4. Đường nhiên liệu ra. 5. Cực từ của nam châm điện. 6. cuộn dây. 7. Từ trường nam châm vĩnh cửu. 8.Nam châm vĩnh cửu. 9. Vit điều chỉnh. 10. Từ trường của nam châm điện. 11. Phần ứng.
Tại hai khe hở chéo nhau L2 và L3, từ thông của nam châm vĩnh cửu và nam châm điện là cùng chiều, nên thông lượng tại hai khe hở này lớn. Ngược lại, tại khe hở L1 và L4 thì từ thông của hai nam châm ngược chiều nhau, nên chúng triệt tiêu lẫn nhau, thông lượng tại hai khe hở này nhỏ. Điều này làm cho lực hút của nam châm lên phần ứng tại khe hở L2 và L3 lớn hơn, do đó phần ứng sẽ xoay một góc theo ngược chiều kim đồng hồ và làm cho tấm van xoay theo hướng đóng lại và áp lực nhiên liệu từ đường 1 ra đường 4 bé. Do đó áp lực buồng dưới của bộ chênh lệch áp suất giảm và nhiên liệu cung cấp vào động cơ là nhiều hơn.
Như vậy khi cường độ qua nam châm điện càng lớn thì tấm van đóng cửa van lại càng nhiều và áp suất buồng dưới càng thấp. Kết quả lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ được gia tăng.
Trong suốt thời gian hoạt động, cường độ dòng điện điều khiển thay đổi từ 8 mA đến 120mA và làm cho áp suất chênh lệch giữa hai buồng thay đổi trong khoảng 0,4 đến 1,5 bar. Khi nhiệt độ động cơ tăng , thì dòng điều khiển khoảng 8mA và áp suất chênh lệch giữa hai buồng giảm còn 0,4 bar.
Ở chế độ tăng tốc cần phải làm giàu hỗn hợp cho động cơ, lúc này dòng điều khiển được quyết định bởi nhiệt độ nước làm mát và độ mở của tấm cảm biến đo lưu lượng không khí. Trong trường hợp này dòng điện điều khiển rất lớn khoảng 120mA, để đóng màng van lại nhiều, làm giảm áp suất buồng dưới để áp suất chênh lệch là 1,5 bar.
Tóm lại:
Khi ECU cung cấp cường độ dòng điện lớn đến nam châm điện thì làm cho tấm van sẽ khép lại và áp suất buồng dưới của các bộ chênh lệch áp suất giảm, màng bộ chênh lệch áp suất cong xuống nhiều hơn và lượng nhiên liệu cung cấp đến các kim phun sẽ gia tăng.
Khi cường độ dòng điện cung cấp đến nam châm điện bé thì van sẽ mở lớn, làm tăng áp suất buồng dưới của các bộ chênh lệch áp suất, nên lượng nhiên liệu cung cấp đến các kim phun giảm.
Phểu không khí được thiết kế sao cho » =1 ở mọi chế độ làm việc. Do vậy bộ điều chỉnh áp suất điện chỉ có chức năng hiệu chỉnh để đảm bảo các chế độ làm việc của động cơ là tối ưu.
III. Các chế độ làm việc của động cơ. A. Khởi động lạnh.
Tuỳ thuộc vào nhiệt độ của động cơ, trong khoảng thời gian khởi động lạnh hệ thống KE- Jetronic dùng các biện pháp sau.
1.Dùng kim phun khởi động lạnh và contact nhiệt thời gian.
Trong suốt quá trình khởi động lạnh, hỗn hợp cung cấp cho động cơ bị nghèo. Nguyên nhân do tốc độ khởi động của động cơ chậm, một phần nhiên liệu bám vào vách đường ống nạp, buồng đốt khi động cơ lạnh. Do vậy nhiên liệu phải được cung cấp thêm trong quá trình khởi động.
Kim phun khởi động dùng để cung cấp thêm nhiên liệu trong quá trình khởi động, chùm nhiên liệu phun vào buồng nạp sao cho khoảng cách từ nó đến các xú pap nạp là ngắn nhất. Thời gian của kim phun khởi động lạnh được giới hạn bởi contact nhiệt thời gian.
