HEÄ THOÁNG NHIEÂN LIEÄU
SÔ ÑOÀ KHOÁI HEÄ THOÁNG CUNG CAÁP NHIEÂN LIEÄU
I. Bơm nhiên liệu.
Bơm nhiên liệu được đặt bên trong hoặc bên ngoài thùng nhiên liệu,nó được sử dụng rộng rãi là kiểu rotor con lăn hoặc kiểu tuốc bin. Bơm được dẫn động bằng động cơ điện một chiều 12 vôn. Khi bơm quay, nó sẽ hút nhiên liệu từ thùng xăng và cung cấp dưới một áp suất nhất định đến lọc nhiên liệu, đi qua bộ dập dao động để vào ống phân phối. Lượng nhiên liệu thừa qua bộ điều áp trở về thùng chứa. Tại ống phân phối nhiên liệu sẽ được cung cấp đến kim phun khởi động lạnh và cung cấp đến các kim phun bố trí trên đường ống nạp của động cơ. Dưới tác dụng của áp suất nhiên liệu, khi van kim mở nhiên liệu được phun gián đoạn vào đường ống nạp và có chu kỳ. Áp suất nhiên liệu do bơm cung cấp rất lớn vào khoảng 3,5 đến 6,0 kg/cm2, nhưng áp suất nhiên liệu trong hệ thống khoảng 2,7 đến 3,1 kg/cm2 do sự khống chế bởi bộ điều áp.
1. Động cơ điện.
Động cơ điện dẫn động bơm là động cơ điện một chiều 12 vôn với các cực từ là nam châm vĩnh cửu. Như vậy chiều quay của rotor phải được xác định trước để bơm làm việc đúng. Để đơn giản trong qúa trình lắp ráp, trên các cực của động cơ điện có đánh dấu (+) và (-). Ngoài ra đường kính các cực còn được chế tạo khác nhau tương ứng với các khoen điện để đảm bảo cho rotor quay đúng chiều qui định.
Thùng nhiên liệu Bơm nhiên liệu Lọc nhiên liệu
Bộ dập dao động
Ống phân phối
Các kim phun Kim phun khởi động
Các xy lanh Bộ điều áp
Đường ống hồi
2. Bơm rotor con lăn.
Khi có dòng điện 12 vôn cung cấp cho động cơ điện sẽ làm cho rotor của động cơ điện quay. Khi rotor quay làm cho đĩa bơm quay theo làm cho các con lăn văng ra ép sát vào vỏ bơm và làm kín khoảng không gian giữa các con lăn. Khoảng không gian giữa hai con lăn khi quay có thể tích tăng dần là mạch hút của bơm, khoảng không gian có thể tích giảm dần là mạch thoát của bơm.
Lượng nhiên liệu từ bơm cung cấp sẽ qua kẽ hở giữa rotor và stator của động cơ điện, dưới tác dụng của áp suất nhiên liệu làm van một chiều mở và nhiên liệu được cung cấp vào hệ thống. Van an toàn bố trí bên trong bơm có chức năng khống chế áp suất cung cấp của bơm nhằm kéo dài tuổi thọ của bơm xăng.
3. Bơm turbine.
Kiểu bơm này được đặt bên trong thùng nhiên liệu, nó gồm một hoặc hai cánh bơm . khi rotor của động cơ điện quay làm cho các cánh bơm quay theo, các cánh nhỏ bố trí ở mép ngoài sẽ đẩy nhiên liệu từ mạch hút ra mạch thoát của bơm. Lượng nhiên liệu cung cấp đi qua kẻ hở
của rotor và stator đẩy van một chiều mở để cung cấp nhiên liệu vào hệ thống. Bên trong bơm cũng có bố trí một van an toàn để giảm áp lực cho bơm xăng.
Bơm bố trí bên trong thùng nhiên liệu có ưu điểm là cách âm tốt, luôn được làm mát bởi nhiên liệu nhưng có khuyết điểm là bảo dưỡng và thay thế rất khó khăn.
Một van một chiều được bố trí ở đường ra của bơm, nó dùng để tạo một áp suất dư trong hệ thống khi động cơ dừng. Điều này sẽ làm cho động cơ khởi động dễ dàng và nhanh chóng. Trong trường hợp dừng động cơ khi động cơ nóng, nhiệt độ nhiên liệu trong đường ống bố trí xung quanh ôtô sẽ gia tăng, áp suất dư trong hệ thống sẽ ngăn ngừa được sự tạo bọt trong nhiên liệu.
