Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số hệ thống phun xăng

1.4. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số hệ thống phun xăng 1.4.1. Hệ thống phun xăng cơ khí nhiều điểm K – Jetronic Hình 1.1 Hệ thống phun xăng cơ khí nhiều điểm 1. Bình chứa xăng; 2. Bơm xăng điện; 3. Bộ tích tụ xăng; 4. Bộ lọc xăng; 5. Thiết bị hiệu chỉnh chạy ấm máy; 6. Vòi phun chính; 7. Đường ống nạp; 8. Vòi phun khởi động lạnh; 9. Thiết bị điều chỉnh độ chênh áp; 9a. Thiết bị điều chỉnh áp suất nhiên liệu; 9b. Thiết bị định lượng- phân phối; 10. Lưu lượng kế không khí; 10a. Mân đo của lưu lượng kế không khí; 11. Van điện; 12. Cảm biến Lambda; 13. Công tắc nhiệt thời gian; 14. Bộ đánh lửa; 15. Van khí phụ; 16. Cảm biến vị trí bướm ga; 17. Rơ le điều khiển bơm xăng; 18. ECU; 19. Khoá điện; 20. Ắc quy 1.4.2. Hệ thống phun xăng cơ điện tử nhiều điểm KE – Jetronic Hình1.2. Hệ thống phun xăng cơ điện tử KE – Jetronic 1.Bình chứa xăng; 2.Bơm xăng; 3.Bộ tích tụ xăng; 4. Bầu lọc xăng; 5. Bộ điều chỉnh áp suất xăng; 6. Vòi phun chính; 7. Đường ống nạp; 8. Vòi phun khởi động lạnh; 9. Bộ phân phối - định lượng; 10. Lưu lượng kế không khí; 11. Thiết bị chấp hành thuỷ điện;12. Cảm biến Lambda; 13. Công tắc nhiệt; 14. Cảm biến nhiệt độ nước;15. Bộ đánh lửa; 16. Van khí phụ; 17. Cảm biến vị trí bướm ga; 18. ECU; 19. Khoá điện; 20. Ắc quy. 1.4.3. Hệ thống phun xăng điện tử một điểm Mono – Jetronic Hình 1.3 .Hệ thống phun xăng điện tử một điểm Mono – Jetronic 1.Bình chứa xăng; 2.Bơm xăng; 3.Bộ lọc xăng; 4. Bộ điều chỉnh áp suất xăng; 5. Vòi phun chính; 6. Cảm biến nhiệt độ không khí; 7. ECU; 8. Động cơ điện điều khiển bướm ga; 9. Cảm biến vị trí bướm ga; 10. Van điện 11.Bộ tích tụ hơi xăng; 12. Cảm biến Lamdda; 13. Cảm biến nhiệt độ nước; 14. Bộ chia điện; 15.Ắc quy; 16. Khoá điện; 17. Rơ le; 1.4.4. Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm L- Jetronic Hình 1.4 . Hệ thống phun xăng điện tử L – Jetronic. 1. Thùng xăng; 2.Bơm xăng; 3. Bầu lọc; 4.ECU;5. Vòi phun chính; 6. Bộ điều áp xăng; 7. Ống góp hút; 8. Vòi phun khởi động lạnh; 9. Cảm biến vị trí bướm ga; 10. Cảm biến lưu lượngkhí nạp;11. Cảm biến Lambda; 12. Công tắc nhịêt thời gian; 13. Cảm biến nhiệt độ động cơ;14. Bộ chia điện; 15. Van khí phụ; 16. Ắc quy;17. Khoá điện; 18. Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 19. Rơ le Nguyên lý làm việc được trình bày chi tiết ở mục 2.2.1. 1.4.5. Hệ thống phun xăng nhiều điểm LH – Jetronic Hình1.5. Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm LH – Jetronic 1. Thùng xăng; 2.Bơm xăng; 3. Bầu lọc; 4. ECU;5. Vòi phun chính; 6. Dàn phân phối; 7.Bộ điều áp xăng; 8. Ống góp hút; 9. Cảm biến vị trí bướm ga; 10. Thiết bị đo gió kiểu dây nung nóng;11. Cảm biến ôxy trong khí xả; 12. Cảm biến nhiệt độ động cơ; 13. Bộ chia điện;14. van khí phụ; 15. Ắc quy; 16. Khoá điện. 1.4.6. Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm Motronic Hình 1.6. Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm Motronic 1.Bình chứa xăng; 2.Bơm xăng; 3.Bộ lọc xăng; 4. Dàn phân phối; 5. Bộ điều áp xăng; 6.Bôbin; 7. Bộ chia điện; 8. Vòi phun chính; 9. Cảm biến vị trí bướm ga; 10. Van khí phụ; 11. Lưu lượng kế không khí; 12. Cảm biến Lambda; 13.Cảm biến nhiệt độ động cơ; 14. Cảm biến tốc độ động cơ; 15.ECU. 2.1. Sơ đồ cấu tạo chung Hình 1.7. Sơ đồ cấu tạo HTPX điện tử L- Jetronic 1. Bình chứa xăng 12. Cảm biến lưu lượng khí nạp 2. Bơm xăng điện 13. Rơ le mở mạch 3. Bầu lọc xăng 14. Cảm biến lambda 4. Dàn phân phối xăng 15. Cảm biến nhiệt độ động cơ 5. Bộ điều chỉnh áp suất xăng 16. Công tắc nhiệt thời gian 6. Bộ điều khiển trung tâm ( ECU) 17. Bộ đánh lửa 7. Vòi phun chính 18. Van gió phụ 8. Vòi phun khởi động 19. Vít điều chỉnh hỗn hợp chạy không tải 9. Vít điểu chỉnh tốc độ chạy không tải 20. Ắc quy 10. Cảm biến vị trí bướm ga 21. Khoá điện 11. Bướm ga 2.