Đồ án công nghệ kỹ thuật ô tô

K-Jetronic được đưa vào sảnxuất và ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảngcho việc phát triển hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE-Jetronic, Mono-Jetronic,

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 3

Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG 4

1.1 Lịch sử phát triển 4

1.2 Phân loại hệ thống phun xăng 5

1.2.1 Phân loại theo điểm phun 5

1.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển vòi phun 5

1.2.3 Phân loại theo cách thức điều khiển vòi phun 7

1.2.4 Phân loại theo mối quan hệ giữa các vòi phun 7

1.3 Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ thống phun xăng 8

Chương II HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 9

2.1 Giới thiệu chung 9

2.2 Cảm biến và tín hiệu đầu vào 10

2.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp 10

2.2.2 Cảm biến vị trí bướm ga 11

2.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 12

2.2.4 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 12

2.2.5 Cảm biến ôxy 13

2.2.6 Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston 15

2.2.7 Cảm biến kích nổ 16

2.3 Bộ điều khiển điện tử ECU 17

2.3.1 Tổng quan về ECU 17

2.3.2 Cấu tạo của ECU 17

2.3.3 Mạch giao tiếp cổng vào 18

2.3.4 Mạch giao tiếp cổng ra 19

2.3.5 Các thông số hoạt động của ECU 19

2.4 Cơ cấu chấp hành và tín hiệu ra 20

2.4.1 Điều khiển vòi phun 20

2.4.2 Điều khiển đánh lửa 22

2.4.3 Điều khiển bơm xăng 24

2.4.4 Hệ thống điều khiển quạt làm mát động cơ 26

2.4.5 Hệ thống chuẩn đoán 26

2.5 Hệ thống cung cấp xăng động cơ 27

2.5.1 Các bộ phận chính của hệ thống cung cấp xăng 27

2.5.2 Lọc nhiên liệu 27

2.5.3 Dàn phân phối xăng 28

2.5.4 Bộ điều chỉnh áp suất 29

2.6 Các chế độ làm việc 30

2.6.1 Chế độ khởi động 30

2.6.2 Chế độ hâm nóng 30

2.6.3 Chế độ không tải 31

2.6.4 Chế độ không tải cưỡng bức 31

2.6.5 Chế độ tăng tốc 32

2.6.6 Chế độ toàn tải 32

Chương III HIỆN TƯỢNG VÀ NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG 34

3.1 Các hiện tượng hư hỏng, chẩn đoán, sửa chữa liên quan đến hệ thống xăng 34

3.2 Quy trình kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa bơm xăng 36

3.2.1 Kiểm tra áp suất bơm 36

3.2.2 Kiểm tra lưu lượng bơm 37

3.2.3 Kiểm tra dòng điện qua bơm 38

3.3 Quy trình kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa kim phun 38

3.3.1 Kiểm tra nhanh bằng quan sát 38

3.3.2 Xác định hư hỏng của hệ thống kim phun qua kiểm tra áp suất 39

3.3.3 Kiểm tra vòi phun 40

3.3.4 Quy trình vệ sinh vòi phun bằng dung dịch M3 08956 42

KẾT LUẬN 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất nhanh mang lại lợi ích rất tolớn cho con người về cả vật chất lẫn tinh thần.Để nâng cao đời sống của nhândân và hòa nhập với sự phát triển chung của đất nước trong khu vực trên thếgiới.Nhà nước đã đẩy mạnh công ngiệp hóa hiện đại hóa.Một trong những mụctiêu đặt ra là phát triển ngành công nghiệp cơ khí ô tô.Ngành công nghiệp cơ khí

ô tô đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển chung của toàn bộ xã hội về vấn

đề giải quyết việc làm,thúc đẩy nền kinh tế quốc dân.Trong những thập niên gầnđây,sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế,nhu cầu vận chuyển hàng hóa và nhucầu đi lại ngày càng cao.Mạng lưới giao thong phát triển nhanh,phương tiện đi lạibằng ô tô ngày càng chiếm vị trí quan trọng và không thể thiếu đối với xã hội

