, ECM xác định thời điểm cần đốt cháy hỗn hợp không khí/nhiên liệu theo chương trình của nó Bộ phận đánh lửa sẽ cấp và ngắt dòng đến các cuộn dây đánh lửa dựa trên tín hiệu từ ECM Điện áp cao cần thiết để tạo ra tia lửa điện được tạo ra trong (các) cuộn dây
2.1.4 Hệ thống kiểm soát khí xả/khí thải
Hình 2.5: Tổng quan hệ thống khí xả
ECM quản lý các hệ thống và các bộ phận đáp ứng quy định về khí thải Hệ thống thu hồi hơi xăng (EVAP) ngăn hơi xăng (HC) xâm nhập vào khí quyển Trong quá trình kiểm soát nhiên liệu thì bộ chuyển đổi xúc tác hoạt động ở hiệu suất cao nhất Điều này làm giảm
8 hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) và oxit nitơ (NOx) Hệ thống tuần hoàn khí thải (EGR) còn giúp giảm lượng NOx
* Tổng quan về một hệ thống điều khiển:
Hình 2.6: Sơ đồ điều khiển động cơ
Hệ thống điều khiển động cơ bao gồm các cảm biến phát hiện các tình trạng động cơ khác nhau, một bộ điều khiển được gọi là Mô-đun điều khiển điện tử (ECM) và nhiều bộ truyền động điều khiển nhiều bộ phận khác nhau của động cơ
Chẩn đoán chính xác hệ thống điều khiển động cơ điện tử bao gồm một số yếu tố:
• Kiến thức cơ bản về cách thức hoạt động của hệ thống
• Tìm kiếm thông tin sửa chữa chính xác
• Giải thích chính xác dữ liệu từ hệ thống điều khiển động cơ
• Thực hiện các bài kiểm tra thích hợp một cách chính xác Để hiểu cách ECM điều khiển các chức năng khác nhau của động cơ, hệ thống điều khiển điện tử được chia thành ba phần:
• Tín hiệu đầu vào: Bao gồm các loại cảm biến để truyền các tín hiệu bằng các nút nhấn, thay đổi điện trở, thay đổi điện áp,…
• Các tín hiệu đầu ra: Thường là các cơ cấu chấp hành trên xe như rơ le , các mô tơ, các cuộn dây điện từ hoặc các loại bóng đèn,…
Tín hiệu đầu vào
Hình 2.7: Các dạng tín hiệu đầu vào
Các cảm biến được sử dụng để chuyển đổi các trạng thái hoạt động của động cơ như nhiệt độ, vòng tua máy, vị trí bướm ga và các thông số khác thành tín hiệu điện mà ECM liên tục theo dõi Các mạch điện tử được tích hợp trong ECM cảm nhận được một số mạch (như mạch tải điện) đảm bảo hoạt động bình thường Với dữ liệu này, ECM có đủ thông tin để chạy các chương trình vận hành động cơ và hệ thống kiểm soát khí thải
Hình 2.8: Các cảm biến đầu vào 2.2.1 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT)
Hình 2.9: Các loại cảm biến nhiệt độ
ECT phản hồi với sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát động cơ Bằng cách đo nhiệt độ nước làm mát động cơ, ECM biết được nhiệt độ trung bình của động cơ ECT thường được đặt trong đường dẫn chất làm mát
Hình 2.10: Vị trí cảm biến nhiệt độ trên xe
Cấu tạo của cảm biến ECT có dạng trụ rỗng với ren ngoài, bên trong có lắp một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm.( điện trở tăng lên khi nhiệt độ thấp và ngược lại)
- Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm
- Hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu
- Điều khiển quạt làm mát
- Điều khiển tốc độ không tải,…
2.2.2 Cảm biến lưu lượng không khí (MAF)
Hình 2.11: Vị trí cảm biến lưu lượng khí nạp
Cảm biến đo khối lượng khí nạp MAF – Mass Air Flow Sensor có vị trí nằm phía sau bầu lọc gió, trước bướm ga của ô tô được dùng để đo khối lượng (lưu 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
Hình 2.12: Cấu trúc cảm biến lưu lượng khí nạp
Cảm biến MAF được cấu tạo bao gồm một nhiệt điện trở (Thermister), dây nhiệt bằng Platin (Platinum Hot Wire) nằm trên đường di chuyển của không khí và mạch điều khiển điện tử Nhiệt điện trở dùng để kiểm tra nhiệt độ của không khí
Hình 2.13: Nguyên lý cảm biến lưu lượng khí nạp
Khi tốc độ không khí đi qua cảm biến càng tăng thì nhiệt độ trên dây Platinum càng giảm Khi đó mạch điều khiển sẽ tăng thêm dòng điện đi qua dây này để giữ nhiệt độ ổn định cho nó
2.2.3 Cảm biến áp suất khí nạp (MAP)
Trong cảm biến Áp suất tuyệt đối đường ống nạp (MAP) có một con chip silicon được gắn bên trong buồng chân không Một mặt của chip là áp suất chân không Áp suất chân không này là áp suất chân không tuyệt đối hoặc áp suất được hiệu chỉnh, tùy thuộc vào ứng dụng Phía bên kia là áp suất cần đo Chip silicon thay đổi điện trở khi áp suất thay đổi Khi chip silicon uốn cong theo sự thay đổi áp suất, điện trở của chip sẽ thay đổi Sự thay đổi điện trở này làm thay đổi tín hiệu điện áp ECM hiểu tín hiệu điện áp là áp suất và bất kỳ thay đổi nào trong tín hiệu điện áp đều có nghĩa là đã có sự thay đổi về áp suất
Hình 2.14: Cấu trúc cảm biến áp suất đường ống nạp Áp suất đường ống nạp có liên quan trực tiếp đến tải động cơ ECM cần biết áp suất đường ống nạp để tính toán lượng nhiên liệu cần phun, thời điểm đánh lửa xi lanh và các chức năng khác Cảm biến MAP được đặt trực tiếp trên đường ống nạp hoặc được gắn trên cao trong khoang động cơ và kết nối với đường ống nạp bằng ống chân không Điều quan trọng là ống chân không không bị xoắn để hoạt động bình thường
Hình 2.15: Nguyên lý làm việc cảm biến áp suất đường ống nạp
Cảm biến MAP sử dụng chân không tuyệt đối làm áp suất tham chiếu Sự chênh lệch áp suất giữa áp suất chân không và áp suất đường ống nạp làm thay đổi tín hiệu điện áp Cảm biến MAP chuyển đổi áp suất đường ống nạp thành tín hiệu điện áp (PIM)
2.2.4 Cảm biến vị trí/tốc độ
Cảm biến vị trí/tốc độ cung cấp thông tin cho ECM về vị trí của một bộ phận, tốc độ của bộ phận đó và sự thay đổi tốc độ của bộ phận đó Các cảm biến sau đây cung cấp dữ liệu này:
- Cảm biến vị trí trục cam (còn gọi là cảm biến G)
- Cảm biến vị trí trục khuỷu (còn gọi là cảm biến NE)
- Cảm biến tốc độ xe
Hình 2.16: Các loại cảm biến vị trí
* Cảm biến vị trí kiểu Hall
Hình 2.17: Cấu tạo cảm biến vị trí loại Hall
2 Dây tín hiệu, nguồn dương/ âm
6 Các răng của đĩa quay
G Khe hở giữa cảm biến và đĩa quay
Khi có nguồn điện cung cấp đến IC Hall và có từ thông đi qua nó thì IC Hall sẽ sinh ra một tín hiệu điện áp Khi không có từ thông qua IC Hall, sẽ cho tín hiệu điện áp là 0V Như vậy, tín hiệu điện áp của tín hiệu G và Ne gửi về ECU có dạng xung vuông số xung phụ thuộc vào số răng cảm biến hoặc số rãnh bố trí trên đĩa quay trên trục bộ chia điện
2.2.4.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu
Hình 2.18: Vị trí cảm biến vị trí trục khuỷu
ECM sử dụng tín hiệu vị trí trục khuỷu để xác định RPM của động cơ, vị trí trục khuỷu và khả năng đánh lửa sai của động cơ Tín hiệu này được gọi là tín hiệu NE Tín hiệu
NE kết hợp với tín hiệu G cho biết xi lanh đang bị nén và ECM có thể xác định thứ tự nổ động cơ từ việc lập trình của nó
2.2.4.2 Cảm biến vị trí trục cam
Hình 2.19: Vị trí cảm biến vị trí trục cam trên xe
Bằng cách biết vị trí của trục cam, ECM có thể xác định khi nào xi lanh số 1 đang ở hành trình nén ECM sử dụng thông tin này cho thời điểm phun nhiên liệu, cho hệ thống đánh lửa trực tiếp và cho hệ thống điều phối van biến thiên
Cảm biến này được đặt gần một trong các trục cam Với động cơ loại V điều khiển van biến thiên, có một cảm biến cho mỗi dãy xi lanh Trên hệ thống đánh lửa của bộ phân phối, nó thường được gọi là cảm biến G và được đặt trong bộ phân phối
2.2.5 Cảm biến vị trí bướm ga (TPS)
Điều khiển hệ thống đánh lửa
Động cơ A25A-FKS sử dụng hệ thống đánh lửa trực tiếp có tích hợp IC bên trong bobin Hệ thống này có hiệu suất cao hơn, độ chính xác tốt hơn và ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ hoặc độ ẩm
Hình 2.26: Các bộ phận hệ thống đánh lửa
2.3.1 Cấu tạo và chức năng :
Cấu trúc của hệ thống đánh lửa trực tiếp bobine đơn tương tự như các hệ thống đánh lửa khác gồm: Nguồn accquy, công tắc điện, ECU, bugi, bobine tích hợp Igniter, cảm biến
G, cảm biến Ne và các loại cảm biến khác, …
Bobine đơn tích hợp igniter được sử dụng trong hệ thống có cấu trúc đơn giản, gồm cuộn sơ cấp (màu xanh) có tiết diện to hơn cuộn thứ cấp (màu đỏ) và quấn ít vòng, còn cuộn thứ cấp (màu đỏ) tiết diện bé hơn nhưng quấn nhiều vòng, bobine gắn trực tiếp với 1 bugi và tương ứng với mỗi máy là một bobine
Do bobine tích hợp với IC đánh lửa nên nếu kiểm tra chẩn đoán thì kiểm tra cả cụm, hoặc thay thế thì cũng phải thay một bộ bobine IC Mỗi bobine tần suất làm việc chỉ bằng một phần nhỏ so với bộ có delco nên nó gọn hơn và kiểm tra sửa chữa đơn giản hơn
Hình 2.27: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa 2.3.2 Nguyên lí hoạt động :
Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobine đơn tích hợp IC có hoạt động tương tự như loại đánh lửa có delco, tuy nhiên đối với loại bobine đơn thì không sử dụng 1 tín hiệu đánh lửa mà mỗi máy sẽ có 1 tín hiệu IGT riêng
