tìm hiểu đặc điểm cấu tạo, hoạt động và chức năng của mô hình hệ thống phun xăng kfz – 2001d

Hàng loạt các cảm biến điện, cảm biến nhiệt, cảm biến đo lưu lượng trên đường nạp, cảm biến ôxy trên đường thải, xôlênoy chống tự cháy, xôlênoy tự tăng tốc khi mở điều hòa nhiệt độ của ô

LỜI NÓI ĐẦU

Từ đầu thập kỷ 90, cùng với sự phát triển của một nền kinh tế mở năng động mang tính thị trường, các phương tiện vận tải hiện đại từ các nước có nền công nghiệp tiên tiến được nhập vào Việt Nam ngày càng nhiều để thay thế cho các xe, máy thuộc các thế hệ cũ và lạc hậu về kỹ thuật Nền công nghiệp ôtô của nước nhà, tuy còn non trẻ nhưng đã bắt đầu có những bước đi đầy triển vọng

Những năm gần đây, ở Việt Nam xe hơi đã bắt đầu sử dụng rộng rãi, số lượng ôtô hiện đại sử dụng động cơ xăng nhập vào nước ta ngày càng nhiều Các ô

tô này đều được cải tiến theo xu hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, giảm độ độc hại của khí thải…những cải tiến trên là nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người và những quy định khắt khe về ô nhiễm môi trường

Đối với động cơ đốt trong thì quá trình tạo hỗn hợp cháy để có được hỗn hợp cháy yêu cầu là rất quan trọng vì nó sẽ quyết định chất lượng của quá trình cháy

Mà quá trình cháy ảnh hưởng đến tính năng và chất lượng của các chỉ tiêu kinh tế

kỹ thuật của động cơ Để đáp ứng được yêu cầu đó, nhờ vào tiến bộ của công nghệ thông tin mà hệ thống nhiên liệu ở động cơ xăng có sự chuyển đổi từ việc dùng cacbuarator để hoà trộn xăng- không khí sang dùng hệ thống phun xăng kiểu cơ khí, phun xăng kiểu điện tử

Đối với động cơ phun xăng kiểu cơ khí, được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí, điều chỉnh lưu lượng xăng phun ra do chính độ chân không trong ống hút điều khiển, xăng được phun ra liên tục và được định lượng tuỳ theo khối lượng không khí nạp

Đối với hệ thống phun xăng điện tử, nhờ vào hàng loạt các cảm biến và bộ vi

xử lý để cảm nhận thông tin từ ô tô để quá trính phun xăng cho thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ

Với mục đích củng cố kiến thức đã học, đào sâu những kiến thức về nguyên

lý và cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ xăng, nhằm nâng cao kiến thức chuyên ngành ô tô Em được khoa cơ khí giao chuyên đề tốt nghiệp:

Tên đề tài: Tìm hiểu đặc điểm cấu tạo, hoạt động và chức năng của mô hình

hệ thống phun xăng KFZ – 2001D tại phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các

thiết bị năng lượng bộ môn kỹ thuật Ô tô Với nội dung bao gồm:

Chương 1: Giới thiệu chung

Chương 2: Đặc điểm cấu tạo nguyên lý hoạt động của mô hình hệ thống phun xăng KFZ-2001D

Chương 3: Các bài thực hành trên mô hình hệ thống phun xăng KFZ -

2001D

Chương 4: Kết luận và đề xuất ý kiến

Qua thời gian thực hiện đến nay em đã hoàn thành các nội dung của chuyên

đề Nhưng do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế cho nên đề tài không thể tránh khỏi những thiếu xót Kính mong quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp góp ý để đề tài này hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cám ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Th.S.Vũ Thăng Long đã dạy dỗ em trong suốt quá trình học tập và các bạn đã giúp

đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện chuyên đề

Nha Trang, tháng 4 năm 2007

SV Ninh Thanh Tuấn

Chương 1.

GIỚI THIỆU CHUNG

Trong những năm gần đây, số lượng ô tô hiện đại sử dụng động cơ xăng nhập vào nước ta ngày càng nhiều Các kiểu ô tô này đều đã được cải tiến theo xu

hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hóa mọi quá trình điều khiển và đặc biệt áp dụng mọi biện pháp, thành tựu khoa học để giảm đến mức tối thiểu các chất độc hại như cacbua hyđrô (CH), mono ôxyt cacbon (CO), ôxyt nitơ (NOx), các hạt cacbon tự do (C) có trong thành phần khí xả của động cơ Việc nghiên cứu hoàn thiện quá trình cháy của động cơ nhằm đạt hiệu quả cao và chống ô nhiễm môi trường đã làm kết cấu của động cơ đốt trong đặc biệt là động cơ xăng trở nên ngày càng phức tạp Hệ thống nhiên liệu và hệ thống điện của động cơ xăng hiện đại đã thay đổi rất nhiều Hàng loạt các cảm biến điện, cảm biến nhiệt, cảm biến đo lưu lượng trên đường nạp, cảm biến ôxy trên đường thải, xôlênoy chống tự cháy, xôlênoy tự tăng tốc khi mở điều hòa nhiệt độ của ôtô, cơ cấu tự động

mở bướm gió, cơ cấu giảm chấn ga, hệ thống điện tử kiểm soát thành phần tỷ lệ xăng – không khí, hệ thống vi tính kiểm soát khí hỗn hợp, bộ điều khiển trung tâm (ECU) và các hệ thống điện tử khác như: hệ điều khiển, hệ chuẩn đoán sự cố theo

mã số

Hệ thống điều khiển phun xăng (Electronic Fuel Injection) bao gồm các cảm biến liên tục đo đạc các trạng thái hoạt động của động cơ đốt trong, một bộ cảm biến điện tử (Electronic Control Unit) đánh giá các tín hiệu vào của các cảm biến bằng cách so sánh với giá trị tối ưu trong bộ nhớ đã được lập trình từ trước Sau đó tính toán và hình thành các xung điều khiển đưa đến các thiết bị thực hiện

Việc ứng dụng kỹ thuật điện tử để điều khiển động cơ đốt trong là cung cấp

sự chính xác và thích nghi cần thiết để giảm lượng khí thải độc hại và lượng tiêu hao nhiên liệu, cung cấp khả năng vận hành tối ưu cho các chế độ hoạt động khác nhau và cung cấp khả năng tự chẩn đoán khi các hư hỏng xảy ra

1.1 Công dụng của hệ thống phun xăng

1.1.1 Giảm tiêu hao nhiên liệu cho động cơ

Hệ thống phun xăng (HTPX) cho phép định lượng nhiên liệu rất chính xác, phù hợp với hai điều kiện làm việc của động cơ, có tính đến yếu tố vận hành như: môi trường (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm), tình trạng kỹ thuật như hao mòn, sự cố và các yếu tố khác như mức độ độc hại trong khí xả của động cơ

Việc phun xăng vào xupap nạp cho phép phân bố tốt hỗn hợp hòa khí cho từng xilanh và tránh được các vấn đề hay gặp phải, ở bộ chế hòa khí cổ điển trước đây, nhất là hiện tượng hơi xăng ngưng đọng trên đường nạp và tình trạng hỗn hợp không đồng nhất, đậm nhạt không đều ở các xilanh khác nhau Trên một số HTPX hiện đại còn có thể cho phép điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp của từng vòi phun để tính đến tình trạng hao mòn của từng xilanh riêng biệt

Một chương trình thử nghiệm của trường đại học bách khoa Viên (Áo) cho thấy rằng với cùng một xe ôtô và trong cùng một điều kiện vận hành, HTPX cho phép tiết kiệm tới 11% nhiên liệu so với bộ chế hòa khí cổ điển Nếu sử dụng phương pháp cắt phun tự động trong các chế độ: phanh động cơ (khi xe chạy xuống đèo cao, dốc dài) thì có thể giảm tiêu hao nhiên liệu tới 16%

