đồ án môn học điện tử ô tô

Động cơ đốt trong chạy bằng xăng clấy hòa khí từ khí quyển và xăng dầu, nhiên liệu hydrocarbon, và thông qua quá trình đốt, phóng năng lượng hóa học dự trữ trong nhiên liệu. Tổng năng lượng phát hành trong quá trình đốt, khoảng 20% được sử dụng để đẩy xe, còn lại 80% là bị mất do ma sát, lực cản khí động học, hoạt động phụ kiện, hoặc chỉ đơn giản là lãng phí như nhiệt chuyển giao cho hệ thống làm mát. Động cơ xăng hiện đại là rất hiệu quả so với người tiền nhiệm của những năm 60 và đầu những năm cuối thập niên 70 khi kiểm soát khí thải và tiết kiệm nhiên liệu lần đầu tiên được trở thành một mối quan tâm lớn của các kỹ sư ô tô. Nói chung, hiệu quả hơn động cơ sẽ trở thành, sự phát thải khí thải từ ống bô thấp. Tuy nhiên, càng sạch động cơ vận hành ngày nay, tiêu chuẩn khí thải liên tục thắt chặt. Các công nghệ để đạt được những mục tiêu phát thải ngày càng thắt chặt đã dẫn đến các hệ thống điều khiển động cơ vòng khép kín tiên tiến được sử dụng trên xe Toyota ngày nay. Với những tiến bộ trong công nghệ đến sự nhấn mạnh tăng về bảo trì, và khi các hệ thống điều khiển động cơ và khí thải không hoạt động như thiết kế, chẩn đoán và sửa chữa.

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH CHÁY HÓA HỌC

Động cơ đốt trong chạy bằng xăng clấy hòa khí từ khí quyển và xăng dầu, nhiênliệu hydrocarbon, và thông qua quá trình đốt, phóng năng lượng hóa học dự trữ trongnhiên liệu Tổng năng lượng phát hành trong quá trình đốt, khoảng 20% được sử dụng

để đẩy xe, còn lại 80% là bị mất do ma sát, lực cản khí động học, hoạt động phụ kiện,hoặc chỉ đơn giản là lãng phí như nhiệt chuyển giao cho hệ thống làm mát

Động cơ xăng hiện đại là rất hiệu quả so với người tiền nhiệm của những năm 60

và đầu những năm cuối thập niên 70 khi kiểm soát khí thải và tiết kiệm nhiên liệu lầnđầu tiên được trở thành một mối quan tâm lớn của các kỹ sư ô tô Nói chung, hiệu quảhơn động cơ sẽ trở thành, sự phát thải khí thải từ ống bô thấp Tuy nhiên, càng sạchđộng cơ vận hành ngày nay, tiêu chuẩn khí thải liên tục thắt chặt Các công nghệ để đạtđược những mục tiêu phát thải ngày càng thắt chặt đã dẫn đến các hệ thống điều khiểnđộng cơ vòng khép kín tiên tiến được sử dụng trên xe Toyota ngày nay Với những tiến

bộ trong công nghệ đến sự nhấn mạnh tăng về bảo trì, và khi các hệ thống điều khiểnđộng cơ và khí thải không hoạt động như thiết kế, chẩn đoán và sửa chữa

Tìm hiểu được quá trình đốt

Để hiểu làm thế nào để chẩn đoán và sửa chữa các hệ thống kiểm soát khí thải, đầu tiênngười ta phải có kiến thức làm việc của các chất hóa học đốt cơ bản diễn ra trong động

cơ Đó là mục đích của phần này của chương trình

Xăng cháy trong động cơ có chứa nhiều hóa chất, tuy nhiên, nó chủ yếu gồm cáchydrocarbon (còn gọi là HC) Hydrocarbons là những hợp chất hóa học tạo thành từ cácnguyên tử hydro hóa học liên kết với các nguyên tử carbon Có rất nhiều loại khác nhaucủa các hợp chất hydrocarbon có trong xăng, tùy thuộc vào số lượng các nguyên tửhydro và carbon hiện nay, và cách mà các nguyên tử được liên kết

Bên trong một động cơ, các hydrocarbon trong xăng sẽ không cháy, trừ khi chúng đượctrộn với không khí Đây là nơi mà các chất hóa học của quá trình đốt cháy bắt đầu.Không khí được bao gồm khoảng 21% oxy (02), 78% nitơ (N2), và một lượng nhỏ cáckhí trơ khác

Các hydrocacbon trong nhiên liệu thường chỉ phản ứng với oxy trong quá trình đốt đểtạo thành hơi nước (H2O) và carbon dioxide (CO2), tạo ra hiệu ứng mong muốn củanhiệt độ và áp suất bên trong xi lanh Thật không may, điều kiện vận hành động cơ nhấtđịnh, nitơ cũng phản ứng với oxy để tạo thành oxit nitơ (NOx), một chất gây ô nhiễmkhông khí.

Tỷ lệ không khí hòa vào nhiên liệu đóng một vai trò quan trọng trong hiệu quảcủa quá trình đốt cháy Các tỷ lệ không khí / nhiên liệu lý tưởng cho khí thải tối ưu, tiếtkiệm nhiên liệu và hiệu suất động cơ tốt là khoảng 14,7 pound khí cho mỗi một poundnhiên liệu Tỷ lệ không khí/ nhiên liệu lý tưởng này được gọi là hệ số tỷ lượng, và làmục tiêu mà các thông tin phản hồi hệ thống kiểm soát nhiên liệu liên tục truyền đến Ở

tỷ lệ không khí / nhiên liệu giàu hơn so với hệ số tủ lượng, độ tiết kiệm nhiên liệu vàlượng khí thải sẽ bị ảnh hưởng Ở tỷ lệ không khí / nhiên liệu nghèo hơn so với hệ số tỉlượng, năng lượng, khả năng lái và khí thải sẽ bị ảnh hưởng

Theo điều kiện thải lý tưởng:

Trong một động cơ hoạt động hoàn hảo với điều kiện đốt lý tưởng, các phản ứng hóahọc sau đây sẽ diễn ra:

• Hydrocarbons sẽ phản ứng với oxy để tạo ra hơi nước (H2O) và carbon dioxide(CO2)

• Nitơ (N2) sẽ đi qua các động cơ mà không bị ảnh hưởng bởi quá trình đốt cháy Vềbản chất, chỉ có các yếu tố vô hại sẽ ở lại và vào bầu khí quyển Mặc dù động cơ hiệnđại được sản xuất ra lượng khí thải thấp hơn nhiều so với người tiền nhiệm của chúng,chúng vẫn còn vốn sản xuất một số mức sản lượng khí thải độc hại

Khi piston di chuyển lên trên trong kì nén, một sự gia tăng áp lực nhanh chóng xảy rabên trong xi lanh, làm hỗn hợp không khí / nhiên liệu quá nhiệt Trong thời gian này, đặctính chống kích nổ hoặc giá trị octane của nhiên liệu là rất quan trọng trong việc ngănngừa các nhiên liệu bốc cháy một cách tự nhiên (nổ) Hỗn hợp quá nhiệt này chính xáckhi các piston tiếp cận điểm chết trên.

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH CHÁY

Phân tích khí thải dùng 4 và 5 Máy phân tích khí

Đến nay chúng ta đã và đang thảo luận làm bằng cách nào khí thải được sản xuất trongquá trình cháy

Tuy nhiên, ngoài các khí thải độc hại, cả carbon dioxide (CO2) và ôxy (O2) có thể cungcấp thêm thông tin về những gì đang xảy ra bên trong buồng đốt

Dioxide carbon (CO2) Carbon dioxide, hoặc CO2, là một sản phẩm mong muốn đượcsản xuất khi lượng carbon từ nhiên liệu được oxy hóa hoàn toàn trong quá trình cháy.Như một quy tắc chung, giá trị CO2 càng cao, các động cơ hoạt động hiệu quả hơn Do

đó, sự mất cân bằng không khí / nhiên liệu, nhiên liệu không cháy hết, hoặc các vấn đề

cơ khí động cơ sẽ gây ra CO2 giảm Hãy nhớ rằng, quá trình đốt cháy "lý tưởng" tạo ramột lượng lớn khí CO2 và H2O ( hơi nước)

Oxy (O2)

Giá trị Oxy cung cấp dấu hiệu tốt của một động cơ chạy thiếu xăng, O2 tăng lên thì hỗnhợp không khí / nhiên liệu ít đi Nói chung, O2 là đối nghịch với CO, nói chung, O2 chohỗn hợp không khí / nhiên liệu nghèo hơn khi CO cho hỗn hợp không khí / nhiên liệugiàu hơn Hỗn hợp không khí / nhiên liệu thiếu hòa khí và nhiên liệu cháy không hếtthường tạo lượng O2 cao từ động cơ

Các quá trình thải khí khác

Có một vài thành phần khí thải khác ảnh hưởng khả năng lái hoặc chẩn đoán khí thải,không được đo bằng máy phân tích Đó là:

• Hơi nước (H2O)

• Sulfur Dioxide (SO2)

• Hydrogen (HO

• Hạt carbon bồ hóng (C)

Sulfur dioxide (SO2) đôi khi được tạo ra trong quá trình đốt từ số lượng nhỏ của hiệnlưu huỳnh trong xăng Trong điều kiện nhất định chất xúc tác oxy hóa sulfur dioxide đểtạo SO3, sau đó phản ứng với nước để tạo thành H2SO4 hoặc axit sulfuric Cuối cùng,khi lưu huỳnh và hyđrô phản ứng, nó tạo thành khí hydrogen sulfide Quá trình này tạo

ra mùi trứng thối đôi khi bạn ngửi thấy khi chạy theo các phương tiện trên đường caotốc Hạt muội carbon có thể nhìn thấy màu đen, như khói sau bô của xe.