Khi có hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu, trục cam thì ECU sẽ phát ra xung 5V điều khiển transistor cấp tín hiệu IGT cho IC đánh lửa, lúc này sẽ có dòng điện 12V chạy qua cuộn sơ cấp bobine; đến thời điểm đánh lửa ECU ngắt dòng 5V về 0V, tín hiệu IGT mất đi làm dòng điện trên cuộn sơ cấp giảm đột ngột sinh ra dòng điện tự cảm trên cuộn thứ cấp và phát ra tia lửa điện ở bugi
Hình 2.28: Tín hiệu đánh lửa IGT 2.3.3 Bugi đánh lửa :
Bugi đánh lửa là một thành phần quan trọng trong động cơ xăng Nó được bắt ren vào đầu xi lanh của động cơ, tạo ra tia lửa điện cần thiết để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí nén trong động cơ chạy bằng xăng Kích thước khe hở giữa các điện cực ở đầu Bugi
25 được nhà sản xuất ô tô chỉ định và việc sử dụng loại Bugi phù hợp là rất quan trọng để đạt được hiệu suất phù hợp Bugi bị bẩn, mòn hoặc lỏng có thể gây ra tiếng ồn bất thường
Hình 2.30: Cấu tạo bugi đánh lửa
Bugi được cấu tạo từ các bộ phận chính gồm:
- Điện cực trung tâm: Chi tiết này còn được gọi với cái tên điện cực dương, đây là điểm tập trung tạo ra các tia lửa điện Bởi vậy, bộ phận này phải được tạo thành từ những chất liệu chuyên biệt có khả năng hoạt động ổn định ở môi trường có áp suất, nhiệt độ biến thiên và khả năng chống mài mòn cao Thông thường, lõi điện cực sẽ được chế tạo bằng Đồng, các đầu điện cực được tạo nên từ các hợp kim Platinum, Nikel và Iridium
- Vỏ cách điện: thường được tạo thành từ loại vật liệu là gốm oxit nhôm vì bộ phận này cần đảm bảo có độ bền cơ học tốt, không rò rỉ điện cao áp, truyền nhiệt tốt và chịu được nhiệt độ cao
- Khoảng cách nhiệt: Đây là khoảng trống nằm giữa 2 điện cực của bugi Khả năng tản nhiệt của bugi tỉ lệ nghịch với dung tích của vùng nhiệt bugi Dung tích của khoảng trống càng lớn và sâu thì khả năng tản nhiệt của bugi càng kém và ngược lại
Quá trình đốt cháy cần có 3 thành phần đó là nhiên liệu, oxy và nhiệt Với mỗi chu kỳ nạp trong động cơ ô tô thì xy lanh sẽ hút khoảng 21% oxy Nếu là động cơ phun đa điểm thì nhiên liệu sẽ được phun ngay trong chu kỳ nạp Đối với động cơ phun trực tiếp, nhiên liệu sẽ được phun trong chu kỳ nén
Nhiệt được cung cấp dưới dạng những tia sét nhỏ trong động cơ xăng Trong dây đánh lửa sẽ tạo ra điện áp cao và mô-đun điều khiển động cơ (ECM) sẽ điều khiển quá trình này Điện tích sẽ được truyền qua dây nối để tới bugi Tia lửa sẽ xảy ra nếu điện tích nhảy giữa 2 điện cực nằm trong khoảng 0.25 mm đến 1 8mm Quá trình bugi đánh lửa này sẽ sinh ra nhiệt độ từ 4.700 °C đến 6.500 °C để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu, không khí được nén trước đó và đẩy piston xuống ở chu kỳ nén.
Điều khiển hệ thống nhiên liệu
Động cơ A25A-FKS sử dụng công nghệ phun xăng kết hợp D-4S (Direct Injection 4 Stroke Engine) Đây là sự kết hợp giữa phun xăng điện tử đa điểm (MPI) và phun xăng trực tiếp (GDI) áp suất cao, sử dụng 2 vòi phun tùy thuộc vào tốc độ và tải của động cơ
Sự kết hợp giữa 2 vòi phun này giúp phát huy được những ưu điểm của cả hai chế độ phun xăng trực tiếp và gián tiếp, giúp tối đa hóa quá trình cháy và đặc biệt gia tăng tỷ số nén lên 13 Vì vậy động cơ tiết kiệm hơn, tăng công suất, hiệu suất và còn giải quyết được vấn đề “khó chịu” mà động cơ phun trực tiếp gặp phải là đầu ra động cơ bị giảm, khiến xe luôn duy trì độ “bốc” kéo dài không hụt ga Hệ phun xăng trực tiếp D4S cũng giúp nhiên liệu tơi và được đốt sạch hơn, ngăn chặn được muội than bám ở mặt sau các xupap nạp
Hình 2.31: Cấu tạo các bộ phận hệ thống nhiên liệu(GDI)
Hình 2.32: Cấu tạo các bộ phận hệ thống nhiên liệu(MPI) 2.4.2 Cấu tạo hệ thống:
Bơm nhiên liệu đặt bên trong thùng xăng , ở động cơ A25A-FKS sử dụng loại motor ba pha Bơm nhiên liệu được điều khiển bởi hộp Fuel pump control ECU Khi bơm quay , nó sẽ hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu và cung cấp dưới một áp suất nhất định đến lọc nhiên liệu , sau đó đến ống phân phối , bơm cao áp Nếu áp suất nhiên liệu lớn hơn mức cho phép , van điều áp sẽ cho nhiên liệu đi về thùng nhiên liệu
Hình 2.33: Cấu tạo bơm xăng 2.4.2.2 Lọc nhiên liệu :
Có hai kiểu lọc được bố trí trong hệ thống Lọc thứ nhất ( lọc thô ) được gắn với bơm xăng , ngăn cản các mảnh vụn , tạp chất làm hư hỏng bơm nhiên liệu Lọc thứ hai (lọc tinh) được tích hợp trong cụm bơm nhiên liệu Loại bỏ bụi bẩn khỏi nhiên liệu trước khi cung cấp đến bơm cao áp , kim phun
Bộ điều áp được tích hợp trong cụm bơm xăng và đặt bên trong thùng nhiên liệu Nhiên liệu được hồi ở bên trong thùng nhiên liệu và lượng nhiên liệu cần thiết được cung cấp cho động cơ được giữ ở một áp suất cố định Như thế , nhiên liệu được làm nóng bởi động cơ không hồi trở lại thùng nhiên liệu , làm giảm sự bay hơi nhiên liệu bên trong thùng nhiên liệu và kiểm soát được sự phát thải
Bơm cao áp gồm một van điện từ để điều chỉnh áp suất nhiên liệu đến ống phân phối , một piston được điều khiển bởi trục cam để cung cấp nhiên liệu và một van một chiều để đóng mở nhiên liệu đến ống phân phối
Hình 2.34: Nguyên lý của bơm cao áp
Khi trục cam quay nó sẽ điều khiển piston đi lên để nén nhiên liệu với áp suất cao , khi cam không đội lò xo đẩy piston đi xuống để nạp nhiên liệu vào xy lanh bơm Van định lượng SPV bố trí ở đường nhiên liệu vào , dùng để điều khiển áp suất nhiên liệu trong ống phân phối Van một chiều mở dưới tác dụng của áp suất nhiên liệu từ piston bơm cao áp và nhiên liệu được cung cấp đến ống phân phối
Thay đổi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối bằng cách điều khiển thời điểm đóng của SPV Khi SPV đóng sớm lượng nhiên liệu cung cấp tăng và áp suất nhiên liệu trong ống tăng lên theo Còn khi SPV đóng trễ thì lượng nhiên liệu cung cấp giảm và áp suất nhiên liêu trong ống giảm theo
2.4.2.5 Cảm biến áp suất nhiên liệu ( cao áp ) :
Bên trong cảm biến bố trí một màng ngăn bằng kim loại chịu tác động bởi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối Tín hiệu điện áp của cảm biến gửi về hộp ECM tỉ lệ thuận với áp suất nhiên liệu
Tín hiệu từ cảm biến áp suất gửi về ECM và ECM điều khiển van SPV để điều khiển chính xác áp suất nhiên liệu bên trong ống phân phối theo điều kiện tải , tốc độ của động cơ
Hình 2.35: Vị trí cảm biến áp suất nhiên liệu
Hình 2.36: Bảng thông số và đường đặc tính cảm biến áp suất nhiên liệu
Hình 2.37: Cấu tạo ống phun nhiên liệu ở áp thấp
Trong quá trình hoạt động của động cơ, ECU liên tục nhận các tín hiệu đầu vào từ các cảm biến MAF,CKP,CMP,… Từ đó, ECU sẽ tính toán thời gian mở kim phun và tiến hành nhịp mass để điều khiển kim phun Quá trình đóng mở kim phun diễn ra ngắt quảng
Khi tải lớn, tốc độ động cơ tăng cần lượng nhiên liệu nhiều hơn Do đó, ECU điều khiển tăng thời gian nhịp mass tức là tăng thời gian mở kim phun Điều này có nghĩa ty kim sẽ được giữ lâu hơn trong mỗi lần phun để cung cấp thêm nhiên liệu
Khi dòng điện đi qua cuộn dây của kim phun sẽ tạo ra một lực từ đủ mạnh để thắng lực căng lò xo và thằng cả áp lực nhiên liệu đè lên kim Lúc này kim sẽ được nhấc lên khỏi bệ và nhiên liệu được phun ra khỏi kim phun
Kim phun áp suất cao có van phun dạng hình khe ECM điều khiển kim phun mở để cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho động cơ căn cứ vào tín hiệu từ các cảm biến Nhiên liệu áp suất cao phun ra khỏi kim phun có dạng hình quạt và nhiên liệu được phun vào gần bugi Ở khu vực gần bugi hỗn hợp hòa khí giàu nhất 14,7/1 Càng xa bugi thì hỗn hợp hòa khí càng nghèo 60/1
Hình 2.38: Cấu tạo cụm ống phun nhiên liệu ở áp cao
2.4.3 Nguyên lý điều khiển động cơ phun xăng kết hợp MPI và GDI
ECM điều khiển lưu lượng phun theo số vòng quay và tải của động cơ ECM điều khiển trạng thái phun sao cho quá trình cháy tối ưu nhất căn cứ vào tín hiệu từ mỗi cảm biến Hệ thống phun trực tiếp vào buồng đốt và phun nhiên liệu vào đường ống nạp được tích hợp như hình bên dưới
Hình 2.39: Hệ thống phun xăng kết hợp MPI và GDI
Điều khiển bướm ga điện tử ETCS-i
Hình 2.41: Cấu tạo cụm bướm ga điện tử
Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử - thông minh (ETCS-i) có một số ưu điểm vì ECM sẽ định vị vị trí bướm ga để đạt hiệu suất tối ưu Trong hệ thống cơ khí, tốc độ mở bướm ga được người lái điều khiển và ETCS-i có thể kiểm soát tốc độ để động cơ hoạt động tốt hơn Trên xe được trang bị hệ thống kiểm soát trượt (VSC), ETCS-i sẽ điều chỉnh bướm
36 ga để duy trì lực kéo khi tăng tốc Hệ thống ISC và các chức năng kiểm soát hành trình là một phần của hệ thống ECTS-i
Hình 2.42: Sơ đồ điều khiển hệ thống ETCS-i
* Chức năng của các thành phần chính của ETCS-i
+ Cảm biến vị trí bàn đạp ga (APPS) được gắn trên bàn đạp ga, được tích hợp với bàn đạp ga Khi người lái đạp bàn đạp bàn đạp ga, điện áp tín hiệu APPS sẽ thay đổi và cho biết vị trí bàn đạp Có hai tín hiệu đầu ra điện áp từ APPS ECM sử dụng hai tín hiệu này để tính toán góc mở bướm ga mong muốn Ngoài ra, bằng cách sử dụng hai tín hiệu, ECM có thể so sánh và phát hiện xem có vấn đề gì xảy ra với cảm biến APPS hay không
