Đồ án Công nghệ kỹ thuật ô tô

ộng vòi phun được điều khiển từ ECU phù hợp với cường độ làm việc của động cơ. Đóng mở vòi phun một cách độc lập, không phụ thuộc vào xupáp. Loại này phun xăng vào động cơ khi các xupáp mở ra hay đóng lại. Hệ thống phun xăng gián đoạn còn có tên là hệ thống phun xăng biến điệu. b. Phun liên tục: Trong phương pháp này vòi phun được mở liên tục, lượng nhiên liệu phun được điều chỉnh thông qua việc thay đổi áp suất nhiên liệu. Tỉ lệ hòa khí được điều khiển bằng sự thay đổi áp suất nhiên liệu tại các vòi phun. Do đó lưu lượng nhiên liệu phun ra cũng được thay đổi theo. Phân loại theo mối quan hệ giữa các vòi phun Phun theo nhóm đơn: Hệ thống này, các vòi phun được chia thành 2 nhóm bằng nhau và phun luân phiên. Mỗi nhóm phun mộtlần ứng với một vòng quay trục khuỷu. b. Phun đồng loạt: Hệ thống này, các vòi phun đều phun đồng loạt vào mỗi vòng quay trục khuỷu. Các vòi được mắc song song với nhau do đó có tín hiệu từ ECU các vòi và phun đều đóng mở cùng lúc. c. Phun theo thứ tự: Trong hệ thống này,các vòi phun được điều khiển độc lập, mỗi vòi phun sẽ đóng mở các vòi phun theo đúng thứ tự của các xylanh, mở một lần/quy trình. Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ thống phun xăng Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ thống phun xăng Khi khoá điện mở các cảm biến sẽ thu thập các thông số của động cơ gửi về bộ điều khiển trung tâm (ECU), trong đó có hai thông số cơ bản là lưu lượng khínạp và tốc độ động cơ. ECU kết hợp hai thông số này với các thông số khác, xử lý, so sánh với chương trình đã lập trình sẵn, rồi điều chỉnh tín hiệu phun xăng cho phù hợp và gửi tín hiệu này tới vòi phun nhiên liệu. Đồng thời khi đó bơm xăng cũng hoạt động tạo ra áp suất tại dàn phân phối. Khi vòi phun nhận được tín hiệu phun xăng và mở ra, xăng có áp suất cao sẽ được phun vào đường nạp kết hợp với không khí do động cơ hút vào tạo thành hỗn hợp cung cấp cho động cơ. Hỗn hợp này do ECU, một số chi tiết khác như van khí phụ, công tác nhiệt thời gian,… điều chính sao cho tối ưu nhất với từng chế độ làm việc của động cơ. Chương II. HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ Giới thiệu chung Hình 2.1. Sơ đồ cơ bản của hệ thống phun xăng điện tử Hệ thống gồm có 3 thành phần chính: Các cảm biến và tín hiệu đầu vào bộ điều khiển điện tử ECU, và các cơ cấu chấp hành. +) Cảm biến. Cảm biến có nhiệm vụ xác định các trạng thái làm việc của động cơ và các giá trị thay đổi trong quá trình làm việc. Quá trình chuyển đổi ở đây là từ các đại lượng vật lý chuyển thành các tín hiệu điện. +) ECU (Electronic control unit). ECU xử lý các thông tin từ cảm biến, bằngviệc so sánhvới bộ dữ liệu tối ưu được nạp sẵn vào bộ vi xử lý, sau đó ECU sẽ tính toán và đưa ra tín hiệu điều khiển cơ cấu chấp hành. ECU điều khiển các cơ cấu chấp hành bằng các tín hiệu điện. ECU cũng được kết nối với các hệ thống điều khiển khác và hệ thống chuẩn đoán trên xe. +) Cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành chuyển các tín hiệu điện từ ECU thành các chuyển động cơ khí hoặc các chuyển động điện. Ngoài ra còn một số chi tiết của hệ thống cung cấp nhiên liệu. Cảm biến và tín hiệu đầu vào Cảm biến lưu lượng khí nạp - Vị trí: lắp ngay sau không gian của bướm ga - Cấu tạo: Cảm biến gồm một tấm silicon nhỏ (hay còn gọi là màng ngăn) dày hơn ở hai mép ngoài (khoảng 0,25mm) và mỏng hơn ở giữa (khoảng 0,025mm). Hai mép được làm kín cùng với mặt trong của tấm silicon tạo thành buồng chân không trong cảm biến. Mặt ngoài tấm silicon tiếp xúc với áp suất đường ống nạp. Hai mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để tạo thành điện trở áp điện (Piezoresistor) - Nguyên lý hoạt động: Cảm biến áp suất đường ống nạp hoạt động dựa trên nguyên lý cầu Wheatstone. Mạch cầu Wheatstone được sử dụng trong thiết bị nhằm tạo ra một điện thế phù hợp với sự thay đổi điện trở. + Ở trạng thái tĩnh khi động cơ chưa làm việc áp suất không thay đổi màng ngăn không bị biến dạng tất cả 4 điện trở điện áp đều có giá trị bằng nhau lúc đó không có điện áp giữa 2 đầu cầu. Hình 2.2. Cảm biến áp suất đường ống nạp Hình 2.3. đặc tính của cảm biến áp suất đường ống nạp + Khi làm việc: khi áp suất đường ống nạp giảm, màng silicon bị biến dạng dẫn đến giá trị điện trở áp điện thay đổi và làm mất cân bằng cầu wheatstone. Kết quả là giữa 2 đầu cầu có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu này được khuếch đại để mở tranzistor ở ngõ ra của cảm biến. Độ mở tranzistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn đến sự thay đổi điện áp báo về ECU. Cảm biến vị trí bướm ga Đây là thông tin phản ánh mức tải của động cơ. Nó đặc biệt quan trọng tại hai trạng thái là trạng thái không tải và 75% tải trở lên của bướm ga. Cảm biến bướm ga đưa ra thông tin về vị trí không tải, thông tin về vị trí toàn tải và thông tin về thời điểm tăng tốc. Loại cảm biến kiểu biến trở cho biết vị trí bướm ga tại vị trí bất kỳ, việc xác định tín hiệu tăng tốc đối với loại cảm biến này là việc tăng đột ngột điện áp tại chân giữa của cảm biến. - Vị trí: cảm biến vị trí cánh bướm ga được lắp ở trên trục cánh bướm ga. Hình 2.4. Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga Nguyên lý hoạt động: một điện áp không đổi từ ECU cung cấp đến chân Vcc Khi cánh bướm ga mở làm con trượt trượt dọc theo điện trở mức điên áp ở chân giữa (VTA) tăng dần với góc mở cánh bướm ga, Khi không làm việc: cánh bướm ga đóng hoàn toàn tiếp điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2. Hình 2.5. Đặc tính cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cấu tạo: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát dùng để kiểm tra nhiệt độ động cơ. Cảm biến là loại nhiệt kế mà phần tử cảm biến nhiệt độ của nó được chế tạo bằng chất bán dẫn. Đặc điếm của loại cảm biến này là điến trở của nó thay đổi rất lớn theo nhiệt độ môi trương xung quanh. Cảm biến được nuôi bằng nguồn 5V từ ECU động cơ. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp vào vỏ bơm nước làm mát. Hình 2.6. Kết cấu và sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 1. Điện trở (Phần tử bán dẫn); 2. vỏ cảm biên; 3. Lớp các điện; 4. Đầu cắm. Nguyên lý làm việc: Điện trở nhiệt là một điện trở có giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ.Khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm và ngươc lại.sự thay đổi điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gửi tới ECU. + Khi nhiệt độ động cơ thấp giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp chuyển thành tín hiệu số và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh. + Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU biết động cơ đang nóng. Cảm biến nhiệt độ khí nạp - Vị trí: được gắn trên đường ống nạp ngay sau bộ lọc khí. - Cấu tạo: Hình 2.7. Cảm biến nhiệt độ khí nạp - Nguyên lý hoạt động: cũng giống như cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến nhiệt độ khí nạp gồm có một điện trở có hệ số nhiệt trở âm. Cảm biến nhiệt độ khí nạp được gắn trên bộ đo gió hoặc trên đường ống nạp. Hình 2.8. Đặc tính của cảm biến nhiệt khí nạp Cảm biến ôxy * Công dụng của cảm biến ôxy Cảm biến ôxy dùng để xác định thành phần hoà khí tức thời của động cơ đang hoạt động, rồi gửi tín hiệu vào ECU để điều chỉnh tỷ lệ không khí- xăng thích hợp, nhằm đạt đến tính vận hành tốt và giảm sự ô nhiễm môi trường. Cảm biến ôxy được gắn ở đường ống thải tại vị trí mà luôn duy trì được nhiệt độ đảm bảo chức năng hiệu chỉnh . Để tăng nhanh khả năng làm việc của cảm biến ôxy người ta dùng loại cảm biến điện trở tự nung bên trong. Hình 2.9. Kết cấu cảm biến ôxy 1. Đầu bảo vệ; 2. Lớp zirconia; 3. Đệm; 4. Thân cảm biến; 5. Lớp cách điện; 6. Vỏ cảm biến; 7. Đường thông với không khí; 8. Đầu nối dây; 9. Đường khí xả vào Thân cảm biến được giữ trong một chân bắt tiếp ren và bao ngoài một ống bảo vệ và được nối với các đầu điện. Bề mặt của chất ZrO2 có phủ một lớp plantin rất xốp và mỏng. Ngoài lớp plantin là một lớp gốm rất xốp và kết dính mục đích bảo vệ lớp plantin không bị mòn hỏng do va chạm với các phần tử rắn trong khí thải. Một ống vòi loại bảo vệ bao ngoài cảm biến tại các đầu nối điện uốn kép giữ liền với vỏ, ống này có khoan một lỗ nhỏ để bù trừ áp suất trong cảm biến và đỡ lò xo đĩa để giữ muội than không đóng vào lớp thân ZrO2 thì đầu cảm biến tiếp xúc khí thải và phần tử khí đi vào sẽ giữ và không tiếp xúc trực tiếp với thân ZrO2. Đặc tính của chất ZrO2 là phải trên 300oc thì nó mới cho ra tín hiệu điện áp chính xác. Vì vậy điện thế ra của cảm biến và điện trở nội phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ khí thải mà cảm biến làm việc tin cậy khoảng 350oc. * Nguyên lý hoạt động: Cảm biến ôxy được chế tạo chủ yếu là chất Zicorium dioxit (Zr02) mà chất này sẽ hấp thụ những ion ôxy âm tính. Một phần Zr02 tiếp xúc với ôxy không khí, phần còn lại tiếp xúc với ôxy trong khí thải. Ở mỗi mặt của Zr02 là một điện cực bằng platin và tạo nên một mạch điện đi vào ECU. Lớp platin này rất mỏng và xốp để ôxy dể khuyếch tán vào. Khi khí thải chứa lượng ôxy ít do tỷ lệ hoà khí đậm (nhiều khí CO và HC, ít ôxy) thì số ion ôxy tập trung ở điện cực tiếp xúc không khí. Sự chênh lệch số ion này lớn sẽ tạo ra một tín hiệu điện áp cao. Mức độ này khoảng 600 ¸ 900mv. Khi khí thải chứa lượng ôxy cao do tỷ lệ hoà khí loãng (ít CO và HC, nhiều ôxy) thì số ion ôxy tập trung ở điện cực tiếp xúc khí thải cao, độ chênh lệch số ion hai điện cực nhỏ thì tín hiệu điện áp thấp khoảng 100 ¸ 400 mv. Khi tỷ lệ hoà khí đến mức lý tưởng ( tỷ số không khí - xăng 14,7:1 ) thì tín hiệu điện áp xấp xỉ 450mv. Hình 2.10. Sơ đồ mạch điện cảm biến ôxy Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston Cảm biến vị trí piston (còn gọi là tín hiệu G) báo cho ECU biết vị trí điểm chết trên hoặc trước điểm chết trên của piston. Công dụng của cảm biến này là để ECU xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun. Cảm biến tốc độ động cơ (còn gọi là tín hiệu NE) dùng để báo tốc độ động cơ sử dụng trong quá trình tính toán hoặc tìm góc đánh lửa tối ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xylanh. Cảm biến này cũng được sử dụng vào mục đích điều khiển tốc độ không tải hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ không tải cưỡng bức. - Vị trí: Có nhiều cách bố trí cảm biến G và NE trên động cơ: trong delco, trên bánh đà, hoặc trên bánh răng cam. - Cấu tạo của cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston: Hình 2.11. Sơ đồ bố trí cảm biến G và Ne Bộ phận chính của cảm biến là một cuộn cảm ứng, một nam châm vĩnh cửu và một rôto dùng để khép mạch từ có số răng tùy thuộc vào từng loại động cơ. - Nguyên lý hoạt động của cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: Hình 2.12. Sơ đồ nguyên lý cảm biến kiểu điện từ + Ở trạng thái tĩnh: khi tốc độ động cơ bằng không rôto không quay, không có sự biến thiên từ thông trong mạch nên không xuất hiện sức điện động cảm ứng + Khi làm việc: Khi đỉnh răng của rôto không nằm đối diện cực từ, thì từ thông đi qua cuộn dây cảm ứng sẽ có giá trị thấp vì khe hở không khí lớn nên có từ trở cao. Khi một đỉnh răng đến gần cực từ của cuộn dây, khe hở không khí giảm dần khiến từ thông tăng nhanh. Như vậy nhờ sự biến thiên từ thông, trên cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng. + Khi đỉnh răng của rôto đối diện với cực từ của cuộn dây, từ thông đạt giá trị cực đại. Khi đỉnh răng rotor di chuyển ra khỏi cực từ, thì khe hở không khí tăng dần làm từ thông sinh ra giảm theo chiều ngược lại. Tín hiệu có dạng như hình sin. Cảm biến kích nổ Hình 2.13. Đồ thị biểu diễn tần số và mạch điện tính cảm biến kích nổ Cảm biến kích nổ kiểu điện áp. Dùng để xác định kích nổ của động cơ và cho phép bộ điều khiển điều chỉnh nhanh góc đánh lửa sớm khắc phục kích nổ. * Nguyên lý làm việc Cảm biến kích nổ được dùng là một bộ gia tốc kế điện. Nó sẽ cảm nhận xung kích nổ phát sinh trong động cơ và gởi tín hiệu này đến bộ sử lý. Thành phần áp điện thạch anh, là vật liệu khi chịu áp lực sẽ sinh ra điện áp. Một gia tốc kế sẽ đo sự tăng tốc. Sự dao động là những xung tăng tốc. Khi có hiện tượng kích nổ sẽ có một xung dao động có giá trị từ 5¸6 KHZ. Thạch anh trong cảm biến kích nổ sẽ cảm nhận tần số này. Xung dao động do kích nổ tác dụng áp lực lên kích nổ và tạo ra một điện áp. Tín hiệu điện áp xoay chiều này có giá trị nhỏ hơn 1v nhưng tần số dao động từ 5¸6 KHZ. Bộ sử lý sẽ đọc tín hiệu này và điều chỉnh giảm thời điểm đánh lửa cho đến khi không còn kích nổ và lúc đó cảm biến kích nổ không tạo ra tín hiệu, bộ sử lý sau đó có thể chỉnh thời điểm đánh lửa sớm, trễ đến mức tối ưu. Bộ điều khiển điện tử ECU Tổng quan về ECU Hệ thống điều khiển động cơ theo một chương trình bao gồm các cảm biến kiểm soát liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành luôn bảo đảm thừa lệnh từ ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến. Hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa sự độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu. ECU cũng đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ hoạt động của động cơ, giúp chuẩn đoán một cách có hệ thống khi sự cố xảy ra. Cấu tạo của ECU *) Bộ nhớ: bộ nhớ trong ECU chia ra làm 4 loại ROM: Dùng lưu trữ thông tin thường trực. Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được. Thông tin của nó đã được gài sẵn, ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và được lắp cố định trên mạch in. RAM: bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý. RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất kỳ. PROM: cấu trúc cơ bản giống như ROM nhưng cho phép lập trình(nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không phải nơi sản xuất như ROM. PROM cho phép sửa đổi chương trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau. KAM: dùng để lưu trữ thông tin mới (những thông tin tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý. *) Bộ vi xử lý: bộ vi xử lý có chức năng tính toán và điều khiển, đây là bộ não của ECU. *) Đường truyền: truyền các lệnh và số liệu trong máy theo 2 chiều. Mạch giao tiếp cổng vào Hình 2.14. Bộ chuyển đổi A/D *) Bộ chuyển đổi A/D (Analog to Digital Converter): Dùng để chuyển các tín hiệu tương tự từ đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các cảm biến nhiệt độ, bộ đo gió, cảm biến vị trí bướm ga… thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểu được. *) Bộ đếm (Counter): Dùng để đếm xung từ cảm biến tốc độ thành tín hiệu số gửi về bộ vi xử lý. Hình 2.16. Bộ nhớ trung gian Hình 2.15. Bộ đếm *) Bộ nhớ trung gian (Buffer): Chuyển các tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu sóng vuông dạng số, nó không giữ lượng đếm như trong bộ đếm. Bộ phận chính là một Trasistor sẽ đóng mở theo cực tính của tín hiệu xoay chiều. Hình 2.17. Bộ khuyếch đại *) Bộ khuếch đại (Amplifier): một số cảm biến có tín hiệu rất nhỏ nên trong ECU thường có các bộ khuếch đại. Hình 2.18. Bộ ổn áp *) Bộ ổn áp (Voltage regulator): thông thường ECU có 2 bộ ổn áp: 12V và 5V. Mạch giao tiếp cổng ra Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý sẽ đưa đến các tranzistor công suất điều khiển rơle, solenoid, motor…. Các tranzistor này có thể được bố trí bên trong hoặc bên ngoài ECU. Các thông số hoạt động của ECU + Các thông chính. Là tốc độ động cơ và lượng gió nạp. Các thông số này là thước đo trực tiếp tình trạng tải của động cơ. + Các thông số thích nghi Điều kiện hoạt độg của động cơ luôn thay đổi thì tỷ lệ hoà khí phải thích ứng theo. Chúng ta sẽ đề cập đến các điều kiện hoạt động sau: + Khởi động, làm nóng, Thích ứng tải Đối với khởi động và làm ấm ECU sẽ tính toán sử lý các tín hiệu của cảm biến nhiệt độ động cơ. Đối với tình trạng thay đổi tải thì mức tải cầm chừng (cầm chừng , một phần tải, toàn tải) được chuyển tín hiêu đến ECU nhờ công tắc cánh bướm ga. + Các thông số chính xác. Để đạt được chế độ vận hành tối ưu ECU xem thêm các yếu tố ảnh hưởng: + Trạng thái chuyển tiếp khi gia tốc + Sự giới hạn tốc độ tối đa. + Sự giảm tốc Những yếu tố này được xác định từ các cảm biến đã nêu, nó có quan hệ và tác động tín hiệu điều khiển đến vòi phun một cách tương ứng. ECU sẽ tính toán các thông số thay đổi cùng với nhau, mục đích cung cấp cho động cơ một lượng xăng cần thiết từng thời điểm. Cơ cấu chấp hành và tín hiệu ra Hình 2.19. Cấu tạo của vòi phun Điều khiển vòi phun Cấu tạo: 1- Bộ lọc: bảo đảm nhiên liệu đi vào kim phun phải thật sạch sẽ; 2- Giắc cắm: nối với mạch điện điều khiển ; 3- Cuộn dây: tạo ra từ trường khi có dòng điện; 4- Ti kim: tác động đến sự đóng mở của van kim; 5- Van kim: đóng kín vòi phun, khi có dòng điện sẽ bị nhấc lên cho nhiên liệu phun ra; 6- Vòi phun: định góc phun và xé tơi nhiên liệu; 7- Vỏ kim. Hoạt động của vòi phun: Hình 2.20. Xung điều khiển kim phun ứng với từng chế độ làm việc của động cơ Trong quá trình hoạt động của động cơ, ECU liên tục nhận được các tín hiệu đầu vào từ các cảm biến. Qua đó ECU sẽ tính ra thời gian mở kim phun. Thời gian mở của kim phun phụ thuộc vào độ rông của xung điều khiển kim phun. Khi dòng điện đi qua cuộn dây của kim phun sẽ tạo ra một lực từ đủ mạnh để thắng sức căng lò xo, thắng lực trọng trường của ty kim và thắng áp lực nhiên liệu tác dụng lên kim, kim sẽ được nhích khỏi bệ khoảng 0,1 mm nên nhiên liệu được phun khỏi kim phun. Hình 2.21. Mạch điện điều khiển vòi phun Điều khiển vòi phun: ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau thông báo những thay đổi về tình trạng hoạt động của động cơ, từ đó so sánh với những bộ thông số chuẩn được nạp trước vào ECU để đưa ra thời gian phun cần thiết nhằm đạt được tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu - không khí tối ưu. Hình 2.22. Các phương pháp phun và thời điểm phun Phương pháp phun bao gồm các phương pháp: phun đồng thời nhóm 2 xylanh, nhóm 3 xylanh hay phun độc lập cho từng xylanh. Thời gian phun nhiên liệu thực tế ti được xác định bởi hai đại lượng: ti = tb + tc - tb: Thời gian phun cơ bản (dựa vào lượng khí nạp và tốc độ động cơ). - tc: Thời gian phun điều chỉnh (dựa vào các cảm biến còn lại). Hình 2.23. Điều khiển thời gian phun nhiên liệu Tuy nhiên trong quá trình khởi động, do lượng khí nạp không ổn định do đó: lượng nhiên liệu phun cơ bản được xác định theo nhiệt độ nước làm mát, sau đó được hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp và điện áp acquy. Điều khiển đánh lửa Khái quát chung: Trên các ôtô hiện đại, kỹ thuật số đã được áp dụng vào HTĐL từ nhiều năm nay. Việc điều khiển góc đánh lửa sớm và góc ngậm điện sẽ được máy tính đảm nhiệm. Các thông số như tốc độ động cơ, tải, nhiệt độ được các cảm biến mã hóa tín hiệu đưa vào ECU xử lý và tính toán để đưa ra góc đánh lửa sớm tối ưu theo từng chế độ hoạt động của động cơ. Hệ thống đánh lửa được dùng trên động cơ là HTĐL với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử kết hợp với hệ thống phun xăng có delco. b) Ưu điểm của HTĐL: Góc đánh lửa sớm được điều chỉnh tối ưu theo từng chế độ hoạt động của động cơ. Góc ngậm điện luôn luôn