Đồ án động cơ innova 1TR FE + bản vẽ chuong 3

CHƯƠNG HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA-INNOVA 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ LEFI Hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng động TR-FE hệ thống phun xăng đa điểm, điều khiển điện tử với tên gọi L-EFI Xăng phun vào cửa nạp xy lanh động theo lúc khơng phun liên tục Q trình phun xăng định lượng nhiên liệu thực theo tín hiệu gốc: Tín hiệu khối lượng khơng khí nạp vào tín hiệu vận tốc trục khuỷu động Chức L-EFI cung cấp cho xi lanh động lượng xăng đáp ứng với nhiều chế độ tải khác động Một hệ thống cảm biến ghi nhận thông tin chế độ làm việc ô tô, tình trạng thực tế động cơ, chuyển đổi thơng tin thành tín hiệu điện Các tín hiệu điện nhập vào vi xử lý điều khiển ECU ECU xử lý, phân tích thơng tin nhận tính tốn xác lượng xăng cần phun Lưu lượng xăng phun ấn định thời lượng mở van vòi phun Hệ thống L-EFI gồm có ưu điểm sau : tiết kiệm nhiên liệu, thích ứng với nhiều chế độ tải khác nhau, giảm lượng độc tố khí thải, công suất động tăng cao Hệ thống L-EFI bao gồm cụm hệ thống : o Hệ thống cung cấp nhiên liệu o Hệ thống ghi nhận thông tin o Hệ thống định lượng nhiên liệu 23 Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm L-EFI 1- thùng chứa ; 2- bơm điện ; 3-bầu lọc ; - ECU ; 5- vòi phun ; 6- van điều chỉnh áp suất ;7- ống nạp ; 8- vòi phun khởi động ; 9- công tắc bướm ga ; 10 – cảm biến lưu lượng khơng khí ; 11 – cảm biến lamda ; 12 – cơng tắc thịi gian- nhiệt độ; 13 – cảm biến nhiệt độ nước làm mát ; 14 – chia điện ; 15 – van bổ sung không khí ; 16 – bình điện ; 17- cơng tắc đánh lửa ; 3.2 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU Hệ thống cung cấp nhiên liệu phận hệ thống phun nhiên liệu L- EFI , hệ thống bao gồm phận sau : - Bơm xăng điện - Bộ lọc xăng - Dàn ống phân phối xăng - Bộ điều áp xăng - Các vòi phun 24 Tất chi tiết hay cụm chi tiết sử dụng để chuyển tải nhiên liệu từ thùng chứa tới vòi phun riêng biệt Sự đóng mở vịi phun để cấp nhiên liệu cho xi lanh điều khiển trực tiếp từ ECU, ECU tiếp nhận thông tin từ cảm biến tiến hành phân tích tính tốn thời điểm phun lượng nhiên liệu hợp lý cần cấp cho xi lanh Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu Chú thích : 1- thùng chứa ; - bơm xăng điện ; – bầu lọc nhiên liệu ; 4- đường ống phân phối nhiên liệu ; – điều áp xăng ; – vòi phun ; – vòi phun khởi động lạnh ; Nguyên lý làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu : Xăng bơm xăng hút từ thùng chứa chuyển tới lọc , sau lọc , lượng xăng chuyển tới dàn ống phân phối phân phối tới vòi phun Áp suất xăng đường ống ống phân phối khống chế nằm giới hạn cho phép Khi áp suất xăng đường ống lớn giá trị cho phép , điều hòa áp suất mở van lượng nhiên liệu định quay trở thùng nhiên liệu Bộ điều hịa áp suất có nhiệm vụ đảm bảo