CẤU tạo và NGUYÊN lí HOẠT ĐỘNG của hệ THỐNG PHUN XĂNG điện tử

MỤC LỤC TIÊU ĐỀ TRANG Lời cảm ơn Phần mở đầu I:Khái niệm chung 6 II:Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng 7 III:Cấu tạo và nguyên lý làm việc 13 IV:Mô đun diều khiể

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP.HCM TRƯỜNG CĐKT LÝ TỰ TRỌNG

KHOA ĐỘNG LỰC



TIỂU LUẬNMÔN HỌC: NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ

Đề tài:

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ

THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG

SVTH: TRỊNH VĂN TIẾN HOÀNG VĂN NGHĨA

Lớp: 13 CĐ-Ô3

TP.HCM, ngày 24 tháng 02 năm 2014

LỜI CẢM ƠN

- Đây là học phần chuyên nghành đầu tiên của sinh viên bậc cao đẳng kỹ thuật lý tự trọng , nghành công nghệ kỹ thuật ô tô Môn học “lý thuyết ô tô” chiếm vị trí rất quan trọng trong chuyên nghành đào tạo kỹ thuật ô tô

Chính vì vậy, qua thời gian học tập môn lý thuyết ô tô do thầy nguyễn ngọc phương giàng dậy, hướng dẫn, chúng em đã học hỏi được rất nhiều điều bổ ích và học tập nhiều kiến thức từ thầy Nhờ thầy chúng em đã hoàn thành tốt bài tiểu luận này.

- Đây cũng là bài đầu tiên chúng em làm, cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót ban đầu và mong được thầy chỉnh sủa them để lần sau tui em có thể hoàn thành bài được tốt hơn.

MỤC LỤC

TIÊU ĐỀ TRANG

Lời cảm ơn Phần mở đầu I:Khái niệm chung 6

II:Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng 7

III:Cấu tạo và nguyên lý làm việc 13

IV:Mô đun diều khiển điện tử 15

V:Nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên lý làm việc của bộ phận cảm biến 21

VI: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THAM KHẢO 41

VII:KẾT LUẬN 43

PHẦN MỞ ĐẦU

Cùng với sự ra đời và phát triển của động cơ đốt trong, hệ thống cung cấpnhiên liệu cho động cơ đốt trong cũng ngày càng phát triển để đảm bảo yêu cầu

về giảm khí thải, giảm ô nhiễm môi trường, tiết kiệm tối đa nhiên liệu Suốt

thời gian qua, các hệ thống nhiên liệu trong xe hiện nay đã thay đổi rất nhiều,

những yêu cầu cho nó ngày càng khắt khe hơn Cùng với sự phát triển đó

trên các động cơ hầu hết đều dùng hệ thống phun xăng điện tử

Sự ra đời của hệ thống phun xăng điện tử bắt đầu từ thế kỷ 19, một kỹ sưngười Pháp, ông Stevan đã nghĩ ra cách phun nhiên liệu cho một máy nén khí

Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồng cháy

phun xăng này nhiên liệu được phun liên tục vào trước xupap.

Do hệ thống phun cơ khí còn nhiều nhược điểm nên đầu những năm 80Bosch đã cho ra đời hệ thống phun sử dụng kim phun điều khiển bằng điện

Đến năm 1984 người Nhật mua bản quyền của Bosch đã ứng dụng hệ

thống phun xang bằng điện trên các xe của hãng Toyota

NỘI DUNG

I khái niệm chung:

- Hệ thống phun xăng điện tử là hệ thống phun xăng có bộ điều khiển trung tâm sẽ thu thập các thông số làm viêc của động cơ sau đó xử lý các thông tin này, so sánh với chương trình chuẩn được lập trình Từ đó xác định lượng xăng cần cung cấp cho động cơ và chỉ huy sự hoạt động của các vòi phun

* Đặc điểm hệ thống phun xăng điện tử :

- Cấp hoà khí đồng đều, tỉ lệ hoà khí chính xác đến từng xi lanh của động cơ

- Đáp ứng kịp thời lượng xăng phun ra khi góc mở của bướm ga thay đổi

- Hiệu chỉnh hỗn hợp khí nhiên liệu phù hợp với từng chế độ tải khác nhau

- Cắt nhiên liệu khi giảm tốc

- Hiệu suất nạp lớn

* Phân loại

- Phân loại theo nguyên tắc làm việc của hệ thống

+ Hệ thống phun xăng cơ khí

+ Hệ thống phun xăng điện tử

- Phân loại theo vị trí phun nhiên liệu

+ Phun xăng một điểm

+ Phun xăng nhiều điểm

II Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số hệ thống phun xăng:

a Hệ thống phun xăng điện tử một điểm Mono –Jetronic :