được điều chỉnh theo tốc độ động cơ và theo hiệu điện thế ắc quy, bảo đảm điện áp thứ cấp có giá trị cao ở mọi thời điểm. Động cơ khởi động dễ dàng, không tải êm, tiết kiệm nhiên liệu và giảm độc hại của khí thải. Công suất và đặc tính động học của động cơ được cải thiện rõ rệt. Có khả năng điều khiển chống kích nổ cho động cơ. Hình 2.24. HTĐL theo chương trình có delco Ít bị hư hỏng, có tuổi thọ cao và không phải bảo dưỡng. Với những ưu điểm trên, ngày nay HTĐL với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử kết hợp với hệ thống phun xăng điện tử đã thay thế hoàn toàn HTĐL bán dẫn thông thường, giải quyết các yêu cầu ngày càng cao về độ độc hại của khí thải. Hệ thống đánh lửa theo chương trình có delco: Để có thể xác định chính xác thời điểm đánh lửa cho từng xylanh của động cơ theo thứ tự nổ, ECU cần phải nhận được các tín hiệu cần thiết như: tốc độ động cơ, vị trí piston, lượng khí nạp, nhiệt độ động cơ... Số tín hiệu càng nhiều thì việc xác định góc đánh lửa sớm tối ưu càng chính xác. Góc đánh lửa sớm thực tế: θ = θbđ + θcb + θhc Góc đánh lửa sớm ban đầu (θbđ): phụ thuộc vào vị trí của delco hoặc cảm biến G. Góc đánh lửa sớm cơ bản (θcb): phụ thuộc tốc độ NE và tải của động cơ (tín hiệu áp suất đường ống nạp), góc đánh lửa cơ bản được nạp trước vào ECU. Góc đánh lửa hiệu chỉnh (θhc): được điều chỉnh thông qua các tín hiệu khác như nhiệt độ động cơ, nhiệt độ khí nạp, tín hiệu kích nổ, tín hiệu tốc độ xe ... Một chức năng khác của ECU trong việc điều khiển đánh lửa là sự điều chỉnh góc ngậm điện. Góc ngậm điện phụ thuộc vào hai thông số là hiệu điện thế ắc quy và tốc độ động cơ. + Khi động cơ khởi động, hiệu điện thế ắc quy giảm do sụt áp, vì vậy ECU sẽ điều khiển tăng thời gian ngậm điện nhằm mục đích tăng dòng điện trong dòng sơ cấp. + Ở tốc độ thấp, do thời gian tích lũy năng lượng là quá dài (góc gậm điện lớn) gây lãng phí năng lượng nên ECU sẽ điều khiển xén bớt xung điện áp điều khiển để giảm bớt thời gian ngậm điện nhằm tiết kiệm năng lượng và tránh nóng cho bôbin. + Trong trường hợp dòng sơ cấp vẫn tăng cao hơn giá trị ấn định, bộ phận hạn chế dòng sẽ làm việc và giữ cho dòng điện sơ cấp không thay đổi cho tới thời điểm đánh lửa. Điều khiển bơm xăng Loại bơm xăng dùng trên động cơ là loại bơm cánh quạt và thường được đặt trong thùng xăng. Vì vậy nó có ưu điểm là ít gây tiếng ồn và không tạo ra dao động trong mạch nhiên liệu nên được sử dụng rộng rãi. Hình 2.25. Cấu tạo của bơm xăng Cấu tạo: Motor: động cơ điện 1 chiều . Bánh công tác: có 1 đến 2 cánh quay nhờ motor điện. Khi motor quay bánh công tác sẽ kéo xăng từ cửa vào đi đến cửa ra. Sau khi đi qua cửa vào xăng sẽ đi quanh motor điện và đến van một chiều. Van một chiều: van một chiều sẽ đóng khi bơm ngừng làm việc. Tác dụng của nó là giữ cho áp suất trong đường ống nạp ở một giá trị nhất định, giúp cho việc khởi động dễ dàng. Van an toàn: van làm việc khi áp suất vượt quá giá trị quy định. Van này có tác dụng bảo vệ mạch nhiên liệu khi áp suất vượt quá giá trị cho phép Lọc xăng: dùng để lọc cặn bẩn trong nhiên liệu được gắn trước bơm. Hình 2.26. Mạch điện điều khiển bơm xăng Điều khiển bơm xăng: Khi khởi động động cơ, ECU nhận tín hiệu tốc độ động cơ (NE) để điều khiển trazistor mở cho dòng qua cuộn dây L2 của rơle bơm xăng, tạo lực hút để đóng tiếp điểm của rơle bơm xăng. Khi khóa điện trả về vị trí IG dòng tiếp tục qua cuộn L1 và bơm xăng tiếp tục hoạt động. Khi bật công tắc máy từ vị trí OFF sang vị trí ON, ECU sẽ điều khiển bơm xăng hoạt động trong khoảng 2s để giữ cho áp lực xăng trên đường ống ổn định trước khi khởi động. Hình 2.27. Sơ đồ cơ bản mạch điều khiển quạt làm mát Hệ thống điều khiển quạt làm mát động cơ ECU nhận tín hiệu nhiệt độ động cơ từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát đặt ở nắp máy. Khi nhiệt độ nước làm mát gia tăng đến mức quy định, cảm biến sẽ điều khiển rơle đóng và cấp dòng điện đến motor quạt để dẫn động cho quạt quay. Quạt làm mát chỉ được dẫn động khi cần thiết, điều này làm nhiệt độ động cơ gia tăng đạt đến nhiệt độ tối ưu nhanh chóng, đồng thời giảm được suất tiêu hao nhiên liệu và tiếng ồn. Hệ thống chuẩn đoán ECU được trang bị hệ thống tự chuẩn đoán. Nó sẽ ghi lại toàn bộ các sự cố ở đa số các bộ phận quan trọng trong hệ thống và làm sáng đèn kiểm tra, thông báo cho lái xe biết hệ thống có sự cố. Trong mạng điện của xe có bố trí những giắc hở (được đậy nắp bảo vệ) được gọi là giắc kiểm tra. Đối với hầu hết các xe Toyota các thao tác gồm 2 bước: Normal mode: Để tìm chuẩn đoán hư hỏng ở các bộ phận xe Test mode: Dùng để xóa bộ nhớ cũ và nạp lại từ đầu sau khi đã sửa chữa hư hỏng Normal mode phải đáp ứng các điều kiện sau: Hiệu điện thế ắc quy bằng hoặc lớn hơn 11V. Cánh bướm ga đóng hoàn toàn (công tắc cảm biến vị trí bướm ga đóng). Tay số ở vị trí N. Ngắt tất cả các công tắc tải điện khác. Bật công tắc về vị trí ON (không nổ máy). Dùng đoạn dây điện nối tắt hai đầu của dây kiểm tra: cực E1 và TE1. Khi đó đèn check chớp theo những nhịp phụ thuộc vào tình trạng của hệ thống. Test mode phải thỏa mãn các điều kiện sau: Hiệu điện thế của ắc quy bằng hoặc lớn hơn 11. Công tắc của cảm biến vị trí bướm ga đóng. Tay số ở vị trí N. Dùng đoạn dây điện nối các cực E1 và TE1 sau đó bật công tắc sang ON Quan sát đèn check nháy sáng. Khởi động động cơ lúc này bộ nhớ ram sẽ xóa hết các mã chuẩn đoán và ghi vào bộ nhớ các mã chuẩn đoán mới. Nếu hệ thống chuẩn đoán nhận biết động cơ vẫn còn bị hư hỏng thì đèn check vẫn sáng. Muốn tìm lại mã sự cố chúng ta thực hiện lại các bước ở Normal mode. Và sau khi khắc phục sự cố, phải xóa bộ nhớ. Nếu không xóa, nó sẽ giữ nguyên các mã cũ và khi sự cố mới ta sẽ nhận được thông tin sai. Có thể tiến hành xóa bộ nhớ bằng cách đơn giản sau: tháo cầu chì chính của hệ thống phun xăng ra ít nhất là 10 giây sau đó lắp lại. Nếu không biết cầu chì ở đâu thì có thể tháo ắc quy ra khoảng 15 giây. Hệ thống cung cấp xăng động cơ Các bộ phận chính của hệ thống cung cấp xăng Hinh 2.28. Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu 1.thùng chưa; 2.bơm xăng; 3.bộ lọc; 4.dàn ống xăng; 5.bộ điều áp xăng; 6.vòi phun Dòng xăng được lấy từ thùng chứa 1 nhờ bơm xăng 2,đi qua lọc xăng 3,qua dàn phân phối 4 rồi đi đến vòi phun 6 phun vào buồng cháy. Bộ điều áp 5 giữ áp suất ở một áp suât không đổi,lượng xăng thưa sẽ được hồi về thùng xăng 1 qua đường phân phối xăng Lọc nhiên liệu Nhiệm vụ Bộ lọc nhiên liệu dùng để lọc chất bẩn và các tạp chất ra khỏi nhiên liệu đi cung cấp cho động cơ hoạt động. Cấu tạo Hình 2.29. Kết cấu bộ lọc nhiên liệu 1. Thân lọc nhiên liệu; 2. Lõi lọc; 3. Tấm lọc; 4. Cửa xăng ra; 5. Tấm đỡ; 6. Cửa xăng vào Nguyên lý làm việc Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó xăng đi qua phần tử lọc (2). Lõi lọc được làm bằng giấy, độ xốp của lõi giấy khoảng 10mm. Các tạp chất có kích thước lớn hơn 10mm được giữ lại đây. Sau đó xăng đi qua tấm lọc (3) các tạp chất nhỏ hơn 10mm được giữ lại và xăng đi qua cửa ra (5) của bộ lọc là xăng tương đối sạch cung cấp quá trình nạp cho động cơ. Dàn phân phối xăng Nhiệm vụ Có nhiệm vụ phân phối đồng đều nhiên liệu cho tất cả các vòi phun với một áp suất như nhau. Ngoài ra nó còn có chức năng như một bộ tích trữ nhiên liệu và dung tích này lớn hơn rất nhiều so với dung tích mỗi lần phun. Do đó sẽ hạn chế được sự thay đổi áp suất trong mạch nhiên liệu sau mỗi lần phun, thông thường thì ống phân phối có cấu tạo thích hợp để cho việc lắp ráp các van phun dễ dàng. Cấu tạo Hình 2.29. Dàn phân phối xăng Bộ điều chỉnh áp suất Nhiệm vụ Nhiệm vụ của bộ điều áp là duy trì và ổn định độ chênh áp trong đường ống. Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu cấp nhiên liệu đến vòi phun phụ thuộc vào áp suất trên đường ống nạp. Hình 2.30. Sơ đồ kết cấu bộ ổn định áp suất 1. Khoang thông với đường nạp khí; 2. Lò xo; 3. Van; 4. Màng; 5. Khoang thông với dàn ống xả; 6. Đường xăng hồi về thùng xăng Cấu tạo Nguyên lý làm việc: Thiết bị này bao gồm hai buồng được ngăn cách bởi màng (4). Nhiên liệu có áp suất từ dàn ống phân phối sẽ ấn màng (4) làm mở van (3). Một phần nhiên liệu chạy ngược trở lại thùng chứa qua đường nhiên liệu trở về thùng (6). Lượng nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng của lò xo màng, áp suất nhiên liệu thay đổi tuỳ theo lượng nhiên liệu hồi. Độ chân không của đường ống nạp được dẫn vào buồng phía chứa lò xo làm giảm sức căng lò xo và tăng lượng nhiên liệu hồi, do đó làm giảm áp suất nhiên liệu. Nói tóm lại, khi độ chân không của đường ống nạp tăng lên (giảm áp), thì áp suất nhiên liệu chỉ giảm tương ứng với sự giảm áp suất đó. Vì vậy áp suất của nhiên liệu trong khoang A và độ chân không đường nạp B được duy trì không đổi. Khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động lò xo (2) ấn van (3) đóng lại. Kết quả là van một chiều bên trong nhiên liệu và van bên trong bộ điều áp duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu. Các chế độ làm việc Chế độ khởi động Thời gian khởi động giảm sẽ giảm tiêu hao năng lượng của ắc quy đồng thời tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường. Ở nhiệt độ thấp, khả năng bay hơi của nhiên liệu kém, nhiên liệu bám vào thành vách nhiều động cơ sẽ khó nổ nên phải cung cấp thêm nhiên liệu để hỗ trợ khởi động. Trong quá trình khởi động, cần tránh tạo hỗn hợp hòa khí quá giàu gây ướt buồng cháy và bugi. Tỷ lệ A/F ở chế độ khởi động được chia theo nhiệt độ động cơ, tỷ lệ A/F ở điều kiện chuẩn 400 ÷ 800C là tỷ lệ hòa khí tối ưu 14,7:1 và tỷ lệ A/F ở chế độ khởi động lạnh sẽ đậm hơn so với khi động cơ đã nóng. Ở bộ chế hòa khí khi khởi động, đóng bướm gió để làm đậm hỗn hợp (l=0,4÷0,5), sau khi động cơ làm việc bộ ngắt bướm gió hoạt động để mở bướm gió ra một chút nhằm tránh cho hỗn hợp quá đậm. Hòa khí rất đậm làm suất tiêu hao nhiên liệu lớn và lượng khí thải độc hại bao gồm CO và HC rất cao. Ở hệ thống phun xăng hệ thống nhận biết động cơ đang quay nhờ tín hiệu khởi động và phun thêm nhiên liệu hỗ trợ quá trình khởi động kết hợp với tín hiệu nhiệt độ động cơ, lượng xăng phun thêm được tính toán một cách chính xác. Chế độ hâm nóng Khi nhiệt độ động cơ thấp, nhiên liệu bay hơi kém làm cho quá trình cháy xảy ra không hoàn toàn dẫn tới tăng lượng phát thải ô nhiễm môi trường. Mặt khác độ nhớt của dầu bôi cao, khó đi bôi trơn làm tăng tổn hao cơ khí đồng thời khe hở giữa các chi tiết lớn gây va đập mạnh, hòa khí lọt xuống hộp trục khuỷu nhiều. Vì vậy, sau khi khởi động cần phải làm đậm hỗn hợp và tăng số vòng quay của động cơ để tăng nhiệt độ động cơ, giảm phát thải ô nhiễm môi trường... Nhiệt độ động cơ là thông số được sử dụng phổ biến nhất làm thông số đầu vào của quá trình làm đậm trong chế độ hâm nóng. Khi nhiệt độ động cơ còn thấp, tỷ lệ A/F đậm để nhanh chóng làm nóng động cơ và tỷ lệ này sẽ giảm dần khi nhiệt độ động cơ tăng lên đến tỷ lệ tối ưu 14,7:1. Ở bộ chế hòa khí khi động cơ còn lạnh bướm gió được đóng bớt lại cưỡng bức bằng tay hoặc tự động để làm đậm hỗn hợp đồng thời bướm ga được mở lớn hơn so với chế độ không tải. Nếu tăng tốc trong trường hợp này thì bơm tăng tốc phụ sẽ hoạt động để đảm bảo tính năng tăng tốc của động cơ được tốt. Ở hệ thống phun xăng tín hiệu nhiệt độ và tốc độ động cơ được gửi đến ECU để tính toán và điều khiển vòi phun làm đậm hỗn hợp đồng thời mở van khí phụ nếu cần thiết. Hệ thống tự hoạt động không cần sự tác động của người lái và trong chế độ hâm nóng, thông thường khi đó tốc độ động cơ được nâng cao hơn tốc độ không tải ổn định. Chế độ không tải Yêu cầu của động cơ khi nhiệt độ động cơ đã đạt giá trị định mức ở tốc độ không tải là sự ổn định, và sự phản ứng nhịp nhàng khi bướm ga mở ra. Chế độ không tải của động cơ là tại tốc độ thấp nhất mà vẫn đảm bảo động cơ hoạt động ổn định, tiếng ồn nhỏ và suất tiêu hao nhiên liệu tối thiểu. Tỷ lệ A/F hơi đậm để duy trì sự hoạt động ổn định của động cơ, lượng nhiên liệu cung cấp ở chế độ không tải được xác định dựa trên tải và tốc độ động cơ. Ở bộ chế hòa khí khi chạy không tải chuẩn bướm ga hầu như đóng kín, xăng được hút qua đường không tải. Để cho động cơ chạy ổn định cần có hòa khí đậm (l=0,6). Do hòa khí rất đậm làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu và tăng lượng độc hại trong khí thải bao gồm CO và HC. Ở hệ thống phun xăng mở van khí phụ trong trường hợp cần thiết, lượng xăng đưa vào được quyết định bởi: cảm biến vị trí bướm ga, lúc này người lái không có tác động vào tay ga, do đó độ mở bướm ga ở vị trí 0%; cảm biến tốc độ động cơ, là tốc độ tại đó vẫn duy trì được khả năng làm việc ổn định của động cơ ở số vòng quay thấp nhất 1200-1400 v/ph với động cơ xe máy. Chế độ không tải cưỡng bức Khi động cơ bị