Chuyên đề hệ thống điều khiển động cơ xăng

Thông thư ng, hIn h!p này ñư!c hòa tr'n bên ngoài bup và phun nhiên li u vào ngay phía trư2c xu páp n>p và hòa tr'n v2i không khí M ñó.. Piston ñi xu%ng, hIn h!p KK và nhiên li u ñư!c ñư

ð NG CƠ XĂNG

S PHÁT TRI N C A H TH NG ðI U KHI N ð NG CƠ XĂNG

Các yêu c u v an toàn, ti n nghi, kinh t và b o v môi trư ng liên t c ñư!c nâng cao,

do ñó, h th%ng nhiên li u c&a ñ'ng cơ xăng cũng liên t c phát tri-n ñ- ñáp ng các yêu

c u ñó Theo th i gian, yêu c u c&a h th%ng phát tri-n theo xu hư2ng sau ñây:

GIÁ TH P

CÔNG SU T

CAO

TIÊU TH ÍT NHIÊN LI U

!N ð"NH KHI CH#Y

,N, RUNG

ð NG TH P

Cùng v2i s6 phát tri-n ñó, h th%ng nhiên li u phát tri-n theo các h th%ng sau:

S PHÁT TRI N C A H TH NG ðI U KHI N ð NG CƠ XĂNG

H th%ng phun nhiên li u ñi u khi-n ñi n t8 ra ñ i và ñã phát huy ñư!c các ưu ñi-m n:i b;t H th%ng phun nhiên li u ñi n t8 hi n nay bao g<m r=t nhi n c m bi n ñ- phát hi n

ñi u ki n ho>t ñ'ng c&a ñ'ng cơ và c&a xe Các cơ c=u ch=p hành ñ- ñi u khi-n các thông s% ho>t ñ'ng c&a ñ'ng ñ'ng cơ M't máy tính (ECM) x8 lý t=n c các dE li u liên quan và ñưa ra các tín hi u ñi u khi-n H th%ng ñã duy trì ñi u ki n ho>t ñ'ng t%i ưu cho ñ'ng cơ

S PHÁT TRI N C A H TH NG ðI U KHI N ð NG CƠ XĂNG

ð'ng cơ xăng s8 d ng tia l8a ñi n ñ- ñ%t cháy hIn h!p không khí và nhiên li u Thông thư ng, hIn h!p này ñư!c hòa tr'n bên ngoài bu<ng ñ%t Vòi phun ñư!c lLp M c: n>p

và phun nhiên li u vào ngay phía trư2c xu páp n>p và hòa tr'n v2i không khí M ñó Piston ñi xu%ng, hIn h!p KK và nhiên li u ñư!c ñưa vào bu<ng ñ%t Piston ñi lên và chu

kỳ nén bLt ñ u, ñ n cu%i hành trình nén, bugi b;t tia l8a ñi n và ñ%t cháy hIn h!p, năng lư!ng cháy sinh ra sR ñSy piston ñi xu%ng và làm quay tr c khuTu Cu%i cùng piston ñi lên, xu páp x mM và khí th i ñư!c ñSy ra ngoài Trong quá trình cháy, ngoài CO2, H2O bu<ng ñ%t còn t>o ra các khí ñ'c h>i CO, HC và Nox, r=t nhi u bi n pháp ñư!c ñưa ra ñ-làm gi m n<ng ñ' các ch=t khí ñ'c h>i này

TC L HÒA TR N GIEA KHÔNG KHÍ VÀ NHIÊN LI U

ð- ho>t ñ'ng, ñ'ng cơ xăng c n ô xy và nhiên li u Trong không khí, ô xy chi m 21% Trong nhiên li u, ch& y u ch.a các h!p ch=t hydrocarbons Khi nhiên li u cháy trong không khí sR s n sinh ra năng lư!ng TZ l hòa tr'n lý thuy t ñ& ñ- không khí ñ%t h t nhiên li u là 14.7:1 g]i là tZ l hóa h]c lư!ng pháp (λ) Su=t tiêu hao nhiên li u c&a ñ'ng

cơ xăng ph thu'c nhi u vào tZ l λ Trong các ñ'ng cơ ngày nay, ñ- su=t tiêu hao nhiên

li u nh_ nh=t, tZ l này dao ñ'ng t` (15 ~ 18):1, nghĩa là c n 15 ñ n 18kg không khí ñ- ñ%t cháy 1kg nhiên li u tương ñương 10.000lít không khí ñ- ñ%t cháy 1 lít nhiên li u