cho áp suất nhiên liệu đường ống luốn nằm dải giới hạn cho phép 25 3.3 CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU 3.3.1 Bơm nhiên liệu Bơm nhiên liệu sử dụng động TR-FE loại bơm xăng dùng bi gạt dẫn động động điện nam châm vĩnh cửu Bơm xăng bố trí thùng xăng đường ống, hai dạng bơm ướt ( bơm động dẫn động bố trí chung vỏ ngâm xăng ) Có ưu điểm làm mát tốt, khơng phải bao kín bơm động điện, nhiên yêu cầu cách điện cao Hình 2.3 Bơm nhiên liệu Chú thích : – lỗ hút ; – van giới hạn áp suất bơm ; – bi gạt ;4: - rô to bơm ; 5– van chặn ; – lỗ thoátt Trong bơm xăng có bố trí van chiều có nhiệm vụ trì áp suất đường ống động dừng để tạo thuận lợi cho lần khởi động ( ngăn việc tạo thành xăng hệ thống ) 26 Hình 2.4 Hoạt động bơm xăng Trong hệ thống phu xăng có bố trí rơ-le bơm xăng điều khiển từ ECU, cho phép khởi động ngắt bơm cách thích hợp ( bơm hoạt động động khởi động làm việc ) Có thể dùng kết hợp với cơng tắc ngắt bơm bố trí cấu đo lưu lượng khí nạp để ngắt bơm động dừng khoá điện mở Năng suất bơm xăng cần cung cấp đủ xăng cho động chế độ công suất cực đại ( với lượng dự trữ không nhỏ 20-40 lít/h ), thơng thường suất định mức bơm khoảng 60-120 lít/h 3.3.2 Bình chứa xăng Bình chứa xăng có chức duỳ trì áp suất hệ thống nhiên liệu khoảng thời gian sau tắt máy Bình chứa xăng làm kim loại plastic, thường đặt phía sau xe Trên bình chứa xăng có miệng ống đổ xăng vào bình, ống thông hơi, bầu lọc xăng, bơm xăng, báo mức xăng bình nút xả cặn Nắp bình xăng lắp miệng đổ xăng vào bình, nắp có van hút khơng khí van xả xăng để trì áp suất ổn định thùng xăng Hơi xăng xả dẫn bình hấp thụ nhiên liệu (canister) Bình hấp 27 thụ nhiên liệu có chứa than hoạt tính , có khả hấp thụ nhiên liệu , tránh gây ô nhiễm cho môi trường 3.3.3 Dàn phân phối xăng Dàn ống phân phối có chức kho chứa nhiên liệu vịi phun Dung tích lớn nhiều lần so với lượng xăng cần thiết cung cấp cho chu kỳ hoạt động động Nhờ tránh tình trạng làm thay đổi áp suất xăng dàn phân phối Dàn phân phối có tác dụng sau : - Cung cấp xăng đồng cho vòi phun áp suất - Làm nơi lắp vòi phun giúp cho việc tháo lắp vòi phun dễ dàng 3.3.4 Bộ điều áp nhiên liệu Bộ điều hòa áp suất nhiên liệu lắp đặt phía cuối ống xăng chia vịi phun Nó trì áp suất khoảng 2,5 bar hay bar tuỳ theo kiểu thiết kế Bộ điều áp xăng gồm hộp vỏ kim loại, chia thành ngăn màng tác động Ngăn chứa lị xo tì lên màng, ngăn chứa nhiên liệu bơm đưa đến Khi áp suất nhiên liệu vượt mức ấn định, màng tác động nhấc lên mở van cho xăng hồi thùng chứa qua cửa hồi Ngăn lò xo thơng với chân khơng ống góp hút phía sau bướm ga nhờ ống nối Nhờ tạo lien hệ tương tác thường trực áp suất nhiên liệu với áp suất tuyệt đối ống góp hút Sự lien hệ đặc biệt làm cho mức sụt áp bên ống xăng chia vòi phun ln ln giống vị trí khác bướm ga có nghĩa chế độ tải khác động Cấu tạo