Kim phun khởi động thực chất là một van điều khiển bằng điện. Cuộn dây solenoid được bố trí bên trong kim phun, van luôn được đóng kín trên bệ của nó nhờ một lò xo. Khi có dòng
điện cung cấp đến cuộn dây, van sẽ được nhấc lên lên khỏi bệ của nó và cho phép nhiên liệu phun vào buồng nạp. Do các lỗ tia bố trí đặc biệt, nên chùm tia nhiên liệu sẽ tạo xoáy khi phun để sự hình thành hỗn hợp được tốt hơn.
Contact nhiệt thời gian bao gồm một lưỡng kim nhiệt điện, nó mở hoặc đóng tùy theo nhiệt độ nung nóng của lưỡng kim, dòng điện cung cấp để nung nóng điện trở được lấy từ cọc khởi động của contact máy. Contact nhiệt thời gian được bố trí ở thân máy hoặc nắp máy để lấy nhiệt độ của động cơ.
Trong suốt quá trình khởi động lạnh, contact nhiệt thời gian sẽ giới hạn thời gian phun nhiên liệu hoặc điều khiển cắt nhiên liệu khi khởi động lại. Sự mở của lưỡng kim phụ thuộc vào nhiệt độ của động cơ và thời gian dòng điện nung nóng điện trở. Ở nhiệt độ -20° thời gian mở của tiếp điểm là 7,5 giây.
Khi động cơ ấm, nhiệt độ nước làm mát của động cơ sẽ điều khiển contact nhiệt thời gian mở, để ngăn cản sự hoạt động của kim phun khởi động lạnh.
Sau khi khởi động, sự làm giàu hỗn hợp là rất cần thiết do động cơ vẫn còn lạnh. Sự làm giàu hỗn hợp phụ thuộc vào nhiệt độ của động cơ lúc khởi động ban đầu. ECU sẽ điều khiển sự làm giàu hỗn hợp ở mức tối đa vào khoảng 4,5 giây, sau đó sẽ điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp giảm dần đến 0. Khi khởi động ở nhiệt độ là 20°C, thì thời gian làm giàu hỗn hợp khoảng 20 giây.
2. Dùng cảm biến nhiệt độ động cơ.
Khi khởi động lạnh, ngoài sự làm giàu hỗn hợp từ kim phun khởi động lạnh, cảm biến nhiệt độ động cơ sẽ gởi tín hiệu về ECU và ECU sẽ điều khiển bộ điều chỉnh áp lực điện để làm giảm áp lực buồng dưới, làm gia tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho các kim phun chính để làm giàu hỗn hợp.
B. Chế độ cầm chừng nhanh.
Do ma sát lớn khi động cơ lạnh, vì vậy phải gia tăng lượng hỗn hợp cung cấp để cho động cơ cầm chừng đựơc êm, đây là chế độ cầm chừng nhanh. Chế độ này được thực hiện bằng cách dùng van không khí hoặc bộ điều khiển tốc độ cầm chừng (Van ISC) để điều khiển một lượng không khí đi tắt qua bướm ga.
1. Van không khí.
Van không khí là kiểu lưỡng kim nhiệt, nó điều khiển lượng không khí đi tắt qua cánh bướm ga để gia tăng tốc độ cầm chừng khi lạnh. Lượng nhiệt dùng để điều khiển lưỡng kim gồm nhiệt độ động cơ và lượng nhiệt do dòng điện từ rơle nung nóng điện trở. Do đó khi khởi động lạnh thì van mở tối đa, khi nhiệt độ động cơ tăng thì van khép lại dần và khi nhiệt độ động cơ đạt
bình thường thì van đóng hẳn.
2. Dùng bộ điều khiển tốc độ cầm chừng.
Khi tốc độ cầm chừng nhanh quá cao sẽ làm gia tăng lượng tiêu hao nhiên liệu ở tốc độ cầm chừng. Để khắc phục bằng cách điều khiển lượng hỗn hợp cung cấp chính xác ở tốc độ này khi động cơ lạnh.
Bộ điều khiển tốc độ cầm chừng là kiểu van xoay, nó sẽ đóng và mở để điều khiển lượng không khí đi tắt qua cánh bướm ga. Ecu sẽ điều khiển độ mở của van dựa vào tín hiệu từ các cảm biến.