1.1.2 Tăng hiệu suất thể tích của động cơ

Ở động cơ phun xăng sức cản khí động trên đường được giảm bớt do bỏ bộ chế hòa khí Kết cấu đường nạp có thể được tối ưu hóa để nạp đầy tối đa động cơ trong mọi chế độ vận hành

Bộ điều khiển trung tâm của một số hệ thống HTPX hiện đại (Bosch motronic, Marelli weber, Poerburg Ecojec M, Siemens fenix 4,…) còn chỉ huy đồng thời cả hai hệ thống HTPX và hệ thống đánh lửa, nhờ đó cho phép tối ưu hóa cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa để tăng hiệu suất của động cơ

1.1.3 Động cơ nhạy cảm với điều khiển hơn và làm việc tốt hơn ở các chế độ không ổn định

Các quá trình điều khiển bằng điện – điện tử có quán tính rất nhỏ

Hiệu quả gia tốc tức thời do xăng được phun ngay gần xupap nạp

Rút ngắn và tối ưu hóa quá trình khởi động và sấy nóng động cơ

Cải thiện sự làm việc ổn định của động cơ ở chế độ không tải

1.1.4 Khí thải bớt độc hại hơn

Do xăng được phun ra dưới dạng sương mù (đường kính hạt chỉ độ vài trăm

m) nên hỗn hợp nhiên liệu khí được chuẩn bị tốt hơn, phân phối đều hơn trong các xilanh nên chạy tốt hơn

Việc sử dụng cảm biến Lambda kết hợp với bộ xúc tác khí thải cho phép đạt được hỗn hợp chuẩn ở các chế độ làm việc mong muốn của động cơ và giảm đến mức cho phép các thành phần độc hại trong khí xả

1.1.5 Hoạt động tốt trong mọi điều kiện địa hình và thời tiết, không phụ thuộc vào tư thế của xe (lên xuống dốc cao và cua gấp…)

Tuy vậy HTPX cũng có một số điểm hạn chế so với bộ chế hòa khí cổ điển

đó là:

- Cấu tạo phức tạp, độ nhạy cảm cao, yêu cầu khắt khe về chất lượng nhiên liệu và không khí (lọc phải rất tốt), sữa chữa bảo dưỡng khó, đòi hỏi trình độ chuyên môn cao

- Giá thành còn đắt

- Tuy nhiên, với đà phát triển hiện nay của kỹ thuật phun xăng,với sự giảm giá thành liên tục của các linh kiện, thiết bị điện tử và nhất là với những quy định càng ngày càng ngặt nghèo về mức độ độc hại của khí xả, các HTPX sẽ ngày càng được sử dụng rộng rãi Nhiều chuyên gia ước tính rằng đến nay hơn 80% xe du lịch xuất xưởng sẽ được trang bị động cơ phun xăng

1.2 Phân loại các hệ thống phun xăng

Theo số vòi phun sử dụng  Hệ thống phun xăng một điểm

 Hệ thống phun xăng hai điểm

 Hệ thống phun xăng nhiều điểm Theo nguyên tắc làm việc của HTPX  Hệ thống phun xăng cơ khí

 Hệ thống phun xăng điện tử

Theo nguyên lý lưu lượng khí nạp

 HTPX với lưu lượng kế

 HTPX lưu lượng kế khối lượng kiểu dây đốt nóng

 HTPX với lưu lượng kiểu áp suất – tốc độ

Bảng 1-1 Phân loại tổng quát HTPX

1.2.1 Phân loại theo số vòi phun sử dụng

1.2.1.1 Hệ thống phun xăng một điểm (Monopoint hay SPI_single Point injection) có khi còn được gọi là hệ thống phun xăng trung tâm (Injection centrale)

Việc chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu khí được tiến hành ở một vị trí tương tự như trường hợp bộ chế hòa khí, sử dụng một vòi phun duy nhất Xăng được phun vào đường nạp, bên trên (thượng lưu) bướm ga Hỗn hợp được tạo thành trên đường nạp Hệ thống này được sử dụng khá phổ biến trên động cơ các loại xe công suất nhỏ, do cấu tạo tương đối đơn giản và giá thành không quá cao

Ví dụ: Bosch mono – jetronic (còn được gọi là M – Jetronic), Chrysler monopoint, General motors (GMC) monopoint, Solex monopoint…

1.2.1.2 Hệ thống phun xăng hai điểm (Bipoint)

Thực chất đây là một biến thể của hệ thống phun xăng thứ hai đặt bên dưới (hạ lưu) bướm ga, nhằm cải thiện chất lượng quá trình tạo hỗn hợp

Ví dụ: Honda PGM- F1 bipoint dùng cho động cơ Honda 1600cm3 (xe Honda civic 1,6I)

1.2.1.3 Hệ thống phun xăng nhiều điểm (Multipoint)

Mỗi xilanh động cơ được cung cấp nhiên liệu bởi đường ống nạp ở vị trí gần xupap nạp Thường dùng cho xe du lịch cao cấp có dung tích xilanh lớn (trên 1600cm3)

Ví dụ: Bosch motronic và L- jetronic, Misubishi, Honda PGM – FI, Weber marelli, Siemens fenix

1.2.2 Phân loại theo nguyên tắc làm việc của HTPX

1.2.2.1 Hệ thống phun xăng cơ khí

Trong hệ thống loại này việc dẫn động, điều khiển, điều chỉnh định lượng hỗn hợp được thực hiện theo một số nguyên lý cơ bản như động học, động lực học,

cơ học chất lỏng, nhiệt động lực học Cần phân biệt hai loại HTPX cơ khí:

- Loại thứ nhất được dẫn động bởi động cơ đốt trong, bao gồm một bơm xăng và một bộ phận định lượng nhiên liệu, hoạt động giống như hệ thống phun nhiên liệu của động cơ điesel

- Loại thứ hai hoạt động độc lập, không có dẫn động cơ khí từ động cơ

Ví dụ: Hệ thống Kugelfischer (Peugeot 404, Lancia flavia,BMW)

Hệ thống Lucas (Riumbh 2000)

Hệ thống Hilborn và Tecalemit

Hệ thống Bosch K- Jetronic

1.2.2.2 Hệ thống phun xăng điện tử

Ở các HTPX loại này, một loạt cảm biến sẽ cung cấp thông tin dưới dạng tín hiệu điện liên quan đến các thông số làm việc của động cơ, cho một số thiết bị tính toán thường được gọi là bộ xử lý và điều khiển trung tâm Sau khi xử lý các thông tin này, bộ điều khiển trung tâm sẽ xác định lượng xăng cần cung cấp cho động cơ

theo một chương trình tính toán đã được lập trình sẵn và chỉ huy sự hoạt động của các vòi phun xăng (thời điểm phun và thời gian phun)

Tùy theo kiểu và mức độ hoàn thiện, HTPX điện tử còn có thể thực hiện một

Điều chỉnh Lambda Đây thực chất là sự điều chỉnh hệ số dư lượng không khí thông qua cảm biến ôxy đặt trên đường thải để có hỗn hợp chuẩn (hệ số dư lượng không khí α = 1)

Điều khiển thiết bị thu hồi hơi xăng Bình xăng chỉ được thông với khí quyển thông qua một bộ hấp thụ hơi xăng dùng than hoạt tính Hơi xăng sẽ được tự động đưa trở lại đường nạp ở những điều kiện xác định