điều hòa áp suất nhiên liệu thể hình 3.5 28 Hình 3.5 Cấu tạo van điều hịa áp suất Chú thích: – đường thơng vào ; - lò xo áp lực ; – màng đóng van ; – màng van ; –đế màng van ; – đường chân không ; – đường xăng hồi ; 3.3.5 Bộ giảm dao động áp suất nhiên liệu Bộ giảm dao động áp suất nhiên liệu có nhiệm vụ hạn chế xung động lan truyền sóng áp suất mạch nhiên liệu Các xung tạo đóng mở vòi phun van hồi xăng thiết thị điều hòa áp suất xăng Bộ giảm dao động lắp mạch hồi nhiên liệu , van điều chỉnh áp suất với bình xăng Ngồi điểm khác biệt khơng có liên hệ với đường ống nạp , giảm chấn có cấu tạo hoạt động tương tự điều hòa áp suất nhiên liệu Cấu tạo điều hòa áp suất mơ tả hình 3.6 29 Hình 2.6 Bộ giảm dao động áp suất nhiên liệu Chú thích : – đường xăng vào ; - màng ; – lị xo nén ; – vít điều chỉnh ; – vỏ van ; – đường xăng ; – vít lắp 3.3.6 Bộ lọc nhiên liệu Bộ lọc nhiên liệu có nhiệm vụ lọc bỏ oxit kim loại , chất gỉ sét chất rắn lạ khác có chứa nhiên liệu đưa đến động cơ, làm giảm thiểu mài mòn tắc nghẽn đường ống , kim phun , …đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài động Hình 2.7 giới thiệu lọc nhiên liệu sử dụng 30 Hình 2.7 Bầu lọc bắt thùng nhiên liệu – bì lọc giấy ; – lọc ; – vách đỡ Bầu lọc có phần tử lọc : Một lõi lọc giấy lọc Độ xốp lõi giấy khoảng 10µm Xăng phải chui xuyên qua lõi giấy lọc trước chảy vào phân phối Lõi lọc phải thay định kỳ Trong trình lắp ráp cần lưu ý chiều mũi tên hướng xăng vào 3.3.7 Vòi phun Vòi phun thuộc loại điện từ điều khiển hộp ECU động cơ, vòi phun có chức phun vào cửa nạp xupáp hút lượng xăng định lượng xác Mỗi xi lanh động riêng có riêng vịi phun Vòi phun hoạt động nhờ cuộn dây điện từ Mỗi nhận tín hiệu điện ECU , cuộn dây điện từ từ hoá dẫn động van kim mở cho xăng phun Cấu tạo vịi phun thể hình 2.7 31 Hình 2.7 Vịi phun xăng kiểu điện từ Chú thích : 1-Lọc xăng; 2- đầu nối điện; 3-cuộn dây kích từ; 4-vỏ; 5-lõi từ; 6thân van kim;7-van kim; Khi chưa có điện chạy qua cuộn dây điện từ 3, lò xo ấn van kim đóng kín bệ nó, trạng thái đóng kín vịi phun Đến lúc ECU truyền tín hiệu đặt điện áp vào cuộn dây điện từ , nam châm điện hút nhấc lõi từ van kim lên khoảng 0,1 mm Xăng phun khỏi lỗ phun dạng vành khuyên định cỡ xác Đầu van kim có chi hình dáng đặc biệt giúp tán sương nhiên liệu xịt Thời gian mở đóng vịi phun xăng xảy khoảng -> 1,5 ms 32 Các vòi phun lắp vòng đệm cao su đặc biệt Các vòng đệm giúp vòi phun không bị rung động , đồng thời cách nhiệt tốt với động tránh tượng tạo bọt xăng vòi phun 3.3.8 Hệ thống điều khiển điện tử Trong hệ thống MPI , hệ thống điều khiển điện tử có vai trị vơ quan trọng ECU động ví trái tim tồn hệ thống ECU có vai trị cấp tín hiệu để đóng mở kim phun đánh lửa cho động Bộ xử lý điều khiển trung tâm ECU tiếp nhận tín hiệu điện cảm biến truyền tới, mã hoá chúng thành tín hiệu số xứ lý