Nguyên nhân gây phát thải khí thải quá mức

Như một quy luật chung, HC, CO, Nox quá mức thường được gây ra bởi các điều kiệnsau đây:

• Hàm lượng HC quá mức do đánh lửa không kích hoặc nhiên liệu cháy không hết bởi vìquá nghèo hay giàu nhiêu liệu

• CO quá mức do tỉ lệ không khí/nhiên liệu cao

• NOx quá nhiều do nhiệt độ đốt quá mức

Có những nguyên nhân ít được biết gây ra cho những lượng khí thải này sẽ được thảoluận sau Khi xử lý sự cố các loại khí thải, bạn sẽ được tập trung vào việc xác địnhnguyên nhân gây ra các điều kiện được mô tả ở trên Ví dụ, để khắc phục các nguyênnhân gây ra lượng khí thải CO quá nhiều, bạn cần phải kiểm tra tất cả các nguyên nhân

có thể của việc có quá nhiều nhiên liệu hoặc quá ít không khí (tỉ lệ hòa khí ) Dưới đâyliệt kê các nguyên nhân sẽ giúp bạn làm quen với các hệ thống phụ thường xuyên liênquan đến việc tạo quá nhiều CO, HC và Nox

Nguyên nhân của Hydrocarbons quá mức

Như đã đề cập, hydrocacbon cao thường được gây ra bởi động cơ có nhiên liệu khôngcháy hết Danh sách các vấn đề sau đây có thể gây ra mức độ HC cao trên xe phun nhiênliệu Như với bất kỳ tài liệu tham khảo nhanh, có những nguyên nhân ít có khả năngkhác có thể không được bao gồm trong danh sách Dưới đây là một số trong nhữngnguyên nhân phổ biến:

• Hệ thống đánh lửa bị lỗi:

- Đánh lửa bị lỗi phần thứ cấp

- Lỗi mạch chính đơn trên hệ thống đánh lửa chia

- Đầu ra yếu do cuộn dây hoặc các gặp vấn đề trên mạch sơ cấp

• Hỗn hợp hòa khí quá nghèo

- Bị rò rỉ trong đường ống nạp

- Trục ga mòn

• EGR loãng quá mức

- Van EGR mắc kẹt hoặc tỉ lệ dòng EGR thấp quá mức

- Bộ điều biến EGR bị chặn gió

• Hạn chế hoặc chặn vòi phun nhiên liệu (s)

• Hệ thống điều khiển vòng lặp kín sai

• Tín hiệu đầu vào ECM sai

Giá trị tải, nhiệt độ nước làm mát, lượng O2, hoặc vị trí bướm ga không đúng

• Khí thải rò rỉ qua van xả

- Khe hở van quá chật

- Van hoặc bệ bị đốt nóng

• Sai thời điểm đánh lửa

- Thời điểm ban đầu sai

- Tín hiệu vào ECM sai

• Bị lọt quá nhiều khí cháy do bạc hoặc thành xy lanh bị mòn

• Độ nén xy lanh không đủ

• Muội than bám trên van nạp

Nguyên nhân của sự vực quá mức CO

High carbon monoxide levels are caused by anything that can make the air/mixture richer than

"ideal" The following examples are typical causes of rich mixtures on fuel injected vehicles:

Mức CO cao được gây ra bởi bất cứ nguyên nhân gì có thể làm cho tỉ lệ hòa khí giàuhơn mức bình thường Những ví dụ dưới đây là những nguyên nhân cơ bản của sự giàuhóa khí trên xe phun xăng:

• Áp suất nhiên liệu quá mức tại các vòi phun

• Rò rỉ nhiên liệu phun (s)

• Vỡ vách ngăn áp suất nhiên liệu

• hệ thống EVAP bị hỏng hóc

• Cạc te nhiên liệu bị bẩn

• Van hoặc ống PCV bị bịt kín

đủ để thất bại một thử nghiệm qua chế độ tải.

Nguyên nhân của sự vượt mức Ni-tơ

Ni-tơ ô-xit có thể được gây ra bởi bất cứ điều gì làm cho nhiệt độ đốt tăng lên Nguyênnhân điển hình của nhiệt độ cao trong quá trình đốt bao gồm:

• Các vấn đề hệ thống làm lạnh

- Luồng khí tản nhiệt không đủ

- Mực nước làm mát thấp

- Quạt làm mát kém hoạt động

- Bộ điều chỉnh nhiệt bị kín hoặc bị hạn chế

- Tản nhiệt bên trong kém

• Hỗn hợp không khí / nhiên liệu nghèo quá mức:

- Đệm kín trong đường ống nạp bị rò rỉ

- Trục ga mòn

• Hệ thống điều khiển vòng lặp kín chuyển số không đúng cách

• Hoạt động cảm biến oxy sai

- Công tắc điều chỉnh lượng nhiên liệu giàu đến nghèo đáp ứng chậm

- Điều biến EGR không hoạt động

- Cổng E hoặc R bị hạn chế

- Bị lỗi hoạt động EGR VSV

- Rò rỉ ống EGR

• Hệ thống đánh lửa hoạt động không đúng cách

- Cơ sở thời gian không chính xác

- Sai tín hiệu đầu vào ECM

- Hoạt động không đúng của hệ thống đánh lửa trễ

• Muội than bám trên van nạp

Phát thải bay hơi

Cho đến nay, chúng ta chỉ thảo luận về việc tạo ra và nguyên nhân của đầu ra ống xảhoặc xả khí thải Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hydrocarbon (HC) thải ra từ ống bô, cũngnhư các nguồn bay hơi khác, như các-te, thùng nhiên liệu và hệ thống phục hồi lượngkhí thải bay hơi

Trong thực tế, các nghiên cứu chỉ ra rằng có tới 20% lượng khí thải từ ô tô HC xuất phát

từ các thùng nhiên liệu và bộ chế hòa khí Bởi vì khí thải hydrocarbon là hợp chất hữu

cơ dễ bay hơi góp phần tạo khói, việc quan trọng là kiểm soát khí thải bay hơi cũng nhưđiều khiển khí thải đốt

Xe phun nhiên liệu sử dụng hệ thống khí thải bay hơi để lưu trữ hơi nhiên liệu từ thùngnhiên liệu và đốt chúng trong động cơ khi chạy Khi hệ thống điều hành tốt, hơi nhiênliệu không thể thoát ra khỏi xe trừ khi nắp nhiên liệu được gỡ ra Các đối tượng của hệthống bay hơi khí thải được đề cập trong phần tiếp theo của chương trình này

Việc chẩn đoán sử dụng một máy phân tích khí thải

Sử dụng một máy phân tích khí thải bốn hoặc năm khí có thể hữu ích trong việc gỡ rốinhững vấn đề về cả khí thải và khả năng lái Hiện nay, phân máy phân tích có khả năng

đo tư hai chất khí thải, HC và CO, và nhiều nhất là năm Năm khí đo bằng máy phân tíchkhí thải công nghệ mới nhất là: HC, CO, CO2, O2 và NOx Hãy nhớ rằng, HC, CO,CO2, NOx và được đo bằng chương trình I / M nâng cao Tất cả năm chất khí, đặc biệt

là O2 và CO2, là những công cụ xử lý sự cố tuyệt vời Sử dụng một máy phân tích khíthải sẽ cho phép thu hẹp là nguyên nhân tiềm ẩn của những vấn đề về khả năng lái vàphát thải, tập trung kiểm tra xử lý sự cố của trong khu vực có nhiều khả năng gây ranhững vấn đề, và tiết kiệm thời gian chẩn đoán Ngoài việc giúp bạn tập trung xử lý sự

cố, một máy phân tích khí thải cũng cung cấp cho khả năng để đo lường hiệu quả choviệc sửa chữa bằng cách so sánh trước và sau khi xả Trong xử lý sự cố, luôn luôn nhớcác phương trình hóa học đốt: Nhiên liệu (hydrogen, carbon, sulfur) + Air (nitơ, oxy) =Carbon dioxide + hơi nước + oxy + carbon monoxide + hydrocarbon + oxit nitơ oxit lưuhuỳnh

Trong bất kỳ chẩn đoán về các vấn đề phát thải hoặc khả năng lái, hãy tự đặt các câu hỏisau:

• Hydrocarbons được đo bằng một máy phân tích khí thải theo phần triệu (ppm) Nhưbạn đã biết, HC là nhiên liệu cháy không hết mà còn là kết quả việc không kích nổ Khiđốt cháy không xảy ra, hoặc khi chỉ là một phần của chi phí không khí / nhiên liệu cháy,mức độ hydrocarbon đi lên.