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống 2.2.1. Sơ đồ nguyên lý Thông số Qa N n(pc) Tm Ta Ub Sb Cảm biến Lưu lượng kế Cảm biến tốc độ Công tắc bướm ga Nhiệt kế Nhiệt kế Chấp hành Đến động cơ Vòi phun Bộ xử lý và điều khiển trung tâm Cảm biến lambda Nhiên liệu Bình chứa Bơm xăng Lọc xăng Điều chỉnh áp suất Hình 8. Sơ đồ khối hệ thống phun xăng điện tử L- Jetronic. Trong đó: Qa - Lu lợng khí nạp Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý N - Vòng quay động cơ. n(pc) - Vị trí bớm ga. Tm - Nhiệt độ động cơ. Ta - Nhiệt độ khí nạp. Ub - Điện áp ắc quy. Us - Tín hiệu khởi động. 2.2.2. Nguyên lý làm việc 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 khí nạp 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 tắc nhiệt thời gian… điều chỉnh sao cho tối ưu nhất với từng chế độ làm việc của động cơ. 2.3. Các chi tiết, cụm chi tiết của hệ thống phun xăng điện tử L- Jetronic Hình 1.9.Các chi tiết của hệ thống phun xăng điện tử L – Jetronic 1. Bộ cảm biến lưu lượng dòng khí nạp; 2. ECU; 3. Bầu lọc xăng; 4. Bơm xăng; 5. Bộ điều áp xăng; 6.Van khí phụ; 7. Công tắc nhiệt thời gian; 8. Cảm biến nhiệt độ; 9. Cảm biến vị trí bướm ga; 10. Vòi phun khởi động lạnh; 11. Vòi phun chính 2.3.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.3.1.1. Bơm xăng a. Cấu tạo Bơm xăng có công dụng cung cấp xăng cho vòi phun với lưu lương và áp suất nhất định. Có cấu tạo được trình bày trên hình 1.10. Hình1.10. Kết cấu và hoạt động của bơm xăng điện loại con lăn 1. Đường xăng vào; 2. Van giới hạn áp suất; 3. Bi gạt; 4. Rôto bơm 5. Van chặn; 6. Đường xăng ra; 7. Stato. Bơm xăng là loại bơm điện sử dụng nguồn 12V. Kết cấu bao gồm: Rôto(4) được lắp lệch tâm với vỏ bơm(7). Quanh chu vi có xẻ rãnh để chứa con lăn. Trên rôto được quấn các cuộn dây. Stato(7) được gắn các nam châm vĩnh cửu. b. Nguyên lý làm việc Khi được cấp điện rôto quay sẽ kéo theo các viên bi quay, do có trọng lượng các viên bi văng ra nhờ lực li tâm ép sát vào lòng bơm tạo thành các khoang riêng biệt. Tại khoang hút ( phía đường xăng vào) theo chiều quay thể tích tăng dần, áp suất giảm nên xăng được hút vào. Xăng nhờ các viên bi được gạt về phía cửa thoát. Tại đây áp suất tăng thể tích giảm, xăng sẽ được đẩy ra khỏi khoang đẩy để đưa tới dàn phân phối. Trong quá trình làm việc xăng chảy xuyên qua lòng thân bơm nhằm làm mát động cơ điện. Do trong vỏ bơm không bao giờ tồn tại một hỗn hợp dễ cháy nào nên không có nguy cơ gây cháy nổ. Chú ý: Trên bơm xăng có bố trí hai van: - Van giới hạn áp suất(2): Có tác dụng giữ áp suất của bơm xăng ở mức quy định. Khi áp suất của bơm tạo ra lớn hơn quy định thì van (2) sẽ mở cho xăng từ đường xăng ra quay về đường xăng hút - Van chặn(5) : Thực chất đây là van một chiều được bố trí tại cửa ra của bơm. Van sẽ đóng lại khi bơm xăng ngừng hoạt động. Nhờ vậy mà trong hệ thống luôn tồn tại một áp suất nhất định để giúp động cơ khởi động dễ dàng ở lần khởi động tiếp theo. c. Mạch điện Bơm xăng thường được đặt bên trong thùng chứa xăng. Do đó để đảm bảo an toàn thì bơm xăng thường mắc theo mạch điện sau: Hình 1.11. Sơ đồ mạch điện bơm xăng Khi khoá điện ở nấc IG2. Có dòng điện chạy như sau: (+) Ắc quy à Cầu chì à AM2 à IG2 à L1 à Mát. Dòng điện qua cuộn dây L1 của rơ le làm từ hoá lõi thép, hút đóng tiếp điểm của rơ le chính. Khép kín mạch điện: (+) Ắc quy à Cầu chì à Công tắc rơ le chính à +B +B của giắc kiểm tra. +B rơ le ngắt bơm xăng. Khi khởi động khoá điện được bật sang nấc ST1. Có dòng điện chạy như sau: (+)Ắc quy à Cầu chì à AM2 à IG2 à L1 à Mát. Làm đóng rơ le chính. Cầu chì à AM1 à ST1 à STA à L3 à E1 à Mát. Đồng thời khi khởi động gió được hút vào động cơ, tác động vào vào cảm biến đo lưu lượng gió làm đóng công tắc tại đây. Khi đó có dòng điện sau: (+)Ắc quy à Cầu chì à L1 à +B à L2 à FC à Công tắc bơm xăng tại cảm biến đo gió à Mát. Dòng điện chạy qua các cuộn dây L2, L3 tạo ra từ trường hút đóng công tắc bơm xăng làm khép kín mạch điện: (+)Ắc quy à Cầu chì à Công tắc rơ le chính à +B à Công tắc rơ le bơm xăng à FB à bơm xăng à Mát. Dòng điện chạy qua bơm xăng làm bơm xăng hoạt động. Khi động cơ đã hoạt động khoá điện ở vị trí IG do đó L3 không có dòng điện chạy qua, nhưng L2 vẫn có dòng điện chạy qua nên công tắc rơ le bơm xăng vẫn đóng nên bơm xăng hoạt động. Như vậy bơm xăng chỉ hoạt động khi động cơ khởi động hoặc đã làm việc. * Sơ đồ trên chỉ áp dụng trên những hệ thống phun xăng sử dụng cảm biến đo gió loại cánh van. Khi đó công tắc mở bơm xăng được bố trí tại đó. Với một số hệ thống phun xăng không bố trí công tắc bơm xăng tại cảm biến lưu lượng khí nạp. Với loại này việc mở mạch bơm xăng được thông qua một rơ le điều khiển với xung cảm biến của bộ chia điện. Hình 