Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 4g63 trên xe mitsubishi JOLIE

1.2: Ý nghĩa Hệ thống cung cấp nhiên liệu là một trong những hệ thống quan trọng nhấtcủa động cơ, và cũng là một trong những hệ thống được quan tâm hàng đầu của cácnhà nghiên cứu và chê

MỤC LỤC Trang Lời nói đầu 3

1: Mục đích ý nghĩa của đề tài 4

1.1: Mục đích 4

1.2: Ý nghĩa 4

2: Giới thiệu chung về động cơ 4G63 5

2.1.Nhóm piston – trục khủy – thanh truyền 7

2.2 Cơ cấu phối khí 7

2.3 Hệ thống nhiên liệu 8

2.4 Hệ thống làm mát 10

2.5 Hệ thống bôi trơn 11

2.6 Hệ thống đánh lửa 12

2.7 Hệ thống khởi động 12

3 Tổng quan về hệ thống nhiên liệu động cơ xăng 13

3.1 Nhiệm vụ 13

3.2 Các yêu cầu của hỗn hợp cháy 13

3.3 Phân loại hệ thống nhiên liệu 14

3.3.1 Phân loại theo hệ thống dùng chế hòa khí 14

3.3.2 Phân loại theo hệ thống phun xăng 24

4.Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 4G63 trên xe Mitsubishi JOLIE.33 4.1 Sơ đồ làm việc tổng quát của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 4G63 33

4.1.1.Hoạt động của hệ thống 33

4.1.2 Cơ cấu chấp hành của hệ thống 35

4.1.3 Hệ thống cung cấp không khí động cơ 4G63 40

4.2 Hệ thống điều khiển điện tử động cơ 4G63 42

4.2.1 Đặc điểm chung 42

4.2.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển phun nhiên liệu 43

4.2.3 Các cảm biến 43

4.2.4.ECU (Electronic Control Unit) 53

4.2.5 Chức năng hoạt động cơ bản của ECU 56

4.3 Tính toán thời gian phun 65

5 Đặc điểm, nguyên lý làm việc của hệ thống tự chuẩn đoán động cơ 4G63 67

5.1 Đặc điểm chung 67

5.2 Khái quát về hệ thống tự chuẩn đoán động cơ 4G63 67

5.3 Hoạt động của đèn chuẩn đoán 68

5.4 Đọc và xóa mã chuẩn đoán 68

5.4.1 Chẩn đoán bằng chế độ tự động 68

5.4.2 Chẩn đoán hệ thống với thiết bị chẩn đoán chuyên dùng MUT–II 69

5.5 Trình tự và nội dung kiểm tra bằng cách sử dụng danh mục dữ liệu của MUT-II và kiểm tra cơ cấu chấp hành 73

5.5.1 Trình tự thao tác 73

5.5.2 Bảng danh sách dữ liệu 73

5.5.3 Bảng kiểm tra bộ phận công tác 78

5.5.4 Bảng kiểm tra các mã chuẩn đoán của hệ thống MPI động cơ 4G63 79

6.Kết luận 86

Tài liệu tham khảo 87

LỚI NÓI ĐẦU

Trong xu thế phát triển của thế giới ngày nay nói chung, và của VIỆT NAMnói riêng thì ngành công nghiệp ô tô là một ngành không thể thiếu và đóng vai tròhết sức quan trọng Nó giúp nền công nghiệp chung của cả thế giới phát triển, đồngthời nó là phương tiện chuyên chở đáp ứng nhu cầu vận tải và đi lại của con người,

nó đóng vai trò quan trọng và thúc đẩy tất cả các ngành nghề và dịch vụ khác cùngphát triển theo

Nắm rõ được tầm quan trọng của ngành nghề và sự đam mê của bản thân, khisắp tốt nghiệp đại học để trở thành một kỹ sư của ngành ô tô, thì việc củng cố và bồi

bổ thêm kiến thức chuyên ngành là hết sức quan trọng, và qua đợt thưc tập tốtnghiệp vừa rồi em có cơ hội được tiếp xúc trực tiếp với nhiều dòng xe của các hãngkhác nhau, đặc biệt được thực hành và tìm hiểu nhiều nhất trên các loại xe của hãngMITSUBISHI Chính vì vậy em đã chọn đề tài tốt nghiệp: Khảo sát hệ thống cungcấp nhiên liệu động cơ 4G63 trên xe Mitsubishi JOLIE

Do kiến thức của bản thân còn hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều và thời gian

có hạn nên đồ án này của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầygiáo hướng dẫn và các thầy cô trong bộ môn tận tình chỉ bảo thêm để đồ án của emđược hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS:Trần Văn

Nam, cùng các thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.

1: Mục đích ý nghĩa của đề tài

1.1: Mục đích

Tìm hiểu hệ thống cung cấp nhiên liệu MPI phun xăng đa điểm của động cơ,

sẽ giúp chúng ta thấy rõ hơn sự ưu việt của phun xăng điện tử, đồng thời củng cố và

bổ sung kiến thức về chuyên nghành

- Tìm hiểu, nắm vững cấu tạo của từng chi tiết, cụm chi tiết của hệ thống cung cấpnhiên liệu để từ đó rút ra những ưu nhược điểm và tìm cách khắc phục, cải tiến, pháttriển chúng ngày càng tối ưu hơn

- Củng cố, bổ sung và tìm hiểu thêm kiến thức về điện, điện tử trên hệ thống

- Hiểu rõ nguyên lý làm việc, nắm vững quy trình tháo lắp của từng chi tiết, cụm chitiết lắp trên hệ thống, để có đủ kiến thức chuẩn đoán và phát hiện những hư hỏngthường gặp

- Tiếp cận và làm quen với việc chuẩn đoán hư hỏng của xe bằng các thiết bị hiệnđại, máy vi tính, thiết bị thử MUT II, MUT III thông qua các mã lỗi

1.2: Ý nghĩa

Hệ thống cung cấp nhiên liệu là một trong những hệ thống quan trọng nhấtcủa động cơ, và cũng là một trong những hệ thống được quan tâm hàng đầu của cácnhà nghiên cứu và chế tạo động cơ, trước các yêu cầu hết sức khắt khe về tiết kiệmnhiên liệu và giảm lượng khí thải Nghiên cứu và khảo sát hệ thống cung cấp nhiênliệu sẽ giúp chúng ta nắm vững những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sửdụng, khai thác, sửa chữa, cải tiến và chế tạo chúng Ngoài ra nó còn bổ sung thêmnguồn tài liệu để phục vụ học tập và công tác sau này

2: Giới thiệu chung về động cơ 4G63

Xe MITSUBISHI JOLIE là loại xe du lịch 8 chỗ ngồi, dùng cho gia đình và cơquan….sử dụng loại động cơ 4G63, được hãng MITSUBISHI sản xuất đưa ra thịtrường sử dụng vào năm 2004 sau đó được cải tiến thành JOLIE MB và JOLIE SSvào năm 2006 và cho đến nay loại xe này đã được sử dụng rất tốt và đạt hiệu quảcao về tính kinh tế và tiện ích phục vụ đời sống sinh hoạt và đi lại của con người

Hệ thống nhiên liệu dùng trên xe là loại phun xăng đa điểm MPI (multipointfuel injection) mỗi xi lanh có 1 vòi phun tương ứng

Công suất động cơ 90.5 KW, số vòng quay lớn 5500 vòng/phút, tỷ số nén cao 9.5,Động cơ 4G63 sử dụng loại buồng cháy thống nhất, động cơ được chế tạo với kích thướcnhỏ gọn mang tính cộng nghệ cao Nắp quy lát được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, cómột trục cam được bố trí trên đầu quy lát.