+ Cảm biến vị trí bướm ga-TPS được sử dụng để phát hiện góc thực tế của bướm ga Tín hiệu này cho biết vị trí bướm ga của ECM bướm ga đã di chuyển một góc mong muốn Việc phát hiện vị trí bướm ga là cần thiết để ECM thực hiện các điều chỉnh vị trí bướm ga và phát hiện xem có lỗi nào trong hệ thống hay không
+ Motor điều khiển bướm ga là động cơ DC được điều khiển bởi ECM ECM điều khiển hướng và cường độ dòng điện qua động cơ Mạch được điều chế độ rộng xung (chu kỳ
37 tỷ lệ được điều chỉnh) Nếu có trục trặc trong hệ thống, ECM sẽ ngắt mạch (và mạch ly hợp) và lò xo hồi vị sẽ đóng bướm ga ECM sẽ tắt động cơ nếu cường độ dòng điện quá mức hoặc không đủ cường độ dòng điện trong mạch động cơ
+ Ly hợp từ: Trong điều kiện hoạt động bình thường, ly hợp từ kết nối với motor điều khiển bướm ga Mạch được điều chế độ rộng xung để giảm mức tiêu thụ điện năng Nếu có trục trặc trong ETCS-i, ECM sẽ tắt mạch ly hợp (và motor) nếu cường độ dòng điện trong mạch quá nhiều hoặc không đủ
* Nguyên lý điều khiển của hệ thống ECTS-i:
ECM điều khiển hướng và dòng điện cần thiết để kích hoạt mô tơ điều khiển bướm ga để điều chỉnh vị trí bướm ga Motor bướm ga có thể ở một trong năm chế độ sau:
• Chế độ cầm chừng a Vị trí mặc định:
Khi không có dòng điện cấp vào motor, các lò xo sẽ giữ bướm ga ở vị trí mặc định Tình trạng này xảy ra khi chìa khóa điện động cơ bị tắt hoặc khi ECM phát hiện lỗi trong hệ thống ETCS-i Khi phát hiện lỗi, dòng điện tới motor và ly hợp sẽ bị tắt.Việc này sẽ tách mô tơ ra khỏi trục bướm ga và ngăn cản mô tơ di chuyển bướm ga Bướm ga sẽ di chuyển nếu người lái nhấn thêm bàn đạp ga b Đóng ga:
Hình 2.43: Sơ đồ mạch điện khi đóng ga
Dòng điện chạy từ MC đến cực MO Transistor dẫn làm cho dòng qua MC và đồng thời Transistor MO dẫn tiếp mass cho mạch kín Lúc này bướm ga sẽ được đóng lại c Mở ga:
Hình 2.44: Sơ đồ mạch điện khi mở ga
Lúc này nguồn điện sẽ đi từ Transistor chân MO qua motor sau đó đến MC và được tiếp mass bởi Transistor ở chân MC Motor sẽ quay ngược chiều lại và mở ra theo tỉ lệ tương ứng
Bướm ga được điều chỉnh để duy trì tốc độ không tải mong muốn Nếu tốc độ không tải mong muốn cần bướm ga ở dưới vị trí mặc định thì mạch đóng ga sẽ được kích hoạt Bất kỳ sự giảm tỷ lệ công suất nào cũng sẽ mở bướm ga và tăng RPM của động cơ Nếu tốc độ không tải mong muốn cần bướm ga ở trên vị trí mặc định thì mạch mở bướm ga sẽ được kích hoạt.
Hệ thống VVT-i
Hình 2 45: Tổng quan hệ thống VVT-i
Nếu không có hệ thống van biến thiên, thời điểm đóng mở van nạp và thải là sự hài hòa giữa nhu cầu tạo ra mô-men xoắn (mã lực) tối đa ở tốc độ thấp đến trung bình, độ ổn định không tải, tiết kiệm nhiên liệu, lượng khí thải thấp và công suất mã lực tối đa Việc điều chỉnh liên tục khi các van mở và đóng, được gọi là điều khiển van biến thiên, mang lại những cải tiến đáng kể trong tất cả các lĩnh vực này Tùy theo các điều kiện lái xe như tốc độ
40 và tải động cơ, sẽ tiến hoặc lùi trục cam, thay đổi các van mở và đóng Hệ thống này được gọi là hệ thống điều khiển van biến thiên thông minh (VVT-i)
VVT-i sử dụng cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến điều khiển van biến thiên (VVT) (cảm biến vị trí trục cam) để biết được chuyển động của trục cam Phản hồi này là cần thiết để ECM biết trục cam sẽ di chuyển theo hướng nào và bao nhiêu cũng như để chẩn đoán
Cơ cấu định thời van biến thiên liên tục, được gọi là bộ điều khiển hoặc bộ truyền động, được sử dụng để điều chỉnh trục cam từ giai đoạn khởi động sang trạng thái di chuyển tốc độ cao
2.6.1 Hệ thống VVT-iE cho cam nạp
Hình 2.46: Cấu tạo hệ thống VVT-iE
Hệ thống VVT-iE (Variable Valve Timing - intelligent Electric) cho phép thay đổi mượt mà thời gian van theo điều kiện vận hành động cơ Điều này đạt được bằng cách xoay trục cam nạp so với bánh xích truyền động trong phạm vi 40 ° (góc quay trục khuỷu) Động cơ điện được sử dụng để điều chỉnh, cho phép hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ thấp hoặc ở tốc độ động cơ thấp với áp suất dầu thấp
Motor VVT-iE thế hệ 2 bao gồm motor điện không chổi than, bộ điều khiển EDU và cảm biến vị trí trục cam loại Hall EDU đóng vai trò trung gian trao đổi thông tin giữa bộ điều khiển động cơ ECM và bộ phận chấp hành, giúp điều khiển hướng và tần số quay của motor điện EDU liên tục gửi tín hiệu về ECM về các thông số như tốc độ quay, tần số quay, chiều quay và trạng thái của các tín hiệu điều khiển
1 - EDU, 2 - động cơ điện, 3 - Cảm biến Hall Điều chỉnh thời điểm đóng mở van dựa trên chênh lệch tốc độ giữa động cơ và trục cam Ở chế độ giữ, tốc độ bằng nhau Ở chế độ trước, động cơ quay nhanh hơn trục cam Ở chế độ chậm, động cơ quay chậm hơn trục cam (hoặc theo hướng ngược lại)
* Các chế độ điều khiển hệ thống VVT-iE a Chế độ làm sớm thời điểm phối khí:
Khi EDU nhận được tín hiệu từ ECM rằng cần làm sớm thời điểm phối khí, động cơ điện tăng vận tốc của mình, nâng vận tốc mô tơ cao hơn so với vận tốc trục khuỷu Thông
42 qua cam lệch tâm và bánh răng trục cam, trục cam được tăng tốc và làm sớm thời điểm phân phối khí
Hình 2.48: Nguyên lý điều khiển làm sớm pha phối khí
Khi này bánh răng đĩa xích quay cùng tốc độ với trục khuỷu (truyền động từ trục khuỷu bằng dây xích) nhưng lại khác tốc độ quay với trục cam (trục cam quay nhanh hơn nhờ động cơ điện) Vấn đề được giải quyết khi các bánh răng hành tinh đóng vai trò như bộ vi sai, đảm bảo cho 2 bánh răng xích và bánh răng trục cam có thể quay khác vận tốc
Bánh răng hành tinh vừa quay quanh trục vừa quay quanh bánh răng xích làm cho vận tốc trục và vận tốc bánh răng xích có thể khác nhau b Chế độ làm chậm thời điểm phối khí:
Cũng như khi cần làm sớm, EDU xử lý tín hiệu và điều khiển vận tốc động cơ điện chậm hơn vận tốc trục cam (khi này là vận tốc trục khuỷu dẫn động qua bộ truyền xích) Từ đó làm chậm vận tốc trục cam lại và làm muộn thời điểm phối khí Vận tốc trục cam và bánh răng xích lại khác nhau và các bánh răng hành tinh lại giúp đảm bảo hệ thống hoạt động trơn chu
Hình 2.49: Nguyên lý làm chậm thời điểm khối khí c Chế độ cố định thời điểm phối khí:
Khi đạt đến điểm tối ưu công suất và hiệu suất, không cần tăng hay giảm vận tốc trục cam so với vận tốc trục khuỷu, EDU đàm bảo động cơ điện quay cùng vận tốc với bánh răng xích, từ đó giúp đảm bảo trục cam quay cùng với trục khuỷu như thời điểm ban đầu
2.6.2 Hệ thống VVT-i cho cam xả
Thông thường, thời điểm phối khí được cố định, những hệ thống VVT-i sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí Điều này có thể làm tăng công suất, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm khí xả ô nhiễm
Bộ chấp hành của hệ thống VVT-i bao gồm bộ điều khiển VVT-i dùng để xoay trục cam nạp, áp suất dầu dùng làm lực xoay cho bộ điều khiển VVT-i và van điều khiển dầu phối khí trục cam để điều khiển đường đi của dầu
Van điều khiển dầu phối hợp trục cam (OCV), được điều khiển bởi ECM, điều khiển áp suất dầu động cơ đẩy piston của bộ điều khiển VVT-i Vị trí van ống chỉ được xác định bởi cường độ từ trường đối diện với lò xo Khi ECM tăng độ rộng xung, từ trường sẽ di chuyển van ống vượt qua áp suất lò xo và hướng nhiều dầu hơn về phía trước Để làm chậm thời điểm phân phối khí, ECM giảm độ rộng xung và áp suất lò xo sẽ di chuyển van ống về
CHẨN ĐOÁN ĐỘNG CƠ A25A-FKS
Giới thiệu về công cụ và các cách chẩn đoán trên xe
Có nhiều “công cụ” khắc phục sự cố có thể được sử dụng để xác định và khắc phục chính xác các vấn đề trên xe Bao gồm:
• Kinh nghiệm sửa chữa trước đây
• Sử dụng hệ thống tự chẩn đoán Obd
• Tài liệu dịch vụ – Hệ thống thông tin kỹ thuật (TIS), Sách hướng dẫn sửa chữa, sơ đồ nối dây điện và dịch vụ kỹ thuật
• TechStream Ngoài ra còn có các nguồn khác mà chúng ta có thể tùy ý sử dụng cho những tình huống đặc biệt mà những cách trên không thể giải quyết được:
• Đường dây nóng hỗ trợ kỹ thuật
• Hỗ trợ văn phòng khu vực; STS, FTS và FPE
3.1.1 Hệ thống tự chẩn đoán OBD (On-Board Diagnostic)
Tất cả các ECM đều được trang bị hệ thống tự chẩn đoán (OBD) trên bo mạch Hệ thống này có khả năng phát hiện đoản mạch và hở mạch ở hầu hết các thiết bị điện có cảm biến mạch điện và trong một số mạch truyền động Các mẫu xe sau này được trang bị hệ thống OBD II cũng có thể xem hiệu suất của các bộ phận và hệ thống Hệ thống này là một phần không thể thiếu trong quá trình khắc phục sự cố và sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến kết quả chẩn đoán
3.1.2 Công cụ chẩn đoán TechStream