Luân hồi khí thải: vì ôxit nitơ (NOx) được tạo ra chủ yếu trong khoảng nhiệt

độ 1800C - 2000C, nên việc giảm nhiệt độ cháy cực đại sẽ góp phần hạn chế lượng khí độc hại này Trong trường hợp hàm lượng NOx trong khí thải vượt quá mức quy định, thiết bị luân hồi cho phép đưa một lượng khí thải từ đường thải trở

về đường nạp, qua đó làm giảm lượng ôxy trong khí nạp dẫn đến hạ nhiệt độ cháy Tất nhiên lượng xăng phun vào trong trường hợp đó cũng phải được hiệu chỉnh thích hợp (hệ thống Bosch motronic) Thực tế giải pháp kỹ thuật này thường được

áp dụng nhiều hơn cho động cơ Diesel vì loại động cơ này luôn hoạt động trong điều kiện thừa ôxy và có hàm lượng NOx trong khí xả cao hơn động cơ xăng

Điều chỉnh tự thích ứng:

Ở một số HTPX điện tử, bộ xử lý điều khiển trung tâm có khả năng tự động điều chỉnh các cảm biến

Ví dụ: HTPX Magneti – marelli

Nhà chế tạo yêu cầu rằng sau khi thay thế một chi tiết nào đó trong hệ thống cần phải ngắt mạch (tháo cầu chì) bộ điều khiển trung tâm trong khoảng 15 phút để xóa (đưa về 0) các thông số hiệu chuẩn Sau đó, khi động cơ được khởi động và sấy nóng, bộ điều khiển trung tâm sẽ tự động ghi nhớ các giá trị hiệu chuẩn mới

Một số HTPX có tính đến phương án làm việc trong điều kiện có sự cố Trong trường hợp một trong các cảm biến bị hỏng chẳng hạn Bộ điều khiển trung tâm sẽ làm việc dựa trên các thông tin nhận được từ các cảm biến còn lại hoặc sẽ tự thay thế thông tin thiếu hay sai lạc do cảm biến hư hỏng bằng một giá trị khác đã được lập trình từ trước (các HTPX Mitsubishi, Magneti- marelli)

Điều khiển hoạt động của động cơ trong các chế độ vận hành không ổn định (khởi động , chạy ấm máy, tăng hoặc giảm tốc…)

Khi khởi động: HTPX làm việc ở chế độ không đồng bộ Vòi phun phun liên tục cho đến khi động cơ hoạt động Để tránh hiện tượng sặc xăng trong trường hợp khởi động quá lâu mà động cơ không nổ, vòi phun sẽ tự động ngừng cung cấp xăng sau một thời gian nhất định (21 giây khởi động đối với hệ thống PGM – FI honda ) HTPX Bosch LE – Jetronic lắp trên xe BMW cho phép kéo dài thời gian phun khi khởi động đến 8 giây nếu như trời lạnh tới -20C

Quá trình sấy nóng: số vòng quay không tải khi động cơ chạy ấm máy sẽ được tự động tăng lên Góc đánh lửa sớm cũng được điều khiển thích hợp và lượng xăng phun ra sẽ biến đổi liên tục tùy theo nhiệt độ động cơ hoặc nhiệt độ nước làm mát

Giảm ga đột ngột: hệ thống điều khiển trung tâm sẽ ngắt quá trình phun xăng nếu ở thời điểm giảm ga đột ngột số vòng quay và nhiệt độ động cơ lớn hơn một ngưỡng định trước, nhằm giảm tiêu hao, hạn chế độc hại và tránh làm tăng nhiệt độ của bình xúc tác khí thải Chương trình tính toán của bộ điều khiển trung tâm sẽ thiết lập lại quá trình phun vào thời điểm thích hợp, bảo đảm sự chuyển tiếp êm dịu giữa các chế độ làm việc của động cơ

Tăng tốc: xăng sẽ được phun bổ sung, để đáp ứng nhu cầu tăng nhanh số vòng quay

Hạn chế tốc độ tối đa: HTPX tự động ngừng cung cấp nhiên liệu nếu số vòng quay động cơ vượt quá giới hạn tốc độ quy định

Hiệu chỉnh toàn tải: làm đậm hỗn hợp qua việc phun bổ sung nhiên liệu để đạt công suất tối đa

Điều chỉnh chạy chậm không tải: tự động điều chỉnh lượng hỗn hợp nạp vào xilanh để giữ ổn định số vòng quay không tải, không bị ảnh hưởng bởi mức độ hao mòn và nhiệt độ động cơ, cũng như việc có tải trọng phụ khi xe đỗ (đèn, điều hòa nhiệt độ, radio)

Hiệu chỉnh độ cao để tính đến sự giảm lưu lượng khí nạp do áp suất khí quyển giảm

Thiết bị chống khởi động mã hóa, đối thoại với hộp số tự động, liên lạc với máy tính của xe, chẩn đoán và thông báo sự cố

Bảng 1-2: Bảng phân loại tổng quát HTPX điện tử

Tiêu chí phân loại Phân loại

1.2.3 Phân loại theo nguyên lý lưu lượng khí nạp

Ở động cơ xăng cổ điển sử dụng bộ chế hòa khí cổ điển, lượng xăng được cung cấp qua các giclơ theo sự chênh lệch áp suất trong đường nạp, tức là theo mức

độ “ hút khí” của động cơ Việc định lượng như thế sẽ không được hoàn hảo Đối với HTPX, lưu lượng không khí thực tế nạp vào xilanh là một thông số căn bản cần được đo liên tục để xác định lượng nhiên liệu tối ưu cần cung cấp cho động cơ

1.2.3.1 HTPX với lưu lượng kế

HTPX loại này được trang bị một thiết bị đo lưu lượng cho phép đo trực tiếp thể tích hay khối lượng không khí lưu thông đường nạp Thông tin về lưu lượng khí được cung cấp cho bộ điều khiển trung tâm dưới dạng tín hiệu điện để làm cơ sở tính toán thời gian phun

a Lưu lượng kế thể tích

Thiết bị này làm việc theo nguyên tắc đo lực của dòng khí tác động lên một cửa đo quay quanh một trục lắp trên đường nạp Góc quay của nó phụ thuộc vào lưu lượng khí nạp và được xác định bởi một điện kế Như vậy, thiết bị sẽ cung cấp một tín hiệu điện tỷ lệ với lưu lượng khí cho bộ điều khiển trung tâm Để tăng độ chính xác của phép đo, người ta sử dụng thêm một nhiệt kế để đo nhiệt độ không khí trong quá trình nạp

Ví dụ: Bosch L – jetronic, Bosch motronic

b Lưu lượng kế khối lượng kiểu dây đốt nóng

Một sợi dây kim loại rất mảnh (thường là dây platin, có đường kính độ vài chục m) được căng ở một vị trí đo trong đường nạp Khi lưu lượng khí thay đổi thì nhiệt độ và điện trở của dây cũng thay đổi theo Một mạch điện tử cho phép điều chỉnh tự động dòng điện đốt nóng dây Dòng điện này sẽ tỷ lệ với lưu lượng khí Theo nguyên tắc này, việc đo nhiệt độ khí có thể không còn cần thiết nữa, vì lưu lượng khối lượng được đo trực tiếp, nên độ chính xác của phép đo không bị ảnh hưởng bởi những dao động của nhiệt độ khí như phương pháp trên

Ví dụ : Bosch LH- jetronic

c Lưu lượng kế khối lượng kiểu tấm đốt nóng

Hệ thống này hoạt động theo nguyên lý tương tự như hệ thống trên Việc thay thế dây kim loại bằng 2 tấm kim loại gốm mỏng cho phép tăng độ bền vững của thiết bị đo và hạn chế ảnh hưởng do bụi bặm hoặc rung động Hai tấm kim loại gốm này có điện trở phụ thuộc nhiệt độ được mắc thành cầu điện trở, một dùng để

đo lưu lượng và một dùng để đo nhiệt độ khí

Các điểm hạn chế của HTPX kiểu lưu lượng kế:

+ Hệ thống nạp phải thật kín

+ Tăng sức cản trên đường nạp (với loại lưu lượng kế thể tích)