Thân máy cũng giống các động cơ lắp trên các xe du lịch khác, ở chỗ chế tạo bằngthép hợp kim tốt, có bố trí hệ thống bôi trơn và hệ thống làm mát phù hợp, có gântăng cứng nhằm tạo sự cứng vững

Bảng 2-1 Các thông số kỹ thuật của động cơ 4G63

Hệ thống nhiên liệu Phun nhiên liệu đa điểm điều khiển điện

tử - MPI (Multipoint fuel injection)

2.1.Nhóm piston – trục khủy – thanh truyền

Piston được làm bằng hợp kim nhôm, đỉnh piston bằng để tránh tổn thất nhiệt.Sécmăng số 1, 2 có phân biệt mặt trên, dưới Khi lắp phải đảm bảo lắp mặt có đánhdấu lên trên

Thanh truyền được đúc bằng thép hợp kim, kết cấu thanh truyền được mô tảtrên hình 2 Thanh truyền có các kích thước cơ bản sau: đường kính đầu to Dđt = 45mm; đường kính đâu nhỏ dđn = 22 mm; chiều dài L= 150 mm

Trục khuỷu động cơ có đường dầu đi bôi trơn các bạc lót và cổ trục Đây làloại trục khuỷu đủ cổ Các kích thước cỏ bản: chiều dài toàn bộ; đường kính chốtkhuỷu dc= 44,98 mm, đường kính cổ trục chính d = 57 mm

2.2 Cơ cấu phối khí

Cơ cấu phối khí là cơ cấu có nhiệm vụ nạp đầy không khí – nhiện liệu vàthải sạch khí cháy ra khỏi buồng đốt đúng chất lượng, đúng thời điểm

Cơ cấu phối khí dùng một trục cam đặt trên nắp máy được dẫn động bởi đairăng, tuy vậy vẫn tồn tại khe hở nhiệt Các thông số điều chỉnh khe hở nhiệt đượctrình bày ở bảng 2 Cò mổ loại con lăn dùng 1 vòng bi kim giúp giảm ma sát, do đócải thiện được tính kinh tế nhiên liệu Cơ cấu phối khí có 16 xupap, mỗi xylanh có 4xupáp bao gồm 2 xupáp nạp và 2 xupáp thải nhằm nạp đầy hòa khí thải sạch khí

cháy tạo điều kiện cho quá trình cháy tối ưu.

Bảng 2-2: Thông số điều chỉnh khe hở nhiệt (giá trị chuẩn động cơ nguội)

Khe hở tiêu chuẩn,

Khả năng điều khiển tốt, công suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc không khí và được đo bởicảm biến lưu lượng không khí Tỷ lệ hoà trộn được ECU tính toán và hoà trộn theo

tỷ lệ phù hợp nhất Có cảm biến ôxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư,điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn

2.3.1 Sơ đồ kết cấu chung của hệ thống cung cấp nhiên liệu

14 15 17

2.3.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển phun nhiên liệu

9

1- Cảm biến oxy 2-Cảm biến đo gió3-Cảm biến nhiệt độ khí nạp4- Cảm biến vị trí bướm ga5- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

6- Cảm biến vị trí trục cam7- Cảm biến vị trí trục khuỷu

8- Cảm biến đo áp suất khí nạp9- Cảm biến tốc độ xe

10 -Công tắc điều khiển tốc độ chạy cầm chừng

Vòi phun

Hình 2-4: Sơ đồ điều khiển phun nhiên liệu.

Tổng lượng nước làm mát được sử dụng là 8.0 (lít)

Bảng 2-3: Các thông số tiêu chuẩn của hệ thống làm mát

Hạng mục Giá trị tiêu chuẩn Giới hạnÁp suất mở nắp bộ tản nhiệt kPa 74 - 103 64

Phạm vi nồng độ chất phụ gia trong radiator

2.5 Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức hoàn toàn, dùng để đưa dầu bôi trơn vàlàm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ

Hệ thống bôi trơn gồm: Bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống dẫn dầu sẽ

từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vàotrục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thànhxylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy vềcácte

02 03

Hình 2-6: Sơ đồ hệ thống bôi trơn

1: Phao dầu; 2: Bơm bánh răng; 3: Bu ly đầu trục khủy; 4: Lọc dầu toàn phần; 5: Bộ điều chỉnh góc mở sớm; 6: Bánh răng dẫn động cam; 7:Đường tâm trục cam; 8:Trục cam; 9:Lỗ đổ dầu;10:Xy lanh; 11:Xúp páp; 12:piston;13:Thanh truyền;14:Trục khuỷu.

Bơm dầu là bơm bánh răng ăn khớp trong Trong điều kiện động cơ chạykhông tải, đã nóng máy áp suất nhớt đạt tới 147kpa(1.5kg/cm2).Công tắc áp suấtnhớt được vặn chặt bằng ren ở gần lọc nhớt Khi áp suất nhớt giảm xuống dưới0.5kg/cm2, đèn cảnh báo áp suất nhớt sẽ bật sáng

Tổng lượng dầu bôi trơn sử dụng trong động cơ là 4.3 (lít)

2.6 Hệ thống đánh lửa

Khi dòng điện sơ cấp ngắt đột ngột trong bôbin thì điện áp cao xuất hiện bênthứ cấp của bôbin Bộ chia điện phân phối điện áp cao đến buzi thích hợp thứ tựđánh lửa động cơ là các xylinder 1-3-4-2

Tia lửa điện áp cao đốt cháy hỗn hợp không khí nhiên liệu nén trong buồng đốt quacác buzi

Bộ engine-ECU cung cấp và ngắt dòng sơ cấp của bôbin để điều khiển thời điểmđánh lửa

Bộ engine-ECU xác định vị trí trục khủy bởi cảm biến góc quay trục khủy được lắpvào trong bộ chia điện để tạo ra tia lửa ở thời điểm thích hợp cho tình trạng hoạtđộng của động cơ

Khi động cơ nguội và hoạt động ở nơi có độ cao, thì thời điểm đánh lửa được thựchiện sớm hơn mục đích làm tối ưu hóa tình trạng hoạt động của động cơ trongnhững điều kiện khác nhau

SƠ ĐỒ CỦA HỆ THỐNG

ECU

2

1 3 4 5 6 7 8 9

10

11 12

14 13

Hình 2-7: Sơ đồ hệ thống đánh lửa

1: Cảm biến lưu lượng khí nạp; 2: cảm biến nhiệt độ khí nạp; 3: cảm biến áp suất khí nạp; 4: cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 5: công tắc không tải; 6: cảm biens tốc độ xe; 7: công tắc đánh lửa; 8: cảm biến vị trí trục cam; 9: cảm biến vị trí trục khủy; 10: các điểm đánh lửa; 11: bộ phân phối; 12: transistor công suất; 13: cuận thứ cấp; 14: cuận sơ cấp; 15: công tắc khởi động; 16: ácquy.

2.7 Hệ thống khởi động

Nếu vặn công tắc đánh lửa đến vị trí START, dòng điện sẽ đi qua cuộn dâyhút và giữ nằm bên trong bộ chuyển mạch và kéo tiếp điểm vào Khi tiếp điểm bịkéo vào, nó sẽ kéo cần đẩy ép cuộn dây khởi động vào Mặt khác việc kéo tiếp điểm

sẽ nối mạch bộ chuyển mạch, nối cực B vào cực M để cung cấp điện cho bánh răng

nhỏ động cơ khởi động Khi công tắc đánh lửa trở lại vị trí “ON” sau khi khởi độngcho động cơ đã chạy, bánh răng khởi động nhả khỏi vành răng bánh đà Bộ ly hợpquá tốc được lắp giữa bánh răng và trục ro to phần ứng để tránh hư bộ khởi động.

67

891011

1

Hình 2-8: Sơ đồ hệ thống khởi động.

1: Công tắc đánh lửa; 2: cuộn dây hút; 3: cuộn dây giữ; 4: tiếp điểm; 5: cần đẩy; 6: bộ ly hợp quá tốc; 7: trục bánh răng máy khởi động; 8: cuộn dây từ; 9: lõi thép; 10: chổi than.

Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu của động cơ quay theo Khi động cơ đã nổ thìngười lái nhả khóa điện, các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của lò

Hệ thống nhiên liệu của động cơ xăng bao gồm các thiết bị: thùng xăng,bơm xăng, lọc xăng, Đối với hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử còn cóống phân phối, vòi phun chính, vòi phun khởi động lạnh, bộ điều áp, bộ giảm chấn

áp suất nhiên liệu, hệ thống điều khiển kim phun, ECU động cơ

3.2 Các yêu cầu của hỗn hợp cháy

3.2.1 Yêu cầu nhiên liệu

- Có thành phần hỗn hợp thích ứng với từng chế độ làm việc của động cơ.

