Hình 3.3.Tín hiệu phun cơ bản.
Lượng phun cơ bản được xác định bằng cả lượng khí nạp & tốc độ động cơ. Nếu tốc độ động cơ không đổi, lượng phun cơ bản sẽ tăng cùng với sự gia tăng của lượng khí nạp. Mặt khác, nếu lượng khí nạp là hằng số thì lượng phun cơ bản sẽ gia tăng cùng với sự gia tăng của tốc độ động cơ.
Đây là khoảng thời gian phun cơ bản nhất và nó được xác định bởi áp suất đường ống nạp (PIM) và tốc độ động cơ (NE).
Bộ nhớ trong của ECU động cơ có chứa các số liệu về khoảng thời gian phun cơ bản khác nhau tương ứng với các áp suất và tốc độ động cơ.
Từ cảm biến áp suất chân không đường ống nạp - nhận biết lượng khí nạp (PIM).
Từ cuộn đánh lửa - nhận biết tốc độ động cơ (NE).
Do hiệu quả nạp thay đổi tuỳ theo khe hở xupap, lượng khí nạp cũng có thể thay đổi thậm chí khi áp suất đường ống nạp không đổi.
Do vậy, trong loại D – EFI, khi khe hở xupap thay đổi, tỷ lệ của hỗn hợp không khí – nhiên liệu sẽ thay đổi một chút.
* Do động cơ được trang bị cảm biến oxy sẽ hiệu chỉnh khoảng thời gian phun tuỳ theo hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí – nhiên liệu, tỷ lệ này sẽ luôn được duy trì ở giá trị tối ưu.
* Trong các động cơ không trang bị cảm biến này, tỷ lệ khí – nhiên liệu được điều chỉnh bằng biến trở.
Khi điện áp tại cực âm của cuộn đánh lửa tăng lên 150V hay cao hơn, ECU sẽ nhận biết tín hiệu đánh lửa sơ cấp & chuyển nó thành một tín hiệu tốc độ động cơ. Tín hiệu này không chỉ thông báo cho ECU biết tốc độ của động cơ mà còn xác định cả thời điểm đánh lửa.
Thời gian phun tối thiểu được thiết lập cho tín hiệu phun cơ bản để đảm bảo cho nó không thấp hơn thời gian đã định. Cũng như có một thời gian phun tối đa để tránh không điều khiển được việc phun nhiên liệu trong trường hợp bị trục trặc.
Thời gian phun cơ bản còn là thời gian phun thực tế khi ECU nhận được các tín hiệu báo lỗi của động cơ từ các cảm biến khác bị hở mạch hay hỏng.
Cảm biến liên quan gồm có cảm biến tốc độ động cơ tín hiệu (NE), cảm biến áp suất chân không đường ống nạp - nhận biết lượng khí nạp (PIM).
3.3.1. Xung phun cơ bản khi ở tốc độ không tải khi làm việc bình thường.
Hình 3.4. Xung phun cơ bản ở tốc độ không tải tại điều kiện bình thường.
Ở tốc độ không tải (750 v/p) và ở điều kiện bình thường xung phun của vòi phun nhiên liệu có dạng như ở trên.
Ban đầu khi ECU gửi tín hiệu điều khiển tới vòi phun, do vòi phun được điều khiển đóng mở bằng cuộn điện từ, khi có điện áp vào cuộn dây, cuộn dây sinh ra từ kháng cản trở dòng điện nên ban đầu xung có dạng đi xuống sau đó tăng đột ngột, khi dòng điện qua cuộn dây và đạt được giá trị nhất định là lúc xung ở đỉnh cao nhất đó là lúc cuộn dây sinh ra từ trường hút kim phun đi lên và mở kim phun. Sau đó khi mà tín hiệu điều khiển từ ECU không còn thì điện áp giảm xuống, xung phun đi xuống như ở trên.
Khi bị ngắt điện đột ngột cuộn dây sinh ra dòng điện kháng lại sự đột ngột đó và ở hình dạng của xung phun sẽ đi xuống một đoạn so với lúc ban đầu và mới bắt đầu hình dạng như cũ lúc chưa có dòng điều khiển từ ECU.