+ Việc tính toán lưu lượng dễ bị sai số do tính chất dao động áp suất trên đường nạp, nhất là ở động cơ ít xilanh, làm việc ở các chế độ tải nhỏ

+ Giá thành chế tạo, điều chỉnh bảo dưỡng lưu lượng kế cao

1.2.3.2 Hệ thống phun xăng vào thiết bị đo lưu lượng kiểu áp suất – tốc độ

Ở HTPX loại này, lượng khí nạp được xác định thông qua áp suất tuyệt đối trong ống nạp và chế độ tốc độ của động cơ, dựa vào các thông số hay đặc tính chuẩn đã được xác định từ trước, có tính đến biến thiên áp suất trong quá trình nạp Các đầu đo được sử dụng thường là cảm biến áp suất kiểu áp điện – điện trở, kết hợp với nhiệt kế để đo nhiệt độ khí nạp Trong thực tế, khi khởi động động cơ, do nhiệt độ thấp nên mật độ không khí tăng, ở cùng một áp suất thì lưu lượng khí nạp thực tế sẽ lớn hơn lưu lượng tính toán, dẫn đến hỗn hợp nhạt có thể gây chết máy Dựa trên thông tin về nhiệt độ không khí do cảm biến cung cấp, bộ điều khiển trung tâm sẽ tăng lượng xăng phun ra khi nhiệt độ khí nạp thấp

Phép đo lưu lượng kiểu này thường được áp dụng cho các HTPX một điểm,

ví dụ như hệ thống Bosch mono- Jetronic

Ưu điểm của thiết bị đo lưu lượng theo phương pháp áp suất – tốc độ là: + Kết cấu bảo dưỡng đơn giản, dễ lắp đặt điều chỉnh, giá thành hạ

+ Ít gây thêm sức cản khí động phụ trên đường nạp

Nhược điểm:

+ Không đo trực tiếp lưu lượng khí

+ Nhạy cảm với dao động áp suất và nhiệt độ trên đường nạp

1.2.3.3 Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu siêu âm sử dụng hiệu ứng Karman – vortex

Một cơ cấu đặc biệt được lắp trên đường nạp nhằm tạo ra các chuyển động xoáy lốc của không khí ở một vị trí xác định Số lượng các vòng xoáy lốc sẽ tỷ lệ với lưu lượng thể tích Một nguồn sóng siêu âm đặt trên thành ống nạp, phát sóng

có tần số xác định theo phương vuông góc với dòng chảy không khí Tốc độ lan

truyền của sóng siêu âm xuyên qua dòng khí phụ thuộc vào lượng khí chuyển động xoáy Một thiết bị nhận sóng siêu âm sẽ đo tốc độ này và gửi tín hiệu điện đến bộ điều khiển trung tâm (HTPX Mitsubishi)

1.3 Chức năng- yêu cầu

1.3.2 Yêu cầu

- Hệ thống phun xăng phải hoạt động tốt trong mọi điều kiện: chế độ làm việc, địa hình, điều kiện môi trường

- Làm việc an toàn và có tính ổn định cao

- Hệ thống phun xăng cung cấp một khối lượng xăng xác định, phù hợp với chế độ làm việc của động cơ với hệ số dư lượng không khí xác định

- Lượng xăng được phun ra phải chính xác (thời gian mở vòi phun)

- Xăng được cung cấp phải tơi nhỏ, đồng đều va phải phân bố đều trước cửa nạp

- Áp suất của mạch cung cấp xăng phải có độ chênh áp với áp suất phun xác định

1.4 Nguyên lý làm việc của các hệ thống phun xăng hiện đại

1.4.1 Hệ thống phun xăng cơ khí

Sơ đồ nguyên lý của HTPX cơ khí Bosch K-Jetronic trên (Hình 1.1)

Hệ thống này thuộc loại 2, tức là không có dẫn động cơ khí từ động cơ và thực hiện phun xăng liên tục

Có thể chia các cơ cấu của hệ thống này thành ba bộ phận

- Bộ phận thứ nhất là mạch cung cấp nhiên liệu bao gồm bình chứa, bơm xăng điện 1, bộ tích tụ xăng 2, bộ lọc xăng 3

- Bộ phận thứ hai là mạch cung cấp không khí bao gồm đường nạp và bộ lọc khí

- Bộ phận thứ 3 là hệ thống điều khiển tạo hỗn hợp 5 bao gồm thiết bị đo lưu lượng khí và thiết bị định lượng nhiên liệu

Lượng không khí nạp vào xilanh được xác định bởi lưu lượng kế Căn cứ

vào lượng nạp thực tế lưu lượng kế sẽ chỉ huy việc định lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ Nhiên liệu được phun qua các vòi phun 6 vào đường ống nạp 8 ở ngay bên trên xupap nạp Lượng hỗn hợp nạp vào xilanh 9 được điều khiển bởi bướm ga

7 Bộ tích tụ xăng 2 có hai chức năng Một là duy trì áp suất trong mạch nhiên liệu

Hình 1.1 Hệ thống phun xăng cơ khí

1.Bơm xăng điện 2 Bộ tích tụ xăng

3.Bộ lọc xăng 4.Bộ lọc không khí

5.Bộ điều chỉnh tạo hỗn hợp 6.Vòi phun 7.Bướm ga

8.Đường ống nạp trước xupap nạp 9.Buồng cháy động cơ

sau khi động cơ đã ngừng hoạt động để tạo điều kiện khởi động dễ dàng Hai là giảm bớt dao dộng áp suất nhiên liệu trong hệ thống do việc sử dụng bơm xăng kiểu phiến gạt

1.4.2 Hệ thống phun xăng điện tử

Hệ thống này cung cấp tỷ lệ khí hỗn hợp cho động cơ một cách tối ưu Tuỳ theo chế độ hoạt động của động cơ, HTPX điện tử điều khiển thay đổi tỷ lệ xăng và không khí

Bộ vi xử lý và điều khiển trung

Đến động cơ

Điều chỉnh

áp suất

Điều khiển đánh lửa

Cảm biến

lambda

n(pc)

Thông số chuẩn

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý của HTPX điện tử

Qa – Lưu lượng không khí nạp N – Vòng quay của động cơ

n(pc) – Vị trí bướm ga Tm – Nhiệt độ động cơ

Ta – Nhiệt độ khí nạp Ub – Điện áp ắcquy

Sd – Tín hiệu khởi động

Sơ đồ nguyên lý của HTPX điện tử Bosch Motronic, là một trong những hệ thống hiện đại nhất hiện nay Thực chất đây là một hệ thống điều khiển tích hợp cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa của động cơ Hệ thống Bosch Motronic bao gồm ba khối thiết bị

- Các cảm biến

- Bộ xử lý và điều khiển trung tâm

- Các tín hiệu ra của bộ điều khiển trung tâm

1.4.2.1 Các cảm biến

Các cảm biến có nhiệm vụ ghi nhận các thông số hoạt động của động cơ (lưu lượng khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ, tải trọng, nồng độ ôxy trong khí thải)

1.4.2.2 Bộ xử lý và điều khiển trung tâm

Bộ xử lý và điều khiển trung tâm (gọi tắt là bộ điều khiển trung tâm) tiếp nhận và xử lý các thông tin do cảm biến sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu số, rồi được xử lý theo một chương trình vạch sẵn Những số liệu khác cần thiết cho việc tính toán đã được ghi nhớ sẵn trong bộ nhớ của máy tính dưới dạng các bộ thông số vận hành hay đặc tính chuẩn Về mặt cấu tạo, bộ điều khiển trung tâm (khoảng 200 linh kiện điện tử) bao gồm các cơ cấu sau:

- Bộ vi xử lý (CPU-Central Processor Unit- máy tính)