1.12 giới thiệu mạch bơm xăng sử dụng rơ le. Nhận thấy rơ le chỉ mở mạch khi có dòng điện từ cọc 15 (hoặc 50) và tín hiệu đánh lửa tới. Hình1.12 . Mạch điều khiển bơm xăng sử dụng rơ le. 2.3.1.2. Lọc xăng Lọc xăng có tác dụng lọc sạch các tạp chất trong xăng nhằm bảo vệ vòi phun. Có cấu tạo như hình13. Hình 1.13. Cấu tạo của bầu lọc xăng 1. Lõi lọc bằng giấy; 2. Tấm lọc; 3.Vách đỡ Hình 1.13 giới thiệu kết cấu của bầu lọc xăng. Bầu lọc có hai phần tử lọc là lõi lọc bằng giấy (1) và tấm lọc (2). Độ xốp của giấy lọc khoảng 10. Bầu lọc xăng được lắp ở đường ra của bơm xăng, có cấu tạo chỉ cho xăng đi theo môt chiều. Do đó trong quá trình lắp phải chú ý đúng chiều để không cản trở xăng qua bầu lọc. Hình 1.14. Dàn phân phối 1. Đường xăng vào;2.Thân dàn chính; 3.Đường nối với vòi phun khởi động lạnh; 4.Bộ điều áp xăng; 5. Đường xăng hồi; 6. Vòi phun chính 2.3.1.3. Dàn phân phối Dàn phân phối có vai trò như một kho chứa nhiên liệu cung cấp cho các vòi phun. Có lượng xăng lớn hơn rất nhiều lượng xăng cần cung cấp cho một chu kì làm việc của động cơ. Hình 1.14 giới thiệu kết cấu của dàn phân phối. Dàn phân phối có kết cấu dạng ống rỗn, có các lỗ để lắp các vòi phun. Một đầu được nối với bầu lọc, đầu còn lại nới với bộ điều áp xăng. Dàn phân phối có hai tác dụng Cung cấp xăng đồng đều cho các vòi phun với áp suất ổn định. Là nơi để gá lắp các vòi phun. 2.3.1.4. Bộ điều áp xăng * Cấu tạo Bơm xăng hoạt động liên tục ( khi động cơ đã làm việc) cung cấp xăng cho các vòi phun ( lượng xăng nay chứa tại dàn phân phối ), song lượng xăng động cơ sử dụng cho mỗi chu kì làm việc lại rất ít và không giống nhau ở những chế độ khác nhau. Vì vậy mà áp suất trên dàn phân phối sẽ thay đổi lúc quá cao hoặc quá thấp. Để hạn chế điều này hệ thống phun xăng trang bị thêm bộ ổn định áp suất. Bộ điều áp xăng có tác dụng điều chỉnh áp suất xăng tới các vòi phun phù hợp với chế độ làm việc của động cơ. Bộ điều áp xăng được lắp với một đầu của dàn phân phối. Hình 1.15 giới thiệu kết cấu của bộ điều áp xăng. Bao gồm vỏ kim loại, màng(4) chia vỏ thành hai khoang riêng biệt. Khoang trên (đối chiếu với hình vẽ) chứa lò (2) luôn có xu hướng ấn màng (4) đi xuống, thống với đường nạp phía sau bướm ga. Khoang dưới chứa nhiên liệu xăng, có đường xăng vào (6) và đường xăng hồi (7) về thùng chứa nhiên liệu. Hình 1.15. Cấu tạo bộ điều áp xăng 1. Đường chân không ( nối với đường nạp phía sau bướm ga). 2. Lò xo áp lực. 3. Chụm giữ van. 4. Màng 5. Van 6. Đường xăng vào 7. Đường xăng hồi Van (5) luôn có xu hướng đòng kín đường dầu hồi do tác dụng của viên bi và lo xo. Bi và lò xo nằm trong chụm giữ van. Van (5) chỉ dịch chuyển lên trên hoặc xuống dưới (đối chiếu với hình vẽ). * Nguyên lý làm việc Khi động cơ làm việc ở chế độ không tải hay chạy chậm thì lượng xăng sử dụng cho mỗi chu kì là ít. Trong khí đó bơm xăng luôn cung cấp xăng lên dàn phân phối, làm áp suất trong dàn tăng lên. Khi áp suất vượt quá quy định tiêu chuẩn thì lò xo (2) bị nén lại van (5) mở ra, xăng được hồi về thùng chứa làm áp suất trong dàn phân phối giảm xuống. Khi chạy với chế độ toàn tải lượng xăng tiêu thụ nhiều thì yêu cầu van (5) đóng bớt lại hạn chế xăng hồi về. Ở chế độ này bướm gió mở to, độ chân không trong khoang chứa lò xo giảm ( do thông với đường nạp phía sau bướm ga), không thắng được sức căng của lò xo, lò xo ép màng (4) đi xuống tác dụng vào van (5) đóng bớt đường dầu hồi. Làm áp suất trong dàn tăng lên. Còn khi động cơ không làm việc, độ chân không trong khoang chứa lò xo không tồn tại, lò xo đẩy màng (4) đi xuống tác dụng vào van (5) bịt kín đường dầu hồi, giữ áp suất trong dàn phân phối giúp lần khởi động động cơ sau được dễ dàng. 2.3.1.5. Vòi phun chính Vòi phun chính có tác dụng phun vào đường nạp một lượng xăng chính xác đã được định lượng nhờ ECU. * Cấu tạo Vòi phun chính hoạt động bằng điện từ. Bao gồm các chi tiết như hình 1.16. Với hệ thống phun xăng điện tử thường mỗi xi lanh được bố trí một vòi phun riêng. Đượclắp vào đường ống nạp hay nắp máy phía trước xupap nạp. Đầu vòi phun có các lỗ nhỏ, góc độ được bố trí tạo xoáy lốc cho các tia xăng phun ra. * Nguyên lý làm việc Khi chưa có dòng điện chạy qua cuộn dây của nam châm điện, lò xo ép chặt kim phun xuống đế, vòi phun đóng kín. Hình 1.16. Cấu tạo vòi phun Lọc