theo chương trình nhà sản xuất cài đặt sẵn máy Những số liệu khác cho việc tính tốn ghi nhớ máy tính ơtơ dạng đồ thị (cartographic) dạng số (bằng IC số gọi IC tệp lệnh) Bộ ECU bao gồm phần sau: Bộ xử lý CPU (Control Processor Unit) , nhớ đọc ROM (Read Only Memory) nhớ truy xuất ngẫu nhiên RAM (Radom Acess Memory) để lưu giữ số liệu chương trình tính , -Mạch "Vào/Ra" (I/O - Input/Output) để lọc chuẩn hố tín hiệu vào khuyếch đại tín hiệu , chuyển đổi tín hiệu từ dạng tương tự (Analogique): Cơ, điện, từ, quang sang dạng tín hiệu số (numerique) , tầng khuyếch đại công suất cho mạch phun xăng: Do dịng điện kích thích vịi phun xăng cần giá trị lớn (tới 7A) nên phải đặt tầng khuyếch đại riêng, để vòi phun hoạt động tin cậy chắn, tầng công suất đánh lửa,bộ nguồn ni đồng hồ điện tử Các tín hiệu ECU khuyếch đại đưa vào chấp hành (actuateur) để phát xung điện huy việc phun xăng, đánh lửa điều hành số cấu phận khác (hồi lưu khí xả, điều khiển mạch xăng mạch khí khác ) đảm bảo động hoạt động tối ưu chế độ Hình 3.7 thể vai trị ECU động hệ thống cung cấp nhiên liệu 33 Hình 3.7 Nguyên lý điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu Ở chế độ hoạt động bình thường, nhiên liệu phun vào xi lanh theo thứ tự 1-3-4-2 ECU kích hoạt kim phun sườn dốc xung tín hiệu cảm biến góc quay trục khuỷu Thời điểm đóng mở kim phun để cung cấp nhiên liệu đến xi lanh khơng đồng với tín hiệu từ cảm biến vị trí góc quay trục khuỷu động khởi động động gia tốc nhanh Các loại cảm biến : - Lưu lượng khí nạp - Vị trí bướm ga - Tốc độ động - Nhiệt độ nước làm mát - Nhiệt độ khơng khí nạp - Cảm biến Lamda 34 - Cảm biến kích nổ 3.3.9 Hệ thống kiểm soát bay nhiên liệu Hệ thống kiểm sốt bay nhiên liệu có nhiệm vụ giảm tối đa lượng nhiên liệu bay thùng nhiên liệu ngồi mơi trường Lượng nhiên liệu từ thùng chứa qua van điều áp thùng chứa ống bay hấp thụ tạm thời bình hấp thụ nhiên liệu ( canister ) Khi động hoạt động , ECU đưa tín hiệu mở van solenoid ( van điện từ ) điều khiển thoát nhiên liệu , lượng nhiên liệu lưu trữ canister theo đường ống qua cửa van solenoid để tới đường ống nạp động Sơ đồ hệ thống mô tả hình 3.8 Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống kiểm soát bay nhiên liệu Khi nhiệt độ nước làm mát động thấp lượng khơng khí nạp vào cho động nhỏ , ECU đưa tín hiệu tới van solenoid chuyển trạng thái hoạt động van ngắt dòng nhiên liệu vào đường ống nạp Điều đảm 35 bảo cho hoạt động ổn định xe động trạng thái nguội hay chạy tải thấp đồng thời làm ổn định mức độ thoát nhiên liệu 3.5 CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU 3.5.1 Các hư hỏng thường gặp Hệ thống cung cấp nhiên liệu điều khiển điện tử thông thường phải bảo dưỡng sửa chữa việc thay rửa bầu lọc xăng Tuy nhiên , hệ thống có trục trặc bơm bị mịn không cung cấp đủ nhiên liệu không đảm bảo áp suất cho