Hệ thống phun xăng điện tử một điểm Mono – Jetronic

1.Bình chứa xăng 8 Động cơ điện điều khiển bướm ga2.Bơm xăng 9 Cảm biến vị trí bướm ga

3.Bộ lọc xăng 10 Van điện

4 Bộ điều chỉnh áp suất xăng 11.Bộ tích tụ hơi xăng

5 Vòi phun chính 12 Cảm biến Lamdda

6 Cảm biến nhiệt độ không khí 13 Cảm biến nhiệt độ nước

7 ECU 14 Bộ chia điện

15.ắc quy

b Hệ thống phun xăng cơ khí nhiều điểm K –Jetronic:

Hệ thống phun xăng cơ khí nhiều điểm K –Jetronic

c Hệ thống phun xăng cơ khí KE-Jetronic

c Hệ thống phun xăng cơ khí KE-Jetronic

c Hệ thống phun xăng cơ khí KE-Jetronic

c Hệ thống phun xăng cơ khí KE-Jetronic

c Hệ thống phun xăng cơ khí KE-Jetronic

c Hệ thống phun xăng cơ khí KE-Jetronic

c Hệ thống phun xăng cơ khí KE-Jetronic :

Hệ thống phun xăng cơ khí KE-Jetronic

d Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm L -Jetronic :

Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm L – Jetronic

e Hệ thống phun xăng cơ điện tử nhiều điểm LH –Jetronic:

Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm LH – Jetronic

g Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm Motronic:

Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm Motronic

III: CẤU TẠO VÀ NGUYấN Lí LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHUN

XĂNG ĐIỆN TỬ:

a Sơ đồ cấu tạo chung:

1 Bình chứa xăng 9 Vít điểu chỉnh tốc độ chạy không tải

7 Vòi phun chính 15 Cảm biến nhiệt độ động cơ

8 Vòi phun khởi động

b.Nguyờn tắc hoạt động:

- Khi động cơ làm việc bơm xăng 2 hỳt xăng từ thựng chứa 1 đẩy qua bầu lọc 3nạp đầy vào dàn phõn phối với ỏp Suất khoảng 2,5 - 3 bar Xăng từ dàn phõn phốinạp đầy vào cỏc vũi phun chớnh và phụ của hệ thống Đến kỳ nạp xupap nạp mởkhụng khớ sạch được hỳt vào buồng đốt của động cơ, lượng khụng khớ nạp và độ

mở của bứơm ga được cảm biến đo giú và cảm biến vị trớ bướm ga ghi lại và bỏo

về cho ECU

- Tại bộ điều khiển trung tâm ECU các thông số về chế độ làm việc của động cơ docác cảm biến ghi nhận và gửi về sẽ được tính toán theo một chương trình đã được cài đặt sẵn Từ đó ECU sẽ điều chỉnh lượng xăng phun ra thích hợp nhất với từng chế độ tải của động cơ.

- Trong quá trình làm việc lưu lượng xăng do bơm cung cấp luôn nhiều hơn lưu lượng cần thiết của động cơ Vì vậy nhiên liệu luôn được lưu thông giúp quá trình làm mát hệ thống được tốt và loại trừ các bọt xăng, động cơ khởi động dễ dàng

IV MÔ ĐUN ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ:

a Nhiệm vụ

- ECU có hai chức năng chính

+ Điều khiển thời điểm

+ Điều khiển lượng phun nhiên liệu

b Cấu tạo ECU

Hình dạng bên ngoài và các linh kiện điện tử trong ECU

b Cấu tạo ECU:

Thực chất ECU là một hộp kim loại hoặc nhựa trong có chứa các linh kiện điện tử được sắp xếp, bố trí trên những mạch in Bên ngoài có bố trí giắc cắm giúp ECU liên hệ với các vòi phun, các cảm biến, …ECU có thể chia ra thành các phần sau :

- Bộ nhớ ROM: là nơi chứa các chương trình đã cài đặt sẵn, chỉ cho phép đọc các thông số cần thiết, không cho phép ghi hay sửa chữa