- Bộ nhớ ROM (Read Only Memory – bộ nhớ chết) và RAM (Random Access Memory – bộ nhớ sống) có nhiệm vụ lưu trữ chương trình tính toán và các số liệu

- Mạch vào/ra (I/O – Input/Output): chuẩn hóa tín hiệu vào, lọc, khuyếch đại tín hiệu ra

- Bộ chuyển đổi tín hiệu từ dạng tương tự (Analogique-cơ, điện, từ, quang) sang tín hiệu số

- Tầng khuyếch đại công suất cho mạch phun xăng Vì dao động điện cung cấp

để kích thích vòi phun xăng khá lớn (có thể hơn 7A), nên tầng khuyếch đại này được thiết kế riêng để đảm bảo sự hoạt động tin cậy của các vòi phun

- Tầng công suất đánh lửa (nếu có)

- Bộ nguồn nuôi và đồng hồ điện tử (dao động quartz tần số 6 MHz)

1.4.2.3 Các tín hiệu ra của bộ điều khiển trung tâm

Các tín hiệu ra (tín hiệu điều khiển) của bộ điều khiển trung tâm được khuyếch đại và đưa vào khối thứ ba là bộ phận chấp hành Bộ phận này có nhiệm vụ phát các xung điện chỉ huy việc phun xăng và đánh lửa, cũng như chỉ huy một số cơ cấu và thiết bị khác (luân hồi khí xả, điều khiển các mạch nhiên liệu và mạch khí…), đảm bảo sự làm việc tối ưu của động cơ

Chương 2

ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA

MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG KFZ-2001D

2.1 Khái quát về mô hình phun xăng KFZ-2001D

Mô hình hệ thống phun xăng KFZ-2001D là một hệ thống phun xăng đa điểm điều khiển bằng điện tử Quá trình phun xăng và định lượng xăng phun được thực hiện qua hai tín hiệu gốc: tín hiệu về lượng không khí được nạp vào và tín hiệu

về tốc độ quay của động cơ

Mô hình hệ thống phun xăng KFZ-2001D bao gồm các hệ thống có chức năng cơ bản sau:

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu

- Hệ thống các cảm biến ghi nhận thông tin về chế độ hoạt động của động cơ

- Bộ vi xử lý và điều khiển trung tâm ECU (Hệ thống định lượng nhiên liệu)

- Bộ phận đánh lửa và các chi tiết khác

Lượng xăng cung cấp cho từng xilanh một lượng chính xác thích ứng được nhiều chế độ tải khác nhau của động cơ Một hệ thống các cảm biến ghi nhận thông tin về chế độ làm việc, về tình trạng thực tế của động cơ, chuyển đổi tín hiệu này thành tín hiệu điện Các tín hiệu điện này được nhập vào bộ vi xử lý và điều khiển trung tâm (ECU) ECU sẽ xử lý phân tích các thông tin nhận được và tính toán chính xác lượng xăng được phun ra Lượng xăng được phun ra được ấn định bởi thời gian mở vòi phun

2.2 Đặc điểm cấu tạo của hệ thống phun xăng KFZ-2001D

Hình 2.1 .Mô hình hệ thống phun xăng KFZ-2001D

2.2.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu

2.2.1.1 Bơm xăng điện

Bơm xăng có nhiệm vụ cung cấp xăng cho vòi phun với lượng áp suất quy định

Hiện nay bơm xăng được sử dụng cho hệ thống phun xăng điện tử có hai loại:

+ Loại con lăn

+ Loại cánh quạt

1 Bơm xăng điện và bình chứa xăng

2 Lọc xăng

3 Giàn phân phối xăng

4 04 vòi phun xăng chính

5 Thiết bị chỉnh áp suất xăng

6 01 vòi phun khởi động lạnh

7 Bộ giảm dao động áp suất

8 Đồng hồ hiển thị áp suất

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu của hệ thống phun xăng

KFZ-2001D

Trong mô hình hệ thống phun xắng KFZ-2001D sử dụng loại bơm con lăn

a)

b)

Hình 2.3 Bơm xăng điện loại con lăn

a) Sơ đồ cấu tạo: 1 Motor điện 2.Con lăn

3 Van một chiều 4.Van an toàn b) Các pha làm việc của bơm xăng

1 Đường xăng vào 2 Rôto

3 Con lăn 4 Mặt dẫn hướng

Motor điện có cấu tạo như một motor điện một chiều khi có dòng điện qua cuộn dây làm cho rotor quay Khi rotor quay xăng sẽ được hút vào qua thân bơm và đưa tới cửa ra Sau khi đi qua cửa ra xăng qua van một chiều

Van một chiều: van một chiều sẽ đóng khi bơm ngưng làm việc Tác dụng của nó là giữ cho áp suất của mạch nhiên liệu ở một giá trị nhất định, điều này sẽ giúp cho sự khởi động lại dễ dàng

Nếu áp suất trong mạch nhiên liệu không giữ được do nhiên liệu bốc hơi nên khi khởi động lại sẽ khó khăn

Van an toàn chỉ làm việc khi áp suất ra vượt quá giá trị qui định Van này có tác dụng bảo vệ mạch nhiên liệu khi áp suất vượt quá giới hạn cho phép (trong trường hợp đường ống bị nghẹt)

Bơm và động cơ điện làm thành một khối, dòng chảy xăng qua bơm làm mát động cơ điện Lưu lượng do bơm cung cấp luôn lớn hơn nhu cầu, nhằm tạo ra áp suất dư trong mạch nhiên liệu Các con lăn để giảm ma sát và hao mòn Khi bơm xăng làm việc, do tác dụng của lực li tâm, các con lăn sẽ ép sát vào mặt dẫn hướng của vỏ bơm và đẩy xăng đi

Một rơle bơm do bộ điều khiển trung tâm chỉ huy, cho phép khởi động hay ngắt bơm một cách thích hợp Bơm chỉ hoạt động khi khởi động và làm việc.Vì lý

do an toàn, bơm sẽ ngừng hoạt động khi động cơ dừng

2.2.1.3 Giàn phân phối xăng

Có nhiệm vụ phân phối đồng đều nhiên liệu cho tất cả các vòi phun Được

thiết kế với một thể tích lớn hơn nhiều lần so với lượng cung cấp chu trình, giàn

phân phối xăng còn có chức năng hạn chế dao động áp suất nhiên liệu trong mạch

cung cấp nhiên liệu Ngoài ra, bộ phận này còn tạo điều kiện dễ dàng cho việc lắp

đặt các vòi phun xăng

Hình 2.4 Bộ lọc xăng a) Sơ đồ cấu tạo bộ lọc xăng

1- Lõi lọc bằng giấy 2- Thảm lọc 3- Tấm đỡ

b) Lọc xăng thực tế

a)

b)

2.2.1.4 Vòi phun chính

Vòi phun điện từ được điều khiển do hộp ECU động cơ, vòi phun có chức năng phun vào cửa nạp ở xupap hút một lượng xăng đã được định lượng chính xác Mỗi động cơ xilanh động cơ có riêng cho nó một vòi phun xăng Vòi phun hoạt động nhờ cuộn dây kích từ Mỗi khi nhận được tín hiệu điện của ECU, cuộn dây kích từ được từ hoá và dẫn động van kim mở cho xăng phun ra

Hình 2.5 Giàn phân phối nhiên liệu

1 Đường xăng vào 2 Thân giàn chính

3 Đường nối với vòi phun phụ 4 Bộ điều chỉnh áp suất

5 Đường xăng về

Khi chưa có dòng điện chạy qua cuộn dây của nam châm điện 3, lò xo ép vòi phun 5 xuống đế Lúc này vòi phun ở trạng thái đóng kín Khi có dòng điện kích thích, nam châm điện sẽ hút lõi từ 4, và vòi phun được nâng lên khoảng 0,1mm Nhiên liệu sẽ được phun ra qua một tiết diện hình vành khuyên có kích thước hoàn toàn xác định Quán tính của vòi phun (thời gian mở và đóng) vào khoảng 1 – 1,5

ms Tuỳ theo thiết bị, vòi phun có thể được mắc nối tiếp với một điện trở phụ Để giảm quán tính đóng mở, xung điện kích thích vòi phun có thể có cường độ ban đầu khá lớn Khi vòi phun được nâng lên thì dòng điện sẽ giảm xuống đáng kể