4. Bơm phun. (Jet Pump)
Bơm phun dùng để nạp nhiên liệu khi thùng nhiên liệu được chia làm hai ngăn. Lượng nhiên liệu thừa từ bộ điều áp sẽ đi qua một lỗõ tiết lưu trước khi về thùng chứa. Khi nhiên liệu đi qua lỗ tiết lưu sẽ làm cho tốc độ nhiên liệu gia tăng mạnh và độ chân không tại đây được hình thành. Độ chân không này sẽ hút nhiên liệu từ buồng B để cung cấp cho buồng A trong thùng nhiên liệu.
II. Mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu.
Về mặt nguyên lý thì mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu của các hãng gần giống nhau, chúng chỉ khác nhau về một số đặc trưng riêng từng hãng. Sau đây chúng tôi trình bày một số sơ đồ mạch điện mà chúng ta thường gặp ở Việt Nam của tất cả các loại hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử.
A. Hãng Honda.
Hãng Honda sử dụng bộ đo gió kiểu kiểm tra độ chân không trong đường ống nạp (Vacuum Sensor). Bơm nhiên liệu được bố trí bên trong thùng nhiên liệu, rơ le chính và rơ bơm được ghép chung lại với nhau được gọi là rơ le PGM - FI.
Khi contact máy On có dòng điện qua cuộc dây L1 của rơ le chính -> tiếp điểm rơ le chính đóng. Khi tiếp điểm đóng thì sẽ có điện cung cấp cho ECU và các kim phun.
Khi ECU tiếp nhận dòng điện cung cấp từ contact máy ở cực +B thì nó sẽ điều khiển dòng điện qua cuộn dây L2 trong thời gian là 2 giây -> tiếp điểm rơ le bơm đóng -> bơm quay 2 giây để cung cấp áp lực nhiên liệu tức thời cho hệ thống.
Khi contact máy ở vị trí khởi động, có tín hiệu khởi động từ cực ST của contact máy -> ECU . ECU sẽ điều khiển dòng điện qua cuộn dây L2 và bơm quay.
Khi động cơ hoạt động, có tín hiệu số vòng quay (Crank) -> ECU và ECU tiếp tục điều khiển bơm xăng hoạt động.
Khi động cơ dừng, ECU cắt dòng điện qua cuộn dây L2 làm cho tiếp điểm rơ le bơm mở và bơm ngừng quay.
Khi xoay contact máy ở vị trí Off thì không có dòng qua cuộn dây L1 và tiếp điểm rơ le chính mở.
Tóm lại: bơm xăng chuyển động khi.
- Contact máy từ Off chuyển sang On (Quay 2 giây). - Khi khởi động động cơ.
- Khi động cơ hoạt động.
B. Isuzu – Daewoo - Ford.
Nguyên lý làm việc tương tự như hãng Honda.
Khi contact máy On thì bơm quay.
Khi khởi động thì bơm quay.
Khi động cơ hoạt động và ECM tiếp nhận xung tín hiệu số vòng quay động cơ thì nó sẽ điều khiển bơm quay.
Khi contact máy On, nhưng ECM (Electronic Control Module) không tiếp nhận các xung đánh lửa trong khoảng thời gian từ 2 đến 3 giây thì nó sẽ điều khiển bơm Off.
C. Toyota.
Mạch điện điều khiển bơm xăng của Hãng Toyota bao gồm các kiểu sau.
1. Điều khiển bơm xăng 1 tốc độ. a. Điều khiển On/Off bởi ECU.
Kiểu 1:
Khi contact máy từ Off -> On, dòng điện từ cực IG của contact máy -> cuộn dây rơ le chính EFI, làm cho tiếp điểm rơ le chính đóng.
Khi contact máy ở vị trí ST, dòng qua cuộn dây L2 -> tiếp điểm rơ le bơm đóng. Lúc này có dòng điện từ dương ắc quy -> tiếp điểm rơ le chính -> tiếp điểm rơ le bơm (Open Circuit Relay) -> bơm xăng làm cho bơm quay.
Khi động cơ hoạt động: Tín hiệu số vòng quay Ne -> ECU, ECU điều khiển transistor T mở, dòng điện -> cuộn dây L1 làm cho tiếp điểm rơ le bơm tiếp tục đóng và bơm tiếp tục quay.
Khi contact máy từ On chuyển sang Off bơm tiếp tục quay trong khoảng 2 giây. Tóm lại: Bơm nhiên liệu chỉ quay khi.
- Contact máy ở vị trí ST.