xăng Đầu nối điện Cuộn dây Lò xo đóng van kim Lõi từ tính Kim phun Đầu kim phun Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây của nam châm điện hút lõi từ tính kim phun được nâng lên ( độ nâng khoảng 0,1mm) vòi phun mở, xăng được phun vào đường nạp. Thời gian mở kim phun thường từ 1 – 1,5s. Có một số hệ thống phun được trang bị loại vòi phun xăng mở liên tục. - Việc đặt vào vòi phun vào vị trí trên đường nạp có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng phun. Khi thiết kế người ta tính toán góc phun của tia xăng cũng như khoảng cách giữa vòi phun và xupap, thành vách để xăng phun ra được tơi xương, không bám trên thành vách đường nạp. Các thông số này sẽ được duỳ trì cố định. Hình 1.17 giới thiệu vị trí đặt vòi phun Hình 1.17. Vị trí đặt vòi phun Vòi phun được lắp với các doăng cao su đặc biệt có tác dụng bao kín, hấp thụ rung động cơ học và cách nhiệt tránh hiện tượng tạo hơi xăng trong vòi phun gây trở ngại cho việc khởi động động cơ khi nóng. - Có hai loại mạch điện cho vòi phun Ha. Hb. Hình 1.18. Mạch điện vòi phun chính Ha. Mạch điện điều khiển vòi phun chính loại điện áp cao Hb. Mạch điện điều khiển vòi phun chính loại điện áp thấp 2.3.1.6. Vòi phun khởi động lạnh. Để giúp cho động cơ khởi động dễ dàng khi nhiệt độ động cơ thấp thì trong hệ thống phun xăng đưa ra hai phương án : Kéo dài thêm thời gian mở vòi chính. Bố trí thêm vòi phun. Vòi này chỉ có tác dụng khi khởi động cơ ở nhiệt độ thấp nên gọi là vòi phun khởi động lạnh. Phương án hai được sử dụng rộng rãi trên hệ thống phun xăng điện từ trước đây. Vòi phun khởi động lạnh được bố trí tại đường nạp phía sau bướm ga. Điều khiển vòi phun này là nhờ công tắc nhiệt thời gian. * Cấu tạo Hình 1.19 giới thiệu kết cấu của vòi phun khởi động lạnh Hình 1.19. Kết cấu vòi phun khởi động lạnh. Đầu nối điện Đường xăng vào Van kim đồng thời là lõi từ Cuộn dây Miệng vòi phun * Nguyên lý làm việc Đây là vòi phun kiểu điện tử hoạt động theo nguyên lý như vòi phun chính nhưng tín hiệu điều khiển thông qua công tắc nhiệt thời gian. Khi bật khoá điện, dòng điện dòng điện từ ắc quy qua rơ le vào công tắc nhiệt thời gian vào cuộn dây của vòi phun ra mát. Hình1.20 giới thiệu mạch điện vòi phun khởi động lạnh Hình 1.20. Mạch điện vòi phun khởi động lạnh 1. Công tắc nhiệt thời gian 2. Vòi phun khởi động lạnh Nếu nhiệt độ động cơ nhỏ hơn 35oC thì công tắc đóng, vòi phun hoạt động phun thêm lượng xăng tạo hoà khí đậm đặc, giúp động cơ dễ nổ. Khi nhiệt độ tăng lên trên 35oC thì công tắc ngắt mạch, vòi phun ngừng hoạt động. Công tắc nhiệt thời gian Cấu tạo Hình 1.21. Cấu tạo công tắc nhiệt thời gian Giắc nối dây điện Vỏ kim loại Thanh lưỡng kim Dây đốt nóng Tiếp điểm công tắc Công tắc nhiệt thời gian có hai nhiệm vụ - Giới hạn thời gian phun của vòi phun khởi động lạnh tuỳ thuộc vào nhiệt độ của động cơ. - Tự độngngắt sự hoạt động của vòi phun khởi động lạnh khi khởi động kéo dài hoặc khởi động nhiều lần. Công tắc nhiệt thời gian được lắp ở nơi chịu ảnh hưởng nhiệt nhiều nhất như áo nước làm mát,…Thông thường công tắc sẽ ngắt mạch sau 8 giây cho dù nhiệt độ động cơ còn nhỏ hơn 350C. Nguyên lý làm việc của công tắc nhiệt thời gian Khi khởi động động cơ ở nhiệt độ thấp thanh lưỡng kim ở trạng thái bình thường, tiếp điểm 5 được đóng nối kín mạch điện, điều khiển vòi phun khởi động lạnh làm việc. Dòng điện chạy qua cuộn dây 4 nung nóng thanh lưỡng kim 3 làm mở tiếp điểm 5( sau một thời gian) ngắt mạch, giới hạn thời gian phun. Trường hợp nhiệt độ môi trường thấp hơn – 200C công tắc nhiệt sẽ ngắt mạch điện điều khiển vòi phun khởi động sau khoảng 8 giây cho dù động cơ nổ hay không, biện pháp này nhằm ngăn trạng tình trạng sặc xăng. Khi khởi động cơ lúc đang nóng nhiệt độ của động cơ làm thanh lưỡng kim gian nở mở tiếp điểm 5 ngắt mạch điện điều khiển vòi phun khởi động lạnh. Hình 1.22. Vị trí lắp đặt cảm biến vị trí bướm ga a. Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm Có cấu tạo như hình 1.23. Cảm biến loại này chỉ cung cấp thông tin cho ECU về vị trí bướm ga ở chế độ toàn tải và chế độ không tải. Đĩa cam 2 với nhiều nấc khi xoay thì đóng tiếp điểm 1 ứng vói vị trí bướm ga mở to nhất( toàn tải) hay đóng tiếp điểm 4 khi bướm ga ở vị trí không tải. Động tác đóng mở này giúp cảm biến gửi tín hiệu về ECU. Hình 1.24 giới thiệu mạch điện cảm biên vị trí bướm ga. Hình 1.23. Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm. Tiếp điểm toàn tải Đĩa cam Trục bướm ga Tiếp điểm không tải Giắc nối dây điện Hình 1.24. Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga b. Cảm biến vị trí bướm ga kiểu cần gạt Cảm biến loại này không chỉ cung cấp cho ECU về vị trí bướm ga ở chế độ không tải, toàn tải mà ở mọi vị trí bướm ga. Thực chất đây là một loại biến trở. Gồm một cuộn dây hình bán nguyệt, một đầu nối mát, đầu kia đấu với nguồn điện 5V từ ECU. Hình1.25. Sơ đồ cảm biến vị trí bướm ga loại cánh gạt Cần gạt Dây điện trở Vị trí bướm ga đóng Điện áp ra ECU Vị trí bướm ga lớn Điện áp 5V từ ECU tới Trục xoay Cần gạt 1 được gắn vào trục bướm ga có diện tích tiếp xúc trượt tiếp xúc trên dây điện trở. Khi vị trí bướm ga thay đổi thì cần gạt sẽ di trượt tương ứng trên điện trở. Ở vị trí bướm ga đóng cần gạt sẽ nằm ở vị trí đầu nối mát của điện trở. Điện áp gửi về ECU rất bé. Khi bướm ga xoay về vị trí lớn, cần gạt sẽ di chuyển về đầu nối điện 5V của cuộn điện trở. Khi đó ECU nhân được thông tin về điên áp tăng dần. Nhờ vậy ECU biết được chính xác vị trí của bướm ga. 1.26 giới thiệu vị trí lắp đặt của thiết bị này trên hệ thống phun xăng điện tử. Hình 1.26. Vị trí lắp đặt của cảm biến lưu lượng khí nạp loại cánh quay. 1.Cảm biến lưu lượng khí nạp; 2. Vít chỉnh hỗn hợp không tải 3. Van khí phụ; 4. Vít chỉnh vận tốc không tải; 5. Ống góp hút * Cấu tạo Thiết bị có cấu tạo như hình 1.27, hình 1.28. Gồm có cánh giảm chấn 2 và cánh đo gió 4 được chế tạo liền và quay tự do trên trục trơn. Đĩa giảm chấn 1 kết hợp với thành ống hút tạo ra khoang giảm chấn 2. Tác dụng của cánh giảm chấn là triệt tiêu sự dao động của thiết bị đo do sóng áp suất không liên tục của kì hút tạo ra. Khoang giảm chấn 2 có tác dụng giảm chấn, ổn định vị trí góc đo. Hình 1.27. Mặt bên trong của thiết bị 1.Cánh giảm chấn; 2.Khoang giảm chấn; 3.Đường gió phụ; 4. Cánh đo gió; 5. Vít điều chỉnh hỗn hợp không tải Hình 1.28. Mạch bên phía lắp ráp mạch điện tử của thiết bị 1.Vành răng điều chỉnh lực căng của lò xo; 2.Lò xo hồi vị cánh đo gió; 3.Đế biến trở; 4. Tấm cách điện gắn biến trở; 5.Càng tiếp điện; 6.Thanh quét; 7.Đĩa công tắc * Nguyên lý làm việc Khi động cơ làm việc, không khí sẽ được hút vào động cơ, luồng khí tác động vào cánh đo gió 4 làm cánh xoay đi một góc. Cần gạt lắp đồng trục với cánh đo gió cũng quay theo. Khi áp lực gió tác động lên cánh xoay cần bằng với lò xo hồi vị thì cần gạt ở một trí xác định ứng với một giá trị điện thế gửi tới ECU. ECU xử lý và điều khiển vòi phun phun ra lượng xăng tương ứng đảm bảo tỷ lệ xăng – không khí lý tưởng. Nhờ có cánh giảm chấn 1 mà tín hiệu tạo ra ít bị biến động để ECU kịp thời nhận biết được tín hiệu gửi tới. Hình 1.29. Biểu đồ chỉ rõ mối quan hệ giữa lưu lượng không khí nạp QL, góc xoay của cánh đo gió, tín hiệu điện Us và lượng xăng lưu lượng xăng phun ra VE. Như vậy cảm biến đo lưu lượng gió loại cánh quay biến đổi khối lượng khí nạp QL thành góc xoay ỏ của cánh van, qua đo thay đổi tín hiệu điện áp US gửi tới ECU. ECU xử lý quyết định lượng phun phù hợp VE. Trên hệ thống phun xăng điện tử L- Jetronic tín hiệu điện áp Us tỷ lệ nghịch với khối lượng khí nạp. Hình 1.29 giới thiệu đặc tính này. Qua biểu đồ nhận thấy ở chế độ chạy cầm chừng, cánh van hầu như đóng kín, khối lượng không khí vào động cơ rất ít. Để tránh thiếu không khí ở chế độ này, người ta bố trí vít 5 cho phép không khí đi qua đường gió phụ 3 cung cấp cho động cơ. b. Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nung nóng Hình 30 giới thiệu hình dáng bên ngoài của cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nung nóng. Thiết bị này được bố trí trên đường nạp. * Cấu tạo Chi tiết chính của thiết bị là dây bạch kim được bố trí trên đường nạp không khí của thiết bị. Dây này được nung nóng bằng nguồn điện thường xuyên chạy qua nó. Hình 1.30. Hình dạng bên ngoài của cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nung nóng. Hình 1.31. Cấu tạo của cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nung nóng. Mạch IC. Nắp. Ống khuếch tán gắn dây nóng. Lưới bảo vệ. Vỏ cảm biến. Vòng chặn. Phần tử platinum Khung căng dây nóng Giá đỡ. * Nguyên lý làm việc Không khí nạp thổi qua