CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ
4.3. Triển khai mô hình
4.3.1. Các phần tử xây dựng mô hình phun xăng-đánh lửa điện tử
4.3.1.1. Kim phun nhiên liệu.
Với mô hình hệ thống phun xăng-đánh lửa điện tử thì nhóm chúng em sử dụng kim phun của xe Toyota Vios 2010. Chức năng của kim phun: phun nhiên liệu ở dạng sương tơi để nhiên liệu hòa trộn tốt nhất với không khí để tạo ra hỗn hợp nhiên liệu tốt nhất.
Hình 4.1: Kim phun xe Toyota Vios 2010.
4.3.1.2. Bôbin đánh lửa.
Hình 4.2: Môbin đánh lửa của xe Toyota Vios 2010.
Mô bin đánh lửa có tác dụng cung cấp nguồn điện cao áp cho bugi để bugi có thể đánh lửa đốt cháy hòa khí. Môbin mà chúng em sử dụng trong mô hình phun xăng – đánh lửa điện tử là môbin của xe Toyota Vios 2010.
4.3.1.3. Bugi.
Cấu tạo: Bugi đanh lửa bao gồm các thanh phần sau: đầu nối, lõi đồng, vỏ sứ cách điện, điện trở, điện cực trung tâm.
Hình 4.3: Bugi NGK sử dụng trong mô hình.
Chức năng: Bugi có tác dụng phát ra tia lửa điện dùng để đánh lửa đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu, bugi sử dụng trong mô hình hệ thống phun xăng – đánh lửa điện tử của nhóm chúng em là loại bugi NGK sử dụng cho các loại xe ô tô con thông dụng ở Việt Nam hiện nay.
4.3.1.4. Hộp ECU điều khiển động cơ của xe Toyota Vios 2010.
Hình 4.4: Hộp ECU điều khiển động cơ của xe Toyota Vios 2010.
ECU ô tô viết tắt của cụm từ Electronic Control Unit, là bộ tổ hợp vi mạch điện tử được trang bị trên xe hơi với nhiệm vụ nhận biết, phân tích tín hiệu để điều khiển và chi phối toàn bộ hoạt động của động cơ. Cấu thành nên ECU là các con chip máy tính đã được lập trình sẵn giúp xử lý và kiểm soát dữ liệu một cách nhanh chóng, hiệu quả.
Nguyên lý hoạt động: ECU hoạt động được một phần là do cảm biến tốc độ của động cơ và các piston. Sự phụ thuộc lẫn nhau này sẽ hỗ trợ ECU xác định được thời điểm phun xăng, đánh lửa để nâng cao hiệu suất xe và đảm bảo khả năng tối ưu nhiên liệu. ECU ô tô hoạt động theo ba giai đoạn cụ thể như sau:
Đầu vào: ECU ô tô thu thập thông tin từ các thiết bị cảm biến (cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến tốc độ, cảm biến nhiệt độ nước làm mát,...), tín hiệu bật, tắt và dữ liệu từ các mô-đun khác trong ô tô.
Xử lý: Sau khi thu thập dữ liệu, bộ xử lý bắt đầu xác định các thông số kỹ thuật đầu ra theo chỉ dẫn của phần mềm được lưu trữ trong thiết bị. Tiếp đó, ECU sẽ tính toán để đưa ra quyết định về hoạt động phù hợp cho từng bộ phận.
Đầu ra: ECU ô tô tiến hành các công việc điều khiển và quản lý tất cả mọi hoạt động của động cơ thông qua việc tiếp nhận dữ liệu các cảm biến, bao gồm:
• Đưa ra lượng công suất chính xác để đảm bảo động cơ vận hành hiệu quả.
• Kiểm soát độ rộng xung của kim phun nhiên liệu để điều chỉnh thời gian kim phun mở.
• Dựa trên tín hiệu nhận được từ các loại cảm biến để quyết định thời điểm hoạt động chính xác của hệ thống đánh lửa.
• Dùng mô tơ điều khiển bướm ga giúp các góc mở của bộ phận này đạt đến mức giá trị tối ưu.
