5.5.1. Điều khiển nhiên liệu trong hệ thống nhiên liệu chế hòa khí.
Động cơ xăng dùng trên ô tô mỗi chế độ làm việc của động cơ phụ thuộc vào độ mở của bƣớm ga (phụ tải) và tốc độ quay của trục khuỷu. Năm chế độ làm việc điển hình của động cơ ô tô là khởi động, không tải, chế độ tải trung bình, tăng tốc và toàn tải. Để đảm bảo thành phần hòa khí thích hợp nhất cho các chế độ làm việc điển hình đó trên ô tô phải dùng bộ chế hòa khí hỗ trợ điều khiển bằng điện tử vì bộ chế hòa khí đơn giản không thỏa mãn đƣợc nhu cầu này. Thực chất về cấu tạo các bộ chế hòa khí hỗ trợ điều khiển bằng điện tử lắp trên xe ô tô hiện nay đều lấy cơ sở là bộ chế hòa khí đơn giản và đƣợc bổ sung thêm các cơ cấu, hệ thống phụ khác gồm có năm mạch xăng cơ bản sau đây.
Loại điều khiển giảm chậm Loại điều khiển giảm nhanh Hình 5.34: Hai phương pháp điều khiển chống kích nổ
- Mạch xăng chạy không tải.
- Mạch xăng chạy nhanh, tải trọng trung bình còn gọi là hệ thống phun chính. - Mạch xăng tăng tốc.
- Mạch xăng chạy nhanh công suất tối đa (làm đậm). - Mạch xăng khởi động có điều khiển điện tử.
5.5.2. Điều khiển phun xăng.
- Điều khiển bơm xăng và điều áp.
Tùy theo nhà chế tạo và năm sản xuất mà bơm xăng đƣợc đặt trong hoặc ngoài thùng xăng. Hiện nay, bơm xăng sử dụng cho các hệ thống phun xăng có hai loại:
+ Loại cánh quạt. + Loại con lăn. Loại bơm cánh quạt
Loại bơm này thƣờng đƣợc đặt trong thùng xăng. So với loại con lăn thì loại này có ƣu điểm là ít gây tiếng ồn và không tạo ra dao động trong mạch nhiên liệu nên đƣợc dùng rộng rãi.
Mô tơ: là động cơ điện một chiều.
Bánh công tác: có từ 1 ÷ 2 cánh, quay nhờ mô tơ điện. Khi mô tơ quay bánh công tác sẽ kéo xăng từ cửa vào đƣa đến cửa ra. Sau khi đi qua cửa vào xăng sẽ đi quanh mô tơ điện và đến van một chiều.
Van một chiều: van một chiều sẽ đóng khi bơm ngừng làm việc. Tác dụng của nó là giữ cho áp suất trong đƣờng ống ở một giá trị nhất định, giúp cho việc khởi động lại dễ dàng. Nếu áp suất trong mạch không đƣợc giữ, do nhiên liệu bốc hơi hoặc quay về thùng thì việc khởi động lại sẽ rất khó khăn.
Van an toàn: van làm việc khi áp suất ra vƣợt quá giá trị quy định. Van này có tác dụng bảo vệ mạch nhiên liệu khi áp suất vƣợt quá giới hạn cho phép (trong trƣờng hợp nghẹt đƣờng ống chính).
Lọc xăng: dùng để lọc cặn bẩn trong nhiên liệu đƣợc gắn trƣớc bơm. Loại bơm con lăn
Hình 5.35: Bơm cánh quạt Van một chiều Van an toàn Chổi than Rô to Sta to Cánh bơm Cánh bơm Cửa vào Cửa ra Vỏ bơm Lƣỡi gạt
Loại này đƣợc đặt bên ngoài thùng xăng và luôn gắn gần thùng để hiệu suất của bơm đƣợc cao hơn.
Cấu tạo bơm này gồm các thành phần sau: - Mô tơ điện một chiều.
- Bộ phận công tác của bơm. - Van giảm áp và van một chiều.