λ<1: TZ l hòa tr'n giàu

nhiên li u (lư!ng không khí th6c nh_ hơn lý thuy t)

λ>1: TZ l hòa tr'n nghèo nhiên li u (lư!ng không khí th6c l2n hơn lý thuy t)

VNH HƯXNG C A λλ ðYN CÔNG SU T ð NG CƠ VÀ CH T ð C H#I KHÍ THVI

Trên lý thuy t, λ=1 là tZ l hòa tr'n lý tưMng nh=t, trong

th6c t , tùy t`ng ñi u ki n ho>t ñ'ng th6c t , ñôi lúc tZ lê

này ph i l2n hơn 1 Ví d , khi ch>y không t i hojc khi

bư2m ga M vk trí mM c6c ñ>i thì ngư i ta c n λ<1 ñ-

ñ'ng cơ ñ>t ñư!c công su=t t%t hơn H th%ng ñi u

khi-n ñ'ng cơ ph i ñi u khi-n và duy trì tZ l λ phù h!p

v2i t`ng ñi u ki n ho>t ñ'ng c th- c&a ñ'ng cơ Trong

các ñ'ng cơ hi n ñ>i ngày nay thư ng lLp thêm b'

chuy-n ñ:i xúc tác ñ- chuy-n ñ:i các ch=t khí ñ'c h>i

(NOX,CO, HC) thành các ch=t khí không ñ'c h>i (CO2,

H2O) ð- b' chuy-n ñ:i xúc tác ho>t ñ'ng hi u qu nh=t

thì ph i duy trì tZ l λ=1 Nhìn vào bi-u ñ< hóa h]c lư!ng

pháp ta th=y khi λ≈1 thì n<ng ñ' các ch=t ñ'c h>i có

trong khí th i là ít nh=t Do v;y, h th%ng nhiên li u c n

có phương ti n ñ- ño ñ m chính xác lư!ng nhiên li u

ðI U KHI N TC L HÒA TR N

ðiau khiPn vòng hc (open loop): ð- ñi u khi-n ñư!c

tZ l λ t%i ưu ñ%i v2i t`ng ñi u ki n ho>t ñ'ng c&a ñ'ng

cơ, c n ph i ño ñ m ñư!c lư!ng nhiên li u và không

khí ñưa vào bu<ng ñ%t C m bi n kh%i lư!ng dòng khí

n>p (MAFS) dùng ñ- ño lư!ng không khí ñư!c ñưa

vào bu<ng ñ%t C m bi n nhi t ñ' nư2c làm mát

(ECTS) ñ- ño nhi t ñ' nư2c làm mát ñ- phun bù nhiên

li u khí ñ'ng cơ ngu'i C m bi n vi trí tr c cơ (CKPS)

dùng xác ñknh vk trí c&a tr c cơ mà quy t ñknh th i ñi-m

phun Các tín hi u t` các c m bi n này cùng m't s%

c m bi n ph tr! khác sR ñư!c ñưa ñ n ECM ECM sR

x8 lý các tín hi u ñ n và ñưa ra các tín hi u ñi u khi-n

cho vòi phun (th i ñi-m mM vòi phun và th i gian

phun), cu'n ñánh l8a (th i ñi-m b;t tia l8a ñi n), cơ

c=u ñi u khi-n t%c ñ' không t i ñ- ñi u khi-n lư!ng

không khí n>p khi ñ'ng cơ M ch ñ' không t i

ðI U KHI N TC L HÒA TR N

ðiau khiPn vòng kín (close loop): Như ñã ñ c;p M trên, b' chuy-n ñ:i xúc tác chuy-n

ñ:i các ch=t khí ñ'c h>i (NOX,CO, HC) thành các ch=t khí không ñ'c h>i (CO2, H2O) b' chuy-n ñ:i xúc tác ho>t ñ'ng hi u qu nh=t thì ph i duy trì tZ l λ=1 Khi ñó lư!ng