4.3.1.5. Cảm biến vị trí trục khuỷu.
Chức năng: Cảm biến vị trí trục khuỷu dùng để ECU xác định được tốc độ động cơ và vị trí piston của các xy lanh để ECU điều khiển phun xăng và đánh lửa đúng thời điểm.
Cảm biến vị trí trục khuỷu sử dụng trên mô hình là loại cảm biến điện từ, có nguồn cung cấp cho cảm biến là 5V và một chân tín hiệu truyền về hộp ECU dạng xung hình sin và cao nhất là 5V và thấp nhất 0V.
4.3.1.6. Module điều khiển tốc độ động cơ.
Hình 4.6: Module điều khiển tốc độ động cơ.
Module điều khiển tốc độ động cơ có chức năng giúp điều chỉnh tốc độ động cơ theo tùy ý.
Trong mô hình hệ thống phun xăng - đánh lửa điện tử sử dụng module điều khiển tốc độ động cơ giúp chúng ta có thể giả lập được tốc độ quay của động cơ, khi động cơ có gắn bánh răng kích từ thì cảm biến vị trí trục khuỷu sẽ nhận được tín hiệu động cơ quay chậm hay nhanh để hộp ECU điều khiển thời điểm phu xăng và đánh lửa.
Thông số kĩ thuật của module:
Điện áp hoạt động: 1.8~12VDC Dòng điện: max 2A
Điều chỉnh tốc độ bằng volume Kích thước: 32x32x14mm Trọng lượng: 18g
4.3.1.7. Motor 775 12V.
Hình 4.7: Motor 775 12V giả lập tốc độ quay của động cơ.
Trong mô hình hệ thống phun xăng – đánh lửa điện tử thì chúng em sử dụng một motor 775 12V để giả lập tốc độ quay của động cơ. Motor sử dụng nguồn điện 12V và có tốc độ quay tối đa 8000 v/p.
4.3.1.8. Cảm biến vị trí trục cam.
Hình 4.8: Cảm biến vị trí trục cam xe Toyota Vios 2010.
Cảm biến vị trí trục cam có nhiệm vụ xác định vị trí piston của từng xy lanh. Sau đó cảm biến vị trí trục cam sẽ gửi tín hiệu này về ECU để ECU điều khiển việc phun xăng và đánh lửa đúng thời điểm.
4.3.1.9. Cảm biến lưu lượng gió nạp MAF.
Hình 4.9: Cảm biến lưu lượng gió nạp xe Toyota Vios 2010.
Cảm biến đo gió dùng để đo lượng gió nạp vào xy lanh của động cơ từ đó ECU có thể điều khiển lượng xăng phun phù hợp với lượng gió nạp vào. Cảm biến có 5 chân bao gồm:
1 chân B+, 1 chân E2, 1 chân VG, 1 chân E2G, 1 chân THA.
4.3.1.10. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
Hình 4.10: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Toyota Vios 2010.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát dùng để xác định nhiệt độ nước làm mát của động cơ. Sau đó ảm biến nhiệt độ nước làm mát sẽ truyền tín hiệu về hộp ECU để hộp ECU điều khiển điều chỉnh góc đánh lửa sớm và thời gian phun nhiên liệu.
Ngoài ra cảm biến nhiệt độ nước làm mát còn giúp điều khiển quạt làm mát động cơ và giải nhiệt nước làm mát.
4.3.1.11. Cảm biến oxy.
Hình 4.11: Cảm biến oxy của xe Toyota Vios 2010.
Cảm biến oxy có chức năng đo lượng khí oxy có trong khí thải để hộp ECU điều khiển lượng phun xăng cho phù hợp, tránh gây lãng phí nhiên liệu và đảm bảo các yêu cầu về khí thải khi thải ra môi trường.
4.3.1.12. Bơm xăng.
Hình 4.12: Bơm xăng xe Toyota Vios 2010.
Bơm xăng có chức năng bơm nhiên liệu từ thùng chứa xăng lên ống phân phối để cung cấp xăng cho kim phun hoạt động.