MỤC LỤC
Lời nói đầu.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1- Hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ xăng
1.1.1. Nhiệm vụ
1.1.2 . Phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt độngcủa từng loại
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng chế hòa khí
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng vòi phun
- Cấu tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu trên xe hơi đời mới
1.2 - Tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử EFI
1.2.1- Khái quát
- Hệ thống cung cấp khí nạp
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu
- Hệ thống điều khiển điện tử
1.2.2- Ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử
1.2.3-Phân loại hệ thống phun xăng
1.2.3.1- Phân loại theo điểm phun
1.2.3.2 - Phân loại theo thời điểm phun xăng
1.2.3.3 - Phân loại theo mối quan hệ giữa các kim phun
1.2.4- Kết cấu của hệ thống phun xăng loại D
1.2.5 - Hệ thống EFI/TCCS
1.3 - Giới thiệu động cơ tại phòng thí nghiệm ô tô
1.3.1- Hệ thống đồng hồ tín hiệu và hiển thị các thông số cơ bản.
1.3.2- Giới thiệu về hệ thống phun căng điện tử trên động cơ Hyundai tại phòng thí nghiệm ô tô.
1.3.3- Các sơ đồ mạch điện cơ bản của động cơ.
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI TRÊN ĐỘNG CƠ HYUNDAI EF SONATA TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM ÔTÔ 28
2.1- Hệ thống cảm biến phun xăng điện tử
2.1.1 - Cảm biến vị trí bướm ga (TPS)
2.1.2 - Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
2.1.3 - Cảm biến tốc độ động cơ và cảm biến vị trí trục cam
2.1.4 - Cảm biến nhiệt độ khí nạp
2.1.5 -Cảm biến chân không tuyệt đối trong ống góp hút (MAP)
2.1.6 - Cảm biến oxy
2.1.6 - Cảm biến kích nổ
2.2 - Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử
2.2.1- Hình dáng, cấu tạo và nguyên lý làm việc của hộp ECU
2.2.1.1- Hình dáng của hộp ECU
2.2.1.2- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ECU
- Bộ ổn áp.
- Bộ chuyển đổi Analog/Digital (A/D).
- Vi điều khiển.
- Ý nghĩa các cực của ECU
2.2.2-Hoạt động xử lý thông tin và chương trình điều khiển của ECU
2.2.2.1-Hoạt động xử lý thông tin của ECU
2.2.2.2- Chương trình điều khiển của ECU
2.3- Khối cơ cấu chấp hành.
2.3.1- Điều khiển kim phun nhiên liệu.
2.3.2- Điều khiển đánh lửa.
2.3.3- Điều khiển chế độ không tải.
2.3.4- Hệ thống cung cấp nhiên liệu.
2.3.4- Hệ thống kiểm soát tái luân lưu khí thải EGR
CHƯƠNG 3: THỰC HÀNH ĐO ÁP SUẤT NHIÊN LIỆU TRONG ĐƯỜNG ỐNG.
3.1- Giới thiệu thiết bị.
3.2- Lắp thiết bị lên hệ thống.
3.3- Đo áp suất nhiên liệu.
3.4- Nhật xét kết quả thực hành.
Kết luận
Tài liệu tham khảo
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khi đời sống của con người ngày càng cao thì nhu cầu về phương tiện đi lại hiện đại ngày càng nhiều và phương tiện vận chuyển hàng hóa cũng ngày một tăng. Chính vì vậy mà nó đã thúc đẩy nghành công nghiệp ô tô phát triển theo và ô tô phát triển cũng là vấn đề cấp thiết để giải quyết những nhu cầu đó. Khi nghành công nghiệp ô tô phát triển thì nó cần có những ngiên cứu và chế tạo mới phù hợp với yêu cầu hơn. Bên cạnh việc ngiên cứu chế tạo thì phát triển song song với nó là các dịch vụ về bảo dưỡng sửa chữa. Vậy đòi hỏi cần có nhiều người hiểu biết sâu về lĩnh vực này, từ thiết kế chế, chế tạo hay bảo dưỡng sửa chữa. Công việc đó được các kỹ sư, công nhân…đảm nhiệm. Công việc của các kỹ sư thực hành là phải nghiên cứu từ cấu tạo, nguyên lý làm việc, các đặc tính kỹ thuật… của các hệ thống, tổng thành từ đó để có thể chẩn đoán chính xác nguyên nhân sâu xa gây nên có hư hỏng. Trong công nghệ chế tạo thì cần nghiên cứu rất nhiều vấn đề như: chức năng và nhiệm vụ của chi tiết cần chế tạo, phương pháp chế tạo phôi, quy trình công nghệ, tính toán động lực học…Trong các hệ thống của ô tô thì hệ thống cung cấp nhiên liệu là hệ thống đóng vai trò rất quan trọng, vì để động cơ hoạt động tốt thì trước tiên nhiên liệu phải được cung cấp đủ và kịp thời. Việc điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp thì có nhiều phương pháp như: dùng chế hòa khí, phun xăng điện tử…Nhưng được sử dụng phổ biến nhất trên các xe hơi là phun nhiên liệu điện tử và nhất là phun nhiên liệu điện tử đa điểm, nó có rất nhiều ưu điểm nỗi bật và khắc phục được những nhược điểm của chế hòa khí. Chính vì nó được điều khiển điện tử bằng bộ vi xử lý nên cần có các thông số đầu từ các cảm biến,sau đó ECU xử lý tín hiệu và điều khiển khối chấp hành nên độ chính xác về lượng nhiên liệu cần cung cấp ở mỗi chế độ làm việc khác nhau là
Việc "Nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử trên đông cơ Hyundai EF Sonata tại phòng thí nghiệm ô tô" đã giúp em hiểu ra rất nhiều vấn đề và hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống. Đây là hệ thống phun xăng điện tử đa điểm gián tiếp loại D (dùng cảm biến MAP). Bài nghiên cứu gồm có ba chương và nội dung như sau:
Chương 1: Tổng quan.