giảm ga đột ngột, lúc này động cơ chạy với tốc độ cao ngay cả khi bướm ga đóng kín (động cơ bị kéo). Do vậy, độ chân không sau bướm ga tăng lên rất lớn. Ở chế độ này động cơ hoạt động không ổn định làm tăng lượng phát thải gây ô nhiễm môi trường. Ở bộ chế hòa khí khi động cơ bị kéo, bướm ga đóng kín tạo ra độ chân không lớn hút nhiều xăng vào trong đường nạp và dầu bôi trơn sục lên buồng cháy. Kết quả là tạo hỗn hợp không tốt, quá trình cháy xảy ra không hoàn toàn gây ô nhiễm môi trường một cách nghiêm trọng. Ở hệ thống phun xăng việc phun nhiên liệu sẽ bị cắt hoàn toàn nhờ tín hiệu bướm ga đóng và động cơ chạy tại tốc độ lớn hơn không tải một giá trị nhất định. Chế độ tăng tốc Khi tăng tốc, bướm ga mở đột ngột, không khí đi vào đường nạp tăng nhanh hơn nhiều so với nhiên liệu làm hỗn hợp nghèo đột ngột. Để đáp ứng cho sự tăng lượng không khí hút vào này, hệ thống nhiên liệu sẽ bổ sung thêm vào một lượng nhiên liệu để duy trì chính xác hỗn hợp không khí - nhiên liệu. Ở bộ chế hòa khí khi tăng tốc, bơm tăng tốc hoạt động để làm đậm hỗn hợp tránh tình trạng hỗn hợp bị loãng tức thì do xăng không kịp phun vào họng khuếch tán giúp động cơ tăng tốc tốt. Tỷ lệ A/F càng đậm khi gia tốc đạp ga càng lớn. Ở hệ thống phun xăng không cần hiệu chỉnh khi tăng tốc vì nhiên liệu phun có áp suất cao vào đường nạp nên ít có sự chậm trễ. Tuy nhiên, để nâng cao tính năng tăng tốc thì cần phải tăng lượng phun lên đôi chút dựa theo nhiệt độ động cơ và mức độ tăng tốc. Chế độ toàn tải Ở chế độ toàn tải, lượng nhiên liệu được phun thêm vào để động cơ đạt được mô men cực đại. Khi chạy toàn tải bướm ga mở lớn ổn định, góc mở nằm trong khoảng từ 65 ÷ 100%. Ở chế độ này tỷ lệ hỗn hợp nằm trong khoảng l= 0.8¸0.95. Ở bộ chế hòa khí khi chạy toàn tải hệ thống làm đậm hoạt động để làm đậm hỗn hợp giúp động cơ phát công suất cực đại. Ở hệ thống phun xăng tải trọng động cơ được đánh giá qua góc mở của bướm ga, nhờ cảm biến bướm ga và tốc độ động cơ mà ECU điều khiển lượng phun tăng lên phù hợp với chế độ toàn tải. Hỗn hợp được làm đậm thêm bằng cách tăng thời gian phun tùy theo loại động cơ và kiểu xe, mức độ làm đậm khi chạy toàn tải tùy thuộc vào các giá trị đã được lập trình từ trước. Khi động cơ làm việc ở l < 1 mạch điều chỉnh l không làm việc. Chương III. HIỆN TƯỢNG VÀ NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG Hệ thống nhiên liệu phun xăng được điều khiển bằng điện tử thường được kết hợp cùng hệ thống điều khiển tự động chung của động cơ điều khiển cả hệ thống đánh lửa. Hệ thống này thường ít phải bảo dưỡng sửa chữa hơn so với hệ thống nhiên liệu sử dụng bộ chế hòa khí. Tuy nhiên hệ thống cũng vẫn có thể có những hư hỏng như: Các hiện tượng hư hỏng, chẩn đoán, sửa chữa liên quan đến hệ thống xăng Hiện tượng Nguyên nhân Kiểm tra sửa chữa Thùng chứa nhiên liệu bị hư hỏng Thùng chứa nhiên liệu bi móp méo do va chạm ... Nắn lại cho phù hợp với hình dáng ban đầu. Thùng chứa nhiên liệu bi rạn nứt hoặc bị vỡ . Nếu bị rạn nứt nặng hoặc bị vỡ thì thay thùng mới. Nếu bị rạn nứt nhỏ thì tiến hành hàn lại và gia công lại. Phía trong của thùng chứa bị rỉ sét. Tẩy sạch các bụi bặm ở chỗ rỉ. Động cơ không hoạt động Bơm xăng không hoạt động Kiểm tra hoạt động của bơm (thay mới nếu không hoạt động), dòng điện cấp xuống bơm (ắc quy, dây dẫn, cầu chì..), sạc ắc quy, nối lại hoặc thay mới dây dẫn và cầu chì Kiểm tra lưu lượng của bơm, nếu hết xăng thì bổ sung, bơm bị thủng hoặc rò rỉ thì thay mới Đường ống dẫn xăng bị rò rỉ Kiểm tra áp suất hệ thống, xác định điểm rò rỉ. Thay ống hoặc hàn lại Mất tín hiệu của các cảm biến (tốc độ động cơ, độ mở bướm ga, lưu lượng khí nạp…) do bị đứt dây dẫn hoặc đoản mạch Nối lại dây hoặc thay mới cảm biến Động cơ hoạt động không ổn định, bị rung giật Bỏ máy do kim phun không cấp nhiên liệu vào buồng cháy -Vệ sinh, súc rửa kim (dùng dung dịch M3 08956) -Kiểm tra kim phun còn hoạt động không -Kiểm tra tín hiệu cấp xung để mở kim Nhiên liệu cấp không ổn định do hệ thống nhiên liệu không cấp đủ áp suất, lưu lượng -Kiểm tra lưu lượng áp suất bơm xăng để sửa chữa hoặc thay mới bơm, đường ống nếu cần -Kiểm tra lọc xăng, nếu đã sử dụng lâu ngày thì phải thay -Kiểm tra bộ ổn áp của hệ thống nhiên liệu ECU bị hỏng, điều khiển sai Ngập nước Thay mới Cháy, chập mạch Ôxy hóa Mất chân tín hiệu Hàn mới hoặc thay mới nếu cần Chế độ không tải không ổn định, bị òa ga hoặc động cơ không hoạt động khi kéo phụ tải Không cấp đủ nhiên liệu cho chế độ không tải do van không tải không hoạt động, bị kẹt Kiểm tra tín hiệu xuống van không tải. Vệ sinh hoặc thay thế van không tải Họng hút bị bẩn Dùng dung dịch RP7 để vệ sinh lại Tín hiệu cảm biến sai: -Cảm biến độ mở bướm ga -Cảm biến lưu lượng khí nạp -Cảm biến áp suất khí nạp -Cảm biến tốc độ động cơ Kiểm tra cảm biến, đường dây nối để sửa chữa hoặc thay thế Công suất động cơ giảm Lưu lượng và áp suất bơm nhiên liệu không đạt Bảo dưỡng hoặc thay mới Lưu lượng và áp suất đường nhiên liệu kém (tắc lọc, ống dẫn rò rỉ) Thay lọc, ống… Lưu lượng qua kim không đạt Vệ sinh kim phun Khí cả có màu lạ như đen, trắng Kim phun rớt do tắc, kẹt Vệ sinh kim phun Cảm biến Oxy hoạt động sai Kiểm tra hoạt động của cảm biến nếu hư hỏng thì thay mới Nhiên liệu có lẫn nước Kiểm tra rò rỉ của đường ông (có thể từ nước làm mát) để khắc phục Xúc rửa thùng chứa nhiên liệu Quy trình kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa bơm xăng Hình 3.1. Thiết bị kiểm tra áp suất bơm Nếu bơm không bơm được (không hoạt động) khi khởi động động cơ thì cần kiểm tra mạch điện vào bằng vôn kế. Kiểm tra áp suất nhiên liệu và tình trạng hoạt động của tiếp điểm của mạch ngắt bơm khi áp suất nhiên liệu thấp. Nếu bơm hoạt động được thì cần kiểm tra lưu lượng và áp suất đẩy của bơm trên xe trước khi quyết định tháo sửa chữa. Để biết bơm có hoạt động hay không, có thể kiểm tra bằng cách nghe âm thanh qua miệng ống đổ xăng của bình chứa khi đóng mạch điện bơm. Nếu khó nghe thì có thể dùng tai nghe. Kiểm tra áp suất bơm + Dụng cụ: - Đồng hồ áp lực 2-1/2“ : hiển thị 15 psi. - Đồng hồ áp lực 3-1/2 ": hiển thị 0-145 psi và 0-1000 kpa. - Các đầu nối tiêu chuẩn: A,D,G,F,AM x 2,AE,AI… + Quy trình kiểm tra: • Kiểm tra áp suất của hệ thống nhiên liệu: Bước 1: Lắp áp kế vào đầu van kiểm tra có sẵn của hệ thống. Bước 2: đóng điện cho bơm chạy và đọc chỉ số trên áp kế. Có