- Hỗn hợp phải đồng nhất trong xylanh và như nhau với mỗi xylanh

- Đáp ứng từng chế độ làm việc của động cơ, thời gian hình thành hỗn hợpphải đảm bảo tốc độ (không dài quá không ngắn quá )

- Hỗn hợp cung cấp phải đáp ứng với ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường vànhiệt độ động cơ

- Thành phần nhiên liệu phải đảm bảo giúp cho sự hình thành hỗn hợp tốt

3.3 Phân loại hệ thống nhiên liệu

3.3.1 Phân loại theo hệ thống dùng chế hòa khí

- Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở họng

- Hệ thống có ziclơ bổ sung

- Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở ziclơ chính

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng chế hòa khí

Trên các động cơ xăng cổ điển việc tạo hỗn hợp nhiên liệu không khí đều ở bênngoài động cơ một cách thích hợp trong một thiết bị riêng trước khi đưa vào buồngcháy động cơ gọi là bộ chế hoà khí Các bộ chế hoà khí hiện nay được chia ra làm

ba loại sau

- Loại bốc hơi

- Loại hút đơn giản

- Loại hút hiện đại

- Loại hút kết hợp với điều khiển điện tử

- Loại phun

a Chế hòa khí bốc hơi

Chế hoà khí bốc hơi chỉ dùng cho loại xăng dễ bốc hơi Nguyên lý hoạtđộng của nó như sau:

- Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3-1: Sơ đồ bộ chế hoà khí bốc hơi

1 : Họng; 2 : Bầu xăng; 3:Ống nạp; 4:Bướm ga

Xăng được đưa từ thùng chứa đến bầu xăng (2) của bộ chế hoà khí Tronghành trình hút của động cơ không khí theo đường ống (1) lướt qua mặt xăng củabầu xăng (2), ở đây không khí hòa trộn với hơi xăng tạo thành hỗn hợp giữa hơixăng và không khí Sau đó hỗn hợp đi qua đường ống nạp (3), bướm ga (4) và đượchút vào động cơ Bướm ga (4) có nhiệm vụ dùng để điểu chỉnh lượng hòa khí nạpvào động cơ Muốn điều chỉnh nồng độ của khí hỗn hợp tức là điều chỉnh thànhphần hơi nhiên liệu chứa trong hỗn hợp phải thay đổi thể tích phần không gian bêntrên giữa mặt xăng và thành của bầu xăng (2).

Ưu điểm chính của loại chế hoà khí bốc hơi là hơi xăng và hỗn hợp khôngkhí hỗn hợp với nhau rất đều Nhưng loại này lại có rất nhiều khuyết điểm, rất cồngkềnh, dễ sinh hoả hoạn, rất nhạy cảm với mọi thay đổi của điều kiện khí trời, lúcđộng cơ chạy phải luôn điều chỉnh vì vậy hiện nay không dùng nữa

b Chế hòa khí hút đơn giản.

Sơ đồ nguyên lý: (hình 12)

Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc vào đường ống nạp (7) quahọng (9) của bộ chế hoà khí họng (9) làm cho đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên

độ chân không khi không khí đi qua họng Chỗ tiết diện lưu thông nhỏ nhất củahọng là nơi có độ chân không lớn nhất Vòi phun (8) được đặt tại tiết diện lưu thôngnhỏ nhất của họng Nhiên liệu từ buồng phao (4) qua ziclơ (6) được dẫn động tớivòi phun Nhờ có độ chân không ở họng nhiên liệu được hút khỏi vòi phun và được

xé thành những hạt sương mù nhỏ hỗn hợp với dòng không khí đi qua họng vàođộng cơ Để bộ chế hoà khí làm việc chính xác thì nhiên liệu trong buồng phao luônluôn ở mức cố định vì vậy trong buồng phao có đặt phao (5) Nếu mức nhiên liệutrong buồng phao hạ xuống thì phao (5) cũng hạ theo, van kim (3) rời khỏi đế vanlàm cho nhiên liệu từ đường ống (2) đi vào buồng phao Phía sau họng còn có bướm

ga (1) dùng để điều chỉnh số lượng hỗn hợp đưa vào động cơ

Hình 3-2: Sơ đồ bộ chế hoà khí hút.

Để chứng minh tại họng của bộ CHK vận tốc tăng lên và áp suất tại họnggiảm đi, từ sơ đồ của bộ CHK và vì độ chân không tại họng của bộ CHK thường

Ph không quá 2000 (mm) cột nước ( 20 KPa ) khi động cơ hoạt động ở chế độ cựcđại và mở hết bướm ga Như vậy Phbiến động từ 0 đến 20 KPa Vì vậy có thể bỏqua tính chịu nén của không khí và coi lưu động của không khí như của chất lỏngkhông chịu nén, chuyển động liên tục, ổn định

Ta có sơ đồ sau

Xét tại 2 mặt cắt (0-0) và (H-H) Ap dụng phương trình liên tục của dòng chảy

ổn định ( lưu lượng tại các mặt cắt không đổi ) ta có

V0.S0 = VH.SH = Q = const (1)

V0, VH là vận tốc của dòng khí tại mặt cắt (0-0) và (H-H)

S0, SH là diện tích tiết diện của họng tại 2 mặt cắt trên

Từ phương trình trên ta thấy rằng tại (H-H) thì Sh vì vậy Vh , nên vận tốctại họng tăng lên

Với dòng chảy dừng của một lưu chất không chịu nén, qua 2 mặt cắt (0- 0) và

(H-H) ta có thể viết phương trình Bernoullie dưới dạng sau.( xuất phát từ định

luật bảo toàn năng lượng)

Vì mật độ không khí và khoảng cách chiều cao 2 tiết diện quá nhỏ nên ta lược

bỏ thế năng giữa 2 mặt cắt

quá nhỏ bỏ qua

và sai lệch quá nhỏ bỏ qua

V0: Vận tốc dòng khí tại mặt cắt (0-0)

P0: Áp suất khí trời

Ph: Áp suất tại họng

Vh: Vận tốc tại họng

Từ phương trình (2) ta thấy tại họng Vh vă Ph vđ̣y âp suất tại họng giảm so với

âp suất khí trời P0 Nín độ chính âp lă: Ph = P0 - Ph ( phụ thuộc văo độ mở bướm

ga của bộ CHK ), đđy chính lă độ chđn không ở họng

- Xĩt đặc tính của bộ chí́ hòa khí đơn giản

Đặc tính của bộ CHK dùng để đânh giâ sự hoạt động của bộ CHK khi thayđổi chí́ độ lăm việc của động cơ Nó lă hăm số thể hiện mối liín hệ giữa hệ số dưlượng không khí ( ) của hòa khí với một trong câc thông số đặc trưng cho lưulượng của hòa khí được bộ CHK chuẩn bị vă cung cấp cho động cơ

Có thể lă lưu lượng không khí: Gk

giảm từ + đí́n sât 1 còn cũng giảm

Ta có đường đặc tính sau

0.04 0.03 0.02 0.01

0

1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8

ph mm cột nước nl.g

Hệ số dư lượng không khí của hòa khí trong bộ chế hòa khí đơn giản sẽ giảmdần ( tức hòa khí đậm dần lên ) khi tăng độ chân không ở họng hoặc tăng lưulượng không khí qua họng Trên thực tế, mật độ không khí giảm dần khi tăng

Ph trong khi đó hầu như không thay đổi, đó là lý do chính làm cho hòa khíđậm dần khi tăng Ph

Mặt khác khi xây dựng đường đặc tính của bộ chế hòa khí lý tưởngtức là xây dựng sự biến thiên của thành phần hòa khí trên tọa độ - Gh hoặc -

Ph theo công suất cực đại hoặc theo suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất ta đượcđồ thị

1.0 0.8 0.6 0.4

Trong thực tế sử dụng, người ta chỉ đòi hỏi công suất cực đại khi mở 100% bướm

ga (điểm 1) còn lại tất cả các vị trí đóng nhỏ bướm ga cần điều chỉnh để động cơhoạt động với thành phần hòa khí đảm bảo tiết kiệm nhiên liệu Vì vậy mối quan hệ

lý tưởng nhất giữa và Gk sẽ là đường 4, đó chính là đặc tính của bộ chế hòa khí lýtưởng khi chạy ở một số vòng quay nhất định

c Chế hòa khí hút hiện đại

So sánh đặc tính của bộ CHK đơn giản và bộ chế hòa khí lý tưởng ta thấy rằng: Bộchế hòa khí đơn giản không thể chuẩn bị hòa khí cho động cơ với thành phần tốtnhất ở mọi chế độ hoạt động Do đó muốn hiệu chỉnh để được hình dạng sát với đặctính của bộ chế hòa khí lý tưởng, thì trên cơ sở của bộ chế hòa khí đơn giản cần bổsung thêm một số cơ cấu và hệ thống đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu sau