Bơm xăng có thể đƣợc điều khiển theo 3 cách:
+ Không qua hộp ECU máy nhƣ ở hệ thống phun xăng với bộ đo gió kiểu trƣợt TOYOTA.
+ Qua hộp ECU máy nhƣng hoạt động theo nguyên lý ON – OFF.
+ Qua hộp ECU máy để thay đổi tốc độ quay của bơm xăng (hai cấp độ: cao và thấp).
Bộ ổn định áp suất làm ổn định áp suất nhiên liệu đến các kim phun. Lƣợng phun nhiên liệu đƣợc điều khiển bằng thời gian của tín hiệu cung cấp đến các kim phun.
Hình 5.36: Mạch điện điều khiển bơm xăng qua ECU điều khiển tốc độ bơm.
Rơ le chính
Rơ le mở mạch Rơ le điều khiển bơm xăng Công tắc máy Hình 5.37: Bộ điều áp và đặc tính hoạt động Từ ống phân phối Màng Lò xo Van Khoang nạp Áp suất khí quyển Áp suất nhiên liệu
Độ chân không đƣờng ống nạp
Mặc dù vậy, do sự thay đổi độ chân không trong đƣờng ống nạp, lƣợng nhiên liệu phun ra sẽ thay đổi và phụ thuộc vào lực hút ở đáy kim nếu áp suất nhiên liệu trên đầu kim không đổi. Do đó, để đạt đƣợc lƣợng phun nhiên liệu chính xác, tổng áp suất nhiên liệu A và độ chân không đƣờng ống nạp B hay độ chênh áp giữa đầu kim và đáy kim phải đƣợc giữ không đổi.
Hoạt động (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhiên liệu có áp suất từ ống phân phối sẽ tác động vào màng của điều áp làm mở van. Một phần nhiên liệu sẽ chảy trở lại bình chứa qua đƣờng ống hồi. Lƣợng nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng của lò xo màng. Áp suất nhiên liệu cũng thay đổi theo lƣợng nhiên liệu hồi. Áp thấp trên đƣờng ống nạp đƣợc dẫn vào buồng phía lò xo màng, làm giảm sức căng lò xo và tăng lƣợng nhiên liệu hồi khiến áp suất giảm.
Nói tóm lại, khi độ chân không của đƣờng nạp tăng lên (giảm áp), áp suất nhiên liệu chỉ giảm tƣơng ứng với sự giảm áp suất đó. Vì vậy, tổng áp suất của nhiên liệu A và độ chân không đƣờng nạp B đƣợc duy trì không đổi. Van tự động đóng lại nhờ lò xo, khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động. Kết quả là van một chiều bên trong bơm nhiên liệu và van bên trong điều áp duy trì áp suất dƣ trong đƣờng ống nhiên liệu.
- Điều khiển vòi phun xăng (kim phun). Phƣơng pháp điều khiển kim phun
+ Phƣơng pháp điều khiển kim phun bằng điện áp cho loại kim phun điện trở cao. Điện áp ắc quy cung cấp trực tiếp đến kim phun qua công tắc máy. Khi transito Tr trong ECU mở sẽ có dòng chạy qua kim phun, qua chân No10, No20 đến E01, E02 về mát. Trong khi Tr mở, dòng điện chạy qua kim phun làm nhấc ty kim và nhiên liệu đƣợc phun vào trƣớc xu páp nạp.
+ Phƣơng pháp điều khiển kim phun bằng áp cho loại kim phun điện trở thấp. Mạch điện làm việc tƣơng tự nhƣ loại trên nhƣng vì sử dụng kim phun có điện trở thấp nên một điện trở phụ Rf đƣợc mắc giữa công tắc máy và kim phun để hạn dòng.
