Nghiên cứu về hệ thống điều khiển phun nhiên liệu trên động cơ 2AZ - FE lắp trên dòng xe CAMRYcủa hãng TOYOTA

Hệ thống cung cấp nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp hỗn hợp xăng và không khí vàocác xilanh với định lượng và thành phần đồng đều giữa các xilanh, phù hợp với các chế độ tải và tốc độ làm

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

… NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài 12

2 Mục tiêu của đề tài 12

3 Mục đích của đề tài 13

4 Phương pháp nghiên cứu 13

5 Giới hạn của đề tài 13

6 Kế hoạch nghiên cứu đề tài 13

PHẦN NỘI DUNG 15

CHƯƠNG I: HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA 2AZ – FE 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 15

1.1.1 Lịch sử EFI 15

1.1.2 Nhiệm vụ của hệ thống phun xăng điện tử 16

1.1.3 Ưu nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử 16

1.1.4 Điểm khác nhau giữa hệ thống cung cấp nhiên liệu thông thường với hệ thống phun xăng điện tử 17

1.1.5 Phân loại hệ thống phun xăng 17

1.1.6 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống phun xăng điện tử 18

1.2 HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ – FE 19

1.2.2 Giới thiệu chung về hệ thống phun xăng trên động cơ TOYOTA 2AZ - FE 20

1.2.3 Sơ đồ hệ thống phun xăng trên động cơ TOYOTA 2AZ - FE 21

1.2.4 Khối nhiên liệu 23

1.2.5 Khối nạp khí 32

1.2.6 Các loại cảm biến dùng trong hệ thống 33

1.2.7 Bộ điều khiển trung tâm ECU 39

CHƯƠNG II: SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA 2AZ -FE 2.1 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KIỂM TRA, SỬA CHỮA 41

2.1.1 Ý nghĩa của việc kiểm tra, chẩn đoán 41

2.1.2 Các phương pháp kiểm tra, chẩn đoán 41

2.1.3 Cách kiểm tra cơ bản 42

2.2 QUY TRÌNH KIỂM TRA – SỬA CHỮA 47

2.2.1 Hệ thống chẩn đoán M- OBD 47

2.2.2 Quy trình phát mã 51

2.2.3 Cách đọc mã chẩn đoán 52

2.2.4 Cách xóa mã chẩn đoán 52

2.3 CÁC CỰC CỦA ECM 55

2.4 BẢNG TRIỆU CHỨNG HƯ HỎNG 62

2.5 BẢNG MÃ HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG 64

2.6 THÔNG SỐ SỬA CHỮA 70

2.7 QUY TRÌNH KIỂM TRA CƠ BẢN 72

2.7.1 Quy trình kiểm tra cơ bản, tháo – lắp vòi phun 72

2.7.2 Quy trình kiểm tra, tháo – lắp bơm nhiên liệu 75

2.7.3 Kiểm tra tốc độ không tải 77

2.8 KIỂM TRA – SỬA CHỮA THEO MÃ LỖI 78

2.8.1 Mạch điều khiển bộ sấy cảm biến ôxy (P0031; P0032) 78

2.8.2 Mạch điện điều khiển bộ sấy của cảm biến ôxy cao (P0037; P0038) 81

2.8.3 Mạch lưu lượng hay khối lượng khí nạp (P0100; P0102; P0103) 84

2.8.4 Hỏng mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp (P0100; P0112; P0113) 88

2.8.5 Hỏng mạch nhiệt độ nước làm mát động cơ (P0015; P0117; P0118) 90

2.8.6 Hỏng mạch cảm biến vị trí bàn đạp ga (P0120; P0122; P0220; P0222; P0123; P0223; P2135) 93

2.8.7 Hỏng mạch mô tơ điều khiển bộ chấp hành bướm ga (P2102; P2103) 95

2.8.8 Hệ thống điều khiển bộ chấp hành bướm ga (P2111; P2103) 97

2.8.9 Dòng điện mô tơ điều khiển bộ chấp hành bướm ga (P2118) 98

2.8.10 Cổ họng gió điều khiển bộ chấp hành bướm ga (P2119) 100

2.8.11 Mạch cảm biến vị trí bàn đạp (P2120; P2122; P2123; P2125; P2127; P2128; P2138 ) 101

2.9.12 Điện áp hệ thống (P0560) 103

2.8.13 Lỗi bộ nhớ Ram điều khiển bên trong (P0604); ECM/bộ vi xử lý ECM (P0606); Tính năng mođun điều khiển (P0607); Mạch điện áp nguồn bộ chấp hành/Hở (P0657) 105

2.8.14 Hỏng mạch dòng điện khuyếch đại cảm biến ôxy (P2237; P2238; P2239; P2252; P2253) 106

2.9 KIỂM TRA BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÍCH HOẠT SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ 110

2.9.1 Kiểm tra bằng máy chẩn đoán mạch điện bơm xăng 110

2.9.2 Kiểm tra bằng máy chẩn đoán mạch điện phun xăng 112

2.9.3 Kiểm tra mạch nguồn ECM 115

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

I KẾT LUẬN 130

II KIẾN NGHỊ 130

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống phun xăng điện tử 18

Hình 1.2 Mặt cắt dọc động cơ TOYOTA 2AZ - FE 19

Hình 1.3 Mặt cắt ngang động cơ TOYOTA 2AZ - FE 19

Hình 1.4 Sơ đồ bố trí các bộ phận trên hệ thống phun xăng điện tử 21

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống phun xăng trên động cơ TOYOTA 2AZ- FE 21

Hình 1.6 Sơ đồ mạch điện hệ thống phun xăng 22

Hình 1.7 Sơ đồ cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ 2AZ-FE 23

Hình 1.8 Cấu tạo bơm nhiên liệu 24

Hình 1.9 Sơ đồ mạch điện hoạt động cơ bản của bơm nhiên liệu 24

Hình 1.10 Sơ đồ mạch điện hoạt động của bơm nhiên liệu (khóa điện ở vị trí ON) 25

Hình 1.11 Sơ đồ mạch điện hoạt động của bơm nhiên liệu 25

Hình 1.12 Sơ đồ mạch điện điều khiển tốc độ của bơm nhiên liệu 26

Hình 1.13 Cấu tạo bộ ổn định áp suất 27

Hình 1.14 Cấu tạo lọc nhiên liệu 27

Hình 1.15 Cấu tạo bộ giảm rung 27

Hình 1.16 Cấu tạo vòi phun 28

Hình 1.17 Sơ đồ mạch điện của vòi phun nhiên liệu của động cơ 2AZ - FE 28

Hình 1.18 Làm đậm để khởi động 29

Hình 1.19 Làm đậm để hâm nóng 29

Hình 1.20 Làm đậm để tăng tốc 30

Hình 1.21 Hiệu chỉnh nhiệt độ của khí 30

Hình 1.23 Hiệu chỉnh khi cắt nhiên liệu 31

Hình 1.22 Hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ không khí - nhiên liệu 31

Hình 1.24 Sơ đồ bố trí khối nạp khí 32

Hình 1.25 Cấu tạo bộ lọc gió 32

Hình 1.26 Cấu tạo cổ họng gió 33

Hình 1.27 Cấu tạo đường ống nạp 33

Hình 1.28 Cấu tạo của cảm biến vị trí bướm ga 34

Hình 1.29 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước 35

Hình 1.30 Vị trí, sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát 35

Hình 1.31 Cảm biến nồng độ oxy 36

Hình 1.32 Van ISC 36

Hình 1.34 Đường đặc tính của cảm biến 37

Hình 1.33 Cảm biến lưu lượng khí 37

Hình 1.35 (a) Kết cấu cảm biến vị trí trục khuỷu, (b)Tín hiệu xung từ cảm biến 38