Như vậy, việc đóng mở vòi phun ở vòi phun xăng kiểu điện từ không phải do tác dụng của áp suất nhiên liệu như trong trường hợp vòi phun Diesel, mà qua điều khiển từ bên ngoài nhờ một tín hiệu điện Nếu độ chênh áp trước và sau lỗ phun

Hình 2.6 Vòi phun xăng điện từ

1 Lưới lọc tinh 2 Cuộn dây tạo từ

3 Đế kim phun (lõi từ ) 4 Đầu kim

5 Giắc nối dây điện

không đổi thì lượng nhiên liệu cung cấp chỉ phụ thuộc vào thời gian mở của vòi phun, nói khác đi chỉ phụ thuộc vào độ dài của tín hiệu điện điều khiển vòi phun, được tính toán bởi bộ điều khiển trung tâm tuỳ theo các chế độ làm việc của động

Phun xăng đồng bộ theo pha làm việc của các xilanh: mỗi vòi phun chỉ phun một lần sau mỗi chu trình Thời điểm phun được xác định theo pha làm việc của các xilanh tương ứng Trong trường hợp này, HTPX phải được trang bị thêm một cảm biến để xác định pha làm việc của các xilanh, thường có liên quan với trục cam hoặc bộ phân phối đánh lửa Việc xử lý thông tin và xác định thời điểm phun sẽ trở nên phức tạp hơn Bù lại, quá trình phun xăng sẽ hoàn thiện hơn, có thể cho phép hiệu chỉnh lượng xăng phun với từng xilanh riêng biệt Cần chú ý rằng việc đấu mạch điện của các vòi phun phải theo đúng thứ tự làm việc, giống như đối với bugi

Hỗn hợp nhiên liệu khí được hình thành ở khu vực trước xupap nạp và bên trong xilanh, nhờ các chuyển động rối được tạo ra khi không khí bị hút vào xilanh qua xupap nạp

Vòi phun được lắp với các giăng cao su đặc biệt có tác dụng bao kín, hấp thụ rung động cơ học và cách nhiệt để tránh hiện tượng tạo hơi xăng trong vòi phun Hiện tượng này có thể gây trở ngại cho việc khởi động khi động cơ nóng, do khi đó vòi phun không được làm mát bởi dòng chảy của xăng

2.2.1.5 Vòi phun khởi động lạnh

Khi động cơ khởi động ở trạng thái lạnh, quá trình tạo hỗn hợp không được tốt bởi các lý do:

- Tốc độ quay động cơ thấp, tốc độ dòng khí nạp nhỏ dẫn đến điều kiện làm tơi hạt xăng phun ra kém

- Nhiệt độ động cơ thấp nên sự bay hơi của xăng bị hạn chế

- Số xăng bốc hơi sẽ ngưng đọng trên vách ống nạp làm cho xilanh của động

cơ thiếu xăng

Để cải thiện quá trình khởi động, các biện pháp sau có thể được sử dụng: + Phun một lượng bổ sung nhiên liệu để làm đậm thêm hỗn hợp

+ Thay đổi góc đánh lửa sớm một cách thích hợp

Trong trường hợp HTPX điện tử KFZ-2001D người ta lắp thêm một vòi phun khởi động lạnh Khi hoạt động, vòi phun này sẽ phun thêm một lượng xăng bổ sung vào trong đường ống nạp ngoài lượng xăng do các vòi phun chính đã cung cấp

Nguyên lý làm việc của vòi phun khởi động lạnh cũng giống như vòi phun chính, tức là theo nguyên lý điện từ Khi không có dòng điện lò xo đẩy lõi từ khép

Hình 2.7 Vòi phun khởi động lạnh

1- Đường xăng vào 2- Đầu nối dây điện 3- Van kim, lõi từ của xôlênoy 4- Cuộn dây kích từ

5- Cửa phun

kín đường xăng xuống miệng phun Khi có tín hiệu điện điều khiển nam châm sẽ hút lõi từ xuống mở van Xăng sẽ đi vào miệng phun theo hướng tiếp tuyến qua một

lỗ nhỏ, tạo thành chuyển động xoáy tròn trong miệng phun Nhờ chuyển động này

và cấu trúc đặc biệt của lỗ phun, sẽ tạo ra một hiệu ứng xoáy, xăng sẽ phun ra rất tơi

Thời gian hoạt động của vòi phun khởi động được điều chỉnh thông qua nhiệt

độ, nhờ một rơle nhiệt thời gian Thiết bị này được lắp ở một vị trí thích hợp trên thân động cơ, để ghi nhận nhiệt độ của động cơ Cấu tạo của thiết bị này sẽ được trình bày ở phần sau

Khi động cơ nóng, nhiệt từ động cơ truyền sang công tắc nhiệt được mở Do

đó khi khởi động nóng vòi phun khởi động lạnh không làm việc

Khi động cơ lạnh nhiệt độ của động cơ truyền sang rơle nhiệt thời gian nhỏ khi đó rơle nhiệt thời gian đóng mạch dòng điện nội tại sẽ đốt nóng và xác định thời gian đóng công tắc nhiệt.Vòi phun khởi động lạnh sẽ ngắt phun sau 8 giây cho dù động cơ có nổ hay không Biện pháp này nhằm tránh hiện tượng “sặc xăng” nếu động cơ khởi động quá lâu mà không nổ

Khi bật công tắc khoá dòng điện từ ắcquy qua rơle vào công tắc nhiệt - thời gian Nếu nhiệt độ máy nhỏ hơn nhiệt độ mở của công tắc nhiệt (t = 35oC) thì công

Hình 2.8 Sơ đồ lắp ráp, hoạt động của rơ le nhiệt thời gian và vòi

phun khởi động lạnh

1 Vòi phun khởi động lạnh 2 Công tắc nhiệt - thời gian

3 Rơ le điện nguồn 4 Khoá điện

tắc nhiệt đóng, vòi phun phụ mở, xăng được phun thêm tạo hoà khí đậm đặc, máy

dễ nổ và sau 8giây thì công tắc nhiệt ngắt mạch, vòi phun ngừng hoạt động

2.2.1.6 Thiết bị chỉnh áp suất xăng

Có nhiệm vụ duy trì ổn định độ chênh áp (từ 2.5 bar đến 3 bar tùy theo thiết bị) giữa áp suất xăng cung cấp cho vòi phun và áp suất trên đường nạp Nhờ vậy, lượng xăng cung cấp bởi vòi phun điện từ chỉ phụ thuộc vào thời gian mở của vòi phun, cho phép đơn giản hoá quá trình tính toán lượng cung cấp chu trình bởi bộ điều khiển trung tâm

Thiết bị này được lắp ở một đầu của giàn phân phối xăng, bao gồm hai buồng được ngăn cách bởi màng 5 Áp suất nhiên liệu cung cấp được điều chỉnh bởi

lò xo 6 Khi áp suất vượt quá mức quy định, van 3 mở ra và một phần nhiên liệu theo ống 2 trở về thùng chứa làm giảm áp suất trong mạch nhiên liệu Buồng lò xo qua ống 7 được thông với đường nạp ở phía sau bướm ga, qua đó tạo liên hệ thường

