Khảo sát thông số đầu vào tới quá trình phun của vòi phun nhiên liệu

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, là sự ra tăng của khí thải gây ô nhiễm môi trường. Khí thải do xe ôtô sử dụng nhiên liệu xăng gây ra cũng đóng góp một lượng lớn khí thải độc hại.

Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. MC LC Ni dung Trang LI NểI U .3 PHN I 4 KHI QUT CHUNG H THNG PHUN XNG IN T 4 1.1. KHI QUT V EFI 4 1.1.1.Lch s ca ng c EFI .4 1.1.2. c im v kt cu c bn ca EFI. 5 1.2. H THNG CUNG CP NHIấN LIU .10 1.2.1. S nguyờn lý .10 1.2.2. Bm xng .10 1.2.3. Lc xng .12 1.2.4. Dn phõn phi xng .13 1.2.5. B iu ỏp xng .13 1.2.6. Vũi phun xng chớnh 15 1.2.6.1. Hot ng ca vũi phun 16 1.2.7. Vũi phun khi ng lnh 19 1.3. H THNG NP KHễNG KH .21 1.3.1. C hng giú 21 1.3.2. Vớt chnh hn hp khụng ti .21 1.3.3. Van khớ ph 22 1.3.4. Khoang np khớ & ng ng np 22 1.4. H THNG IU KHIN IN T 24 1.4.1. Cm bin v trớ bm ga 24 1.4.2. Cm bin nhit nc (THW) 27 1.4.3. Cm bin nhit khớ np .28 1.4.4. Cm bin nng ụxy. .29 1.4.5. Rle EFI chớnh .32 1.4.6. Tớn hiu mỏy khi ng .32 1.4.7. Tớn hiu G & tớn hiu NE .33 1.4.8. Tớn hiu ỏnh la ca ng c .35 1.4.10. Tớn hiu iu ho khụng khớ (A/C) 36 1.4.11. Tớn hiu ph ti in(ELS) .36 1.4.12.Cm bin nhit khớ ERG ( THG ) 37 1.4.13.Cụng tc nhit nc lm mỏt (TSW) .37 1.5. NH LA SM (ESA) .38 1.5.1. Thi im ỏnh la v cỏc ch hot ụng ca ng c 38 1.5.2. Thi im ỏnh la v cht lng xng 39 1.6. IU KHIN TC KHễNG TI (ISC) 42 Trang 1 Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn. 1.7. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC. 44 1.7.1. Hệ thống điều khiển cắt OD của ECT 44 1.7.2. Điều khiển cắt điều hồ (ACT) 44 1.7.3. Hệ thống điều khiển cắt EGR 45 PHẦN II 46 PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI KIỂM TRA CHẨN ĐỐN .46 2.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ 5A – FE .46 2.2. PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI .47 2.2.1. Đèn kiểm tra động cơ “Check engine” 47 2.2.2. Thuật tốn phát hiện hai lần .48 2.2.3. Chế độ chẩn đốn và đèn “ CHECK ENGINE ” .49 2.2.4. Tín hiệu ra cực VF .49 2.2.5. Tín hiệu ra của tín hiệu cảm biến oxy 50 2.2.6. Điện áp chẩn đốn 51 2.2.7. Sự hoạt động của chức năng Failsafe .51 2.3. QUY TRÌNH KIỂM TRA CHẨN ĐỐN .53 2.3.1. Cơ sở tự chẩn đốn 53 2.3.2. Các chức căng của hệ chống chẩn đốn .53 2.3.3. Phương pháp tự chẩn đốn của động cơ bằng đèn kiểm tra. 57 2.3.4. Quy trình kiểm tra chẩn đốn khi khơng dùng thiết bị kiểm tra 65 PHẦN III .74 KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THƠNG SỐ ĐẦU VÀO TỚI Q TRÌNH PHUN CỦA VỊI PHUN NHIÊN LIỆU .74 3.1. CHỨC NĂNG CỦA ECU .74 3.1.1. Điều khiển thời điểm phun .75 3.1.2. Điều khiển lượng phun .76 3.2. LƯỢNG PHUN CƠ BẢN (loại D – EFI) 77 3.3. KHẢO SÁT SỰ BIẾN THIÊN CỦA XUNG PHUN 78 3.3.1. Xung phun cơ bản khi ở tốc độ khơng tải khi làm việc bình thường .79 3.3.2. Xung phun ở chế độ tăng tốc khi làm việc bình thường 79 3.4. KHẢO SÁT XUNG PHUN (áp dụng trên động cơ 5A-FE) 80 3.4.1. Tín hiệu đánh lửa .81 3.4.2. Tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp PIM .81 3.4.3. Tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nước làm mát .82 3.4.4. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp 83 3.4.5. Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga .85 3.4.6. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ động cơ và nhiệt độ khí nạp .86 3.4.7. Cắt nhiên liệu. .87 3.4.8. Tín hiệu từ điện áp ắc quy 88 3.4.9. Làm đậm hỗn hợp khi tăng tốc 91 3.4.10. Khi mất tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ NE .92 Trang 2 Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn. PHẦN IV .93 HỒN THIỆN MƠ HÌNH .93 4.1. GIỚI THIỆU MƠ HÌNH 93 4.1.1. Khung gá 93 4.1.2. Bảng điều khiển .93 KẾT LUẬN 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO .95 TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ……………………………………………… 95 LỜI NĨI ĐẦU Cùng với sự phát triển của các ngành cơng nghiệp, là sự ra tăng của khí thải gây ơ nhiễm mơi truờng. Khí thải do xe ơtơ sử dụng nhiện liệu xăng gây ra cũng đóng góp một lượng lớn khí thải độc hại. Mặt khác nguồn ngun liệu dầu thơ khai thác từ tự nhiên dùng để điều chế xăng cũng dần cạn kiệt. Đó là hai lý do quan trọng thúc đẩy các hãng chế tạo ơtơ cho ra đời động cơ phun xăng điện tử. Mục đích để nâng cao hiệu suất cháy của nhiên liệu xăng và hạn chế lượng khí thải độc hại sinh ra trong q trình cháy. Để làm được điều đó hệ thống phải có một hệ thống giám sát (cảm biến) và chấp hành hoạt động chính xác, kịp thời. Khi có sự sai hỏng của hệ thống sẽ ảnh hưởng đến mức tiêu hao nhiên liệu và sinh ra nhiều khí thải độc hại trong q trình cháy khơng hồn tồn. Với các xe ơtơ hiện đại được trang bị nhiều thiết bị điện tử thì việc chẩn đốn càng trở nên khó khăn. Do vậy trên xe ơtơ phải được trang bị hệ thống tự chẩn đốn tình trạng kỹ thuật của xe. Nhằm báo cho người sử dụng biết được những hư hỏng hiện tại của xe. Vấn đề tiết kiệm nhiên liệu và giảm ơ nhiễm mơi trường là vấn đề cấp thiết, chúng em được khoa ra cho đề tài: “Khảo sát thơng số đầu vào tới q trình phun của vòi phun nhiên liệu”. Thơng qua q trình khảo sát xung phun của vòi phun nhiên liệu chúng ta có thể đánh giá được lượng nhiên liệu được phun và từ những xung phun có thể chẩn đốn được sự hư hỏng của các cảm biến. Trong q trình thực hiện đồ án, do trình độ và hiểu biết còn hạn chế. Nhưng được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cơ trong khoa cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn Trang 3 Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. trong lp n nay ỏn ca chỳng em ó hon thnh. Tuy vy vn cũn nhiu thiu sút, mong thy cụ úng gúp ý kin ỏn ca chỳng em c hon thin hn. Em xin chõn thnh cm n ! Hng yờn, ngy thỏng nm 2007. Sinh viờn thc hin Nguyn Huy Tuyn PHN I KHI QUT CHUNG H THNG PHUN XNG IN T 1.1. KHI QUT V EFI. 1.1.1. Lch s ca ng c EFI. Cho n nhng nm ca thp k 60, ch ho khớ ó tng c s dng trong phn ln cỏc h thng phõn phi nhiờn liu tiờu chun. Mc dự vy, n nm 1971, Toyota ó phỏt trin h thng EFI (Electronic Fuel injection - h thng phun xng in t) ca mỡnh, h thng ny phõn phi nhiờn liu n cỏc xilanh ca ng c tt hn so vi ch ho khớ bng vic phun nhiờn liu cú iu khin in t. Vic xut khu cỏc xe cú lp ng c EFI bt u sm nht vo nm 1979 vi xe Crown (ng c 5M E) v xe Cressida (4M - E). K t ú, ng c trang b EFI sn xut tng dn lờn v quy mụ cng nh l s lng. Vic iu khin EFI cú th c chia thnh hai loi, da trờn s khỏc nhau v phng phỏp dựng xỏc nh lng nhiờn liu phun. Mt l mt mch tng t, loi ny iu khin lng phun da vo thi gian cn thit np v phúng mt t in. Loi khỏc l loi iu khin bng b vi s lý, loi ny s dng d liu lu trong b nh