Trong quá trình học tập tại trường đại học Bách Khoa Hà Nội chúng em đượctrang bị những kiến thức cơ bản về ngành cơ khí ô tô.Mặc dù còn một năm nữachúng em mới ra trường nhưng khi nhận đồ án về chuyên ngành mình học,tập thểlớp cũng như cá nhân em cảm thấy rất vui.Nó sẽ trang bị thêm và bổ trợ nhữngkiến thức chung em được học để cố gắng hơn trong việc học tập của em sau này

ra trường đóng góp cho sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô nước nhà,chobản than,cho gia đình và cho toàn xã hội

Em nhận được đề tài “Xây dựng quy trình kiểm tra,bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phun xăng - quy trình kiểm tra bơm và vòi phun”.Đây là đề

tài rất bổ ích và thiết thực, giúp em hoàn thiện hơn trong sự kết hợp lý thuyết trênlớp và thực hành xưởng và là nền tảng quan trọng để năm sau em có thể hoànthành được đồ án tốt nghiệp

Được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn Thế Trực cùngtoàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn động cơ đốt trong đã tạo điều kiện chochúng em hoàn thành đồ án này Nhưng do chưa có kinh nghiệm và trình độ củabản thân còn hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những sai sót Rất mongđược sự chỉ bảo của các thầy cô để đồ án ngày càng được hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện

Hồ Văn Nhất

Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG

1.1 Lịch sử phát triển

Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Mỹ (ông Stevan) đã nghĩ ra cách phunnhiên liệu cho một máy khí nén Sau đó một thời gian, một người Đức đã chophun nhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả Đầu thế kỷ 20,người Đức đã cho phun nhiên liệu trong động cơ 4 kỳ tĩnh tại (nhiên liệu dùngtrên động cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu quả thấp) Tuy nhiên, sau

đó sáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cungcấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành côngtrong việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí Trong hệ thống phun xăngnày nhiên liệu được phun trực tiếp vào trước xupap nạp nên có tên gọi là K-Jetronic (K – Konstan - liên tục, Jetronic- phun) K-Jetronic được đưa vào sảnxuất và ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảngcho việc phát triển hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE-Jetronic, Mono-Jetronic, L-Jetronic, Motronic…

Do hệ thống phun xăng cơ khí còn nhiều nhược điểm nên đầu những năm

80, BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun xăng sử dụng vòi phun điều khiển bằngđiện Có hai loại: hệ thống L- Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định nhờ cảmbiến đo lưu lượng khí nạp) và D-Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định dựavào áp suất trên đường ống nạp)

Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệthống phun xăng L-Jetronic và D-Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng vớiđộng cơ 4A-ELU) Đến những năm 1987, hãng Nissan dùng L-Jetronic thay bộchế hòa khí của xe Nissan Sunny

Việc điều khiển hệ thống phun xăng có thể được chia làm hai loại, dựatrên sự khác nhau về phương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun

Một là loại mạch tương tự, loại này điều kiển lượng phun dựa vào thờigian cần thiết để nạp và phóng một tụ điện Loại khác là loại điều khiển bằng vi

xử lý, loại này sử dụng lần đầu tiên trong hệ thống ECU của nó Loại điều khiểnbằng vi xử lý được bắt đầu sử dụng vào năm 1983

Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi xử lý được sử dụng trong xe củaTOYOTA gọi là TCCS (TOYOTA Computer Controled System - Hệ thống điềukhiển bằng máy tính của TOYOTA), nó không chỉ điều khiển lượng phun mà cònbao gồm ESA (Electronic Spark Advance - Đánh lửa sớm điện tử) để điều khiểnthời điểm đánh lửa; ISC (Idle Speed Control- Điều khiển tốc độ không tải) và các

hệ thống điều khiển khác cũng như chức năng chuẩn đoán và dự phòng

1.2 Phân loại hệ thống phun xăng

1.2.1 Phân loại theo điểm phun

a Hệ thống phun xăng đơn điểm: Vòi phun đặt ở cổ ống góp nạp chung cho toàn bộ

các xilanh của động cơ, bên trên bướm ga

b Hệ thống phun xăng đa điểm: mỗi xilanh của động cơ được bố trí 1 vòi phun

phía trước xupáp nạp

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống phun xăng đa điểm 1.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển vòi phun

a Loại CIS (continuous injection system):

Đây là hệ thống phun xăng sử dụng vòi phun cơ khí, chỉ sử dụng trên một

số động cơ, bộ phun mở liên tục, sự thay đổi áp suất đối với nhiên liệu sẽ làmthay đổi lượng nhiên liệu được phun Gồm ba loại cơ bản sau:

• Hệ thống K-Jectronic: Việc phun được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí.

