Đề tài tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử

Đề tài tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử Đề tài tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử Đề tài tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử Đề tài tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử Đề tài tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử Đề tài tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử Đề tài tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử Đề tài tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử Đề tài tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử Đề tài tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử

Tín hiệu vào ECM Tín hiệu ra

Tín hiệu hồi tiếpHình 1.1: Nguyên lý điều khiển chung

CHƯƠNG II: HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ (PGM – FI)

I MÔ TẢ HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ (PGM – FI).

1.Sơ đồ khối.

Hệ thống phun xăng điện tử (PGM-FI – Programmed Fuel Injection) chia làm

3 nhóm chính: Các cảm biến (Đưa tín hiệu vào), ECM động cơ (Bộ xử lý trung tâm)

và các cơ cấu chấp hành (Tín hiệu ra)

Các cảm biến và cơ cấu chấp hành tạo nền tảng cho hệ thống phun xăng điện

tử, sự điều khiển đó được mô tả như sau:

ECM nhận tín hiệu từ các cảm biến đặt trên động cơ để biết chế độ hoạt độngcủa động cơ Sau đó đưa tín hiệu điện áp đến điều khiển các cơ cấu chấp hành vànhận tín hiệu phản hồi từ các cơ cấu chấp hành

Nguyên lý điều khiển chung của hệ thống

Bộ cảm biến Cảm biến áp suất đường ống nạp

Hình 1.2: Sơ đồ khối

2.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử 2.1 Vị trí các bộ phận hệ thống phun xăng điện tử.

Hình 1.3: Vị trí các bộ phận của hệ thống PGM-FI xe Future Neo FI

Hình 1.4: Bộ cảm biến và thân bướm ga (Future Neo FI)

Hình 1.5: Vị trí các bộ phận hệ thống PGM – FI (Air Blade)

Hình 1.6: Vị trí các bộ phận hệ thống PGM – FI (SCR)

Hình 1.7: Vị trí các bộ phận hệ thống PGM – FI (SHi)

Hình 1.9: Vị trí các bộ phận của hệ thống PGM – FI (Honda CBR 600 F4)

Hình 1.10: Vị trí các bộ phận của hệ thống PGM – FI (Honda VFR 800 VTEC)

Hình 1.11: Vị trí các bộ phận của hệ thống PGM – FI (Honda VTX 1800 C)

Hình 1.12: Vị trí các bộ phận hệ thống phun xăng điện tử (Suzuki GSX1300R)

2.2.Sơ đồ hệ thống và sơ đồ mạch điện

Hình 1.13: Sơ đồ hệ thống PGM – FI (Future Neo FI)(1)Công tắc máy

Hình 1.14: Sơ đồ mạch điện Future Neo FI(20)Cảm biến nhiệt độ dầu động cơ (21)Cuộn sạc

Hình 1.15: Sơ đồ mạch điện Air Blade

Hình 1.16: Sơ đồ mạch điện trên SCR

Hình 1.17: Sơ đồ mạch điện trên xe Shi

Hình 1.18: Sơ đồ hệ thống PGM – FI trên Honda CBR 600 F

19.Van kiểm tra PAIR.

20.Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT).21.Cảm biến vị trí trục khuỷu

22.Cảm biến O2 (loại G)23.Màn hình báo nhiệt độ nước (LCD).24.Relay ngắt nhiên liệu