xỏc nh lng phun. Trang 4 Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. Loi mch tng t l loi c Toyota s dng ln u tiờn trong h thng EFI ca nú. Loi iu khin bng b vi s lý c bt u s dng vo nm 1983. Loi h thng EFI iu khin bng b vi s lý c s dng trong xe ca Toyota gi l TCCS ( TOYOTA Computer Controled Sytem - H thng iu khin bng mỏy tớnh ca TOYOTA ), nú khụng ch iu khin lng phun m cũn bao gm ESA ( Electronic Spark Advance ỏnh la sm in t ) iu khin thi im ỏnh la; ISC (Idle Speed Control - iu khin tc khụng ti ) v cỏc h thng iu khin khỏc; cng nh chc nng chn oỏn v d phũng. 1.1.2. c im v kt cu c bn ca EFI. Cú th cp hn hp khớ nhiờn liu ng u n tng xylanh. Do mi mt xylanh u cú vũi phun ca mỡnh & do lng phun c iu chnh chớnh xỏc bng ECU theo s thay i v tc ng c v ti trng, nờn cú th phõn phi u nhiờn liu n tng xylanh. Hn na, t l khớ nhiờn liu cú th iu chnh t do nh ECU bng vic thay i thi gian hot ng ca vũi phun (khong thi gian phun nhiờn liu). Vỡ cỏc lý do ú, hn hp khớ nhiờn liu c phõn phi u n tt c cỏc xylanh & to ra c t l ti u. Chỳng cú u im v c khớa cnh kim soỏt khớ x & ln tớnh nng v cụng sut. Cú th t c t l khớ - nhiờn liu chớnh xỏc vi tt c cỏc di tc ng c. Vũi phun n ca ch ho khớ khụng th iu khin chớnh xỏc t l khớ nhiờn liu tt c cỏc di tc , nờn vic iu khin chia thnh h thng tc chm, tc cao th nht, tc cao th haiv hn hp phi c lm m khi chuyn t mt h thng ny sang h thng khỏc. Vỡ lý do ú, nu hn hp khớ nhiờn liu khụng c lm m hn mt chỳt thỡ cỏc hin tng khụng bỡnh thng (n trong ng np v nght) rt d xy ra khi chuyn i. Mc dự vy, vi EFI mt hn hp khớ nhiờn liu chớnh xỏc v liờn tc luụn c cung cp ti bt k ch tc & ti trng no ca ng c. õy l u im khớa cnh kim soỏt khớ x & kinh t nhiờn liu. Trang 5 Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. ỏp ng kp thi vi s thay i gúc m bm ga. ng c lp ch ho khớ, t b phn phun nhiờn liu n xylanh cú mt khong cỏch di. Cng nh, do cú s chờnh lch ln gia t trng riờng ca xng v khụng khớ, nờn xut hin s chm tr nh khi xng i vo xylanh tng ng vi s thay i ca lung khớ np. Mc dự vy, h thng EFI, vũi phun c b trớ gn xylanh & v c nộn vi ỏp sut khong 2 n 3 kgf/cm 2 , cao hn so vi ỏp sut ng np cng nh nú c phun qua mt l nh, nờn nú d dng to thnh dng sng mự. Do vy, lng phun thay i tng ng vi s thay i ca lng khớ np tu theo s úng m ca bm ga, nờn hn hp khớ nhiờn liu phun vo trong cỏc xylanh thay i ngay lp tc theo m ca bm ga. Núi túm li, nú ỏp ng kp thi vi s thay i ca v trớ chõn ga. Hiu chnh hn hp khớ nhiờn liu. Bự ti tc thp: Kh nng ti ti tc thp c nõng cao do nhiờn liu dng sng mự tt c phun ra bng vũi phun khi ng lnh khi ng c khi ng. Cng nh, do lng khụng khớ y c hỳt vo qua van khớ ph, kh nng ti tt c duy trỡ ngay lp tc sau khi khi ng. Ct nhiờn liu khi gim tc: Trong quỏ trỡnh gim tc, ng c chy vi tc cao ngay c khi bm ga úng kớn. Do vy, lng khớ np vo xylanh gim xung & chõn khụng trong ng np tr nờn rt ln. ch ho khớ, xng bỏm trờn thnh ca ng ng np s bay hi & vo trong xylanh do chõn khụng ca ng ng np tng t ngt, kt qu l mt hn hp quỏ m, quỏ trỡnh chỏy khụng hon ton & lm tng lng chỏy khụng ht (HC) trong khớ x. ng c EFI, vic phun nhiờn liu b loi b khi bm ga úng & ng c chy ti tc ln hn mt giỏ tr nht nh, do vy nng HC trong khớ x gim xung & lm tiờu hao nhiờn liu. Np hn hp khớ - nhiờn liu cú hiu qu: Trang 6 Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. ch