• Carbon Monoxide được đo bằng một máy phân tích khí thải theo phần trăm (%) hoặcphần trên một trăm CO là một sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy, do đó, nếu sự cháykhông diễn ra, carbon monoxide sẽ không được tạo ra Dựa trên tiền đề này, khi Misfirexảy ra, carbon monoxide rằng sẽ thường được sản xuất trong quá trình sản xuất khôngđược sản xuất Nói chung, trong xe phun nhiên liệu, CO cao có nghĩa là quá nhiều nhiênliệu đang được nạp cho các động cơ theo lượng không khí vào đường ống nạp

• Nitơ Oxit đo bằng một máy phân tích khí thải theo phần triệu (ppm) Oxit nitơ là mộtsản phẩm phụ của quá trình đốt cháy NOx được tạo với số lượng lớn khi nhiệt độ đốtvượt quá khoảng 2500 'F Bất cứ điều gì gây ra nhiệt độ đốt tăng lên cũng sẽ gây ralượng khí thải NOx tăng Kích cháy lỗi cũng có thể gây ra NOx tăng do sự gia tănglượng oxy mà nó gây ra trong khí thức ăn chuyển đổi xúc tác

• Carbon Dioxide đo bằng một máy phân tích khí thải theo phần trăm (%) hoặc phần trênmột trăm Carbon dioxide là một sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy hiệu quả và đầy

đủ Đốt gần hoàn hảo sẽ dẫn đến nồng độ carbon dioxide mà tiếp cận lý thuyết tối đa là15,5% Hàm lượng carbon dioxide bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ không khí / nhiên liệu, thờigian tia lửa, và bất kỳ yếu tố nào khác mà tác động sự đốt cháy hiệu quả

• Oxy được đo bằng một máy phân tích khí thải theo phần trăm (%) hoặc phần trăm mỗi.Lượng oxy được sản xuất khi động cơ bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ không khí / nhiên liệu Khihỗn hợp nghèo, oxy tăng Khi hỗn hợp đi giàu nhiên liệu, oxy giảm xuống gần bằngkhông Bởi vì oxy được sử dụng trong quá trình đốt cháy, nồng độ ở ống bô sẽ rất thấp.Nếu lỗi cháy xảy ra, tuy nhiên, oxy sẽ làm tăng đáng kể khi nó không sử dụng thông quabuồng đốt

Một yếu tố khác trong việc phân tích khí thải NOx là hai khí là hai hệ thống cơ bản đượcthiết kế để kiểm soát mức NOx, các hệ thống EGR và hệ thống giảm chất xúc tác.Lượng khí thải NOx sẽ tăng khi các trục trặc hệ thống EGR hoặc khi hiệu quả chất xúctác giảm xuống Hiệu quả của chất xúc tác giảm được gắn chặt với hoạt động bìnhthường của hệ thống kiểm soát nhiên liệu vòng khép kín Hiệu quả giảm xuống đáng kểkhi chất xúc tác có lượng carbon monoxide khí quá thấp (hàm lượng oxy quá cao.)

Pre-Catalyst Versus Testing Post-Catalyst

Khi sử dụng một máy phân tích khí thải như là một công cụ chẩn đoán, điều quan trọngcần nhớ đó là : quá trình cháy cháy xảy ra hai lần trước khi đến ống xả Đầu tiên, quátrình đốt chính diễn ra trong động cơ Điều này xác định các thành phần của chất xúc táckhí, ảnh hưởng đáng kể hiệu quả chất xúc tác Khi các chất khí thải đạt ba chiều chuyểnđổi xúc tác, hai quá trình hóa học xảy ra

Giảm chất xúc tác

Đầu tiên, nitrogen oxide bỏ ôxi Điều này chỉ xảy ra khi một lượng vừa đủ carbonmonoxide có sẵn cho các liên kết với oxy Phản ứng hóa học này trong việc giảm lượngnitơ oxit nitơ tinh khiết và quá trình oxy hóa của monoxide carbon để tạo thành carbondioxide

Oxy hóa chất xúc tác

Thứ hai, hydrocarbon và carbon monoxide tiếp tục cháy Điều này chỉ xảy ra nếu có đủlượng oxy có sẵn cho các hydro và carbon liên kết với Kết quả phản ứng hóa học nàytrong quá trình oxy hóa của hydro và carbon để tạo thành hơi nước (H2O) và carbondioxide (CO2)

Ví dụ về các chất xúc tác

Khi xử lý sự cố một lỗi phát thải, mối quan tâm cơ bản của bạn sẽ là cái gì đi ra khỏi ống

bô Nói cách khác, nó không quan trọng cho hiệu quả của quá trình cháy xảy ra trongđộng cơ hoặc các chất xúc tác Tuy nhiên, khi khắc phục sự cố một vấn đề về khả nănglái, bộ chuyển đổi xúc tác có thể che mối chẩn đoán quan trọng có thể được tập hợp vớiphân tích khí thải Sau đây là những ví dụ về các tình huống mà xúc tác có thể bị đánhlừa

• Ví dụ 1: Một lỗi nhỏ khi nhiên liệu không cháy dưới tải làm cho một chiếc xe tăng Khíthải từ động cơ sẽ cho thấy một sự gia tăng trong HC và O2, và giảm CO2 Tuy nhiên,một khi khí thải này đạt đến bộ chuyển đổi xúc tác, đặc biệt là một chất xúc tác tươngđối mới và hiệu quả, quá trình oxy hóa sẽ tiếp tục Các HC dư thừa sẽ bị oxy hóa, gây ra

HC và O2 giảm, và CO2 tăng Tại các ống bô, các giá trị xả có thể trông hoàn toàn bìnhthường

Trong ví dụ này, nó là thú vị để lưu ý rằng giá trị NOx sẽ tăng do giảm monoxide carbon

và oxy trong khí tăng trong chất xúc tác Điều này có thể được phát hiện với một máyphân tích năm khí

• Ví dụ 2: Một sự rò rỉ nhỏ khí thải ở đầu nguồn của cảm biến oxy thải đang gây ra mộtdấu hiệu cho thấy dấu sai cho ECM

Sự cung cấp quá nhiều nhiên liệu này để mang điện áp trở lại cho phạm vi hoạt độngbình thường của cảm biến Các vấn đề của khách hàng là sự sụt giảm đột ngột 20% kinh

tế nhiên liệu

Ví dụ 3: Một hạn chế trong áp lực cao xuống dòng nhiên liệu gây ra một tỷ lệ khôngquá giàu / nhiên liệu và giảm 20% kinh tế nhiên liệu Mặc dù lượng khí thải carbonmonoxide từ động cơ được nâng lên như một kết quả của tỷ lệ không khí / nhiên liệugiàu, bộ chuyển đổi xúc tác có khả năng oxy hóa nhất của nó thành carbon dioxide Cáckết quả đo ống bô xuất hiện là bình thường, ngoại trừ oxy, mà là cực kỳ thấp vì hai lý

do Đầu tiên, sự gia tăng CO gây ra sự sụt giảm tương ứng tỷ lệ O2 trong gas Thứ hai,lượng oxy ít còn sót lại đã hoàn toàn bị oxy hóa CO thành CO2

Dựa trên ví dụ này, bạn có thể thấy rằng oxy là một chỉ báo tốt hơn về tỷ lệ không khí /nhiên liệu nghèo hoặc giàu so với carbon monoxide khi kiểm tra bài chuyển đổi xúc tác

Quy định chung của phân tích khí thải

• Nếu CO đi lên, O2 đi xuống, và ngược lại nếu O2 đi UP, CO đi xuống Nhớ, giá trị

CO là một chỉ báo của một động cơ giàu nhiên liệu và giá trị O2 là một chỉ báo của mộtđộng cơ chạy nghèo nhiên liệu

• Nếu HC tăng như là kết quả của sự nghèo nhiên liệu, O2 cũng sẽ tăng

• CO2 sẽ giảm trong các trường hợp trên, vì trong một không khí / nhiên liệu mất cânbằng hoặc nhiên liệu không cháy