Hình 1.36 Mạch cảm biến vị trí trục khuỷu 38

Hình 1.37 Kết cấu cảm biến vị trí trục cam, Tín hiệu xung từ cảm biến 39

Hình 1.38 Sơ đồ khối hoạt động của ECU 39

Hình 1.39 Sơ đồ khối các hệ thống trong ECU với bộ vi xử lý 40

Hình 2.1 Vị trí giắc DLC3 và đèn MIL 47

Hình 2.2 Các cực giắc DLC3 48

Hình 2.3 Khoảng nháy đèn MIL khi không có lỗi 51

Hình 2.4 Xung chẩn đoán 52

Hình 2.5 Các cực của ECM 55

Hình 2.6 Sơ đồ mạch điện cảm biến A/F và HO2 78

Hình 2.7 Sơ đồ mạch điện cảm biến lưu lượng khí nạp 84

Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga 93

Hình 2.9 Sơ đồ mạch môtơ điều khiển bộ chấp hành bướm ga 95

Hình 2.10 Sơ đồ mạch điện điều khiển bộ chấp hành bướm ga 98

Hình 2.11 Mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga 101

Hình 2.12 Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy 106

Hình 2.13 Sơ đồ mạch điện của cảm biến A/F 109

Hình 3.1 Động cơ đặt dọc 121

Hình 3.2 Động cơ đặt ngang 122

Hình 3.3 Động cơ đặt ngang và bảng điều khiển để một phía cạnh máy 123

Hình 3.4 Động cơ đặt ngang và bảng điều khiển để cạnh máy 124

Hình 3.5 Động cơ đặt dọc và bảng điều khiển đặt ngang 125

Hình 3.7 Hình chiếu bằng 126

Hình 3.8 Hình chiếu cạnh 127

Hình 3.9 Hình chiếu trục đo 127

Hình 3.10 Bảng điều khiển 128

Hình 3.10 Mô hình hoàn thiện nhìn từ trên xuống 129

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Các loại cầu chì 42

Bảng 2.2 Điện áp các cực 58

Bảng 2.3 Bảng triệu chứng hư hỏng 64

Bảng 2.4 Bảng mã hư hỏng của hệ thống 69

Bảng 2.5 Bảng thông số sửa chữa 71

A/T, ATM Hộp số tự động (hộp số dọc hoặc ngang)

DLC Giắc nối truyền dữ liệu số 3

ECAM Hệ thống đo lường và điều khiển động cơ

ECT Hộp số tự động điều khiển điện tử

ETCS-i Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử-thông minh

O2S Cảm biến ôxy

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay ngành ôtô có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốcdân, ôtô được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế như: vận tải, xây dựng, du lịch…Cùngvới sự phát triển vượt bậc của mình ngành công nghệ ôtô ngày càng khẳng định vai tròquan trọng không thể thiếu trong sự phát triển của một quốc gia

Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ôtô đãkhông ngừng tự làm mới mình để đáp ứng được những yêu cầu bức thiết trong vấn đề

sử dụng Ngành ôtô đã có những bước tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như:Điều khiển điện tử và kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại…đều được áp dụng trên ôtô Khả năng cải tiến, hoàn thiện và nâng cao để đáp ứng mụctiêu chủ yếu về tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, giảm cường

độ cho người lái, tính tiện nghi sử dụng cho khách hàng và giảm tối ưu lượng nhiên liệu.Việc giảm tối ưu lượng nhiên liệu mà công suất của động cơ vẫn đảm bảo đang làvấn đề bức thiết và là nhu cầu hàng đầu trong mục đích sử dụng của khách hàng Côngnghệ phun nhiên liệu điện tử đã ra đời và đáp ứng được mục đích sử dụng Cùng vớicông nghệ phun Diesel điện tử, công nghệ phun xăng điện tử cũng đã và đang đượcnghiên cứu và ứng dụng trong thực tiễn sử dụng của nghành ôtô

Sau 2 năm học tập tại trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên chúng em đã được khoaCKĐL tin tưởng giao cho đề tài :

“Nghiên cứu về hệ thống điều khiển phun nhiên liệu trên động cơ 2AZ - FE lắp trên dòng xe CAMRYcủa hãng TOYOTA” do thầy: Lê Đăng Đông hướng dẫn.

Đây là một đề tài còn mới mẻ nên chúng em gặp rất nhiều khó khăn trong quá trìnhthực hiện và sẽ còn thiếu sót Vậy kính mong các thầy giáo chỉ bảo để đồ án của chúng

em được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa và thầy Lê Đăng Đông đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án này.

Sinh viên thực hiện:

Hoàng Tuấn Huân

cao nhất… Đó là một nhiệm vụ được đặt ra cho một nước đang hội nhập với thế giớinhư Việt Nam.

Đó cũng là lý do mà em chọn Đề tài tốt nghiệp của mình là “Nghiên cứu về hệthống điều khiển phun nhiên liệu trên động cơ 2AZ - FE lắp trên dòng xe CAMRYcủahãng TOYOTA” Trong phạm vi giới hạn của Đề tài, khó mà có thể nói hết được tất cảcác công việc cần phải làm để khai thác hết tính năng về phần điều khiển phun nhiênliệu động cơ xe ô tô Tuy nhiên, đây sẽ là nền tảng cho việc lấy cơ sở để khai thácnhững động cơ tương tự sau này, làm thế nào để sử dụng một cách hiệu quả nhất, kinh

tế nhất trong khoảng thời gian lâu nhất

2 Mục tiêu của đề tài.

Như đã trình bày ở phần trên, mục tiêu của Đề tài này là làm thế nào để chúng ta cóthể có một cái nhìn khái quát về các công việc có thể tiến hành để khai thác có hiệu quảnhất hệ thống phun nhiên liệu động cơ 2AZ - FE lắp trên xe CAMRY của hãngTOYOTA

Qua tìm hiểu, ta có thể nắm được tổng quan về kết cấu các bộ phận của hệ thốngnhiên liệu động cơ 2AZ - FE của Toyota Camry, nắm được cấu tạo chi tiết và sự hoạtđộng của từng bộ phận trong hệ thống nhiên liệu trên động cơ Từ đó ta có thể rút rađược những nguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa khi hệ thống gặp sự cố, ngoài ra tacũng có thể thấy được những ưu nhược điểm của hệ thống nhiên liệu trên động cơ 2AZ

- FE

Nhờ những hiểu biết này, những người kỹ sư về ô tô có thể đưa ra những lời khuyêncho người sử dụng cần phải làm như thế nào để sử dụng, khai thác hệ thống nhiên liệuđộng cơ Toyota Camry 2AZ - FE một cách hiệu quả nhất, trong thời gian lâu nhất giúpđộng cơ hoạt động được với tính kinh tế và năng suất cao nhất Cuối cùng, nắm vững vàkhai thác hiệu quả hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota Camry 2AZ - FE, trên cơ sở nềntảng đó chúng ta sẽ có thể khai thác tốt các loại hệ thống nhiên liệu kiểu mới hơn, được

ra đời sau này và có các hệ thống tiên tiến hơn Khai thác và sử dụng tốt hệ thống phunnhiên liệu động cơ 2AZ - FE cũng là một cách để chúng ta bảo vệ môi trường sống củachính chúng ta, bảo vệ sức khỏe cộng đồng

3 Mục đích của đề tài.

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài này, bản thân sinh viên nhận thấy đây làmột cơ hội rất lớn để có thể củng cố các kiến thức mà mình đã được học Ngòai ra, sinhviên còn có thể biết thêm những kiến thức thực tế mà trong nhà trường khó có thểtruyền tải hết được, đó thực sự là những kiến thức mà mỗi sinh viên rất cần khi công tácsau này

Ngòai ra, thực hiện luận văn cũng là dịp để sinh viên có thể nâng cao các kỹ năngnghề nghiệp, khả năng nghiên cứu độc lập và phương pháp giải quyết các vấn đề Bảnthân sinh viên phải không ngừng vận động để có thể giải quyết những tình huống phátsinh, điều đó một lần nữa giúp cho sinh viên nâng cao các kỹ năng và kiến thức chuyênngành

