9
Hình III-22: Sơ đồ cảm biến đo lường áp suất
1) Bộ điều chỉnh điện áp chuẩn 2) Bộ điều khiển đầu ra
3) Bộ xử lý
4) Bộ chuyển đổi tín hiệu đầu vào 5) Điện áp tín hiệu
6) Điện áp chuẩn
Cảm biến thay đổi điện dung được dùng để đo lường áp suất. Áp suất đang được đo lường cho tiếp xúc với một vật liệu ceramic. Áp suất ép miếng caremic di chuyển đĩng đĩa kim loại mỏng. Tác dụng này gây ra điện dung của cảm biến bị thay đổi, nĩ sẽ tạo ra một tần số tương ứng với một áp suất. Mạch điện bên trong cảm biến biến đổi tần số ấy thành một điện áp tương tự tuyến tính để chỉ rỏ giá trị áp suất. Một cảm biến biến đổi điện dung cĩ 3 cổng kết nối đĩ là: cổng điện áp chuẩn Vref, cổng tín hiệu phản hồi và cổng tiếp mát.
Ví dụ: + EOP (Engine Oil Pressure Sensor): Cảm biến áp suất dầu bơi trơn động cơ. EOP 6 AMP 5 4 3 2 1
+ ICP (Injection Control Pressure Sensor): Cảm biến điều khiển áp lực phun
5) Cảm biến kiểu hiệu ứng Hall. (Hall effect sensor)
Hình III-23: Sơ đồ nguyên lý cảm biến vị trí trục cam
1) Đĩa cảm biến thì (được định vị trên mặt của bánh răng trục cam) 2) Cửa sổ
3) Lá chắn 4) Bộ biến năng 5) Nam châm vĩnh cữu
6) Bộ chuyển đổi trạng thái tín hiệu 7) Năng lượng cung cấp cho cảm biến 8) Điện áp 12 volts từ ECM
9) CMP Grd 1 5 3 2 7 6 4 10 9 8 ECM
10) Điện trở bên trong
Cảm biến hiệu ứng Hall là một thiết bị điện, nĩ phát ra một tín hiệu điện áp được điều khiển bởi sự cĩ hay khơng cĩ cường độ của từ trường nam châm.
Cảm biến vị trí trục cam là một thí dụ của một thiết bị hiệu ứng Hall. Nĩ gồm cĩ một bộ biến năng, một nam châm vĩnh cữu, bợ chuyển đổi trạng thái tín hiệu và một transistor đĩng ngắt. Nam châm vĩnh cữu của cảm biến cung cấp một từ trường vịng quanh bộ biến năng khi làm việc. Bộ biến năng của cảm biến cảm ứng cường độ của từ trường nam châm - từ trường này được điều khiển bởi các lá chắn và các cửa sổ (định vị trên đĩa cảm biến thì) khi chúng đi qua cảm biến.
Một tín hiệu điện áp được phát ra bởi thiết bị hiệu ứng Hall mỗi khi một cữa sổ đi qua thiết bị. Tín hiệu này được lọc và chuyển về trạng thái thích hợp bởi bộ chuyển đổi trạng thái tín hiệu. Tín hiệu đã chuyển đổi được sử dụng để đĩng ngắt chân base của transistor, nĩ làm cho transistor hoạt động và tiếp mát đường 12 volt từ ECM. Khi đĩ ECM khơng cịn gây ra tín hiệu chuẩn 12 volt nữa.
Mỗi khi cĩ một lá chắn đi qua thiết bị hiệu ứng Hall sẽ khơng cĩ tín hiệu nào được phát ra. Tác dụng này làm cho transistor bị ngắt và gây ra cho ECM thiết lập lại tín hiệu 12 volt.
Tác dụng đĩng nắt này cho phép ECM xác định vị trí trục cam và tốc độ động cơ, nĩ được qui định bởi ECM để điều khiển các tham số hoạt động của động cơ như là sự quyết định thời gian phun nhiên liệu và khoảng thời gian mở kim phun.