làm nguội dây. Lượng khí nạp càng lớn, dây bạch kim càng chóng nguội. Trong khí đó hệ thống điều khiển lại cố gắng duy trì một nhiệt độ ổn định cho dây bạch kim, vì vậy dây càng mất nhiều nhiệt ( lượng khí nạp càng lớn) thì cường độ dòng điện cung cấp cho dây càng phải tăng lên. Như vậy trị số cường độ dòng điện tỷ lệ thuận với lượng khí nạp vào. Trị số cường độ dòng điện sẽ biến đổi thành tín hiệu điện áp gửi tới ECU. Ưu điểm của thiết bị loại này là không có sai số cơ học, sai số khi làm ở những vùng có nhiệt độ khác nhau nên xác định được chính xác lượng khí nạp vào động cơ. c. Cảm biến lưu lượngkhí nạp loại phim nung nóng Phần tử chính của thiết bị là một phim điện trở Platine. Thiết bị loại này có nguyên lý hoạt động tương tự như cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nung nóng. Hình 32 giới thiệu cấu tạo cảu thiết bị loại này, phần tử cảm biến nung nóng được đặt bên trong ống khuếch tán của họng đo. Hình 1.32. Cảm biến lưu lượng khí nạp loại phim nung nóng. Vỏ của thiết bị đo. Bộ cảm biến phim nung nóng Rế toả nhiệt. Môduyn trung gian. Môduyn công suất. Mạch điện tử. Phần tử cảm biến So với cảm biến lưu lượngkhí nạp loại dây nung nóng thì cảm biến loại này có độ chính xác và tuổi thọ cao hơn. d. Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dòng xoáy lốc Karman Hình 1.33. Hiện tượng tạo xoáy lốc Thiết bị loại này được chế tạo dựa vào đặc tính khí động học: Khi cho dòng khí thổi xuyên qua bộ phân dòng có tiết diện hình tam giác như hình 1.33 thì phía sau hai bên bộ phân dòng sẽ xuất hiện xoáy lốc. Dòng xoáy lốc này gọi là dòng xoáy lốc Karman, hai dòng xoáy lốc phía sau bộ phân dòng có chiều ngược nhau. Có hai loại cảm biến lượng khí nạp dòng xoáy lốc Karman: Kiểu Karman chùn sáng và Karman sóng siêu âm. Cảm biến lưu lượng khí nạp dòng xoáy lốc Karman kiểu chùm sáng Cấu tạo Gồm những bộ phận chính sau đây: Bộ phân dòng có tiết diện tam giác lắp đứng ngay giữa dòng khí trong ống nạp, đỉnh tam giác hướng về hướng luồng gió vào để tạo ra dòng xoáy lốc Một tấm gương mỏng tráng nhôm có thể di động trên vùng xoáy lốc, dùng để phản chiếu ánh sáng chiếu vào. Một đèn LED chiếu chùm ánh sáng lên gương. Một đèn Phôtô - Tranzito bố trí đối diện chếch với đèn LED Tấm vỉ với các lá song song bố trí trước họng hút, có tác dụng ổn định dòng khí. Nguyên lý làm việc Hình 1.34. Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp dòng xoáy lốc kiểu chùm sáng 1.Phôtô - Tranzito; 2.Đèn LED; 3.Gương phản chiếu; 4.Mạch điện tử; 5. Tấm vỉ; 6. Bộ phân dòng; 7.Bộ cảm biến; 8.Xoáy lốc Karman. Khi động cơ làm việc gió được hút vào vùng đo của cảm biến. Dòng khí được tấm vỉ nắn chỉnh hướng dòng thống nhất. Tiếp theo được bộ phân dòng tách dòng tạo thành các dòng xoáy Karman. Dòng xoáy lốc hai bên ngược chiều nhau. Lượng khí nạp vào càng lớn thì số lượngvòng xoáy lốc Karman càng tăng. Dòng xoáy thổi theo rãnh hướng dẫn chạm vào gương làm dung gương. Qua đó làm đổi hướng phản chiếu chùm sáng của đèn LED đến Phôtô - Tranzito, tranzito đóng mở liên tục theo tần số rung động của gương. ECU sẽ đọc tần số đóng mở của Phôto- Tranzito để xác định lượng khí đang nạp vào động cơ, từ đó quyết định lượng phun cần thiết. Cảm biến lưu lượngkhí nạp dòng xoáy lốc Karman kiểu sóng siêu âm Cấu tạo Các bộ phận chính của thiết bị này giống như cảm biến lưu lượng khí nạp dòng xoáy lốc Karman kiểu chùm sáng, song đèn LED, Phôtô - Tranzito, gương phản chiếu được thay thế bằng bộ phận phát và thu sóng siêu âm. Có kết cấu như hình 1.35. Nguyên lý làm việc Hình 1.35. Cấu tạo và hoạt động của cảm biến đo lưu lượng khí nạp dòng xoáy lốc Karman kiểu sóng siêu âm. 1.Máy phát sóng siêu âm; 2.Bộ thu sóng; 3.Bộ khuếch đại biến đổi xung; 4.Tấm ổn định dòng xoáy; 5.Tấm vỉ; 6.Bộ phân dòng; 7.Truyền sóng siêu âm; 8. Đến ống góp hút; 9.Xoáy lốc Karman; 10. Biến đổi thành xung vuông; 11.