- Ở chế độ không tải, muốn động cơ chạy ổn định cần có hòa khí đậm ( 0,4 0,8),

và phải tạo điều kiện để xăng được phun tơi, phân bố đều và dễ bay hơi trong dòngkhí nạp

- Khi bướm ga mở tương đối rộng cần cung cấp hòa khí tương đối loãng ( 1,071,15)

- Để đạt công suất cực đại khi mở 100% bướm ga cần đảm bảo ( 0,75 0,9)

Ngoài ra còn có các yêu càu phụ, đảm bảo động cơ hoạt động tốt trong các chế độlàm việc sau:

- Khi khởi động lạnh ở tốc độ thấp cần hòa khí đậm ( 0,3 0,4 hoặc đậm hơn ) để dễkhởi động

- Khi cho ô tô bắt đầu lăn bánh, hoặc khi cần tăng tốc nhanh phải mở nhanh bướm ga

để hút nhiều hòa khí vào xi lanh, những lúc ấy thường làm cho hòa khí bị nhạt ( doquán tính của xăng nhỏ hơn nhiều so với không khí làm cho tốc độ xăng đi vàođộng cơ chậm hơn ) Vì vậy, khi mở nhanh bướm ga, cần có biện pháp tức thờiphun thêm xăng tới mức cần thiết để hòa khí khỏi nhạt, qua đó rút ngắn thời gianbắt đầu lăn bánh cũng như thời gian tăng tốc của ô tô và máy kéo

Những yêu cầu trên được thực hiện trong các hệ thống phun chính và hệ thống phụcủa bộ chế hòa khí (hệ thống không tải, hệ thống làm đậm, bơm tăng tốc.v.v) Vì

vậy người ta sử dụng bộ CHK hiện đại để đảm bảo được các yêu cầu trên Sau đây giới thiệu bộ chế hoà khí điển hình là K- 82

Hình 3-5: Cấu tạo bộ chế hòa khí K - 82.

1: Thân buồng hoà trộn; 2:lõi không tải; 3: đường không tải; 4:lỗ khí; 5 và 10: đệm; 6: thân buồng phao; 7: van kim bơm tăng tốc; 8: lỗ trên thân jiclơ tăng tốc; 9: jiclơ tăng tốc; 11: họng nhỏ; 12: khe vành khuyên của họng nhỏ; 13: jiclơ không khí; 14: thân lắp bướm gió; 15: van an toàn trên bướm gió; 16: bướm gió; 17: cần gạt bướm gió; 18: lỗ không khí của hệ thống không tải; 19: lỗ không khí; 20: đường không khí; 21: vít điều chỉnh; 22: pittong làm đậm dẫn động chân không; 23: thanh ngang; 24: cán pittong; 25: nắp lọc; 26: lưới lọc; 27: van kim; 28: phao; 29: pittong của bơm tăng tốc dẫn động cơ khí ; 30: van bi; 31: đũa đẩy; 32:lỗ thông xăng; 33: đế van làm đậm; 39: jiclơ làm đậm dẫn động chân không; 40: đường xăng tăng tốc; 41: đường xăng chính; 42: jiclơ; 43: ống tạo bọt; 44: tay đòn bướm ga; 45: jiclơ chính; 46: đường thông điều khiển chân không; 47: bướm ga; 48: sơmi bao kín; 50: kim; 51: jiclơ không tải; 52: đũa.

Bộ chế hoà khí K – 82, là bộ chế hoà khí cân bằng áp suất không gian trong buồng phao ăn thông với không gian phía sau bướm ga, qua đường 20 đảm bảo cho

áp suất của 2 không gian này cân bằng với nhau, nhờ đó tình trạng của bình lọc khí (thông hay bí) không ảnh hưởng đến thành phần hoà khí, có hai họng, dòng khí hút xuống, có hệ thống phun chính được điều chỉnh nhờ giảm chênh áp trước và sau jiclơ chính 42 Có 2 hệ thống làm đậm : dẫn động cơ khí ( qua van 34 ) và dẫn động

chân không ( qua van 50 và đế van 38 ); có bơm tăng tốc dẫn động cơ khí kéo pittong 29 ; có hệ thống không tải gồm jiclơ không tải 51, vit điều chỉnh 21, đường ống và lỗ phun không tải 4 ; có hệ thống khởi động gồm bướm gió 16, tay gạt 17 và van an toàn 15 Hệ thống chính và các hệ thống phụ kể trên phối hợp với nhau đảm bảo cung cấp hoà khí phù hợp cho mọi chế độ hoạt động của động cơ.

d Chế hòa khí hút kết hợp với điều khiển điện tử.

Hình 3-6: Bộ chế hòa khí điều khiển bằng điện tử.

1: Bướm ga; 2: cảm biến tốc độ mở bướm ga; 3: cần đẩy; 4: cơ cấu điều chỉnh độ mở bướm ga kiểu điện tử chân không; 5: cơ cấu điều khiển đóng mở bướm gió; 6: bướm gió; 7: cần đẩy; 8: kim điều chỉnh tiết diện thông qua ziclơ không khí không tải; 9: cảm biến nhiệt độ động cơ; 10: tín hiệu nhiệt độ động cơ; 11: tín hiệu tốc độ mở bướm ga; 12: tín hiệu vị trí màng đàn hồi của bộ điều chỉnh độ mở bướm ga

kiểu điện tử chân không; 13: tín hiệu tốc độ vòng quay động cơ; 14: tín hiệu từ cảm biến Ôxy; 15: các tín hiệu ra bộ điều chỉnh độ mở bướm ga; 16: tín hiệu ra điều chỉnh độ mở bướm gió; 17: đầu phát tín hiệu ra; 18: bộ vi xử lý; 19: đầu thu nhận tín hiệu vào; 20: bộ điều khiển điện tử.

Nguyên lý làm việc của chế hòa khí có trang bị điện tử

Để thỏa mãn những yêu cầu ngày càng cao đối với quá trình hình thành khíhỗn hợp, nhằm giảm suất tiêu hao nhiên liệu và độc hại trong khí xả cũng như cảithiện chất lượng làm việc ở mọi chế độ của động cơ, người ta đã trang bị các bộphận điện tử cho bộ chế hòa khí, bộ chế hòa khí khi đó được gọi là bộ chế hòa khíđiện tử Sau đây là trình bày một bộ chế hòa khí có tên là Ecotronic của hãngBosch-Pierburg Về cơ bản bộ chế hòa khí điện tử gồm một bộ chế hòa khí thôngthường, một bộ điều khiển điện tử 20 và các cơ cấu điều khiển 4 để thay đổi độ mởbướm ga 1 và cơ cầu điều khiển 5 để thay đổi độ mở bướm gió 6

Bộ điều khiển điện tử 20 gồm có các bộ phận chính sau: đầu nhận tín hiệu

19, bộ vi xử lý trung tâm 18 và đầu phát tín hiệu ra 17, tín hiệu vào sẽ được tiếpnhận và xử lý Sau đó bộ điều khiển sẽ phát tín hiệu ra để điều khiển các cơ cấuchấp hành 4 và 5 nhằm tạo ra thành phần khí hỗn hợp tối ưu cho mọi chế độ làmviệc của động cơ

Trong cơ cấu điều chỉnh độ mở bướm ga kiểu điện tử chân không 4, vị trícủa màng đàn hồi được xác định bởi sự cân bằng giữa lực hút chân không sau bướm

ga và lực phục hồi của lò xo Độ chân không trong không gian phía trên màng đượcđiều chỉnh nhờ hai nam châm điện điều chỉnh các van thông Nhờ cần đẩy 3, màngđàn hồi xác định độ mở bướm ga 1 Vị trí của màng đàn hồi được ghi nhận vàtruyền tín hiệu về bộ điều khiển điện tử 20 qua đường 12

Khi động cơ khởi động bộ điều khiển đóng bướm gió và mở bướm ga ở mộtgóc độ phù hợp Hệ thống chính và hệ thống không tải cùng làm việc cho hỗn hợpđậm để khởi động giống như bộ chế hòa khí thông thường

Chế độ tăng tốc được thực hiện như sau: Từ tín hiệu mở đột ngột bướm ga

11, bộ điều khiển điện tử sẽ chỉ thị cho cơ cấu 5 đóng mở rất nhanh bướm gió 6 Do

đó hỗn hợp đậm lên đột ngột đáp ứng cho động cơ tăng tốc

Khi động cơ chạy không tải, bộ điều khiển điện tử giữ cho tốc độ vòng quaykhông tải ổn định Khi đó bướm ga và bướm khởi động đều do bộ điều khiển điện

tử quyết định Ngoài ra cần điều khiển 7 do cơ cấu điều khiển 5 dẫn động sẽ tácđộng lên kim hiệu chỉnh 8 đóng bớt ziclơ không khí của hệ thống không tải, hỗnhợp sẽ được làm đậm Do thành phần hỗn hợp được điều chỉnh tự động phù hợp với

chế độ không tải nên nkt nhỏ, tiết kiệm nhiên liệu Cũng chính vì vậy mà động cơkhông bị chết máy.