• Sự gia tăng CO không nhất thiết có nghĩa là sẽ có sự gia tăng HC HC bổ sung sẽ chỉđược tạo ra vào thời điểm nhiên liệu giàu bắt đầu (3% đến 4% CO)

• HC cao, CO thấp, và O2 cao tại cùng một thời gian chỉ ra nhiên liệu không cháy doquá nghèo hoặc hỗn hợp EGR pha loãng

• HC cao, CO cao, và O2 cao tại cùng một thời gian chỉ ra nhiên liệu không cháy do hỗnhợp quá giàu

• HC cao, mức CO bình thường tới thấp, O2 cao, nhiên liệu không cháy chỉ do một vấn

đề động cơ đánh lửa cơ khí hoặc

• Mức CO bình thường đến cao, mức CO bình thường đến thấp, và O2 cao thể hiệnnhiên liệu không cháy do không khí giả hoặc hỗn hợp nghèo nhẹ

Để xác minh rằng các giá trị thải không được pha loãng trong hệ thống xả hoặc các điểmmẫu phân tích, kết hợp giá trị CO với giá trị CO2 Một mẫu nguyên chất nên luôn luôn

có một tổng lớn hơn 6% Hãy nhớ rằng, hệ thống khí thứ cấp có thể được pha loãng mẫunếu nó không bị vô hiệu hóa trong quá trình phân tích Trong thực tế, động cơ với hệthống phun không khí thứ cấp sẽ có nồng độ oxy tương đối cao trong khí thải vì khôngkhí thêm bơm vào ống xả, sau quá trình đốt cháy

Những yếu tố đó làm giảm phát thải khả năng lái Các yếu tố chính sau đây góp phầnvào tăng trưởng chung trong mức độ phát thải khí thải và bị xuống cấp xe:

• Thiếu bảo trì theo lịch trình

- Sửa đổi hệ thống của động cơ / tiểu hệ thống

• Sử dụng các loại nhiên liệu pha chì hoặc các chất phụ gia không phù hợp trong hệthống điều khiển vòng kín

Chương 3: PHÁT XẠ Ô NHIỄM TỪ KHÍ XẢ CỦA NHỮNG HỆ THỐNG

PHỤ- Những hệ thống động cơ và phát xạ Động cơ cơ khí

Sự kiểm soát động cơ và các hệ thống phụ phát xạ khí xả tất cả dựa vào điệu kiệnmáy móc tốt của động cơ để động cơ hoạt động một cách bình thường và có hiệu quả

Sự trục trặc về máy móc ảnh hưởng đến sự đào thải khí xả và tính năng vận hành của xemột cách trực tiếp lẫn gián tiếp:

+ Ảnh hưởng trực tiếp: bất kì trục trặc máy móc nào cũng có khả năng sẽ gây ra

sự gia tăng sự đào thải khí thải đáng kể do không cháy hỗ hợp gây ra, nó cho phép khíđốt thoát qua van xả và vòng động cơ pit-tông bằng cách thay đổi tỉ lệ không khí hoặcnhiên liệu, hay bất kì các khả năng khác

+ Ảnh hưởng gián tiếp: các trục trặc máy móc làm thay đổi thành phần của khí đốtcung cấp dữ liệu chất xúc tác và ngăn ngừa sự chuyển đôi chất xúc tác từ các hoạt động

có hiệu quả

Lấy ví dụ về các vấn đề cơ khí có thể làm tăng sản lượng khí thải bao gồm: ápsuất xi- lanh thấp gây cháy kém hoặc do hỗn hợp không cháy gây ra, sự hao mòn cácvòng kiểm soát dầu làm dầu động cơ dư thừa quá mức (HC) được tiêu thụ trong quátrình đốt cháy nhiên liệu,… Nhớ rằng luôn luôn kiểm tra tình trạng nguyên vẹn của các

hệ thống động cơ cơ khí cơ bản trước khi chuyển sang các động cơ phức tạp hơn hoặccác hệ thống phụ phát thải khí xả

Hệ thống cảm ứng không khí

Hệ thống phụ cảm ứng không khí đo lường và đánh giá khí động cơ dựa vào yêucầu vận hành của xe Trong trường hợp không ước tính được lượng khí đi vào động cơhoặc nếu không được đo lường một cách chính xác thì tỉ lệ mất cân bằng khí hoặc nhiênliệu sẽ gây ra sự gia tăng khí thải và các quan ngại về tính năng vận hành của xe Cáckhu vực sau của hệ thống cảm ứng khí có thể yêu cầu sự tập trung của người sử dụngđộng cơ khi xử lý sự phát thải khí xả hay các quan ngại về tính năng vận hành của xe

Lối vào không khí bị sai

Nếu không khí đi vào động cơ được trang bị đầy đủ với phun L-type thì chúng cóthể biểu lộ động cơ trong tình trạng thiếu xăng sạch, không cháy nhiên liệu và chạy cầmchừng Những điều kiện hoạt động của động cơ thiếu xăng có thẻ gây ra sự gia tăng khíhi-rô-các-bon do tia lửa không phát và NOX do tỉ lệ khí hoặc nhiên liệu sạch hơn, nócũng làm tăng nhiệt độ đốt cháy nhiên liệu và giảm hiệu quả chất xúc tác

Động cơ được trang bị với phun D-type sẽ biểu hiện tốc độ động cơ cầm chừngphỏng đoán nếu khí được định lượng đi vào hệ thống cảm ứng Nói chung, điều này sẽkhông gây ra sự gia tăng khí thải đáng kể.

Chất bám xupap nạp

Chất bám xú-pắp nạp là chất các-bon được tôi luyện Nó hình thành trên mặt saucủa xú-pắp nạp Mức độ của chất bám thay đổi tuỳ theo nhiều yếu tố như đặc tính nhiênliệu, thói quen điều khiển xe và động cơ gia đình Chất bá xú-pắp nạp có thể gây ra cácmối quan ngại về tính năng vận hành của xe cũng như là sự gia tăng lượng khí thải

Chất bám xú-pắp nạp quá mức có thể gây ra cho động cơ chạy quá nghèo nhiênliệu trong khi nó chạy theo trớn và tăng tốc hay quá giàu chất bám trong khi giảm tốc.Trong giai đoạn hoạt động sạch, lượng khí thải NOx cao.Còn trong suốt giai đoạn hoạtđộng giàu chất bám thì luợng khí thải CO được nâng cao Sự gia tăng lượng khí thải cómột mối quan hệ thuộc đường thẳng với mức độ của chất bám trên các van nạp Tạiđiểm đó, chất bám có thể ảnh hưởng đến lượng khí thải một lượng đủ để đưa chiếc xe rakhỏi việc tuân thủ trong một cuộc thử nghiệm tăng cương I/M

Những ảnh hưởng của chất bám xú-pắp nạp trong tính năng vận hành của xe.

Một số triệu chứng tính năng vận hành của xe phổ biến có thể gây ra do chất bámxu-pắp nạp, vấp ngã, sự do dự và tổn thất điện năng dưới tải Sự vấp ngã và do dự đặcbiệt khi động cơ bị nguội tính tới nay là các vấn đề thường gặp nhất do chất bám xú-pắpnạp quá mức gây ra Các chất bám các-bon xốp làm việc như một miếng bọt biển, nóhấp thụ đủ hơi nhiên liệu để gây ra các triệu chứng này

Các chất bám các-bon mãnh liệt có thể gây ra mất điện năng ở động cơ rpmcao.Khi tích luỹ đủ chất bám để hạn chế luồng không khí thông qua các xú-pắp nạp, hiệuquả lượng thể tích của động cơ được thực hiện và gây ra tình trạng động cơ bị lỏng điện

Cách tốt nhất để xác nhận chất bám quá mức là trực quan kiểm tra việc sử dụngmột van borescope.Nếu việc sửa chữa cần thiết thì các thiết bị có sẵn để làm sạch cácvan mà khong cần loại bỏ các đầu xi-lanh.Tham khảo bản tin dịch vụ kỹ thuật Toyota đểbiết thêm các thông tin về các thủ tục và những công cụ dịch vụ đặc biệt.