Cuối cùng, việc hòan thành luận văn tốt nghiệp sẽ giúp cho sinh viên có thêm tinhthần trách nhiệm, lòng say mê học hỏi, sáng tạo Và đặc biệt quan trọng là lòng yêunghề nghiệp

4 Phương pháp nghiên cứu.

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài em có sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:

- Tra cứu trong các tài liệu, giáo trình kỹ thuật, sách vở, đặc biệt là các cuốn cẩm nangkhai thác, bảo dưỡng sửa chữa của chính hãng Toyota

- Tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, các website trong và ngòai nước So sánh vàchắt lọc để sử dụng những thông tin cần thiết và đáng tin cậy

- Tham khảo ý kiến của các Giảng viên trong ngành cơ khí ô tô Trong đó phải kể đếncác Thầy trong khoa Cơ Khí – Động Lực của trường ĐHSPKT Hưng Yên, các kỹ sư,chuyên viên kỹ thuật về ô tô tại các Trung tâm bảo hành, các xưởng sửa chữa, và cảnhững người có kinh nghiệm lâu năm trong việc sử dụng và bảo quản xe…

- Tổng hợp và phân tích các nguồn dữ liệu thu thập được, từ đó đưa ra những đánh giá

và nhận xét của riêng mình

5 Giới hạn của đề tài.

Do thời gian làm luận văn có hạn nên chỉ nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động

bộ phận chính trong hệ thống, từ đó có đưa ra nguyên lý hoạt động chung và cách sửachữa hư hỏng của hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ 2AZ - FE trên xe CAMRY

6 Kế hoạch nghiên cứu đề tài.

1 Nghiên cứu.

Sau khi nhận được đề tài, em bắt đầu nghiên cứu đề tài, được tiến hành trong khoảng

7 ngày bắt đầu từ ngày 12 tháng 3 năm 2013

2 Tìm tài liệu.

Sau khi đã nghiên cứu chúng em bắt đầu tìm tài liệu liên quan đến đề tài

Thời gian từ ngày 19 đến ngày 25 tháng 3

3 Hoàn thành đề cương.

Viết và hoàn thành đề cương từ ngày 25 đến ngày 30 tháng 3

4 Viết và hoàn thành đề tài

Sau khi đã hoàn thành đề cương, chúng em bắt đầu viết và hoàn đề tài

Từ ngày 1 tháng 3 đến ngày 10 tháng 8 năm 2013

5 Làm mô hình động cơ

a, Phần thiết kế mô hình dự tính thời gian tiến hành trong khoảng 15 ngày bắt đầu từ ngày 18 tháng 03 năm 2013:

 Từ ngày 18 đến 24 tháng 03 năm 2013 thời gian tham khảo và tìm hiểu các

mô hình khác để tìm ra các ưu nhược điểm mà từ đó thiết kế ra mô hình động

cơ Toyota 2AR-FE một cách tối ưu nhất

 Từ ngày 24 đến ngày 01 tháng 04 năm 2013 tiến hành thiết kế mô hình trênmáy tính

b, Dự kiến thời gian xây dựng mô hình 60 ngày bắt đầu từ ngày 02 tháng 04 năm 2013:

 Từ ngày 02-04-2013đến ngày 01-05-2013 tiến hành thực hiện xây dựng môhình theo bản vẽ:

 Tuần thứ nhất: chuẩn bị nguyên vật liệu cho việc xây dựng mô hình

 Tuần thứ hai và ba kế tiếp tiến hành xây dựng mô hình

 Tuần thứ tư kiểm tra và khắc phục những chỗ chưa đạt yêu cầu

 Từ ngày 02 tháng 05 đến ngày 16 tháng 05 năm 2013 tiến hành sơn bề mặt

mô hình theo quy trình sơn ôtô

 Từ ngày 17 tháng 05 đến ngày 27 tháng 05 tiến hành chế tạo mặt market

 Từ ngày 28 tháng 05 đến 01 tháng 06 tiến hành đưa động cơ lên mô hình vàkiểm tra và sửa chữa những phần không hợp lý

PHẦN NỘI DUNG

CHƯƠNG I: HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN ĐỘNG CƠ

TOYOTA 2AZ – FE 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ.

1.1.1 Lịch sử EFI.

Hệ phun xăng điện tử đầu tiên được thương mại hóa bởi Bosch năm 1955 trên Wright R-3350 Hệ thống này cải biến trên trên hệ thống diesel có áp lực cao được gắn cánh bướm ga (diesel cổ điển không có bướm ga) Nó dùng một bơm xăng bình thường cung cấp nhiên liệu cho vòi phun được tăng áp vào buồng đốt Khi kết hợp với valve Desmo trong xe đua 300SL tạo ra một sức >100 mã lực /mỗi 1000 cc xem ra còn tốt hơn các xe ngày nay không xài turbo

Sản phẩm điện tử EFI thương mại đầu tiên là Electrojector ra đời năm 1957 doAmerican Motors cho động cơ 288 bhp (214.8 kW) Nhưng chưa đưa vào đại trà Năm

1957 Chrysler sử dụng hệ phun xăng điện tử EFI (electronic fuel injection) ra đời trênthương mại bởi Bendix Corporation và năm 1958 Chrysler trên xe Chrysler 300D,Dodge D500, Plymouth Fury và DeSoto Adventurer.Nhưng bản quyền sáng chế lại vềtay Bosch

Bosch phát minh hệ EFI gọi là D -Jetronic (D for Druck, German = áp suất) trên xe

VW 1600TL in 1967 Đây là một hệ dùng vận tốc và tỉ trọng không khí để tính toánkhối lượng khí cần rồi từ đó tính thể tích nhiện liệu cần Hệ thống này sử dụng nhữngcảm biến cơ điện tử là những thứ bị ảnh hưởng bởi rung động và tạp chất

Sau đó các hệ K-Jetronic và L-Jetronic ra đời năm 1974 dùng cảm biến lưu lượngkhí rồi kế tiếp các cảm biến về áp suất, nhiệt độ rồi khối lượng ra đời

Năm 1982 Bosch giới thiệu một hệ có cảm biến đo trực tiếp khối lượng khí nạp gọi

đó là LH-Jetronic (L for Luftmasse and H for Hitzdraht, German for "air mass" and "hotwire", respectively) Cảm biến này dùng một cuộn platin nung nóng đặt trong luồng khínạp Tốc độ làm lạnh cuộn dây tỉ lệ với khối lượng khí thổi qua.Vì đo trực tiếp khốilượng khí nên các cảm biến về áp suất và nhiệt độ không cần Một hệ LH Jetronic nhưthế là một hệ EFI hoàn chỉnh đầu tiên làm cơ bản cho sau này Sự tiến bộ của việc tạo ranhững vi mạch số (digital microprocessor) cho phép tổng hợp về một nguồn điều khiểnchung

Với sự phát minh của EFI, Honda đã áp dụng ngay phương pháp này để làm lợi chomình Honda giới thiệu một số kiểu xe giá rẻ ở Bắc Mỹ dùng EFI dưới tên gọi PGM-FI.Khởi nguồn từ xe đua, PGM-FI đã tìm đường vào xe hơi Honda vào cuối thập niên 1980trong xe Accord và Prelude trong các máy Honda A20A, A20A3 & A20A4

1.1.2 Nhiệm vụ của hệ thống phun xăng điện tử.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp hỗn hợp xăng và không khí vàocác xilanh với định lượng và thành phần đồng đều giữa các xilanh, phù hợp với các chế

độ tải và tốc độ làm việc của động cơ

Thành phần của hỗn hợp cung cấp vào động cơ ngoài đảm bảo sự làm việc tối ưucủa động cơ về công suất và tiêu thụ nhiên liệu mà còn phải đảm bảo khí thải có thànhphần độc hại là thấp nhất.