Tùy thuộc vào loại xe cần chẩn đoán công cụ này cực kỳ có giá trị để thu thập số lượng lớn dữ liệu chẩn đoán trong một khoảng thời gian tương đối ngắn Để khắc phục các vấn đề liên quan đến hệ thống điều khiển động cơ, Techstream cho phép thực hiện nhanh chóng các chức năng sau:
• Đọc và xác định Mã lỗi chẩn đoán (DTC)
• Hiển thị dữ liệu từ cảm biến, bộ truyền động và thông tin chẩn đoán
• Lưu trữ và phát lại dữ liệu, chụp ảnh nhanh
• Hiển thị trạng thái và kết quả của màn hình OBD II
• Kiểm tra cảm biến và bộ truyền động một cách linh hoạt bằng cách sử dụng Actives Test
3.1.3 Quy trình khắc phục sự cố
2 Phân tích vấn đề của xe
3 Kiểm tra điện áp pin Điện áp tiêu chuẩn là từ 11 đến 14V Nếu điện áp pin dưới 11V, hãy sạc lại hoặc thay pin trước khi tiếp tục
5 Xác nhận triệu chứng và kiểm tra DTC và dữ liệu a Kiểm tra trực quan các bó dây, đầu nối và cầu chì xem có bị hở mạch và ngắn mạch không b Làm nóng động cơ đến nhiệt độ vận hành bình thường c Xác nhận các triệu chứng và tình trạng sự cố cũng như kiểm tra DTC Nếu đầu ra DTC, hãy chuyển sang bước 5 Nếu KHÔNG xuất ra DTC, hãy chuyển sang bước 6
6 Biểu đồ DTC: Kiểm tra kết quả thu được ở bước 4 Sau đó tìm DTC đầu ra trong biểu đồ DTC trong Hướng dẫn sửa chữa (RM) Xem cột “Khu vực gặp sự cố” để biết danh sách các mạch và/ hoặc bộ phận có thể gặp trục trặc
7 Biểu đồ triệu chứng sự cố: Kiểm tra kết quả thu được ở bước 4 Sau đó, tìm mã lỗi trong bảng mã lỗi trong Hướng dẫn sửa chữa (RM) Xem cột “Khu vực nghi ngờ” để biết danh sách các mạch và/hoặc bộ phận có thể gặp trục trặc
8 Kiểm tra mạch hoặc kiểm tra bộ phận và xác định mạch hoặc bộ phận bị trục trặc
9 Điều chỉnh, sửa chữa hoặc thay thế: Điều chỉnh, sửa chữa hoặc thay thế mạch hoặc bộ phận bị trục trặc
10 Kiểm tra xác nhận: Sau khi điều chỉnh, sửa chữa hoặc thay thế, hãy xác nhận rằng lỗi không còn tồn tại Nếu lỗi không tái diễn, hãy thực hiện kiểm tra xác nhận trong cùng điều kiện và trong cùng môi trường như khi lỗi xảy ra lần đầu tiên
Trong kiểm tra DTC, điều rất quan trọng là phải xác định xem sự cố được chỉ ra bởi DTC có phải là: vẫn xảy ra, hoặc đã xảy ra trong quá khứ nhưng đã trở lại bình thường
Ngoài ra, DTC nên được so sánh với triệu chứng của vấn đề để xem liệu chúng có liên quan hay không Vì lý do này, DTC phải được kiểm tra trước và sau khi xác nhận các triệu chứng (tức là có tồn tại các triệu chứng có vấn đề hay không) để xác định tình trạng hiện tại của hệ thống, như được hiển thị trong sơ đồ
Không bao giờ bỏ qua việc kiểm tra DTC Tùy từng trường hợp, việc không kiểm tra DTC có thể dẫn đến những sự cố không cần thiết khiến hệ thống hoạt động bình thường hoặc dẫn đến việc sửa chữa không liên quan đến sự cố Thực hiện theo các quy trình được liệt kê trong sơ đồ theo đúng thứ tự
3.2 Tổng quan về chẩn đoán OBD II
3.2.1 Quy định về mã lỗi OBD II
Mã DTC của hệ thống chẩn đoán ô tô (OBD II) phải tuân theo định dạng tiêu chuẩn do Hiệp hội kỹ sư ô tô (SAE) đặt ra Sau đây là tóm tắt về định dạng chuẩn hóa DTC:
• Được lưu khi xác nhận có lỗi (một hoặc hai chuyến)
• Vẫn hoạt động trong 40 chu kỳ (không có lỗi)
• Khung đóng băng được lưu trữ
• Vẫn còn trong lịch sử cho đến khi được xóa Chữ số đầu tiên biểu thị nhóm khu vực thành phần
• Ví dụ: P = Hệ truyền động, B = Thân xe, v.v
Chữ số thứ hai biểu thị SAE được kiểm soát hoặc nhà sản xuất cụ thể
• Ví dụ: 0 = SAE được kiểm soát, 1 = nhà sản xuất cụ thể, 2 = SAE kiểm soát, 3 = nhà sản xuất cụ thể và SAE dành riêng
Chữ số thứ ba biểu thị nhóm con DTC
• Ví dụ: 0 = tổng hệ thống, 1 = đo nhiên liệu và không khí, v.v
Chữ số thứ tư và thứ năm cho biết khu vực hoặc thành phần liên quan
• Ví dụ: 71 = Cắt nhiên liệu
Hình 3 1: Quy định về mã mỗi OBD II 3.2.2 Bảng thông số
Bảng dữ liệu, đôi khi được gọi là FFD, cung cấp thông tin về các điều kiện hiện có tại thời điểm DTC được được ghi vào bộ nhớ Bằng cách tạo lại tốc độ xe, vòng tua động cơ và tải trọng động cơ cũng như các điều kiện khác đã được ghi chú
Hình 3 2: Bảng dữ liệu Freeze Frame
Khi sử dụng Techstream, biểu tượng bông tuyết bên cạnh ID Mã sự cố cho biết có dữ liệu Khung cố định được liên kết với DTC đó Nếu dữ liệu Freeze Frame có sẵn, hãy nhấp đúp vào bông tuyết bên cạnh DTC hoặc đánh dấu DTC và nhấp vào bông tuyết ở phía dưới bên phải màn hình để hiển thị dữ liệu
Các mẫu xe sau này (một số mẫu 2003 trở về sau) hiển thị năm (5) Khung cố định cho mỗi DTC hiện hành với 0,5 giây giữa mỗi khung hình:
• -3: ba khung hình trước khi DTC được thiết lập
• -2: hai khung hình trước khi DTC được thiết lập
• -1: một khung trước khi DTC được thiết lập
• 0: một khung tại thời điểm DTC được đặt
• +1: một khung sau bộ DTC
Hình 3 3: Dữ liệu hiện hành Data List
1 Để tạo danh sách dữ liệu tùy chỉnh, hãy chọn tất cả các tham số mong muốn và sau đó nhấp vào nút Danh sách mới
2 Để xóa tham số khỏi danh sách dữ liệu, hãy chọn tham số rồi nhấp vào nút Di dời
3 CácTrình quản lý danh sách dữ liệu cũng có thể được sử dụng để tạo danh sách dữ liệu tùy chỉnh
4 Sử dụng menu kéo xuống danh sách dữ liệu để truy cập danh sách dữ liệu tùy chọn
5 Sử dụng đồ thị nút để vẽ đồ thị các tham số
6 Bất cứ lúc nào Nút ghi hình được bật (màu đỏ), ảnh chụp nhanh có thể được ghi lại
7 Số đọc ms hiển thị tốc độ làm mới hiện tại Số càng nhỏ biểu thị tốc độ làm mới nhanh hơn (nhiều dữ liệu thời gian thực hơn) Hầu hết các xe CAN OBD II sẽ hiển thị giá trị đọc khoảng 200 ms Các phương tiện có hệ thống cổng USB II (không phải CAN) sẽ hiển thị tốc độ làm mới lớn hơn (chậm hơn) nhiều Để giảm tốc độ làm mới trong Danh sách dữ liệu, giảm số lượng tham số của danh sách dữ liệu bằng cách tạo danh sách dữ liệu tùy chỉnh
3.2.4 Thao tác với phầm mềm a Chụp màn hình nhanh
Hình 3 4: Chụp hình nhanh Snapshot
Việc ghi ảnh chụp nhanh sẽ ghi lại tất cả các tham số đã chọn trong một khoảng thời gian đã định cấu hình Điều này có thể hỗ trợ chẩn đoán Sau khi ảnh chụp nhanh được ghi lại, nó có thể được lưu trữ vàoTab Dữ liệu được lưu trữ
Chú thích bên dưới tương ứng với số trong hình minh họa:
1 Để cấu hình ảnh chụp nhanh, hãy chọn Chức năng-Cấu hình ảnh chụp nhanh từ thanh công cụ chính
2 Định dạng hình ảnh chụp nhanh bằng các menu kéo xuống
3 Sử dụng nút X để thoát khỏi chế độ ảnh chụp nhanh
4 Bất cứ lúc nào Nút ghi được bật (màu đỏ), ảnh chụp nhanh có thể được ghi lại
* GHI CHÚ: Nhấn SpaceBar hoặc sử dụng nút Ghi trên màn hình sẽ kích hoạt ghi lại ảnh chụp nhanh b Kiểm tra hoạt động
Hình 3 5: Chức năng kích hoạt Active Test
Chẩn đoán toàn diện các thành phần
3.3.1 Chẩn đoán các thành phần
Một bộ giám sát được sử dụng để giám sát các thành phần riêng lẻ Bộ giám sát này kiểm tra các mạch của thành phần như cảm biến , bộ chấp hành ,… xem có vấn đề về hở mạch, chập mạch hoặc lỗi liên quan đến hiệu suất hay không Nếu bộ phận này ảnh hưởng đến lượng khí thải của xe nhưng không phải là một phần của các hệ thống được giám sát khác thì đó là một bộ phận toàn diện Bộ giám sát các thành phần này giám sát liên tục
Nhiều thành phần có hai loại mã lỗi DTC Hở mạch , ngắn mạch hoặc không có phản hồi là one trip DTC Mã lỗi về hiệu suất thường là two trip DTC Một ví dụ là cảm biến MAF Nếu ECM đo điện áp cao hoặc thấp ở mạch cảm biến MAF khi đáp ứng các điều kiện cho phép, nó sẽ thiết lập DTC hở mạch hoặc ngắn mạch Trong quá trình hoạt động bình thường, tín hiệu MAF gần như tỷ lệ thuận với tải động cơ Nếu giá trị này thay đổi nhiều, ECM sẽ thiết lập DTC hiệu suất tín hiệu Nhiều thành phần có mặt trên xe Hầu hết các DTC hở , ngắn mạch hoặc hiệu suất là kết quả của việc giám sát các thành phần
Hình 3 6: Mạch điện và đường đặc tính MAF 3.3.2 Mạch cảm biến lưu lượng khí nạp
Có hai mã lỗi DTC áp dụng trực tiếp cho mạch cảm biến MAF DTC P0100 được đặt khi xảy ra hở mạch hoặc ngắn mạch trong mạch MAF Đó là one trip DTC và hộp ECM sẽ điều khiển động cơ ở chế độ Fail-Safe Chế độ Fail-Safe khắc phục thời điểm đánh lửa và thời điểm bật kim phun nhiên liệu tùy theo điều kiện động cơ
DTC P0101 có ba điều kiện khác nhau để phát hiện lỗi mạch/cảm biến MAF ECM đang so sánh tín hiệu MAF với tín hiệu MAF dự kiến khi so sánh với vị trí bướm ga và tốc độ động cơ
Ngoài ra còn nhiều thành phần toàn diện tồn tại trên xe Hầu hết các mã lỗi DTC hở, ngắn mạch hoặc các lỗi hiệu suất là kết quả của việc giám sát thành phần toàn diện Khi cố gắng xác định nguyên nhân gây ra sự cố hở mạch, ngắn mạch hoặc hiệu suất, hãy kiểm tra trực quan thành phần nghi ngờ Kiểm tra Dữ liệu khung cố định (FFD) và sao chép các điều kiện Sử dụng hệ thống thông tin kỹ thuật (TIS) để biết thông tin về Sổ tay sửa chữa (RM) và
Sơ đồ nối dây điện (EWD) và tìm kiếm Bản tin dịch vụ (SB) hiện hành.
