➢ Sự làm giàu nhiên liệu ở chế độ khởi động lạnh.
Động cơ vận hành trong điều kiện khởi động lạnh. Nhiên liệu khơng hóa hơi tốt trong động cơ lạnh làm cho tỉ lệ khơng khí- nhiên liệu nghèo dẫn đến cầm chừng khơng êm.
24 • Khởi động lạnh với bộ chế hịa khí (Với van nhiệt SE)
Khi động cơ lạnh, tỉ lệ khơng khí/nhiên liệu chính xác và tốc độ càm chừng nhanh được duy trì bởi van nhiệt SE, nó đưa thêm lượng khơng khí/nhiên liệu vào qua cổng khởi động, bổ sung cho lượng nhiên liệu phun ra từ gic lơ cầm chừng.
Hình 2.28: Sơ đồ khởi động lạnh với bộ chế hịa khí
• Khởi động lạnh với PGM-FI
Khi động cơ lạnh ECM điều chỉnh lượng nhiên liệu bằng cách kéo dài thời gian mở kim phun tương ứng với tín hiệu điện áp từ cảm biến ECT, trong khi đó ECM điều khiển van IACV để đưa thêm lượng khơng khí vào để duy trì tốc độ cầm chừng nhanh.
Hình 2.29: Sơ đồ khởi động lạnh với PGM-FI
➢ Sự làm giàu nhiên liệu ở chế độ tăng tốc nhanh
Động cơ vận hành dưới điều kiện tăng tốc nhanh. Khi bướm ga dược mở đột ngột, lượng lớn khí nạp đi vào trong động cơ. Áp suất chân không đường ống nạp nhỏ hơn làm thiếu nhiên liệu và làm cho tỉ lệ khơng khí – nhiên liệu nghèo, kết quả là công suất động cơ yếu.
25 • Tăng tốc nhanh với bộ chế hịa khí.
Khi bướm ga mở đột ngột, chân không trong xylanh đáp ứng chậm, làm cho chân không trong ống khuếch tán lớn, kết quả là có nhiều nhiên liệu được hút ra khỏi gic lơ chính. Sự cung cấp thêm nhiên liệu này tạo ra tỉ lệ khơng khí – nhiên liệu lý tưởng.
Hình 2.30: Sơ đồ tăng tốc nhanh với bộ chế hịa khí
• Tăng tốc nhanh với PGM-FI
Bướm ga bị mở đột ngột, ECM điều chỉnh lượng nhiên liệu theo điện áp ngỏ ra của cảm biến TP, phụ thuộc vào điều kiện hoạt động của động cơ, kim phun được mở lâu hơn để phun nhiều nhiên liệu hơn vào trong xylanh, tạo ra tỉ lệ lý tưởng.
Hình 2.31: Sơ đồ tăng tốc nhanh với PGM-FI
➢ Cắt nhiên liệu khi phanh bằng động cơ.
Động cơ vận hành dưới điều kiện phanh bằng động cơ. Khi bướm ga đóng và phanh bằng động cơ được sử dụng, động cơ thiếu khơng khí nạp. Kết quả là sự mất lửa xảy ra, hổn hợp không cháy được thải ra ngồi khơng khí.
26
Khi bướm ga đóng hồn tồn và phanh bằng động cơ được sử dụng, áp suất chân khơng trong đường ống nạp tăng lên. Vì khối lượng khơng khí nhẹ hơn nhiên liệu nên nhiều khơng khí được hút vào trong ống nạp và tỉ lệ nhiên liệu – khơng khí khơng đúng, kết quả là bỏ lửa.
Van cắt khơng khí bằng cách đóng mạch khơng khí cầm chừng/tốc độ thấp để ngăn mất lửa, kết quả là hổn hợp khơng cháy hết thải ra ngồi khơng khí.
Hình 2.32: Sơ đồ giảm tốc với bộ chế hịa khí
• Giảm tốc độ với PGM-FI
Khi bướm ga đóng và phanh động cơ được sử dụng, ECM phát hiện bướm ga đóng hồn tồn theo tín hiệu cảm biến TP và cảm biến CKP. ECM cắt nguồn nhiên liệu đến xylanh bằng cách đặt thời gian phun nhiên liệu về không, ngăn nhiên liệu chưa cháy hết thải ra ngồi khơng khí để tránh tiêu hao nhiên liệu.
27
Hình 2.33: Sơ đồ giảm tốc với PGM-FI
❖ Điều khiển khoảng thời gian phun nhiên liệu.(**)
Khoảng thời gian phun nhiên liệu cơ bản được tính theo tốc độ động cơ và lượng khơng khí nạp, mà nó được đo bởi điện áp ngỏ ra của cảm biến TP, MAP, CKP.