Hệ thống giao hàng nhiên liệu

Hệ thống giao hàng nhiêu liệu và điều khiển hệ thống phun nhiên liệu cung cấpcho động cơ và thiết bị đo lường nhiên liệu được bơm vào đường ống nạp Có hai yếu tốtrong đó điều kiện bình thường nên xác định tỉ lệ không khí hoặc nhiên liệu, áp suấtnhiên liệu và thời gian phun nhiên liệu.Trong một vài trường hợp nếu một trong nhữngyếu này không chính xác thì tỉ lệ không khí hoặc nhiên liệu bình thường sẽ xáo trộn

Một yếu tố có thể làm đảo lộn các tỉ lệ không khí hoặc nhiên liệu bình thường lànhiêu liệu vô hạn Tất cả xác rò rỉ kim phun, rỏ rỉ áp suất nhiên liệu điều chỉnh mànngăn, dầu cácte pha loãng với xăng hoặc một hệ thống khí thải bay hơi bão hòa có thểgây ra một tỷ lệ không khí / nhiên liệu quá thừa

Cuối cùng, tỉ lệ nhiên liệu khí cũng có thể bị xáo trộn do sự hạn chế của các vòiphun hoặc các vấn đề vói các mô hình phun vòi phun Các triệu chứng gây ra do phunnhiên liệu phun mô hình và những hạn chế tương tự như những người gây ra do chấtbám xú-pắp nạp, vấp ngã, sự do dự hay mất điện,…

Thử nghiệm phương pháp kim phun nhiên liệu

Thử nghiệm kim phun nhiên liệu cho mô hình giới hạn hay mô hình phun nhiênliệu có thể được thực hiện một trong hai cách: kiểm tra trực quan và phương pháp giảm

áp suất

Kiểm tra trực quan

Kiểm tra trực quan yêu cầu các kim phun nghi ngờ được lấy ra từ động cơ đượckết nối với một thiết bị thử nghiệm và bắt đầu làm việc nhờ cung cấp đầy đủ điện năngcho một khoảng thời gian cố định Các vòi phun nhiên liệu sẽ phân phối khối lượng quyđịnh và phun mẫu.Chúng sẽ xuất hiện hình nón một cách thống nhất

Thử nghiệm giảm áp suất

Các phương pháp giảm áp suất đòi hỏi việc sử dụng một máy đo áp suất nhiênliệu và một kim phun xung điện đếm thời thời gian có sẵn từ các nhà cung cấp công cụđặc biệt Nói chung, thử nghiệm này có thể thực hiện mà không cần phải tháo kim phun

ra từ động cơ Bằng cách tiếp thêm năng lượng cho các vòi phun có chiều rộng cố định

và quan sát sụt áp trên hệ thống nhiên liệu, lưu lượng nhiên liệu tương đối có thể được

so sánh cho mỗi vòi phun Nếu tất cả các kim phun biểu lộ sự sụ giảm áp suất phù hợp

thì nó cho phép tất cả các kim phun được chảy cùng một lượng nhiên liệu Có ba thiếusót với dạng thử nghiệm này, chúng đã làm hạn chế tính hữu dụng của nó:

+ Lưu lượng phun thực tế không thể xác định được, chỉ có dòng chảy tương đối.+ Trong thử nghiệm này, tia phun không thể quan sát được

+ Không có thông số kĩ thuật cho các bài thử nghiêm giảm áp suất

Thời lượng phun nhiên liệu không chính xác

Ngoài các vấn đề nêu trên, cảm biến đầu vào sai từ bất kì sáu cảm biến đầu vàochính có thể cũng tạo ra các tỉ lệ khí hoặc nhiên liệu để chuyển đủ để gây ra các mốiquan ngại khí thải hay tính năng vận hành của xe Nếu tải động cơ bị tính toán khôngchính xác thì yêu cầu nhiên liệu cũng bị tính sai, điều này dẫn tới sự cố khí thải và tínhnăng vận hành của xe Đây là loại điều kiện có thể được xác định nhờ các tín hiệu cảmbiến và so sánh chúng với các giá trị tiêu chuẩn Với loại hình điều kiện này thì cácchương trình nhiên liệu thích ứng ECM có thể sẽ được cải chính để mang lại những tỉ lệkhí hay nhiên liệu trở lại một phạm vi trung tính (stoichiometry)

Cách tốt nhất dể xác nhận rằng tỉ lệ khí/ nhiên liệu trung tính đang được chuyểngiao cho các động cơ là giám sát việc điều chỉnh nhiên liệu thích ứng vói thời lượngphun nhiên liệu Điều này có thể được thực hiện nhiều cách khác nhau, nó tuỳ thuộc vàođộng cơ được thử nghiệm:

1 Xe OBD không có dữ liệu nối tiếp: Sử dụng một vôn kế trên đầuVF1 tại DLC1 (kiểm tra kết nối)

2 Xe OBD với dữ liệu nối tiếp: Sử dụng mộ công cụ quét để theo dõi

dữ liệu A/F mục tiêu

3 Các loại xe OBD- II: Sử dụng một công cụ quét để theo dõi dữ liệuFuel Trim

Một Vài Từ ngữ về nhiên liệu

Ảnh hưởng của Octane tới hiệu suất động cơ và sự kích nổ

Khi chẩn đoán bất kỳ vấn đề nào của khách hàng liên quan đến hiệu suất động cơkém hoặc kích nổ của động cơ, hãy luôn luôn nghi ngờ chất lượng nhiên liệu, hay cụ thểhơn là chỉ số octane của nhiên liệu đang được sử dụng Các chỉ số octan là một sự phảnánh về khả năng của nhiên liệu để chịu sự kích nổ, và được đánh giá bởi giá trị chốngkích nổ của nó (hoặc bơm octan) Con số này được hiển thị trên một mảnh giấy màuvàng trên mặt của mỗi bơm khí

Kể từ khi yêu cầu chỉ số octan khác nhau của mỗi loại xe, luôn luôn kiểm trahướng dẫn sử dụng chính xác yêu cầu của chỉ số octan xe và xác minh với khách hàngrằng vấn đề của họ không phải là kết quả của nhiên liệu có chỉ số octan thấp Trên xe có

hệ thống kiểm soát kích nổ, chỉ số octan thấp có thể không gây ra kích nổ động cơ, kể từkhi hệ thống có khả năng làm châm tia lửa; Tuy nhiên, động cơ có thể hoạt động kémnhư là kết quả cách bảo vệ trước Nếu động cơ va chạm hoặc vấn đề thực hiện khôngphải là kết quả của một vấn đề hệ thống phụ, bạn có thể muốn đề xuất cho khách hàngmột sự thay đổi trong lớp nhiên liệu

Sự biến đổi xăng và hỗn hợp nhiên liệu theo mùa

Biến động đề cập đến khả năng của một nhiên liệu thay đổi từ một chất lỏng thànhhơi Đặc tính này của nhiên liệu là rất quan trọng trong việc duy trì khả năng lái Nếu sựbiến động nhiên liệu là quá thấp, khó khăn cho việc khởi động và các vấn đề làm nónglên có thể dẫn đến hậu quả Nếu biến nhiên liệu quá cao, khóa hơi, vấn đề khả năng láinóng, hơi nước và khí thải quá mức có thể dẫn đến Kể từ sự bay hơi nhiên liệu là nhạycảm tự nhiên với sự thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh, nhà máy lọc dầu thường

cung cấp một sự pha trộn nhiên liệu biến động hơn trong mùa đông để dễ dàng khởiđộng và và khả năng lái trong thời tiết lạnh Ngược lại, vào mùa hè, một sự pha trộnnhiên liệu ít biến động được cung cấp để giảm nguy cơ của khóa hơi hoặc các vấn đề lái.Vấn đề về khả năng cầm lái thỉnh thoảng có thể phát sinh khi các nhà bán lẻ thay đổi phatrộn giữa các mùa (thường là mùa xuân hoặc mùa thu) Ví dụ, nếu một sự thay đổi đãđược thực hiện cho một sự pha trộn mùa đông, nhưng thời tiết vẫn nóng với thường lệ,một vấn đề có thể phát sinh khả năng lái nóng (và ngược lại).

Nhiên liệu oxy như một kết quả của đạo luật không khí sạch năm 1990, sử dụngnhiên liệu oxy hóa và điều chỉnh đã xảy ra ở nhiều khu vực đô thị trên khắp Hoa Kỳ.Xăng oxy hóa có chứa các hợp chất vận chuyển oxy (thường là ethanol hoặc MTBE) màenleans hỗn hợp hóa học AT Hỗn hợp AT này nghèo hơn nên làm cho carbon monoxide(CO) phát thải từ ống xả ít hơn

Một vài điểm cần làm rõ liên quan đến nhiên liệu oxy hóa Đầu tiên, những mẫu

xe điều khiển phản hồi có thể thấy một sự mất mát kinh tế nhiên liệu nhẹ (khoảng 2%)khi sử dụng các loại nhiên liệu oxy hóa Điều này xảy ra như là kết quả của hệ thốngthông tin phản hồi làm giàu hỗn hợp khi các cảm biến O2 phát hiện thêm oxy được cungcấp bởi nhiên liệu Thứ hai, các linh kiện trên hệ thống nhiên liệu trên mẫu xe này có thể

bị phù (ống, O-ring, các miếng đệm, vv) từ cồn được sử dụng trong một số nhiên liệuoxy hóa Hướng dẫn sử dụng của chủ chứa thông tin chi tiết về tỷ lệ cho phép của cả haiMTBE và ethanol

Chương 4: HỆ THỐNG PHỤ KHÍ THẢI

Hệ thống điều khiển hồi tiếp vòng kín

Hệ thống phụ điều khiển khí thải

Hệ thống điều khiển hồi tiếp vòng kín

Trung tâm của hệ thống điều khiển khí thải là hệ thống điều khiển hồi tiếp nhiên liệutheo vòng kín Nó chiụ trách nhiệm cho việc điều khiển hoạt động của bộ chuyển đổixúc tác cung cấp khí ga và cuối cùng là xác định nồng độ HC, CO và NOx thoát ra ngoài(qua ống bô).Hệ thống điều khiển vòng kín làm việc trong quá trình vận hành cầmchừng và hành trình và thực hiện điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu dựa trên tín hiệucủa cảm biến oxy trên đường ống thải.