Ở chế độ kéo người lái bỏ chân ga nên bướm ga 1 chỉ do cơ cấu 4 điều khiển.Khi đó bướm ga sẽ mở ở một múc độ nào đó sao cho độ chân không sau bướm ganhỏ đến mức không đủ để hút xăng ra ở hệ thống không tải tức là động cơ khôngtiêu thụ xăng nên tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường

Tuy bộ chế hòa khí này làm việc tối ưu hơn bộ chề hoà khí hiện đại không cókết hợp điều khiển điện tử, nhưng vẫn còn tồn tại bộ chế hoà khí nên hoà khí ở mọichế độ hoạt động của động cơ vẫn chưa được tối ưu, hiệu suất chưa cao vấn đề tiếtkiệm nhiên liệu và ô nhiễm môi trường vẫn còn tồn tại ở mức độ cao Vì vậy ở cácđộng cơ hiện đại ngày nay người ta không dùng bộ chế hoà khí nữa mà sử dụng hệthống phun xăng

e.Chế hòa khí phun

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3-7: Sơ đồ bộ chế hoà khí phun

1:Họng; 2:Buồng chứa không khí áp suất cao; 3:Màng mỏng; 4:Buồng chứa không khí áp suất thấp; 5:Buồng chứa nhiên liệu áp suất thấp; 6:Màng mỏng;

7:Buồng chứa nhiên liệu áp suất cao; 8:Cán van; 9:Van nhiên liệu; 10:Ziclơ;

11:Vòi phun; 12:Bướm ga; 13:Đường ống.

Nguyên lý làm việc của chế hoà khí phun là dùng áp lực để phun nhiên liệuvào không gian hỗn hợp

Buồng không khí (2) ăn thông với đường ống nạp động cơ nhờ đườngống(13) Miệng của đường ống(13) đặt đối diện với chiều lưu động của dòng khí vìvậy áp suất trong buồng(2) bằng tổng áp suất động và áp suất tĩnh của dòng khí.Buồng không khí(4) nối liền với họng(1) nên trong buồng(4) có độ chân không Lựctác động ở buồng(2) lên màng mỏng(3) làm cho màng(3) uốn cong về phíabuồng(4) Kết quả làm cho cán van(8) và van(9) chuyển dịch sang bên phải làm cho

cửa van(9) được mở rộng Với một áp suất nhất định nhiên liệu được bơm qua vanvào buồng(7) Từ buồng(7) đi qua ziclơ(10) và vòi phun(11), nhiên liệu được phunthành những hạt nhỏ và hỗn hợp đều với không khí Nhờ một đường ống nối liềnvới nhiên liệu ở sau ziclơ(10) nên buồng(5) cũng chứa đầy nhiên liệu nhưng áp suấttrong buồng(5) thấp hơn áp suất trong buồng(7) vì vậy màng mỏng 6 cũng bị uốncong với khuynh hướng đóng nhỏ van(9) Khi các lực tác dụng lên màng mỏng ở vịtrí cân bằng thì van nhiên liệu(9) nằm ở một vị trí nhất định tương ứng với một chế

độ làm việc của động cơ

Các bộ chế hoà khí phun làm việc chính xác, ổn định dù động cơ đặt ở bấtkỳ vị trí nào nhưng việc bảo dưỡng, điều chỉnh phức tạp

3.3.2 Phân loại theo hệ thống phun xăng

a, Phân loại theo số vòi phun sử dụng.

- Hệ thống phun xăng nhiều điểm

Mỗi xylanh động cơ được cung cấp nhiên liệu bởi một vòi phun riêng biệt Xăngđược phun vào đường ống nạp ở vị trí gần xupap nạp Thường dùng cho các loại xe

du lịch cao cấp có dung tích xylanh lớn

- Hệ thống phun xăng một điểm.

Việc chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu khí được tiến hành ở một vị trí tương tựnhư trường hợp bộ chế hoà khí, xử dụng một vòi phun duy nhất Xăng được phunvào đường nạp, bên trên bướm ga Hỗn hợp được tạo thành trên đường nạp Hệthống này được xử dụng khá phổ biến trên động cơ các loại xe có công suất nhỏ Nó

có ưu điểm là chỉ sử dụng một vòi phun nên bố trí dễ dàng, giá thành hạ Nhưng nó

có nhược điểm là chiều dài đường nạp đến mỗi xylanh khác nhau nên lượng khôngkhí - nhiên liệu được phun vào mỗi xylanh khác nhau nên quá trình cháy ở cácxylanh khác nhau

- Hệ thống phun xăng hai điểm.

Thực chất đây là một biến thể của hệ thống phun xăng một điểm trong đó

xử dụng thêm một vòi phun thứ hai đặt bên dưới bướm ga nhằm cải thiện chấtlượng quá trình tạo hỗn hợp

b, Phân loại theo phương pháp điều khiển phun.

- Hệ thống phun xăng cơ khí

Trong hệ thống này, việc dẫn động, điều khiển, điều chỉnh định lượng hỗnhợp được thực hiện theo một số nguyên lý cơ bản như động học, động lực học, cơhọc chất lỏng, nhiệt động lực học

Có hai loại dẫn động cơ khí Loại dẫn động bởi động cơ bao gồm bơmxăng và một bộ phận định lượng nhiên liệu hoạt động giống như hệ thống phunnhiên liệu của động cơ điêzen và một loại thứ hai hoạt động độc lập không có dẫnđộng từ động cơ

- Hệ thống phun xăng điện tử

Ở các loại hệ thống phun xăng này, một loạt các cảm biến sẽ cung cấpthông tin dưới dạng các tín hiệu điện liên quan đến các thông số làm việc của động

cơ cho một thiết bị tính toán thường được gọi là bộ vi xử lý và điều khiển trung tâm.Sau khi xử lý các thông tin này, bộ điều khiển trung tâm sẽ xác định lượng xăng cầncung cấp cho động cơ theo một chương trình tính toán đã được lập trình sẵn và chỉhuy sự hoạt động của các vòi phun xăng (thời điểm phun và thời gian phun)

c: Phân loại theo cách xác định lượng khí.

- Hệ thống phun xăng dùng lưu lượng kế loại L

Hệ thống phun xăng loại này được trang bị thiết bị đo lưu lượng, cho phép đo trựctiếp thể tích hay khối lượng không khí lưu thông trong đường nạp Thông tin về lưulượng khí được cung cấp cho bộ điều khiển trung tâm dưới dạng tín hiệu điện đểlàm cơ sở tính toán thời gian phun

Hình 3-8: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phun xăng điện tử L – Jetronic

1:Thùng xăng; 2:bơm xăng; 3:bầu lọc xăng; 4:ECU; 5: vòi phun chính; 6: bộ điều áp; 7: khoang chúa khí; 8:vòi phun khởi động; 9:CB vị trí bướm ga; 10:CB lưu lượng gió; 11:CB đo O 2 khí xả; 13:CB kích nổ; 14:bộ chia điện; 15:bộ van khí không tải; 16: Ác quy; 17: Khóa điện.

 Lưu lượng thể tích: thiết bị này làm việc theo nguyên tắc đo lực của dòngkhí tác động lên một cửa đo quay quanh một trục lắp trên đường nạp Góc quay củacửa phụ thuộc lưu lượng khí nạp và được xác định bởi một điện thế kế Như vậy,thiết bị sẽ cung cấp một tín hiệu điện tỷ lệ với lưu lượng khí cho bộ điều khiển trungtâm Để tăng độ chính xác phép đo, người ta thường dùng thêm một nhiệt kế để đonhiệt độ không khí trong quá trình nạp.

