TÀI LIỆU HUẤN LUYỆNMPI / M-Step IIIMulti Point Fuel Injection HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐA ĐIỂM

Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu* ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến sensor và điều khiển các kim phun injector.. * Hệ thống điều chỉnh tốc độ cầm chừng sẽ điều chỉnh tốc độ cầm

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN

MPI / M-Step III

Multi Point Fuel Injection

HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐA ĐIỂM

Vinastar, 05/ 2012

1 Tổng quan về hệ thống MPI

Bao gồm 4 hệ thống chính:

1) Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2) Hệ thống đánh lửa

3) Hệ thống kiểm soát không khí 4) Hệ thống kiểm soát khí thải

I Tổng quan về hệ thống

2 Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu

* ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến (sensor) và điều khiển các kim phun (injector)

* Kiểm soát tỉ lệ không khí/ nhiên liệu phù hợp với các tình trạng hoạt

động khác nhau của động cơ

4 Tổng quan về hệ thống điều khiển không khí

* Hệ thống điều chỉnh không khí nạp (cánh bướm ga – throttle vavle) sẽ điều chỉnh tốc độ xe tối ưu khi lái xe điều kiện bình thường.

* Hệ thống điều chỉnh tốc độ cầm chừng sẽ điều chỉnh tốc độ cầm chừng phù hợp dựa vào tín hiệu từ các cảm biến

5 Tổng quan về hệ thống kiểm soát khí thải.

* Mục đích: Nhằm hạn chế khí HC (hydrocarbons), CO (carbon Monoxide), NOx (Nitrogen oxide)

* Bao gồm: Hệ thống kiểm soát hơi trong lòng động cơ, hệ thống kiểm soát

sự bay hơi nhiên liệu, hệ thống lưu hồi khí thải (EGR), Catallytic Coverter

I Tổng quan về hệ thống

6 Tổng quan về các bộ phận của hệ thống MPI.

7 Tổng quan về hoạt động của hệ thống MPI.

Hệ thống hoạt động là 1 quá trình: Nhận biết – Ra lệnh – Thực thi”

I Tổng quan về hệ thống

* Tín hiệu 5V hoặc SV cho OFF

và 0V cho ON (SV: điện áp hê thống)

Thiết bị kiểm tra:

+ Đồng hồ đo Vol + MUT II, MUT III + Máy hiện sóng Oscilloscope + Đầu dò logic

b) Sensor phát ra tần số

Như: Air flow sensor, crankangle sensor, camshaft position sensor, vehicle speed sensor.

* Tín hiệu dạng sóng vuông 5V-0V-…) với tần số thay đổi

(5V-0V-I Tổng quan về hệ thống

Thiết bị kiểm tra:

+ Đồng hồ đo Vol + MUT II, MUT III + Máy hiện sóng Oscilloscope + Đầu dò logic

Giống như điện trở nhiệt và các biến trở: Throttle position sensor, coolant temperature sensor, intake air temperature sensor

* Thường kết hợp với mạch phát ra tín hiệu điện áp thay đổi giữa 0V và 5V

Thiết bị kiểm tra:

+ Đồng hồ đo Vol + MUT II, MUT III + Máy hiện sóng Oscilloscope c) Sensor có điện trở thay đổi

Tín hiệu của Oxygen sensor thay đổi 0V-01V tùy vào lượng Oxy trong khí thải (phụ thuộc vào tỷ lệ không khí –nhiên liệu.

Engine ECU sẽ điều chỉnh tỷ lệ không khí nhiên liệu theo tín hiệu từ Oxygen sensor

9 Các loại điều khiển hồi tiếp (feed back control)

a) Hồi tiếp về nhiên liệu

Crank angle sensor báo tốc độ động cơ, Engine ECU sẽ truyền tín hiệu đến Idle speed control để điều chỉnh không khí nạp qua đó điều chỉnh tốc độ động cơ mong muốn

c) Hồi tiếp điều khiển tốc độ cầm chừng

c) Hồi tiếp điều khiển tốc độ cầm chừng

I Tổng quan về hệ thống

10) Đèn “Check Engine”

Khi xảy ra trục trặc, thì đèn ‘Check Engine” sẽ sáng.

Nếu thời gian xảy ra trục trặc dưới 4 giây, thì đèn “check engine” sẽ không sáng.

11) Chế độ Failsafe (chức năng dự phòng)

của động cơ Engine ECU sẽ chuyển qua chế độ Failsafe.

xe có thể bị ảnh hưởng.