6) Cảm biến cơng tắc máy kiểu ON- OFF.
2
4 3
Hình III-24: Sơ đồ mạch của một cảm biến cơng tắc kiểu ON – OFF
a) Cơng tắc ở trạng thái mở b) Cơng tắc ở trạng thái đĩng 1) Điện trở giới hạn dịng điện 2) Điện áp chuẩn 5 volts
3) Tín hiệu điện áp cường độ thấp 4) Cơng tắc kiểu ON – OFF
Cảm biến cơng tắc kiểu ON – OFF được dùng để xác định vị trí hoặc áp suất. Tín hiệu của một cảm biến cơng tắc kiểu ON – OFF là tín hiệu số được tạo ra bởi sự mở hoặc đĩng một cơng tắc. Mở hoặc đĩng tín hiệu cĩ thể cho biết vị trí như trong trường hợp của một cơng tắc tốc độ cầm chừng ổn định hoặc cho biết áp suất như trong trường hợp của
2 4 5 3 1 b)
một cơng tắc dầu bơi trơn áp lực thấp. Một cảm biến cơng tắc kiểu ON – OFF cĩ thể cĩ một điện áp đầu vào kiểu cơng tắc hoặc một đầu nối mát kiểu cơng tắc.
Một điện áp đầu vào kiểu cơng tắc sẽ cung cấp cho ECM một điện áp khi nĩ được đĩng. Một đầu nối mát kiểu cơng tắc được nối điện (đĩng mạch) trong mạch nối tiếp với 1 điện trở giới hạn dịng điện trong ECM và sẽ tạo ra một tín hiệu điện áp zero khi khi nĩ được đĩng (nối mát cho mạch điện). Một cảm biến cơng tắc kiểu ON – OFF như thường lệ cĩ 2 cổng kết nối phản hồi tín hiệu (Grd) và tín hiệu đầu vào. Một cảm biến ON – OFF được coi một tín hiệu số đầu vào tốc độ thấp.
Ví dụ: Cơng tắc tốc độ cầm chừng.
III.6.4. Vai trị của các phần tử trong mạch điều khiển thuộc hệ thống nhiên liệu điện tử.
1) Bộ rơle kép.
Bộ rơle kép là một thiết bị của mạch điều khiển, nĩ được lắp đặt sau khố điện và cĩ vai trị ngắt nối dịng điện cung cấp đến các thiết bị trong hệ thống. Mỗi một rơle sẽ đảm nhận cung cấp điện áp đến một mảng thiết bị riêng biệt và chịu sự điều khiển trực tiếp của Module điều khiển điện tử ECM.
+ Rơle thứ nhất sẽ cung cấp điện thế đến các thiết bị như bơm trợ lực, van điện tử điều khiển áp suất của nhiên liệu ở mạch thấp áp, lưu lượng kế khơng khí và cuối cùng là van hồi tiếp khí xả. Giá trị điện thế mà bộ rơle này cung cấp sẽ đảm bảo cho sự làm việc của các thiết bị kể trên. Ngồi ra, nhiệm vụ của bộ rơle kép này cịn cĩ thể bảo vệ các thiết bị khi điện thế nguồn cung cấp biến thiên vượt quá giới hạn điện thế cho phép.
+ Bộ rơle thứ hai trong bộ rơle kép cung cấp điện thế cho Module điều khiển điện tử ECM và Module điều khiển vịi phun IDM.
Sau khi quá trình hoạt động của động cơ được ngừng lại thì bộ rơle kép vẫn hoạt động tiếp tục sau đĩ với khoảng thời gian 4 giây, khoảng thời gian này cĩ thể kéo dài đến 6 phút nếu động cơ đang ở trạng thái sau khi làm mát. Với khoảng thời gian này rơle kép
sẽ đảm bảo cung cấp đủ điện thế cho các thiết bị trong hệ thống và ECM, nhờ đĩ mà quá trình chẩn đốn và quá trình kiểm tra động cơ được tiến hành, những dữ liệu này được lưu trữ vào bộ nhớ của ECM và báo lại trên các thiết bị hiển thị của động cơ trong lần làm việc tiếp theo.