thể khởi động cho động cơ chạy không tải để kiểm tra. Nếu hệ thống không có van kiểm tra thì có thể lắp 1 đầu nối 3 ngả chữ V vào đường ống và lắp áp kế vào đầu nối còn lại để kiểm tra. Áp suất của hệ thống thường là 2,5-3kg/cm2 hoặc có loại 3,8-4,4 kg/cm2, cần căn cứ số liệu của nhà chế tạo để đánh giá. • Kiểm tra áp suất cực đại: Bước 1: Bịt kín đường hồi của hệ thống nhiên liệu lắp nối tiếp một áp kế vào đường ống đẩy của bơm. Bước 2: Đóng điện và kiểm tra chỉ số trên áp kế và so sánh với số liệu kĩ thuật của bơm để đánh giá. Áp suất bơm cực đại thường lớn gấp đôi áp suất của hệ thống. Kiểm tra lưu lượng bơm Việc kiểm tra lưu lượng bơm được thực hiện không cần khởi động động cơ. + Dụng cụ: - Đồng hồ bấm giờ. - Cốc (bình) có thang đo thể tích. +Quy trình Bước 1: Tháo đầu ống đẩy tại bầu lọc hoặc tại điểm thuận lợi và cho vào 1 cốc (bình) đo thể tích. Bước 2: đóng điện vào bơm và đo lượng xăng bơm trong 10 giây. So sánh lưu lượng bơm với số liệu kỹ thuật của bơm để đánh giá, bơm điện của các động cơ thường bơm được từ 170cc đến 350cc trong thời gian 10 giây. Nếu bơm không đảm bảo đủ lưu lượng và áp suất thì cần tháo, xúc rửa bơm bằng dung dịch vệ sinh chế hòa khí, kiểm tra mô tơ, độ mòn bánh công tác, độ kín của các van bên trong (nếu có) để sửa chữa hoặc thay thế bằng chi tiết mới rồi lắp và thử lại. Kiểm tra dòng điện qua bơm + Dụng cụ: Ampe kế hoặc đồng hồ đo điện… + Quy trình: • Đối với bơm không có đầu dây kiểm tra: Bước 1: Lắp một ampe kế nối tiếp với cầu chì trong mạch của bơm Bước 2: khởi động cho động cơ chạy và đọc kết quả trên ampe kế. • Đối với bơm điện có đầu dây kiểm tra: Nối đầu dây dương của ampe kế với cực dương ắc quy, còn đầu dây âm thì nối với đầu dây kiểm tra của bơm. Sau khi nối, bơm sẽ hoạt động và có thể đọc được cường độ dòng điện trên ampe kế. Số liệu kiểm tra có thể tham khảo ở bảng sau: Hệ thống Dòng điện (ampe) Áp suất (kg/cm2) Phun xăng tập trung áp suất thấp 3-5 0,6-0,9 Phun xăng nhiều điểm 4-6 2,5-3,0 Phun xăng tập trung của hãng GMC 8-9 3,8-4,4 Nếu dòng điện thấp hơn quy định, cần kiểm tra lại tình trạng các mối nối tại các tiếp điểm chuyển mạch, tại đầu nối điện vào bơm, tại đầu dây nối mát và kiểm tra sự rò rỉ của bơm. Nếu dòng điện cao hơn quy định thì cần kiểm tra hiện tượng tắc bộ lọc xăng, hiện tượng nghẹt đường ống hoặc hiện tượng kẹt các ổ trục làm bơm quay chậm để khắc phục. Sau khi tiến hành kiểm tra, khắc phục và thay mới, nếu bơm vẫn không đạt chỉ tiêu hoạt động thì thay bơm mới. Quy trình kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa kim phun Kiểm tra nhanh bằng quan sát Khi nhận thấy động cơ làm việc không bình thường liên quan đến hệ thống nhiên liệu, cần quan sát kỹ để phát hiện hiện tượng hở đường khí hoặc rò rỉ của các đường nhiên liệu cảu hệ thống để xử lý kịp thời. Khi quan sát các mối nối đường ống nhiên liệu nếu thấy bụi bẩn bám tập trung nhiều thì có khả năng mối nối bị rò rỉ. Có thể kiểm tra nhanh vòi phun còn hoạt động hay không bằng cách sờ tay vào thân vòi phun khi động cơ đang làm việc. Nếu cảm thấy có hiện tượng rung động do kim phun đóng mở van và va đập trên đế thì khẳng định được vòi phun đang hoạt động, Nếu không cảm thấy gì thì là vòi phun không hoạt động, cần phải kiểm tra thêm. Cũng có thể dùng ống nghe nghe tiếng va đập bên trong của từng vòi phun để kiểm tra. Nếu vòi phun hoạt động thì sẽ nghe thấy rất rõ âm thanh va đap của kim phun, nếu không nghe thấy gì thì cần kiểm tra thêm để xác định nguyên nhân vòi phun không hoạt động. Có thể kiểm tra sự hoạt động của vòi phun bằng cách rút dây cắm điện của vòi phun kiểm tra ra. Nếu tốc độ động cơ không thay đổi thì có thể vòi phun không hoạt động, còn nếu tốc độ không tải giảm thì có thể kết luân vòi phun hoạt động tốt. Trước khi đi sâu vào kiểm tra các bộ phận khác của hệ thống cần phải kiểm tra khắc phục hư hỏng của các bộ phận liên quan sau đây: - Kiểm tra bầu lọc gió và bảo dưỡng, thay thế nếu cần. - Kiểm tra đường ống nạp xem có rò rỉ hoặc tắc nghẽn. - Kiểm tra các đường ống chân không, thay các đường ống rách, vỡ hoặc mềm. - Kiểm tra sự làm việc của van thông gió hộp trục khuỷu và thay thế nếu cần. - Kiểm tra các mối nối đường điện xem có mòn, lỏng hoặc tuột để khắc phục. - Kiểm tra xem có xăng ở cửa chân không của bộ điều áp, nếu có thì có nghĩa là bộ điều áp bị hỏng cần phải thay thế ngay. Sau khi đã kiểm tra các bộ phận liên quan nói trên và kiểm tra nhanh các bộ phận của hệ thống bằng quan sát nếu không phát hiện hư hỏng gì thì kiểm tra tiếp đến áp suất nhiên liệu trong đường xăng chung, tín hiệu điều khiển vòi phun và tình trạng hoạt động của vòi phun cũng như các cụm chi tiết khác để xác định và khắc phục các hư hỏng của hệ thống. Xác định hư hỏng của hệ thống kim phun qua kiểm tra áp suất + Dụng cụ (giống với kiểm tra áp suất bơm): Đồng hồ đo áp lực (áp kế) và các đầu nối tiêu chuẩn. - Van khóa. + Quy trình kiểm tra áp suất đường xăng chung: Lắp áp kế vào van kiểm tra. 2. Khởi động động cơ để tạo áp suất cho đường xăng chung. Khi động cơ chạy ổn định, áp suất phải đạt 2,5-3 kg/cm2. Nếu không đạt thì kiểm tra bơm và bộ điều áp. 3. Dừng động cơ, chờ 20’ rồi quan sát lại áp suất nhiên liệu trên áp kế. Độ giảm áp suất không quá 1,4 kg/cm2. Nếu lơn hơn thì kết luận có sự rò rỉ lớn ở các bộ phận trong hệ thống (van một chiều ở bơm, vòi phun hoặc bộ điều áp). - Quy trình kiểm tra rò rỉ trong hệ thống: 1. Lắp một van khóa đường cấp xăng giữa bơm và đường ống nhiên liệu chung của các vòi phun. 2. Đóng điện cho bơm hoạt động để tạo áp suất trong hệ thống. 