Trên các dòng xe ô tô của Mitsubishi sử dụng hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử MPI.
Sơ đồ hệ thông MPI Hình 3.32
Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử đƣợc sử dụng trên ô tô Mitsubishi gồm có: hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa, hệ thống điều khiển khí nạp và hệ thống điều khiển khí xả.
a/ Tổng quan về hệ thống nhiên liệu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng trên xe Mitsubishi đƣợc thiết kế phân phối chính xác lƣợng nhiên liệu cần thiết để đảm bảo đạt đƣợc sự cân bằng giửa công suất, tiết kiệm nhiên liệu, hạn chế tối đa lƣợng khí thải độc hại.
Bộ Engine-ECU (bộ điều khiển điện tử) nhận các tín hiệu từ các cảm biến liên quan và điều khiển các vòi phun cung cấp tỉ lệ nhiên liệu không khí phù hợp với tình trạng hoạt động khác nhau của động cơ. Khi các tình trạng động cơ thay đổi, thì sự cung cấp nhiên liệu cũng đƣợc điều chỉnh kịp thời.
Hệ thống phun nhiên liệu Hình 3.33 Engine ECU Các cảm biến
b/ Tổng quan về hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa Hình 3.34
Để đảm bảo cho sự cháy diển ra triệt để nhất, hệ thống đánh lửa phải đốt cháy hổn hợp nhiên liệu- không khí ngay tức thì. Thời điểm đánh lửa phải chính xác bảo đảm cho nhiệt độ và áp suất tạo ra từ quá trình cháy tác dụng đúng ngay thời điểm tối ƣu nhất theo vị trí của pít tông. Bộ engine ECU nhận tín hiệu từ cảm biến góc quay trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam… để điều khiển khí nạp và thời điểm đánh lửa. Thời điểm đánh lửa sớm đƣợc điều chỉnh phù hợp với từng điều kiện làm việc của động cơ dựa vào các yếu tố nhƣ nhiệt độ nƣớc làm mát, nhiệt độ khí nạp, áp suất khí trời, kích nổ…
Engine ECU
Các cảm biến
c/ Tổng quan về hệ thống kiểm soát khí nạp
- Hệ thống kiểm soát tốc độ cầm chừng
Hệ thống kiểm soát khí nạp Hình 3.35
Hệ thống kiểm soát bao gồm hệ thống kiểm soát khí nạp và hệ thống kiểm soát tốc độ cầm chừng. Hệ thống kiểm soát khí nạp điều hòa lƣợng không khí tối ƣu khi lái xe trong điều kiện bình thƣờng thông qua việc kiểm soát độ dịch chuyển của bƣớm ga.
Engine
ECU Các
cảm biến
Hệ thống kiểm soát tốc độ cầm chừng điều hòa tốc độ dòng khí nạp khi bƣớm ga đóng hoàn toàn. Hệ thống này kiểm soát số vòng quay động cơ thông qua vị trí bƣớm ga và các tín hiệu đầu vào khác
Khi động cơ nguội, từng hai van riêng lẻ sẻ điều khiển tốc độ cầm chừng của động cơ (trên hầu hết các đời xe). Bộ hạn chế kiểu lƣởng kim hoạt động tùy thuộc vào nhiệt độ nƣớc làm mát của động cơ.
Khi khởi động ở tình trạng nguội, bộ giới hạn cho phép không khí đi vào đƣờng ống nạp nhiều hơn, làm tăng số vòng quay của động cơ. Khi động cơ ở nhiệt độ hoạt động bình thƣờng, thì bộ giới hạn đóng và tốc độ cầm chừng đƣợc kiểm soát chỉ bởi một van điều khiển bằng motor bƣớc.
- Hệ thống điều khiển bƣớm ga điện tử
Hệ thống điều khiển bƣớm ga điện tử Hình 3.36
Các cảm biến
Hệ thông điều khiển bƣớm ga điện tử điều khiển độ mở bƣớm ga theo độ nhấn của bàn đạp ga. Bộ engine ECU xác định góc nhấn của bàn đạp ga nhờ tín hiệu gửi về từ cảm biến vị trí bàn đạp ga. Qua đó ECU tính toán độ mở của bƣớm ga và cung cấp xung điện đến motor bƣớc điều khiển bƣớm ga với góc mở tƣơng ứng.
d/ Tổng quát về hệ thống kiểm soát khí thải
Hệ thống kiểm soát khí thải Hình 3.37
Hệ thống kiểm soát khí thải nhằm hạn chế các thành phần độc hại trong khí thải nhƣ Hydrocarbons (HC),CO,NOx. Dƣới đây là hệ thống kiểm soát khí thải trang bị trên xe Mitsubishi.