Nó sử dụng hai loại bản đồ chương trình của hệ thống để điều chỉnh khoảng thời gian phun nhiên liệu:loại “SPEED-DENSITY MAP”được sử dụng cho độ mở bướm ga nhỏ/áp suất chân không trong đường ống nạp lớn, loại “SPEED-THROTTLE MAP” được sử dụng cho độ mở bướm ga lớn/áp suất chân không đường ống nạp nhỏ.
“Bản Đồ”: chương trình tính tốn khoảng thời gian phun nhiên liệu phụ thuộc vào 2 yếu tố (Tốc độ động cơ và Áp suất chân không trong đường ống nạp hay Độ mở bướm ga), minh họa trên ba chiều ở hình bên dưới.
Bản đồ chương trình của hệ thống được điều chỉnh cho động cơ, hệ thống nạp và thải mà được kết hợp với xe máy. Việc thay thế bất kỳ bộ phận nào của động cơ, hệ thống nạp và thải bằng bất kỳ bộ phận nào không được thiết kế cho loại xe máy này sẽ gây lỗi.
➢ Độ mở bướm ga nhỏ áp suất chân không trong đường ống nạp cao.
Thời gian phun cơ bản được tính bởi bản đồ “SPEED – DENSITY” mà áp suất chân không trong đường ống nạp được nhận biết bởi cảm biến MAP và tốc độ động cơ được nhận biết bởi cảm biến CKP.
28
Hình 2.34: Đường đặc tính độ mở bướm ga (nhỏ)
➢ Độ mở bướm ga lớn/áp suất chân không trong đường ống nạp nhỏ
Khoảng thời gian phun cơ bản được tính bởi bản đồ “SPEED – THROTTLE” mà vị trí cánh bướm ga được phát hiện bởi cảm biến TP và tốc độ động cơ được phát hiện bởi cảm biến CKP.
Hình 2.35: Đường đặc tính độ mở bướm ga (lớn)
❖ Điều khiển thời điểm và thời gian phun.
➢ ECU
ECU bao gồm CPU (Central Processing Unit), Bộ nhớ (ROM) và phần I/O (Input/Output). Tín hiệu từ mỗi cảm biến được gửi đến phần thu dữ liệu và sau đó gửi
29
đến CPU. Dựa trên thơng tin vừa nhận được, CPU tính tốn lượng nhiên liệu cần thiết bằng cách sử dụng những bản đồ chương trình theo những điều kiện vận hành khác nhau của động cơ. Sau đó tín hiệu vận hành của kim phun được gửi đến phần xuất dữ liệu đến kim phun. Có 8 loại bản đồ chương trình độc lập được lưu trong bộ nhớ.
Tám loại bản đồ này được thiết kế để điều chỉnh cho sự khác nhau của hệ thống nạp/thải và làm mát.
Tải nhẹ: Khi động cơ vận hành ở tải nhẹ, lượng nhiên liệu được phun vào được xác định dựa trên áp suất khí nạp và tốc độ động cơ.
Tải nặng: Khi động cơ vận hành dưới chế độ tải nặng, lượng nhiên liệu được phun vào được xác định dựa trên độ mở bướm ga và tốc độ động cơ.
Hình 2.36: Bản đồ thời gian phun theo từng chế độ
➢ Thời gian phun (Lượng phun)
Những nhân tố xác định thời gian phun bao gồm thời gian phun cơ bản được tính tốn dựa trên áp suất khí nạp, tốc độ động cơ và độ mở bướm ga và những sự điều chỉnh khác mà được xác định theo những tín hiệu từ những cảm biến khác nhau để xác định điều kiện vận hành của động cơ.
30
Hình 2.37: Những nhân tố xác định thời gian phun
➢ Sự bù trừ thời gian phun (Lượng phun)
Theo những tín hiệu khác nhau từ những cảm biến tương ứng để điều chỉnh thời gian phun.
Cảm biến Diễn tả
Tín hiệu cảm biến áp suất khí trời Khi áp suất khí trời thấp, cảm biến gửi tín
hiệu đến ECM để giảm thời gian phun Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát
động cơ
Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, thời gian phun được tăng lên
Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp Khi nhiệt độ khí nạp thấp, thời gian phun được tăng lên
Tín hiệu điện áp bình ECM vận hành dựa trên điện áp bình và ở
31
áp để điều chỉnh thời gian phun. Thời gian phun lâu hơn khi điện áp thấp
Tín hiệu tốc độ động cơ Ở tốc độ cao, thời gian phun được tăng lên.
Đây là sự điều chỉnh của SRAD
Tín hiệu khởi động Khi động cơ khởi động, nhiên liệu được
phun thêm vào trong quá trình khởi động động cơ
Tín hiệu tăng tốc / Tín hiệu giảm tốc Trong quá trình tăng tốc, thời gian phun được tăng lên, tương ứng với độ mở bướm ga và tốc độ động cơ. Trong quá trình giảm tốc, sự phun nhiên liệu bị ngắt. Nhiên liệu được phun trở lại sau khi bướm ga mở lại
Điều khiển ngắt phun.