- Contact máy On và có tín hiệu số vòng quay gữi về ECU. - Contact máy On và cực +B nối với Fp ở đầu kiểm tra.
Kiểu thứ 2:
Hiện nay để đơn giản hóa trong mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu, hãng Toyota và một số hãng khác sử dụng rơ le bơm gồm một tiếp điểm và một cuộn dây. Phương pháp điều khiển giống hãng Honda.
Khi contact máy On: Dòng điện từ cực IG contact máy cung cấp cho cuộn dây của rơ le chính, làm cho tiếp điểm rơ le chính đóng.
Khi khởi động: Dòng điện từ cực ST -> STA(ECU). ECU điều khiển transistor mở -> dòng điện đi qua cuộn dây rơ le bơm. Dòng điện cung cấp cho bơm xăng như sau: + Accu -> tiếp điểm rơ le chính -> tiếp điểm rơ le bơm -> bơm xăng.
Khi động cơ hoạt động, có tín hiệu số vòng quay động cơ Ne gữi về ECU, ECU tiếp tục điều khiển để giữ cho tiếp điểm rơ le bơm đóng và bơm tiếp tục quay.
Khi contact máy từ On chuyển sang Off bơm tiếp tục quay trong khoảng thời gian là 2 giây.
Tóm lại: Bơm xăng quay khi. - Contact máy ở vị trí ST.
- Contact máy On và có tín hiệu số vòng quay gữi về ECU. - Contact máy On và cực +B nối với Fp ở đầu kiểm tra
b. Điều khiển On/Off bằng contact bơm.
Contact điều khiển bơm xăng được bố trí bên trong bộ đo gió van trượt. Khi động cơ hoạt động, không khí đi qua tấm cảm biến của bộ đo gió làm cho contact điều khiển bơm xăng On.
Khi contact máy từ Off chuyển sang On, rơ le chính đóng.
Khi contact máy ở vị trí ST, dòng điện qua cuộn dây L2 -> tiếp điểm rơ le bơm đóng và bơm quay.
Khi động cơ hoạt động, không khí đi qua bộ đo gió làm cho contact điều khiển bơm đóng. Dòng điện từ rơ le chính qua cuộn dây L1 làm cho tiếp điểm rơ le bơm tiếp tục đóng và bơm tiếp tục quay.
Khi động cơ dừng và contact máy On, không có không khí đi qua bộ đo gió, tiếp điểm điều khiển bơm xăng mở, không có dòng qua cuộn dây L1 và bơm dừng quay.
Tóm lại: Bơm xăng chỉ quay khi. - Contact máy ở vị trí ST.
- Contact máy On và contact điều khiển bơm xăng On.
- Contact máy On và cực +B nối với Fp ở đầu kiểm tra.
2. Điều khiển bơm xăng nhiều tốc độ.
a. Điều khiển bơm quay hai tốc độ: Dùng rơ le + Điện trở: Kiểu 1:
Ở tốc độ chậm: Khi động cơ hoạt động ở tốc độ chậm, ECU điều khiển để nối mát cho cực Fp ở ECU, dòng điện qua cuộn dây rơ le bơm và về mát ở ECU, tiếp điểm rơ le bơm bị hút xuống ở vị trí B và dòng điện cung cấp cho bơm xăng như sau: + ắc quy
itiếp điểm rơ le chính i tiếp điểm rơ le mở mạch itiếp điểm rơ le bơm i điện trở i bơm xăng. Bơm quay ở tốc độ chậm để giảm sự mài mòn của bơm.
Ở tốc độ cao và khi khởi động: ECU không điều khiển nối mát cho cuộn dây rơ le bơm, lò xo kéo tiếp điểm rơ le bơm bật trở lại vị trí A và dòng điện cung cấp cho bơm không qua điện trở nên bơm hoạt động ở số vòng quay cao.
Nguyên lý hoạt động của rơ le chính và rơ le mở mạch hoạt động tương tự như các kiểu trên.
Kiểu 2:
Ở kiểu này khác kiểu trên là khi khởi động, có tín hiệu khởi động từ contact máy ở vị trí ST gởi về ECU ở cực STA, ECU điều khiển transistor bên dưới mở, nên rơ le mở mạch là On làm cho bơm nhiên liệu quay khi khởi động.
b. Điều khiển bơm quay hai tốc độ: Dùng ECU bơm nhiên liệu
Phương pháp điều khiển tương tự các kiểu khác, nhưng người ta sử dụng một ECU (ECM) bơm nhiên liệu để điều khiển. Trong hệ thống này sự điều khiển bơm quay hoăïc dừng và điều khiển tốc độ của bơm xăng cơ bản dựa vào tín hiệu từ ECU của động cơ để điều khiển ECU bơm nhiên liệu. Trong ECU của bơm nhiên liệu có trang bị hệ thống tự chẩn đoán mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu. Khi có trục trặc xảy ra, các tín hiệu được gởi từ cực DI tới ECU động cơ.