- Hệ thống thông khí hộp trục khuỷu
Khí cháy từ buồng đốt rò rỉ qua xéc măng đi xuống cac te. Đây là các khí độc nếu thải ra ngoài sẻ gây ô nhiểm môi trƣờng. Do đó phải có hệ thống thông khí hộp trục khuỷu với bộ phận chính là van PCV. Hệ thống này đƣa ngƣợc những khí cháy bên trong cạc te về cổ góp nạp, hòa trộn với hòa khí và đƣa lại vào buồng đốt.
- Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu
Hệ thống này sẻ đƣa hơi nhiên liệu vào lƣu trử ở bình hấp thụ hơi nhiên liệu thành phần chủ yếu là HC bốc hơi từ bình nhiên liệu. Hơi nhiên liệu sẻ đƣợc lƣu trử ở đó cho đến khi đƣợc hòa trộn với khí nạp và đƣa vào buồng cháy động cơ.
- Hệ thống tuần hoàn khí xã
Hệ thống này cho hồi lƣu một phần khí xả về lại đƣờng nạp vào một thời điểm
nào đó để làm giảm nhiệt độ bên trong buồng đốt, qua đó giảm đƣợc lƣợng NOx sinh ra
do khí cháy ở nhiệt độ cao.
- Bộ xúc tác khí xả
Bộ xúc tác khí xả giúp giảm bớt một lƣợng khí độc hại thoát ra bằng cách thực hiện nhƣ là một buồng cháy thứ hai. Bộ xúc tác khí xả tạo ra một phản ứng hóa học để tiếp tục đốt cháy cả khí cháy, làm giảm phần lớn các khí thoát ra từ quá trình cháy. Để bộ xúc tác khí xả hoạt động với hiệu suất cao nhất thì tỉ lệ không khí nhiên liệu phải đƣợc điều chỉnh một cách chính xác.
e/ Tổng quan về các bộ phận trên hệ thống MPI
Hệ thống phun xăng đa điểm MPI đƣợc điều khiển bởi ECU. ECU sử dụng tín hiệu từ các cảm biến khác nhau để tính toán thời điểm phun nhiên liệu tối ƣu, lƣợng nhiên liệu cần phun, thời điểm đánh lửa và hệ số hiệu chỉnh tốc độ cầm chừng…Nó đƣa ra các tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành liên quan tƣơng ứng với kết quả đả tính toán.
Các cảm biến ghi lại các thông số về tình trạng động cơ để xác định các yêu cầu cho việc cung cấp nhiên liệu thời điểm đánh lửa, dòng không khí điều khiển tốc độ cầm chừng. Một trong số các tình trạng đó là nhiệt độ nƣớc làm mát động cơ, lƣợng không khí đi qua đƣờng ống nạp, các cảm biến này đo tình trạng của động cơ và cung cấp thông tin cho ECU.
Sau khi thực hiện các công việc tín toán, ECU truyền tín hiệu tới các cơ cấu chấp hành để cung cấp lƣợng nhiên liệu chính xác, đốt cháy nhiên liệu ở thời điểm chính xác, phù hợp với tình trạng hoạt động của động cơ ở thời điểm hiện tại. Khi tình trạng làm việc của động cơ thay đổi ECU tiếp tục công việc tín toán để điều chỉnh việc cung cấp nhiên liệu và thời điểm đánh lửa và các quyết định khác khi cân thiết. Quá trình này cứ tiếp tục khi động cơ còn làm việc.
Hệ thống phun xăng đa điểm MPI gồm các bộ phận chính là các cảm biến, engine ECU và cơ cấu chấp hành.
- Cơ cấu chấp hành
Cơ cấu chấp hành Hình 3.38
Cơ cấu chấp hành là thiết bị dùng để thực hiện các lệnh do ECU điều khiển. Trong hệ thống MPI có ba cơ cấu chấp hành chính là vòi phun, motor bƣớc điều khiển tốc độ cầm chừng (van điện từ không tải) và transistor công suất và bobin đánh lửa.