 Lưu lượng kế khối lượng kiểu dây đốt nóng: một sợi dây kim loại rấtmãnh được căng ở một vị trí đo trong đường nạp Khi lưu lượng khí thay đổi thìnhiệt độ và điện trở của dây cũng thay đổi theo Một mạch điện tử cho phép điềuchỉnh tự động dòng điện đốt nóng dây Dòng điện này sẽ tỷ lệ với lưu lượng khí.Theo nguyên tắt này, việc đo nhiệt độ dòng khí sẽ không cần thiết nữa vì lưu lượngkhối lượng được đo trực tiếp nên độ chính xác phép đo không bị ảnh hưởng bởinhững dao động của nhiệt độ khí như phương pháp trên

 Lưu lượng kế khối lượng kiểu tấm đốt nóng: hệ thống này hoạt động theonguyên lý tương tự như hệ thống trên Việc thay thế dây kim loại bằng hai tấm kimloại gốm mỏng cho phép tăng độ bền vững của thiết bị đo và hạn chế ảnh hưởng dobụi bặm hoặc rung động Hai tấm kim loại này có điện trở phụ thuộc nhiệt độ đượcmắc thành cầu điện trở, một để đo lưu lượng, một để đo nhiệt độ khí

 Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu siêu âm xử dụng hiệuứng Karman - Vortex

Một cơ cấu đặt biệt được lắp trên đường nạp nhằm tạo ra các chuyển độngxoáy lốc của dòng không khí ở một vị trí xác định Số lượng xoáy lốc sẽ tỷ lệ vớilưu lượng thể tích Một nguồn sóng siêu âm đặt trên đường ống nạp, phát sóng cótần số xác định theo hướng vuông góc với dòng chảy không khí Tốc độ lan truyềncủa sóng siêu âm xuyên qua dòng khí phụ thuộc vào lượng khí chuyển động xoáy.Một thiết bị nhận sóng siêu âm sẽ đo tốc độ này và gửi tín hiệu điện đến bộ điều

khiển trung tâm

- Hệ thống phun xăng dùng lưu lượng kế loại D

Ở hệ thống phun xăng loại này, lượng khí nạp được xác định thông qua ápsuất tuyệt đối trong ống nạp và chế độ tốc độ của động cơ, dựa vào các tham số hayđặc tính chuẩn đã được xác định từ trước, có tính đến biến thiên áp suất trong quátrình nạp Các đầu đo được xử dụng thường là cảm biến áp suất kiểu áp điện - điệntrở kết hợp với nhiệt kế để đo nhiệt độ chuyển động Trong thực tế, khi khởi độngđộng cơ, do nhiệt độ thấp nên mật độ không khí tăng, ở cùng một áp suất thì lưulượng khí nạp thực tế sẽ lớn hơn lưu lượng tính toán, dẫn đến hỗn hợp nhạt có thểgây chết máy Dựa trên thông tin về nhiệt độ không khí do cảm biến cung cấp, bộ

điều khiển trung tâm sẽ tăng lượng xăng phun ra khi nhiệt độ khí nạp thấp Phép đolưu lượng kiểu này thường áp dụng cho các hệ thống phun xăng một điểm.

Hình 3-9: Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử loại D - Jetronic

1:Lọc khí; 2:Cảm biến áp suất ; 3.Bộ điều áp xăng; 4.Lọc xăng;

5: Bình xăng; 6:Vòi phun; 7:Ắc quy; 8:Khoá điện

 Ưu điểm:

o Kết cấu, bảo dưỡng đơn giãn, dể lắp đặt điều chỉnh, giá thành hạ

o Ít gây sức cản khí động phụ trên đường nạp

 Nhược:

o Không đo trực tiếp lưu lượng không khí

o Nhạy cảm với dao động áp suất và nhiệt độ trên đường nạp

Nguyín lý hoạt động của hệ thống phun xăng

a Hệ thống phun xăng cơ khí

Sơ đồ nguyín lý:

Hình 3-10 : Sơ đồ nguyín lý hệ thống phun xăng cơ khí.

Có thể chia câc cơ cấu của hệ thống năy thănh 3 bộ phđ̣n:

 Bộ phđ̣n cung cấp nhiín liệu gồm: bình chứa, bơm xăng điện, bộ tích tụxăng, bộ lọc xăng

 Bộ phđ̣n cung cấp không khí bao gồm: đường ống nạp vă bộ phđ̣n lọc khí

 Bộ phđ̣n điều khiển tạo hỗn hợp bao gồm: thií́t bị đo lưu lượng khí văthií́t bị định lượng nhiín liệu

Buồng cháy động cơ

Đường ống nạp trước xupáp nạp

Vòi phun

Bộ lọc xăng

Bộ tích tụ xăng

Bơm xăng điện

Bộ lọc không

khí

XăngKhông khí

ga

Lượng không khí nạp vào xy lanh được xác định bởi lưu lượng kế Căn cứvào lượng khí nạp thực tế lưu lượng kế sẽ chỉ huy việc định lượng nhiên liệu cungcấp cho động cơ Nhiên liệu được phun vào qua các vòi phun vào đường ống nạp ởngay trên xupáp nạp Lượng hỗn hợp nạp vào xylanh được điều khiển bởi bướm ga.

Bộ tích tụ xăng có hai chức năng: duy trì áp suất trong mạch nhiên liệu saukhi động cơ đã ngừng hoạt động để tạo điều kiện khởi động dễ dàng và làm giảmbớt dao động áp suất nhiên liệu trong hệ thống do việc xử dụng bơm xăng kiểuphiến gạt

Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng sửa chữ và bảo dưỡng Do không còn

sử dụng bộ chế hòa khí, lượng xăng và không khí được định lượng với nhau mộtcách hợp lý theo từng chế độ hoạt động của động cơ, xăng được phun vào nhờ vòiphun nên các chế độ làm việc được tối ưu hơn, tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễmmôi trường hơn so với các loại trên

Nhược điểm: do không sử dụng các cảm biến điện tử nên nhận biết các chế độ

hoạt động của động cơ chưa thực sự được chính xác, các cơ cấu điều khiển bằng cơkhí nên còn tồn tại sự “trễ” của các thiết bị cơ khí điều đó dẫn đến hệ thống này làmviệc chưa thực sự tối ưu hoá Nên người ta sử dụng hệ thống phun xăng điều khiểnđiện tử

b Hệ thống phun xăng điện tử

Hình 3-11: Sơ đồ nguyín lý của HTPX điện tử.

Thông số chuẩn

Vòi phun

Lọc xăng

Bơm điện

Cảm biến tốc độ

Lưu lượng kế

Đến động cơ

ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA

NHIÊN LIỆU THÔNG

Hệ thống phun xăng điện tử thực chất là một hệ thống điều khiển tích hợp

cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa của động cơ Hệ thống bao gồm ba khốithiết bị sau:

 Các cảm biến có nhiệm vụ ghi nhận các thông số hoạt động của động cơgồm:

- Lưu lượng khí nạp Qa đo qua lưu lượng kế

- Tốc độ động cơ N - đo qua cảm biến tốc độ

- Vị trí bướm ga n(pc) - đo qua cảm biến

- Nhiệt độ máy Tm - đo qua nhiệt kế

- Nhiệt độ khí nạp Ta - đo qua nhiệt kế

- Điện áp ácquy Ub - đo qua nhiệt kế (potentiometre)

- Tín hiệu khởi động động cơ Sd - đo qua công tắc khởi động

- Nồng độ oxy trong khí xả - đo qua cảm biến lambda

Các tín hiệu của cảm biến được chuyển thành tín hiệu điện

 Bộ xử lý và điều khiển trung tâm ECU ( gọi tắt là bộ điều khiển trungtâm) tiếp nhận các tín hiệu dưới dạng tín hiệu điện do các cảm biến truyền tới,chuyển thành tín hiệu số sau đó được xử lý theo một chương trình đã vạch sẵn.Những số liệu khác cần cho việc tính toán đã được ghi trong bộ nhớ của máy tínhdưới dạng đồ thị hoặc dạng số

 Các tín hiệu ra của bộ điều khiển trung tâm được khuếch đại và đưa vàokhối thứ ba là bộ phận chấp hành (actuateur) Bộ phận này có nhiệm vụ phát cácxung điện chỉ huy việc phun xăng và đánh lửa cũng như chỉ huy một số cơ cấu thiết

bị khác (hồi lưu khí thải, điều khiển mạch nhiên liệu, mạch khí, ) đảm bảo sự làmviệc tối ưu ở mọi chế độ của động cơ

Ưu điểm :

So với hệ thống dùng chế hòa khí, hệ thống phun xăng có những ưu điểm sau:

- Số lượng và thành phần hòa khí vào các xilanh đều hơn, nhờ đó trong điều kiện sửdụng có thể dùng hòa khí nhạt hơn, đặc biệt là các hệ thống phun xăng nhiều điểm

- Hệ số nạp của động cơ lớn hơn vì: - Không có họng trong đường nạp do không có

bộ chế hòa khí, - Giảm mức độ sấy nóng trên đường nạp, - Khi phun nhiên liệu vàoxilanh động cơ khối lượng không khí nạp sẽ nhiều hơn

- Tỉ số nén lớn hơn vì giảm sấy nóng ống nạp khiến phần lớn xăng bay hơi trongxilanh Tỉ số nén lớn hơn khoảng 1 đơn vị

- Tính hưởng ứng của động cơ được cải thiện vì không thấy rõ tính chậm chạp, lạchậu của dòng xăng so với không khí trong các chế độ chuyển tiếp

- Định lượng xăng phun vào xilanh động cơ lúc khởi động chính xác hơn làmc hođộng cơ khởi động lạnh dễ hơn.