Hình 1.19: Sơ đồ mạch điện hệ thống PGM-FI xe Honda CBR 600F

MIL

Hình 1.20: Sơ đồ hệ thống PGM – FI trên Honda CBR 600 F4

11 Bầu lọc than hoạt tính của hệ

thống kiểm soát sự bốc hơi nhiên

liệu

12 Cảm biến nhiệt độ khí nạp

13 Bô bin đánh lửa trực tiếp và bugi

14 Van điện từ PAIR

15 Cảm biến vị trí bướm ga

16 Cảm biến MAP

17 Kim phun

18 Cảm biến trục cam

19 Van kiểm tra PAIR

20 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

21 Cảm biến đánh lửa

22 Cảm biến O2

23 Màn hình nhiệt độ nước làm mát

24 Relay ngắt nhiên liệu

25 Van điều khiển lọc của hệ thốngkiểm soát sự bốc hơi nhiên liệu

Hình 1.21: Sơ đồ mạch điện PGM – FI trên Honda CBR 600 F4

MIL

Hình 1.22: Sơ đồ hệ thống PGM – FI trên Honda VFR 800 VTEC

13 Bô bin đánh lửa trực tiếp.

14 Van điện từ điều khiển đường

Bypass

15 Van một chiều

16 Buồng chân không

17 Van điện từ PAIR

26 Đèn báo nhiệt độ nước làm mát

27 Relay ngắt nhiên liệu

28 Bơm xăng

29 Cảm biến O2 số 1

30 Cảm biến O2 số 2

31 Bình chứa của hệ thống kiểm soát

sự bốc hơi nhiên liệu

32 Van điều khiển lọc của hệ thốngkiểm soát sự bốc hơi nhiên liệu

Hình 1.23: Sơ đồ hệ thống PGM – FI trên Honda VFR 800 VTEC

Hình 1.24: Sơ đồ hệ thống trên Honda VTX1800 C

11 Bầu lọc than hoạt tính của hệ

thống kiểm soát sự bốc hơi nhiên

liệu

12 Cảm biến IAT

13 Bugi

14 Van điện từ PAIR

15 Cảm biến vị trí bướm ga

16 Cảm biến MAP

17 Cảm biến áp suất khí trời

18 Kim phun

19 Cảm biến trục cam

20 Van kiểm tra PAIR

21 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

22 Cảm biến đánh lửa

23 Relay cắt nhiên liệu

24 Van điện từ điều khiển lọc của hệthống kiểm soát sự bốc hơi nhiênliệu

33 Cảm biến O2 phía trước

34 Cảm biến O2 phía sau

Hình 1.25: Sơ đồ mạch điện PGM-FI xe Honda VTX 1800C

W/Bu

Hình 1.26: Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử trên Suzuki GSX1300R

Hình 1.27: Sơ đồ mạch điện hệ thống phun xăng điện tử trên Suzuki GSX1300R.

II ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT

1.So sánh giữa bộ chế hòa khí và hệ thống PGM – FI.

1.1.Sự vận hành cơ bản từ tốc độ cầm chừng đến tốc độ cao.

1.1.1 Sự vận hành cơ bản.

Bộ chế hòa khí và hệ thống PGM-FI điều khiển công suất của động cơ bằng cáchđiều chỉnh hổn hợp xăng – không khí được đưa vào trong động cơ bằng cáchđóng/mở bướm ga Cả hai loại được thiết kế để cung cấp tỉ lệ không khí – nhiên liệuphụ thuộc vào thể tích không khí đi vào

1.1.2 Sự vận hành cơ bản của bộ chế hòa khí

Ở tốc độ cầm chừng và tốc độ thấp, bướm ga mở ra một khoảng nhỏ, nhiên liệuđược kéo xuống từ gic lơ cầm chừng và gic lơ tốc độ thấp dưới dạng sương và đượchòa trộn với dòng khí đi vào Hổn hợp được đưa đến động cơ

Trong khoảng từ tốc độ thấp đến trung bình, độ chân không tăng lên tương ứng với

vị trí bướm ga Chân không trong ống khuếch tán lớn hơn khi piston đi lên, kéolượng nhiên liệu lớn hơn từ gic lơ chính và kết hợp với khí nạp Hổn hợp nhiên liệudưới dạng sương từ gic lơ chính/gic lơ tốc độ thấp và không khí được truyền vàotrong động cơ

Ở tốc độ cao, piston chân không và bướm ga mở hoàn toàn, kích thước ống khuếchtán là lớn nhất Bởi vậy lượng nhiên liệu lớn nhất được kéo xuống từ gic lơ chínhdưới dạng sương kết hợp với không khí nạp Hổn hợp được đưa vào trong động cơ

Hình 1.28: Sự vận hành của bộ chế hòa khí

1.1.3 Sự vận hành cơ bản của hệ thống PGM – FI

Từ tốc độ cầm chừng đến tốc độ cao, một lượng nhiên liệu được cài đặt trước đượcphun ra từ kim phun tương ứng với lượng không khí nạp, kim phun được điều khiểnbởi ECM và ECM nhận tín hiệu điện áp từ các cảm biến

Kim phun phun một lượng nhiên liệu chính xác vào trong ống góp nạp, phụ thuộcvào thể tích không khí nạp, bằng cách thêm vào khoảng thời gian phun chính xác(*2) đến khoảng thời gian phun cơ bản(*1)

*1: Khoảng thời gian phun nhiên liệu cơ bản được tính bởi 2 loại bản đồ được lưutrong bộ nhớ ECM mà được tìm bởi số vòng quay động cơ và lượng khí nạp (đượctính theo công thức được cài đặt trước mà dùng hiệu điện thế ngỏ ra của cảm biếnMAP, IAT, TP để tính.)