• Hệ thống K-Jectronic có cảm biến khí thải: Có thêm cảm biến oxy

Hình 1.2 Hệ thống phun xăng K–Jectronic

• Hệ thống KE-Jectronic: Hệ thống K-Jetronic với mạch điều chỉnh áp lựcphun bằng điện tử

• Hệ thống KE-Motronic: Kết hợp với điều khiển đánh lửa bằng điện tử

b Loại AFC (Air flow controlled fuel injection):

Đây là hệ thống phun xăng sử dụng vòi phun điều khiển bằng điện tử Hệthống phun xăng với vòi phun điện có thể chia làm 2 loại chính:

• L-Jetronic (xuất phát từ chữ Luft trong tiếng Đức là không khí): là hệthống phun xăng đa điểm điều khiển bằng điện tử Xăng được phun vào cửa nạpcủa các xylanh động cơ theo từng lúc chứ không phun liên tục Quá trình phunxăng và định lượng nhiên liệu được thực hiện theo hai tín hiệu gốc: tín hiệu vềkhối lượng lượng không khí nạp vào và tín hiệu tốc độ trục khuỷu của động cơ.Chức năng của L-Jetronic là cung cấp cho từng xylanh động cơ một lượng xăngđáp ứng nhiều chế độ tải khác nhau của động cơ Một hệ thống các bộ cảm biến

ghi nhận thông tin về chế độ làm việc của ôtô, về tình trạng thực tế của động cơ,chuyển đổi các thông tin này thành tín hiệu điện ECT sẽ xử lý, phân tích cácthông tin nhận được và tính toán chính xác lượng xăng cần phun ra Lưu lượngxăng phun ra được xác định thông qua thời gian mở vòi phun

Hình 1.3 Hệ thống phun xăng L-Jectronic

• D-Jectronic: Với lượng xăng phun ra được xác định bởi áp suất chânkhông sau bướm ga bằng cảm biến MAP (Manifold air pressure)

1.2.3 Phân loại theo cách thức điều khiển vòi phun

a Phun gián đoạn: Vòi phun được mở gián đoạn, độ rộng vòi phun được

điều khiển từ ECU phù hợp với cường độ làm việc của động cơ Đóng mở vòiphun một cách độc lập, không phụ thuộc vào xupáp Loại này phun xăng vàođộng cơ khi các xupáp mở ra hay đóng lại Hệ thống phun xăng gián đoạn còn cótên là hệ thống phun xăng biến điệu

b Phun liên tục: Trong phương pháp này vòi phun được mở liên tục, lượng

nhiên liệu phun được điều chỉnh thông qua việc thay đổi áp suất nhiên liệu Tỉ lệhòa khí được điều khiển bằng sự thay đổi áp suất nhiên liệu tại các vòi phun Do

đó lưu lượng nhiên liệu phun ra cũng được thay đổi theo

1.2.4 Phân loại theo mối quan hệ giữa các vòi phun

a Phun theo nhóm đơn: Hệ thống này, các vòi phun được chia thành 2 nhóm bằng

nhau và phun luân phiên Mỗi nhóm phun mộtlần ứng với một vòng quay trụckhuỷu.

b Phun đồng loạt: Hệ thống này, các vòi phun đều phun đồng loạt vào mỗi

vòng quay trục khuỷu Các vòi được mắc song song với nhau do đó có tín hiệu từECU các vòi và phun đều đóng mở cùng lúc

c Phun theo thứ tự: Trong hệ thống này,các vòi phun được điều khiển độc

lập, mỗi vòi phun sẽ đóng mở các vòi phun theo đúng thứ tự của các xylanh, mởmột lần/quy trình