Hình 3.5. Xung phun khi ở chế độ tăng tốc và động cơ làm việc ở điều kiện bình thường.
Khi ở số vòng quay 4354 v/p chế độ tăng tốc và toàn tải, ta thấy khi ở tốc độ cao động cơ sẽ phải tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn để duy trì hoạt động. Do vậy vòi phun sẽ phải phun nhiều hơn (tức là số lần phun trong một chu kỳ tăng lên hay tần số tăng), có nghĩa là khoảng cách giữa hai lần phun sẽ gần nhau hơn như ta thấy ở trên hình trên.
Trên hình trên ta thấy tần số xung phun tăng so với chế độ không tải.
Điều khiển khoảng thời gian phun nhiên liệu bao gồm việc phun đồng bộ được thực hiện tại một góc quay trục khuỷu nhất định, việc phun đồng bộ bao gồm điều khiển phun khi khởi động được thực hiện khi quay khởi động và phun tăng tốc.
3.4.1. Tín hiệu đánh lửa.
Khi mất tín hiệu đánh lửa thì động cơ sẽ không duy trì được hoạt động. Do đó như ta thấy trên hình thực nghiệm ở dưới ta thấy xung phun không có gì thay đổi ngoài là một đường thẳng ở mức thang 0.
Hình 3.6. Xung phun khi mất tín hiệu đánh lửa.
Do mất tín hiệu đánh lửa nên ECU sẽ không định ra được lượng phun cơ bản để gửi tín hiệu phun tới vòi phun, nên vòi phun sẽ không phun.
3.4.2. Tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp PIM.
Cũng giống như tín hiệu đánh lửa. Nếu có hở hay ngắn mạch xảy ra trong mạch tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp, không thể tính toán được khoảng thời gian phun cơ bản, kết quả là động cơ bị chết hay không thể khởi động lại được.
Vì vậy xung phun sẽ có dạng như ở trên (hình 2.6).
3.4.3. Tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
Ở chế độ không tải (750v/p), ta ngắt tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Qua khảo sát thực nghiệm ta đo được xung phun có hình dạng như sau.
Hình 3.7. Xung phun khi mất tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
Ta thấy trên hình bề rộng xung phun rộng hơn xung phun khi động cơ ở cùng tốc độ động cơ (750 v/p) (hình 2.4).
Hình 3.8. Tỷ lệ làm đậm hiệu chỉnh với nhiệt độ nước làm mát.
Khi nhiệt độ nước đặc biệt thấp, hiệu chỉnh đậm này sẽ tăng gấp đôi lượng phun.
Tức là khi mất tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECU sẽ không tính toán được tỷ lệ làm đậm ở chế độ không tải nên ECU sẽ chạy theo một chương trình cài sẵn trong bộ nhớ. Và sẽ phun nhiều hơn, tức là thời gian mở kim phun sẽ được kéo dài hơn như ta thấy trên hình trên.
3.4.4. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp.
Ở chế độ không tải tốc độ 750 v/p, ta điều chỉnh nhiệt độ không khí tăng lên.Qua khảo sát thực nghiệm ta đo được hình dạng xung phun có dạng như sau.
Hình 3.9. Xung phun khi tăng nhiệt độ khí nạp.
So sánh với xung phun cơ bản khi ở chế độ không tải và động cơ ở trạng thái làm việc bình thường.
Ta thấy bề rộng của xung phun bé đi, tức là khi tăng nhiệt độ khí nạp thì các tín hiệu hiệu chỉnh từ ECU gửi tới vòi phun điều khiển cho vòi phun với thời gian phun ngắn đi tức là phun ít nhiên liệu.
Do tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát góp phần vào làm hiệu chỉnh làm đậm nhiên liệu, mà khi nhiệt độ không khí tăng lên, không khí sẽ giãn nở & mặc dù với cùng một thể tích thì không khí vẫn nhẹ hơn nên tỷ lệ không khí – nhiên liệu giảm xuống.