Engine-ECU điều khiển như lúc giá trị nhiệt độ là 250C

Intake air temp

sensor

-Engine ECU sử dụng tín hiệu từ TPS & Tốc độ động cơ

để điều khiển thời gian phun nhiên liệu và góc đánh lửa

cơ bản theo lập trình trước

- Engine-ECU sẽ cố định vị trí của ISC với giá trị lập trình trước vì vậy ở tốc độ cầm chừng sẽ không hoạt động

Air Flow sensor

Nội dung điều khiển trong quá trình trục trặc Mục bị trục trặc

Bảng tham khảo Chế độ Failsafe

- Không hoạt động với gối cam cao Oil control vavle

- Tính toán sự di chuyển của bàn đạp ga dựa trên tín hiệu

sự di chuyển của bàn đạp ga so với bình thường

- Cắt nhiên liệu khi chạy ở vòng tua hơn 3000 v/p

- Ngắt công suất động cơ bằng điều khiển mô tơ DC khi mất cả tín hiệu từ APS (sub) / APS (main)

APS (main)

/ APS (sub)

- Điều khiển sự di chuyển bằng ½ sự di chuyển của bàn đạp ga so với bình thường

- Ngăn chặn sự điều khiển hồi tiếp về tốc độ động cơ

- Cắt nhiên liệu khi chạy ở vòng tua hơn 3000 v/p

- Ngắt công suất động cơ bằng điều khiển mô tơ DC khi mất cả tín hiệu từ TPS (sub) / TPS (main)

TPS (main)

/TPS (sub)

Nội dung điều khiển trong quá trình trục trặc Mục bị trục trặc

Chương II : Hệ thống phun nhiên liệu

Bao gồm 2 loại: Hệ thống cung cấp nhiên liệu có van điều áp và đường hồi

& Hệ thống cung cấp nhiên liệu không có van điều áp và đường hồi Yêu cầu của hệ thống cung cấp nhiên liệu: Cung cấp nhiên liệu chính xác

đảm bảo xe vận hành tối ưu, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí cháy có hại.

A Hoạt động của hệ thống.

1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu

II Hệ thống phun nhiên liệu

2 Các chế độ phun nhiên liệu:

* Phun đồng loạt: Tất cả các injector được điều khiển

* Phun theo thứ tự: Là chế độ phun thông thường, theo thứ

tự đánh lửa.

* Phun theo nhóm: Các cặp Injector như 1-4, 2-3 được điều khiển đồng loạt.

a) Phun nhiên liệu đồng loạt

Khi Engine ECU quyết định lượng phun nhiên liệu cho tất cả các cylinder vào cùng lúc đồng bộ với tín hiệu từ crank angle sensor.

+ Khi khởi động nguội

Tín hiệu ĐCT của máy số 1

ĐCT máy 1

75 0 5 0 75 0 5 0 75 0 5 0 75 0 5 0

85 0 45 0

ĐCT máy 3

ĐCT máy 4

ĐCT máy 2

Máy 1

Máy 3

Máy 4

Máy 2

b) Phun nhiên liệu theo trình tự

II Hệ thống phun nhiên liệu

Phun theo thứ tự nổ: 1-3-4-2 Bộ Engine ECU kích hoạt từng Injector tại

Nổ Nén

Nạp Xả

Nổ

Xả Nổ

Nén Nạp

Xả

Nạp Xả

Nổ Nén

Nạp

Nén Nạp

Xả Nổ

Nén

Máy 1 Máy 3 Máy 4 Máy 2

Góc quay cốt máy

Tín hiệu ĐCT của máy số 1

ĐCT máy 1

75 0 5 0 75 0 5 0 75 0 5 0 75 0 5 0

85 0 45 0

ĐCT máy 3

ĐCT máy 4

ĐCT máy 2

c) Phun nhiên liệu không đồng loạt

crank angle sensor Cho đến khi ECU nhận được tín hiệu của camshaft position sensor

Nạp Xả

Nổ Nén

Nạp

Nén Nạp

Xả Nổ

Nén

Nổ Nén

Nạp Xả

Nổ

Xả Nổ

Nén Nạp

Xả

+ Khi khởi động động cơ

Máy 1 Máy 3 Máy 4 Máy 2

Góc quay cốt máy

Tín hiệu ĐCT của máy số 1

ĐCT máy 4

75 0 5 0 75 0 5 0 75 0 5 0 75 0 5 0

85 0 45 0

ĐCT máy 2

ĐCT máy 1

ĐCT máy 3

II Hệ thống phun nhiên liệu

Khi throttle vavle thay đổi vượt quá 1 giá trị định trước, và Idle switch ở OFF ECU điều khiển phun thêm 1 phần nhiên liệu vào hành trình nạp.