- Bộ nhớ RAM: là nơi tiếp nhận, lưu trữ, phân tích, so sánh các thống số thu được với thông số cài đặt sẵn trong bộ nhớ ROM Qua đó sẽ chọn ra một tín hiệu phù hợp để điều khiển các vòi phun hoặc đưa ra các tín hiệu cảnh báo sự cố

- Các mạch vào/ ra: Dùng để chuẩn hoá tín hiệu, lọc, khuếch đại tín hiệu, đưa tín hiệu ra ngoài

- Bộ biến đổi tín hiệu: Dùng để biến đổi tín hiệu thu được thành các xung

- Các cực của ECU được đánh dấu theo thứ tự nhất định Thông thường ổ giắc cắmchia thành hai hàng hàng cực

c Nguyên tắc làm việc:

Hệ thống điều khiển điện tử

- ECU tiếp nhận hai thông số cơ bản là thông số vận tốc trục khuỷu và lưu lượng khí nạp, phân tích, so sánh với thông số đã cài đặt sẵn rồi đưa ra tín hiệu điều khiểnvòi phun phun trong thời gian Tp – gọi là thời lượng phun cơ bản

- Trong mỗi thì hút của động cơ nếu khối lượng không khí nạp vào càng nhiều thì thời lượng phun xăng phải càng được kéo dài Để đáp ứng điều này ECU thu nhận thêm về chế độ tải trọng khác nhau của động cơ như khởi động lạnh, toàn tải, sưởi

núng sau khi đó khởi động…Căn cứ vào cỏc thụng tin này ECU tớnh toỏn thời lượng phun xăng bổ xung Tm

- Nhận thấy việc mở vũi phun được điều khiển bằng dũng điện của ắc quy do đú thời lượng mở vũi phun sẽ phụ thuộc vào điện ỏp ắc quy Mà trờn ụtụ nguồn điện

ỏp này khụng ổn định Nguồn điện ỏp yếu sẽ làm tăng thời gian cần thiết để từ hoỏ cuộn dõy trong vũi phun dẫn đến thời lượng phun xăng bị rỳt ngắn, hỗn hợp sẽ nghốo xăng Để giải quyết vấn đề này ECU được bố trớ mạch bự trừ điện từ Điện ỏp

ắc quy sẽ luụn được theo dừi và khi cần thiết mạch bự trừ sẽ kộo dài xung điều khiển mở vũi phun xăng thờm một thời lượng Tu

- Như vậy thời gian phun xăng thực tế Ti sẽ là: Ti = Tp + Tm + Tu

- Trong quỏ trỡnh động cơ hoạt động thỡ giỏ trị Tm, Tu cú thể bằng khụng hoặc lớn hơn Tp rất nhiều Vớ dụ: khi động cơ hoạt động ở thời tiết lạnh hay khi chạy ở chế toàn tải thỡ thời lượng phun Tm lớn hơn từ hai tới ba lần thời lượng phun cơ bản

Tp

* Mạch nguồn:

- Mạch nguồn là các mạch điện cung cấp điện cho ECU của động cơ Các mạch

điện này bao gồm khoá điện, rơle chínhEFI, v.v

- Mạch nguồn đợc xe ô tô sử dụng thực sự gồm có 2 loại sau đây:

+ Loại điều khiển bằng khoá điện

Rơle chính EFI đợc điều khiển trực tiếp từ khoá điện

Khi bật khoá điện ON, dòng điện chạy vào cuộn dây của rơle chính EFI, làm cho tiếp điểm đóng lại Việc này cung cấp điện cho các cực + B và + B1 của ECU động cơ

Điện áp của ắc quy luôn luôn cung cấp cho cực BATT của ECU động cơ để tránh cho các mã chẩn đoán và các dữ liệu khác trong bộ nhớ của nó không bị xóa khi tắtkhoá điện OFF

+ Loại điều khiển bằng ECU động cơ

Rơle chính EFI đợc điều khiển bởi ECU động cơ

Khi bật khóa điện ON, điện áp của ắc quy đợc cấp đến cực IGSW của ECU động cơ và mạch điều khiển rơle chính EFI trong ECU động cơ truyền một tín hiệu đến cực M-REL của ECU động cơ, bật mở rơle chính EFI

Tín hiệu này làm cho dòng điện chạy vào cuộn dây, đóng tiếp điểm của rơle chính EFI và cấp điện cho cực +B của ECU động cơ