Vòi phun nhận tín hiệu từ ECU động cơ để thực hiện quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ sao cho thời điểm phun và lƣợng phun là chính xác nhất ứng với từng chế độ làm việc của động cơ.
Vòi phun Hình 3.39
Van điện từ không tải nhận tín hiệu từ ECU để tăng lƣợng khí nạp nhằm tăng tốc độ động cơ lên, khi đó cảm biến tốc độ trục khuỷu báo cho ECU là số vòng quay mong muốn đã đạt đƣợc. Lúc náy ECU điều chỉnh lƣu lƣợng gió một cách liên tục theo tín hiệu của cảm biến tốc độ trục khuỷu, chƣơng trình điều khiển tốc độ cầm chừng lúc nào cũng kích hoạt khi bƣớm ga đóng hoàn toàn.
Sơ đồ điều khiển tốc độ động cơ không tải Hình 3.40
Transistor công suất nhận tín hiệu điện áp từ ECU động cơ thông qua cực nền để thực hiện quá trình đánh lửa.
Mạch transistor công suất Hình 3.41
- Các cảm biến
Trên hệ thông MPI sử dụng các loại cảm biến khác nhau. Cảm biến có thể đƣợc phân loại theo bốn nhóm sau: cảm biến loại ON/OFF, cảm biến phát ra tần số, cảm biến điện trở thay đổi, cảm biến tạo ra điện áp.
Các cảm biến
Cảm biến loại ON/OFF
Loại này bản thân nó giống nhƣ các công tắc thƣờng thấy nhƣ công tắc A/C, cảm biến vị trí không tải, công tắc báo dầu lái trợ lực. ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến này chỉ là tín hiệu 0V hoặc 5V.
Cảm biến phát ra tần số
Các cảm biến phát ra tần số nhƣ cảm biến lƣu lƣợng khí nạp, cảm biến góc quay trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến tốc độ xe. ECU nhận tín hiệu từ các cảm này là dạng sóng vuông và có tần số thay đổi.
Cảm biến có điện trở thay đổi
Các loại cảm biến có điện trở thay đổi nhƣ cảm biến vị trí bƣớm ga, cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát, cảm biến nhiệt độ khí nạp. Cảm biến loại này là bộ phận của mạch phát tín hiệu đầu vào cho ECU ở dạng điện áp thay đổi thƣờng trong khoảng 5V- 0V.
Cảm biến tạo ra điện áp
Các cảm biến tạo ra điện áp nhƣ cảm biến Oxy, cảm biến khích nổ. Tín hiệu đầu vào đến ECU ở dạng tín hiệu điện áp thay đổi theo một thông số đã đo đƣợc. Ví dụ nhƣ cảm biến Oxy có thể đạt đƣợc một giá trị bất kì trong khoảng 0V và 1V, phụ thuộc vào tỉ lệ không khí- nhiên liệu trong quá trình cháy.
- ECU động cơ
ECU là tổ hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín hiệu, lƣu trử thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi tín hiệu thích hợp đến cơ cấu chấp hành.
Cấu tạo chung của ECU động cơ Hình 3.42
ECU động cơ bao gồm bộ vi sử lý, bộ nhớ truy suất ngẩu nhiên RAM, bộ nhớ chỉ đọc RAM, bộ nhớ ghi-xóa bằng điện EEPROM và các bộ phận giao tiếp vào ra. ECU có ba bộ nhớ chính:
ROM bộ nhớ chỉ dùng để đọc, không cần cấp điện và tất cả thông tin lƣu trữ trên nó không bị mất khi ngắt nguồn điện.
RAM bộ nhớ dùng để lƣu các kết quả tính toán tạm thời, những giá trị tín hiệu nhận đƣợc từ các cảm biến và những giử liệu nhất định của động cơ yêu cầu phải cấp điện để duy trì thông tin. Khi ngắt nguồn điện dữ liệu trong RAM sẻ mất đi.
EEPROM là loại bộ nhớ có thể xóa đƣợc bằng lập trình và khi ngắt nguồn điện thì dữ liệu bên trong bộ nhớ này không mất đi.
Mạch giao tiếp ngỏ vào/ra bao gồm bộ chuyển đổi A/D, bộ đếm, bộ nhớ trung gian, bộ khuếch đại, bộ ổn áp và mạch giao tiếp ngỏ ra.