Giáo trình sửa chữa bảo dưỡng hệ thống phun xăng điện tử

3 Tên môn học/mô đun: Sửa chữa & bảo dưỡng hệ thống phun xăng điện tử Mã môn học/mô đun: C612021811 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: - Vị trí của mô đun: mô đ

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP NAM ĐỊNH

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN

TỬ NGHỀ: CÔNG NGHỆ Ô TÔ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ… ngày….tháng 8 năm 2018 của

Trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định

Nam Định, năm 2018

1

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép

dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh

thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình cấu tạo, sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống phun xăng điện tử được biên

soạn nhằm mục đích giúp cho các giáo viên, sinh viên chuyên ngành Công nghệ Ô TÔ

hệ Cao Đẳng có tài liệu học tập và nghiên cứu Chúng tôi kết hợp giữa lý thuyết và

thực tế để soạn tài liệu cho phù hợp với yêu cầu đào tạo của nhà trường theo hướng

Việt Nam và hiện đại Tài liệu được biên soạn theo đúng đề cương, mô dun thực tập

động cơ phun xăng điện tử của Bộ Môn

Nội dung tài liệu giới thiệu các kiểu hệ thống phun xăng, cấu trúc nguyên lý hoạt

động và phương pháp chẩn đoán kiểm tra và sửa chữa Giai đoạn này giúp cho sinh

viên hoàn chỉnh kiến thức về động cơ xăng, biết sử dụng các thiết bị chẩn đoán và

khảo nghiệm động cơ

Đây là tài liệu đã được chỉnh lý, bổ sung về nội dung và hình thức so với tài liệu

học tập của Bộ Môn sau một thời gian dài giảng dạy, nghiên cứu khoa học và lao động

sản xuất

Chúng tôi mạnh dạn bỏ qua các nội dung mà hiện nay quá lạc hậu so với điều kiện

phát triển của Việt Nam và thế giới như kiểm tra chẩn đoán kiểm tra và sửa chữa hệ

thống phun xăng kiểu cơ khí

Xin chân thành cảm ơn các thầy trong Bộ Môn Động Cơ đã đóng góp rất nhiều ý

kiến quý báu trong việc xây dựng chương trình môn học cũng như về nội dung và hình

thức của tài liệu Tuy nhiên, sự biên soạn không thể tránh những thiếu sót nhất định,

chúng tôi hân hoan đón nhận sự đóng góp chân thành của các đọc giả

Nam định, ngày… tháng… năm 20

Tham gia biên soạn

1 Chủ biên: Nguyễn Lương Huy

2 Tống Minh Hải 3 Bùi Ngọc Luận

2

MỤC LỤC

TRANG Lời giới thiệu 1 Bài 1: Đại cương về hệ thống phun xăng điện tử 5 Bài 2: Kiểm tra, bảo dưỡng ECU và các bộ cảm biến 23

Bài 3: Kiểm tra, bảo dưỡng bầu lọc 68

Bài 4: Kiểm tra, bảo dưỡng vòi phun xăng điện tử 73

Bài 5: Kiểm tra, bảo dưỡng bơm xăng điện tử 85

Bài 6: Kiểm tra, bảo dưỡng bộ điều áp 100

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN

3

Tên môn học/mô đun: Sửa chữa & bảo dưỡng hệ thống phun xăng điện tử

Mã môn học/mô đun: C612021811

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun:

- Vị trí của mô đun: mô đun này được thực hiện sau khi học xong các môn học,

mô đun sau: Chính trị; Pháp luật;Tin học; Ngoại ngữ; Kỹ năng giao tiếp, Vẽ kỹ thuật; Vật liệu cơ khí; Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật; Cơ kỹ thuật; Kỹ thuật an toàn

và bảo hộ lao động; Công nghệ khí nén thuỷ lực; Thực hành nguội cơ bản; Kỹ thuật chung về ô tô và công nghệ sửa chữa; Sửa chữa và bảo dưỡng Cơ cấu phân phối khí, Sửa chữa và bảo dưỡng Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền và các bộ phận cố định, Sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống đánh lửa và khởi động, Sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống Nhiên liệu động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí, Sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống Nhiên liệu động cơ diesel, Sửa chữa và bảo dưỡng trang bị điện - điện tử trên ô tô, Sửa chữa

và bảo dưỡng hệ thống điều hòa không khí trên ô tô, Sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống truyền động, Sửa chữa và bảo dưỡng hộp số tự động trên ô tô, Sửa chữa và bảo dưỡng

hệ thống di chuyển, Sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống lái, Sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống phanh, Mô đun được bố trí ở học kỳ V của khóa học

- Tính chất của mô đun: mô đun chuyên môn nghề bắt buộc

Mục tiêu của môn học/mô đun:

- Kiến thức:

Trình bày đúng khái niệm, phân loại, ưu nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử

Trình bày đúng thành phần cấu tạo của hệ thống phun xăng điện tử

 Trình bày đúng nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên tắc làm việc của: Môđun điều khiển điện tử, các bộ cảm biến, bầu lọc xăng, bơm xăng điện từ, vòi phun xăng điện

từ

Phân tích đúng hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và phương pháp kiểm tra, bảo dưỡng các bộ phận hệ thống phun xăng điện tử

- Kỹ năng:

Nhận dạng cấu tạo, kiểm tra, sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống phun xăng điện

tử đúng quy trình, quy phạm, đúng phương pháp và đúng tiêu chuẩn kỹ thuật do nhà chế tạo quy định

Sử dụng đúng, hợp lý dụng cụ, thiết bị dùng tháo lắp, kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống phun xăng điện tử

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:

Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong công nghệ sửa chữa ô tô

 Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên

số

Lý thuyết

Thực hành

Kiểm tra *

Bài 1: Đại cương về hệ thống phun xăng điện tử

Để hạn chế các nhược điểm trên, các ôtô thế hệ mới sử dụng hệ thống phun xăng điện

tử Việc định lượng lượng xăng phun ra do ECU quyết định

Hệ thống phun xăng điện tử được ra đời nhằm khắc phục sự bất lợi của các động

cơ xăng sử dụng chế hòa khí Nó có ưu điểm là loại bỏ hoàn toàn việc định lượng và phân phối nhiên liệu bằng cơ khí Do vậy, hệ thống có kết cấu đơn giản hơn, công suất động cơ đạt cao hơn, kinh tế hơn và giảm ô nhiễm môi trường

Tuy nhiên việc kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa nguời thợ sửa chữa cần có tay nghề chuyên môn phải tốt về mặt cơ khí mà còn tốt về lĩnh vực điện tử và tin học

Mục tiêu:

- Phát biểu được khái niệm, phân loại, hệ thống phun xăng điện tử

- Trình bày được thành phần cấu tạo và nguyên tắc làm việc của hệ thống phun xăng điện tử

- Nhận dạng đúng thành phần và vị trí lắp đặt trên động cơ

Nội dung chính:

1 Khái niệm

2 Phân loại

3: Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động chung của hệ thống phun xăng điện tử

4 Quy trình và yêu cầu tháo lắp hệ thống phun xăng điện tử

5 Tháo, lắp hệ thống

1 Khái niệm

6

Hệ thống phun xăng điện tử, nó là hệ thống phun xăng đơn điểm hoặc đa điểm, áp suất phun của kim phun được giữ không đổi, kim phun phun gián đoạn và có chu kỳ,

để định lượng nhiên liệu phun bằng cách nguời ta thay đổi thời gian mở kim phun

* Hệ thống phun đơn điểm: Là hệ thống phun xăng điện tử, người ta sử dụng một hoặc hai kim phun bố trí ở trung tâm để phân phối nhiên liệu cho các xy lanh của động

cơ ở kiểu này sự phân phối nhiên liệu cho các xy lanh gần giống động cơ sử dụng bộ chế hòa khí

* Hệ thống phun xăng đa điểm: Số lượng kim phun được bố trí bằng với số xy lanh của động cơ Các kim phun được bố trí trên đường ống nạp, bên cạnh xu páp nạp *Đặc điểm của hệ thống phun xăng