ECU sẽ hiệu chỉnh sự thay đổi của tỷ lệ không khí – nhiên liệu bằng một tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp. Với nhiệt độ làm chuẩn là 200 C, lượng nhiên liệu giảm đi khi nhiệt độ khí nạp tăng quá 200 C.
Do nhiên liệu bay hơi kém nếu không cung cấp cho nó một hỗn hợp đậm hơn. Vì lý do đó, khi nhiệt độ nước làm mát thấp, cảm biến nhiệt độ nước sẽ
Hình 3.10.Tỷ lệ làm đậm theo nhiệt độ khí nạp.
Do đó qua thực nghiệm đo xung phun của vòi phun ta có thể chẩn đoán được sự hư hỏng của cảm biến nhiệt độ khí nạp, bằng cách so sánh xung phun đo được ở trạng thái đo với xung phun chuẩn.
Hình 2.11. Xung phun ở chế độ không tải khi ngắt cảm biến vị trí bướm ga. Khi ta tăng ga động cơ chết máy vì khi đó lượng không khí vào quá nhiều mà tín hiệu PSW (tín hiệu trợ tải) mất, tín hiệu này của cảm biến vị trí bướm ga đóng vai trò cho việc tăng lượng phun nhiên liệu và tăng công suất của động cơ.
Do đó xung phun khi tăng tốc có hình dạng như hình 2.6. Tức là động cơ chết máy không phun.
Ta thu được bằng đo thực nghiệm xung phun như sau.
Hình 2.12. Xung phun khi ngắt tín hiệu nước làm mát và nhiệt độ khí nạp.
Ta thấy xung phun có bề rộng lớn hơn xung của xung phun ở chế độ toàn tải khi động cơ làm việc bình thường, có nghĩa là thời gian phun kéo dài hơn lượng nhiên liệu phun nhiều hơn.
Do vậy qua xung phun ở chế độ tăng tốc ta có thể chẩn đoán được sự hư hỏng của cảm biến nhiệt độ khí nạp và cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
Khi tốc độ động cơ vượt quá giá trị đã xác định trước & tiếp điểm không tải của cảm biến vị trí bướm ga đóng (khi phanh bằng động cơ), việc phun nhiên liệu sẽ bị ngừng lại để tạo lên khí thải sạch & tiết kiệm nhiên liệu. Mặc dù vậy, nếu
nhiệt độ nước làm mát còn thấp, số vòng quay cắt nhiên liệu sẽ tăng lên để ngăn ngừa việc xảy ra hiện tượng “giật cục”.
Điện áp (các tín hiệu) đến ECU:
• Từ cuộn đánh lửa - Nhận biết tốc độ động cơ
Hình 2.13.Hiệu chỉnh phun khi cắt nhiên liệu.
• Từ cảm biến vị trí bướm ga (IDL) - Nhận biết bướm ga lớn hơn 1.5 so với vị trí đóng.
Điện áp ắc quy đóng vai trò giữ cho thời gian phun thực tế bằng thời gian mà ECU gửi tín hiệu đến mở vòi phun.
Đó là thời gian trễ.
Điện áp accu thấp thời gian trễ dài và ngược lại. Thời gian trễ tiêu chuẩn là với 14V (điện áp accu).
Theo thực nghiệm ta thấy.
Nếu xung phun thay đổi liên tục dẫn đến điện áp accu có vấn đề, yếu hoặc là mạch quá.
Xảy ra hiện tượng giật cục hay chết máy.
Thời gian phun thực tế & thời gian trễ ( không phun ).
Hình 2.14.Khoảng thời gian trễ.
ECU sẽ tính toán khoảng thời gian phun nhiên liệu để đạt được một hỗn hợp không khí – nhiên liệu thích hợp cần cho động cơ, và gửi tín hiệu phun đến các vòi phun. Mặc dù vậy, như chỉ ra trong hình vẽ bên phải, sẽ có một khoảng thời gian trễ nhỏ từ lúc phát tín hiệu đến khi van của vòi phun mở ra (khoảng thời gian không phun). Do vậy tỷ lệ không khí – nhiên liệu sẽ nhạt hơn so với yêu cầu.
Hình 2.15.Bù lại khoảng thời gian trễ.