Phƣơng pháp điều khiển bằng dòng
Trong phƣơng pháp này, một kim phun có điện trở thấp đƣợc gắn trực tiếp với nguồn dòng đƣợc điều khiển trực tiếp bằng cách đóng mở transito trong ECU. Khi có xung đƣa đến cuộn dây của kim phun, một dòng 8A chạy qua, gây nên sự tăng dòng đột ngột. Điều này làm cho van kim mở nhanh, nhờ đó cải thiện đƣợc sự đáp ứng quá trình phun và giảm thời gian phun không điều khiển đƣợc.
Trong khi ty kim đƣợc giữ, dòng đƣợc giảm xuống còn 2A giảm sự tiêu hao công suất do sinh nhiệt.
Khi công tắc máy bật ở vị trí ON, rơ le an toàn chính mở nhờ nối mát ở mạch điều khiển kim phun thông qua đầu nối FS của ECU. Điều này làm Tr1 trong ECU mở cho dòng chạy đến cuộn dây kim phun. Dòng điện chạy qua kim cho đến khi điện thế tại điểm A tiến đến giá trị nào đó thì Tr1 sẽ đóng. Sự đóng mở Tr1 đƣợc lập đi lập lại với tần số khoảng 20 kHz trong suốt thời gian phun. Bằng cách này, dòng đến cuộn kim phun đƣợc kiểm soát (khi điện áp đầu +B là 14V, dòng trong kim là 8A, khi ty kim bị giữ dòng trong kim khoảng 2A). Tr2 hấp thu sức điện động tự cảm xuất hiện trên kim phun khi Tr1 đang đóng mở, vì vậy ngăn ngừa đƣợc sự giảm dòng đột ngột.
5.5.3. Điều khiển hệ thống nhiên liệu diezen.
Sự khác biệt giữa động cơ Điêzen truyền thống và động cơ Điêzen điện tử là hệ thống điều khiển thông minh với các thành phần: Mô dun điều khiển điện tử, cảm biến, cuộn van điện từ.
Hệ thống điều khiển điện tử hoạt động trên cơ sở: Mô đun điều khiển điện tử (Electronic Control Mô đun) là một máy tính điện tử kiểm soát mọi hoạt động của
động cơ. ECM bao gồm mô đun cá nhân và phần mềm điều khiển. Phần mềm này đƣợc lập trình để kiểm soát mọi hoạt động và lƣu lại các các số liệu của động cơ.
Các cảm biến (Sensor) nhận tất cả tín hiệu đƣợc mã hoá dạng số của động cơ và đƣa về mô đun điều khiển xử lý.
Các cuộn van điện từ (Solenoid) là cơ cấu chấp hành, nhận tín hiệu từ mô đun điều khiển cấp điện cho các cuộn van điện từ của các cụm thiết bị để đóng mở van điều khiển áp suất, thời điểm và thời gian phun nhiên liệu của vòi phun... Đây là một trong những điểm chính của động cơ điện tử.
Các đồng hồ đo báo và cảnh báo tình trạng động cơ. Các đồng hồ này nhận tín hiệu số từ mô đun điều khiển và hiển thị trên các đồng hồ đo báo và đèn.
Ngoài ra còn bộ phận quan trọng nữa là cụm đầu nối liên kết với các thiết bị ngoài và kết nối với máy tính (Customer connection). Khi kết nối với máy tính với động cơ có thể thực hiện các công việc:
- Cài đặt phần mềm điều khiển, ứng với mỗi phần mềm điều khiển động cơ sẽ có chế độ hoạt động khác nhau và cho những ứng dụng khác nhau. Với mỗi phần mềm sẽ có một chế độ làm việc của động cơ nhƣ công suất, vòng quay, mô men.
- Truy cập tình hình hoạt động của động cơ trong quá khứ, đồng thời có thể lấy đƣợc toàn bộ những lƣu trữ của động cơ trong thời gian hoạt động nhƣ số giờ làm việc, tiêu hao nhiên liệu, hệ số tải, các sự cố đã xảy ra, thời điểm xảy ra, các biểu đồ giữa tải và vòng quay…
- Kiểm tra tình trạng, chuẩn đoán các hƣ hỏng đã và sẽ xảy ra. Thử hoạt động của động cơ, kiểm tra các thông số của các hệ thống, kiểm tra các cảm biến, các van điện từ.