1.1.3 Ưu nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử.

a, Ưu điểm.

- Dùng áp suất làm tơi xăng thành những hạt bụi sương hết sức nhỏ

- Phân phối hơi xăng đồng đều đến từng xylanh một và giảm thiểu xu hướng kích

nổ bởi hòa khí loãng hơn

- Động cơ chạy không tải êm dịu hơn

- Tiết kiệm nhiên liệu nhờ điều khiển được lượng xăng chính xác, bốc hơi tốt,phân phối xăng đồng đều

- Giảm được các loại khí thải độc hại nhờ hòa khí loãng

- Mô men xoắn của động cơ phát ra lớn hơn, khởi động nhanh hơn, sấy nóng máynhanh và động cơ làm việc ổn định hơn

- Tạo ra công suất lớn hơn, khả năng tăng tốc tốt hơn do không khí có họngkhuếch tán gây cản trở như động cơ chế hòa khí

- Hệ thống đơn giản hơn bộ chế hòa khí điện tử vì không cần đến cánh bướm giókhởi động, không cần các vít hiệu chỉnh

- Gia tốc nhanh hơn nhờ xăng bốc hơi tốt hơn lại được phun vào xylanh tận nơi

- Đạt được tỷ lệ hòa khí dễ dàng và tỷ lệ hòa khí tối ưu cho động cơ

- Duy trì được hoạt động lý tưởng trên phạm vi rộng trong các điều kiện vận hành

- Giảm bớt được các hệ thống chống ô nhiễm môi trường

b, Nhược điểm.

- Để hoạt động bình thường, EFI cần rất nhiều thông số như góc quay và tốc độtrục khuỷu, lượng khí nạp, nhiệt độ khí nạp, tỷ lệ hỗn hợp, nồng độ oxy ở khí thải những số liệu này được thu thập từ các cảm biến đặt khắp nơi trong động cơ Chẳnghạn như cảm biến phát hiện nồng độ oxy dư trong khí thải quá lớn, bộ điều khiển trungtâm ECU sẽ ra lệnh cho hệ thống bơm xăng ít đi để sao cho nhiên liệu luôn cháy hết Docần quá nhiều thông số để tối ưu hóa quá trình phun nhiên liệu nên EFI rất dễ gặp sự cố.Chỉ cần một cảm biến nào đó hoạt động không bình thường, gửi sai thông tin sẽ ảnhhưởng tới toàn bộ hệ thống Nếu cảm biến “chết” hoặc thiết bị nào đó hỏng, thông số

mà nó sẽ chịu trách nhiệm sẽ không tồn tại và ECU sẽ báo lỗi lên đồng hồ “ checkengine”

- Ngoài ra trong quá trình phun, nếu chất lượng nhiên liệu không tốt, bộ lọc làmviệc không hiệu quả sẽ rất dễ dẫn tới kim phun tắc, đóng cặn Khi kim bị tắc, lượngxăng cung cấp không đủ theo nhu cầu thực tế nên xe yếu và thường xuyên chết máy

Những yếu tố khác ảnh hưởng tới hoạt động của kim phun cong có thể dòng điện khôngđáp ứng yêu cầu.

c, Biện pháp khắc phục nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử EFI.

- Để cho hệ thống phun xăng điện tử hoạt động có hiệu quả cần có những biệnpháp sau đây:

- Thứ nhất là phải kiểm tra các cảm biến của hệ thống thường xuyên như cảm biếnnhiệt độ, cảm biến vị trí bướm ga

- Thứ hai là với điều kiện tiêu chuẩn nhiên liệu xăng ở Việt Nam vẫn còn thấp nênviệc sử dụng xe cộ dùng hệ thống phun xăng điện tử gặp nhiều khó khăn và hay hưhỏng

1.1.4 Điểm khác nhau giữa hệ thống cung cấp nhiên liệu thông thường với hệ thống phun xăng điện tử.

- Với hệ thống cung cấp nhiên liệu thông thường, chế độ làm việc của động cơ phụthuộc hoàn toàn vào bàn đạp chân ga, hỗn hợp nhiên liệu và không khí được hòa trộntrong xy-lanh nhờ sự tụt áp

- Trong khi đó, với hệ thống phun xăng điện tử, chế độ làm việc của động cơkhông chỉ phụ thuộc vào bàn đạp chân ga mà còn phụ thuộc vào trạng thái môi trườnglàm việc (nhiệt độ nước), phụ tải (có bật điều hòa hay không), mức độ và thành phần khíthải (cảm biến ô xy), số vòng quay của trục khuỷu động cơ, trục cam (cảm biến vị trítrục khuỷu, trục cam), lưu lượng không khí (cảm biến lưu lượng khí), áp suất đường ốngnạp (cảm biến áp suất đường ống nạp)

- Hỗn hợp không khí được pha trộn theo tỷ lệ hợp lý hơn, giúp cho quá trình cháyhoàn hoàn hảo hơn

1.1.5 Phân loại hệ thống phun xăng.

1.1.5.1 Phân loại theo điểm phun.

- Hệ thống phun xăng đơn điểm (phun một điểm)

- Hệ thống phun xăng đa điểm (phun đa điểm)

1.1.5.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun.

- Phun xăng điện tử

- Phun xăng thủy lực

- Phun xăng cơ khí

1.1.5.3 Phân loại theo thời điểm phun xăng.

- Hệ thống phun xăng gián đoạn

- Hệ thống phun xăng đồng loạt

- Hệ thống phun xăng liên tục

1.1.5.4 Phân loại theo mối quan hệ giữa các kim phun

- Phun theo nhóm đơn

- Phun theo nhóm đôi

- Phun đồng loạt

- Phun theo thứ tự

1.1.6 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống phun xăng điện tử.

Hình 1.1 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống phun xăng điện tử.

1.2 HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ – FE.

1.2.1 Giới thiệu về động cơ TOYOTA 2 AZ - FE

Lọc nhiên liệuBơm nhiên liệuNhiên liệu

Đường ống nạp

Van khí phụ

Khoan nạp khí

Tín hiệu đánh lửa(Ne)

Điều khiển lượng

phun nhiên liệu

Cổ họng gió

CB lưu lượng gió

Lọc gió

HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

HỆ THỐNG NẠP KHÍ

Phun

Các Xy Lanh

Tín hiệu phun

Hình 1.2 Mặt cắt dọc động cơ TOYOTA 2AZ - FE

Hình 1.3 Mặt cắt ngang động cơ TOYOTA 2AZ - FE

Một số đặc điểm cơ bản của động cơ như sau:

- Động cơ 2AZ- FE là kiểu động cơ 4 kỳ, 4 xylanh thẳng hàng 2 cam

- Dung tích công tác của xylanh: 2362cm3

- Công suất lớn nhất của động cơ 150 mã lực ở tốc độ 5600 vòng/ phút

- Mô men xoắn lớn nhất của động cơ: 22,2 kGm ở 3800 vòng/ phút

- Kiểu cung cấp nhiên liệu: phun xăng điện tử EFI

- Hệ thống làm mát của động cơ là kiểu tuần hoàn cưỡng bức dưới áp suất củabơm nước và có van hằng nhiệt ngay cả khi xe phanh hãm đột ngột

- Hệ thống bôi trơn của động cơ là kiểu cưỡng bức và vung té có lọc dầu toànphần, dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyểnđộng

- Đường kính xylanh/ hành trình làm việc piston: 86/86 mm

- Nến điện được bố trí bên phải buồng cháy

- Các lò xo nấm hút làm bằng thép và lò xo có khả năng chịu tải ở mọi chế độvòng quay động cơ

- Trục cam được dẫn động bằng xích Trục cam có 5 ổ đỡ nằm giữa các con độicủa từng xylanh và ở phía đầu xylanh số 1 Việc bôi trơn các ổ trục cam được thực hiệnnhờ có đường dầu từ nắp máy