* Mạch nối mát :

ECU động cơ có 3 mạch nối mát cơ bản sau đây:

- Nối mát để điều khiển ECU động cơ (E1)

Cực E1 này là cực tiếp mát của ECU động cơ và thờng đợc nối với buồng nạp khí của động cơ

- Nối mát cho cảm biến (E2, E21)

+ Các cực E2 và E21 là các cực tiếp mát của cảm biến, và chúng đợc nối với cực E1trong ECU động cơ

- Nối mát để điều khiển bộ chấp hành (E01, E02)

Các cực E01 và E02 là các cực tiếp mát cho bộ chấp hành nh van ISC và bộ sấycảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu Cũng giống nh cực E1, E01 và E02 đợc nốigần buồng nạp khí của động cơ

V Nhi m v , c u t o, nguyên t c làm vi c c a các b c m bi n: ệm vụ, cấu tạo, nguyên tắc làm việc của các bộ cảm biến: ụ, cấu tạo, nguyên tắc làm việc của các bộ cảm biến: ấu tạo, nguyên tắc làm việc của các bộ cảm biến: ạo, nguyên tắc làm việc của các bộ cảm biến: ắc làm việc của các bộ cảm biến: ệm vụ, cấu tạo, nguyên tắc làm việc của các bộ cảm biến: ủa các bộ cảm biến: ộ cảm biến: ảm biến: ến:

V.1 Bộ cảm biến lượng ôxy trong khí xả

a Nhiệm vụ:

Cảm biến này được lắp đặt trong ống thoát khí thải Chức năng là theo dõi, ghinhận lượng ôxy còn xót trong khí thải để báo cho ECU Qua đó ECU biết hỗn hợp nghèo xăng hay giàu xăng để tăng hay giảm lượng phun cho phù hợp

Cảm biến ôxy được cắm ở đường ống thải, có hai loại cảm biến ôxy thư gặp: Loại với thành phần Zirconium và loại với thành phần Titania

b Cấu tạo, nguyên tắc làm việc của các bộ cảm biến

- Loại với thành phần Zirconium

Hình 2.3 Vị trí lắp đặt cảm biến Hình 2.4.Sơ đồ nguyên lý của cảm biến khí xả

5 Đầu tín hiệu ra 10 Điện cựcdương

- Cấu tạo:

qua Mặt ngoài của ống sứ tiếp xúc với khí thải tạo ra điện cực âm Mặt trong tiếpxúc không khí tạo thành điện cực dương

- Nguyên lý làm việc :

+ Nguyên lý hoạt động của cảm biến ôxy căn cứ trên sự so sánh lượng ôxy xót trong khí thải với lượng ôxy trong không khí

+ Khi ống sứ được nung nóng đến 300C nó sẽ trở nên dẫn điện Mỗi khi có

sự chênh lệch về nồng độ ôxy giữa mặt trong và ngoài ống sự thì giữa hai điên cực

sẽ có một điện áp Nếu lượng ôxy trong khí thải ít (do hỗn hợp giàu xăng) thì tín hiệu điện tạo ra khoảng 600 – 900 mV, còn ngược lại trong khí thải nhiều ôxy ( do hỗn hợp nghèo xăng) thì ống sứ sẽ phát tín hiệu tương đối thấp ( khoảng 100 – 400mV)

+ Các cảm biến nồng độ ôxy chỉ hoạt động khí nhiệt độ cao khoảng 300C Do đó

để giảm thời gian chờ hoạt động thì trên cảm biến còn bố trí phần tử nung nóng thực chất là một điện trở để giúp cho cảm biến nhanh chóng đạt đến nhiệt độ làm việc

- Loại với thành phần Titania:

+ Cảm biến ôxy này có cấu tạo tương tự như loại Zircomnium nhưng thànhphần nhận biểt oxy trong khí thải làm từ titanium dioxide (TiO2)

+ Khi khí thải chứa lượng oxy thấp do hỗn hợp giàu nhiên liệu, phản ứng táchoxy khỏi TiO2 dễ dàng xảy ra Do đó điện trở của TiO2 có giá trị thấp làm chodòng qua điện trở tăng lên

+ Khi khí thải chứa lượng oxy nhiều do hỗn hợp nghèo nhiên liệu, phản ứngtách oxy khỏi TiO2 khó xảy ra Do đó điện trở của TiO2 có giá trị cao làm chodòng qua điện trở giảm

d Kiểm tra cảm biến khí xả :

- Kiểm tra điện áp phản hồi từ cảm biến

+ Nối que dò cực (+) của vôn kế vào cực VF của giắc kiểm tra, và cực - của vôn kế

vào cực E1 đọc trị số điện áp thu được.