Hình 5.40: Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ điêzen.
Ắc quy Cảm biến bƣớm ga Cảm biến kích nổ Cảm biến oxy Cảm biến khí nạp Cảm biến trục khuỷu Cảm biến EGR Công tắc số Cảm biến kim phun
Đèn sấy Kim phun Bơm Chẩn đoán Chẩn đoán Cuô ̣n dây Mô tơ bƣớm ga
Chống trô ̣m Bảng đồng hồ phanh Hô ̣p số tƣ̣ đô ̣ng Điều khiển lái
Vì động cơ điện tử đƣợc điều khiển bằng máy tính thông minh nên có rất nhiều đặc điểm siêu việt. Đầu tiên là đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trƣờng ngày càng khắt khe nhƣ: ô nhiễm khí xả thấp, ít khói… Vì điều khiển bằng điện tử nên động cơ kiểm soát đƣợc áp suất, thời điểm, thời gian phun nhiên liệu. Áp suất phun nhiên liệu đạt trên 2100 kG/cm2, khi tải càng cao áp suất phun càng cao, thích ứng nhanh, nhạy cảm với tải. Chính vì vậy rất tiết kiệm nhiên liệu. Động cơ điện tử cũng rất dễ dàng điều khiển, chuẩn đoán tình trạng, bảo dƣỡng và sửa chữa. Động cơ điện tử rất tƣơng thích và là nguồn động lực dẫn động trên các thiết bị của nhà sản xuất khác chế tạo.
5.5.4. Điều khiển chế độ không tải (cầm chừng) và kiểm soát khí thoát.
Để điều khiển tốc độ cầm chừng, ngƣời ta cho thêm một lƣợng gió đi tắt qua cánh bƣớm ga vào động cơ nhằm tăng lƣợng hỗn hợp để giữ tốc độ cầm chừng khi động cơ hoạt động ở các chế độ tải khác nhau. Lƣợng gió đi tắt này đƣợc kiểm soát bởi một van điện gọi là van điều khiển cầm chừng. Đôi khi biện pháp mở thêm cánh bƣớm ga cũng đƣợc sử dụng.
* Chế độ khởi động
Khi động cơ ngƣng hoạt động, tức không có tín hiệu tốc độ động cơ gởi đến ECU thì van điều khiển mở hoàn toàn, giúp động cơ khởi động lại dễ dàng.
* Chế độ sau khởi động (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhờ thiết lập trạng thái khởi động ban đầu, việc khởi động dễ dàng và lƣợng gió phụ vào nhiều hơn. Tuy nhiên, khi động cơ đã nổ (tốc độ tăng) nếu van vẫn mở lớn hoàn toàn thì tốc độ động cơ sẽ tăng quá cao. Vì vậy, khi động cơ đạt đƣợc một tốc độ nhất định (phụ thuộc vào nhiệt độ nƣớc làm mát), ECU gởi tín hiệu đến van điều khiển cầm chừng để đóng từ vị trí mở hoàn toàn đến vị trí đƣợc ấn định theo nhiệt độ nƣớc làm mát.
* Chế độ máy lạnh
Khi động cơ đang hoạt động, nếu ta bật điều hoà nhiệt độ, do tải của máy nén lớn sẽ làm tốc độ cầm chừng động cơ tụt xuống. Nếu sự chênh lệch tốc độ thật sự của động cơ và tốc độ ổn định của bộ nhớ lớn hơn 20 v/p thì ECU sẽ gởi tín hiệu đến van điều khiển để tăng lƣợng khí thêm vào qua đƣờng tắt nhằm mục đích tăng
tốc độ động cơ khoảng 100 v/p. Ở những xe có trang bị ly hợp máy lạnh điều khiển bằng ECU, khi bật công tắc máy lạnh ECU sẽ gởi tín hiệu tới van điều khiển trƣớc để tăng tốc độ cầm chừng sau đó đến ly hợp máy nén để tránh tình trạng động cơ đang chạy bị khựng đột ngột.