Nguyên tắc ngừng sự làm việc của ECM sau khi tồn bộ hệ thống đã dừng như sau: * Khi khố điện vừa chuyển sang trạng thái đĩng, lập tức ECM gửi tín hiệu điều khiển đến bộ rơle kép qui định thời gian tiếp tục đĩng mạch điện cho tồn bộ hệ thống trong một khoảng thời gian nào đĩ. Với tín hiệu đĩ, bộ rơle kép sẽ duy trì trạng thái đĩng điện, nối nguồn điện với ECM cũng như các thiết bị khác. Trong suốt thời gian mà ECM đã qui định này, mối liên hệ giữa ECM và các thiết bị khác vẫn được duy trì. Khi khoảng thời gian đĩng của bộ rơle kép kết thúc, nguồn điện sẽ được ngưng cung cấp cho ECM do bộ rơle kép chuyển sang chế độ hở. Kết thúc quá trình làm việc của Module điều khiển vịi phun ECM.
2) Cảm biến tay ga
Đây là một trong những cảm biến thuộc hệ thống các cảm biến ghi nhận thơng tin cho quá trình làm việc của Module điều khiển điện tử ECM. Cảm biến này được nối tiếp với tay ga. Vai trị của nĩ là tiếp nhận trực tiếp những yêu cầu của người điều khiển động cơ và chuyển đổi sự thay đổi vị trí cơ học của tay ga thành những tín hiệu điện, sau đĩ chúng được gởi về ECM, những yêu cầu của người điều khiển bao gồm yêu cầu tăng tốc và giảm tốc. Từ những tín hiệu thu nhận được từ bộ cảm biến này, ECM sẽ đưa ra giá trị lưu lượng dịng nhiên liệu được phun phù hợp nhất, bao gồm thời gian phun và áp suất phun.
3) Cảm biến vị trí trục cam.
Vai trị của bộ cảm biến vị trí trục cam tuỳ thuộc vào dữ liệu thơng tin mà nĩ cung cấp cho ECM, nĩ trợ giúp cho ECM trong việc nhận biết thời điểm vịi phun phun nhiên
liệu khớp với một vị trí hoạt động nhất định nào đĩ của piston, hoặc giúp cho ECM xác định chính xác vị trí các điểm chết của piston trong khi hoạt động tại một thời điểm nào đĩ. Và nĩ cịn cĩ thể giúp cho ECM xác định được tốc độ hiện tại của động cơ.
4) Cảm biến nhiệt độ dung dịch làm mát động cơ.
Bộ cảm biến này là một điện trở, nĩ thường xuyên cung cấp thơng tin về nhiệt độ của dung dịch làm mát động cơ cho ECM. Vai trị của bộ cảm biến này tuỳ thuộc vào tính chất của lượng thơng tin mà nĩ cung cấp, từ những dữ liệu mà bộ cảm biến này cung cấp, ECM sẽ tính tốn và sắp xếp thời gian sấy trước cùng với thời gian sấy động cơ, bên cạnh đĩ, ECM sẽ quyết định để đưa ra thời điểm bắt đầu đưa dung dịch đi làm mát động cơ cùng với tốc độ lưu lượng của dịng dung dịch này. Đặc biệt, với những dữ liệu được cung cấp từ bộ cảm biến này, ECM sẽ giới hạn lượng nhiên liệu được phun nếu như nhiệt độ dung dịch làm mát vượt quá giá trị cho phép. Ngược lại, nếu nhiệt độ của dung dịch làm mát động cơ thấp, Module điều khiển điện tử ECM sẽ đưa ra lệnh cho hệ thống phun thêm nhiên liệu để khởi động ở chế độ lạnh.
5) Cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp.
Nếu áp suất và nhiệt độ của khơng khí thay đổi thì tỷ trọng của khơng khí cũng sẽ thay đổi. Tỷ trọng của khơng khí giảm nếu áp suất thấp và nhiệt độ cao, cĩ nghĩa là trong điều kiện này, khơng khí chứa ít ơxy hơn so với cùng khối lượng khơng khí lạnh dưới áp suất cao. Nếu lượng ơxy nạp vào xylanh động cơ thay đổi thì phải thay đổi lượng nhiên liệu phun ra để sản phẩm sau khi cháy được sạch hơn.
6) Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.
Cũng giống như một số bộ cảm biến khác, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu cĩ vai trị tuỳ thuộc vào tính chất của lượng thơng tin mà nĩ cung cấp cho ECM. Bộ cảm biến này
được gắn chặt trên giá đỡ vịi phun và cung cấp cho ECM những dữ liệu giúp cho ECM điều chỉnh chính xác lưu lượng nhiên liệu được phun đồng thời với những giá trị nhiệt độ khác nhau.
7) Cảm biến áp suất nhiên liệu.
Bộ cảm biến này được lắp trên bình tích áp nhiên liệu và đo trực tiếp áp suất của lượng nhiên liệu cao áp cĩ trong bình tích áp nhiên liệu này. Tuy nhiên, vai trị của nĩ cũng lại tuỳ thuộc vào lượng thơng tin, tính chất của lượng thơng tin mà nĩ cung cấp cho ECM. Ở đây, bộ cảm biến áp suất nhiên liệu sẽ cung cấp những thơng tin giúp cho ECM đưa ra số lượng nhiên liệu được phun vào buồng cháy bằng cách điều chỉnh thời gian mở vịi phun, đồng thời tính tốn lượng nhiên liệu cao áp cĩ trong bình tích áp.
III.7. HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN ĐỘNG CƠ MERCURY 7.3
Hệ thống nhiên liệu của động cơ Mercury 7.3 hoạt động theo nguyên lý thời áp và gồm cĩ 3 hệ thống nhỏ với các chức năng tương ứng như sau:
* Hệ thống cung cấp nhiên liệu.
* Hệ thống điều khiển áp suất phun nhiên liệu. * Bộ phun nhiên liệu.
Các hệ thống nhỏ này hoạt động đồng thời với nhau để phun nhiên liệu cao áp vào khơng gian buồng cháy. Chức năng của hệ thống cung cấp nhiên liệu là đưa nhiên liệu đến các vịi phun. Hệ thống điều khiển áp suất phun nhiên liệu cung cấp cho các vịi phun một lượng dầu bơi trơn động cơ cĩ áp lực rất cao. Các vịi phun nhiên liệu sử dụng áp suất từ dầu bơi trơn động cơ để tạo áp suất cho nhiên liệu và phun nhiên liệu vào khơng gian buồng cháy.
III.7.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu.
Chức năng của hệ thống cung cấp nhiên liệu là vận chuyển nhiên liệu từ thùng chứa tới các vịi phun. Các chi tiết của hệ thống này gồm cĩ:
+ Đường dẫn nhiên liệu. + Bộ lọc nhiên liệu. + Bơm chuyển nhiên liệu. + Bộ tách nước.
+ Van điều chỉnh áp suất nhiên liệu.