hệ thống vòi phun, điều chỉnh áp suất hỏng làm việc không yêu cầu, vòi phun bẩn , bị kẹt rò rỉ xăng, cảm biến hỏng Các hư hỏng làm cho động hoạt động khơng bình thường 3.5.2 Kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng hệ thống 3.5.2.1 Kiểm tra nhanh quan sát Trước tiến hành kiểm tra sâu phận hệ thống cung cấp nhiên liệu, ta nên tiến hành kiểm tra khắc phục hư hỏng phận sau : - Kiểm tra bầu lọc gió, thay lưới lọc cần thiết - Kiểm tra rò rỉ tắc nghẽn đường ống nạp - Kiểm tra đường ống chân không , thay đường ống rách , vỡ mềm - Kiểm tra hệ thống điện điều khiển cung cấp nhiên liệu - Kiểm tra lượng xăng có cửa chân không điều áp , có xăng điều áp bị hỏng cần thay Nếu sau quan sát kiểm tra mà khơng thấy có hư hỏng kiểm tra tiếp đến áp suất nhiên liệu mạch xăng , tín hiệu điều khiển vịi phun tình trạng hoạt động vòi phun cụm chi tiết khác để xác định khắc phục hư hỏng hệ thống 36 3.5.2.2 Quy trình kiểm tra chẩn đoán hư hỏng hệ thống cung cấp nhiên liệu qua áp suất Quy trình kiểm tra chẩn đốn hư hỏng hệ thống cung cấp nhiên liệu thực sau : - Lắp áp kế vào van kiểm tra đường xăng chung - Khởi động cho động hoạt động để tạo áp suất mạch xăng Khi động hoạt động bình thường ổn định áp suất mạch xăng phải đạt 250 Kpa – 300 Kpa , khống đạt kiểm tra lại bơm xăng van điều áp - Dừng động ,chờ 20 phút sau quan sát số áp suất nhiên liệu áp kế Độ giảm áp suất không 140 Kpa Nếu độ giảm áp lớn 140 Kpa kết luận có rị rỉ lớn phận hệ thống van chiều bơm , van điều áp vòi phun Để xác định nguyên nhân gây rò rỉ hệ thống , ta thực sau: - Lắp van khóa vào đường cấp xăng bơm đường ống nhiên liệu chung vòi phun - Cho bơm hoạt động để tạo áp suất hệ thống - Dừng bơm ,khóa van chờ sau 10 phút quan sát độ giảm áp áp kế Nếu áp suất khơng giảm bơm cần kiểm tra sửa chữa thay Nếu áp suất giảm kiểm tra tiếp cụm khác - Lắp thêm van khóa vào đường hồi nhiên liệu thùng chứa Mở hai van khóa đóng điện cho bơm hoạt động để tạo áp suất đường ống khóa van đường hồi nhiên liệu Sau 10 phút áp suất khơng giảm điều áp hỏng , cần thay Nếu áp suất giảm tiến hành kiểm tra vịi phun 3.5.3 Kiểm tra chẩn đốn hư hỏng cảm biến 37 Sau kiểm tra khắc phục trục trặc liên quan đến cụm chi tiết chấp hành hệ thống mà động làm việc khơng tốt thấy tín hiệu điều khiển phận khơng bình thường phải tiến hành kiểm tra cảm biến xử lý trung tâm ECU Điều kiện dải phạm vi hoạt động cảm biển sử dụng xe hãng TOYOTA cung cấp tài liệu hướng dẫn kỹ thuật Khi kiểm tra cảm biến điều kiện nhà sản suất đưa mà giá trị kết thu có sai lệch tương giá trị chuẩn nhà sản suất phải tiến hành sửa chữa thay cảm biến Bảng thống kê phạm vi hoạt động giá trị kiểm tra cho vài loại cảm biến lắp xe Stt Tên cảm biến Cảm biến o xy trước Cảm biến oxy sau Điều kiện kiểm tra Tốc độ DC 3500 v/p Tốc độ DC 2500 v/p Nhiệt độ khí nạp 0o C o Cảm biến