* Theo tải máy phát
Khi bật các phụ tải điện công suất lớn trên xe, tải động cơ sẽ tăng do lực cản của máy phát lớn. Để tốc độ cầm chừng ổn định trong trƣờng hợp này, ECU sẽ bù thêm nếu thấy tải của máy phát tăng. Để nhận biết tình trạng tải của máy phát có hai cách: lấy tín hiệu từ công tắc đèn, xông kính (TOYOTA) hoặc lấy tín hiệu từ cọc FR của máy phát (HONDA).
* Tín hiệu từ hộp số tự động
Khi tay số ở vị trí “R”, “P” hoặc “D”, một tín hiệu điện áp đƣợc gửi về ECU để điều khiển mở van cho một lƣợng khí phụ vào làm tăng tốc độ cầm chừng.
5.5.5. Chương trình chẩn đoán.
Với hệ thống điều khiển phun phức tạp và tinh vi, khi xảy ra sự cố kỹ thuật (máy không nổ đƣợc, không chạy chậm đƣợc, không kéo tải đƣợc, tốc độ không tăng đƣợc…) không dễ phát hiện đƣợc sự cố kỹ thuật xảy ra. Để giúp ngƣời sử dụng xe, thợ sửa chữa nhanh chóng phát hiện hƣ hỏng trong hệ thống phun xăng, ECU đƣợc trang bị hệ thống tự chẩn đoán. Nó sẽ ghi lại toàn bộ những sự cố ở đa số các bộ phận quan trọng trong hệ thống và làm sáng đèn kiểm tra (check engine lamp), thông báo cho lái xe biết hệ thống có sự cố. Khi thấy đèn báo hiệu sự cố sáng, tài xế sẽ ngừng xe để chẩn đoán. Cách chẩn đoán của mỗi hãng khác nhau, ở đây chỉ giới thiệu hệ thống chẩn đoán trên loại xe TOYOTA.
Trong mạng điện của xe có bố trí những giắc hở (đƣợc đậy nắp bảo vệ) đƣợc gọi là giắc kiểm tra (check connector). Đối với hầu hết các xe TOYOTA, cách thao tác gồm 2 bƣớc. Normal mode: để tìm chẩn đoán hƣ hỏng ở các bộ phận xe. Test mode: dùng để xoá bộ nhớ cũ (code cũ) và nạp lại từ đầu (code mới) sau khi đã sửa chữa hƣ hỏng.
Normal mode: Phải đáp ứng các điều kiện sau: - Hiệu điện thế ắc quy bằng hoặc lớn hơn 11V.
- Cánh bƣớm ga đóng hoàn toàn (công tắc ở cảm biến vị trí bƣớm ga đóng). - Tay số ở vị trí N.
- Tắt tất cả các công tắc tải điện khác.
- Bật công tắc về vị trí ON (không nổ máy).
Dùng đoạn dây điện nối tắt 2 đầu của giắc kiểm tra: lỗ E1 và TE1. Khi đó đèn check engine chớp theo những nhịp phụ thuộc vào tình trạng của hệ thống. Nếu tình trạng bình thƣờng thì đèn chớp đều đặn 2 lần/giây (với loại xe dùng cảm biến đo gió cánh trƣợt, khoảng cách giữa những lần đèn sáng và đèn tắt khác nhau). Nếu xe có sự cố ở bộ phận nào của hệ thống phun xăng thì báo sự cố sẽ chớp theo những chuỗi khác nhau, mỗi chuỗi chớp ứng với một mã số hƣ hỏng.
Test mode: phải thỏa mãn các điều kiện sau: - Hiệu điện thế ắc quy bằng 11V hoặc lớn hơn. - Công tắc cảm biến vị trí bƣớm ga đóng.