Sự hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu:
Hình III-25: Sơ đồ hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu
1) Két nhiên liệu
2) Đường hồi nhiên liệu 3) Van điều chỉnh 5 4 3 2 11 1 8 10 9 6 7
Nhiên liệu khơng áp suất
Nhiên liệu áp suất cao (50 – 60 psi) Nhiên liệu áp suất thấp (3 – 10 psi)
4) Đầu ra tầng thấp áp (3 – 10 psi) 5) Đầu vào tầng cao áp
6) Đầu vào tầng thấp áp 7) Bơm 2 cấp
8) Bình tích áp nhiên liệu bên trái 9) Hai cổng ra cao áp (50 – 60 psi) 10) Bình tích áp nhiên liệu bên phải 11) Bộ lọc nhiên liệu
Tầng piston của bơm 2 cấp sẽ tăng áp suất nhiên liệu từ 4 psi tới 40 psi (28 kPa đến 270 kPa) để đảm bảo chắc chắn điền đầy nhiên liệu cho vịi phun. Nhiên liệu từ tầng này được dẫn qua ống thép tới mỗi nắp xylanh. Các đường dẫn cung cấp nhiên liệu tới một đường ngầm trong mỗi nắp xylanh, các đường ngầm này cắt ngang qua lỗ nạp của mỗi vịi phun bên trong nắp xylanh.
Nhiên liệu hồi từ 2 đường ngầm được đi vào một ống hợp chất cao su đặc biệt ở phía trước của mỗi nắp xylanh tới bộ điều khiển áp suất. Các đường ống này tạo ra tính linh động trong hệ thống cung cấp nhiên liệu bởi sự hấp thụ và làm nhẵn xung áp suất từ tầng piston của bơm 2 cấp.
Bộ điều khiển áp suất gồm cĩ một van lị xo chịu tải để điều khiển áp suất trong đường nhiên liệu tới 40 psi (270 kPa). Nhiên liệu hồi chảy qua bộ điều khiển và được trở về thùng chứa.
III.7.2. Hệ thống điều khiển áp suất phun nhiên liệu.
Hệ thống sử dụng áp lực thuỷ lực kích thích vịi phun để tạo áp suất nhiên liệu bên trong vịi phun. Chất lõng thuỷ lực dùng để kích thích vịi phun là dầu bơi trơn động cơ.
Dầu bơi trơn được hút từ thùng chứa qua bộ lọc bởi bơm dầu bơi trơn động cơ. Bơm dầu bơi trơn động cơ là một bơm rotor được dẫn động bởi trục cam. Dầu bơi trơn được dẫn qua ống dẫn tới một bình chứa phía trên. Bình chứa sẵn sàng tạo ra một lượng dầu bơi trơn
khơng đổi cung cấp cho BCA của chất lõng thuỷ lực. BCA là một bơm bánh răng. Dầu bơi trơn cĩ áp suất cao từ BCA được đưa tới bình tích áp trong nắp xylanh, rồi đi vào đường ống cung cấp dầu bơi trơn áp lực cao tới các vịi phun.
Hệ thống điều khiển áp suất phun là một hệ thống hoạt động khép kín. Hệ thống này gồm cĩ: Module điều khiển điện tử (ECM), cảm biến điều khiển áp suất phun nhiên liệu (ICP), và van điều chỉnh áp suất phun (IPR).
1 – Bơm dầu bơi trơn. 2 – Thùng chứa 3 – Bơm cao áp 4 – Ống cao áp
5– Cảm biến điều khiển áp suất phun.
6 – Bình tích áp 7 – Vịi phun.
8 – Đường dẫn
9 – Bộ lọc dầu bơi trơn 10 – Bộ làm mát
11 – Bộ diều chỉnh áp suất phun
ECM đã được lập trình sẵn một kế hoạch điều khiển áp suất dầu bơi trơn, nĩ sẽ quyết định chính xác một áp suất điều khiển cho mỗi chế độ làm việc của động cơ. ECM tiếp nhận một tín hiệu tương tự 0-5 volt d.c từ cảm biến điều khiển áp suất phun (ICP) – được định vị trong đường ống cung cấp dầu bơi trơn áp lực cao trên nắp xylanh bên trái để chỉ rỏ áp suất điều khiển vịi phun. ECM sẽ xử lý tín hiệu này và điều khiển áp suất bằng