Chẩn đoán bỏ máy
3.4.1 Bỏ máy Để giám sát lỗi misfire , ECM sử dụng cả cảm biến vị trí trục khuỷa (CKP) và cảm biến vị trí trục cam (CMP) Cảm biến vị trí trục khuỷa (CKP) được sử dụng để đo gia tốc của trục khuỷu Ở kì nổ , trục khuỷu tăng tốc Nếu xi-lanh bỏ máy , trục khuỷu giảm tốc Cảm biến vị trí trục cam được sử dụng để xác định các xi-lanh bỏ máy cụ thể
Hình 3 7: Mã lỗi bỏ máy 3
Khi động cơ bỏ máy , nồng độ hydrocacbon (HC) cao đi vào khí thải Mức độ nồng độ HC cao có thể làm cho mật độ khí thải tăng lên Các nồng độ HC cao cũng có thể làm tăng nhiệt độ của bầu Catalytic Để ngăn chặn sự tăng lên này trong khí thải và để tránh hỏng bầu Catalytic ECM sẽ theo dõi tình trạng bỏ máy Bộ giám sát bỏ máy được thiết kế để phát hiện sự gia tăng lượng khí thải do xi-lanh bỏ máy
Misfire được tính khi tốc độ quay trục khuỷu thay đổi vượt quá ngưỡng định trước Khi nhiệt độ của bầu Catalytic đạt đến điểm suy giảm nhiệt ECM nhấp nháy đèn MIL Nếu như việc bỏ máy vượt quá mức ngưỡng và có thể gây ra phát xạ suy giảm, ECM sẽ sáng đèn MIL và thiết lập DTC Bộ giám sát lỗi động cơ là một bộ giám sát liên tục
3.4.1.1 Các kiểu giám sát lỗi bỏ máy
3.4.1.1.1 Giám sát bỏ máy loại A
- Đủ nghiêm trọng để đến mức làm hỏng bộ chuyển đổi xúc tác
- ECM sẽ nhấp nháy đèn MIL nếu việc bỏ máy sai dẫn đến nhiệt độ chất xúc tác là 1832 độ F(1000 độ C) trở lên
- ECM sẽ nhấp nháy đèn MIL trong trip đầu tiên khi phát hiện thấy sự cố nhưng đèn MIL sẽ không sáng ổn định (DTC được lưu trữ) cho đến khi đáp ứng các điều kiện trên 2 trip
- Misfire Monitor loại A giám sát thời gian dựa trên 200 vòng quay trục khuỷu
3.4.1.1.2 Giám sát bỏ máy loại B
-Ít nghiêm trọng hơn loại A , nhưng cũng sẽ làm tăng lượng khí thải trên tiêu chuẩn
- Đèn MIL ON sau 2 chu kì liên tiếp phát hiện có sự cố
- Misfire Monitor loại B giám sát thời gian dựa trên 1000 vòng quay trục khuỷu
Biểu thị số lần bỏ máy , như được báo cáo cho TIS Techstream, đã xảy ra trong chu kỳ đánh lửa hiện tại Chu kỳ đánh lửa là 1000 vòng đối với hầu hết các xe đời 1998 trở về trước và 200 vòng đối với hầu hết các xe đời 1999 trở về sau
- Misfire Data List : Danh sách dữ liệu misfire cung cấp thông tin chọn lọc liên quan đến bỏ máy Danh sách dữ liệu Misfire từ các phương tiện có cổng kết nối USB-II và CAN-OBD II sẽ khác nhau
- Ignition Trigger Count : Thông số đại diện cho bộ đếm đánh lửa và cho biết có bao nhiêu lần đánh lửa (tất cả các xi-lanh) đã xảy ra Khi bộ đếm đánh lửa đang quay, bộ giám sát tình trạng bỏ máy đang hoạt động và báo cáo cho TIS Techstream
- Misfire Count Cylinder # : cho biết số lần (0–100) xi lanh đã bỏ máy trong chu kỳ bộ đếm đánh lửa hiện tại Giá trị trên 0 biểu thị xi lanh đã bỏ máy Đối với động cơ sáu và tám xi- lanh, ECM không được đặt (các) DTC xi-lanh đánh lửa cụ thể ở RPM động cơ cao và chỉ có thể đặt DTC P0300: MULTIPLE CYLINDER MISFIRE DETECTED / PHÁT HIỆN MẤT LỬA NGẪU NHIÊN NHIỀU XY-LANH trong tình trạng này Trước tiên, ta tiến hành chẩn đoán (các) xi lanh có số lần bỏ máy cao nhất
- Misfire Margin : Thông số Misfire Margin cho biết tỷ lệ phần trăm khả năng xảy ra bỏ máy Tỷ lệ phần trăm âm cho thấy đang xảy ra hiện tượng bỏ máy Tỷ lệ phần trăm dương cao cho thấy khả năng xảy ra cháy nổ thấp trong điều kiện hiện tại
Hình 3 8: Sử dụng Data List để biết số lần bỏ máy 3.4.1.3 Việc phát hiện bỏ máy
Phát hiện bỏ máy do chất xúc tác quá nhiệt [Data list → Cylinder # Misfire Count]
Tỷ lệ cháy sai được đánh giá sau mỗi 200 vòng quay của động cơ và DTC được phát hiện khi xảy ra cháy sai ba lần bằng hoặc cao hơn tỷ lệ cháy sai ngưỡng gây ra sự suy giảm nhiệt trong chất xúc tác Khi mà misfire đang diễn ra trong những điều kiện này, MIL chớp mắt, bất kể số trip Trên một số động cơ, đèn MIL sẽ tiếp tục nhấp nháy sau khi chất xúc tác vượt quá điều kiện nhiệt độ đã qua Ở chu kỳ phím tiếp theo, đèn MIL sẽ không nhấp nháy cho đến khi xảy ra tình trạng quá nhiệt trong bộ chuyển đổi xúc tác
Phát hiện bỏ máy đối với mức phát thải giảm [Danh sách dữ liệu → Tất cả số lượng cháy sai xi lanh]
Tỷ lệ bỏ máy được đánh giá sau mỗi 1.000 vòng quay động cơ và DTC được phát hiện khi xảy ra bỏ máy bằng hoặc trên tỷ lệ cháy sai ngưỡng để đánh giá mức độ suy giảm khí thải Nếu tình trạng này xảy ra trong chuyến đi thứ hai liên tiếp, đèn MIL sẽ được BẬT
Misfire Monitor ( giám sát bỏ máy ) đếm số lần bỏ máy cho tất cả các xi-lanh, từng xi-lanh và theo dõi số lần bỏ máy trung bình từ các chu kì trước đó ECM đếm số lần bỏ máy và có sẵn trong phần chi tiết kiểm tra bỏ máy
MISFIRE RATE – tổng số lần cháy sai cho tất cả các xi lanh
MISFIRE RATE 1 – số lần đánh lửa sai cho xi lanh 1
Mỗi lần đếm đại diện cho một xi lanh bị bỏ máy Điều này được đặt lại về 0 sau khi động cơ đã bắt đầu Sau khi khởi động động cơ, số lần bỏ máy trước đó sẽ được tính trung bình và được lưu trữ trong Misfire Monitor as EWMA Misfire EWMA là viết tắt của Misfire trung bình di chuyển theo cấp số nhân (EWMA), đại diện cho số lần đếm trung bình cho tất cả các xi lanh cũng như các lần bỏ máy riêng lẻ Giá trị này đại diện cho 10% số lần cháy sai của chuyến đi trước cộng với 90% mức trung bình của các chuyến đi trước đó :
* Công thức sai sót trung bình di chuyển theo cấp số nhân (EWMA)
EWMA MISFIRE – tổng trung bình cho tất cả các xi lanh
EWMA MISFIRE 1 – trung bình cho xi lanh 1
3.4.2.1.Chẩn đoán bỏ máy 1 máy
Trong trường này ta giả sử bỏ một máy số 4
Hình 3 9: Đọc Data List phát hiện máy 4 đang bỏ máy 1.Kiểm tra bobin :
Tiến hành đảo mobin máy số 4 , qua một máy bất kì không bỏ máy ( máy số 3 ) , sau đó nổ máy theo dõi bằng máy test đa năng , techstream :
- Máy số 4 hết bỏ máy , máy số 3 bỏ máy : Hư bobin
- Máy số 4 vẫn tiếp tục bỏ máy , máy số 3 vẫn hoạt động bình thường : tiếp tục kiểm tra , loại bỏ nguyên nhân hư do bobin
Hình 3 10: Vị trí Bobin trên xe
Tiến hành tháo và kiểm tra tình trạng bugi máy số 4 so với các máy còn lại :
Hình 3 11: Chẩn đoán tình trạng Bugi Điện cực bugi bám quá nhiều mụi than hay khoảng cách điện cực quá lớn cũng không thể đánh lửa hiệu quả được Đầu điện cực dính nhớt do rò rỉ các gioăng nắp cò , cũng không thể đánh lửa Nếu phát hiện bugi có vấn đề , tiến hành thay thế
3 Kiểm tra mạch điện bobin :
- On chìa khóa , đo điện áp cấp nguồn B+ đến mobin :
V=0V : đứt dây cấp nguồn tới bobin
- Tắt chìa khóa , đo thông mạch chân số 3 của bobin ra mass sườn :
- Đo thông mạch chân tín hiệu đánh lửa IGT số 2 của bobin về hộp :
Hình 3 12: Sơ đồ mạch điện Bobin
4 Kiểm tra xung điều khiển đánh lửa IGT :
Nổ máy , sử dụng máy đo xung tiến hành kiểm tra xung 5V điều khiển đánh lửa từ hộp khiển ra bobin :
- Có xung từ hộp ECM khiển ra : tốt
- Không có xung từ hộp ECM khiển ra : Hư hộp ECM
- Nếu vẫn còn bỏ máy , hãy kiểm tra áp suất nén xi lanh và hệ thống kim phun
5 Kiểm tra áp suất nén : Áp suất nén xi lanh thích hợp sẽ xác minh việc misfire không liên quan đến các bộ phận cơ khí Khi thực hiện kiểm tra áp suất nén xi lanh, việc phun nhiên liệu và đánh lửa phải được TẮT Tháo giắc điện của bobin đánh lửa , tháo bugi , các giắc của các kim phun MPI và GDI phải được tháo hết
Tiến hành kết nối đồng hồ đo áp suất nén vào lỗ bugi , tiến hành đề máy , theo dõi kim của đồng hồ
Hình 3 13: Kiểm tra áp suất nén
- Áp suất nén tiêu chuẩn : 1500 kPa (15,3 kgf/cm2 , 218 psi)
- Áp suất nén tối thiểu :1300 kPa (13,3 kgf/cm2 , 189 psi)
Chênh lệch áp suất giữa mỗi xi lanh 200 kPa (2,0 kgf/cm 2 , 29 psi) trở xuống
Chẩn đoán cảm biến A/F
Các cảm biến A/F, cuộn dây sấy và bầu xúc tác được giám sát bởi ba bộ giám sát riêng biệt: the O2 Sensor, O2 Sensor Heater and Catalyst Efficiency monitors
Các bộ giám sát cảm biến A/F kiểm tra các trục trặc của mạch cảm biến A/F , tốc độ phản hồi chậm, không hoạt động hoặc điện áp cao hoặc thấp Bộ giám sát này cũng kiểm tra tín hiệu cảm biến để biết được hỗn hợp hòa khí đang giàu hay nghèo