Bộ điều khiển tốc độ cầm chừng của hệ thống KE-Jetronic được điều khiển từ ECU, tín hiệu điều khiển phụ thuộc vào tốc độ động cơ và nhiệt độ nước làm mát, từ đó làm cho van xoay để thay đổi lượng không khí đi tắt qua cánh bướm ga
1. Các cực. 2. Võ 3. Lò xo. 4. Cuộn dây. 5. Phần ứng. 6.Không khí vào. 7. Vit điều chỉnh. 8. Van xoay.
Cấu trúc bao gồm một cuộn dây và một mạch từ. Góc xoay của phần ứng được giới hạn ở một góc là 60°. Van xoay được kết nối với trục phần ứng và nó sẽ mở để ổn định tốc độ cầm chừng theo sự thay đổi tải của động cơ ( ma sát). Đây là chế độ điều khiển khép kín, cảm biến tốc độ động cơ sẽ gởi tín hiệu về ECU và ECU sẽ so sánh với dữ liệu trong bộ nhớ, để điều khiển sự đóng mở của van nhằm duy trì tốc độ cầm chừng của động cơ theo qui định. Ngoài cảm biến tốc độ từ delco gởi về ECU để xác định sự chênh lệch tốc độ so với tốc độ cài đặt trong bộ nhớ, ECU còn tiếp nhận từ cảm biến nhiệt độ và cảm biến bướm ga để điều khiển tốc độ cầm chừng. Tín hiệu điều khiển tốc độ cầm chừng là các xung DC được gởi đến cuộn dây để làm xoay phần ứng và làm cho lò xo bị nén lại. Độ mở của van tuỳ thuộc vào cường độ dòng điện cân bằng với lực đàn hồi của lò xo. Độ mở của van là lớn nhất khi hệ số tác dụng là lớn nhất.
C. Tốc độ cầm chừng.
Trường hợp dùng van không khí để điều khiển cầm chừng nhanh. Khi động cơ đạt nhiệt độ bình thường thì van không khí đóng hẳn và tốc độ động cơ ổn định ở tốc độ thấp hơn, đây là chế độ cầm chừng. Để điều chỉnh tốc độ cầm chừng bằng cách thay đổi lượng không khí đi tắt qua cánh bướm ga và vit CO giống như kiểu K-Jetronic.
Đối với động cơ sử dụng bộ điều khiển tốc độ cầm chừng ( Van ISC) , thì tốc độ cầm chừng đã được qui định từ bộ nhớ của ECU. Tín hiệu điều khiển gồm:
- Cảm biến bứơm ga.
- Cảm biến nhiệt độ động cơ.
- Cảm biến số vòng quay của động cơ.
D. Chế độ tải trung bình.
Ở hệ thống K-Jetronic, góc độ của phểu không khí được thiết kế sao cho tỉ lệ hỗn hợp là lý tưởng (» = 1). Tuy nhiên do sự định lượng nhiên liệu là không chính xác lắm. Vì vậy để điều chỉnh tỉ lệ hỗn hợp luôn tối ưu, người ta dùng cảm biến ô xy.
Cảm biến ôxy được bố trí trên đường ống thải, vật liệu là chất Zirconia. Chức năng của cảm biến ôxy là dùng để xác định hàm lượng ôxy có trong khí thải. từ đó để nhận biết tỉ lệ hỗn hợp trong buồng đốt của động cơ. Tín hiệu này được gởi về ECU và ECU sẽ luôn điều khiển bộ điều chỉnh áp lực điện sao cho hệ số không khí » luôn bằng 1.
E. Chế độ đầy tải.
Đây là chế độ đòi hỏi hỗn hợp phải giàu để động cơ phát công suất công suất là tối đại. Ở chế độ đầy tải mômen của động cơ phát ra lớn nhất khi số vòng quay của động cơ khoảng 3000v/p hoặc công suất động cơ phát ra lớn khi số vòng quay lớn hơn 4000 v/p.
ECU sẽ căn cứ vào tiếp điểm đầy tải của cảm biến bướm ga để điều khiển bộ điều chỉnh áp lực điện gia tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ.