Đến ECU; 12. ống dẫn không khí băng ngang; 13. Không khí vào. Trong quá trình làm việc máy phát sóng siêu âm 1 luôn tạo ra các sóng siêu âm, các sóng này đi vuông góc với dòng xoáy Karman tới bộ phận thu sóng 2 và được bộ khuếch đại biến đổi thành các xung vuông để gửi tới ECU. ECU phân tích tín hiệu gửi tới này để biết được khối lượng khí đang nạp. f. Cảm biến lưu lượng khí nạp loại đo áp suất tuyệt đối trong ống góp hút MAP Cảm biến này được bố trí trên ống góp hút, thông với độ chân không bên trông ống góp hút vùng phía sau bướm ga. Nó theo giõi, ghi nhận sự thay đổi chân không liên tục trong ống góp biến đổi thành tín hiệu điện áp cung cấp cho ECU. ECU tổng hợp tín hiệu này với tín hiệu cảm biến của bộ cảm biến vị trí bướm ga để xác định khối lượng khí nạp vào động cơ. * Cấu tạo Cảm biến áp suất tuyệt đối có cấu tạo như hình 36. Chi tiết chính là phần tử áp điện bao gồm màng mỏng silicon (1). Trên hai mặt có phủ vật liệu đặc biệt, khi có lực tác dụng lên bề mặt sẽ phát sinh dòng điện, lực tác dụng càng lớn thì điện áp sinh ra càng lớn. Một mặt của màng silicon tiếp xúc với chân không trong ống góp hút mặt còn lại tiếp xúc với chân không trong ngăn chân không mẫu Hình 1.36. Cấu tạo của cảm biến độ chân không tuyệt đối trong ống góp hút 1. Điện trở bán dẫn; 2. Ngăn chân không mẫu; 3. Giắc cắm nối điện; 4. Chi tiết lọc khí; 5. Chân không bên trong ống hút. Hình 1.37. Nguyên lý kết cấu và hoạt động của cảm biến chân không tuyệt đối trong ống góp hút 1. Mảng dẻo; 2. Ngăn chân không bịt kín; 3. Áp suất trong ống góp hút a> b> Hình 1.38. a>Mối quan hệ giữa điện áp - áp suất b> Mạch điện * Nguyên lý làm việc Ở các chế độ làm việc khác nhau của động cơ thì lượng gió đươc hút vào cũng khác nhau do đó áp suất trong ống góp hút cũng thay đổi. Độ chân không này tạo ra một áp lực tác dụng lên bề mặt của phần tử áp điện, phần tử áp điện sẽ tạo ra một điện áp. Tín hiệu điện áp này sẽ được khuếch đại và gửi về ECU. Qua tín hiệu đó ECU tính được lượng khí đang nạp vào động cơ. Tương quan điện áp phát ra và áp suất chân không được thể hiện như hình vẽ 38. 2.3.2.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ Cảm biến này lắp đặt ngập vào trong áo nước của động cơ, có công dụng theo dõi nhiệt độ nước của động cơ và báo về ECU. Hình 1.39. Cảm biến nhiệt độ nước. Đầu nối dây điện. Vỏ. Nhiệt điện trở. * Cấu tạo Chi tiết chính là nhiệt điện trở có hệ số điện trở âm NTC, có nghĩa là với loại điện trở này thì khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm. Nhiệt điện trở được đặt trong vỏ kim loại có gen để bắt vào thân động cơ. * Nguyên lý làm việc Cảm biến này rất nhạy với sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát. Khi nhiệt độ nước làm mát thấp thì giá trị điện trở của cảm biến sẽ cao, tín hiệu điện áp gửi về ECU thấp, ECU biết động cơ đang nguội lạnh và điều khiển vòi phun phun thêm. Còn khi nhiệt độ của động cơ cao thì điện trở giảm xuống, tín hiệu gửi về ECU cao, ECU biết được động cơ đã nóng và điều khiển vòi phun giảm lượng phun xuống. 2.3.2.4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp Cảm biến nhiệt độ khí nạp có chức năng cung cấp cho ECU thông tin về nhịêt độ không khí để ECU điều chỉnh lượng phun chính xác đảm bảo tỷ lệ xăng – không khí tối ưu. Nó được lắp cùng với cảm biến lưu lượng khí nạp (đối với loại cánh van) hoặc trên vỏ lọc không khí (đối với loại cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu đo áp suất đường nạp) . Kết cấu và nguyên lý làm việc của nó giống như cảm biến nước làm mát. ECU lấy tín hiệu điện áp gửi về ở nhiệt độ 200C làm chuẩn. Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 200C thì ECU điều khiển tăng lương phun ra, còn nhiệt độ cao hơn 200C thì ECU điều khiển giảm lượng phun ra Hình 1.40 giới thiệu kết cấu của cảm biến lưu lượng khí nạp Hình 1.40 . Cảm biến nhiệt độ khí nạp. 2.3.2.5. Cảm biến ôxy trong khí thải Cảm biến này được lắp đặt trong ống thoát khí thải. Chức năng là theo dõi, ghi nhận lương ôxy còn xót trong khí thải để báo cho ECU. Qua đó ECU biết hỗn hợp nghèo xăng hay giàu xăng để tăng hay giảm lương phun cho phù hợp. Hình 1.42. Sơ đồ nguyên lý của cảm biến khí xả. Phần tử ZrO2. Điện cực Platin. Tiếp điểm . Tiếp điểm với vỏ bọc. Ống xả. Vỏ cảm biến Hình 1.41. Vị trí lắp đặt cảm biến. * Cấu tạo Chi tiết chính là ống sứ được chế tạo từ zirconium dioxyde ( ZrO2). Mặt trong và ngoài của ống sứ được phủ lớp platine mỏng cấu trúc rỗng cho phép khí thẩm thấu qua. Mặt ngoài của ống sứ tiếp xúc với khí thải tạo ra điện cực âm. Mặt trong tiếp xúc không khí tạo thành điện cực dương. Hình 1.43. Cấu tạo khí xả 1. Bộ phận tiếp xúc; 2. Gốm bảo vệ; 3. Gốm (ZrO2) 4. ống bảo vệ; 5. Đầu tín hiệu ra; 6. Lò