Tốc độ cao: Trong quá trình khởi động hoặc tải lớn, ECU gởi tín hiệu số vòng quay cao vào khoảng 5 vôn tới cực FPC của ECU bơm nhiên liệu. ECU bơm nhiên liệu sẽ cung cấp nguồn 12 vôn cho bơm xăng hoạt động.
Tốc độ thấp: Sau khi khởi động, nếu động cơ hoạt động ở tốc độ cầm chừng hoặc tải nhỏ, ECU động cơ sẽ cho ra tín hiệu điện áp khoảng 2,5 vôn tới ECU bơm và ECU của bơm nhiên liệu sẽ cung cấp một điện áp khoảng 9 vôn để cho bơm hoạt động ở tốc độ chậm.
c. Điều khiển bơm 3 tốc độ: Dùng ECU bơm nhiên liệu
Với hệ thống này, bơm xăng được điều khiển hoạt động ở tốc độ chậm, tốc độ trung bình và tốc độ cao.
Tốc độ cao: Khi động cơ khởi động, hoặc khi hoạt động ở chế độ tải lớn hoặc số vòng quay cao, ECU sẽ gữi tín hiệu điện áp là 5 vôn tới ECU của bơm nhiên liệu. ECU bơm nhiên liệu sẽ cung cấp điện áp ắc quy (12v) tới bơm nhiên liệu và bơm sẽ hoạt động ở số vòng quay cao
Tốc độ trung bình: Khi động cơ hoạt động ở tải lớn và tốc độ động cơ chậm, ECU sẽ gữi tín hiệu điện áp là 2,5 vôn để điều khiển bơm nhiên liệu. ECU bơm nhiên liệu cung cấp điện áp là 10 vôn cho bơm và bơm hoạt động ở tốc độ trung bình.
Tốc độ chậm: Khi động cơ chạy ở chế độ cầm chừng hoặc tải nhẹ, ECU sẽ gữi một tín hiệu điện áp là 1,3 vôn tới ECU bơm nhiên liệu. ECU bơm nhiên liệu cung cấp điện áp 8,5 vôn tới bơm xăng để giảm tiếng ồn và giảm điện năng cung cấp cũng như kéo dài tuổi thọ của bơm.
3. Cơ cấu an toàn.
Trong một số ôtô để đảm bảo an toàn khi xe va chạm mạnh, người ta thiết kế một số bộ phận dùng để cắt chuyển động của bơm xăng.
a. Contact quán tính: Contact quán tính làm dừng chuyển động của bơm khi xe bị va chạm mạnh để ngăn ngừa sự rò rỉ nhiên liệu.
Contact quán tính bao gồm một viên bi, một lò xo tải, một tiếp điểm và một contact cài đặt lại. Nếu lực va chạm vượt quá một giá trị qui định, viên bi sẽ di chuyển làm cho lò xo tải đi xuống mở tiếp điểm.
Khi tiếp điểm mở, mạch điện được bố trí giữa ECU động cơ và ECU bơm nhiên liệu bị hở mạch nên bơm ngưng hoạt động. Chúng ta có thể cài đặt lại cho bơm hoạt động bằng cách điều chỉnh contact cài đặt.
2. Dùng tín hiệu GSFC:
Khi ECU phát hiện sự hoạt động của túi khí từ cảm biến túi khí trung tâm khi ôtô va chạm mạnh. Nó sẽ điều khiển bơm xăng ngưng hoạt động.
Bơm sẽ hoạt động trở lại khi ta xoay contact máy về vị trí Off và sau đó khởi động lại động cơ.
III. Lọc nhiên liệu.
Lọc nhiên liệu dùng để gạn lọc các chất bẩn có trong nhiên liệu, để đảm bảo sự làm việc chính xác của hệ thống nhiên liệu. Nhiên liệu sau khi đi ra khỏi lọc sẽ được cung cấp đến bộ dập dao động.
IV. Bộ dập dao động.
Bộ dập dao động thường được bố trí ở đường nhiên liệu vào trên ống phân phối. Chức năng của nó là dùng để dập các xung nhiên liệu do bơm tạo nên và do sự đóng mở của các kim phun trong quá