Nổ Nén

Nạp Xả

Nổ

Xả Nổ

Nén Nạp

Xả

Nạp Xả

Nổ Nén

Nạp

Nén Nạp

Xả Nổ

Nén

c) Phun nhiên liệu không đồng loạt.

+ Khi tăng tốc nhanh

Máy 1 Máy 3 Máy 4 Máy 2

Góc quay cốt máy

Tín hiệu ĐCT

của máy số 1

ĐCT máy 1

75 0 5 0 75 0 5 0 75 0 5 0 75 0 5 0

85 0 45 0

ĐCT máy 3

ĐCT máy 4

ĐCT máy 2

Lượng nhiên liệu phun thêm cho tăng tốc

3 Điều khiển lượng phun nhiên liệu:

ECU sẽ tính toán thời gian phun (thời gian kích hoạt kim phun) phụ thuộc vào các sensor: Air flow sensor, intake air temperature,

throttle position, oxygen, crank angle sensor,…

T = T1 x Kc + T2 (ms)

T: Thời gian phun nhiên liệu

T1: Thời gian kích mở kim phun cơ bản (phụ thuộc vào lượng khí nạp)

Kc: Hệ số hiệu chỉnh

T2: Thời gian đáp ứng trễ

II Hệ thống phun nhiên liệu

Sơ đồ sự hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu từ các sensor

t

Air Flow Sensor

Crank angle sensor

Engine coolant temperature

t

K

Intake Air temperature K

A.T

Barometric pressure

4 Một số điều khiển khác

a Điều khiển khi khởi động: Nhiệt độ nước làm mát thấp, tăng thời gian dẩn động cơ bản.

b Điều khiển cắt nhiên liệu ngăn tốc độ động cơ chạy vượt tốc

c Điều khiển cắt nhiên liệu để ngăn sự quá nạp (động cơ có turbo)

d Điều khiển cắt nhiên liệu để ngăn tốc độ xe lên quá mức.

II Hệ thống phun nhiên liệu

5 Tính chất của nhiên liệu:

a Chỉ số octance: A92, A95, A98,…

+ Thể hiện khả năng chống kích nổ của nhiên liệu.

+ Chỉ số càng cao, khả năng chống kích nổ càng lớn

b Lượng cồn: Ethanol, methanol, isopropyl

+ Nhằm giảm sự thoát khí CO và cải thiện chỉ số Octance

+ Thêm quá mức làm hư hỏng các bộ phận trên xe, giảm khả năng vận hành xe

c Chất phụ gia.

+ Nhằm cải thiện chỉ số Octance.

+ Thêm quá mức làm tạo ra mụi than trong cylinder.

B Hoạt động của các bộ phận trên xe.

1 Bơm nhiên liệu (Fuel pump)

Mô tơ một chiều quay dẫn động cánh gạt sẽ tạo ra sự khác biệt về áp suất giữa phíatrước và phía sau cánh gạt Lực đẩy do nhiều cánh gạt làm tăng áp nhiên liệu

Loại bơm này: Tiếng ồn và sự giao động áp lực nhiên liệu thấp

+ Relief valve (van giảm áp) Ngăn ngừa việc đường ống bị kẹt

+ Check Valve (van kiểm tra) Tránh sự giảm áp khi động cơ ngừng hoạt động

II Hệ thống phun nhiên liệu

2 Fuel presure regulator (Vavle điều áp)

a Cấu tạo

Nhiên liệu từ ống phân phối đi vào buồng nhiên liệu Khi áp suất nhiên liệu trongbuồng và lực hút chân không từ intake manifold sẽ nhấc van lên đưa nhiên liệu vềthùng cho đến khi áp lực cân bằng với lực của lò xo

b Chức năng

Fuel pressure regulator sẽ duy trì sựkhông đổi của áp suất nhiên liệu theo

áp lực chân không trên intake manifold

ECU điều khiển lượng phun nhiên liệutheo thời gian kích kim phun do vậy áplực nhiên liệu khác nhau sẽ ảnh hưởngđến lượng phun

Đường ống phân phối nhiên liệu sẽ giúp hấp thụ các dao động nhỏ của áp suất

nhiên liệu xảy ra trong quá trình phun

Động

cơ có

turbo

Hệ Thống Nhiên Liệu không có đường hồi

2-Động cơ (6B31)