Chương 2: Hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ Hyundai EF Sonata tại phòng thí nghiệm ô tô.
Chương 3: Thực hành đo áp suất trên đường ống nhiên liệu.
Trong quá trình nghiên cứu em rất cảm ơn nhà trường, khoa cơ khí và bộ môn cơ khí ô tô đã tạo điều kiện cho em được thực hành và nghiên cứu trên động cơ của trường. Em rất cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn: PGS.TS ……………. cùng các thầy giáo trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án. Trong quá trình ngiên cứu và viết đồ án thì em cũng cố găng rất nhiều nhưng em biết mình không thể tránh khỏi những thiếu xót, em rất mong được sự góp ý của các thầy.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
……………
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1- Hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ xăng
1.1.1- Nhiệm vụ
- Cung cấp hòa khí sạch đồng đều về lượng và thành phần cho các xi lanh động cơ theo yêu cầu về tốc độ và tải của máy.
- Thải sạch sản vật cháy ra môi trường ở mức thấp nhất về ô nhiễm cũng như tiếng ồn.
1.1.2- Phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt độngcủa từng loại:
* Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng chế hòa khí:
- Loại này có trên các xe thời trước và vẫn còn trên các xe tải chạy xăng bây giờ. Động cơ dùng chế hòa khí lại được chia ra làm hai loại, đó là: Loại có bình nhiên liậu tự chảy và loại dùng bơm xăng.
+ Lọai dùng bơm xăng thì khác ở chỗ là thùn xăng đặt thấp hơn chế hòa khí nên phải dùng bơm để bơm nhiên liệu lên và phải có bộ điều áp xăng. Loại này dùng phổ biến trên các xe tải chạy xăng.
- Nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng chế hòa khí:
Khi động cơ hoạt động thì trong kỳ hút xi lanh đi từ điểm chết trên đến điểm chết dưới tạo ra độ chân không trong xi lanh hòa khí được hút vào. Qua trình tạo ra hòa khí như sau: Khi không khí đi qua họng gíclơ thì tại đây tạo ra một độ chân không nên xăng từ bầu dự trữ được hút lên (họng gíclơ và bình xăng con thông nhau bằng một ống dẫn)và cùng với không khí tạo thành hỗn hợp đi vào trong xi lanh.
* Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng vòi phun:
Hệ thống cung cấp nhiên liệu dung vòi phun xăng thì có những loại phổ biến sau:
- Theo cách điều khiển vòi phun thì có các loại như: Vòi phun điều khiển cơ khí, vòi phun điều khiển điện tử, vòi phun cơ điện tử.
- Theo số điểm phun thì gồm có: Phun một điểm, phun hai điểm và phun đa điểm.
- Theo phương pháp phun thì có: Phun trực tiếp và phun gián tiếp.
+ Phun xăng 2 điểm: 1 vòi phun xăng trước bướm ga và 1 vòi sau bướm ga. Trong đó vòi phun trước bướm ga là vòi phun chính và vòi phun sau bướm ga la vòi phun phụ, nó các tác dụng làm đậm thêm hỗn hợp khi khởi động hoặc khi xe chạy tải lớn. Loại này không được sử dụng phổ biến vì nó không khắc phục được nhiều nhược điểm của phun xăng một điểm.
+ Phun xăng đa điểm gián tiếp(EFI): Loại này được sử dụng rất phổ biến trên các xe hơi bây giờ. Các vòi phun được bố trí trước cửa nạp của mỗi xilanh. Nó đảm báo được lượng lượng xăng đồng đều đến các xi lanh và đảm bảo được độ tơi của nhiên liệu nhằm năng cao hiệu suất đốt so với phun một điểm. Loại này cách bố trí vòi phun cũng rất thuận lợi. Sau khi EFI ra đời thì nó khắc phục được những nhược điểm của chế hòa khí và phun xăng một điểm.