- Công suất động cơ cao hơn

- Dùng hệ thống phun xăng trong động cơ nhiều xilanh cho phép hiệu chỉnh côngsuất của động cơ ở chế độ ít tải bằng cách ngừng cấp hòa khí cho một số xilanh

- Qúa trình cháy được thực hiện tối ưu nhờ điều khiển đánh lửa hợp lý

- Ô nhiễm môi trường do khí thải tạo ra là nhỏ nhất, đặc biệt trong hệ thống có cảmbiến Lambda

- Động cơ hoạt động tốt ở mọi điều kiện thời tiết, địa hình, tư thế xe

- Dễ thực hiện biện pháp phân lớp hòa khí để khu vực gần cực buji luôn luôn có 0,85 0,95 Các khu vực còn lại trong buồng cháy là hòa khí nhạt

Những ưu điểm trên làm cho công suất động cơ tăng khoảng 10%, tiêu haonhiên liệu giảm từ 10 16% và giảm nhiều độc hại của khí xả

Nhược điểm :

Cấu tạo phức tạp, có yêu cầu khắt khe về chất lượng lọc sạch nhiên liệu vàkhông khí Bảo dưỡng xửa chữa cần có trình độ chuyên môn cao

Giá thành cao

4.Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 4G63 trên xe Mitsubishi JOLIE

4.1 Sơ đồ làm việc tổng quát của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 4G63

22 21

20 19 18 17 16 15

14 13 12 11

Hình 4-1: Sơ đồ kết cấu hệ thống phun xăng điện tử động cơ 4G63

1:Lọc gió; 2:Cảm biến lưu lượng khí nạp; 3:Cảm biến áp suất khí nạp; 4:Ống thông hơi; 5:Cảm biến vj trí bướm ga; 6:Van điều khiển tốc độ cầm chừng; 7:Ống thông hơi; 8:Bộ ổn định áp suất nhiên liệu; 9:Van PCV ; 10:Cảm biến oxy ; 11: Bộ xúc tác khí xả; 12:Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 13: Vòi phun ; 14:Van EGR; 15: Van điện tử điều khiển thoát hơi nhiên liệu; 16:Van kiểm soát hơi nhiên liệu; 17:Hộp hấp thụ hơi xăng; 18:Van hai chiều; 19 :Ống nạp nhiên liệu; 20Ống cân bằng; 21: Lọc xăng; 22:Bơm xăng.

4.1.1.Hoạt động của hệ thống

- Thông tin chung.

Hệ thống phun nhiên liệu đa điểm gồm có các cảm biến để các tình trạngđộng cơ, tổ hợp điều khiển động cơ (Engine- ECU ) điều khiển hệ thống dựa trêncác tín hiệu từ những cảm biến nói trên, và các cơ cấu điều chỉnh dưới sự điều khiểncủa ECU Engine – ECU đảm nhiệm các hoạt động như kiểm soát việc phun nhiênliệu, kiểm soát tốc độ không tải và điều khiển thời điểm đánh lửa Ngoài ra, engine-ECU được trang bị thêm nhiều chế độ chuẩn đoán giúp cho việc xử lý các trục trặcđược dễ dàng khi có trục trặc sảy ra.

- Kiểm soát phun nhiên liệu.

Số lần phun và việc hiệu chỉnh thời điểm phun được kiểm soát sao cho tổnghợp không khí/nhiên liệu được cung cấp cho động cơ tương ứng với từng trạng tháihoạt động thay đổi liên tục của động cơ

Mỗi vòi phun được gắn ở cửa hút của mỗi cylinder Nhiên liệu có áp lực được đưatới từ thùng xăng bằng bơm xăng, áp lực này được điều chỉnh bởi bộ điều chỉnh ápsuất nhiên liệu Nhờ đó nhiên liệu được điều hòa áp lực và được phân phối đến mỗivòi phun

Việc phun nhiên liệu thường được tiến hành cho mỗi cylinder một lần trong mỗi haivòng của trục khủy Thứ tự phun là 1-3-4-2 Được gọi là phun tuần tự ECU cungcấp một hỗn hợp không khí / nhiên liệu giàu hơn khi động cơ lạnh hay khi hoạtđộng ở điều kiện có tải cao để duy trì công suất của động cơ Ngoài ra khi động cơnóng hay khi hoạt động ở điều kiện bình thường ECU động cơ kiểm soát hỗn hợpkhông khí / nhiên liệu bằng cách sử dụng tín hiệu cảm biến oxy để tiến hành điềukhiển hồi tiếp nhằm có được hỗn hợp không khí nhiên liệu theo tỷ lệ lý thuyết đểcung cấp tính năng làm sạch tối đa từ bộ xúc tác 3 chức năng

- Kiểm soát không khí ở chế độ không tải.

Tốc độ không tải được giữ ở tốc độ tối ưu bằng cách kiểm soát lượng khôngkhí đi qua bướm ga tương ứng với những thay đổi trong các điều kiện không tải vàtải của động cơ trong khi chạy không tải Enginer- ECU điều khiển cho mô tơ điềukhiển tốc độ không tải (ISC) để giữ động cơ chạy ở tốc độ không tải định trước phùhợp với nhiệt độ nước làm mát động cơ và tải của điều hòa Ngoài ra khi công tắcđiều hòa bật sang OFF và khi động cơ đang chạy không tải Mô tơ ISC sẽ điềuchỉnh lượng không khí đi qua bướm ga tương ứng với tình trạng tải của động cơnhằm tránh sự dao động tốc độ của động cơ

- Điều khiển thời điểm đánh lửa.

Transistor công suất ở mạch sơ cấp của cuận dây đánh lửa thay đổi trạng thái

ON sang OFF để kiểm soát dòng sơ cấp chạy trong cuận dây đánh lửa Điều nàyđiều khiển thời điểm đánh lửa nhằm xác định và điều chỉnh thời điểm đánh lửa tối

ưu tương ứng với tình trạng hoạt động của động cơ Thời điểm đánh lửa được xácđịnh bởi enginer-ECU, dựa vào tốc độ của động cơ, lượng không khí đi vào, nhiệt

độ nước làm mát động cơ và áp suất khí quyển

- Chức năng tự chẩn đoán.

+ Khi phát hiện có bất thường ở một trong các cảm biến hay các cơ cấu điều chỉnhliên quan với việc kiểm soát khí thải, đèn cảnh báo ( đèn kiểm tra động cơ ) sẽ chớpsáng lên để cảnh báo người lái xe

+ Khi có bất thường được phat hiện ở một trong các cảm biến hay cơ cấu điềuchỉnh, một mã số chẩn đoán tương ứng với bâtf thường đó sẽ được đưa ra

+ Dữ liệu chứa trong RAM của ECU – động cơ liên quan đến các cảm biến hay các

cơ cấu điều chỉnh có thể được đọc lại bằng MUT – II Ngoài ra, các cơ cấu điềukhiển có thể bị điều khiển cưỡng bức trong một số điều kiện

4.1.2 Cơ cấu chấp hành của hệ thống

4.1.2.1 Bơm nhiên liệu

Kết cấu và nguyên lý hoạt động:

Bơm nhiên liệu là loại bơm cánh gạt được đặt trong thùng xăng, do đó loạibơm này ít sinh ra tiếng ồn và rung động hơn so với loại trên đường ống, đồng thời

nó có lợi trong việc cản lại sự hoá hơi nhiên liệu và rò rỉ nhiên liệu.Các chi tiếtchính của bơm bao gồm: Mô tơ, hệ thống bơm nhiên liệu, van một chiều, van antoàn và bộ lọc được gắn liền thành một khối

Hình 4-2: Kết cấu của bơm xăng điện

1:Van một chiều; 2:Van an toàn; 3:Chổi than; 4:Rôto; 5:Stato;

6:Đường nhiên liệu vào; 7:Đường nhiên liệu ra; 8:Cánh bơm;9:Van bơm.