ð-NOX,CO và HC v`a ñ& ñ- oxy hóa kh8 lpn nhau ñ- t>o thành CO2, H2O và lư!ng ô xi còn l>i trong khí th i là th=p nh=t D6a vào ñjc tính này, phía sau b' chuy-n ñ:i xúc tác ñư!c lLp thêm c m bi n ô xy C m bi n ô xy sR c m b n lư!ng ô xy còn l>i trong khí th i và c=p thông tin cho ECM, ECM sR ñi u chZnh l>i tZ l λ sao cho lư!ng ô xy có trong khí th i làth=p nh=t ði u khi-n theo hình th.c này g]i là ñi u khi-n vòng kín

ra còn r=t nhi u thi t bk ñ u ra khác

ECMDùng ñ- x8 lý các tín hi u ñ u vào t` các c m

bi n và ñưa ra tín hi u ñi u khi-n cho các thi t bk ñ u ra

H TH NG ðI U KHI N ð NG CƠ XĂNG 10

H TH NG CUNG C P NHIÊN LI U

PhaoBơm NL

Van cLt nhiên

li u khi l;t xe

ð u n%iECM

Van ðK ápsu=t ray ch.aRay ch.a

H th%ng c=p nhiên li u bao g<m các thi t bk như hình minh h]a Nhiên li u ñư!c c=p lên các vòi phun btng bơm nhiên li u Các ch=t bSn ñư!c l]c s>ch btng l]c Trong ña s% các ñ'ng cơ, áp su=t nhiên li u ñư!c giE :n ñknh tương ñương v2i áp su=t c: hút, lư!ng nhiên

li u ñư!c phun liên quan ñ n th i gian

mM vòi phun

H TH NG ðI U KHI N ð NG CƠ XĂNG

Van gi m áp Lo>i bơm ư2t

C8a n>p

Mô tơ DCVan m't

chi uC8a x

12

BƠM NHIÊN LI U

Trên các lo>i xe Hyundai thư ng ñư!c trang bk hai lo>i bơm nhiên li u cho các ñ'ng cơ xăng phun ñi n t8 Trư2c ñây, thư ng s8 d ng lo>i bơm lLp trên ñư ng c=p nhiên li u thư ng k t h!p v2i thi t bk gi m xung áp su=t, l]c nhiên li u Công suât c=p kho ng 1.5

ñ n 2.5 lít/phút và áp su=t ñ>t 3 ñ n 6kg/cm2 Ngày nay, h u h t các xe c&a Hyundai ñ u dùng lo>i bơm lLp trong thùng nhiên li u Lo>i bơm này có ưu ñi-m là: gi m <n, sóng áp su=t th=p, g]n nhx, ch%ng rò gZ, ch%ng t>o b]t trong nhiên li u Th h bơm nhiên li u m2i nh=t tích h!p cùng phao báo nhiên li u và l]c G]i là lo>i bơm ư2t vì nó nhúng trong nhiên

li u, dòng nhiên li u ñi qua sR làm mát và bôi trơn mô tơ, van gi m áp mM khi ñư ng nhiên

li u bk tLc Van 1 chi u sR ñóng khi tLt bơm ñ- duy trì áp su=t trong ray ch.a ñ- l n khMi ñ'ng sau sR dz dàng hơn

ð%i v2i các đ'ng cơ tran bk bơm ngồi, l]c nhiên li u đư!c lLp bên ngồi gi%ng như l]c c&a đ'ng cơ diesel ð%i v2i h u h t các đ'ng cơ xăng hi n nay, l]c nhiên li u đư!c lLp tích h!p bên trong bơm nhiên li u và đjt trong thùng nhiên li u.