1.2.2 Giới thiệu chung về hệ thống phun xăng trên động cơ TOYOTA 2AZ - FE.

Hình 1.4 Sơ đồ bố trí các bộ phận trên hệ thống phun xăng

1.2.3 Sơ đồ hệ thống phun xăng trên động cơ TOYOTA 2AZ - FE.

Động cơ TOYOTA 2AZ- FE dùng hệ thống phun xăng điện tử loại L – EFI

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống phun xăng trên động cơ TOYOTA 2AZ- FE

Nguyên lý hoạt động:

Khi động cơ làm việc, bơm xăng sẽ hút xăng từ thùng chứa đẩy qua bầu lọc điềnđầy vào ống dẫn nhiên liệu chính với áp suất Xăng từ ống nhiên liệu chính sẽ nạp đầyvào các vòi phun Đến kỳ nạp, xupap nạp mở không khí sạch được hút vào buồng đốtcủa động cơ, lượng không khí nạp và độ mở của bướm ga được cảm biến vị trí bướm gabáo 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 tình toán theo một chương trình đã được càiđặt săn Từ đó ECU sẽ được điều chình lượng xăng phun ra thích hợp nhất với từng chế

độ của động cơ

Trong quá trình làm việc lưu lượng xăng do bơm cung cấp luôn nhiều hơn lưulượng cần thiết của động cơ Vì vậy nhiên liệu luôn được lưu thông giúp quá trình khởiđộng được dễ dàng

Hình 1.6 Sơ đồ mạch điện hệ thống phun xăng

1.2.4 Khối nhiên liệu.

1.2.4.1 Khái quát.

- Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm và đưa (dươí áp suất) qua lọcnhiên liệu đến các vòi phun Áp suất nhiên liệu trong đường ống nhiên liệu phải đượcđiều chỉnh để duy trì việc phun nhiên liệu ổn định bằng bộ điều áp và bộ giảm rung

- Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp tuỳ theo các tín hiệu phunđược ECU tính toán

Hình 1.7 Sơ đồ cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ 2AZ-FE

1.2.4.2 Các bộ phận chính.

a, Bơm nhiên liệu.

- Bơm nhiên liệu đặt trong bình nhiên liệu, có nhiệm vụ bơm nhiên liệu từ bìnhnhiên liệu đến động cơ, do đó cho phép ống nhiên liệu giữ được một áp suất nhất định

Hình 1.8 Cấu tạo bơm nhiên liệu

Điều khiển bơm nhiên liệu

 Hoạt động cơ bản.

Bơm nhiên liệu chỉ hoạt động khi động

cơ đang chạy Thậm chí khi khố điện được

bật đến vị trí ON, nếu động cơ chưa nổ

máy, thì bơm nhiên liệu sẽ không làm

việc (Hình 1.9)

Hình 1.9 Sơ đồ mạch điện hoạt động

cơ bản của bơm nhiên liệu.

 Khóa điện ở vị trí On.

Khi bật khóa điện ở vị trí IG, rơ le

FEI bật mở (Hình 1.10)

Hình 1.10 Sơ đồ mạch điện hoạt động

của bơm nhiên liệu (khóa điện ở vị trí

ON).

 Khóa điện ở vị trí START.

Khi động cơ quay khởi động, một tín

hiệu STA (tín hiệu máy khởi động) được

truyền đến ECU từ cực ST của khóa điện

Khi tín hiệu STA được đưa vào ECU

động cơ, động cơ bất ON tranzito và rơ le

mở mạch được bật ON Sau đó, dòng điện

được chạy vào bơm nhiên liệu để vận hành

bơm (Hình 1.11)

Hình 1.11 Sơ đồ mạch điện hoạt

độngcủa bơm nhiên liệu (khóa điện ở vị

trí START).

 Khi động cơ quay khởi động/ nổ máy.

Cùng một lúc khi động cơ quay khởi động, ECU động cơ nhận tín hiệu NE từ cảmbiến vị trí của trục khuỷu, làm cho tranzito này tiếp tục duy trì hoạt động của bơmnhiên liệu

 Nếu động cơ tắt máy:

Thậm chí khi khóa điện bật ON, nếu động cơ tắt máy, tín hiệu NE sẽ không cònđược đưa vào ECU động cơ nên ECU động cơ sẽ ngắt tranzito này, nó ngắt rơ le mởmạch làm cho bơm nhiên liệu ngừng lại

 Điều khiển tốc độ của bơm nhiên liệu.

- Việc điều khiển này sẽ làm giảm tốc độ của bơm nhiên liệu để giảm độ mòn của bơm và điện năng không cần nhiều nhiên liệu, như khi động cơ đang chạy ở tốc độ thấp

- Khi dòng điện chạy vào bơm

nhiên liệu qua tiếp điểm của rơ le điều

khiển bơm và điện trở, bơm nhiên liệu

làm việc ở tốc độ thấp

- Khi động cơ đang quay khởi

động, khi động cơ chạy ở tốc độ cao

hoặc tải trọng lớn ECU động cơ chuyển

mạch tiếp điểm của rơ le điều khiển bơm

nhiên liệu sang A để điều khiển bơm

nhiên liệu ở tốc độ cao

Hình 1.12 Sơ đồ mạch điện điều khiển

tốc độ của bơm nhiên liệu.

b, Bộ ổn định áp suất.

Điều chỉnh áp suất nhiên liệu đến một áp suất nhất định, do vậy việc cung cấp nhiênliệu luôn được ổn định đến các vòi phun Lượng phun nhiên liệu được điều khiển bằngchu kỳ của tín hiệu cung cấp đến các vòi phun, mặc dù vậy, do sự thay đổi độ chânkhông trong đường ống nạp, lượng phun nhiên liệu sẽ thay đổi một chút thậm chí nếutín hiệu phun & áp suất nhiên liệu không đổi Do đó, để đạt được lượng phun nhiên liệuchính xác, tổng áp suất nhiên liệu & độ chân không đường ống nạp phải được duy trì tại

304 đến 343 kPa (3.1 đến 3.5 kgf/cm2, 44.1 đến 49.7 psi)

 Hoạt động:

Nhiên liệu có áp suất từ ống phân phối sẽ ấn vào màng làm mở van Một phần nhiênliệu sẽ chảy ngược trở lại bình chứa qua đường ống hồi Lượng nhiên liệu trở về phụthuộc vào độ căng của lò xo màng và áp suất nhiên liệu thay đổi tuỳ theo lượng nhiênliệu hồi

Độ chân không của đường ống nạp được dẫn vào buồng phía lò xo màng ,làm giảmsức căng của lò xo và tăng lượng nhiên liệu hồi,làm giảm áp suất, Nói tóm lại, khi độchân không của đường nạp tăng lên (giảm áp), áp suất nhiên liệu chỉ giảm tương ứngvới sự giảm áp suất đó Vì vậy tổng áp suất của nhiên liệu và độ chân không đường nạpđược duy trì không đổi

Van đóng lại bằng lò xo khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động, kết quả là van mộtchiều bên trong bơm nhiên liệu và van bên trong độ ổn định áp suất duy trì áp suất dưtrong đường ống nhiên liệu

1.Bộ điều áp nhiên liệu 2.Cụm bơm nhiên liệu

Hình 1.13 Cấu tạo bộ ổn định áp suất.

c, Lọc nhiên liệu.

Loại bỏ tạp chất ra khỏi nhiên liệu, để

ngăn không cho chúng đến vòi phun Một

Bộ giảm rung này dùng một màng

ngăn để hấp thụ một lượng nhỏ xung của

áp suất nhiên liệu sinh ra bởi việc phun

nhiên liệu và độ nén của bơm nhiên liệu

Hình 1.15 Cấu tạo bộ giảm rung.

e, Vòi phun nhiên liệu.

Hoạt động.