Hệ thống giám sát cảm biến A/F hay O2 đã thay đổi từ hệ thống thụ động sang hệ thống chủ động với một số mẫu động cơ từ năm 2003 trở đi
- Trước năm 2003 và một số mẫu xe năm 2003 : Hệ thống giám sát cảm biến kiểm tra các trục trặc của mạch cảm biến, tốc độ phản hồi chậm và trục trặc của mạch dây sấy của cảm biến Mỗi điều kiện sẽ đặt ra một mã lỗi DTC Nếu ECM phát hiện lượng phun nhiên liệu thay đổi, nó sẽ tận dụng điều kiện này để đo phản ứng tín hiệu (phản hồi cảm biến nhanh cho biết cảm biến tốt)
- Một số mẫu năm 2003 và hầu hết các mẫu mới hơn : Bộ giám sát kiểm soát tỷ lệ không khí/nhiên liệu chủ động buộc tỷ lệ không khí/nhiên liệu nghèo và giàu để kiểm tra sự suy giảm hiệu suất của bộ chuyển đổi xúc tác cũng như trục trặc của cảm biến A/F hoặc cảm biến O2 Ngoài việc kiểm tra hoạt động, ECM còn giám sát đầu ra cảm biến trong các điều kiện vận hành động cơ nhất định (chẳng hạn như giảm tốc độ ) và có thể đặt mã lỗi DTC dựa trên tín hiệu cảm biến bất thường
3.5.2.1.Mã lỗi DTC cảm biến A/F và O2
- O2 (A/F) Sensor Circuit Faults: Low Voltage, High Voltage, Malfunction
- O2 (A/F) Sensor Signal Faults: Stuck Rich, Stuck Lean, Slow Response, No Activity
- O2 (A/F) Sensor Pumping Current Circuit Faults: Open, Low/High
- O2 (A/F) Sensor Reference Ground Circuit: Low/High
3.5.2.2 Mã lỗi DTC mạch sấy của cảm biến
Hệ thống giám các mạch sấy của cảm biến kiểm tra các trục trặc của mạch sấy cảm biến A/F và O2 cũng như điện áp cao hay thấp
- Heater Control Circuit: High, Low, and Malfunction
- Circuit Faults: Low Voltage, High Voltage, Malfunction
3.5.3 Bầu xúc tác khí thải Catalytic
Các hư hỏng của bộ chuyển đổi xúc tác thường thuộc loại hư hỏng vật lý hoặc hỏng chất xúc tác Thiệt hại vật chất thường có thể được xác định bằng mắt thường - vết nứt, vết lõm, v.v Bên trong, cấu trúc có thể bị nứt, vỡ hoặc tan chảy Trường hợp nhiệt độ cao có thể dẫn đến hỏng chất xúc tác, động cơ và các hệ thống liên quan cần được kiểm tra kỹ lưỡng
Hiệu suất của chất xúc tác trước khi sử dụng hệ thống chẩn đoán lỗi xe hơi II đã được xác định khác nhau ở nhiều bang bằng thiết bị thử nghiệm Hệ thống Obd II có thể xác định
68 hiệu suất của chất xúc tác Hiệu suất giảm đi trong nhiều trường hợp khi chất xúc tác bị phủ vật liệu lạ Nhiên liệu, chất bịt kín hoặc chất làm mát bị ô nhiễm đều có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của chất xúc tác
Cảm biến A/F phụ (S2) được sử dụng để điều chỉnh mức oxy trong bộ chuyển đổi xúc tác nhằm đạt được hiệu suất chuyển đổi xúc tác tốt nhất có thể Khi bộ chuyển đổi xúc tác xuống cấp, khả năng lưu trữ oxy của nó cũng giảm đi Trong quá trình chuyển đổi, lượng oxy dự trữ sẽ cạn kiệt nhanh chóng Cảm biến O2 phụ phát hiện điều này và trong một phạm vi rất hạn chế, ECM sẽ giảm lượng nhiên liệu phun vào, cung cấp nhiều oxy hơn cho bộ chuyển đổi Mức oxy tích tụ, đẩy tín hiệu O2 đi xuống Tại một điểm xác định trước, việc kiểm soát nhiên liệu sẽ trở về tỷ lệ A/F cân bằng hóa học Khi điều này xảy ra, lượng oxy lại bị cạn kiệt, đẩy tín hiệu O2 phụ lên trên và chu trình sẽ lặp lại Tốc độ lặp lại của chu trình này phụ thuộc vào mức độ hư hỏng của chất xúc tác, tải trọng của động cơ và mức độ hiệu chỉnh được xác định bởi chương trình kiểm soát nhiên liệu của ECM
- Giám sát bầu xúc tác khí thải Catalytic :
Hệ thống chẩn đoán đo khả năng lưu trữ oxy (OSC) của chất xúc tác Điều này dựa trên mối tương quan giữa hiệu suất chuyển đổi chất xúc tác và khả năng lưu trữ oxy Hiệu suất của chất xúc tác được theo dõi bằng cách so sánh tín hiệu đầu ra của cảm biến A/F trước bầu xúc tác với tín hiệu nhận được từ cảm biến A/F sau bầu xúc tác
ECM sử dụng sự thay đổi điện áp giữa các cảm biến này để đo hiệu suất của bầu xúc tác Khi bộ chuyển đổi hoạt động bình thường, cảm biến sau bầu xúc tác sẽ hoạt động kém hơn đáng kể so với cảm biến trước bầu xúc tác Điều này là do bộ chuyển đổi lưu trữ và giải phóng oxy khi cần thiết trong quá trình khử và oxy hóa, do đó cảm biến sau xúc tác tiếp xúc với khí thải với rất ít sự thay đổi nồng độ oxy
Sau khi động cơ và chất xúc tác được làm nóng và đáp ứng các điều kiện kích hoạt giám sát sẵn sàng Quá trình khởi động bầu xúc tác được xác định bằng tính toán trong chương trình bên trong của ECM Tải động cơ, nhiệt độ nước làm mát động cơ và thời gian là những yếu tố chính được sử dụng để xác định nhiệt độ chất xúc tác
Các mẫu xe sau này được trang bị cảm biến A/F ở vị trí S1 sử dụng Kiểm soát tỷ lệ không khí/nhiên liệu chủ động để giám sát hiệu suất của bộ chuyển đổi xúc tác, cảm biến A/F
Hình 3 15: Giám sát tín hiệu bầu Catalytic
- Mã lỗi DTC liên quan đến bầu xúc tác khí thải Catalytic :
P0420: Catalyst System Efficiency Below Threshold (Bank 1) (two-trip)
P0430: Catalyst System Efficiency Below Threshold (Bank 2) (two-trip)
Trước khi xác định xem cảm biến A/F hoặc O2 có bị lỗi hay không, điều cần thiết là cảm biến A/F và/hoặc O2 (khí thải) phải ở nhiệt độ hoạt động Trước khi kiểm tra cảm biến khí thải, hãy cho động cơ chạy ở tốc độ 2.500 đến 3.000 vòng/phút trong khoảng 3 phút Điều này sẽ đảm bảo rằng tất cả các cảm biến khí thải đều ở nhiệt độ hoạt động và sẵn sàng để thử nghiệm
Sau khi kích hoạt các cảm biến với điều kiện động cơ thích hợp, hãy luân phiên tốc độ động cơ trong khoảng từ 2.000 đến 3.000 vòng/phút trong khoảng thời gian 2 giây đồng thời quan sát các chỉ số thông số cảm biến A/F bằng Techstream
Hình 3 16: Theo dõi tín hiệu A/F
Trong hình minh họa, tốc độ động cơ được thay đổi luân phiên trong khoảng 2.000 đến 3.000 vòng/phút trong khoảng thời gian 2 giây Nếu tín hiệu cảm biến A/F(S2) sau bầu catalytic không dao động lên xuống thường xuyên thì bầu Catalytic đang hoạt động bình thường
Chẩn đoán hệ thống nhiên liệu
Yếu tố quan trọng để nhận biết được tình trạng động cơ đang thiếu hay thừa nhiên liệu dựa vào thông số Fuel Trim mà cụ thể là 2 yếu tố chính: Short Term Fuel Trim (STFT) và Long Term Fuel Trim (LTFT)
3.6.1 Tổng quan về Fuel Trim
Fuel Trim là sự điều chỉnh của ECM thêm hoặc bớt đi nhiên liệu để giữ cho tỉ lệ hòa khí khi động cơ ô tô hoạt động luôn đạt được tỉ lệ “lý tưởng” 14.7 /1
14.7/1 là tỉ lệ hòa khí lý thuyết tối ưu hoàn hảo cho động cơ hoạt động ở chế độ vòng lặp khép kín Close Loop Khi tỉ lệ hòa khí nhỏ hơn 14.7 /1 thì có nghĩa hỗn hợp giàu nhiên liệu Khi hòa khí giàu có thể làm cho động cơ sinh ra nhiều công suất hơn, mạnh hơn, bốc hơn nhưng cũng gây tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn và lượng khí thải sinh ra nhiều hơn đặc biệt có thể gây kích nổ
Hình 3 17: Nguyên lý vòng lặp kín ở động cơ
73 Ở chiều ngược, khi tỉ lệ hòa khí lớn hơn 14.7/1, có nghĩa là tỉ lệ không khí nhiều hơn nhiên liệu, nên hỗn hợp nghèo Khi hòa khí nghèo sẽ giúp cho động cơ tiết kiệm hơn vì tiêu tốn ít nhiên liệu hơn, nhưng sự thật không phải như vậy, động cơ cháy nghèo sẽ gây tình trạng quá nhiệt động cơ, quá nhiệt có thể dẫn đến kích nổ gây mất công suất động cơ
Và để khắc phục những yếu điểm trên ECM sẽ nhận nhiệm vụ điều hiệu chỉnh tỉ lệ hòa khí nhờ vào tín hiệu của cảm biến A/F gửi về và Fuel Trim sẽ phản ánh điều đó cho chúng ta biết Fuel Trim là thông số thể hiện sự phản ứng của ECM ngược lại đối với tình trạng hoạt động của động cơ, có nghĩa là khi động cơ đang nghèo nhiên liệu , Fuel Trim sẽ thể hiện ECM đang bù nhiên liệu vào còn khi động cơ đang giàu, Fuel Trim sẽ thể hiện ECM đang cắt bớt nhiên liệu đi, từ hình dưới đây biểu thị rất rõ điều đó
Hình 3 18: Theo dõi tín hiệu cảm biến A/F
Ta thấy khi tín hiệu của cảm biến A/F giảm , đồng nghĩa là động cơ đang hoạt động ở chế độ giàu nhiên liệu , STFT cũng sẽ giảm bớt để cắt bớt lượng nhiên liệu Còn khi tín hiệu