- Cấp hoà khí đồng đều, tỉ lệ hoà khí chính xác đến từng xi lanh của động cơ

- Đáp ứng kịp thời lượng xăng phun ra khi góc mở của bướm ga thay đổi

- Hiệu chỉnh hỗn hợp khí nhiên liệu phù hợp với từng chế độ tải khác nhau

- Cắt nhiên liệu khi giảm tốc

- Hiệu suất nạp lớn

2 Phân loại

2.1 Phun xăng một điểm

- Hệ thống phun xăng đơn điểm: Hệ thống này dùng một vòi phun trung tâm, xăng được phun vào ống hút của động cơ rồi được hút vào các xilanh qua các cổ hút Loại này bố trí giống như hệ thống nhiên liệu dùng chế hoà khí

2.1 Phun xăng nhiều điểm

- Hệ thống phun xăng đa điểm: Hệ thống này dùng nhiều vòi phun để phun xăng vào các cổ hút của động cơ (phía trước xupáp nạp), nhờ vậy lượng xăng cung cấp vào các xilanh được đồng đều

Ngoài ra người ta còn dựa vào một số đặc điểm khác để phân loại

* Phân loại theo phương pháp xác định lưu lượng khí nạp

Căn cứ vào phương pháp xác định lưu lượng không khí nạp, người ta chia hệ thống phun xăng điện tử làm hai kiểu như sau

7

+ Kiểu D – EFI

ở kiểu này lưu lượng không khí nạp được xác định gián tiếp bằng cách kiểm tra

độ chân không sau bướm ga bằng một cảm biến gọi là cảm biến chân không (Vacuum Sensor) Độ chân không trong đường ống nạp được chuyển thành tín hiệu điện áp và được ECU tính toán xác định lượng không khí nạp tương ứng

+ Kiểu L - EFI

ở kiểu này bộ đo lưu lượng khí nạp được đặt sau bầu lọc không khí, do vậy tất cả lượng không khí nạp vào động cơ đều được kiểm tra trực tiếp bởi bộ đo lưu lượng khí nạp và tín hiệu này được ECU xác định

* Phân loại theo phương pháp phun

8

Nhiên liệu được phun đồng thời vào các xi lanh tương ứng một lần sau mỗi vòng quay của trục khuỷu Lượng nhiên liệu cần thiết để đốt cháy được phun trong 2 lần phun

* Phân loại theo phương pháp điều khiển

- Hệ thống phun xăng điều khiển cơ khí: Được điều khiển bằng cần ga, bơm cơ khí và bộ điều tốc để kiểm soát số lượng nhiên liệu phun vào động cơ

- Hệ thống phun xăng điều khiển thủy lực: Được trang bị các bộ phận di động bởi

áp lực của gió hay của nhiên liệu Điều khiển thủy lực sử dụng cảm biến cánh bướm gió và bộ phân phối nhiên liệu để điều khiển lượng xăng phun vào động cơ

- Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử: Được trang bị các cảm biến để nhận biết chế độ hoạt động của động cơ và bộ điều khiển trung tâm để điều khiển chế độ hoạt động của động cơ ở điều kiện tối ưu nhất

* Phân loại theo thời điểm phun xăng

Hệ thống phun xăng gián đoạn: Đóng mở kim phun một cách độc lập, không phụ thuộc vào xupáp Loại này phun xăng vào động cơ khi các xupáp mở ra hay đóng lại

Hệ thống phun xăng gián đoạn còn có tên là hệ thống phun xăng biến điệu

Hệ thống phun xăng đồng loạt: Là phun xăng vào động cơ ngay trước khi xu páp nạp mở ra hoặc khi xupáp nạp mở ra

Hệ thống phun xăng liên tục: Là phun xăng vào ống góp hút mọi lúc Bất kì lúc nào động cơ đang chạy đều có một số xăng được phun ra khỏi kim phun vào động cơ

Tỉ lệ hòa khí được điều khiển bằng sự giảm áp suất nhiên liệu taị các kim phun Do đó lưu lượng nhiên liệu phun ra cũng được giảm theo

3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động chung của hệ thống phun xăng điện tử 3.1 Cấu tạo của hệ thống phun xăng điện tử

áp xuất xăng trong ống phân phối tạo lực tác dụng lên màng van lớn hơn lực của lò xo

và lực do độ chân không ống nạp bên trong van ở chế độ không tải chậm, van điều áp cho xăng hồi về thùng nhiều còn ở các chế độ khác có thể không có xăng hồi hoặc xăng hồi ít

Vòi phun xăng có các loại sau:

Vòi phun khởi động lạnh:

Vòi phun này không làm việc thường xuyên mà chỉ phun trong thời gian ngắn khi máy khởi động ở nhiệt độ thấp để cùng vòi phun chính tạo hỗn hợp đậm giúp động

cơ khởi động dễ dàng Thời gian hoạt động của vòi phun khởi động lai do công tắc nhiệt – thời gian hoặc do cả công tắc nhiêt – thời gian và ECU điều khiển Trong 1 động cơ bố trí vòi phun khởi động lại ở đường ống nạp

Vòi phun chính có nhiều kiểu khác nhau và chịu điện áp khác nhau: loại điện áp cao 12V và có trở kháng cao (khoảng 11 - 13,8Ù) và loại điện áp thấp khoảng 5V có trở kháng thấp 1,3 – 1,7Ù phải nối qua điện trở phụ Cách điều khiển chúng cũng khác nhau: một số điều khiển theo điện áp còn một số vòi phun điều khiển theo cường độ dòng điện

3.2.2.Khối cấp khí:

11

Để điều khiển được phun xăng cần có cả hai tín hiệu cơ bản là: số vòng quay trục khuỷu động cơ và lưu lượng khí hút vào động cơ hoặc độ chân không sau bướm ga Vì

vậy, khối khí có thể cấu trúc theo 2 kiểu:

- Kiểu L - TYPE: Loại này đo trực tiếp lưu lượng không khí nạp bằng cảm biến

đo gió lắp ngay sau bầu lọc gió Cảm biến đo lưu lượng (hoặc thể tích) khí nạp có nhiều loại: đo lưu lượng có loại cánh, loại tấm và loại xoáy quang học KARMAN; đo trực tiếp khối lượng khí nạp có loại dây sấy, màng sấy

- Kiểu D - TYPE: Loại này dùng cảm biến chân không đo gián tiếp lưu lượng khí bằng độ chân không sau bướm ga

Khi động cơ hoạt động, không khí được hút vào động cơ qua bầu lọc gió, có thể qua cảm biến đo gió (L – TYPE) qua bướm ga hoặc đường khí không tải vào khoang chia khí rồi đến từng xi lanh Tại đây nếu vòi phun phun xăng thì không khí được hoà trộn với xăng tạo thành hoà khí có thành phần thích hợp để cấp cho xi lanh khi xupáp

mở ở chế độ không tải và khi máy nguội, van khí phụ mở, một phần khí bổ sung sẽ đi qua van này để vào khoang chia khí và xi lanh giúp động cơ hâm nóng nhanh hơn (chế

độ không tải nhanh) Khi máy đã nóng ấm, van khí phụ đóng, khí chỉ đi qua đường khí không tải nên động cơ trở về chế độ không tải chuẩn (đối với động cơ EFI) Đối với loại ECCS, chế độ không tải chuẩn được điều tiết bởi ECU máy thông qua van khí không tải

12

2.2.3 Khối điều khiển điện tử:

Khối điều khiển điện tử cú thể chia làm 3 nhúm:

a .Bộ điều khiển trung tõm ECU

n số vòng quay của động cơ

T p Thời l-ợng phun cơ bản

T i Thời l-ợng phun đã hiệu chỉnh

13

ECU tiếp nhận hai thông số cơ bản là thông số vận tốc trục khuỷu và lưu lượng khí nạp, phân tích, so sánh với thông số đã cài đặt sẵn rồi đưa ra tín hiệu điều khiển vòi phun phun trong thời gian Tp – gọi là thời lượng phun cơ bản

Trong mỗi thì hút của động cơ nếu khối lượng không khí nạp vào càng nhiều thì thời lượng phun xăng phải càng được kéo dài Để đáp ứng điều này ECU thu nhận thêm về chế độ tải trọng khác nhau của động cơ như khởi động lạnh, toàn tải, sưởi nóng sau khi