1

2

3 4

5 6 7

Hình2.9 Thiết bị điều chỉnh áp suất

1- Đường xăng vào 2- Đường hồi xăng

3- Van hồi xăng 4- Thân van

5- Màng 6- Lò xo nén 7-Nối với đường nạp của động cơ

xuyên giữa áp suất xăng và áp suất tuyệt đối trong đường ống nạp Nhờ thế, độ chênh áp ở vòi phun sẽ luôn được giữ ổn định với mọi vị trí của bướm ga

2.2.1.7 Bộ giảm dao động áp suất

Thiết bị này có nhiệm vụ hạn chế các xung động và sự lan truyền sóng áp suất trong mạch nhiên liệu Các xung động này được gây ra do sự đóng mở của các vòi phun xăng và van hồi xăng trong thiết bị điều chỉnh áp suất

Bộ giảm dao động áp suất được lắp trên đường hồi xăng, giữa thiết bị điều chỉnh áp suất và bình chứa xăng Ngoài điểm khác biệt là không có liên hệ với đường ống nạp, bộ giảm chấn có cấu tạo và hoạt động tương tự như thiết bị điều chỉnh áp suất đã được giới thiệu trên đây

Việc sử dụng tới ba biện pháp nhằm ổn định áp suất trong mạch nhiên liệu (thể tích của dàn phân phối, thiết bị điều chỉnh áp suất và bộ giảm dao động áp suất) cho thấy tầm quan trọng của thông số này trong việc bảo đảm hoạt động tin cậy của

hệ thống phun xăng điện tử

2.2.2 Hệ thống các cảm biến

Hệ thống các cảm biến gồm:

Hình2.10 Bộ giảm dao động áp suất

1- Đường xăng vào ra 2- Vít lắp 3- Màng

4- Lò xo nén 5- Vỏ 6- Vít điều chỉnh

+ Cảm biến lưu lượng khí nạp

+ Cảm biến nhiệt độ khí nạp

+ Cảm biến nhiệt độ máy

+ Cảm biến tốc độ

+ Cảm biến vị trí bướm ga

+ Rơle nhiệt thời gian

+ Thiết bị bổ sung không khí đốt nóng bằng dòng điện

2.2.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp

Thiết bị đo lưu lượng của các hệ thống phun xăng điện tử KFZ-2001D thuộc loại lưu lượng kế thể tích

Cảm biến đo gió được sử dụng trên hệ thống phun xăng điện tử KFZ-2001D

để nhận biết lưu lượng không khí nạp vào Nó là một trong những cảm biến quan trọng nhất Tín hiệu lưu lượng gió được sử dụng để tính toán lượng xăng phun cơ

Hình 2.11 Cảm biến lưu lượng không khí nạp lắp ráp trong hệ thống hút

không khí:

1- Bướm ga; 2- Bộ cảm biến dòng khí nạp; 3- Tín hiệu của bộ cảm biến nhiệt độ không khí nạp cung cấp cho ECU; 4- ECU; 5- Tín hiệu của bộ cảm biến lưu lượng dòng khí nạp cung cấp cho ECU; 6- Bầu lọc không khí

Ql- Khối lượng không khí nạp; α- Góc xoay của mâm đo

bản và góc đánh lửa sớm của Buji Hoạt động của nó dựa vào nguyên lý dùng điện

áp kế có điện trở thay đổi kiểu trượt

Có cấu tạo của cảm biến lưu lượng khí nạp gồm có: cánh đo gió được giữ bằng một lò xo hoàn lực, cánh giảm chấn, buồng giảm chấn, vít chỉnh cầm chừng, mạch rẽ phụ trợ Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu cánh trượt được gắn đồng trục với rơle bơm xăng

Lượng gió vào động cơ nhiều hay ít là phụ thuộc vào vị trí mở bướm ga và tốc độ của động cơ Khi gió nạp đi qua bộ đo gió từ lọc gió nó sẽ mở dần cánh đo chống lại sức căng của lò xo Khi gió vào cân bằng với lực lò xo thì cánh đo sẽ cân bằng Cánh đo và áp kế được gắn đồng trục nhằm mục đích để góc mở cánh đo sẽ được chuyển thành tín hiệu điện áp nhờ điện áp kế

Chuyển động của dòng khí qua lưu lượng kế sẽ tác dụng một lực tỉ lệ với lưu lượng không khí lên cửa đo, làm cửa này quay đi một góc  cho đến khi cân bằng với lực của lò xo xoắn lắp trên trục quay Kết cấu của thiết bị đo tạo ra một quan hệ dạng lôgarit giữa góc quay của cửa đo và thể tích không khí, nhằm mục đích đạt được độ nhạy cao ngay cả khi lưu lượng nhỏ Trong thực tế, do quá trình nạp ở động cơ không liên tục nên tồn tại các sóng áp suất trong đường nạp Cửa bù trừ có

Hình 2.12 Cảm biến lưu lượng khí nạp

1 Cánh đo 2 Cửa bù trừ 3 Buồng giảm chấn

4 Điện kế kiểu trượt 5 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp

6 Mạch không khí tắt 7 Vít điều chỉnh

tác dụng ổn định vị trí của thiết bị đo, vì các sóng áp suất sẽ tác dụng đồng đều lên

cả hai cửa và lực tác dụng sẽ bù trừ lẫn nhau, không làm ảnh hưởng đến phép đo Thể tích phía sau cửa bù trừ cũng có tác dụng giảm chấn, giữ ổn định vị trí góc  trước các xung động áp suất

Hình 2.14 Mặt bên phía nạp không khí của bộ cảm biến lưu lượng

không khí

1- Cửa bù trừ 2-Buồng giảm chấn 3- Mạch không khí tắt 4- Cửa đo dòng khí nạp 5-Vít chỉnh hỗn hợp không tải

Hình 2.13 Mặt bên phía lắp ráp mạch điện của bộ cảm biến lưu

lượng không khí

1- Bánh răng cuốn lò xo 2- Lò xo hồi

3- Khe hướng dẫn 4- Tấm sứ gắn biến trở 5- Cần gạt; 6- Chổi tiếp xúc 7- Đĩa công tắc

 Cánh đo của cảm biến đo lưu lượng không khí

Lượng khí nạp được hút vào trong xilanh được xác định bằng độ mở của bướm ga và tốc độ động cơ Khí nạp hút qua cảm biến lưu lượng gió thắng lực căng của lò xo mở tấm đo Tấm đo và biến trở có cùng một trục quay nên góc mở của tấm đo được biến chuyển thành điện áp ECU sẽ nhận tín hiệu điện áp này (Vs) và

do đó nhận biết góc mở của tấm đo từ biến trở, cánh đo và đường đặc tính như hình 2.14

 Vít chỉnh hỗn hợp không tải

Vít điều chỉnh hỗn hợp không tải: cảm biến lưu lượng khí nạp có hai mạch gió, mạch gió chính đi qua cánh đo gió và mạch gió rẽ đi qua vít điều chỉnh Lượng gió hút vào động cơ quyết định bởi độ mở bướm ga Nếu lượng gió qua mạch rẽ tăng thì sẽ làm giảm lượng gió qua đường gió chính tức qua cánh đo gió vì thế góc

mở bướm ga sẽ nhỏ lại Ngược lại nếu lượng gió qua mạch rẽ giảm sẽ làm tăng lượng gió qua cánh đo gió, góc mở cánh đo sẽ lớn lên

Vì lượng xăng phun cơ bản phụ thuộc vào góc mở cánh đo, nên tỷ lệ xăng – gió có thể thay đổi bằng cách chỉnh lượng gió qua mạch rẽ

Hình 2.15 Cánh đo và đường đặc tính của cảm biến lưu lượng không khí

Trên hình 2.16 là cảm biến lưu lượng không khí có hai đường khí, đường khí chính, khí nạp được hút qua đó và đường khí phụ Lượng khí đi qua đường khí phụ

có thể điều chỉnh bằng vít chỉnh hỗn hợp không tải

Lượng khí hút vào trong động cơ được xác định bằng độ mở của bướm ga Nếu lượng khí đi qua đường khí phụ tăng lên, thì không khí đi qua tấm đo giảm xuống và góc mở của tấm đo sẽ nhỏ hơn