Khi vận hành theo vòng kín,ECM ( Engine Control Module-Hộp điều khiển động cơECU) giữ cho hỗn hợp không khí/ nhiên liệu giữ ở mức lý tưởng với tỉ lệ không khí/nhiên liệu 14.7 đến 1( mức lý tưởng) Bằng việc phun xăng chính xác, lượng oxy trênđường ống thải được giữ trong 1 phạm vi nhỏ nhất điều này hỗ trợ cho hiệu suất vậnhành tối ưu của 3 bộ xúc tác Tuy nhiên, nếu tỉ lệ không khí/ nhiên liệu được điều chỉnhkhông chính xác từ chương trình lập trình sẵn, hiệu quả xúc tác bị giảm đáng kể, đặc biệt

là làm giảm nồng độ của NOx

Vận hành vòng lặp kín

Khi ECM xác định được điều kiện phù hợp cho việc điều khiển vòng lặp kín ( hiển thịtrên các giá trị của cảm biến) , nó sử dụng tín hiệu từ cảm biến oxy để xác định chínhxác nồng độ của oxy trên đường ống thải Từ tín hiệu này , ECM xác định hỗn hợp hòakhí đậm hơn hay nhạt hơn so với lý tưởng có tỉ lệ không khí/ nhiên liệu 14.7 đến 1

- Nếu tín hiệu từ cảm biến oxy trên 0.45 V , ECM xác định được hỗn hợp hòa khíđậm hơn so với lý tưởng và làm giảm lượng nhiên liệu phun vào

- Nếu tín hiệu từ cảm biến oxy dưới 0.45V , ECM xác định được hỗn hợp hòa khínhạt hơn so với lý tưởng và làm tăng lượng nhiên liệu phun vào

Trong khi vận hành vòng lặp kín bình thường, tín hiệu từ cảm biến oxy được chuyển đổinhanh chóng giữa 2 điều kiện làm việc, với hơn 8 chu kỳ trong 10 giây tại tốc độ 2500 v/

ph Sự lựa chọn phun nhiên liệu diễn ra liên tục mỗi khi tín hiệu từ thiết bị chuyển mạchtrên và dưới điện áp ngưỡng là 0.45V

Điều khiển vòng lặp kín trong phun xăng đánh lửa hoạt động trên tiền đề của các lệnhthay đổi bởi điều kiện làm việc có thể được tóm tắt như sau:

- 02S chỉ thị là đậm = ECM ra lệnh làm nhiên liệu đi vào nhạt hơn

- 02S chỉ thị là nhạt = ECM ra lệnh làm nhiên liệu đi vào đậm hơn

Trong thời gian ngắn, thông tin từ cảm biến oxy lấy trên đường ống thải gửi vể ECM đểECM điều chỉnh lượng phun nhiên liệu Sau khi điều chỉnh hoàn tất , màn hình cảm biếnoxy hiển thị giá trị chính xác và đưa thông tin về ECM cho sự điều chỉnh bổ sung Chu

kì hiển thị/ câu lệnh này xảy ra liên tục trong vận hành vòng kín giữ cho tỉ lệ hòa khíkhông khí/ nhiên liệu gần với tỉ lệ lý tưởng

Điều kiện vận hành vòng lặp hở

Trong những điều kiện vận hành nhất định đòi hỏi sự phối hợp để làm đậm hơn hoặcnhạt hơn so với lý tưởng Tùy vào điều kiện làm việc ECM sẽ bỏ qua tín hiệu từ cảmbiến oxy và điều khiển lượng nhiên liệu bằng cách sử dụng thông tin truyền về từ cáccảm biến khác Sự vận hành này , được gọi là vòng hở, thường xảy ra trong khi động cơbắt đầu quá trình "clock out",khởi động lạnh, tăng tốc, giảm tốc,tải trung bình hoăcnặng, và bướm ga mở rộng (WOT).

Những hiện tượng nếu vòng lặp kín hoạt động sai trong điều khiển khí thải và khả năng lái

Nói chung việc điều khiển nhiên liệu không hợp lí làm ảnh hưởng đến khí thải và khảnăng lái như sau:

- Tỉ lệ không khí/nhiên liệu quá lớn có thể sinh ra trong khí thải những chất khôngmong muốn như CO va HC,đốt cháy hỗn hợp lớn, động cơ bị chết máy, chạy cầmchừng nổ không đều, không liên tục,bộ chuyển đổi quá nóng ( quá công suất),v.v

- Hỗn hợp không khí /nhiên liệu không đủ có thể sinh ra khí HC va NOx, đốt cháyhỗn hợp thấp, động cơ bị chết máy , bấp bênh,giật khi tăng tốc , không liên tục,chạy cầm chừng nổ không đếu , tăng tốc kém,v.v

Kiểm tra tính hữu dụng của hệ thống điều khiển vòng kín

Nếu bạn nghi ngờ rằng hệ thống vòng lặp kín hoạt đông không chính xác để phun nhiênliệu ,một trong những yếu tố kiểm tra đầu tiên bạn nên thực hiện đó là kiểm tra tín hiệu

từ cảm biến oxy (02) ECM dựa trên tín hiệu O2S để điều chỉnh lượng phun nhiên liệutốt nhất trong vận hành vòng kín, cách kiểm tra chính xác tín hiệu O2S là rất quan trọngtrong việc chuẩn đoán các vấn đề xảy ra điều này làm bạn nghi ngờ rằng điều khiểnvòng kíncho kết quả không chính xác

Nên nhớ rằng, động cơ ( và hệ thống điều khiển động cơ) phải đáp ứng các điều kiệnnhất định trước khi kiểm tra tín hiệu O2S hoặc kết quả của bạn có thể không chínhxác Điều này có nghĩa là động cơ và cảm biến O2 cần có sự điều chỉnh nhiệt độ, hệthống hồi tiếp là vòng kín và tôc độ động cơ phải được duy trì ở 1 tốc độ quy định v/ph.Kiểm tra tín hiệu O2S có thể thể hiện trên xe bằng hệ thống OBD/OBD II bởi việc sửdụng Máy chuẩn đoán Những xe cũ hơn có thể yêu cầu bạn phải “hồi tiếp bằng máy đo”dây tín hiệu 02S với viêc sử dụng máy đo tự động hoặc đồng hồ số vạn năng

Kiểm tra tín hiệu cảm biên oxy (O2S-Oxygen Sensor)

Tần số chuyển đổi sự hiển thị của tín hiệu cảm biến oxy và Biên độ là chìa khóa để kiểmtra 1 cách nhanh chóng toàn bộ hệ thống điều khiển vòng kín Sự kiểm tra này được thểhiện như sau:

- Động cơ khởi động và cho phép nó đạt đến nhiệt độ làm việc

Kiểm tra O2S sử dụng máy đo tự động

Nếu đặc tính máy đo tự động của đồng hồ số vạn năng được sử dụng ,nó sẽ tạo ra các tínhiệu dao động ( sóng) để đọc tín hiệu O2S Với các bước như sau:

- Hiệu chỉnh máy đo tự động

- Thiết lập thời gian 1s/div ( dùng 0.2s/div khi đo thời gian chuyển mạch)

- Thiết lập điện áp 0.2 V/div

- Thiết lập núm vặn lên chế độ tự động

- Sử dụng núm vặn đơn để thu thập và ghi nhận tín hiệu

-Kiểm tra O2S sử dung đồng hồ số vạn năng

Nếu 1 đồng hồ số vạn năng ( DMM) được sử dụng, cụ thể như đồng hồ “Fluke 80Series”, cài đặt đồng hồ như sau:

từ đầu nối của cảm biến oxy

Có nhiểu yếu tố góp phần làm giảm tuổi thọ của cảm biến oxy bao gồm thời gian sửdụng và bụi bẩn Vấn đề này có quan hệ chặt chẽ với bộ chuyễn đổi xúc tác, nó sẽ đượcbàn luận cụ thể hơn sau

Kiểm tra nhanh hệ thống điều khiển vòng kín

Nếu bạn nghi ngờ rằng ECM không phản hồi 1 cách chính xác đến tín hiệu từ cảm biếnoxy, 1 cách kiểm tra nhanh chóng hệ thống điều khiển vòng kín có thể được thực hiệnbởi hệ thống lái xe nhân tạo làm đậm hoặc làm nhạt và quan sát sự thay đổi tương ứngtrong hệ thống điều khiển nhiên liệu theo vòng kín Việc kiểm tra này có thể được trìnhbày như sau:

- Loại bỏ tạm thời ống tín hiệu của bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu và cắm vào đó,

để tạo điều kiện cho hỗn hợp hòa khí được làm đậm ECM hồi tiếp bằng cáchđiều chỉnh quá trình phun để hỗn hợp hòa khí nhạt đi

- Tạo ra tạm thời sự rò rỉ ở khoảng chân không trên ống góp hút để tạo điều kiệnhỗn hợp nhạt đi ECM hồi tiếp bằng cách điều chỉnh quá trình phun để hỗn hợphòa khí đậm lên.