1.3 Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ thống phun xăng

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ thống phun xăng

Khi khoá điện mở các cảm biến sẽ thu thập các thông số của động cơ gửi về

bộ điều khiển trung tâm (ECU), trong đó có hai thông số cơ bản là lưu lượng khínạp và tốc độ động cơ ECU kết hợp hai thông số này với các thông số khác, xử

lý, so sánh với chương trình đã lập trình sẵn, rồi điều chỉnh tín hiệu phun xăngcho phù hợp và gửi tín hiệu này tới vòi phun nhiên liệu Đồng thời khi đó bơmxăng cũng hoạt động tạo ra áp suất tại dàn phân phối Khi vòi phun nhận được tínhiệu phun xăng và mở ra, xăng có áp suất cao sẽ được phun vào đường nạp kếthợp với không khí do động cơ hút vào tạo thành hỗn hợp cung cấp cho động cơ.Hỗn hợp này do ECU, một số chi tiết khác như van khí phụ, công tác nhiệt thờigian,… điều chính sao cho tối ưu nhất với từng chế độ làm việc của động cơ

Chương II HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 2.1 Giới thiệu chung

• Hệ thống gồm có 3 thành phần chính: Các cảm biến và tín hiệu đầu vào bộ

điều khiển điện tử ECU, và các cơ cấu chấp hành.

+) Cảm biến

Cảm biến có nhiệm vụ xác định các trạng thái làm việc của động cơ và cácgiá trị thay đổi trong quá trình làm việc Quá trình chuyển đổi ở đây là từ các đạilượng vật lý chuyển thành các tín hiệu điện

+) ECU (Electronic control unit)

ECU xử lý các thông tin từ cảm biến, bằngviệc so sánhvới bộ dữ liệu tối ưuđược nạp sẵn vào bộ vi xử lý, sau đó ECU sẽ tính toán và đưa ra tín hiệu điềukhiển cơ cấu chấp hành ECU điều khiển các cơ cấu chấp hành bằng các tín hiệuđiện ECU cũng được kết nối với các hệ thống điều khiển khác và hệ thống chuẩnđoán trên xe

+) Cơ cấu chấp hành

Cơ cấu chấp hành chuyển các tín hiệu điện từ ECU thành các chuyển động

cơ khí hoặc các chuyển động điện

Ngoài ra còn một số chi tiết của hệ thống cung cấp nhiên liệu

Hình 2.1 Sơ đồ cơ bản của hệ thống phun xăng điện tử

2.2 Cảm biến và tín hiệu đầu vào

2.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp

- Vị trí: lắp ngay sau không gian của bướm ga

- Cấu tạo: Cảm biến gồm một tấm silicon nhỏ (hay còn gọi là màngngăn) dày hơn ở hai mép ngoài (khoảng 0,25mm) và mỏng hơn ở giữa (khoảng0,025mm) Hai mép được làm kín cùng với mặt trong của tấm silicon tạo thànhbuồng chân không trong cảm biến Mặt ngoài tấm silicon tiếp xúc với áp suấtđường ống nạp Hai mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để tạo thành điệntrở áp điện (Piezoresistor)

Hình 2.2 Cảm biến áp suất đường ống nạp

Hình 2.3 đặc tính của cảm biến áp

suất đường ống nạp

+ Khi làm việc: khi áp suất đường ống nạp giảm, màng silicon bị biến dạngdẫn đến giá trị điện trở áp điện thay đổi và làm mất cân bằng cầu wheatstone.Kết quả là giữa 2 đầu cầu có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu này đượckhuếch đại để mở tranzistor ở ngõ ra của cảm biến Độ mở tranzistor phụ thuộc

- Nguyên lý hoạt động: Cảm biến áp

suất đường ống nạp hoạt động dựa trên

nguyên lý cầu Wheatstone Mạch cầu

Wheatstone được sử dụng trong thiết bị

nhằm tạo ra một điện thế phù hợp với sự

thay đổi điện trở

+ Ở trạng thái tĩnh khi động cơ chưa

làm việc áp suất không thay đổi màng

ngăn không bị biến dạng tất cả 4 điện trở

điện áp đều có giá trị bằng nhau lúc đó

không có điện áp giữa 2 đầu cầu

vào áp suất đường ống nạp dẫn đến sự thay đổi điện áp báo về ECU.