Mặc dù vậy, để đảm bảo tỷ lệ không khí – nhiên liệu được chính xác, khoảng thời gian mở của vòi phun (thời gian phun thực tế) & khoảng thời gian do ECU xác định phải bằng nhau, do vậy tín hiệu phun đưa đến các vòi phun từ ECU phải thêm khoảng thời gian trễ vào khoảng thời gian phun nhiên liệu.
Khoảng thời gian hiệu chỉnh điện áp.
Hình 2.16. Hiệu chỉnh theo điện áp.
Khoảng thời gian trong hoạt động của vòi phun (khoảng thời gian phun) thay đổi tuỳ theo vào điện áp ắc quy; nó sẽ ngắn nếu điện áp ắc quy cao & dài nếu điênj áp ắc quy thấp, do vậy cần phải hiệu chỉnh. Với thời gian trễ tiêu chuẩn ứng
3.4.9. Làm đậm hỗn hợp khi tăng tốc.
Hình 2.17. Tín hiệu làm đậm khi tăng tốc.
Để nâng cao khả năng tải của xe khi tăng tốc đột ngột (tiếp điểm không tải mở) trong khi bướm ga đóng (các tiếp điểm không tải đóng), khi đó nhiên liệu chỉ được phun với một khoảng thời gian đã định trước. Mặc dù vậy, hỗn hợp không được làm đậm nếu có trùng lặp với tín hiệu phun bình thường khi tiếp điểm không tải mở.
3.4.10. Khi mất tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ NE.
Đây là một tín hiệu quan trọng giúp ECU nhận biết được tốc độ động cơ. Tín hiệu này góp phần vào việc tính toán lượng phun cơ bản, nếu mất tín hiệu này ECU sẽ không tính toán được lượng phun cơ bản, vì vậy không có tín hiệu phun gửi đến các vòi phun, vòi phun ngưng hoạt động.
Xung phun có dạng như sau.
PHẦN IV
HOÀN THIỆN MÔ HÌNH
4.1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH.
Mô hình được chia làm 2 phần chính: - Phần khung gá. - Bảng điều khiển.
4.1.1. Khung gá.
Sau một thời gian làm thực hành mô hình đã được hoàn thiện như sau.
Phần trước là phần hộp đựng ắc quy và bình xăng, phần lày có cửa che chắn, phía trên là bảng điều khiển.
4.1.2. Bảng điều khiển.
Bảng điều khiển được bố trí như là một ECU, trên đó có các chân cực của ECU của động cơ 5A – FE. Và ý nghĩa các chân cực, trên bảng điều khiển chia làm
KẾT LUẬN
Trong thời gian thực hiện đề tài, bao gồm đề tài lý thuyết và thực hành. Em đã rút ra được những kiến thức cùng kinh nghiệm phong phú và thực tế. Trong quá trình tìm hiểu về hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ TOYOTA 5A - FE, Chúng em đã nhận thức rõ ràng tầm quan trọng khi ứng dụng các công nghệ nhằm nâng cao hiệu suất của động cơ. Tự chẩn đoán và các phương thức hiện đại để khảo sát quá trình cung cấp nhiên liệu cho quá trình cháy của động cơ (đặc tính phun ) cũng góp phần quan trọng vào mục tiêu đó.
Để cho học sinh, sinh viên khi muốn tìm hiểu và thực hành chẩn đoán, kiểm tra trên động cơ. Em đã xây dựng mô hình thực tập như đã có. Do còn thiếu kinh nghiệm, nên trong khi xây dựng mô hình thực tập chúng em gặp không ít khó khăn. Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC, chúng em đã hoàn thành đồ án.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !
Hưng yên, ngày tháng năm 2007.
Nhóm sinh viên thực hiện
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tên tài liệu Tác giả
Trang bị điện & điện tử trên ôtô hiện đại
PGS – TS Đỗ Văn Dũng Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia
Tp.HCM
Chẩn đoán kỹ thuật ôtô PGS – TS Nguyễn Khắc Trai Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải Tài liệu đào tạo TCCS Công ty Toyota Việt Nam Tài liệu khai thác trên mạng internet Website : Wikipedia.org