ho khớ, dũng khụng khớ b thu hp ti hng khuch tỏn tng tc dũng khớ, to nờn chõn khụng bờn di hng khch tỏn. ú l nguyờn nhõn hn hp khớ nhiờn liu c hỳt vo trong xylanh trong hnh trỡnh i xung ca piton. Tuy nhiờn hng khch tỏn lm hp (cn tr) dũng khớ np & ú l nhc im ca ng c. Mt khỏc, EFI mt ỏp sut xp x 2 -3 kgf/cm 2 luụn c cung cp n ng c nõng cao kh nng phun sng ca hn hp khớ nhiờn liu, do cú th lm ng ng np nh hn nờn cú th li dng quỏn tớnh ca dũng khớ np ca hn hp khớ nhiờn liu tt hn. Kt cu c bn ca EFI. * Khỏi quỏt: EFI cú th chia thnh 3 khi chớnh: - H thng iu khin in t. - H thng nhiờn liu. - H thng np khớ. EFI cng cú th c chia thnh iu khin phun nhiờn liu c bn & iu khin hiu chnh. 3 h thng ny s c mụ t chi tit sau õy. S kt cu c bn ca EFI. Trang 7 Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn. Trang 8 Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn. Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý của D – EFI. * Điều khiển phun cơ bản. Các thiết bị phun cơ bản duy trì một tỷ lệ tối ưu (gọi là tỷ lệ lý thuyết) của không khí & nhiên liệu hút vào trong các xylanh. Để thực hiện được điều đó, nếu có sự gia tăng lượng khí nạp, lượng nhiên liệu phun vào cũng phải gia tăng tỷ lệ. Hoặc là nếu lượng khí nạp giảm xuống, lượng nhiên liệu phun ra cũng giảm xuống. Trang 9 Khoa cơ khí Động lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. 1.2. H THNG CUNG CP NHIấN LIU. 1.2.1. S nguyờn lý. Hỡnh 1.2.1. Cỏc b phn trong h thng cung cp nhiờn liu. 1. Thựng xng. 5. B iu ỏp xng. 2. Bm xng. 6. Vũi phun chớnh. 3. Lc xng. 7. Vũi phun khi ng lnh. 4. Dn phõn phi. Nhiờn liu c hỳt ra t thựng cha bng bm nhiờn liu v phõn phi di ỏp sut n t ng phõn phi nhiờn liu. S phõn phi ỏp sut v th tớch ca bm nhiờn liu c thit k vt quỏ yờu cu ti a cho ng c. B iu ho ỏp sut cho phộp mt s nhiờn liu tr v thựng cha khi cn thit iu chnh ỏp sut nhiờn liu ti kim phun theo ch lm vic ca ng c. 1.2.2. Bm xng. Bm c t trong bỡnh xng. So vi loi trờn ng ng, loi ny cú n thp. Mt bm tuabin, vi c im l rung ng nhiờn liu khi bm nh, c s dng. Loi ny bao gm mụt bm, vi mt van mt chiu, van an ton v b lc gn lin thnh mt khi. Trang 10 [...]... Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn Nhiên liệu không được điều khiển thì áp suất tăng lượng phun nhiên liệu, và nếu như áp suất nhiên liệu thấp thì sẽ làm giảm lượng phun cả khi cùng thời gian mở 1.2.6 Vòi phun xăng chính Vòi phun hoạt động bằng điện từ, có tác dụng phun xăng nó phun nhiên liệu dựa trên tín hiệu do ECU cung cấp tạo nên hoà khí cấp cho động cơ hoạt động Vòi phun được lắp vào đường ống nạp hoặc nắp... trong kim phun, làm cho thời gian mở kim phun tăng từ đó làm giảm thời gian phun không hiệu quả Nếu dòng điện đặc biệt lớn chạy đến vòi phun vì một lý do nào đó, rơle bảo vệ chính sẽ tắt, cắt dòng điện đến vòi phun 1.2.6.3 Đặc tính phun Đặc tính phun của một kim phun được diễn tả bằng mối quan hệ giữa thời gian kích điện của cuộn dây solenoid của kim phun Ti (ms) và số lượng nhiên liệu được phun q (... thống phun xăng này mỗi một xy lanh có một vòi phun riêng, được lắp chặt với ống phân phối  Vòi phun có hai loại: Loại dùng điện áp thấp (điện áp 5V) lắp vào mạch phải nối qua điện trở phụ Loại dùng điện áp cao (điện áp 12V) lắp vào mạch trực tiếp 1 Lưới lọc tinh 2 Giắc tín hiệu vào 3 Cuộn dây điện từ 4 Lò xo 5 Đuôi