2.2.2 Cảm biến vị trí bướm ga

Đây là thông tin phản ánh mức tải của động cơ Nó đặc biệt quan trọng tạihai trạng thái là trạng thái không tải và 75% tải trở lên của bướm ga Cảm biếnbướm ga đưa ra thông tin về vị trí không tải, thông tin về vị trí toàn tải và thôngtin về thời điểm tăng tốc Loại cảm biến kiểu biến trở cho biết vị trí bướm ga tại

vị trí bất kỳ, việc xác định tín hiệu tăng tốc đối với loại cảm biến này là việctăng đột ngột điện áp tại chân giữa của cảm biến

- Vị trí: cảm biến vị trí cánh bướm ga được lắp ở trên trục cánh bướm ga

Hình 2.4 Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga

Nguyên lý hoạt động: một điện áp không đổi từ ECU cung cấp đến chân Vcc

- Khi cánh bướm ga mở làm con trượt trượt dọc theo điện trở mức điên áp ở chângiữa (VTA) tăng dần với góc mở cánh bướm ga,

- Khi không làm việc: cánh bướm ga đóng hoàn toàn tiếp điểm cầm chừng

nối cực IDL với cực E2

ECU độ ng cơ

5 V R

Cảm biế n nhiệ t độ

nư ớc làm mát

TWAT 4

3 2

1

Nguyín lý lăm việc:

Điện trở nhiệt lă một điện trở có giâ trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ.Khinhiệt độ tăng thì điện trở giảm vă ngươc lại.sự thay đổi điện trở sẽ lăm thay đổigiâ trị điện âp được gửi tới ECU

+ Khi nhiệt độ động cơ thấp giâ trị điện trở cảm biến cao vă điện âp gửi đến

bộ biến đổi ADC lớn Tín hiệu điện âp chuyển thănh tín hiệu số vă được giải mênhờ bộ vi xử lý để thông bâo cho ECU biết động cơ đang lạnh

+ Khi động cơ nóng, giâ trị điện trở cảm biến giảm kĩo theo điện âp đặtgiảm, bâo cho ECU biết động cơ đang nóng

2.2.4 Cảm biến nhiệt độ khí nạp

- Vị trí: được gắn trín đường ống

nạp ngay sau bộ lọc khí

- Cấu tạo:

Hình 2.6 Kết cấu vă sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước lăm mât

1 Điện trở (Phần tử bân dẫn); 2 vỏ cảm biín; 3 Lớp câc điện; 4 Đầu cắm.

Hình 2.7 Cảm biến nhiệt độ khí nạp

- Nguyên lý hoạt động: cũng giống như cảm biến nhiệt độ nước làm mát,cảm biến nhiệt độ khí nạp gồm có một điện trở có hệ số nhiệt trở âm Cảm biếnnhiệt độ khí nạp được gắn trên bộ đo gió hoặc trên đường ống nạp

Hình 2.8 Đặc tính của cảm biến nhiệt khí nạp 2.2.5 Cảm biến ôxy

* Công dụng của cảm biến ôxy

Cảm biến ôxy dùng để xác định thành phần hoà khí tức thời của động cơđang hoạt động, rồi gửi tín hiệu vào ECU để điều chỉnh tỷ lệ không khí- xăngthích hợp, nhằm đạt đến tính vận hành tốt và giảm sự ô nhiễm môi trường Cảmbiến ôxy được gắn ở đường ống thải tại vị trí mà luôn duy trì được nhiệt độ đảmbảo chức năng hiệu chỉnh

Để tăng nhanh khả năng làm việc của cảm biến ôxy người ta dùng loại cảmbiến điện trở tự nung bên trong

2

8

9

Hình 2.9 Kết cấu cảm biến ôxy

1 Đầu bảo vệ; 2 Lớp zirconia; 3 Đệm; 4 Thân cảm biến; 5 Lớp cách điện; 6 Vỏ cảm biến; 7.

Đường thông với không khí; 8 Đầu nối dây; 9 Đường khí xả vào

Thân cảm biến được giữ trong một chân bắt tiếp ren và bao ngoài một ốngbảo vệ và được nối với các đầu điện Bề mặt của chất ZrO2 có phủ một lớpplantin rất xốp và mỏng Ngoài lớp plantin là một lớp gốm rất xốp và kết dínhmục đích bảo vệ lớp plantin không bị mòn hỏng do va chạm với các phần tử rắntrong khí thải

Một ống vòi loại bảo vệ bao ngoài cảm biến tại các đầu nối điện uốn képgiữ liền với vỏ, ống này có khoan một lỗ nhỏ để bù trừ áp suất trong cảm biến và