Các tín hiệu từ ECU động cơ làm cho dòng điện chạy vào cuộn dây điện từ, làm chopiston bơm bị kéo, mở van để phun nhiên liệu Vì hành trình của piston bơm không thayđổi, lượng phun nhiên liệu được điều chỉnh tại thời điểm dòng điện chạy vào cuộn dâyđiện từ Để đạt được tỷ lệ hỗn hợp không khí – nhiên liệu tối ưu, ECU điều khiển lượngphun và thời điểm phun

Lượng phun được điều chỉnh bằng khoảng thời gian phun

ECU động cơ làm thay đổi lượng phun nhiên liệu bằng cách thay đổi thời gian phuncủa vòi phun.

Thời gian phun = Thời gian phun cơ bản + Thời gian phun hiệu chỉnh

Thời gian phun mà ECU động cơ cuối cùng truyền vào vòi phun được bổ sung cáchiệu chỉnh thời gian phun cơ bản

Hình 1.16 Cấu tạo vòi phun

 Làm đậm để khởi động.

Không thể tính được thời gian phun cơ bản

bằng lượng không khí nạp vì tốc độ của động cơ

thấp và sự thay đổi của lượng không khí nạp rất

lớn trong lúc khởi động Vì lý do này, thời gian

phun nhiên liệu lúc khởi động được xác định

bằng nhiệt độ nước làm mát Nhiệt độ của nước

làm mát được bộ cảm biến nhiệt độ nước phát

hiện

Nhiệt độ nước càng thấp thì việc bốc hơi

nhiên liệu càng kém Do đó, phải làm cho hỗn

hợp không khí - nhiên liệu đậm hơn bằng cách

kéo dài thời gian phun

Ngoài ra, khi tốc độ của động cơ đột ngột

giảm xuống do tải trọng đặt lên động cơ đột ngột

tăng lên, tính trễ sẽ được sử dụng để ngăn không

cho ECU động cơ xác định rằng động cơ đã nổ

máy đang được khởi động lại

Hình 1.18 Làm đậm để khởi động.

 Làm đậm để hâm nóng.

Lượng phun nhiên liệu được tăng lên vì sự

bay hơi của nhiên liệu kém trong khi động cơ

còn lạnh Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, thời

gian phun nhiên liệu được tăng lên để làm cho

hỗn hợp không khí-nhiên liệu đậm hơn nhằm

đạt được khả năng làm việc trong thời gian

động cơ còn nguội Việc hiệu chỉnh tối đa dài

gấp đôi nhiệt độ bình thường

 Làm đậm để tăng công suất.

Lượng nhiên liệu được phun nhiều hơn so

với tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết được

phun để sử dụng hết không khí nạp trong khi Hình 1.19 Làm đậm để hâm nóng.đốt để tăng công suất Các tải trọng lớn được xác định bằng độ mở của cảm biến vị tríbướm ga, tốc độ của động cơ, và khối lượng không khí nạp (VG) Khối lượng khôngkhí nạp (VG) càng lớn hoặc tốc độ của động cơ càng lớn, thì tỷ lệ của lượng tăng nàycàng lớn Ngòai ra, mức này được tiếp tục tăng khi góc mở của bướm ga đạt đến mộtgiá trị nào đó hoặc lớn hơn

 Làm đậm để tăng tốc

Thời gian phun được kéo dài để tăng

khối lượng phun nhiên liệu dựa vào không

khí nạp để tránh cho hỗn hợp không

khí-nhiên liệu trở nên nhạt Việc tăng tốc được

xác định bằng tốc độ thay đổi góc mở

bướm ga

Việc hiệu chỉnh trong lúc tăng tốc tăng

lên mạnh khi bắt đầu tăng tốc và sau giảm

dần cho đến khi việc tăng này kết thúc

Hơn nữa, việc tăng tốc càng nhanh thì

lượng phun nhiên liệu càng lớn

Hình 1.20 Làm đậm để tăng tốc.

 Hiệu chỉnh nhiệt độ của khí nạp

Mức hiệu chỉnh này được xác định khi nhiệt

độ tăng lên cao hơn hoặc giảm xuống thấp hơn

nhiệt độ này Khi nhiệt độ của không khí nạp

thấp, lượng này được tăng lên vì tỷ trọng của

không khí cao và ngược lại

 Hiệu chỉnh điện áp.

Có một mức trễ nhỏ giữa thời gian khi ECU động cơ truyền một tín hiệu bơm đếnvòi phun, và thời gian khi vòi phun thực sự phun nhiên liệu Nếu điện áp của ắc quy bịgiảm mạnh, thì độ trễ này sẽ dài hơn Có nghĩa là thời gian vòi phun phun nhiên liệungắn hơn thời gian được ECU động cơ tính toán Vì vậy tỷ lệ của không khí trở nên caohơn (nói khác đi là nhạt hơn) so với tỷ lệ hỗn hợp mà động cơ yêu cầu Vì vậy ECUđộng cơ điều chỉnh tỷ lệ này bằng cách làm cho thời gian phun của vòi phun dài hơntheo độ sụt điện áp của ắc quy

 Hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ không khí - nhiên liệu.

Khi có các dao động không lớn về tải trọng của động cơ hoặc tốc độ của động cơ,như là khi chạy không tải hoặc chạy ở tốc độ không đổi sau khi được hâm nóng, nhiênliệu (hỗn hợp không khí-nhiên liệu gần với tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết) đượccung cấp căn cứ vào lượng không khí nạp Các hiệu chỉnh sau đây được thực hiện khi

xe chạy ở tốc độ không đổi sau khi được hâm nóng

+ Điều khiển phản hồi bằng cảm biến oxy (điều khiển phản hồi tỷ lệ không khí nhiên liệu).

-ECU động cơ xác định thời gian phun cơ

bản để đạt được tỷ lệ không khí-nhiên liệu

lý thuyết Tuy nhiên một độ lệch nhỏ của tỷ

lệ không khí-nhiên liệu lý thuyết xảy ra

theo các tình trạng thực tế của động cơ, các

thay đổi theo thời gian, và các điều kiện

khác Do đó, cảm biến oxy phát hiện nồng

độ của oxy trong khí xả để xác định xem

thời gian phun nhiên liệu hiện tại có phải là

tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết dựa

vào lượng khí nạp không Nếu ECU động cơ xác định từ các tín hiệu của cảm biến oxyrằng tỷ lệ không khí - nhiên liệu đậm hơn tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết, nó sẽ rútngắn thời gian phun để làm cho hỗn hợp không khí - nhiên liệu nhạt hơn

+ Điều khiển phản hồi bằng cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu (cảm biến A/F).

Hình 1.22 Hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ

không khí - nhiên liệu

Hình 1.21 Hiệu chỉnh nhiệt độ của khí

nạp.

Điện áp đầu ra của cảm biến oxy thay đổi nhanh quanh tỷ lệ không khí - nhiên liệu lýthuyết.

Dữ liệu của cảm biến A/F mà ECU động cơ đạt được, được hiển thị trong màn hìnhcủa máy chẩn đoán này (Khi tỷ lệ không khí - nhiên liệu nhạt, điện áp này sẽ cao Ngượclại điện áp này thấp khi tỷ lệ này đậm)

Do đó độ chính xác của việc phát hiện tỷ lệ không khí - nhiên liệu đã được cải thiện.Nếu tỷ lệ không khí-nhiên liệu hiện thời thay đổi từ tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyếtnhư thể hiện trong hình minh hoạ, ECU động cơ tiếp tục hiệu chỉnh tỷ lệ không khí -nhiên liệu bằng tín hiệu của cảm biến oxy

 Cắt nhiên liệu.