Chú ý: Trư2c khi thao tác v2i h th%ng c=p nhiên li u c n ph i gi m áp h th%ng đ- tráng nguy cơ cháy n: ð- gi m áp h th%ng, hãy xe s% Hư2ng dpn s8a chEa

H TH NG ðI U KHI N ð NG CƠ XĂNG 14

ðI U KHI N BƠM NHIÊN LI U

Vi c đi u khi-n bơm nhiên li u tùy thu'c và t`ng lo>i đ'ng

cơ cĩ th- khác nhau đơi chút, nhưng thơng thư ng, bơm

nhiên li u thư ng đư!c đĩng mM btng m't rơ le bơm

ECM sR c=p tín hi u đi n đi u khi-n rơ le Thơng thư ng,

bơm sR b;t ngay sau khi ECM nh;n đư!c tí hi u quay c&a

CKPS

ð- ki-m tra ho>t đ'ng c&a bơm cĩ th- c=p đi n tr6c ti p

cho bơm qua giLc cLm hojc ki-m tra qua máy chuSn đốn

(Actuation Test) ð- ki-m tra áp su=t nhiên li u đư!c bơm

ph i lLp thêm đ<ng h< đo áp vào đư ng %ng nhiên li u

Hãy xem thêm s: Hư2ng dpn s8a chEa đ- bi t chi ti t

Cơng tLc cLt đi n t6 đ'ng đư!c lLp vào m>ch đi n đi u

khi-n bơm Khi xe bk va ch>m, viên bi sR bk văng xu%ng và

m>ch đi n bk ngLt bơm d`ng đ- tránh cháy n: ð- đjt l>i bi

c n b=m vào nút b=m phía trên cơng tLc Cơng tLc này

thư ng đjt bên c>nh c't ch%ng h th%ng treo bên trái trong

M?ch đi3n ðK bơm NL

Cơng tkc ckt đi3n tl đKng

H TH NG NHIÊN LI U CÓ ðƯoNG XĂNG H,I

Trong h th%ng nhiên li u có ñư ng h<i, áp su=t nhiên li u trong ray ch.a ñư!c ñi u khi-n btnh van ñi u chZnh áp su=t lLp M cu%i ray, van này luôn giE cho áp su=t trong ray không ñ:i ng v2i áp su=t chân không nh=t ñknh bên trong c: hút Thông thư ng, lư!ng nhiên

li u ñư!c phun ph thu'c vào áp su=t phun, th i gian mM vòi phun và kích thư2c lI vòi phun Kích thư2c lI vòi phun không ñ:i T>i m't áp su=t chân không nh=t ñknh c&a c: hút thì áp su=t nhiên li u trong ray cũng không thay ñ:i Do ñó, ñ- ñi u khi-n lư!ng nhiên li u ñư!c phun ECM ñi u khi-n th i gian ñóng mM vòi phun Khi áp su=t trong ray vư!t quági2i h>n, van ñi u chZnh áp su=t mM và nhiên li u sR h<i v thùng nhiên li u Lò xo h<i trong van ñjt m't l6c tác ñ'ng ñ- duy trì áp su=t trong ray là 3.35bar ði u ñó có nghĩa làkhi áp su=t trong c: hút btng v2i áp su=t không khí thì áp su=t nhiên li u trong ray là 3.35 bar Khi ñ'ng cơ ho>t ñ'ng, xu=t hi n áp su=t chân không trong c: hút, áp su=t này tác ñ'ng vào màng hút bên trong van và kéo lò xo h<i làm gi m l6c c&a lò xo dpn ñ n áp su=t nhiên li u trong ray gi m xu%ng

H th%ng nhiên li u c n ñư!c ki-m tra rò rZ mIi l n xe vào xưMng b o dư{ng

H TH NG ðI U KHI N ð NG CƠ XĂNG 16

H TH NG NHIÊN LI U CÓ ðƯoNG XĂNG H,I

ð n ray

Ví ñi u chZnh

Lò xo Gioăng

ðư ng h<i

Thân van Màng chLn

Lò xo ðK T>i áp =0

Áp su=t nhiên li u

Áp su=t khí quy-n

Áp su=t c: hút 2.5 or 2.9 bar

Bơm L]c nhiên li u

~ng dpn

Van ñi u chZnh áp suât

Vòi phun

2.5 ∼ 2.9 bar

H TH NG NHIÊN LI U KHÔNG CÓ ðƯƠNG XĂNG H,I

Trong th i gian g n ñây, h th%ng nhiên li u không ñư ng h<i (RLFS) ñã ñư!c gi i thi u

và s8 d ng Trong h th%ng này van ñi u khi-n áp su=t sR ñư!c lLp ngay M bơm và duy trì