đỡ lò xo đĩa để giữ muội than không đóng vào lớp thân ZrO2 thì đầu cảm biếntiếp xúc khí thải và phần tử khí đi vào sẽ giữ và không tiếp xúc trực tiếp với thânZrO2

Đặc tính của chất ZrO2 là phải trên 300oc thì nó mới cho ra tín hiệu điện ápchính xác Vì vậy điện thế ra của cảm biến và điện trở nội phụ thuộc vào nhiệt

độ Nhiệt độ khí thải mà cảm biến làm việc tin cậy khoảng 350oc

* Nguyên lý hoạt động:

Cảm biến ôxy được chế tạo chủ yếu là chất Zicorium dioxit (Zr02) mà chấtnày sẽ hấp thụ những ion ôxy âm tính Một phần Zr02 tiếp xúc với ôxy khôngkhí, phần còn lại tiếp xúc với ôxy trong khí thải Ở mỗi mặt của Zr02 là một điệncực bằng platin và tạo nên một mạch điện đi vào ECU Lớp platin này rất mỏng

và xốp để ôxy dể khuyếch tán vào

Khi khí thải chứa lượng ôxy ít do tỷ lệ hoà khí đậm (nhiều khí CO và HC, ítôxy) thì số ion ôxy tập trung ở điện cực tiếp xúc không khí Sự chênh lệch số ionnày lớn sẽ tạo ra một tín hiệu điện áp cao Mức độ này khoảng 600 ÷ 900mv

Khi khí thải chứa lượng ôxy cao do tỷ lệ hoà khí loãng (ít CO và HC, nhiềuôxy) thì số ion ôxy tập trung ở điện cực tiếp xúc khí thải cao, độ chênh lệch sốion hai điện cực nhỏ thì tín hiệu điện áp thấp khoảng 100 ÷ 400 mv

Khi tỷ lệ hoà khí đến mức lý tưởng ( tỷ số không khí - xăng 14,7:1 ) thì tínhiệu điện áp xấp xỉ 450mv.

Hình 2.10 Sơ đồ mạch điện cảm biến ôxy

2.2.6 Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston

Cảm biến vị trí piston (còn gọi là tín hiệu G) báo cho ECU biết vị trí điểmchết trên hoặc trước điểm chết trên của piston Công dụng của cảm biến này là

để ECU xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun

Cảm biến tốc độ động cơ (còn gọi là tín hiệu NE) dùng để báo tốc độ động

cơ sử dụng trong quá trình tính toán hoặc tìm góc đánh lửa tối ưu và lượng nhiênliệu sẽ phun cho từng xylanh Cảm biến này cũng được sử dụng vào mục đíchđiều khiển tốc độ không tải hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ không tải cưỡng bức

- Vị trí: Có nhiều cách bố trí cảm biến G và NE trên động cơ: trong delco,trên bánh đà, hoặc trên bánh răng cam

- Cấu tạo của cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston:

Hình 2.11 Sơ đồ bố trí cảm biến G và Ne

Bộ phận chính của cảm biến là một cuộn cảm ứng, một nam châm vĩnh cửu

và một rôto dùng để khép mạch từ có số răng tùy thuộc vào từng loại động cơ

- Nguyên lý hoạt động của cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston: dựa

Hình 2.13 Đồ thị biểu diễn tần số và mạch điện tính cảm biến kích nổ

trên hiện tượng cảm ứng điện từ:

+ Ở trạng thái tĩnh: khi tốc độ động cơ bằng

không rôto không quay, không có sự biến thiên từ

thông trong mạch nên không xuất hiện sức điện

động cảm ứng

+ Khi làm việc: Khi đỉnh răng của rôto không

nằm đối diện cực từ, thì từ thông đi qua cuộn dây

cảm ứng sẽ có giá trị thấp vì khe hở không khí lớn

nên có từ trở cao Khi một đỉnh răng đến gần cực từ

của cuộn dây, khe hở không khí giảm dần khiến từ

thông tăng nhanh Như vậy nhờ sự biến thiên từ

thông, trên cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện

động cảm ứng

+ Khi đỉnh răng của rôto đối diện với cực từ

của cuộn dây, từ thông đạt giá trị cực đại Khi đỉnh răng rotor di chuyển ra khỏicực từ, thì khe hở không khí tăng dần làm từ thông sinh ra giảm theo chiều ngượclại Tín hiệu có dạng như hình sin

Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý

cảm biến kiểu điện từ

kế sẽ đo sự tăng tốc Sự dao động là những xung tăng tốc Khi có hiện tượng kích

nổ sẽ có một xung dao động có giá trị từ 5÷6 KHZ Thạch anh trong cảm biếnkích nổ sẽ cảm nhận tần số này Xung dao động do kích nổ tác dụng áp lực lênkích nổ và tạo ra một điện áp Tín hiệu điện áp xoay chiều này có giá trị nhỏ hơn1v nhưng tần số dao động từ 5÷6 KHZ Bộ sử lý sẽ đọc tín hiệu này và điềuchỉnh giảm thời điểm đánh lửa cho đến khi không còn kích nổ và lúc đó cảm biếnkích nổ không tạo ra tín hiệu, bộ sử lý sau đó có thể chỉnh thời điểm đánh lửasớm, trễ đến mức tối ưu

2.3 Bộ điều khiển điện tử ECU

2.3.1 Tổng quan về ECU

Hệ thống điều khiển động cơ theo một chương trình bao gồm các cảm biếnkiểm soát liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận tínhiệu từ các cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấphành Cơ cấu chấp hành luôn bảo đảm thừa lệnh từ ECU và đáp ứng các tín hiệuphản hồi từ các cảm biến Hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác vàthích ứng cần thiết để giảm tối đa sự độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêuhao nhiên liệu ECU cũng đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ hoạt động củađộng cơ, giúp chuẩn đoán một cách có hệ thống khi sự cố xảy ra

2.3.2 Cấu tạo của ECU

*) Bộ nhớ: bộ nhớ trong ECU chia ra làm 4 loại

- ROM: Dùng lưu trữ thông tin thường trực Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó rachứ không thể ghi vào được Thông tin của nó đã được gài sẵn, ROM cung cấpthông tin cho bộ vi xử lý và được lắp cố định trên mạch in

- RAM: bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin được ghi trong bộnhớ và xác định bởi vi xử lý RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất

kỳ

- PROM: cấu trúc cơ bản giống như ROM nhưng cho phép lập trình(nạp dữ liệu) ởnơi sử dụng chứ không phải nơi sản xuất như ROM PROM cho phép sửa đổichương trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau

- KAM: dùng để lưu trữ thông tin mới (những thông tin tạm thời) cung cấp đến bộ

Hình 2.14 Bộ chuyển đổi A/D

Hình 2.16 Bộ nhớ trung gian Hình 2.15 Bộ đếm

2.3.3 Mạch giao tiếp cổng vào

*) Bộ chuyển đổi A/D (Analog to Digital Converter): Dùng để chuyển cáctín hiệu tương tự từ đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các cảm biến nhiệt độ,

bộ đo gió, cảm biến vị trí bướm ga… thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểuđược

*) Bộ đếm (Counter): Dùng để đếm xung từ cảm biến tốc độ thành tín hiệu

số gửi về bộ vi xử lý

*) Bộ nhớ trung gian (Buffer): Chuyển các tín hiệu xoay chiều thành tínhiệu sóng vuông dạng số, nó không giữ lượng đếm như trong bộ đếm Bộ phậnchính là một Trasistor sẽ đóng mở theo cực tính của tín hiệu xoay chiều

giao tiếp cổng ra

Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý sẽ đưa đến các tranzistor công suất điềukhiển rơle, solenoid, motor… Các tranzistor này có thể được bố trí bên tronghoặc bên ngoài ECU

2.3.5 Các thông số hoạt động của ECU

Hình 2.19 Cấu tạo của vòi phun

chừng , một phần tải, toàn tải) được chuyển tín hiêu đến ECU nhờ công tắc cánhbướm ga

2.4 Cơ cấu chấp hành và tín hiệu ra

kín vòi phun, khi có dòng điện sẽ bị nhấc lên cho nhiên liệu phun ra; 6- Vòi

phun: định góc phun và xé tơi nhiên liệu; 7- Vỏ kim.

b) Hoạt động của vòi phun:

Hình 2.20 Xung điều khiển kim phun ứng với từng chế độ làm việc của động cơ

Hình 2.21 Mạch điện điều khiển vòi phun

Hình 2.22 Các phương pháp phun và thời điểm phun

Trong quá trình hoạt động của động cơ, ECU liên tục nhận được các tínhiệu đầu vào từ các cảm biến Qua đó ECU sẽ tính ra thời gian mở kim phun.Thời gian mở của kim phun phụ thuộc vào độ rông của xung điều khiển kimphun Khi dòng điện đi qua cuộn dây của kim phun sẽ tạo ra một lực từ đủ mạnh

để thắng sức căng lò xo, thắng lực trọng trường của ty kim và thắng áp lực nhiênliệu tác dụng lên kim, kim sẽ được nhích khỏi bệ khoảng 0,1 mm nên nhiên liệuđược phun khỏi kim phun

c)

Điều khiển vòi phun:

ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau thông báo những thay đổi vềtình trạng hoạt động của động cơ, từ đó so sánh với những bộ thông số chuẩnđược nạp trước vào ECU để đưa ra thời gian phun cần thiết nhằm đạt được tỷ lệhỗn hợp nhiên liệu - không khí tối ưu

Phương pháp phun bao gồm các phương pháp: phun đồng thời nhóm 2xylanh, nhóm 3 xylanh hay phun độc lập cho từng xylanh

Hình 2.23 Điều khiển thời gian phun nhiên liệu

Thời gian phun nhiên liệu thực tế ti được xác định bởi hai đại lượng:

ti = tb + tc

- tb: Thời gian phun cơ bản (dựa vào lượng khí nạp và tốc độ động cơ)

- tc: Thời gian phun điều chỉnh (dựa vào các cảm biến còn lại)

Tuy nhiên trong quá trình khởi động, do lượng khí nạp không ổn định dođó: lượng nhiên liệu phun cơ bản được xác định theo nhiệt độ nước làm mát, sau

đó được hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp và điện áp acquy

i ề u

khiển đánh lửa

a) Khái quát chung:

Trên các ôtô hiện đại, kỹ thuật số đã được áp dụng vào HTĐL từ nhiều nămnay Việc điều khiển góc đánh lửa sớm và góc ngậm điện sẽ được máy tính đảmnhiệm Các thông số như tốc độ động cơ, tải, nhiệt độ được các cảm biến mã hóatín hiệu đưa vào ECU xử lý và tính toán để đưa ra góc đánh lửa sớm tối ưu theotừng chế độ hoạt động của động cơ Hệ thống đánh lửa được dùng trên động cơ làHTĐL với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử kết hợp với hệ thốngphun xăng có delco

b) Ưu điểm của HTĐL:

- Góc đánh lửa sớm được điều chỉnh tối ưu theo từng chế độ hoạt động của độngcơ

Hình 2.24 HTĐL theo chương trình có delco

- Góc ngậm điện luôn luôn được điều chỉnh theo tốc độ động cơ và theo hiệu điệnthế ắc quy, bảo đảm điện áp thứ cấp có giá trị cao ở mọi thời điểm

- Động cơ khởi động dễ dàng, không tải êm, tiết kiệm nhiên liệu và giảm độc hạicủa khí thải

- Công suất và đặc tính động học của động cơ được cải thiện rõ rệt

- Có khả năng điều khiển chống kích nổ cho động cơ

- Ít bị hư hỏng, có tuổi thọ cao và không phải bảo dưỡng

Với những ưu điểm trên, ngày nay HTĐL với cơ cấu điều khiển góc đánhlửa sớm bằng điện tử kết hợp với hệ thống phun xăng điện tử đã thay thế hoàntoàn HTĐL bán dẫn thông thường, giải quyết các yêu cầu ngày càng cao về độđộc hại của khí thải

Hệ thống đánh lửa theo chương trình có delco:

Để có thể xác định chính xác thời điểm đánh lửa cho từng xylanh của động

cơ theo thứ tự nổ, ECU cần phải nhận được các tín hiệu cần thiết như: tốc độđộng cơ, vị trí piston, lượng khí nạp, nhiệt độ động cơ Số tín hiệu càng nhiềuthì việc xác định góc đánh lửa sớm tối ưu càng chính xác

Góc đánh lửa sớm thực tế:

θ = θbđ + θcb + θhc