Trong thời gian giảm tốc, hoạt động phun

nhiên liệu bị ngắt theo trạng thái giảm tốc để

giảm các khí xả độc hại và tăng hiệu ứng hãm

của động cơ Sau đó việc điều khiển cắt nhiên

liệu được thực hiện để ngừng phun nhiên liệu

Khi van tiết lưu được đóng lại và tốc độ của

động cơ cao điều đó được xác định là xe đang

Hệ thống khí nạp cung cấp lượng không khí sạch cần cho sự cháy đến các xy lanh.Không khí đi qua lọc gió, sau đó đi qua cảm biến lưu lượng khí, cổ họng gió, khoangnạp khí và đường ống nạp sau đó đến từng xy lanh.

Bướm ga sẽ đóng hồn tồn khi không tăng ga, nên trong quá trình chạy không tảikhông khí sẽ tắt qua bướm ga và đi thẳng vào các xy lanh qua đường khí phụ trên cổhọng gió hay van ISC

1.2.5.1 Bộ lọc gió.

- Lọc khí chứa phần tử lọc để loại

bỏ bụi và các tạp chất khác ra khỏi không

khí trong khi không khí đưa từ bên ngồi

- Cảm biến vị trí bướm ga để nhận biết vị trí góc mở bướm ga

Van ISC điều khiển lượng khí nạp trong quá trình động cơ chạy không tải

Khi bướm ga đóng hỗn hợp không khí nhiên liệu đi theo đường khí phụ, để duy trìchế độ chạy không tải cho động cơ

1 ISC 2 Cổ họng gió 3 Bướm ga 4 Khoang đi tắt

Hình 1.26 Cấu tạo cổ họng gió.

Hình 1.25 Cấu tạo bộ lọc gió

Khi bướm ga từ từ mở lượng hỗn hợp không khí –nhiên liệu hút vào trong xy lanh.Kết quả là công suất phát ra của động cơ tăng lên.

1.2.5.3 Đường ống nạp.

Là các ống dùng để dẫn hỗn hợp không khí – nhiên liệu đến các xy lanh

Hình 1.27 Cấu tạo đường ống nạp.

1.2.6 Các loại cảm biến dùng trong hệ thống.

1.2.6.1 Cảm biến vị trí bướm ga.

Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió Cảm biến này biến đổi góc mởbướm ga thành điện áp, được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mở bướm ga(VTA)

Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall

Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall gồm có các mạch IC Hall làm bằng cácphần tử Hall và các nam châm quay quanh chúng

Các nam châm được lắp ở trên trục

bướm ga và quay cùng với bướm ga Khi

bướm ga mở, các nam châm quay cùng một

lúc, và các nam châm này thay đổi vị trí

của chúng Vào lúc đó, IC Hall phát hiện sự

thay đổi từ thông gây ra bởi sự thay đổi

của vị trí nam châm và tạo ra điện áp ra của

hiệu ứng Hall từ các cực VTA1 và VTA2

theo mức thay đổi này Tín hiệu này được

truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mở

bướm ga và VTA2 là để phát hiện trục trặc

của VTA1 Điện áp tín hiệu cảm biến này

thay đổi từ 0V đến 5V tỉ lệ với góc mở của

bướm ga và được truyền đến các cực VTA

của ECU Khi bướm ga đóng thì điện áp

Hình 1.28 Cấu tạo của cảm biến

vị trí bướm ga.

phát ra của cảm biến giảm và khi bướm ga mở thì điện áp phát ra của cảm biến tăng

ECU tính tốn góc mở bướm ga theo tín hiệu này và điều khiển bộ chấp hành bướm

ga tương ứng điều khiển của lái xe Những tín hiệu này cũng được sử dụng trong việchiệu chỉnh tỷ lệ không khí nhiên liệu, hiệu chỉnh tăng công suất và điều khiển cắt nhiênliệu

Cảm biến này không chỉ phát hiện chính xác độ mở của bướm ga, mà còn sử dụngphương pháp không tiếp điểm và có cấu tạo đơn giản, vì thế nó không dễ bị hỏng Ngồi

ra, để duy trì độ tin cậy của cảm biến này, nó phát ra các tín hiệu từ hai hệ thống có cáctính chất khác nhau

Bướm ga đóng hoàn toàn : vị trí bướm ga được tính theo phần trăm (VTA1) là từ 10đến 24%

Bướm ga mở hoàn toàn : vị trí bướm ga được tính theo phần trăm (VTA1) là từ 64đến 96%

Góc dự phòng 6.5o (vị trí bướm ga được tính theo phần trăm VTA1 xấp xỉ 16%) Nếu có DTC (mã chẩn đốn hư hỏng) liên quan đến hệ thống điều khiển bướm gađiện tử (ETCS), ECU sẽ chuyển sang chế độ dự phòng Khi ở chế độ dự phòng, ECU sẽcắt dòng điện đến bộ chấp hành bướm ga Bướm ga sẽ hồi về vị trí bướm ga nhất định6.5o bằng lực của lò xo hồi Sau đó, ECU điều khiển công suất động cơ bằng cách điềukhiển phun nhiên liệu (phun cắt quãng) và thời điểm đánh lửa theo vị trí của bàn đạp ga,

có thể lái xe một cách chậm rãi

1.2.6.2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

Cảm biến nhiệt độ nước đã được

gắn các nhiệt điện trở bên trong, mà

nhiệt độ càng thấp, trị số điện trở càng

lớn, ngược lại, nhiệt độ càng cao, trị số

điện càng thấp Và sự thay đổi về giá trị

điện trở của nhiệt điện trở này được sử

dụng để phát hiện các thay đổi về nhiệt

độ của nước làm mát Điện trở được gắn

trong ECU động cơ và nhiệt

Hình 1.29 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước

điện trở trong cảm biến này được mắc nối tiếp trong mạch điện sao cho điện áp của tínhiệu được phát hiện bởi ECU động cơ sẽ thay đổi theo các thay đổi của nhiệt điện trởnày

Khi nhiệt độ của nước làm mát động cơ thấp, phải tăng tốc độ chạy không tải, tăng thờigian phun, góc đánh lửa sớm nhằm cải thiện khả năng làm việc và để hâm nóng Vì vậy, cảmbiến nhiệt độ nước không thể thiếu được đối với hệ thống điều khiển động cơ

Hình 1.30 Vị trí, sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát 1.2.6.3 Cảm biến nồng độ oxy.

Để nhằm mục đích giúp cho động cơ có lắp đặt bộ TWC (Three-way CatalyticConverter – Bộ lọc khí xả 3 thành phần) đạt được hiệu quả lọc khí xả tốt nhất, cần phảiduy trì tỷ lệ không khí nhiên liệu nằm trong khoảng gần với tỷ lệ lý thuyết

Cảm biến nồng độ oxy nhận biết tỷ lệ không khí –nhiên liệu đậm hoặc nhạt hơn tỷ lệ

lý thuyết Cảm biến nồng độ oxy được đặt trong đường ống xả

Nếu nồng độ oxy trên bề mặt trong của

phần tử ZrO2 chênh lệch lớn so với trên bề

mặt ngồi tại nhiệt độ cao (4000C) Phần tử

ZrO2 sẽ sinh ra một điện áp Khi hổn hợp

không khí - nhiên liệu nhạt, có rất nhiều oxy

trong khí xả do vậy có sự chênh lệch nhỏ

giữa nồng độ oxy ở bên trong và bên ngồi

cảm biến Do đó điện áp do ZrO2 tạo ra thấp

(gần bằng OV) Ngược lại nếu hỗn hợp

không khí – nhiên liệu quá đậm, oxy trong

khí xả gần như không còn Điều đó tạo ra sự

chênh lệch lớn về nồng độ oxy ở bên trong

và bên ngồi cảm biến và điện áp do phần tử

ZrO2 tạo ra là lớn (Xấp xỉ 1V)

Lớp Platin (phủ lên phần tử gốm) có tác

dụng như một chất xúc tác và làm cho oxy

và C O trong khí xả phản ứng với nhau Nó

làm giảm lượng oxy và tăng độ nhạy của

Hình 1.31 Cảm biến nồng độ oxy.