*2: khoảng thời gian phun nhiên liệu chính xác được tính toán bởi ECM theo hiệuđiện thế ngỏ ra của mỗi cảm biến và điều kiện vận hành của động cơ

Hình 1.29: Sự vận hành của hệ thống PGM-FI

1.2.Sự làm giàu nhiên liệu ở chế độ khởi động lạnh.

Động cơ vận hành trong điều kiện khởi động lạnh

Nhiên liệu không hóa hơi tốt trong động cơ lạnh làm cho tỉ lệ không khí- nhiên liệunghèo dẫn đến cầm chừng không êm

1.2.1 Khởi động lạnh với bộ chế hòa khí (Với van nhiệt SE)

Khi động cơ lạnh, tỉ lệ không khí/nhiên liệu chính xác và tốc độ càm chừng nhanhđược duy trì bởi van nhiệt SE, nó đưa thêm lượng không khí/nhiên liệu vào quacổng khởi động, bổ sung cho lượng nhiên liệu phun ra từ gic lơ cầm chừng

Hình 1.30:

1.2.2 Khởi động lạnh với PGM-FI

Khi động cơ lạnh ECM điều chỉnh lượng nhiên liệu bằng cách kéo dài thời gian mởkim phun tương ứng với tín hiệu điện áp từ cảm biến ECT, trong khi đó ECM điềukhiển van IACV để đưa thêm lượng không khí vào để duy trì tốc độ cầm chừngnhanh

Hình 1.31

1.3.Sự làm giàu nhiên liệu ở chế độ tăng tốc nhanh

Động cơ vận hành dưới điều kiện tăng tốc nhanh

Khi bướm ga dược mở đột ngột, lượng lớn khí nạp đi vào trong động cơ Áp suấtchân không đường ống nạp nhỏ hơn làm thiếu nhiên liệu và làm cho tỉ lệ không khí– nhiên liệu nghèo, kết quả là công suất động cơ yếu

1.3.1 Tăng tốc nhanh với bộ chế hòa khí.

Khi bướm ga mở đột ngột, chân không trong xylanh đáp ứng chậm, làm cho chânkhông trong ống khuếch tán lớn, kết quả là có nhiều nhiên liệu được hút ra khỏi gic

lơ chính Sự cung cấp thêm nhiên liệu này tạo ra tỉ lệ không khí – nhiên liệu lýtưởng

Hình 1.32

1.3.2 Tăng tốc nhanh với PGM-FI

Bướm ga bị mở đột ngột, ECM điều chỉnh lượng nhiên liệu theo điện áp ngỏ ra củacảm biến TP, phụ thuộc vào điều kiện hoạt động của động cơ, kim phun được mởlâu hơn để phun nhiều nhiên liệu hơn vào trong xylanh, tạo ra tỉ lệ lý tưởng

Hình 1.33

1.4.Cắt nhiên liệu khi phanh bằng động cơ.

Động cơ vận hành dưới điều kiện phanh bằng động cơ

Khi bướm ga đóng và phanh bằng động cơ được sử dụng, động cơ thiếu không khínạp Kết quả là sự mất lửa xảy ra, hổn hợp không cháy được thải ra ngoài khôngkhí

1.4.1 Giảm tốc với bộ chế hòa khí.

Khi bướm ga đóng hoàn toàn và phanh bằng động cơ được sử dụng, áp suất chânkhông trong đường ống nạp tăng lên Vì khối lượng không khí nhẹ hơn nhiên liệunên nhiều không khí được hút vào trong ống nạp và tỉ lệ nhiên liệu – không khíkhông đúng, kết quả là bỏ lửa

Van cắt không khí bằng cách đóng mạch không khí cầm chừng/tốc độ thấp để ngănmất lửa, kết quả là hổn hợp không cháy hết thải ra ngoài không khí

Hình 1.34

1.4.2 Giảm tốc độ với PGM-FI

Khi bướm ga đóng và phanh động cơ được sử dụng, ECM phát hiện bướm ga đónghoàn toàn theo tín hiệu cảm biến TP và cảm biến CKP ECM cắt nguồn nhiên liệuđến xylanh bằng cách đặt thời gian phun nhiên liệu về không, ngăn nhiên liệu chưacháy hết thải ra ngoài không khí để tránh tiêu hao nhiên liệu