74 cảm biến A/F tăng , động cơ hoạt động ở chế độ nghèo nhiên liệu , STFT cũng sẽ tăng để bù lượng nhiên liệu
Open loop and Close loop :
Khi ECM đang điều chỉnh thời gian phun dựa trên phản hồi của cảm biến A/F S1 , nó được gọi là điều khiển nhiên liệu “vòng lặp kín” Khi ECM bỏ qua thông tin cảm biến , nó được gọi là “vòng lặp hở” Trạng thái vòng lặp có thể thay đổi vì nhiều lý do và có thể được hiển thị theo nhiều cách khác nhau trên Techstream
Trong điều kiện bình thường, ECM sẽ ở trạng thái vòng lặp hở cho đến khi cảm biến O2 (S1) hoặc A/F (S1) đạt đến nhiệt độ hoạt động Khi cảm biến O2 (S1) hoặc A/F (S1) đạt đến nhiệt độ hoạt động, ECM sẽ chuyển sang chế độ vòng kín Đồng thời khi xe tăng tốc đột ngột thì ECM sẽ chuyển từ trạng thái vòng lặp kín sang vòng lặp mở Xe được trang bị cảm biến A/F (S1) sẽ đi vào vòng khép kín nhanh hơn nhiều so với xe được trang bị cảm biến O2 (S1)
3.6.2 Short Term Fuel Trim – Long Term Fuel Trim là gì?
Short Term Fuel Trim (STFT): là thông số hiệu chỉnh nhiên liệu trong khoảng thời gian ngắn (Short Term) cập nhật thay đổi liên tục khoảng vài giây một lần Khi ta nhìn đồ thị dữ liệu sẽ thấy dữ liệu thay đổi lên xuống liên tục, biểu đồ của Short Term giống dạng hình SIN là tốt
Long Term Fuel Trim (LTFT): là thông số hiệu chỉnh nhiên liệu trong khoảng thời gian dài (Long Term) LTFT sẽ phụ thuộc vào STFT, vì về bản chất LTFT là giá trị trung bình trong một khoảng thời gian của STFT Giá trị của LTFT sẽ ít thay đổi bởi sau một khoảng thời gian dài nó mới cập nhật
3.6.3 Thông số của Fuel Trim
Khi kiểm tra, Fuel Trim có giá trị dương nghĩa là ECU đang điều khiển tăng lượng nhiên liệu phun vào (tăng thời gian nhấc kim) Có nghĩa, lúc này hỗn hợp đang nghèo nên ECU tăng lượng phun nhiên liệu để bù vào phần nhiên liệu đã bị mất
Và ngược lại, khi kiểm tra Fuel Trim có giá trị âm nghĩa là ECU đang điều khiển giảm lượng nhiên liệu (giảm thời gian nhấc kim) Lúc này, hỗn hợp trong động cơ đang quá giàu nên sẽ hiệu chỉnh cắt giảm lượng nhiên liệu Để biết được lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt là đang giàu hay đang nghèo thì ECU đã dựa vào cảm biến A/F hoặc Oxy đầu tiên trước bầu lọc Khi A/F báo nghèo thì ECU sẽ điều khiển bù , tăng thời gian phun , còn A/F báo giàu thì ECU sẽ điều khiển cắt giảm
Hình 3 19: Thông số Fuel Trim
Hình 3 20: Điều kiện thiết lập mã lỗi
Thông số chuẩn của fuel trim :
Ta theo dõi biểu đồ của Fuel Trim thì sẽ nhận thấy nó liên tục dao động lên xuống, kiểu gần giống hình SIN Giá trị của thông số Fuel Trim càng gần bằng 0 thì xe hoạt động càng tốt , biên độ của nó từ -8% cho đến 8% là giá trị hoạt động bình thường , còn nếu nằm ngoài khoảng này chứng tỏ đang có vấn đề
-Nếu LTFT hoặc STFT có giá trị từ âm 20 – 25% sẽ set nên mã lỗi P0172: System too rich bank 1 – Hệ thống quá giàu nhánh 1, hoặc Mã lỗi P0175: System too rich bank 2 – Hệ thống quá giàu nhánh 2
-Nếu LTFT hoặc STFT có giá trị từ dương 20 – 25% sẽ set nên mã lỗi P0171: System too lean bank 1 – Hệ thống quá nghèo nhánh 1 hoặc Mã lỗi P0174: System too lean bank 2 – Hệ thống quá nghèo nhánh 2
Như hình dưới đây giá trị Fuel Trim đang bằng 25% chứng tỏ động cơ đang quá nghèo
Chẩn đoán hệ thống thu hồi hơi xăng (EVAP)
Động cơ A25A-FKS trên Toyota Camry sử dụng hệ thống thu hồi hơi xăng (EVAP) loại Late Type (Intrusive) với Vacuum Pump (Key-OFF)
Loại hệ thống này sử dụng một bơm chân không điện để chủ động hút hơi xăng từ bình nhiên liệu ngay cả khi động cơ tắt, đảm bảo khả năng thu gom hơi xăng tối ưu và đáp ứng tiêu chuẩn khí thải LEV II khắt khe của California
Dưới đây là một số đặc điểm chính của hệ thống EVAP trên động cơ A25A-FKS:
- Bơm chân không điện: Hỗ trợ hút hơi xăng chủ động, kể cả khi động cơ không hoạt động
- Bộ lọc than hoạt tính: Loại bỏ tạp chất và mùi hôi từ hơi xăng trước khi đưa vào buồng đốt
- Van điều khiển: Điều chỉnh lưu lượng hơi xăng dựa trên điều kiện hoạt động của động cơ
- Bộ điều khiển PCM: Giám sát và điều khiển hoạt động tổng thể của hệ thống EVAP
- Hệ thống EVAP đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu khí thải độc hại từ xe, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả nhiên liệu cho xe Toyota Camry
3.7.1 Tổng quan về hệ thống EVAP loại muộn
Loại muộn, còn được gọi là loại Intrusive , được phát triển để đáp ứng tiêu chuẩn bắt buộc rất nghiêm ngặt về phát hiện lỗ 0,5mm (0,020 inch) Hệ thống này sử dụng nhiều thành phần giống như loại sớm Các hoạt động của thanh lọc, giảm chân không, giảm áp suất và ORVR giống hệt với loại sớm Tuy nhiên, các mục sau đây đã được thay đổi:
• Cảm biến áp suất hơi được kết nối với bình chứa và không được chuyển sang bình chứa
Nó được tham chiếu theo khí quyển (được đặt thành 762 mmHg ở áp suất khí quyển)
• VSV ba chiều đã được thay thế bằng VSV bypass kết nối hộp đựng và bể chứa trong quá trình vận hành màn hình
• Một van Canister Close (CCV) đã được bổ sung trên đường dẫn khí vào cho phép hệ thống được kín
Hình 3 22: Tổng quan hệ thống EVAP loại muộn 3.7.2 Nguyên lí hoạt động
Hình 3 23: Quá trình hút chân không qua bầu lọc
- Hút chân không thông qua bầu lọc than hoạt tính: Có thể giảm bớt chân không trong bình nhiên liệu bằng cách cho không khí đi vào qua hộp Canister close valve thường mở, cho phép không khí sạch đi vào hộp
- Hút chân không thông qua nắp xăng : Độ chân không trong bình cũng có thể được giải tỏa thông qua nắp bình xăng
Hình 3 24: Quá trình hút chân không thông qua nắp bình xăng
- Áp suất trong bình xăng , giảm thông qua bầu lọc than hoạt tính : Áp suất trong bể có thể được giảm bớt thông qua air drain valve của bầu lọc
Hình 3 25: Áp suất bình xăng giảm thông qua bầu lọc
- Purge valve ( van xả ) : Trong quá trình lọc, hơi được hút ra khỏi bầu than hoạt tính và được gửi đến cổ hút của động cơ để đốt cháy
- ORVR Operation: Trong quá trình đổ xăng , van chênh áp và van xả khí mở ( air drain valve ) Hơi nhiên liệu được hấp thụ bởi bầu than hoạt tính và không khí dư thừa được thoát ra ngoài khí quyển
Hình 3 27: Hoạt động của van ORVR 3.7.3 Giám sát , chẩn đoán hệ thống EVAP
Một độ chân không rất nhỏ được áp dụng cho hệ thống EVAP ECM xác định xem có vấn đề gì trong hệ thống hay không dựa trên tín hiệu cảm biến áp suất hơi Các điều kiện cần thiết để bộ giám sát của hệ thống này chạy bao gồm:
• Bỡnh xăng đó đầy khoảng ẵ đến ắ
• Độ cao 7.870 feet (2.400 mét) trở xuống
• ECT và IAT trong khoảng từ 40 đến 95 độ F (4,4 đến 35 độ C)
• ECT và IAT cách nhau 13 độ F (7 độ C)
Hình 3 28: Giám sát và thiết lập mã lỗi Sau đây là tổng quan chung về hoạt động giám sát hệ thống EVAP :
1 Trình tự giám sát bắt đầu bằng việc khởi động động cơ nguội Cảm biến IAT và ECT phải có nhiệt độ gần như giống nhau và nằm trong khoảng từ 50 đến 90 độ F
2 Sau một khoảng thời gian lái xe (5–20 phút), ECM sẽ bật Purge valve
3 Tiếp theo, ECM sẽ ĐÓNG CCV (Canister close valve) và mở bypass valve trong khi tiếp tục thực hiện chu trình thanh lọc Điều này sẽ làm giảm áp suất trong hệ thống EVAP Nếu
83 áp suất không giảm, ECM đánh giá hệ thống thanh lọc bị lỗi và thiết lập DTC P0441: Vận hành thanh lọc VSV
4 Khi áp suất đạt đến điểm xác định trước, VSV thanh lọc được tắt và ECM sẽ đo tốc độ tăng áp suất trong hệ thống Tốc độ tăng áp suất cho biết có rò rỉ hay không và rò rỉ lớn hay nhỏ Tùy thuộc vào mức độ rò rỉ, ECM sẽ đặt DTC P0440 hoặc DTC P0442: Đã phát hiện rò rỉ hệ thống EVAP Theo nguyên tắc chung, mức tăng 2 mmHg mỗi 5 giây là có thể chấp nhận được
5 Tiếp theo, ECM sẽ mở Canister close valve và theo dõi cảm biến áp suất hơi để phát hiện áp suất tăng nhanh Nếu mức tăng áp suất không đủ mạnh, ECM sẽ thiết lập DTC P0446: Kiểm soát thông hơi, Vận hành CCV và Vận hành bỏ qua VSV