Cảm biếnnhiệt độnước làmmát

cảm biến.

Chú ý: Nếu cảm biến oxy bình thường nhưng bề mặt ngồi của cảm biến có dính bùn

nó sẽ ngăn không cho không khí bên ngồi tiếp xúc với cảm biến Sự chênh lệchgiữanồng độ oxy trong không khí và trong khí xả sẽ giảm xuống nên cảm biến luôn gởi mộttín hiệu hỗn hợp nhạt đến ECU

1.2.6.4 Van điều khiển tốc độ không tải động cơ (Van ISC).

Van ISC được lắp trên cổ họng gió, và khí

nạp qua nó sẽ đi tắt qua bướm ga

- Loại van điện từ quay

Van ISC được kích hoạt bằng các tín hiệu từ

ECU động cơ và điều khiển lượng khí nạp đi

tắt qua bướm ga.Van ISC loại điện từ quay

có kích thước nhỏ, gọn.Do van có thể cho

phép lượng khí lớn chạy qua, nó còn được

dùng để điều khiển tốc độ không tải nhanh Hình 1.32 Van ISC

Hoạt động:

- Điều khiển khởi động: Khi động cơ khởi động, van ISC được mở ra phụ thuộcvào điều kiện hoạt dộng của động cơ dựa trên dữ liệu lưu trong bộ nhớ của ECU Điềunày sẽ nâng cao tính khởi động cho động cơ ( Các tín hiệu liên quan: THW, Ne )

- Điều khiển hâm nóng (không tải nhanh): Sau khi động cơ đã khởi động, ECU sẽđiều khiển tốc độ không tải nhanh phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát Hơn nữa điềukhiển phản hồi được mô tả sau đây cũng được thực hiện để đảm bảo rằng tốc độ khôngtải của động cơ đạt tốc độ không tải chuẩn, các dữ liệu cho việc điều khiển này được lưutrong bộ nhớ của ECU ( Các tín hiệu liên quan: THW, Ne )

- Điều khiển phản hồi: Khi tất cả các điều kiện kích hoạt, điều khiển phản hồiđược xác lập sau khi động cơ đã khởi động ECU liên tục so sánh tốc độ động cơ thực tếvới tốc độ không tải chuẩn được lưu trong bộ nhớ của nó ECU gởi tín hiệu điều khiểncần thiết đến van ISC để điều chỉnh tốc độ động cơ thực tế sao cho đạt tốc độ không tảichuẩn

1.2.6.5 Cảm biến lưu lượng khí nạp (tín hiệu VG).

Cảm biến lưu lượng khí nạp gọn và nhẹ

như được thể hiện trong hình minh họa là

loại cắm phích được đặt vào đường không

khí, và làm cho phần không khí nạp chạy

qua khu vực phát hiện Như trình bày trong

hình minh họa, một dây nóng và nhiệt điện

trở, được sử dụng như một cảm biến, được

lắp vào khu vực phát hiện Bằng cách trực

tiếp đo khối lượng không khí nạp, độ chính

xác phát hiện được tăng lên và hầu như

không có sức cản của không khí nạp Ngoài

ra, vì không có các cơ cấu đặc biệt, dụng cụ

này có độ bền tuyệt hảo.Cảm biến lưu

lượng khí nạp được thể hiện trong hình

minh hoạ cũng có một cảm biến nhiệt độ

không khí nạp gắn vào Như thể hiện trong

(hình 1.32), dòng điện chạy vào dây sấy

(bộ sấy) làm cho nó nóng lên Khi không

khí chạy quanh dây này, dây sấy được làm

nguội tương ứng với khối không khí nạp

Bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ của dây sấykhông đổi, dòng điện đó sẽ tỷ lệ thuận với khối không khí nạp Sau đó có thể đo khối lượngkhông khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó Trong trường hợp của cảm biến lưulượng khí nạp kiểu dây sấy, dòng điện này được biến đổi thành một điện áp, sau đó đượctruyền đến ECU động cơ từ cực VG

1.2.6.6 Cảm biến vị trí trục khuỷu

Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu và tốc độcủa động cơ Hệ thống cảm biến vị trí trục khuỷu bao gồm đĩa tín hiệu cảm biến và cuộnnhận tín hiệu Đĩa tín hiệu có 34 răng và được lắp trên trục khuỷu Cuộn nhận tín hiệuđược làm từ cuộn dây đồng, một lõi sắt và nam châm

Hình 1.35 (a) Kết cấu cảm biến vị trí trục khuỷu, (b)Tín hiệu xung từ cảm biến

Hình 1.33 Cảm biến lưu lượng khí

nạp

(b)(a)

Hình 1.34 Đường đặc tính của cảm biến

lưu lượng khí nạp

Hình 1.36 Mạch cảm biến vị trí trục khuỷu

Khi đĩa tín hiệu cảm biến quay và khi từng răng của nó đi qua cuộn tín hiệu, mộttín hiệu xung được tạo ra Cuộn nhận tín hiệu sinh ra 34 tín hiệu ứng với một vòng quaycủa động cơ ECU nhận biết vị trí của trục khuỷu và tốc độ động cơ dựa vào tín hiệunày Dùng những tín hiệu này để điều khiển thời gian phun nhiên liệu và thời điểm đánhlửa

1.2.6.7 Cảm biến vị trí trục cam.

Cảm biến vị trí trục cam bao gồm một nam châm, lõi thép và được cuộn bằng dâyđồng và được lắp trên nắp quy lát Khi trục cam quay, 3 vấu trên trục cam đi qua cảmbiến vị trí trục cam Điều này làm kích hoạt từ trường trong cảm biến và sinh ra mộtđiện áp trong cuộn dây đồng.Trục cam quay cùng với chuyển động quay của trục khuỷu.Khi trục khuỷu quay hai vòng, sinh ra điện áp 3 lần trong cảm biến vị trí trục cam Điện

áp sinh ra trong cảm biến tác dụng như một tín hiệu, cho phép ECU xác định được vị trícủa trục cam Tín hiệu này được dùng để điều khiển thời điểm đánh lửa, thời điểm phunnhiên liệu và hệ thống VVT

Hình 1.37 Kết cấu cảm biến vị trí trục cam, Tín hiệu xung từ cảm biến

1.2.7 Bộ điều khiển trung tâm ECU.

Là bộ xử lý và điều khiển điện tử trung tâm, thực tế là bộ máy tính điện tử tiếp nhận

và xử lý các tín hiệu theo một chương trình định sẵn

Cơ cấu chấp hành luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từcác cảm biến Hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thíchứng cần thiết, để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiênliệu của động cơ ECU cũng đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ hoạt động của động

cơ, giúp chẩn đoán động cơ một cách hệ thống khi sự cố xảy ra

Hình 1.38 Sơ đồ khối hoạt động của ECU.

 Cấu tạo của bộ điều khiển điện tử.

Bộ nhớ: Bộ nhớ trong ECU chia làm 4 loại:

- ROM (Read Only Memory): Dùng trữ thông tin thường trực Bộ nhớ này chỉ đọcthông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được Thông tin của nó đã được cài đặt sẵn,ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý

- RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, dùng để lưu trữthông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý RAM có thể đọc và ghicác số liệu theo địa chỉ bất kỳ RAM có hai loại:

+ Loại RAM xóa được: Bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp

+ Loại RAM không xóa được: Vẫn giữ duy trì bộ nhớ cho dù khi tháo nguồn cungcấp RAM lưu trữ những thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng cho hệ thống

tự chuẩn đoán

- PROM (Programmable Read Only Memory): Cấu trúc cơ bản giống như ROMnhưng cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không phải nơi sản xuất nhưROM PROM cho phép sữa đổi chương trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau

- KAM (Keep Alive Memory): KAM dùng để lưu trữ những thông tin mới (nhữngthông tin tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù động cơ