Rôto (4) quay, dẫn động cánh bơm (7) quay theo, lúc đó cánh bơm sẽ gạt

nhiên liệu từ cửa vào (11) đến cửa ra (10) của bơm, do đó tạo được độ chân không tại cửa vào nên hút được nhiên liệu vào và tạo áp suất tại cửa ra để đẩy nhiên liệu

Loại bơm cánh gạt này thường được đặt ở trong thùng xăng,loại bơm đặttrong thùng xăng có lợi trong việc cản lại sự hóa hơi nhiên liệu và rò rỉ nhiên liệu

Nguồn điện cung cấp cho bơm nhiên liệu.

4

3 2 1

Hình.4-3: Sơ đồ nguồn điện cung cấp cho bơm nhiên liệu.

1:nguồn cung câp; 2:điều khiển nguồn cung cấp; 3:nguồn dự phòng; 4:điều khiển bơm nhiên liệu; 5:tín hiệu công tắc đánh lửa-IG; 6:bộ Engine- ECU; 7:công tắc điều khiển; 8:đến bơm nhiên liệu; 9:hộp cầu chì bơm nhien liệu; 10:công tăc đánh lửa; 11:cầu chì chỉ định; 12:chỗ nói cầu chì; 13:ácquy;14: rơle điều khiển.

Dòng điện đi đến cuận dây bơm nhiên liệu như sau: ácquy - cầu chì chủ định

- công tắc đánh lửa IG1- cuận dây rơle bơm nhiên liệu - transistor trong bộ ECU -Cuận dây rơ le, được kích hoạt bởi dòng điện làm nóng tiếp điển của rơlebơm nhiên liệu để đưa dòng điện được cung cấp đến bơm nhiên liệu

engine-4.1.2.2 Lọc nhiên liệu

Lọc nhiên liệu lọc có nhiệm vụ lọc tất cả các chất bẩn và tạp chất khác rakhỏi nhiên liệu Nó được lắp tại phía có áp suất cao của bơm nhiên liệu Ưu điểmcủa loại lọc thấm kiểu dùng giấy là giá rẻ, lọc sạch Tuy nhiên loại lọc này cũng cónhược điểm là tuổi thọ thấp, chu kỳ thay thế trung bình khoảng 4500km

Hình 4-4 : Kết cấu bộ lọc nhiên liệu

1: Thân lọc; 2: Lõi lọc; 3: Tấm lọc;4:Cửa xăng ra; 5:Tấm đỡ; 6:Cửa xăng vào.

Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó xăng đi qua phần tửlọc (2) Lõi lọc được làm bằng giấy, độ xốp của lõi giấy khoảng 10m Các tạp chất

có kích thước lớn hơn 10m được giữ lại đây Sau đó xăng đi qua tấm lọc (3) cáctạp chất nhỏ hơn 10m được giữ lại và xăng đi qua cửa ra (5) của bộ lọc là xăngtương đối sạch cung cấp quá trình nạp cho động cơ

4.1.2.3 Bộ ổn định áp suất

Lượng phun nhiên liệu yêu cầu bởi động cơ được điều khiển theo thời gian khidòng điên cung cấp từ bộ ECU động cơ đến kim phun Vì vậy nếu như áp suấtnhiên liệu khong được điều khiển thì áp suất nhiên liệu cao hơn sẽ làm tăng lượngphun nhiên liệu, và áp suất nhiên liệu thấp sẽ làm giảm lượng phun, ngay cả khi cócùng thời gian mở kim phun

Áp suất chân không trong cổ hút

Áp suất nhiên liệu

Thời gian

0 -100

100 200 300

4

3 2

1

320.3(kpa)

240 (kpa)

Hình 4-5: Mối quan hệ giứa âp suất nhiín liệu vă chđn không trong cổ hút

1:cđ̀m chừng(-50mmHg)59,8Kpa; 2:băn đạp ga mở rộng(-40mmHg); 3:Áp sất chđn không trong cổ hút; 4:Áp suất nhiín liị́u trong đường ống phđn phối.

5 4 3 2

7 8

6 1

Hình 4-6: Kí́t cấu bộ ổn định âp suất.

1: Ống thông với đường ống nạp; 2:Lò xo; 3:Van; 4:Măng;

5: Đường nhiín liị́u văo; 6:Đường nhiín liị́u trở ví̀ thùng chứa; 7: Buồng

nhiín liị́u; 8: Buồng lò xo.

Nguyín lý lăm việc của bộ ổn định

Vùng không gian bên trong của bộ ổn định áp suất được phân chia làm hai phầnbởi một màng, một bên là buồng lò xo và một bên là buồng nhiên liệu.Nhiên liệucung cấp từ bơm nhiên liệu đi vào buồng nhiên liệu qua ống phân phối.Áp suấtnhiên liệu ở trong buồng nhiên liệu đẩy vào màng và nhấc van lên cho tới khi nótiến đến mức cân bằng với lực lò xo.Nhiên liệu thừa di chuyển về thùng chứa quavan Buồng lò xo được nối với cổ góp hút của động cơ qua một ống cao su.

Bộ ổn định áp suất là một van điều hòa áp suất với chứcnăng duy trì sự không đổi của áp suất nhiên liệu theo áp lực chân không của cổ góphút

4.1.2.4 Vòi phun xăng điện từ

Hình 4-7: Kết cấu vòi phun xăng điện

1: Lọc xăng; 2:Đầu dây cắm; 3:Quận dây kích từ; 2: Lõi từ tính;

4:Quận dây kích từ; 5:Thân vòi phun

Vòi phun là van ép thủy lực dẫn động bằng nam châm điện tác dụng nhanh

để phun tơi nhiên liệu Khi áp suất tương đối của nhiên liệu trong đường ống đạtkhoảng 300 KPa và điện áp cung cấp cho vòi phun không đổi thì thể tích nhiên liệu

được phun tỷ lệ thuận với độ kéo dài thời gian của xung điện điều khiển mở vòiphun từ ECU động cơ.

Nguyên lý làm việc của vòi phun.

Khi chưa có điện vào cuộn kích từ 4 lò xo ép kim 8 bịt kín lỗ phun Khi cóđiện vào, cuộn kích từ 4 sinh lực hút lõi từ 5 kéo kim phun 8 lên khoảng 0,1 mm vàxăng được phun vào đường nạp Quán tính của kim 5 (thời gian để mở và đóngkim) vào khoảng 1 – 1,5 m/s Để giảm quán tính đóng mở thường có thêm điện trởphụ sao cho cường độ dòng điện kích thích lúc mở là 7,5A và dòng duy trì 3A Quátrình phun xăng được thực hiện đồng bộ theo pha làm việc của từng xi lanh đượcxác định qua cảm biến vị trí trục khuỷu Khi đấu mạch điện của các vòi phun, cầnlưu ý thứ tự nổ của từng xi lanh (1 – 3 – 4 – 2)

4.1.3 Hệ thống cung cấp không khí động cơ 4G63

4.1.3.1.Sơ đồ nguyên lý hệ thống

Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp không khí động cơ (4G63) được trìnhbày trên hình sau

Hình 4-8: Sơ đồ hệ thống cung cấp không khí động cơ.

1:Bầu lọc không khí ; 2: Vít độc tố chạy không tải (lắp trên cảm biến lưu lượng không khí 8); 3: Van điều chỉnh bổ xung không khí ; 4: Cụm ống nạp; 5:Cơ cấu bướm ga ; 6:Đường hồi khí xả ; 7: Đường tới bộ ổn định áp suất; 8:Cảm biến

lưu lượng khí nạp; 9:Cảm biến nhiệt độ không khí.

Không khí được hút vào động cơ qua bầu lọc gió 1 lọc sạch những bụi bẩn cótrong không khí, sau khi không khí được lọc sạch tiếp tục đi qua cảm biến lươulượng không khí 8 để xác định lượng khí nạp vào động cơ và cơ cấu bướm ga 5 màmức độ mở bướm ga phụ thuộc vào mức độ đạp chân ga Trong khoảng sau bướm

ga, không khí được chia vào các ống và nạp đầy vào xi lanh nhờ quán tính Ở chế