nhiệt độ khí Nhiệt độ khí nạp 20 C Nhiệt độ khí nạp 40o C nạp ( cơng tắc đánh Nhiệt độ khí nạp 80o C lửa trạng thái ON ) Cảm biến nhiệt AC (khi Nhiệt độ cảm biến Kết kiểm tra Điện áp 0.6 – 1V Điện áp – 0.8V Điện áp 3.2 - 3.8V Điện áp 2.3 – 3.9 V Điện áp 1.5 – 2.1 V Điện áp 0.4 – V Điện áp 2.2 V công tắc đánh lửa trạng 25o C (1.5KΩ ) thái ON ) Cảm biến nhiệt độ nước 0o C o làm mát động ( 20 C 40o C công tắc đánh lửa trạng 80o C thái ON ) Cảm biến vị trí bướm ga Khi chạy cầm chừng Chạy hết ga Cảm biến áp suất khí nạp Ở độ cao 0m Ở độ cao 1200m Cảm biến tốc độ xe Xe tiến với tốc độ chậm Cảm biến vị trí trục cam Chạy cầm chừng Điện áp 3.2 – 3.8V Điện áp 2.3 – 2.9 V Điện áp 1.3 – 1.9V Điện áp 0.3 – V Điện áp 0.3 – 1V Điện áp 4.5 – V Điện áp 3.7 – 4.3 V Điện áp 3.2 – 3.8 V Điện áp – 5V Điện áp 0.5 – 2V 38 10 11 Chạy bình thường Cảm biến góc quay trục Chạy cầm chừng Chạy bình thường khuỷu Cảm biến tốc độ dịng khí Chạy cầm chừng Chạy 2500 v/p nạp Điện áp 0.4 – 3V Điện áp 1.5 – 2.5 V Điện áp 0.4 – 4V Điện áp 2.2 – 3.2 V Ngoài phương pháp kiểm tra điện áp vơn kế , người ta cịn dùng ơm kế để kiểm tra điện trở cảm biến nhiệt độ khí nạp nhiệt độ nước làm mát động Giá trị điện trở nhiệt độ thể bảng sau : Cảm biến nhiệt độ dịng khí nạp Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động 0o C 20o C 40o C 80o C 0o C 20o C 40o C 80o C 5.3 – 6.7 KΩ 2.3 – 3.0 KΩ 1.0 – 1.5 KΩ 0.3 – 0.42 KΩ 5.1 – 6.5 KΩ 2.1 – 2.7 KΩ 0.9 – 1.3 KΩ 0.26 – 0.36 KΩ Hình 4.1 thể phương pháp kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát 39 Hình 4.1 Vị trí bố trí phương pháp kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát 1- vị trí bố trí cảm biến ; – đồng hổ kiểm tra ; – nhiệt kế ; – cốc chất lỏng 3.4.4 Kiểm tra , chẩn đoán hư hỏng xử lý trung tâm ECU Khi ECU động bị trục trặc, khơng điều khiển hệ thống cách thích hợp để hoạt động bình thường Do liệu kết cấu vi mạch ECU nhà sản suất giữ bí mật nên động hoạt động khơng bình thường ta kiểm tra thơng số vào ECU để đánh giá tình trạng hoạt động Sau kiểm tra khơng thấy có hư hỏng cảm biến mà tín hiệu điều khiển phận chấp hành ECU phát không bình thường khơng có hết luận ECU bị hỏng Khi ECU hỏng thường thay 40 ... chừng Điện áp 3. 2 – 3. 8V Điện áp 2 .3 – 2.9 V Điện áp 1 .3 – 1.9V Điện áp 0 .3 – V Điện áp 0 .3 – 1V Điện áp 4.5 – V Điện áp 3. 7 – 4 .3 V Điện áp 3. 2 – 3. 8 V Điện áp – 5V Điện áp 0.5 – 2V 38 10 11 Chạy... khác ) đảm bảo động hoạt động tối ưu chế độ Hình 3. 7 thể vai trị ECU động hệ thống cung cấp nhiên liệu 33 Hình 3. 7 Nguyên lý điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu Ở chế độ hoạt động bình thường,... dải giới hạn cho phép 25 3. 3 CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU 3. 3.1 Bơm nhiên liệu Bơm nhiên liệu sử dụng động TR -FE loại bơm xăng dùng bi gạt dẫn động động điện nam châm vĩnh