3. Dừng bơm, khóa van, chờ 10’ rồi quan sát độ giảm áp suất. Nếu áp suất không giảm thì rò rỉ có thể do hư hỏng bơm, nếu giảm thì tiếp tục kiểm tra ở các bước tiếp theo. 4. Lắp thêm một van khóa vào đường nhiên liệu hồi về thùng chứa. Mở cả hai van khóa và đóng điện cho bơm hoạt động lại để tạo áp suất trong hệ thống rồi khóa van khóa trên đường hồi nhiên liệu về thùng chứa lại. 5. Sau 10’ nếu áp suất không giảm thì sự rò rỉ có thể do bộ phận điều áp hỏng, cần sửa chữa hoặc thay thế bộ điều áp mới. Nếu áp suất vẫn giảm thì có thể vòi phun bị rò rỉ. 6. Tháo cụm vòi phun cùng ống nhiên liệu chung ra và giữ, quay các đầu vòi phun xuống 1 tờ giấy. Mở cả hai van khóa và đóng điện cho bơm hoạt động để duy trì áp suất trong hệ thống. Quan sát đầu các vòi phun và tờ giấy bên dưới, vòi phun nào có hiện nhỏ một hoặc vài giọt xăng lên giấy trong thời gian 10’ thì phải thay. Kiểm tra vòi phun - Kiểm tra thông số điện của vòi phun: + Kiểm tra điện áp vào: đóng khóa điện nhưng chưa khởi động động cơ, dùng đồng hồ đo điện áp kiểm tra giữa dây nối điện cảu vòi phun với mát, điện áp này phải xấp xỉ với điện áp ắc quy. + Kiểm tra xung điện áp làm việc: cho động cơ chạy ở chế độ không tải, chạy chậm, dùng thiết bị đo điện loại hiển thị tín hiệu theo thời gian (oscilloscope) đo điện áp giữa hai dây nối điện vòi phun, điện áp phải có dạng xung chữ nhật. Có thể sử dụng đèn 12V thay thiết bị đo điện áp, khi đó dùng máy khởi động quay động cơ, bóng đèn sáng lập lòe, nếu không sáng hoặc sáng liên tục thì là điện áp điều khiển không bình thường. + Kiểm tra điện trở cuộn dây của vòi phun: rút đầu nối điện của vòi phun, dùng ôm kế nối với hai cực điện của vòi phun để đo. Độ chênh lệch giữa điện trở vòi phun có điện trở cao nhất và điện trở của vòi phun có điện trở thấp nhất không được vượt quá 0,3-0,4 ôm, vòi phun nào có điện trở chênh lớn (>1W) thì phải thay + Kiểm tra cường độ dòng điện qua cuộn dây của vòi phun: rút đầu nối điện của vòi phun ra, nối cực điện của vòi phun nối tiếp với am pe kế và khép mạch với một ắc quy bên ngoài để đo dòng điện qua cuộn dây của vòi phun. Dòng điện qua các vòi phun phải bằng nhau. Vòi phun nào có dòng điện đi qua chênh nhiều với các vòi phun khác thì phải kiểm tra thêm thông số để quyết định xử lý. - Kiểm tra độ đồng đều về lượng phun của các vòi phun: Kiểm tra độ sụt áp suất nhiên liệu trong hệ thống của các vòi phun khi phun: 1. Lắp một áp kế vào đường nhiên liệu chính. 2. Đóng khóa điện nhưng không cho động cơ hoạt động. 3. Dùng thiết bị kiểm tra chuyên dùng để lần lượt kích hoạt cho các vòi phun phun trong thời gian như nhau. Kiểm tra độ sụt áp suất của các vòi phun trên áp kế sau mỗi lần phun. Độ sụt áp suất giữa các vòi phải bằng nhau. phun phun trong thời gian như nhau.Kiểm tra độ sụt áp suất của các vòi phun trên áp kế sau mỗi lần phun. Độ sụt áp suất giữa các vòi phải bằng nhau. - Kiểm tra mức độ rò rỉ và dạng tia phun. 1. Tháo ống phân phối, kim, bộ điều áp ra khỏi động cơ. 2. Đặt vị trí của kim phun thích hợp trong một khay lớn rồi sau đó tháo mạch nhiên liệu và ống kiểm tra, tháo rơle bơm xăng và mạch cầu dây. 3. Bậc công tắc bơm ở vị trí ON, kiểm tra sự rò rỉ của các kim phun, so sánh với giá trị ổn định. 4. Nối một nguồn 12v cho mỗi kim và kiểm tra dạng tia phun, quan sát dạng tia phun dạng côn chuẩn. Vòi phun của hệ thống phun xăng điện tử có cấu tạo phức tạp và độ chính xác cao song lại dễ dàng thay thế nên sau khi khắc phục các hư hỏng và xúc rửa mà vẫn không đạt các chỉ tiêu hoạt động thì nên thay mới. Quy trình vệ sinh vòi phun bằng dung dịch M3 08956 Sau đây là một phương pháp xúc rửa vòi phun đơn giản có thể thực hiện ngay trên xe mà không cần tháo vòi phun. Các bước thực hiện như sau: Hình 3.3. Ngắt ống nhiên liệu tại cổ nạp Hình 3.2. Tháo rơle bơm Bước 1: ngắt nhiên liệu bằng cách tháo rơ le bơm xăng hoặc tháo trực tiếp từ nắp bơm xăng (Mục đích cho xăng khỏi bơm khi xe nổ máy). Bước 2: Ngắt kết nối ống nhiên liệu từ bơm xăng đến ống Rail (Nếu như xe có sử dụng đường xăng hồi trên ống rail thì chúng ta dùng dụng cụ chuyên dụng tự chế để khóa đường xăng hồi). Bước 3: Kết nối ống dụng súc béc vào đường ống rail (siết chặt cẩn thận đảm bảo không xì). Hình 3.4. Siết chặt bằng tua vít Hình 3.5. Lắp đặt bình dung dịch Bước 4: Lắp đặt dung dịch chuyên dùng để vệ sinh kim phun (3M 08956) vào dụng cụ xúc kim phun. Bước 5: Sau khi lắp đặt chai vệ sinh kim phun vào dụng cụ chúng ta vặn nhịp nhàng van xả áp suất dung dịch từ từ và quan sát các đầu nối đảm bảo không xì (Nếu thấy dung dịch xì ra lập tức khóa van lại sau đó siết chặt các đầu nối và kiểm tra lần nữa) Bước 6: Sau khi hoàn thành bước 5 hệ thống áp suất dung dịch vệ sinh kim phun được khép kín chúng ta tiến hành khởi động động cơ: Cho động cơ nổ ở chế độ cầm chừng chừng khoảng 3 phút Tăng tốc động cơ lên khoảng 1500 RPM Trong vòng 6 giây Hình 3.6. Nối và mở van chai dung dịch Hình 3.7. Nổ máy để tiến hành xúc rửa Lắp lại a và b cho đến khi bình dung dịch hết. Bước 7: Sau khi hết dung dịch động cơ tự tắt máy chúng ta lần lượt tháo dụng cụ xúc kim phun và thực hiện lại quy trình ngược để lắp đặt. KẾT LUẬN Sau thời gian làm đồ án môn học với đề tài “Xây dựng quy trình kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa hệ thống phun xăng điện tử - quy trình kiểm tra bơm và vòi phun” đến nay em đã hoàn thành các nội dung cơ bản của đồ án. Trong đề tài này em đi sâu tìm hiểu các hiện tượng hư hỏng, chẩn đoán và quy trình kiểm tra liên quan đến hệ thống xăng. Qua đề tài này đã bổ sung cho em thêm nhiều kiến thức về chuyên ngành động cơ đốt trong và đặc biệt nhận thấy được tính ưu việt của hệ thống phun xăng điều khiển điện tử, không những công suất tăng rất nhiều so với bộ chế hòa khí, mức tiêu hao nhiên liệu giảm đáng kể mà còn hạn chế thải khí độc làm ô nhiễm môi trường. Đồng thời qua đó thấy bản thân cần phải cố gắng học hỏi tìm tòi hơn nữa để đáp ứng yêu cầu của người cán bộ kỹ thuật ngành động lực. Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Thế Trực và thầy Nguyễn Duy Tiến đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo để em hoàn thành đồ án môn học. Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Động Cơ Đốt Trong đã tạo điều kiện để em được tìm hiểu sâu hơn về hệ thống phun xăng điện tử. Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo còn ít nên đồ án môn học của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự sẽ chia và cảm thông của quý thầy cô để giúp em bảo vệ thành công đề tài này, em xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, tháng 4, năm 2014 SVTH Nguyễn Đức Hà TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Tất Tiến. Nguyên lý động cơ đốt trong. Nhà xuất bản giáo dục Hà nội 2003. [2]. Phạm Minh Tuấn. Động cơ đốt trong. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2003. [3]. Phạm Hữu Nam. Trang bị điện trên ôtô hiện đại. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. [4]. Hoàng Đình Long. Giáo trình, Sửa chữa động cơ đốt trong. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. [5]. TOYOTA . Cẩm nang sửa chữa động cơ 5S-FE. 10/1993 Toyota Motor Việt Nam.