Tín hiệu Diễn tả
Tín hiệu cảm biến nghiêng Khi xe bị nghiêng, cảm biến nghiêng gửi
tín hiệu đến ECM. Đây là tín hiệu ngắt dòng cấp đến bơm xăng, kim phun và bobin
Tín hiệu tốc độ giới hạn Kim phun ngừng hoạt động khi tốc độ động
cơ tiến đến tốc độ giới hạn
➢ Thời điểm phun
Hệ thống sử dụng hệ thống phun độc lập cho 4 xylanh, sử dụng cảm biến vị trí trục khuỷu để xác định vị trí piston (Thời điểm phun và Thời điểm đánh lửa) và cảm biến vị trí trục cam để xác định xylanh trong q trình hoạt động, và những thơng tin này được gửi đến ECM. Điều này làm cho nó có thể phun lượng nhiên liệu tối ưu ở thời điểm tốt nhất theo những điều kiện vận hành của động cơ.
32
Khi trục khuỷu bắt đầu quay ở thời điểm khởi động, ECM gửi tín hiệu đến 4 kim phun #1, #2, #3 và #4 để chúng phun đồng thời. Từ vòng quay thứ 2, sự phun như hình vẽ dưới:
Hình 2.38: Sơ đồ thể hiện thời điểm phun 2.4.2. Vai trò của mỗi cảm biến 2.4.2. Vai trò của mỗi cảm biến
Mỗi cảm biến cung cấp thông tin cho ECM bằng cách chuyển những thông tin vật lý như nhiệt độ và áp suất thnahf tín hiệu điện.
➢ Cảm biến
Có hai loại ngõ ra của cảm biến: một loại chuyển sự thay đổi điện áp thành sự thay đổi điện áp, một loại khác cung cấp điện áp hay cường độ dịng điện của chính nó.
• Hiệu điện thế ngỏ ra của cảm biến
Minh họa ở sơ đồ bên dưới, hai điện trở chia điện áp nguồn thành khi nối với nguồn trong dãy.Khi điện trở A và B có cùng giá trị điện trở, điện áp nguồn sẻ được chia thành phần bằng nhau. Khi một trong số chúng có giá trị điện trở lớn hơn cái kia thì chúng có điện áp rơi lớn hơn.Cảm biến ECT và cảm biến IAT sử dụng nguyên lý này. ECM nhận được thông tin thay đổi vật lý (thay đổi của nhiệt độ, áp suất…) bằng sự thay đổi điện áp bằng cách đọc nó ở 2 đầu của điện trở B (điện trở A: điện trở cố định, điện trở B: biến trở mà nó phản ứng với sự thay đổi vật lý).
33
Ví dụ: điện áp nguồn là 5V, giá trị điện trở A là 1.5kΩ, giá trị điện trở B là 2.5kΩ, điện áp đo được ở điểm C là 3.125V như hình bên dưới. Nếu điện trở B là 0.1kΩ thì giá trị điện áp đo được ở C là 0.3125V.
Hình 2.39: Mạch cảm biến ECT và IAT
34
❖ Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP - Crankcase Position)
Cảm biến CKP xác định tốc độ động cơ và góc của trục khuỷu.
Cảm biến CKP bao gồm những từ trở trên bánh đà (9 mấu) và bộ cảm biến được cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu và cuộn dây.
Khi từ trở cắt ngang cảm biến CKP khi trục khuỷu quay, làm thay đổi đường từ thông trong cuộn dây. Cảm biến CKP nhận biết sự thay đổi này bằng cách chuyển đổi chúng thành sự thay đổi điện áp và gởi xung điện áp đến ECM (9 xung trên một vịng quay).
Hình 2.41: Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu (dịng xe Honda)
ECM nhận tín hiệu từ cảm biến và gởi tín hiệu đến điều khiển như sau:
- Xác định thời điểm phun nhiên liệu.
- Xác định khoảng thời gian phun cơ bản (với cảm biến TP và cảm biến MAP).
- Cắt đường cung cấp nhiên liệu khi giảm tốc (Cảm biến TP).
- Xác định thời điểm đánh lửa.
❖ Cảm biến vị trí bướm ga. (TP - Throttle Position)
Cảm biến vị trí cánh bướm ga được lắp đồng trục với cánh bướm ga. Cảm biến này chuyển góc mở bướm ga thành tín hiệu điện áp và gửi về ECM.
Khi cánh bướm ga thay đổi, cảm biến sẻ đưa tín hiệu điện áp về ECM, ECM sẽ xác định khoảng thời gian phun cơ bản và điều khiển ngắt nhiên liệu khi giảm tốc (cánh bướm ga đóng đột ngột đồng thời số vịng quay động cơ cao), tăng nhiên liệu khi tăng tốc.