đã khởi động,…Căn cứ vào các thông tin này ECU tính toán thời lượng phun xăng bổ xung Tm

b Các cảm biến và tín hiệu bao gồm:

+ Cảm biến độ chân không đường ống nạp (D-TYPE):PIM

+ Cảm biến lưu lượng khí (L-TYPE): VS, KS, VG

+ Cảm biến góc quay trục khuỷu: G

+ Cảm biến tốc độ động cơ: NE

+ Cảm biến nhiệt độ nước: THW

+ Cảm biến nhiệt độ khí nạp: THA

+ Cảm biến vị trí bướm ga: có tín hiệu không tải IDL và tín hiệu vị trí bướm

ga VTA

+ Tín hiệu khởi động: STA từ khoá điện

+ Cảm biến tốc độ xe: SPD

+ Cảm biến ô xy: OX

+ Tín hiệu của biến trở: VAF (biến trở này được sử dụng trong hệ thống D-EFI

và L-EFI có cảm biến lưu lượng khí nạp loại xoáy Karman hoặc dây sấy mà không được trang bị cảm biến ô xy Nó được dùng để thay đổi tỉ lệ không khí - nhiên liệu của hỗn hợp không tải

+ Tín hiệu khởi động công tắc trung gian: NSW

+ Tín hiệu từ rơ le đèn hậu và sấy kính : ELS

+ Tín hiệu từ điêù hoà không khí: A/C

+ Cảm biến kích nổ: KNK

+ Giắc kiểm tra: TE1; TE2

c .Các bộ chấp hành: bao gồm:

+ Các vòi phun: (#10; #20)

+ Bộ điều khiển đánh lửa (IC đánh lửa): IGT

+ Van điều khiển tốc độ không tải: ISC

+ Bộ sấy cảm biến oxy: HT

14

+ Rơ le mở mạch điều khiển bơm nhiên liệu: FC

+ Đèn báo kiểm tra động cơ: W

Các cảm biến, các tín hiệu, các cơ cấu chấp hành và bộ điều khiển điện tử trung tâm ECU tạo nên nền tảng cho hệ thống điều khiển của động cơ Do vậy, hệ thống EFI được sử dụng thay thế cho chế hoà khí, đảm bảo tỷ lệ khí - nhiên liệu thích hợp cho động cơ bằng việc điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử theo các chế độ tải trọng khác nhau

Hoạt động

Khi khoá điện mở các cảm biến sẽ thu thập các thông số của động cơ gửi về bộ điều khiển trung tâm (ECU), trong đó có hai thông số cơ bản là lưu lượng khí nạp và tốc độ động cơ ECU kết hợp hai thông số này với các thông số khác, xử lý, so sánh với chương trình đã lập trình sẵn, rồi điều chỉnh tín hiệu phun xăng cho phù hợp và gửi tín hiệu này tới vòi phun nhiên liệu

Đồng thời khi đó bơm xăng cũng hoạt động tạo ra áp suất tại dàn phân phối Khi vòi phun nhận được tín hiệu phun xăng và mở ra, xăng có áp suất cao sẽ được phun vào đường nạp kết hợp với không khí do động cơ hút vào tạo thành hỗn hợp cung cấp cho động cơ

Hỗn hợp này do ECU, một số chi tiết khác như van khí phụ, công tắc nhiệt thời gian… điều chỉnh sao cho tối ưu nhất với từng chế độ làm việc của động cơ

3.2.4 Một số hệ thống điều khiển điển hình

1 Hệ thống phun xăng điện tử một điểm Mono – Jetronic

a Sơ đồ cấu tạo

1 Bình chứa xăng; 2 Bơm xăng; 3 Bộ lọc xăng; 4 Bộ điều chỉnh áp suất xăng;

5 Vòi phun chính; 6 Cảm biến nhiệt độ không khí; 7 ECU; 8 Động cơ điện điều

15

khiển bướm ga; 9 Cảm biến vị trí bướm ga; 10 Van điện; 11.Bộ tích tụ hơi xăng; 12 Cảm biến Lamdda; 13 Cảm biến nhiệt độ nước; 14 Bộ chia điện; 15.ắc quy; 16 Khoá điện; 17 Rơ le

b Nguyên lý làm việc

Khi động cơ đã hoạt động, xăng được bơm hút từ thùng chứa xuyên qua bầu lọc tới bộ điều chỉnh áp suất rồi được đưa tới vòi phun với áp suất khoảng 1 Kg/cm2 Đồng thời các cảm biến ghi nhận thông tin về điều kiện làm việc của động cơ và gửi về bộ điều khiển trung tâm (ECU) Với các thông tin này ECU so sánh với thông số chuẩn và điều đưa tín hiệu điều khiển vòi phun

Nhận được tín hiệu này vòi phun mở và xăng đựơc phun ra hoà trộn với không khí hút vào động cơ Ở hệ thống này xăng được phun ra tại một điểm duy nhất trên đường nạp, ngay phía trên bướm ga ( do vậy hệ thống phun xăng này còn được gọi là

hệ thống phun xăng trung tâm) Lượng xăng phun ra phụ thuộc vào độ dài tín hiệu điều khiển từ ECU

Trên hệ thống này, ở các chế độ khác nhau hỗn hợp đều được ECU điều chỉnh tự động để tạo ra được hỗn hợp phù hợp với từng chế độ đồng thời đảm bảo sao cho mức

độ độc hại là nhỏ nhất

Hệ thống phun xăng điện tử một điểm Mono – Jetronic không khác phục được nhược điểm cố hữu của bộ chế hoà khí là cung cấp xăng không đồng đều giữa các xi lanh của động cơ

2.Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm L – Jetronic

Các tín hiệu đầu vào của hệ thống L – Jetronic bao gồm:

1.Cảm biến lưu lượng không khí nạp, gọi tắt là bộ đo gió (VS, PIM).; 2.Cảm biến số vòng quay của động cơ (IG).; 3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW).; 4 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (THA).; 5.Cảm biến độ cao (HAC).; 6.Cảm biến ôxy (OX).; 7.Tín hiệu khởi động (STA).; 8.Tín hiệu điện áp của accu (+B); 9.Cảm biến tốc

độ xe (SPD)

Trong hệ thống L-Jetronic, ECU ( Electronic Control Unit ) xác định tình trạng làm việc của động cơ thông qua các tín hiệu và các cảm biến gởi về ECU và ECU chỉ điều khiển thời gian mở của các kim phun được gọi tắt là điều khiển EFI

a Sơ đồ cấu tạo

L- Jectronic là hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm, được điều khiển bằng điện tử

16

Quá trình phun và định lượng nhiên liệu được thực hiện nhờ sự kết hai thông số lưu lượng khí nạp và số vòng quay của động cơ, dưới sự điểu khiển đặc biệt của bộ điểu khiển trung tâm ECU

Xăng được phun vào cửa nạp của động cơ chính xác theo từng chu kì làm việc của động cơ

Hệ thống phun xăng điện tử L- Jectronic bao gồm các thành phần chính sau:

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu

- Hệ thống các cảm biến

- Hệ thống định lượng nhiên liệu

- Các cơ cấu hỗ trợ

1 Bình chứa xăng; 2 Bơm xăng điện; 3 Bầu lọc xăng; 4 Dàn phân phối xăng;

5 Bộ điều chỉnh áp suất xăng; 6 Bộ điều khiển trung tâm ( ECU); 7 Vòi phun chính

8 Vòi phun khởi động; 9 Vít điểu chỉnh tốc độ chạy không tải; 10 Cảm biến vị trí bướm ga; 11 Bướm ga; 12 Cảm biến lưu lượng khí nạp; 13 Rơ le mở mạch; 14

17

Cảm biến lambda; 15 Cảm biến nhiệt độ động cơ; 16 Công tắc nhiệt thời gian; 17

Bộ đánh lửa; 18 Van gió phụ; 19 Vít điều chỉnh hỗn hợp chạy không tải; 20 ắc quy

b Nguyên lý làm việc:

Khi khoá điện mở các cảm biến sẽ thu thập các thông số của động cơ gửi về bộ điều khiển trung tâm (ECU), trong đó có hai thông số cơ bản là lưu lượng khí nạp và tốc độ động cơ ECU kết hợp hai thông số này với các thông số khác, xử lý, so sánh với chương trình đã lập trình sẵn, rồi điều chỉnh tín hiệu phun xăng cho phù hợp và gửi tín hiệu này tới vòi phun nhiên liệu

Đồng thời khi đó bơm xăng cũng hoạt động tạo ra áp suất tại dàn phân phối Khi vòi phun nhận được tín hiệu phun xăng và mở ra, xăng có áp suất cao sẽ được phun vào đường nạp kết hợp với không khí do động cơ hút vào tạo thành hỗn hợp cung cấp cho động cơ

Hỗn hợp này do ECU, một số chi tiết khác như van khí phụ, công tắc nhiệt thời gian… điều chỉnh sao cho tối ưu nhất với từng chế độ làm việc của động cơ

3.Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm LH – Jetronic

a, Sơ đồ cấu tạo

1 Thùng xăng; 2.Bơm xăng; 3 Bầu lọc; 4 ECU; 5 Vòi phun chính; 6 Dàn phân

phối; 7.Bộ điều áp xăng; 8 ống góp hút; 9 Cảm biến vị trí bướm ga; 10 Thiết bị đo gió kiểu dây nung nóng; 11 Cảm biến ôxy trong khí xả; 12 Cảm biến nhiệt độ động cơ; 13 Bộ chia điện; 14 van khí phụ; 15 ắc quy; 16 Khoá điện

4 Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm Motronic

Khác với hệ thống L-Jetronic, ở hệ thống Motronic ECU động cơ điều khiển các chức năng sau:

1 Điều khiển thời gian phun nhiên liệu của các kim phun (EFI).; 2Điều khiển thời điểm đánh lửa sớm (ESA).; 3 Điều khiển tốc độ cầm chừng (ISC).; 4 Điều khiển hệ thống chẩn đoán.; 5.Điều khiển bơm nhiên liệu.; 6 Điều khiển quạt làm mát động cơ.; 7.Điều khiển các thiết bị chống ô nhiểm.; 8.Điều khiển đường ống nạp.; 9 Điều khiển thời điểm đóng mở của các xú pap.; 10 Điều khiển bướm ga thông minh.; 11 Chức năng an tòan.; 12 Chức năng dự phòng

Tên gọi Motronic được áp dụng cho các nước châu âu Riêng ở Nhật Bản thì ở các hãng có các tên gọi khác nhau, ví dụ hãng Toyota gọi là TCCS, hãng Nissan - ECCS, hãng Honda gọi là hệ thống PGM – FI … Các quốc gia khác thường gọi là hệ thống phun đa điểm MPI) hoặc hệ thống phun đơn điểm (TBI)

Tín hiệu đầu vào của hệ thống Motronic bao gồm:

1.Bộ đo lưu lượng không khí nạp.; 2 Tín hiệu G ; 3 Tín hiệu Ne.; 4.Cảm biến vị trí bướm ga.;

5.Cảm biến bàn đạp ga.; 6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 7.Cảm biến nhiệt độ không khí nạp; 8Cảm biến ôxy.; 9Cảm biến độ cao ; 10.Cảm biến tốc độ xe.;11.Cảm biến kích nổ.; 12 Tín hiệu khởi động.; 13 Tín hiệu điện áp của ắc quy.; 14.Tín hiệu tải điện.; 15.Tín hiệu hệ thống điều hòa.; 16.Tín hiệu áp suất bộ trợ lực lái.; 17.Và một

số tín hiệu khác

a Sơ đồ cấu tạo

19

1.Bình chứa xăng; 2.Bơm xăng; 3.Bộ lọc xăng; 4 Dàn phân phối; 5 Bộ điều áp xăng; 6.Bôbin; 7 Bộ chia điện; 8 Vòi phun chính; 9 Cảm biến vị trí bướm; 10 Van khí phụ;

11 Lưu lượng kế không khí; 12 Cảm biến Lambda; 13.Cảm biến nhiệt độ động cơ;

14 Cảm biến tốc độ động cơ; 15.ECU

b Nguyên lý làm việc

Nguyên lý hoạt động của hệ thống này cơ bản giống hệ thống phun xăng L – Jetronic Điểm khác biệt là hệ thống phun xăng Motronic có bộ điều khiển trung tâm điều khiển tích hợp hai qua trình phun xăng và đánh lửa Trên hệ thống này sử dụng cảm biến vị trí trục khuỷu do vậy ECU sẽ điều khiển chính xác được thời điểm phun

và thời điểm đánh lửa

5 Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI

a Sơ đồ cấu tạo:

20

1.Bình chứa xăng; 2.Bơm xăng; 3.Van EGR; 4 Cảm biến vị trí bướm ga; 5.Cảm biến

áp suất đường ống nạp; 6.ECU; 7 Hộp than hoạt tính; 8 Van lọc; 9 Bơm cao áp; 10.Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 11.Cảm biến áp suất nhiên liệu; 12 Van điều áp;

13.Cảm biến nhiệt độ động cơ; 14 Vòi phun; 15.Bôbin; 16.Cảm biến kích nổ; 17.Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 18.Cảm biến tốc độ động cơ

b Nguyên lý hoạt động:

Khi động cơ hoạt động, các cảm biến xác định lưu lượng không khí nạp, số vòng quay của động cơ, tải động cơ, nhiệt độ nước làm mát và sự tăng tốc - giảm tốc Các cảm biến gửi tín hiệu về ECU, sau đó ECU sẽ hiệu chỉnh thời gian phun và gửi tín hiệu đến các kim phun thông qua bộ biến đổi điện áp EDU, các kim phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp, lượng nhiên liệu phun tuỳ thuộc vào thời gian tín hiệu

từ ECU Thời điểm phun nhiên liệu thay đổi theo chế độ tải của động cơ Khi động cơ làm việc ở chế độ tải thấp, nhiên liệu được phun vào ở cuối kỳ nén như ở động cơ Diesel Bằng cách đó, nhiên liệu được đốt cháy hoàn toàn do sự hình thành hỗn hợp xăng-không khí một cách lý tưởng Khi động cơ làm việc ở chế độ tải cao, nhiên liệu được phun vào ở kỳ nạp Điều này có thể làm cho nhiên liệu và không khí hoà trộn đồng đều như ở các động cơ phun xăng không trực tiếp trước đây nhằm nâng cao công suất động cơ

Phần lớn động cơ sử dụng hệ thống GDI đều đánh lửa trực tiếp không bộ chia điện, bướm ga thông minh, cảm biến bàn đạp ga

4 Quy trình và yêu cầu tháo lắp hệ thống phun xăng điện tử

* Yêu cầu tháo lắp hệ thống phun xăng điện tử

a.Tháo/lắp khối nhiên liệu

 Trước khi làm việc trên hệ thống nhiên liệu, hãy ngắt cáp ra khỏi cực âm ắc quy

 Không đựoc làm việc trên hệ thống nhiên liệu khi gần nguồn lửa Không bao giờ được hút thuốc khi làm việc

 Trước khi tháo bất kỳ bộ phận nào của hệ thống nhiên liệu, hãy cẩn thận để xăng khỏi trào ra, ta làm như sau:

 Đặt 1 khay dưới chỗ ống nối

 Nới lỏng từ từ đầu mối nối

 Tháo đầu ống nối ra

21

 Bịt đầu ống nối bằng nút cao su

 Khi tháo lắp cần chú ý:

 Không dùng lại các vòng đệm cao su

 Khi thay các vòng đệm cao su chú ý không làm hỏng chúng

 Trước khi lắp phải dùng phải dùng xăng bôi trơn vòng đệm cao su, không được dùng dầu máy, dầu phanh, dầu chuyển động

 Sau khi làm việc sửa chữa xong phải kiểm tra chắc chắn không có sự rò rỉ xăng

b Tháo lắp khối điện tử

1) Trước khi tháo các giắc cắm, đầu nối phải tắt khoá điện hoặc tháo cáp âm ắc quy ra khỏi ắc quy

Chú ý:

Khi tháo cáp âm của ắc quy các tín hiệu chuẩn đoán đã được ghi dưới dạng mã hoá sẽ

bị xoá hết

Do đó cần phải đọc lại các tín hiệu chuẩn đoán trước khi tháo các âm ắc quy

2) Khi lắp bình điện chú ý không lắp sai các đầu dây cáp dương và cáp âm

3) Không để các chi tiết của hệ thống phun xăng điện tử EFI bị và đập mạnh khi tháo , đặc biệt chú ý với ECU

4) Phải hết sức cẩn thận khi sửa chửa hệ thống EFI vì chỉ cần chạm nhẹ đũa đo vào các mạch bán dẫn dày đặc cũng có thể gây ra các sự cố kỹ thuật

5) Không được mở nắp hộp ECU

6) Khi kiểm tra hệ thống lúc trời mưa, chú ý tránh để nước mưa lọt vào trong mạch, đầu dây khi rửa xe cũng chú ý không để bắn nước vào các chi tiết của hệ thống EFI, dây nối

7) Nếu cần thay chi tiết nên thay cả cụm

8) Phải cẩn thận khi rút giắc cắm

a) Nhả lẫy hãm , rút giắc cắm ra, phải cầm vảo giắc mà kéo

b) Khi cắm giắc vào phải cắm chặt, phải kiểm tra xem lẫy đã hăm chặt chưa 9) Khi dùng đồng hồ vạn năng kiểm tra mạch:

a) Nhẹ nhàng gỡ nắp cao su che nước ra (nếu là loại có cao su che nước)

b) Khi kiểm tra thông mạch, đo dòng hoặc điện áp phải đưa các đũa đo vào từ phía sau của giắc cắm (phía đầu dây vào giắc)

c) Không được dùng sức để cắm đũa đo vào giắc

d) Sau khi kiểm tra xong phải lắp lại nắp cao su che nước vào vị trí

23

Bài 2: Kiểm tra, bảo dưỡng ECU và các bộ cảm biến

Mã Bài: C612021811- 1 Giới thiệu:

- ECU là một bộ phận quan trọng trong hệ thống phun xăng điện tử Nó được lập trình trên Nó thực hiện nhiệm vụ là nhận thông tin và xử lý các thông tin để đưa các tín hiệu xung tới các bộ phận chấp hành Quá trình cung cấp nhiên liệu vào động

cơ đều được tính toán chính xác Vì vậy lượng nhiên liệu được cấp vào được đảm bảo tiết kiệm, kinh tế, công suất tối đa và đảm bảo khí thải ra môi trường nhỏ nhất

- Cảm biến là bộ phận xác định các tín hiệu chính xác của các bộ phận cần thiết cho quá trình tính toán và điều chỉnh lưu lượng nhiên cho các chế độ làm việc của động cơ

- Bài này nhằm giúp cho học sinh- sinh viên nắm được nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và hiện tượng hư hỏng của ECU và các bộ cảm biến

- Giúp cho học sinh- sinh viên hình thành kỹ năng tháo, lắp kiểm tra và thực hiện công việc bảo dưỡng , thay thế ECU và các bộ cảm biến theo đúng chủng loại và các yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo an toàn

1 Mô đun điều khiển điện tử

2 Nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên tắc làm việc của các bộ cảm biến

3 Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng của Môđun điều khiển điện tử và các bộ cảm biến

4 Kiểm tra, bảo dưỡng máy tính và các bộ cảm biến

1 Mô đun điều khiển điện tử

1.Nhiệm vụ

Nó có nhiệm vụ thu nhận các tín hiệu từ các cảm biến, chuẩn hóa chúng, tính toán

và đưa ra tín hiệu điều khiển để điều khiển phun xăng, đánh lửa, không tải sao cho động cơ làm việc đạt chỉ tiêu động lực, kinh tế và giảm thiểu ô nhiểm môi trường nhất

2 Cấu tạo và nguyên tắc làm việc

2.1 Cấu tạo

24

Thực chất ECU là một hộp kim loại hoặc nhựa trong cú chứa cỏc linh kiện điện tử được sắp xếp, bố trớ trờn những mạch in Bờn ngoài cú bố trớ giắc cắm giỳp ECU liờn

hệ với cỏc vũi phun, cỏc cảm biến, …ECU cú thể chia ra thành cỏc phần sau:

- Bộ nhớ ROM: là nới chứa cỏc chương trỡnh đó cài đặt sẵn, chỉ cho phộp đọc cỏc thụng số cần thiết, khụng cho phộp ghi hay sửa chữa

- Bộ nhớ RAM: là nơi tiếp nhận, lưu trữ, phõn tớch, so sỏnh cỏc thống số thu được với thụng số cài đặt sẵn trong bộ nhớ ROM Qua đú sẽ chọn ra một tớn hiệu phự hợp để điều khiển cỏc vũi phun hoặc đưa ra cỏc tớn hiệu cảnh bỏo sự cố

- Cỏc mạch vào/ ra: Dựng để chuẩn hoỏ tớn hiệu, lọc, khuếch đại tớn hiệu, đưa tớn hiệu

ra ngoài

- Bộ biến đổi tớn hiệu: Dựng để biến đổi tớn hiệu thu được thành cỏc xung

- Cỏc cực của ECU được đỏnh dấu theo thứ tự nhất định Thụng thường ổ giắc cắm chia thành hai hàng hàng cực

2.2 Nguyờn tắc hoạt động

ECU tiếp nhận hai thụng số cơ bản là thụng số vận tốc trục khuỷu và lưu lượng khớ nạp, phõn tớch, so sỏnh với thụng số đó cài đặt sẵn rồi đưa ra tớn hiệu điều khiển vũi phun phun trong thời gian Tp – gọi là thời lượng phun cơ bản

Trong mỗi thỡ hỳt của động cơ nếu khối lượng khụng khớ nạp vào càng nhiều thỡ thời lượng phun xăng phải càng được kộo dài Để đỏp ứng điều này ECU thu nhận thờm về

n số vòng quay của động cơ

T p Thời l-ợng phun cơ bản

T i Thời l-ợng phun đã hiệu chỉnh

25

chế độ tải trọng khác nhau của động cơ như khởi động lạnh, toàn tải, sưởi nóng sau khi

đã khởi động,…Căn cứ vào các thông tin này ECU tính toán thời lượng phun xăng bổ xung Tm

Nhận thấy việc mở vòi phun được điều khiển bằng dòng điện của ắc quy do đó thời lượng mở vòi phun sẽ phụ thuộc vào điện áp ắc quy Mà trên ôtô nguồn điện áp này không ổn định Nguồn điện áp yếu sẽ làm tăng thời gian cần thiết để từ hoá cuộn dây trong vòi phun dẫn đến thời lượng phun xăng bị rút ngắn, hỗn hợp sẽ nghèo xăng Để giải quyết vấn đề này ECU được bố trí mạch bù trừ điện từ Điện áp ắc quy sẽ luôn được theo dõi và khi cần thiết mạch bù trừ sẽ kéo dài xung điều khiển mở vòi phun xăng thêm một thời lượng Tu

Như vậy thời gian phun xăng thực tế Ti sẽ là: Ti = Tp + Tm + Tu

Trong quá trình động cơ hoạt động thì giá trị Tm, Tu có thể bằng không hoặc lớn hơn

Tp rất nhiều Ví dụ: khi động hoạt động ở thời tiết lạnh hay kh chạy ở chế toàn tải thì thời lượng phun Tm lớn hơn từ hai tới ba lần thời lượng phun cơ bản Tp

Dưới đây là phương pháp tạo tín hiệu điều khiển thời lượng phun xăng

2.Nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên tắc làm việc của

các bộ cảm biến

2.1.Tín hiệu điện áp

2.1.1 Mạch nguồn

Mạch nguồn là các mạch điện cung cấp điện cho

ECU của động cơ Các mạch điện này bao gồm

khoá điện, relay chính EFI, v.v

Khi bật khoá điện ON, dòng điện chạy vào cuộn

bị xóa khi tắt khoá điện OFF

Ngoài ra tín hiệu điện áp còn được cấp cho ECU theo phương pháp sau:

Khi bật khoá đi\ện ở vị trí IG, ECU sẽ cấp một

dòng điện vào cuộn dây thông qua chân M-REL

làm cho cuộn dây rơ le hoạt động, và điện áp sẽ

được cấp tới chân cho +B của ECU

2.1.2 Mạch nối mát

ECU động cơ có 3 mạch nối mát cơ bản sau

đây:

- Nối mát để điều khiển ECU động cơ (E1):

Cực E1 này là cực tiếp mát của ECU động cơ

- Nối mát cho cảm biến (E2, E21): Các cực E2

và E21 các cực tiếp mát của cảm biến, và chúng

được nối với cực E1 trong ECU động cơ

Chúng tránh cho các cảm biến không bị phát

hiện các trị số điện áp lỗi bằng cách duy trì điện thế tiếp mát của cảm biến và điện thế tiếp mát của ECU động cơ ở cùng một mức

- Nối mát để điều khiển bộ chấp hành (E01, E02): Các cực E01 và E02 là các cực tiếp mát cho bộ chấp hành, như cho các bộ chấp hành, van ISC và bộ sấy cảm biến tỷ lệ hoà khí

2.1.3 Điện áp cực của cảm biến

Các cảm biến biến đổi các thông tin khác nhau

thành những thay đổi điện áp mà ECU động cơ

có thể phát hiện Có nhiều loại tín hiệu cảm

biến, nhưưng có 5 loại phươngpháp chính để

biến đổi thông tin thành điện áp

a, Điện áp VC (VTA, PIM)

Một điện áp không đổi 5V (Điện áp

VC) để điều khiển bộ vi xử lý ở bên trong ECU

d?ng co éi?n ỏp khụng d?i này, c?c VC, làm

nguồn điện cho cảm biến Trong loại cảm biến

này, một điện áp (5V) được đặt giữa các cực

VC và E2 Sau đó thay góc mở bướm ga hoặc

áp suất đường ống nạp, tín hiệu điện áp ra thay

đổi giữa 0 và 5V

Nếu có sự cố trong mạch ổn áp hoặc ngắn

mạch VC, nguồn điện cấp cho bộ vi xử lý sẽ bị

Mạch nối mát

27

ngắt, làm cho ECU động cơ ngừng hoạt động và động cơ bị chết máy

b, Điện áp nhiệt điện trở (THW, THA)

Giá trị điện trở của nhiệt điện trở thay đổi theo

nhiệt độ Vì vậy các nhiệt điện trở được sử

dụng trong các thiết bị như cảm biến nhiệt độ

nước và cảm biến nhiệt độ khí nạp, để phát

hiện các thay đổi của nhiệt độ Trong hình

minh họa, điện áp được cấp vào nhiệt điện trở

của cảm biến từ mạch ổn áp (5V) trong ECU

động cơ qua điện trở R Các đặc tính của nhiệt

điện trở này được ECU động cơ sử dụng để

phát hiện nhiệt độ bằng sự thay đổi điện áp tại

điểm A trong hình minh họa Khi nhiệt điện trở hoặc mạch của dây dẫn này bị hở, điện

áp tại điểm A sẽ là 5V, và khi có ngắn mạch từ điểm A đến cảm biến này, điện áp sẽ là 0V Vì vậy, ECU động cơ sẽ phát hiện một sự cố bằng chức năng chẩn đoán

c Điện áp ON/OFF

- Các thiết bị dùng công tắc (IDL, NSW)

Khi điện áp bật ON và tắt OFF, làm cho cảm biến này phát hiện được tình trạng Bật/Tắt của công tắc Một điện áp 5V được ECU động cơ cấp vào công tắc này Điện

áp ở cực ECU động cơ là 5V khi công tắc này Tắt OFF, và 0V khi công tắc này Bật

ON ECU động cơ dùng sự thay đổi điện áp này để phát hiện tình trạng của cảm biến

- Các thiết bị dùng transistor (IGF, SPD)

Đây là một thiết bị dùng chuyển mạch của transistor thay cho công tắc Như với thiết

bị trên đây, việc Bật ON và Tắt OFF điện áp được dùng để phát hiện điều kiện làm việc của cảm biến

Đối với các thiết bị sử dụng transistor, một điện áp 5V được đặt vào cảm biến từ ECU động cơ, và ECU động cơ sử dụng sự thay đổi điện áp đầu cực khi transistor bật ON hoặc ngắt OFF để phát hiện tình trạng của cảm biến này

- Ngoài ra một số thiết bị sử dụng điện áp 12V

của ắc quy

d Sử dụng nguồn điện khác từ ECU động cơ

(STA, STP)

ECU động cơ xác định xem một thiết bị khác

đang hoạt động hay không bằng cách phát hiện

điện áp được đặt vào khi một thiết bị điện khác

đang hoạt động

Hình minh họa thể hiện một mạch điện của đèn phanh, và khi công tắc bật ON, điện

áp 12V của ắc quy được đặt vào cực ECU động cơ, và khi công tắc này bị ngắt OFF, điện áp sẽ là 0V

e,Điện áp do cảm biến tạo ra (G, NE, OX, KNK)

2.2.Cảm biến tốc độ động cơ và cảm biến ví trí piston

Đây là tín hiệu vô cùng quan trọng trong việc

điều khiển phun xăng và đánh lửa Như đã giới

thiệu ở MD10 thì cảm biến đánh lửa thường sử

dụng ba loại chính đó là: Cảm biến điện từ loại

nam châm đứng yên hoặc nam châm quay,

cảm biến quang và cảm biến phần tử Hall…

Trong MD12 này chúng ta nghiên cứu kỹ về

loại cảm biến điện từ

2.2.1.Cảm biến vị trí piston (hay còn gọi là

cảm biến G)

Báo cho ECU biết vị trí điểm chết trên hoặc trước điểm chết trên của piston Trong một số trường hợp, chỉ có vị trí của piston xylanh số 1 (hoặc số 6) được báo về ECU, còn vị trí các xylanh còn lại sẽ được tính toán Công dụng của cảm biến này là để ECU xác định thời điểm đánh lửa và cả thời điểm phun Vì vậy, trong nhiều hệ thống điều khiển động cơ, số xung phát ra từ cảm biến phụ thuộc vào kiểu phun (độc lập, nhóm hay đồng loạt) và thường bằng số lần phun trong một chu kỳ Trên một số xe, tín hiệu

vị trí piston xylanh số 01 còn dùng làm xung reset để ECU tính toán và nhập giá trị mới trên RAM sau mỗi chu kỳ (2 vòng quay trục khuỷu)

2.2.2.Cảm biến tốc độ động cơ (hay còn gọi là tín hiệu NE)

Dùng để báo tốc độ động cơ để tính toán hoặc tìm góc đánh lửa tối ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xylanh Cảm biến này cũng được dùng vào mục đích điều khiển tốc độ không tảihoặc cắt nhiên liệu ở chế độ không tảicưỡng bức

Có nhiều cách bố trí cảm biến G và NE trên động cơ: trong bộ chia điện, trên bánh đà, hoặc trên bánh răng cốt cam Đôi khi ECU chỉ dựa vào một xung lấy từ cảm biến hoặc

IC đánh lửa để xác định vị trí piston lẫn tốc độ trục khuỷu

Chúng ta sẽ nghiên cứu một số mạch điện và dạng xung của tín hiệu G và Ne với số răng khác nhau

1 Tín hiệu G (1 cuộn kích 4 răng)

Tín hiệu NE (1 cuộn kích 24 răng)

29

2.Tín hiệu G (1 cuộn kích, 2 răng)

Tín hiệu NE (1 cuộn kích, 24 răng)

3 Tín hiệu G1 và G2 (2 cuộn kích, 1 răng)

Tín hiệu NE (1 cuộn kích, 24 răng)

4 Tín hiệu NE (1 cuộn kích, 4 răng)

TÝn hiÖu G2

G

180o

CA

30

Loại này là loại đặc biệt khi dạng xung 1 cuộn dây chung cho G và Ne kết hợp với IC đánh lửa

5 Tín hiệu G (1 cuộn kích, 1 răng)

Tín hiệu Ne (2 cuộn kích, 4 răng)

6 Tín hiệu NE (2 cuộn kích, 4 răng)

31

7 Tín hiệu G (1 cuộn kích, 1 răng)

Tín hiệu NE (1 cuộn kích, 4 răng)