Ống phânphối nhiên liệu

3 Lọc nhiên liệu:

Vai trò: Lấy đi oxít kim loại, rỉ sét, chấtrắn ngăn chặn hiện tượng nghẹt đườngống nhiên liệu, kim phun

Bơm xăng

Cảm biến báo xăng

II Hệ thống phun nhiên liệu

4 Kim phun nhiên liệu - Injector:

Khi Engine ECU cấp dòng điện đến Injector thìvavle sẽ nhấc lên, mở lỗ tia, nhiên liệu được phun

ra ngoài

Thường có 2 loại Injector: Điện trở thấp (0,3-3Ω) – thường sử dụng xe có turbo và sử dụng thêmđiện trở phụ và loại điện trở cao (12-17Ω)

Đặc tính kim phun: Thể hiện mối quan hệ giữa thờigian Ti (ms) và lượng phun q (mm3/ hành trình)

5 Crank angle sensor – cảm biến góc quay trục khuỷu.

Crank angle sensor nhận biết góc quay trụckhuỷu bằng phần tử Hall

Phần tử Hall là 1 phần tử bán dẩn tạo ra hiệuứng Hall Nó nhận biết được mật độ và cựccủa vectơ từ trường

Vectơ từ trường (B)

Vỏ bơm nhớt

Đĩa cảm biến Trục

khuỷu

Khi dòng điện IH đi qua phần tử Hall và mật độVectơ từ trường B vuông góc với hướng củadòng điện thì: Một lực đẩy điện từ Vh đượchình thành trong đầu cực c & d Điện áp ra này

tỷ lệ với mật độ vectơ từ trường B

75 0 BTDC 50BTDC

T

Dạng xung đầu

ra của Crank angle sensor

II Hệ thống phun nhiên liệu

6 Camshaft position sensor – cảm biến trục cam.

Camshaft position sensor phát hiện điểm chếttrên máy số 1

Thường có 2 loại:

+ Loại phần tử Hall + Loại cảm biến phần tử điện trở từ

Nam châm

Nam châm

Khi cánh chắn đi qua phía trước phần tử Hall Vectơ từ trường được tạo ra và sẽ tạo ra mộtđiện áp Và ngược lại, khi cánh chắn không điqua thì từ trường không đi qua phần tử Hall Vìvậy không tạo ra điện áp.

a) Camshaft position sensor – Loại phần tử Hall

Từ trường

II Hệ thống phun nhiên liệu

Khi cánh chắn của sensing cylinder đi qua phíatrước phần tử điện từ, từ trường từ nam châmqua phần tử điện từ Vì vậy, sức cản từ của phẩn

tử điện từ tăng lên Và ngược lại, khi cánh chắnkhông đi qua thì sức cản từ tương đối thấp

b) Camshaft position sensor – Loại phần tử điện trở từ

Sensor phát tín hiệu xung điện áp 5V tương ứngvới sự thay đổi khác nhau về từ trường của

phần tử điện trở từ

Dạng sóng đầu ra của

Camshaft position sensor

loại điện trở từ giống như

AFS sử dụng loại xoáy lốc Karman để biếtlượng gió đi qua lọc gió và tạo ra tín hiệu gửi vềEngine ECU.

ECU dựa vào tín hiệu này và tín hiệu số vòngquay động cơ để quyết định lượng phun cơ bản.Intake air temprature sensor và barometric

pressure sensor được lắp trên cụm của AFS

7 Air Flow Sensor (AFS) – Cảm biến đo gió

Tần số xoáy lốc karman tạo ra tỉ lệ với tốc độdòng khí đi vào

Hiện có 2 loại cảm biến tần số xoáy lốc Karman: Cảm biến áp suất và lọai dây nhiệt

II Hệ thống phun nhiên liệu

Sử dụng chất bán dẩn để biết được áp suất củadòng xoáy lốc khí nạp Khi dòng xoáy lốc đi qua ống nạp thay đổi thì áp suất cũng thay đổi theo

a) AFS – Loại cảm biến áp suất

AFS loại cảm biến áp suất sẽ biến đổi sự thayđổi áp suất sang dạng sóng vuông và tín hiệu

nó như là 1 tín hiệu xung tỷ lệ với lượng khí nạpđưa vào động cơ

Khi tốc độ dòng khí thay đổi thì điện trở dâynhiệt cũng thay đổi theo.

b) AFS – Cảm biến loại dây nhiệt

AFS này sẽ cung cấp cho Engine ECU các xung điện

từ cho biết tần số thay đổi điện trở của dây nhiệt

II Hệ thống phun nhiên liệu

Cung cấp thông tin nhiệt độ khí nạp cho ECU, giúp ECU điều chỉnh lượng nhiên liệu phun phùhợp nhiệt độ/ mật độ không khí

8, Intake Air temperature Sensor – Cảm biến nhiệt độ khí nạp.