V.2 Cảm biến nhiệt đô nước làm mát (CO4-32) :

Hình 2.7 Cảm biến nhiệt độ nước

1 Đầu nối dây điện

2 Vỏ

3 Nhiệt điện trở

c Nguyên lý làm việc:

Hình 2.7 Cảm biến nhiệt độ nước

1 Đầu nối dây điện

2 Vỏ

3 Nhiệt điện trở

- Cảm biến này rất nhạy với sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát Khi nhiệt

độ nước làm mát thấp thì giá trị điện trở của cảm biến sẽ cao, tín hiệu điện áp gửi

về ECU thấp, ECU biết động cơ đang nguội lạnh và điều khiển vòi phun phunthêm Còn khi nhiệt độ của động cơ cao thì điện trở giảm xuống, tín hiệu gửi vềECU cao, ECU biết được động cơ nóng và điều khiển vòi phun giảm lượng phun

d Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát :

- Khi dùng ôm kế để kiểm tra các đầu nối do giá trị điện trở cao dòng điện chạytrong mạch điện tử như ECU là rất nhỏ

- Do vậy nếu dùng ôm kế có giá trị điện trở thấp thì giá trị điện áp đo được sẽkhông chính xác

V.3 B C M BI N NHI T Đ KHÔNG KHÍ N P Ộ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ NẠP ẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ NẠP ẾN NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ NẠP ỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ NẠP Ộ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ NẠP ẠP

a Công dụng

- Cảm biến nhiệt độ khí nạp có chức năng cung cấp cho ECU thông tin về nhịêt độkhông khí để ECU điều chỉnh lượng phun chính xác đảm bảo tỷ lệ xăng – khôngkhí tối ưu Nó được lắp cùng với cảm biến lưu lượng khí nạp (đối với loại cánhvan) hoặc trên vỏ lọc không khí (đối với loại cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu đo

áp suất đường nạp) Kết cấu và nguyên lý làm việc của nó giống như cảm biếnnước làm mát

- ECU lấy tín hiệu điện áp gửi về ở nhiệt độ 20C làm chuẩn Nếu nhiệt độ nhỏhơn 20C thì ECU điều khiển tăng lương phun ra, còn nhiệt độ cao hơn 20C thìECU điều khiển giảm lượng phun ra

b Cấu tạo

V.4 BỘ CẢM BIẾN VỊ TRÍ GÓC QUAY TRUC KHUỶU VÀ TỐC ĐỘ

ĐỘNG CƠ

a nhiệm vụ

- Phát tín hiệu để điều khiển phun xăng hiệu chỉnh theo tốc độ

- Cảm biến này nhận tín hiệu và ECU động cơ sử dụng tín hiệu này chủ yếu đểđiều khiển hệ thống ISC và tỷ lệ không khí nhiên liệu trong lúc tăng tốc

- Điều khiển một số hệ thống gầm ôtô như số tự động, hệ thống treo điện tử, hệ thống lái điện tử

- Báo tốc độ ôtô

Có một số cảm biến thưòng gặp

* Phân loại:

+ Cảm biến hiệu ứng quang học

b Cấu tạo và Nguyên lý làm việc

+ Tín hiệu xung được đưa đến bộ sử lý trung tâm ECU để tính ra tốc độ động cơ và

vị trí góc quay trục khuỷu để bộ sử lý điều chỉnh thời điểm và lưu lượng nhiên liệuphun

- Cảm biến hiệu ứng Hall

+ Gồm một tấm silicon trong có bộ vi mạch và một nam châm vĩnh cửu, một láchớp kim loại Cảm biến có thể đặt trong bộ chia điện hoặc gần bánh đà

+ Cảm biến sử dụng lá chớp kim loại trên đĩa quay để đóng ngắt từ trường đi quatấm silicon, tương ứng tạo ra xung điện áp hình chu nhật 0 – 5v

+ Cảm biến có 3 đầu ra một đầu cấp điện áp 8v cho mạch silicon, một đầu là dâytín hiệu và đầu còn lại là dây mát