áp su=t nhiên li u là 3.8bar trong toàn h th%ng và không thay ñ:i khi áp su=t chân không bên trong c: hút thay ñ:i ð- bù vào vi c thay ñ:i áp su=t trong c: hút ngư i ta sR ñi u chZnh thêm btng th i gian ñóng mM vòi phun Trên ray ch.a ngư i ta lLp thêm các thi t bk

gi m ch=n sóng áp su=t Lo>i ray ch.a g n ñay nh=t ñư!c làm btng ch=t d•o và tích h!p thi t bk gi m ch=n áp su=t

Ray làm bqng chrt dto

Van ñi uchZnh áp su=t

H TH NG ðI U KHI N ð NG CƠ XĂNG 18

VÒI PHUN

ði n trMsolenoid

ði n trMvòi phun

ði n trMvòi phun

Vòi phun th6c ch=t là m't van ño lưu lư!ng và ñư!c ñi u khi-n btng ECM Vòi phun bao g<m vM, cu'n soleoid và kim phun M't ñ u c&a van solenoid ñư!c n%i ñ n ngu<n ñi n thông qua rơ le ñi u khi-n ñ'ng cơ và sR c=p ñi n ngay khi chìa khóa ñi n b;t ON ð u

th 2 ñư!c ti p mát và ñi u khi-n t>i ECM thông qua m't tranzitor Khi ECM c=p mát, van solenoid sR sinh l6c ñi n t` nâng kim phun lên ñ- mM vòi phun Khi ECM cLt ñi n, kim phun ñư!c ñóng l>i do l6c lò xo Có hai lo>i vòi phun ñư!c s8 d ng là lo>i vòi phun v2i cu'n dây solenoid tách bi t và vòi phun v2i cu'n dây solenoid tích h!p ð%i v2i lo>i vòi phun có cu'n solenoid tách bi t, không ñư!c c=p ngu<n tr6c ti p vào vòi phun, nó có th- gây hư h>i cho vòi phun

Chùm ñơn Chùm côn

ñơn)

4 chùm côn

Hai chùm ða chùm

VÒI PHUN

M't vòi phun t%t ph i ñáp ng ñư!c các yêu c u sau ñây: ðo dòng nhiên li u chính xác, chùm nhiên li u phun ph i th‚ng, ph>m vi ho>t ñ'ng r'ng (phun nhi u hay ít), chùm phun t%t, không rò rZ, không <n, b n Có r=t nhi u lo>i phun khác nhau v2i chùm phun khác nhau

áp d ng cho các lo>i ñ'ng cơ khác nhau Khi thay th hojc lLp l>i vòi phun luôn s8 d ng vòng O m2i và ph i chLc chLn rtng nó ñư!c lLp ñúng vk trí so v2i c: hút và ray nhiên li u

L]c dùng ñ- l]c các ch=t bSn không ho vào bu<ng ñ%t

C m bi n kh%i lư!ng dòng khí n>p (MAFS): ðo kh%i lư!ng dòng khí n>p

Bư2m gió: ñi u khi-n khôi lư!ng khí ñươc ñưa vào bu<ng ñ%t

C m bi n vk trí bư2m gió (TPS): c=p thông tin ph n h<i cho ECM

Thi t bk ñi u khi-n t%c ñ' không t i (ISC)

C: n>p

H TH NG ðI U KHI N ð NG CƠ XĂNG

và lo>i tác r i Trong c hai trư ng h!p, vòi phun ñư!c lLp M phía cu%i c: n>p và phun vào

xu páp n>p V;t li u làm c: n>p và khoang n>p thư ng ñư!c làm btng nhôm ñúc, g n ñây chúng ñư!c c i ti n và làm btng nh6a chku nhi t

H TH NG ðI U KHI N ð NG CƠ XĂNG 22

BƯvM GIÓ

Bư2m gió bao g<m thân bư2m gió, bư2m gió, cơ c=u ñi u khi-n t%c ñ' không t i, c m

bi n vk trí bư2m gió, các c8a l=y tín hi u chân không (ñ- ñi u khi-n) Vi c căn chZnh bư2m gió và thi t bk ñi u chZnh t%c ñ' không t i ñư!c th6c hi n t>i nhà máy s n xu=t Do ñó, không c n ph i ñi u chZnh l>i trong quá trình s8 d ng Tuy nhiên, khi bư2m gió ph i s8a chEa hojc thay th , vi c hi u chZnh là c n thi t, hãy tra c.u s: Hư2ng dpn s8a chEa ñ-th6c hi n