2.3.Cảm biến lượng không khí nạp

Khối lượng không khí nạp vào động cơ biểu thị trạng thái tải của nó Sự kiểm tra lưu lượng không khí nhằm để xác định tất cả các sự thay đổi tải của động cơ trong suốt quá trình xe hoạt động Sự mài mòn của các khi tiết, mụi than bám trong buồng đốt, điều chỉnh các xú pap sai lệch… đều ảnh hưởng đến lưu lượng không khí nạp Có rất nhiều phương pháp để đo lượng không khí nạp này Dựa trên phương pháp đo ta có 2 loại đó là đo trực tiếp và đo gián tiếp

2.3.1.Loại đo trực tiếp

a Loại dùng cánh đo gió (đo gió kiểu trượt)

Lượng không khí nạp phải đi qua bộ đo lưu lượng không khí trước khi vào động cơ, ngay cả khi động cơ tăng tốc lượng không khí nạp phải được kiểm tra chính xác Phương pháp kiểm tra lưu lượng không khí nạp sẽ đáp ứng tốt thành phần hỗn hợp tức thời, chính xác ở mọi chế độ tốc độ của động cơ

Bộ đo lưu lượng không khí nạp là một trong các cảm biến quan trọng trong hệ thống phun xăng Nó dùng để tính toán xác định thời gian phun cơ bản Thời gian phun cơ bản là thời gian phun mà ECU chỉ tính đến lượng không khí nạp thực tế vào xy lanh của động cơ dựa trên cơ sở lý thuyết ( A/F = 14,7/1 )

Cấu trúc cơ bản của bộ đo gió bao gồm một tấm cảm biến (van trượt) đặt trên đường di chuyển của không khí, lò xo xoắn hoàn lực và một điện thế kế Ngoài ra trên bộ đo gió còn bố trí vít điều chỉnh tỉ lệ hỗn hợp không tải(vít CO), cảm biến nhiệt độ không khí nạp, công tắc điều khiển bơm nhiên liệu, buồng giảm dao động và cánh cân bằng Nguyên lý của bộ đo dựa vào cơ sở kiểm tra hợp lực của dòng không khí nạp tác dụng lên cánh cảm biến Tấm cảm biến được giữ bằng một lò xo, lò xo luôn có khuynh hướng chống lại sự tác động của không khí Khi khối lượng không khí nạp gia tăng thì tấm cảm biến sẽ di chuyển nhiều và tiết diện mở của nó sẽ lớn ra Khi vị trí của tấm cảm biến thay đổi, tiết diện lưu thông của bộ đo cũng thay đổi theo Như vậy có sự quan hệ giữa góc vạch của tấm cảm biến và lưu lu?ng khụng khớ n?p

Bộ đo lưu lượng không khí phải có độ nhạy cao, nhất là trường hợp lưu lượng không khí nạp giảm đòi hỏi góc vạch phải chính xác Một cánh cân bằng được lắp chung với

180o CA

32

cánh cảm biến, có nhiệm vụ làm giảm sự rung động của cánh cảm biến dưới tác dụng của các luồng không khí nạp của các xy lanh khác nhau và giới hạn độ mở tối đa của cánh cảm biến Vị trí của tấm cảm biến được chuyển thành một điện áp nhờ thế điện

kế Điện áp đi ra từ cảm biến xác định lưu lượng không khí nạp và gởi về ECU

Đối với loại này có đặc điểm sau: khi lưu lượng không khí nạp đi qua bộ đo gió gia tăng thì tín hiệu điện áp VS từ con trượt gởi về ECU sẽ tăng Loại này thường được sử dụng phổ biến trong hệ thống L-Jetronic và một số động cơ trong hệ thống Motronic

Điện thế kế bao gồm nhiều điện trở mắc như hình vẽ bên dưới Điện áp nguồn cung cấp cho bộ đo gió (VB – E2) từ 12 vôn đến 14 vôn, điện áp tín hiệu VS từ con trượt gởi về ECU để xác định lưu lượng không khí nạp

VB-E2: Điện nguồn cung cấp cho bộ đo gió

VC -E2: Điện áp so sánh từ bộ đo gió gởi về

ECU

VS -E2: Điện áp tín hiệu dùng để xác định

lưu lượng không khí nạp

33

E2: Mát cảm biến

Chúng ta thấy rằng điện áp tín hiệu VS chịu ảnh hưởng của điện áp ắc quy và máy phát điện Tín hiệu VS được gởi về ECU, từ đó ECU xác định lượng không khí nạp vào động cơ theo biểu thức

Lượng không khí nạp:

Khi VB = 0 -> lượng nhiên liệu phun không xác định

Khi VS = 0 -> hiệu số VC và VS là lớn nhất Do vậy lượng nhiên liệu phun là tối thiểu

Khi VC = 0 -> lượng nhiên liệu phun sẽ rất lớn khi bướm ga mở nhỏ và sẽ giảm dần khi cánh bướm ga mở lớn Điều này sẽ làm cho động cơ không thể hoạt động được

Lượng không khí đi qua bộ đo gió gồm hai đường, một đường chính qua tấm cảm biến

và đường thứ hai đi tắt qua cánh cảm biến Lượng không khí đi tắt được điều chỉnh bởi vít điều chỉnh hỗn hợp cầm chừng

Lưu lượng không khí nạp vào động cơ được xác định bởi độ mở của cánh bướm ga Nếu lượng không khí đi tắt gia tăng, lượng không khí đi qua cảm biến sẽ giảm, góc mở của cảm biến bé Ngược lại, nếu lượng không khí đi tắt giảm, lượng không khí đi qua tấm cảm biến sẽ gia tăng và góc vạch của cảm biến lớn Do lượng phun cơ bản được xác định bởi góc mở của tấm cảm biến, do đó tỉ số giữa không khí và nhiên liệu bị thay đổi khi thay đổi lượng không khí đi tắt Vì vậy, nếu hiệu chỉnh sai sẽ làm gia tăng hàm lượng khí CO có trong khí thải

S C

B

V V

E V Q





34

ở một số hãng thì công tắc điều khiển bơm xăng được bố trí bên trong bộ đo gió Khi động cơ hoạt động thì công tắc On và khi động cơ dừng, công tắc Off, ở sơ đồ trên, bộ đo gió có bốn cực là VB, VC, VS và E2 THA là tín hiệu của cảm biến nhiệt

độ không khí nạp và FC và E1 là hai cực của công tắc điều khiển rơ bơm

Một số động cơ, điện nguồn cung cấp cho bộ đo gió lấy từ cực +B của rơ le chính, như động cơ (22R-E)

Động cơ sử dụng bộ đo gió van trượt thì đòi hỏi mạch không khí từ bộ đo gió đến các

xy lanh của động cơ phải thật kín Khi có sự rò rỉ, lượng không khí này vào xy lanh của động cơ sẽ không được bộ đo gió kiểm tra, do vậy hỗn hợp cung cấp cho động cơ

bị nghèo và động cơ khó hoạt động nhất là ở tốc độ thấp

2.4.Cảm biến đo gió kiểu xoáy lốc (Karman)

2.4.1.Karman kiểu quang

Là loại cảm biến đo lưu lượng gió kiểu quang đo trực tiếp thể tích khí nạp So với kiểu trượt, nó có ưu điểm là nhỏ gọn và nhẹ hơn Ngoài ra, cấu trúc đường ống đơn giản sẽ giảm trở lực trên đường ống nạp

a Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cảm biến Karman quang bao gồm một trụ đứng đóng vai trò của bộ tạo dòng xoáy, được đặt ở giữa dòng khí nạp Khi dòng khí đi qua, sự xoáy lốc sẽ được hình thành phía sau bộ tạo xoáy còn gọi là các dòng xoáy Karman

Các dòng xoáy Karman đi theo rãnh hướng làm rung một gương mỏng được phủ nhôm làm thay đổi hướng phản chiếu từ đèn LED đến photo - transistor Như vậy, tần số đóng mở của transistor này sẽ thay đổi theo lưu lượng khí nạp Tần số f được xác định theo công thức sau:

Giã vµo

Ýt G-¬ng

Photo - transistor LED

Bé t¹o xo¸y

L-u l-îng giã trung b×nh

Giã vµo nhiÒu

1 Photo - transistor

2 Đèn led

3 Gương (được tráng nhôm)

4 Mạch đếm dòng xoáy

5 Lưới ổn định

6 Vật tạo xoáy

7 Cảm bíến áp suất khí trời

8 Dòng xoáy

VC

KS

E2 E1

ECU

Photo - transitor LED

36

Lỗ định hướng : phân bố dòng khí đi vào

Cục tạo xoáy : tạo các dòng xoáy lốc Karman

Bộ khuếch đại : tạo ra sóng siêu âm

Bộ phát sóng : phát các sóng siêu âm

Bộ nhận sóng : nhận các sóng siêu âm

Bộ điều chỉnh xung : chuyển đổi các sóng siêu âm đã nhận được thành các xung điện dạng số

b.Phương pháp đo gió

Khi dòng khí đi qua cục tạo xoáy dạng cột với mặt cắt hình tam giác, nó sẽ tạo ra 2 dòng xoáy ngược chiều nhau: một dòng theo chiều kim đồng hồ và dòng kia ngược chiều kim đồng hồ (dòng xoáy Karman) Tần số xuất hiện dòng xoáy tỉ lệ thuận với lưu lượng khí nạp tức phụ thuộc vào độ mở của cánh bướm ga

Khi không có dòng khí đi qua thì cục tạo xoáy không thể phát ra dòng xoáy Karman, vì thế sóng siêu âm được lan từ bộ phận phát sóng (loa) đến bộ nhận sóng (micro) trong một thời gian cố định T được dùng làm thời gian chuẩn để so

Đến bướm ga

Sóng siêu âm

Loa phát

Bộ nhận

Dòng xoáy Karman

37

Sóng siêu âm khi gặp dòng xoáy theo chiều kim đồng hồ đi qua sẽ truyền đến bộ nhận nhanh hơn tức thời gian để sóng siêu âm đi qua đường kính d của ống nạp T1 ngắn hơn thời gian chuẩn T

Dòng khí xoáy cùng chiều sóng siêu âm Dòng khí ngược chiều sóng siêu âm Trong trường hợp sóng siêu âm gặp dòng xoáy ngược chiều kim đồng hồ, thời gian để

bộ nhận sóng nhận được tín hiệu từ bộ phát là T2 lớn hơn thời gian chuẩn T

Như vậy, khi không khí đi vào xylanh, do các dòng xoáy thuận và nghịch chiều kim đồng hồ liên tục đi qua giữa bộ phát và bộ nhận nên thời gian đo được sẽ thay đổi Cứ mỗi lần thời gian sóng truyền thay đổi từ T2 đến T, bộ chuyển đổi sẽ phát ra 1 xung vuông

Khi gió vào nhiều, sự thay đổi về thời gian sẽ nhiều hơn và bộ điều chỉnh phát xung sẽ phát ra xung vuông với tần số lớn hơn Ngược lại, khi gió vào ít, ECU sẽ nhận được các xung vuông có mật độ thưa hơn Như vậy thể tích gió đi vào đường ống nạp tỉ lệ thuận với tần số phát xung của bộ điều chỉnh

Loa phát

Bộ nhận

Thời gian chuẩn

T1 T1 T1

T2 T2

Xung đã hiệu chỉnhT

Loa phát

Bộ nhận

Loa phát

Bộ nhận

Tín hiệu xung ra ở bộ biến đổi

Khi có nhiều không khí đi

qua

T

1

T2 T

Tín hiệu xung ra ở bộ biến đổi

Khi có ít không khí đi qua

T1

T2

38

c,Mạch điện

2.4 3 Cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt (trong LH - Jetronic)

Nguyên lý của bộ đo gió kiểu nhiệt dưạ trên sự phụ thuộc của năng lượng nhiệt W thoát ra từ một linh kiện được nung nóng bằng điện (phần tử nhiệt) như : dây nhiệt, màng nhiệt hoặc điện trở nhiệt (thermistor) được đặt trong dòng khí nạp vào khối lượng gió G đi qua và được tính theo công thức sau:

Trong đó:

K: hằng số tỉ lệ

t: chênh lệch nhiệt độ giữa phần tử nhiệt và dòng khí

n: hệ số phụ thuộc vào đặc tính trao đổi nhiệt giữa phần tử nhiệt và môi trường

Điện trở RH (được nung nóng) và điện trở bù nhiệt RK (làm bằng platin) được mắc vào hai nhánh của cầu Wheatstone Cả hai điện trở này đều được đặt trên đường ống nạp

Khi nối các ngõ vào của khuếch đại thuật toán l (OP AMP) với đường chéo của cầu,

OP AMP1 sẽ giữ cho cầu luôn được cân bằng (có nghĩa là VA –VB = 0) bằng cách điều khiển transitor T1 và T2 , làm thay đổi cường độ dòng điện chảy qua cầu

Như vậy, khi có sự thay đổi lượng không khí đi qua, giá trị điện trở đo RH thay đổi làm cho cầu mất cân bằng, OP AMP1 điều chỉnh dòng qua cầu giữ cho giá trị RH không đổi và cầu sẽ cân bằng với bất cứ vận tốc vào của dòng không khí Tín hiệu điện thế ra của mạch đo được lấy từ R2 có hệ số nhiệt điện trở rất nhỏ, do đó tỉ lệ thuận với dòng điện đi qua nó Tín hiệu này sau khi đi qua cầu phân thế gồm R3 và R4 được đưa đến OP AMP2 giữ chức năng chuyển phát Điện trở R4 dùng để điều chỉnh điện thế ở ngõ ra

n

G t K

Bộ tạo sóng

Bộ điều chỉnh

Bộ phát sóng

Bộ nhận sóng

39

Việc xác lập khoảng chênh lệch nhiệt độ t giữa phần tử nhiệt RH và nhiệt độ dòng khí được điều chỉnh bởi RP

Nếu t càng lớn thì độ nhạy của cảm biến càng tăng

Khi nhiệt độ không khí nạp thay đổi sẽ dẫn tới sự thay đổi t Vì vậy, vấn đề cân bằng nhiệt được thực hiện bởi RK mắc ở một nhánh khác của cầu Wheatstone Thông thường trong các mạch tỉ lệ RH : RK =1:10

Trong quá trình làm việc, mạch điện tử luôn giữ cho sự chênh lệch nhiệt độ t giữa dây nhiệt và dòng không khí vào khoảng 1500C (air mass sensor BOSCH)

Để làm sạch điện trở nhiệt (bị dơ vì bị bám bụi, dầu…), trong một số ECU dùng cho động cơ có phân khối lớn, với số xylanh Z  6 còn có mạch nung dây nhiệt trong vòng một giây, đưa nhiệt độ từ 1500C lên 10000C sau khi tắt khoá điện, trong trường hợp động cơ đã chạy trên 1500 vòng/phút, tốc độ xe trên 20km/h và nhiệt độ nước dưới 1500C (air mass senssor NISSAN) Theo số liệu của một số hãng, độ ẩm của không khí gần như không ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến

Trên cảm biến hãng HITACHI, cảm biến đo gió loại dây nhiệt thường được đặt trên mạch gió rẽ, song song với đường gió chính Nhờ vậy mà hoạt động của cảm biến ít phụ thuộc vào sự rung động của dòng khí

Thang đo của cảm biến từ 9  360 kg/h sai số 5  7% và có độ nhạy cao nhờ hằng số thời gian của mạch chỉ vào khoảng 20ms

Đối với các xe Mỹ (GM, FORD…) thay vì dây nhiệt, người ta sử dụng màng nhiệt Cảm biến đo gió loại màng nhiệt khắc phục được nhược điểm chủ yếu của loại dây nhiệt là độ bền cơ học của cảm biến được tăng lên

Cấu tạo của loại cảm biến này được thể hiện ở hình bên

Màng 5 gồm hai điện trở: điện trở đo RH và điện trở bù nhiệt RK được phủ trên một

đế làm bằng chất dẻo Sự chênh lệch nhiệt độ của RH với dòng không khí được giữ ở

70oC nhờ mạch tương tự Thang đo của cảm biến trong khoảng 15470 kg/h