Cảm biến sử dụng điện trở nhiệt và điện trở giảm khinhiệt độ tăng nên điện áp báo về ECU cũng giảm khinhiệt độ tăng

Chuyển sự thay đổi áp suất trong đường ốngnạp thành sự thay đổi điện áp nhờ vào 1 phần

tử chuyển đổi áp suất (là 1 màng silicon dùnghiệu ứng thay đổi điện trở theo áp suất) và IC khuyết đại

9, Vacuum sensor – cảm biến áp suất chân không

Kiểm tra: Đo điện áp tại cực 85

II Hệ thống phun nhiên liệu

10, Barometric pressure sensor – cảm biến áp suất khí trời

Kiểm tra: Đo điện áp tại cực 85

Cung cấp thông tin áp suất khí trời cho ECU, giúp ECU điều chỉnh lượng nhiên liệu phun phùhợp mật độ không khí

11, Engine coolant temperature Sensor – Cảm biến nhiệt độ nước

làm mát động cơ.

Cảm biến sử dụng điện trở nhiệt và điện trở giảm khinhiệt độ tăng nên điện áp báo vể ECU cũng giảm khinhiệt độ tăng, và ngược lại

Kiểm tra: Đo điện áp tại cực 83

II Hệ thống phun nhiên liệu

Tiếp điểm cầm chừng ON/OFF báo ECU biết cócầm chừng hay không

Tiếp điểm di động trượt trên điện trở, điện áp rathay đổi tuyến tính theo góc mở cách bướm ga

12, Throtle Position Sensor – cảm biến vị trí cánh bướm ga

Kiểm tra: Đo điện áp ra tại cực 2

Cực nối đất

Cực 5V

Phần dẫn điện

Điện trở Tiếp điểm

Chất điện cực rắn Zirconia tạo ra 1 lực điện khi

có sự khác biệt về mật độ ion oxy giữa bêntrong khí thải và không khí

Khi có sự chênh lệch oxy bên trong khí thải vàkhông khí thì sẽ báo về ECU dạng điện áp Dựatrên tín hiệu này, ECU sẽ điều chỉnh lượng phunnhiên liệu để hiệu chỉnh về tỉ lệ không khí nhiênliệu lý tưởng

13, Oxygen Sensor – cảm biến ôxy.

Chất điện cực rắn

Điện cực platin bên không khí

II Hệ thống phun nhiên liệu

14, Vehicle speed sensor – cảm biến tốc độ xe

Khi bánh răng speedometer dẩn động trục quay làm cho nam châm quay theo thì IC nhận biết

sự quay này và tạo ra tín hiệu 4 xung cho mỗivòng quay của bánh răng

Trục quay Nam châm

Mạch IC

với phần tử

MRE

Khi nam châm quay từ trường xung quanh MRE tạo

ra thay đổi về điện trở của MRE Điện áp IC thay đổitheo Điện áp ra được qua bộ so sánh và xử lý tạo ratín hiệu 4 xung cho 1 vòng quay

Trục quay Nam châm

Chiều quay

III Hệ thống đánh lửa

1 Hoạt động của hệ thống.

a) Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện (distrubitor)

Bộ chia điện sẽ phân phối điện áp cao đến từng bugi theo thứ tự nổ (vd: 1-3-4-2)

b) Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện (loại bôbin đôi)

Khi hệ thống bôbin đôi thực hiện đánh lửa một tia lửa sử dụng để bắt đầu quá trìnhcháy, và tia lửa kia “lảng phí” xảy ra ở hành trình xả

Khi ECU gửi tín hiệu mở transistor công suất “ON”, thì dòng sơ cấp qua transistor công suất, khi Tr “OFF” thì dòng sơ cấp mất đột ngột và điện áp cao được tạo ra ở

III Hệ thống đánh lửa

Mỗi bôbin đánh lửa sử dụng cho một cylinder riêng biệt

ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến Camshaft position sensor, Crank angle sensor

và các cảm biến khác để tính toán, hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa cho phù hợp vớiđiều kiện hiện tại

c) Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện (loại bôbin đơn)