TPS C8a l=y tín hi u chân không

Nư2c làm mát

CƠ C U ðI U KHI N T C ð KHÔNG TVI

ñK không tBi

T%c ñ' không t i ñư!c ñi u khi-n bMi ECM thông qua thi t bk ñi u khi-n t%c ñ' không t i (ISCV) ECM ñi u khi-n btng cách ñi u chZnh lư!ng không khí ñi tLt qua van ISCV khi bư2m gió ñã ñóng kín T%c ñ' không t i ñư!c ñi u khi-n theo cách này sR ñi u khi-n t%c ñ' không t i M t=t c các ch ñ': KhMi ñ'ng ngu'i, khMi ñ'ng =m, khi có ñi u hòa, khi t i

ñi n l2n, khi M các s% N,D,R Các xe Hyundai có hai lo>i thi t bk ñi u khi-n t%c ñ' không

t i là thi t bk s8 d ng van xoay và thi t bk s8 d ng ñ'ng cơ bư2c

Khi t%c ñ' không t i không ñúng c n thi t ph i ñi u chZnh l>i thi t bk ñi u khi-n t%c ñ'không t i

H TH NG ðI U KHI N ð NG CƠ XĂNG 24

B BƯvM GA ðI N Tx

Thânbư2m gióBánh răng

Mô tơ ñi nTPS1,2

Lò xo h<i

Tr cBư2m gió

B BƯvM GA ðI N Tx (ETC)

ð- ñi u khi-n lưu lư!ng khí n>p và t%c ñ' ñ'ng cơ m't cách chính xác nh=t, h th%ng bư2m gió ñi n t8 ñã ñư!c ra ñ i Thêm vào ñó, ETC còn dùng ñ- ñi u khi-n ch ñ' ESP, TCS, ñi u khi-n t%c ñ' không t i và ñi u khi-n ch ñ' ch>y t6 ñ'ng Nh cơ c=u ñơn gi n nên kh năng h_ng, gjp lIi ít x y ra

Trong ETC, không có dây ga n%i t` chân ga ñ n bư2m gió, thay vào ñó, vk trí chân ga ñư!c phát hi n btng c m bi n chân ga (APS) và g8i ñ n ECM, ECM x8 lý thông tin và c=p tín hi u ñ n môt tơ bư2m gió Bư2m gió ñư!c ñóng hay mM btng mô tơ ñi n ð- ñ m b o

an toàn và chính xác, TPS c m bi n vk trí bư2m gió và g8i thông tin ph n h<i v ECM

ñ-có th- hi u chZnh kkp th i ð%i v2i bư2m gió ñi n t8, không ñ-có thi t bk ñi u khi-n t%c ñ'không t i

ði u khi-n bư2m gió ði u khi-n cơ khí: dây ga T=t c tích h!p

bên trong mô tơ ETC

ði u khi-n TCS TCS ñi u khi-n qua ABS

ðK ch>y t6 ñ'ng Môt mô ñun ðK riêng

H TH NG ðI U KHI N ð NG CƠ XĂNG

T>i t%c ñ' caoT>i t%c ñ' th=p

ECM

C m bi n vk trí van VIS

H TH NG THAY ð!I ðƯoNG N#P (VIS)

H th%ng thay ñ:i ñư ng n>p ñư!c thi t k ñ- l!i d ng hi u ng quán tính và hi u ng sóng âm thanh c&a dòng khí n>p ñ- nâng cao hi u su=t n>p ph h!p v2i t`ng ñi u ki n ho>t ñ'ng c th- c&a ñ'ng cơ Tùy thu'c vào t%c ñ' và ñi u ki n ho>t ñ'ng c th- c&a ñ'ng cơ mà ñóng mM các ñư ng khí n>p ñ- không khí n>p vào bu<ng ñ%t ñ>t hi u qucao nh=t