xo đĩa; 7. Vỏ; 8. Thân; 9. Điện cực âm; 10. Điện cực dương. * Nguyên lý làm việc Nguyên lý hoạt động của cảm biến ôxy căn cứ trên sự so sánh lương ôxy xót trong khí thải với lượng ôxy trong không khí. Khi ống sứ được nung nóng đến 3000C nó sẽ trở nên dẫn điện. Mỗi khi có sự chênh lệch về nồng độ ôxy giữa mặt trong và ngoài ống sự thì giữa hai điên cực sẽ có một điện áp. Nếu lượng ôxy trong khí thải ít (do hỗn hợp giàu xăng) thì tín hiệu điện tạo ra khoảng 600 – 900 mV, còn ngược lại trong khí thải nhiều ôxy ( do hỗn hợp nghèo xăng) thì ống sứ sẽ phát tín hiệu tương đối thấp ( khoảng 100 – 400 mV). Hệ số dư lượng không khí Hỗn hợp đậm Hỗn hợp nhạt Hình 1.45 cho ta thấy mối quan hệ giữa tín hiệu điện áp của cảm biến với hệ số dư lượng không khí. Hình 1.44. Mạch điện cảm biến khí xả. Hình 1.45 . Đường đặc tính điện áp của cảm biến Lambda ở nhiệt độ 6000C ( Nhiệt độ khí thải) Các cảm biến nồng độ ôxy chỉ hoạt động khí nhiệt độ đã cao khoảng 300oC. Do đó để giảm thời gian chờ hoạt động thì trên cảm biến còn bố trí phần tử nung nóng – thực chất là một điện trở để giúp cho cảm biến nhanh chóng đạt đến nhiệt độ làm việc. Hình 46 giới thiệu kết cấu của cảm biến này. Hình 1.46 . Cấu tạo của cảm biến Ôxy loại nung nóng 1. Vỏ; 2. ống sứ bảo vệ; 3. Nối điện; 4. ống che có khe hở; 5. Phần sứ tác động cảm biến; 6. Phần tử tiếp điện;7. ống bọc; 8. Phần tử nung nóng; 9. Kẹp tiếp điểm cho phần tử nung 2.3.2.6. Cảm biến kích nổ Trường hợp xăng sử dụng có chỉ số octan thấp, hoặc động cơ qua nóng sẽ xảy ra hiện tượng kích nổ, làm giảm tuổi thọ của động cơ. Để hạn chế hiện tượng này thì trên các động cơ sử dụng hệ thống phun xăng điện tử được bố trí cảm biến kích nổ. Cảm biến này được đặt tại thân động cơ hoặc trên nắp máy, có chức năng tiếp nhận các xung kích nổ phát ra từ buồng đốt và gửi tín hiệu này tới ECU. Chi tiết chính là tinh thể thạnh anh. Khi có kích nổ tinh thể này sẽ phát ra một điện áp. Nhờ điện áp này ECU nhận biết được có hiện tượng kích nổ và điều khiển giảm bớt góc độ đánh lửa sớm để giảm kích nổ. Khi đã hết kích nổ ECU lại tăng góc đánh lửa sớm như trước. Hình 47 giới thiệu vị trí lắp đặt và cấu tạo của loại cảm biến này. Hình 1.47. Vị trí lắp đặt và kết cấu của cảm biến kích nổ. Vị trí lắp đặt Kết cấu 1. Tinh thể thạch anh 2. Giắc nối điện 2.3.3. Hệ thống định lượng nhiên liệu 2.3.3.1. Bộ điều khiển trung tâm ( ECU) * Cấu tạo . Hình 1.48. Hình dạng bên ngoài và các linh kiện điện tử bên trong ECU. - Các cực của ECU được đánh dấu theo thứ tự nhất định. Thông thường ổ giắc cắm chia thành hai hàng hàng cực. * Nguyên tắc hoạt động Hình 1.49 đưa ra sơ đồ nguyên lý hoạt động của ECU. n số vòng quay của động cơ Tp Thời lượng phun cơ bản Ti Thời lượng phun đã hiệu chỉnh Hình 1.49 . Sơ đồ nguyên lý hoạt động của ECU. Hình 1.50. giới thiệu phương pháp tạo tín hiệu điểu khiển thời lượng phun xăng Hình 50. Phương pháp tạo tín hiệu điều khiển thời lượng phun xăng 2.3.3.2. Van khí phụ * Cấu tạo Hình 1.51 giới thiệu cấu tạo của van khí phụ điều khiển bằng dòng điện. Hình 1.51. Cấu tạo van khí phụ điều khiển bằng dòng điện a,c. Khi cánh van mở. b,c. Khi cánh van đóng. 1. Lỗ đục trên tấm vách 2. Trục quay 3. Thanh lưỡng kim 4. Mạch lưu thông không khí 5. Cánh van 6. Cuộn dây Bao gồm cánh van (5) được gắn với trục (2). Trên cánh van có đục lỗ (1) và tì vào đầu thanh lưỡng kim (3). Trên thanh lưỡng kim có quấn cuộn dây (6). Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây sinh nhiệt làm thanh lưỡng kim uốn cong. * Nguyên lý làm việc Hình 1.52 Nguyên lý làm việc của van khí phụ Giắc nối điện Cuộn dây sấy Thanh lương kim Cánh van Nguyên lý làm việc: Hoạt động của van này gần giống van hằng nhiệt. Ở nhiệt độ thấp lò xo A ( có sức căng lơn hơn lò xo B) đẩy van đi xuống mở mạch lưu thông không khí, bổ sung một lượng khí cho động cơ. Khi nhiệt độ động cơ tăng hay nhiệt độ nước làm mát tăng tới giá trị quy định thì sắp nhiệt giãn nở đẩy đóng kín dần van lại. Lò xo A Lò xo B Từ lọc gió Đến khoang khí nạp Hình 1.52. Vị trí và cấu tạo của van khí phụ loại sắp nhiệt. Để đảm bảo cho động cơ làm việc ổn định, an toàn và tiết kiệm nhiên liệu trên HTPX còn bỗ trí một số chi tiết hỗ trợ khác như: cắt nhiên liệu, giới hạn vận tốc trục khuỷu động cơ, công tắc quán tính ngắt mạch điện bơm xăng