Hình 1.35

2.Điều khiển khoảng thời gian phun nhiên liệu.(**)

Khoảng thời gian phun nhiên liệu cơ bản được tính theo tốc độ động cơ và lượngkhông khí nạp, mà nó được đo bởi điện áp ngỏ ra của cảm biến TP, MAP, CKP

Nó sử dụng hai loại bản đồ chương trình của hệ thống để điều chỉnh khoảng thờigian phun nhiên liệu:loại “SPEED-DENSITY MAP”được sử dụng cho độ mở bướm

ga nhỏ/áp suất chân không trong đường ống nạp lớn, loại “SPEED-THROTTLEMAP” được sử dụng cho độ mở bướm ga lớn/áp suất chân không đường ống nạpnhỏ

“Bản Đồ”: chương trình tính toán khoảng thời gian phun nhiên liệu phụ thuộc vào 2yếu tố (Tốc độ động cơ và Áp suất chân không trong đường ống nạp hay Độ mởbướm ga), minh họa trên ba chiều ở hình bên dưới

Bản đồ chương trình của hệ thống được điều chỉnh cho động cơ, hệ thống nạp vàthải mà được kết hợp với xe máy Việc thay thế bất kỳ bộ phận nào của động cơ, hệthống nạp và thải bằng bất kỳ bộ phận nào không được thiết kế cho loại xe máy này

sẽ gây lỗi

2.1.Độ mở bướm ga nhỏ áp suất chân không trong đường ống nạp cao.

Thời gian phun cơ bản được tính bởi bản đồ “SPEED – DENSITY” mà áp suất chânkhông trong đường ống nạp được nhận biết bởi cảm biến MAP và tốc độ động cơđược nhận biết bởi cảm biến CKP

Hình 1.36

2.2.Độ mở bướm ga lớn/áp suất chân không trong đường ống nạp nhỏ

Khoảng thời gian phun cơ bản được tính bởi bản đồ “SPEED – THROTTLE” mà vịtrí cánh bướm ga được phát hiện bởi cảm biến TP và tốc độ động cơ được phát hiệnbởi cảm biến CKP

Tám loại bản đồ này được thiết kế để điều chỉnh cho sự khác nhau của hệ thốngnạp/thải và làm mát

Tải nhẹ: Khi động cơ vận hành ở tải nhẹ, lượng nhiên liệu được phun vào được xác

định dựa trên áp suất khí nạp và tốc độ động cơ

Tải nặng: Khi động cơ vận hành dưới chế độ tải nặng, lượng nhiên liệu được phun

vào được xác định dựa trên độ mở bướm ga và tốc độ động cơ

Hình 1.38

3.2.Thời gian phun (Lượng phun)

Những nhân tố xác định thời gian phun bao gồm thời gian phun cơ bản được tínhtoán dựa trên áp suất khí nạp, tốc độ động cơ và độ mở bướm ga và những sự điềuchỉnh khác mà được xác định theo những tín hiệu từ những cảm biến khác nhau đểxác định điều kiện vận hành của động cơ

Hình 1.39: Những nhân tố xác định thời gian phun

3.3.Sự bù trừ thời gia phun (Lượng phun)

Theo những tín hiệu khác nhau từ những cảm biến tương ứng để điều chỉnh thờigian phun

Tín hiệu cảm biến áp suất khí trời Khi áp suất khí trời thấp, cảm biến gửi

tín hiệu đến ECM để giảm thời gianphun

Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm

mát động cơ

Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, thờigian phun được tăng lên

Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp Khi nhiệt độ khí nạp thấp, thời gian phun

được tăng lên

Tín hiệu điện áp bình ECM vận hành dựa trên điện áp bình và

ở cùng thời điểm, nó giám sát tín hiệuđiện áp để điều chỉnh thời gianphun.Thời gian phun lâu hơn khi điện ápthấp

Tín hiệu tốc độ động cơ Ở tốc độ cao thời gian phun được tăng

lên Đây là sự điều chỉnh của SRAD.Tín hiệu khởi động Khi động cơ khởi động, nhiên liệu được

phun thêm vào trong quá trình khởi độngđộng cơ

Tín hiệu tăng tốc/tín hiệu giảm tốc Trong quá trình tăng tốc thời gian phun

được tăng lên, tương ứng với độ mởbướm ga và tốc độ động cơ Trong quátrình giảm tốc, sự phun nhiên liệu bịngắt Nhiên liệu được phun trở lại saukhi bướm ga mở lại

Điều khiển ngắt phun.