Ngược lại, nếu lượng khí đi qua đường khí phụ giảm xuống, lượng khí đi qua tấm đo sẽ tăng lên và góc mở sẽ lớn hơn Do lượng phun cơ bản được quyết định qua góc mở của tấm đo gió, nên tỷ lệ không khí- nhiên liệu tại chế độ không tải với vít điều chỉnh hỗn hợp không tải, có thể điều chỉnh được tỷ lệ nồng độ CO trong khí

xả Mặc dù vậy, điều này chỉ có tác dụng tại tốc độ không tải bởi vì nếu tấm đo mở rộng thì lượng khí đi qua đường khí phụ sẽ nhỏ hơn nhiều so với đường khí chính

 Khoang giảm chấn và tấm chống rung

Khoang giảm chấn và tấm chống rung giúp làm việc ổn định chuyển động của tấm đo Nếu lượng khí nạp chỉ được đo bằng tấm đo, sự thay đổi lượng khí sẽ làm cho tấm đo bị rung động Nhưng khi tấm chống rung được gắn vào sao cho nó

Hình 2.16 Cấu tạo vít chỉnh hỗn hợp không tải

chuyển động cùng với tấm đo, nó sẽ hấp thụ các rung động và làm ổn định chuyển động của tấm đo

Để ngăn ngừa dao động người ta thiết kế một cánh giảm chấn liền với cánh

đo để tiếp nhận rung động – Dao động do áp lực hút sẽ tác động đồng thời và bằng nhau lên cả hai cánh Kết quả là mômen lực tác dụng lên hai cánh Mặt khác, cánh giảm chấn ép khí trong buồng giảm chấn có tác dụng như một bộ giảm dao động

 Công tắc bơm nhiên liệu

Trên hình 2.18 là công tắc bơm nhiên liệu được lắp trong biến trở và nó đóng (bật) khi động cơ đang chạy và không khí đi qua công tắc bơm nhiên liệu, sẽ tắt khi động cơ ngừng làm việc (bơm nhiên liệu sẽ ngừng làm việc khi động cơ tắt thậm chí có điện bật ở vị trí ON)

Hình 2.17 Kết cấu và đường đặc tính của khoang giảm chấn và tấm đo

Hình 2.18 Công tắc bơm nhiên liệu

Một điện thế kế sẽ tạo ra một tín hiệu điện Us tỉ lệ với góc quay của cửa, có nghĩa là tỉ lệ với lưu lượng thể tích Tuỳ theo cấu tạo của điện thế kế, tín hiệu này sẽ

tỉ lệ thuận hoặc tỉ lệ nghịch với lưu lượng thể tích Để tránh sai số do sự già hoá hoặc do dao động nhiệt độ của điện thế kế, dẫn đến thay đổi giá trị điện trở của mạch, bộ điều khiển trung tâm sẽ xử lý tỉ lệ giữa các điện trở

Khi lưu lượng nhỏ, cửa đo gần như đóng kín Vít điều chỉnh cho phép một lượng nhỏ không khí đi vào động cơ không qua cửa đo, nhằm mục đích điều chỉnh hỗn hợp chạy không tải của động cơ

Quan hệ giữa thể tích không khí nạp, góc quay cửa đo , điện thế của tín hiệu đo lưu lượng Us và lượng xăng cung cấp Ve Giả sử có một thể tích không khí nào đó đi vào động cơ Khi đó lượng nhiên liệu lý thuyết cần thiết sẽ được xác định bởi điểm D Góc quay của cửa đo sẽ tương ứng với điểm A, và điện áp của tín hiệu

đo do điện thế kế phát ra sẽ tương ứng với điểm B Bộ điều khiển trung tâm sẽ chỉ

m3/h

Hình2.19 Sơ đồ mối quan hệ giữa các đại lượng

Ql: Lượng gió nạp vào động cơ α: Góc mở cánh đo gió Qk: Lượng gió nạp lý thuyết Us: Tín hiệu điện áp của cảm biến đo

Ve: Tín hiệu mở vòi phun chính

huy các vòi phun cung cấp một lượng xăng (điểm C) đúng bằng lượng xăng xác định lý thuyết

ECU xem nhiệt độ 20oc là nhiệt độ chuẩn Nếu nhiệt độ lớn hơn 20oc thì sẽ điều khiển giảm lượng xăng phun vào, nếu nhiệt độ không khí nạp vào mà nhỏ hơn

20oc thì ECU sẽ điều khiển tăng lượng xăng phun vào Với phương pháp này tỷ lệ hỗn hợp sẽ được đảm bảo theo nhiệt độ môi trường

2.2.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (cảm biến nhiệt độ máy)

Nhiệm vụ của nó là xác định nhiệt độ của động cơ, có cấu tạo là một điện trở nhiệt hay một Diode

Nguyên lý của cảm biến nhiệt độ nước làm mát là một phần tử cảm nhận sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ Nó được làm bằng vật liệu có hệ số nhiệt điện trở

âm (NTC) Khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm và ngược lại Các loại cảm biến

Hình 2.20 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp

1 Giắc nối điện

2 Vỏ

3 Điện trở (TNCII)

nhiệt độ nước làm mát hoạt động theo cùng một nguyên lý như trên nhưng mức độ hoạt động và sự thay đổi nhiệt độ có khác nhau

Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị dòng điện gửi đến động cơ Khi nhiệt độ của động cơ thấp, giá trị điện trở của cảm biến sẽ cao, tín hiệu điện áp

sẽ gửi về ECU thấp, ECU sẽ biết được động cơ đang nguội lạnh Khi nhiệt độ của động cơ nóng, giá trị điện trở giảm, tín hiệu điện áp gửi về ECU cao, ECU sẽ biết được nhiệt độ của động cơ đang nóng Nhờ vậy ECU điều khiển đúng lượng xăng cần thiết phun vào các xilanh

Trên động cơ làm mát bằng gió, bộ cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp đặt ngập trong thân máy, với động cơ làm mát bằng nước, cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp đặt ngập trong bọng nước của động cơ

Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ nước làm mát thường là trụ rỗng có ren ngoài bên trong có gắn một điện trở có hệ số điện trở nhiệt âm

Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, tín hiệu thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh ECU sẽ tăng lượng xăng phun thiện tính năng hoạt động khi động cơ lạnh

Khi nhiệt độ nước làm mát cao thì ECU sẽ giảm lượng xăng phun

Hình 2.21 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

1 Giắc nối điện

2 Vỏ

3 Điện trở (TNCII)

2.2.2.4 Cảm biến tốc độ

Cảm biến tốc độ nhận biết tín hiệu của xe đang chạy sau đó gửi tín hiệu về ECU để điều khiển tốc độ cầm chừng và tỷ lệ hoà khí phù hợp khi tăng tốc hoặc giảm tốc độ

Có các loại cảm biến tốc độ sau:

 Loại cảm biến từ tính

 Loại cảm biến từ trở

 Loại cảm biến quang

 Loại công tắc từ

Trong trường hợp đơn giản nhất, thông tin về tốc độ quay động cơ được lấy

từ tiếp điểm của bộ phân phối đánh lửa Nếu động cơ được trang bị hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm, tốc độ quay sẽ được xác định qua xung điện cao áp từ đầu ra số 1 của bôbin đánh lửa Ở nhiều loại HTPX điện tử khác, các thông tin về tốc độ của động cơ, vị trí trục khuỷu hoặc pha làm việc theo hai nguyên tắc từ tính hoặc quang học

Trong mô hình hệ thống phun xăng KFZ-2001D sử dụng loại cảm biến tốc