6 Cuối cùng, ECM sẽ mở VSV thanh lọc và kết thúc quá trình kiểm tra.
Hệ thống cam thông minh VVT-I , VVT-IE
3.8.1.Bộ giám sát VVT-I , VVT-IE
Hệ thống VVT-I , VVT-IE được theo dõi để phát hiện nhiều trục trặc Sau đây là bản tóm tắt về giám sát hệ thống :
- Camshaft Position Over-Advanced, Over-Retarded, or System Performance: ECM thực hiện điều khiển van OCV Van OCV điều chỉnh áp suất dầu cung cấp cho bộ điều khiển VVT-i Bộ điều khiển VVT có thể tiến hoặc lùi trục cam nạp Nếu chênh lệch giữa giá trị thực tế ( actual ) và giá trị mục tiêu ( target ) lớn hơn mức cho phép thì ECM sẽ hiểu điều này là do bộ điều khiển VVT bị trục trặc và thiết lập DTC
- Crankshaft Position – Camshaft Position Correlation: Để theo dõi mối tương quan giữa vị trí trục cam nạp và vị trí trục khuỷu, ECM sẽ kiểm tra giá trị VVT learning khi động cơ chạy không tải Giá trị VVT learning được hiệu chỉnh dựa trên vị trí trục cam và vị trí trục khuỷu Thời điểm phối khí nạp được đặt ở góc nhỏ nhất khi động cơ chạy không tải Thời điểm van xả được đặt ở góc lớn nhất khi động cơ chạy không tải Nếu giá trị học VVT nằm ngoài phạm vi quy định, ECM sẽ sáng đèn MIL và thiết lập DTC
- Camshaft Position Sensor Circuit: Nếu cảm biến VVT không truyền tín hiệu mặc dù động cơ đang quay hoặc chuyển động quay của trục cam và trục khuỷu không đồng bộ, ECM sẽ hiểu đây là sự cố của cảm biến và thiết lập DTC
- Camshaft Position Actuator Circuit: ECM phát hiện sự cố và thiết lập DTC khi chênh lệch giữa giá trị thực tế ( actual ) và giá trị mục tiêu ( target ) lớn hơn mức cho phép
3.8.2 Chẩn đoán hệ thống VVT-IE cam nạp
3.8.2.1 Kiểm tra các giá trị camshaft timing
Tiến hành kết máy chuẩn đoán hoặc Techstream với xe , nổ máy ở chế độ cầm chừng Vào mục data stream chọn các giá trị cần xem
Hình 3 29: Theo dõi sự thay đổi góc cam
Thời điểm phối khí thực tế “actual” nó phải gần bằng so với thời điểm phối khí mục tiêu “target” Ở chế độ nổ máy cầm chừng thì giá trị cam nạp ở khoảng 25 Deg Nếu giá trị thực tế chênh lệch so với giá trị mục tiêu thì hệ thống VVT-iE đang gặp lỗi
3.8.2.2 Active test Để kiểm tra hệ thống VVT-iE còn hoạt động bình thường hay không ta sử dụng chức năng active test VVT-iE
Hình 3 30: Dùng Active Test kiểm tra
Tiến hành tăng giá trị Angle Bank 1 và quan sát Nếu hệ thống còn hoạt động tốt thì giá trị thực tế phải bằng so với giá trị mục tiêu , càng tăng góc mở thì động cơ càng rung giật
3.8.2.3 Kiểm tra bộ chấp hành của VVT-iE
Tiến hành tháo motor của VVT-iE ra khỏi động cơ
Hình 3 31: Cấu tạo cụm VVT-iE
Tiến hành đo kiểm để xác định khe hở giữa motor và Roto , khe hở lớn nhất cho phép
< 0.70mm Nếu khe hở lớn hơn mức cho phép tiến hành thay thế motor , Roto
Hình 3 32: Đo kiểm khoảng cách motor
Hình 3 33: Đo kiểm khoảng cách Roto rồi tính khe hở 3.8.2.4 Kiểm tra nguồn cấp , tín hiệu của motor VVT-iE
Hình 3 34: Mạch điện motor VVT-iE
- Bật On chìa khóa , tiến hành dùng đồng hồ VOM đo điện áp nguồn cấp tới chân số 2 : VV : tốt ; V=0V : motor mất nguồn cấp
- Off chìa khóa , đo thông mạch , kiểm tra mass chân số 3 của motor : R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây
- Đo thông mạch lần lượt các chân 1,4,5,6 của motor về hộp ECM : R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây Hoặc có thể dùng máy đo xung để kiểm tra xung của các chân trên
Hình 3 35: Kiểm tra xung 3.8.3 Chẩn đoán hệ thống VVT-I cam xả
3.8.3.1 Kiểm tra van điều khiển dầu phối khí
Van điều khiển dầu phối khí vào bộ chấp hành VVT-i có tên gọi là van OCV (Oil Control Valve) Để kiểm tra van này ta có thể kiểm tra như sau:
- Đo điện trở của cuộn dây: Dùng đồng hồ van năng, để thang đo ôm, đo điện trở cuộn dây sau đó so sánh với tiêu chuẩn
- Cấp điện áp 12 V của acquy vào chân số 1 của van , chân còn lại ta tiến hành nhịp mass, quan sát trực quan , nếu ty van vẫn còn nhảy tức là van còn hoạt động tốt
- Nếu lỗi phần mạch điện điều khiển thì kiểm tra như sau:
Off khóa điện , rút giắc OCV , ECM Tiến hành đo thông mạch lần lượt chân số 1 và 2 của van về chân VOP+ , VOP- : R ~ 0: tốt; R ~ ∞: đứt dây
Nổ máy , sử dụng máy đo xung để kiểm tra hộp ECM có điều khiển van OCV hay không, tiến hành đạp ga để quan sát sự thay đổi của xung vuông
Hình 3 36: Mạch điện van OCV 3.8.3.2 Các lỗi liên quan tới thời điểm phối khí , phần cơ khí
Vị trí tương quan giữa cốt cam và cốt máy bị sai lệch so với mục tiêu, lỗi này thường là do các lỗi cơ khí gây ra:
- Van OCV sử dụng lâu ngày sẽ bị mòn, từ đó dầu có thể bị rò rỉ từ đó làm việc điều chỉnh áp suất dầu không còn chính xác Hoặc các cặn bẩn bám trên van làm cho van bị nghẹt
Hình 3 37: Kiểm tra hành trình di chuyển van OCV
Kiểm tra van có di chuyển trơn tru hay không Khoảng cách dịch chuyển của van phải từ 4,3mm trở lên
- Do bảo dưỡng động cơ không tốt , sử dụng quá thời gian thay nhớt hoặc thay nhầm nhớt giả , nhớt biến chất sinh ra các cặn bẩn , từ đó làm nghẹt van điều khiển và nghẹt bộ điều khiển VVT-i
Hình 3 38: Kiểm tra van OCV 3.9 Tổng quan về một số hệ thống khác
Bộ giám sát nhiệt độ , kiểm tra tốc độ tăng nhiệt độ nước làm mát Nếu bộ giám sát phát hiện nhiệt độ nước làm mát khác với dữ liệu trong ECM về nhiệt độ nước làm mát sau một khoảng thời gian xác định trước, ECM sẽ thiết lập một trong một số DTC tùy thuộc vào sự cố :
P0116: Engine Coolant Temperature Circuit Range/Performance Problem
P0125: Insufficient Coolant Temperature for Closed Loop Fuel Control
Hình 3 39: Biểu đồ giám sát nhiệt độ theo thời gian 3.9.2 Hệ thống EGR
Hệ thống EGR dẫn một lượng nhỏ khí thải trở lại đường ống nạp trong một số điều kiện vận hành động cơ nhất định để giảm nhiệt độ và áp suất buồng đốt để giảm thiểu phát sinh các khí độc hại Điều này giúp kiểm soát tiếng gõ động cơ và giảm lượng khí thải nitơ oxit
Hệ thống EGR được giám sát vì lỗi hệ thống có thể ảnh hưởng đến lượng khí thải Phương pháp giám sát phát hiện nhiệt độ/vị trí van EGR được sử dụng để phát hiện:
- Mức độ lưu lượng EGR (quá nhiều hoặc quá ít)
- Cảm biến hở hoặc chập mạch
- P0401: Insufficient Flow (lưu lượng EGR không đủ) ECM so sánh nhiệt độ EGR với IAT khi van EGR mở Nhiệt độ EGR thấp được hiểu là lỗi hệ thống