F. Chế độ tăng tốc.
Sự làm giàu hỗn hợp khi tăng tốc phụ thuộc vào nhiệt độ của động cơ. Khi nhiệt độ động cơ thấp thì đòi hỏi hỗn hợp phải giàu hơn để bù lại sự ngưng tụ của nhiên liệu. Sự tăng lượng nhiên liệu cung cấp khi tăng tốc ở nhiệt độ thấp chỉ đuợc thực hiện khi nhiệt độ của nước làm mát bé hơn 80°C.
Khi đạp bàn đạp ga đột ngột, làm cho tấm cảm biến của bộ đo gió được nâng cao, lượng không khí nạp được gia tăng giống như động cơ làm việc ở chế độ đầy tải. Điều này làm cho con trượt trong cảm biến lưu lượng khí nạp thay đổi đột ngột, tín hiệu này được gởi về ECU và ECU sẽ điều khiển bộ điều chỉnh áp lực điện để gia tăng lượng nhiên liệu cung cấp.
Ngoài ra khi tăng tốc, do lực không khí tác động đột ngột vào tấm cảm biến, làm cho piston nâng cao. Nguyên lý này tương tự như K-Jetronic.
Tóm lại khi tăng tốc, ngoài sự hổ trợ của hệ thống cơ khí, các tín hiệu gởi về ECU để ECU điều khiển bộ điều chỉnh áp lực điện gồm:
G. Chế độ giảm tốc.
Khi đạp phanh đột ngột, tiếp điểm cầm chừng của cảm biến bứơm ga đóng và tín hiệu này được gởi về ECU. Ở cùng thời gian trên, ECU tiếp nhận tín hiệu số vòng quay từ hệ thống đánh lửa. Nếu tín hiệu số vòng quay thực tế cao hơn số vòng quay cắt nhiên liệu, ECU gữi cường độ dòng điện đến bộ điều chỉnh áp lực điện để điều khiển tấm van mở lớn, áp suất buồng dưới bộ chênh lệch áp suất tăng mạnh, màng đi lên đóng cửa van và lượng nhiên liệu cung cấp đến các kim phun sẽ bị cắt.
Do các kim phun cung cấp nhiên liệu là liên tục, sự cắt nhiên liệu phải bảo đảm động cơ làm việc êm dịu. Do vậy sự cắt nhiên liệu còn tùy thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát và tốc độ của động cơ.
H. Hạn chế tốc độ.
Khi số vòng quay của động cơ vượt qúa qui định, ECU sẽ so sánh tốc độ thực tế và tốc độ trong bộ nhớ để cắt nhiên liệu nhằm đảm bảo tính an toàn cho động cơ.
G. Đáp ứng hỗn hợp ở vùng cao.
Ở vùng cao, mật độ không khí nạp thấp. Do vậy ECU phải điều khiển bộ điều chỉnh áp lực điện để giảm lượng nhiên liệu cung cấp cho phù hợp với áp suất của môi trường.
IV. Các hệ thống phun xăng kiểu cơ khí cải tiến. 1. Hệ thống KEIII – Jetronic.
Để khắc phục khuyết điểm của hệ thống KE-Jetronic. Hệ thống KEIII-Jetronic được thiết kế để điều khiển các chức năng sau của động cơ.
Hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun.
Điều khiển thời điểm đánh lửa từ ECU.
Điều khiển tốc độ cầm chừng.
2. Hệ thống KE – Motronic.
Đây là đời cải tiến của KEIII-Jetronic. ECU điều khiển các chức năng sau:
Hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun.
Điều khiển thời điểm đánh lửa.
Điều khiển tốc độ cầm chừng.
Điều khiển hệ thống tự chẩn đoán.
Điều khiển an toàn.
Điều khiển chống ô nhiểm…
Sau một thời gian dài nghiên cứu và phát triển hệ thống phun xăng kiểu cơ khí, nhưng loại này vẫn còn có một khuyết điểm lớn là việc định lượng nhiên liệu phun phần chính vẫn là hệ thống cơ khí. Phần cơ khí có độ chính xác rất cao, khó bảo dưỡng, sửa chữa và giá thành của
nó rất đắt. Do vậy, để khắc phục các nhà thiết kế đã nghĩ ra một kiểu phun xăng khác là hệ thống phun xăng điện tử. Hệ thống này được sử dụng rộng rải và phát triển cho đến ngày nay.