kim phun 6.Rãnh nhiên liệu 7 Đầu kim Hình 1.2.7 Cấu tạo vòi phun  Điều khiển vòi phun. .. kim mở xăng được phun qua lỗ kim theo dạng hạt nhỏ, dạng sương mù Lượng phun được điều khiển thông qua thời gian phát ra tín hiệu Độ nâng kim phun thường bằng 0.1 mm Thời gian mở của kim phun thường từ 1 đến 1.5 m/s 1.2.6.1 Hoạt động của vòi phun Khi một ECU động cơ đưa dòng điện đến cuộn dây solenoid của một kim phun, thì van sẽ di chuyển lên, mở lỗ tia ra để cho nhiên liệu được phun ra ngoài Hình... đồ mạch điện của công tắc nhiệt và vòi phun khởi động lạnh Hình 1.2.14 Mạch điện của vòi phun khởi động lạnh và quan hệ nhiệt độ nước làm mát và thời gian phun Khi nhiệt độ nước làm mát còn thấp, các công tắc đóng lại Khi khoá điện xoay đến vị trí ST, dòng điện chạy như hình vẽ nhiên liệu được phun ra Khi khoá điện được thả về vị trí ON sau khi khởi động động cơ, vòi phun khởi động ngừng phun Trang 20... tích không khí đo được bằng cảm biến lưu lượng khí giống nhau thì lượng nhiên liệu phun vào sẽ thay đổi theo nhiệt độ ECU lấy nhiệt độ 200C (680 F) làm tiêu chuẩn, khi nhiệt độ cao hơn nó sẽ giảm lượng phun nhiên liệu vào và tăng lượng phun nhiên liệu khi nhiệt độ thấp hơn Theo cách này, sẽ đảm bảo được tỷ lệ không khí – nhiên liệu thích hợp mà không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường Trang 28 Khoa... được phun q ( mm3 / hành trình ) Trang 18 Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn Hình 1.2.11 Đặc tính phun của một kim phun 1.2.7 Vòi phun khởi động lạnh Vòi phun phụ có tác dụng phun thêm một lượng xăng tạo hoà khí đậm đặc, làm cho máy dễ nổ khi ở trạng thái máy nguội Đây cũng là van điện từ hoạt động theo nguyên lý như vòi phun chính nhưng tín hiệu điều khiển thông qua công tắc nhiệt thời... dòng điện từ ắc quy qua rơ le vào công tắc nhiệt thời gian khởi động lạnh Hình 1.2.12 Vòi phun khởi động lạnh Nếu nhiệt độ của động cơ nhỏ hơn nhiệt độ mở của công tắc nhiệt t 0 = 350C thì công tắc nhiệt đóng, vòi phun mở, xăng được phun thêm tạo hoà khí đậm đặc máy dễ nổ và sau 8s thì công tắc nhiệt ngắt mạch, vòi phun ngừng hoạt động Động cơ 5A – FE không sử dụng vòi phun khởi động lạnh Trang 19 Khoa... Trong quá trình khởi động, tốc độ dòng, tốc độ khí nạp & nhiệt độ còn thấp, vì vậy nhiên liệu bay hơi kém Nên cần có một hỗn hợp nhiên liệu đậm để nâng cao khả năng khởi động Tín hiệu STA chủ yếu được sử dụng để tăng lượng phun nhiên liệu trong quá trình khởi động Trang 32 Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn Hình 1.4.11 Sơ đồ đấu dây tín hiệu máy khởi động Như trong hình vẽ trên, điện áp của. .. cho các vòi phun làm việc, một đầu nối với lọc xăng, đầu còn lại lắp với bộ điều áp xăng Hình 1.2.5 Dàn phân phối Trên phần thân của dàn phân phối có những cửa để lắp các vòi phun chính Trong dàn luôn giữ một lượng xăng với áp lực xác đinh để vòi phun làm việc ổn định 1.2.5 Bộ điều áp xăng Trang 13 Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn Có tác dụng điều chỉnh áp suất xăng đến các vòi phun phù . hp khớ nhiờn liu ng u n tng xylanh. Do mi mt xylanh u cú vũi phun ca mỡnh & do lng phun c iu chnh chớnh xỏc bng ECU theo s thay i v tc ng c v ti trng,. xylanh. Hn na, t l khớ nhiờn liu cú th iu chnh t do nh ECU bng vic thay i thi gian hot ng ca vũi phun (khong thi gian phun nhiờn liu). Vỡ cỏc lý do