Trên xe với dữ liệu nối tiếp, thay đổi tín hiệu O2S, cắt nhiên liệu và phun nhiên liệu cóthể được quan sát bằng cách sử dụng Máy chuẩn đoán

Chú ý: Khi thực hiện kiểm tra dạng này , tránh trường hợp hỗn hợp mất cân bằng kéo

dài ( cả đậm hoặc nhạt) trong 1 khoảng thời gian rộng, điều này có thê tạo ra sự xúc tácgây quá nhiệt và phá hủy vĩnh viễn bộ chuyển đổi

Điều khiển vòng kín có khả năng cung cấp khoảng ±20% phạm vi điều chỉnh từ các sựtính toán nhiên liệu cơ bản.Điều này cho phép dễ dàng bù đắp cho sự mất cân bằng hỗnhợp nhỏ; tuy nhiên ,sự mất cân bằng không khí/ nhiên liệu (chẳng hạn như rò rỉ chânkhông lớn, bộ chỉnh áp suất nhiên liệu bị rò rỉ, v.v) có thể thúc đẩy khả năng điều chỉnhcủa nó đến giới hạn mà không cần đưa hỗn hợp không khí/nhiên liệu về với tỷ lệ lýtưởng.Nếu điều này xảy ra, dù cho hỗn hợp hòa khí được điều chỉnh quá đậm hay quánhạt , lượng khí thải tăng và khả năng lái xe có thể dẫn đến kết quả là hệ thống không cókhả năng sữa chữa các vấn đề

Kiểm tra việc điều chỉnh nhiên liệu

Một cách kiểm tra nhanh của sự điều chỉnh nhiên liệu tương ứng sẽ được ECM thể hiện

bằng cách điều chỉnh tình trạng này Tùy thuộc vào dạng mô hình, hệ số hiệu chỉnhtương ứng có thể gọi là điện áp VF , đối tượng AN, hoặc cắt nhiên liệu kéo dài, và dữliệu nối tiếp được trang bị trên xe có thể được kiểm tra bằng cách sử dụng Máy chuẩnđoán

Chương 5: HỆ THỐNG PHỤ TRÊN ĐỘNG CƠ

Điều khiển đánh lửa sớm

Điều khiển đánh lửa sớm

Hệ thống đánh lửa sớm tối đa hóa hiệu quả làm việc của động cơ bằng cách liên tục điềuchỉnh thời gian đánh lửa để cung cấp áp suất buồng đốt cực đại khi pit tông ở vị tríkhoảng 10 độ sau điểm chết trên ( TDC - Top Dead Centre) Thời điểm đánh lửa khôngchính xác ảnh hưởng đáng kể đến nồng độ khí thải và khả năng lái xe Nếu thời điểmđánh lửa quá sớm trong điều kiện làm việc nhất định, sự kích nổ sẽ xảy ra làm tăng nồng

độ HC và NOx NOx được tạo ra nhiểu nhất trong điều kiện động cơ vận hành có tải, hệthống điều khiển đánh lửa sớm phải đảm bảo thời điểm đánh lửa chính xác trong điềukiện làm việc trên Nếu thời điểm đánh lửa xảy ra muộn không đúng thời điểm, quá trìnhcháy chỉ xảy ra 1 phần kết quả là hiệu suất động cơ thấp và lượng khí thải tăng lên

Nguyên nhân phải điều khiển đánh lửa sớm

Trên các hệ thống sử dụng ECM để điều khiển quá trình đánh lửa sớm, chỉ có hai điềukiện có thể làm cho thời điểm đánh lửa không chính xác;đó là thời điểm ban đầu hoặcECM động cơ nhận tín hiệu từ đầu vào sai

Bước đầu tiên trong việc xử lý khí thải và các sự quan tâm về khả năng lái luôn luôn là

kiểm tra nhanh chóng thời điểm đánh lửa ban đầu Bất kỳ lỗi gì trong thời điểm ban

đầu sẽ được phản ánh trong toàn bộ đường cong ( đồ thị) của quá trình đánh lửa sớm

Nếu tải động cơ bị tính toán sai vì các tín hiệu đầu vào không chính xác, góc đánh lửa

sớm sẽ được điều khiển không phù hợp với điều kiện hoạt động của động cơ Điều này

sẽ dẫn đến vấn đề khả năng lái và khí thải Tham khảo 850 để biết thêm thông tin vềchiến lược đánh lửa sớm

Ảnh hưởng của chỉ số Octane trong nhiên liệu

Động cơ Toyota trang bị với một hệ thống phát hiện tiếng nổ nhỏ nên rất nhạy với nhiênliệu có chỉ số octane

Nhiên liệu động cơ với chỉ số octane thấp sẽ làm động cơ tự kích nổ,xảy ra lần lượt,nguyên nhân hệ thống làm nổ chậm để chọn thời điểm làm chậm Trên một số loại xeđiều khiển vận hành bằng ECM, một yếu tố tương ứng trong bộ nhớ được sử dụng đểtheo dõi các tín hiệu từ các cảm biến tiếng nổ Khi vụ nổ xảy ra thường xuyên, ECM xâydựng lại đồ thị đánh lửa sớm cơ bản, làm chậm quá trình đánh lửa trong toàn bộ phạm vihoạt động của động cơ Đồ thị đánh lửa chậm này sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suấtđộng cơ và sự tiết kiệm nhiên liệu trong mọi điều kiện lái xe, ngay cả khi mua nhiên liệu

có chỉ số octane Đồ thị đánh lửa sớm sẽ được giữ lại trong ECM giữ mãi trong bộ nhớcho đến khi động cơ hoạt động trong một khoảng thời gian đáng kể trên các nhiên liệu

có chỉ số octane cao hơn, hoặc cho đến khi "keep alive memory- Bộ nhớ lưu vĩnh viễn"được xóa bằng cách loại bỏ năng lượng từ thiết bị đầu cuối BATT

Mục đích của Hệ thống kiểm soát đánh lửa sớm

Số lượng đánh lửa sớm cần thiết cho các động cơ khác nhau tùy thuộc vào một số khácnhau của điều kiện hoạt động Nói chung, đánh lửa sớm có các nhiệm vụ sau:

• Đánh lửa sớm làm tăng tốc độ động cơ cho hiệu suất cao hơn và tiết kiệm nhiên liệu

• Đánh lửa sớm cần phải giảm trong điều kiện tải nặng để tránh kích nổ

Hệ thống có nhiều giá trị biến số phải xem xét để xác định thời điểm đánh lửa thíchhợp Nhiệt độ nước làm mát, chất lượng nhiên liệu và tải động cơ chỉ là một vài trong sốnhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đáng kể thời điểm đánh lửa lý tưởng ECM xác định đúngthời điểm đánh lửa bằng cách đọc các tín hiệu đầu vào khác nhau để lập lại 1 chươngtrình đánh lửa sớm hoặc “ bản đồ”

Phun nhiên liệu trên xe TOYOTA sử dụng có 2 hệ thống đánh lửa sớm , 1 bằng cơ khí

và 1 bằng điện Có thể tham khảo hệ thống đánh lửa thường EFI( cơ khí) , thời điểmđánh lửa thay đổi (VAST) hoặc hệ thống đánh lửa điện tử (ESA)

Ảnh hưởng của đánh lửa sớm về khí thải và khả năng lái

Đánh lửa sớm quá nhiều, đặc biệt là trong điều kiện tải động cơ cao, làm tăng khả năng

động cơ tự kích nổ và làm tăng nhiệt độ và áp suất buồng đốt

Điều này dẫn đến sự gia tăng nồng độ HC và NOx, giảm hiệu suất động cơ,và làm hưhỏng đến các chi tiết trên động cơ

Đánh lửa sớm quá nhỏ làm cháy chỉ một phần hỗn hợp không khí/nhiên liệu,tính năng

động cơ thấp và ít tiết kiệm nhiên liệu Đốt cháy một phần cũng sẽ dẫn đến tăng nồng độ

CO trong khí thải

Thử nghiệm chức năng

Đánh lửa sớm có thể là kết quả của việc thiết lập thời điểm ban đầu không chính xáchoặc một vấn đề đánh lửa sớm trong khi hoạt động Trước khi cố gắng để kiểm tra đánh

lửa sớm trong điều kiện vận hành,cài đặt thời điểm ban đầu hoặc “cơ sở” nên được kiểmtra và tinh chỉnh.