Tín hiệu cảm biến nghiêng Khi xe bị nghiêng, cảm biến nghiêng gửi

tín hiệu đến ECM Đây là tín hiệu ngắtdòng cấp đến bơm xăng, kim phun và bôbin

Tín hiệu tốc độ giới hạn Kim phun ngừng hoạt động khi tốc độ

động cơ tiến đến tốc độ giới hạn

3.4.Thời điểm phun

Hệ thống sử dụng hệ thống phun độc lập cho 4 xylanh, sử dụng cảm biến vị trí trụckhuỷu để xác định vị trí piston (Thời điểm phun và Thời điểm đánh lửa) và cảmbiến vị trí trục cam để xác định xylanh trong quá trình hoạt động, và những thôngtin này được gửi đến ECM Điều này làm cho nó có thể phun lượng nhiên liệu tối

ưu ở thời điểm tốt nhất theo những điều kiện vận hành của động cơ

Khi trục khuỷu bắt đầu quay ở thời điểm khởi động, ECM gửi tín hiệu đến 4 kimphun #1, #2, #3 và #4 để chúng phun đồng thời Từ vòng quay thứ 2 , sự phun nhưhình vẽ dưới:

Hình 1.40

4.Vai trò của mỗi cảm biến

Hình 1.41

4.1.Cảm biến áp suất đường ống nạp (Manifold Absolute Pressure)

Cảm biến áp suất đường ống nạp đo áp suất đường ống nạp và gởi tín hiệu điện áp

về ECM, ECM nhận tín hiệu này để biết được chế độ tải của động cơ cùng với tínhiệu số vòng quay động cơ từ đó tính toán thời gian phun cơ bản và góc đánh lửasớm

Hình 1.42: Cấu tạo và vị trí cảm biến MAP.

Hình 1.43: Đường đặc tuyến cảm biến MAP

4.2.Cảm biến vị trí bướm ga (TP - Throttle Position)

Cảm biến vị trí cánh bướm ga được lắp đồng trục với cánh bướm ga Cảm biến nàychuyển góc mở bướm ga thành tín hiệu điện áp và gửi về ECM

Khi cánh bướm ga thay đổi, cảm biến sẻ đưa tín hiệu điện áp về ECM, ECM sẽ xácđịnh khoảng thời gian phun cơ bản và điều khiển ngắt nhiên liệu khi giảm tốc (cánhbướm ga đóng đột ngột đồng thời số vòng quay động cơ cao), tăng nhiên liệu khităng tốc.

Hình 1.44: Cấu tạo và đường đặc tuyến cảm biến vị trí cánh bướm ga

4.3.Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT - Intake Air Temperature).

Cảm biến dùng để xác định nhiệt độ khí nạp vào động cơ

Cấu tạo gồm một nhiệt điện trở âm lắp bên trong cảm biến, khi nhiệt độ khí nạpthay đổi thì giá trị điện trở sẽ thay đổi làm điện áp gởi về ECM thay đổi

Hình 1.45: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp

Tỉ trọng không khí sẽ thay đổi theo nhiệt độ Nếu nhiệt độ không khí cao thì hàmlượng oxy trong không khí thấp và ngược lại

ECM sẽ xác định khoảng thời gian phun (lượng phun) theo nhiệt độ khí nạp

Hình 1.46: Đường đặc tuyến cảm biến nhiệt độ khí nạp

4.4.Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT - Engine Coolant

Temperature)

Cảm biến dùng để xác định nhiệt độ động cơ

Cấu tạo gồm một nhiệt điện trở âm lắp bên trong cảm biến, khi nhiệt độ nước làmmát thay đổi thì giá trị điện trở sẽ thay đổi làm điện áp gởi về ECM thay đổi

ECM nhận tín hiệu từ cảm biến và gởi tín hiệu đến điều khiển:

 Đánh lửa sớm

 Điều khiển tốc độ cầm chừng

 Điều khiển khoảng thời gian phun theo nhiệt độ động cơ

Hình 1.47: Cấu tạo và đường đặc tuyến cảm biến nhiệt độ nước làm mát

4.5.Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP - Crankcase Position)

Cảm biến CKP xác định tốc độ động cơ và góc của trục khuỷu

Cảm biến CKP bao gồm những từ trở trên bánh đà (9 mấu) và bộ cảm biến đượccấu tạo từ nam châm vĩnh cửu và cuộn dây