35
Hình 2.42: Cấu tạo và đường đặc tuyến cảm biến vị trí cánh bướm ga.
❖ Cảm biến áp suất đường ống nạp (Manifold Absolute Pressure) MAP
Cảm biến áp suất đường ống nạp đo áp suất đường ống nạp và gởi tín hiệu điện áp về ECM, ECM nhận tín hiệu này để biết được chế độ tải của động cơ cùng với tín hiệu số vịng quay động cơ từ đó tính tốn thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm.
36
Hình 2.43: Cấu tạo và vị trí cảm biến MAP.
• Hoạt động và chức năng.
Gồm một chip silicon gắn liền với buồng chân khơng được duy trì độ chân không chuẩn, tất cả đặt trong bộ cảm biến.
Một phía của chip tiếp xúc với đường ống nạp phía kia được tiếp xúc với độ chân không trong buồng chân không.
Áp suất đường ống nạp thay đổi làm hình dáng của chip thay đổi làm giá trị điện trở của nó thay đổi theo mức độ biến dạng.
Sự dao động của giá trị điện trở này được chuyển thành tín hiệu điện áp nhờ IC lắp bên trong cảm biến và sau đó tín hiệu này được gởi về ECM.
37
❖ Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT - Engine Coolant Temperature)
Cảm biến dùng để xác định nhiệt độ động cơ.
Cấu tạo gồm một nhiệt điện trở âm lắp bên trong cảm biến, khi nhiệt độ nước làm mát thay đổi thì giá trị điện trở sẽ thay đổi làm điện áp gởi về ECM thay đổi.
ECM nhận tín hiệu từ cảm biến và gởi tín hiệu đến điều khiển:
• Đánh lửa sớm.
• Điều khiển tốc độ cầm chừng.
• Điều khiển khoảng thời gian phun theo nhiệt độ động cơ.
Hình 2.45: Cấu tạo và đường đặc tuyến cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
❖ Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT - Intake Air Temperature).
Cảm biến dùng để xác định nhiệt độ khí nạp vào động cơ.
Cấu tạo gồm một nhiệt điện trở âm lắp bên trong cảm biến, khi nhiệt độ khí nạp thay đổi thì giá trị điện trở sẽ thay đổi làm điện áp gởi về ECM thay đổi.
38
Hình 2.47: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp
Tỉ trọng khơng khí sẽ thay đổi theo nhiệt độ. Nếu nhiệt độ khơng khí cao thì hàm lượng oxy trong khơng khí thấp và ngược lại.
ECM sẽ xác định khoảng thời gian phun (lượng phun) theo nhiệt độ khí nạp. ❖ Cảm biến O2
• Cảm biến O2 xác định lượng oxi có trong khí thải.
• Cảm biến O2 gao gồm ống hình trụ, được mạ một lớp zirconia. Bên trong tiếp
xúc khí trời, bên ngồi tiếp xúc với khí thải.
• Thiết bị zirconia tạo ra một sức điện động bởi sự khác nhau giửa nồng độ oxi giửa khơng khí và khí thải ở một nhiệt đọ xác định.
• Cảm biến oxi xác định nồng độ oxi có trong khí thải bằng cách đo sức điện động. ECM nhận giá trị điện áp.
• Điện áp ngỏ ra của cảm biến Oxi khoảng 0V khi sự chêch lệch nồng độ oxi giữa khơng khí và khí thải rất nhỏ (khi tỉ lệ khơng khí/nhiên liệu nghèo), khoảng 1V khi chênh lệch lớn (tie lệ khơng khí/ nhiên liệu là giàu).
• Phụ thuộc vào điện áp ngỏ ra, ECM xác định khồng thời gian phun nhiên liệu
39
Hình 2.48: Đường đặc tuyến cảm biến O2
❖ Cảm biến góc
Khi một xe được trang bị bộ chế hịa khí bị đổ, động cơ tự động ngừng bởi vì sự thay đổi của mức nhiên liệu trong buồng phao và nhiên liệu không được cung cấp, nhưng động cơ trang bị hệ thống PGM-FI sẻ không dừng khi nhiên liệu được nén vẫn được phun.
Để ngừng động cơ trang bị hệ thống PGM-FI khi xe bị đổ, xe được trang bị cảm biến góc để xác định góc của xe. Khi xe bị nghiêng hơn 49±4o, nó cắt nguồn cấp đến bơm xăng và hệ thống PGM-FI bằng cách cắt dòng đến relay ngừng động cơ.
Đường tâm của con lắc bên trong cảm biến góc sẻ được giử thẳng hang với đường tâm của xe khi quay vịng vì lực ly tâm tác dụng lên con lắc, trong khi đó nó sẻ bị