Thủ tục này khác nhau giữa các hệ thống, nhưng trên xe có trang bị TCCS, nó thườngđòi hỏi điểm khởi động tại 1 thiết bị kiểm tra dưới mui xe(DLC1) để hệ thống TCCSmặc định thời điểm ban đầu Sau khi kiểm tra, điều chỉnh thời điểm ban đầu, loại bỏ cácdây kiểm tra phải thông báo cho ECM điều chỉnh lại thời gian Tham khảo hướng dẫnsửa chữa chi tiết cho các thủ tục này

Ngay cả khi thời điểm ban đầu chính xác,nó vẫn có thể là hệ thống tính toán đánh lửa saithời điểm do cảm biến đầu vào cung cấp không chính xác Ví dụ, 1 luồng không khí đotải động cơ nhẹ, trong khi thực tế, động cơ được trải qua tải động cơ cao, ECM có thểđiều chỉnh không chính xác đáp ứng không chính xác thời điểm đánh lửa sớm gây

nổ Tham khảo 850 và 873 cuốn sổ tay để biết thêm thông tin về chiến lược kiểm soátđánh lửa sớm

Nếu có sự không chính xác của cảm biến đầu vào thì sự nghi ngờ dành cho các xe vềtrước EFI và TCCS, nó được khuyến khích để thực hiện việc kiểm tra điện áp tiêu chuẩncủa tất cả các yếu tố đầu vào cảm biến lớn gửi cho ECM So sánh các giá trị đọc được đểliệt kê ra những đồ thị điện áp cơ bản trên hướng dẫn sữa chữa hoặc đọc được từ các xenổi tiếng khác Trên xe OBD-II, bạn có thể quan sát thời điểm đánh lửa và xác định dữliệu tín hiệu không chính xác bằng cách sử dụng Máy chuẩn đoán Một số thông số quan

trọng để điều khiển đánh lửa bao gồm tốc độ động cơ, tải động cơ, góc mở bướm ga, vànhiệt độ nước làm mát.

EFI trên xe trước đây,đánh lửa sớm được xử lý bằng các phương tiện

cơ học Hệ thống này sử dụng một cơ chế ly tâm thể hiện cho tốc độ động cơ và cơ chếchân không để thể hiện cho tải động cơ Giải quyết vấn đề với hệ thống kiểu này đòi hỏiPhải kiểm tra trọng lượng ly tâm, lò xo, trục, tín hiệu rotor, máy hút màng chân không,tín hiệu chân không,tấm rã, v.v

Kiểm soát phát hiện kích nổ

KNK (nổ) - tín hiệu đầu vào là rất quan trọng trong việc phòng chống động cơ kích

nổ Việc sử dụng ECM để phát hiện các tiếng nổ từ cảm biến, và ở mức độ nào, động cơkích nổ xảy ra và sau đó làm chậm thời điểm đánh lửa khi cần thiết Các chương trìnhđiều khiển để đánh lửa sớm làm việc với hiệu quả tối đa,trong khi vẫn giữ đọng cơ sữphát ra 1 tiếng “ping” Nếu có vấn đề xảy ra với tín hiệu đầu vào này, vụ nổ có thể xảy

ra, tạo ra 1 hàm lượng HC và NOx trong khí thải

ECM được thiết kế để lọc ra các tín hiệu điện áp KNK nó xem xét dải nổ trên động

cơ Do đó, 1 hệ thống điều khiển để kiểm tra tiếng nổ bằng cách khai thác trên các tínhiệu đầu ra trên cảm biến kích nổ, nhưng sẽ không làm cho thời điểm đánh lửa bị chậmlại Một cách kiểm tra của các mô hình tín hiệu KNK là sử dụng Máy chuẩn đoán daođộng sóng hoặc trong phạm phòng thí nghiệm có thể cung cấp cho bạn các thông tinchuẩn đoán chính xác nhất

Chương 6 : Van điều khiển khí cầm chừng

Van điều khiển khí cầm chừng (IAC) ) được sử dụng để ổn định tốc độ cầm chừng khi động cơ lạnh và làm nóng động cơ khi khởi động Ổn định tốc độ cầm chừng là cần thiết do những thay đổi tải động cơ có ảnh hưởng tới phát xạ ô nhiễm từ khí xả, chất lượng cầm chừng và khả năng lái xe Hệ thống IAC sử dụng ECM điều khiển van điều khiển khí cầm chừng (IACV) mà quy định khối lượng của không khí xung quanh bướm

ga ECM điều khiển IACV bằng cách áp dụng các tín hiệu đầu vào khác nhau đối với một chương trình IAC được lưu trữ trong bộ nhớ

IACVs có bốn loại khác nhau được sử dụng trên mẫu Toyota Những hệ thống này được gọi là:

• Động cơ Bước

• Duty- Điều khiển van điện từ xoay

• Duty- Van điều khiển không khí (ACV)

• Bật / Tắt Van chuyển chân không (VSV)

Động cơ bước - Hệ thống IAC

Hệ thống này sử dụng IACV kiểu động cơ bước để kiểm soát dòng khí tắt qua Các IACV bao gồm một động cơ bước với bốn cuộn dây, rotor từ, van và đế, và có thể thay

đổi luồng không khí tắt qua bằng cách đặt van của nó vào một trong 125 bước Về cơ bản, cao hơn số lượng bước IACV, lớn hơn việc mở luồng khí và lớn hơn khối lượng của không khí xung quanh tắt qua bướm ga

ECM điều khiển IACV định vị bằng cách tuần tự cấp năng lượng cho bốn cuộn dây động cơ của nó Đối với mỗi cuộn dây xung, các rotor từ IACVs di chuyển một bước,

mà lần lượt thay đổi các van và định vị ghế hơi Các ECM đưa lệnh lớn hơn IACV thay đổi vị trí bằng cách lặp lại các xung tuần tự cho mỗi bốn cuộn dây, cho đến vị trí mong muốn đạt được Nếu IACV là bị ngắt kết nối hoặc không hoạt động, nó sẽ vẫn được cố định ở vị trí cuối cùng nó

Duty- Điều khiển van điện từ quay - Hệ thống IAC

Hệ thống này sử dụng một van điện từ quay IACV để thực hiện ổn định tốc độ cầm chừng Kiểm soát khí tắt qua được thực hiện bằng thiết bị của một van quay di chuyển

mà khối hoặc phơi bày một cổng bỏ qua dựa trên các tín hiệu lệnh từ ECM Các IACV bao gồm hai cuộn dây điện, nam châm vĩnh cửu, van, cổng tắt, và cuộn bi-kim loại

Các ECM điều khiển IACV định vị bằng cách áp dụng một tín hiệu nhiệm vụ chế ở hai cuộn dây điện trong IACV Bằng cách thay đổi tỷ lệ hòa khí (về thời gian so với thời gian nghỉ), một sự thay đổi trong từ trường gây ra các van xoay Về cơ bản, như tỷ lệ hòa khí vượt quá 50%, các van mở ra các đoạn đường vòng và là tỷ lệ hòa khí giảm xuống dưới 50%, các van đóng đường đi Nếu IACV là ngắt kết nối hoặc không hoạt động, van sẽ di chuyển đến một vị trí mặc định và cầm chừng rpm sẽ vào khoảng 1000-

1200 rpm ở nhiệt độ hoạt động

Duty-Hệ thống kiểm soát ACV

Hệ thống này điều chỉnh thể tích lưu lượng không khí bằng cách sử dụng một ECM nhiệm vụ kiểm soát van điều khiển không khí (ACV) Các ACV sử dụng một van điện

từ để kiểm soát một van khí thường đóng đưa khối không khí từ không khí sạch hơn cho các đường ống nạp Khi ACV không đủ khả năng đẩy khối lượng không khí cao, một van khí cơ học riêng biệt được sử dụng để thực hiện lạnh cầm chừng nhanh trên xe được trang bị hệ thống này Với loại hình này, ECM thay đổi luồng không khí tắt qua bởi thay đổi tỷ lệ hòa khí của tín hiệu lệnh để các ACV Bằng cách tăng tỷ lệ hòa khí, ECM giữ đường tắt khí mở lâu hơn, gây ra sự gia tăng tốc độ cầm chừng Các ACV không có bất kỳ ảnh hưởng cầm chừng nhanh hoặc hâm nóng nhanh tốc độ cầm chừng,

và chỉ được sử dụng trong quá trình khởi động và làm nóng cầm chừng