* Cấu tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu trên xe hơi:
- Bơm nhiên liệu:
+ Bơm nhiên liệu từ bình nhiên liệu đến động cơ, do đó cho phép ống nhiên liệu giữ được một áp suất nhất định.
+ Có loại bơm trong bình được đặt bên trong bình nhiên liệu và loại bơm trên đường ống đặt ở giữa đường ống dẫn.
- Lọc nhiên liệu:
Dùng để loại bỏ tạp chất ra khỏi nhiên liệu ngăn không cho chúng đến các vòi phun, lọc nhiên liệu phải được thay một cách định kỳ. Lọc nhiên liệu được lắp sau bơm.
- Vòi phun xăng:
Vòi phun xăng thực hiên chức năng phun lượng xăng cần thiết cho động cơ hoạt động. Vòi phun hoạt động nhờ điều khiển của ECU dưới tín hiệu điện áp. Vòi phun xăng được lắp trên giàn ống phân phối xăng.
- Vòi phun xăng:
Vòi phun xăng thực hiên chức năng phun lượng xăng cần thiết cho động cơ hoạt động. Vòi phun hoạt động nhờ điều khiển của ECU dưới tín hiệu điện áp. Vòi phun xăng được lắp trên giàn ống phân phối xăng.
1.2 -Tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử EFI .
1.2.1- Khái quát .
EFI là viết tắt của cụm từ Electronic Fuel Injection có nghĩa là hệ thống phun xăng điều khiển điện tử. Về cơ bản hệ thống phun xăng điện tử cũng dựa trên cơ sở lý thuyết của hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng chế hòa khí. Cũng nhằm mục đích tạo ra hỗn hợp giữa xăng và không khí để cung cấp vào trong xy lanh thực hiện nhiệm vụ là cháy giãn nở và sinh công.
Hệ thống phun xăng điện tử EFI về cơ bản được chia làm ba hệ thống chính như trên, đó là : Hệ thống cung cấp khí nạp, hệ thống cung cấp nhiên liệu và hệ thống điều khiển điện tử.
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu :
Hệ thống cung cấp nhiên liệu gồm có : Bình chứa xăng, bơm xăng, lọc xăng, đường ống dẫn, bộ điều áp, dàn ống và vòi phun, đường hồi lưu xăng.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu sạch và cần thiết cho động cơ hoạt động.
- Hệ thống điều khiển điện tử :
Hệ thống điều khiển điện tử của EFI hoạt động dựa trên các thống số đầu vào là các tín hiệu từ các cảm biến :
+ Cảm biến vị trí bướm ga.
+ Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
+ Cảm biến nhiệt độ khí nạp.
+ Cảm biến lưu lượng khí hoặc cảm biến chân không tuyệt đối trong ống góp hút(MAP).
1.2.2- Ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử.
Hệ thống phun xăng có nhiều ưu điểm hơn bộ chế hòa khí là:
- Dùng áp suất làm tơi xăng thành những hạt bụi sương hết sức nhỏ.
- Phân phối hơi xăng đồng đều đến từng xylanh một và giảm thiểu xu hướng kích nổ bởi hòa khí loãng hơn.
- Động cơ chạy không tải êm dịu hơn.
- Tiết kiệm nhiên liệu nhờ điều khiển được lượng xăng chính xác, bốc hơi tốt, phân phối xăng đồng đều.
1.2.3-Phân loại hệ thống phun xăng điện tử.
1.2.3.1- Phân loại theo điểm phun.
- Hệ thống phun xăng đơn điểm (phun một điểm): Kim phun đặt ở cổ ống góp hút chung cho toàn bộ các xi lanh của động cơ, bên trên bướm ga.
- Hệ thống phun xăng đa điểm (phun đa điểm): mỗi xy lanh của động cơ được bố trí 1 vòi phun phía trước xupáp nạp.
1.2.3.2 - Phân loại theo thời điểm phun xăng .
- Hệ thống phun xăng gián đoạn: Đóng mở kim 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.
- Hệ thống phun xăng đồng loạt: Là phun xăng vào động cơ ngay trước khi xupáp nạp mở ra hoặc khi xupáp nạp mở ra. Áp dụng cho hệ thống phun dầu.
1.2.3.3 - Phân loại theo mối quan hệ giữa các kim phun.
- Phun theo nhóm đơn: Hệ thống này, các kim phun được chia thành 2 nhóm bằng nhau và phun luân phiên. Mỗi nhóm phun một lần vào một vòng quay cốt máy.
- Phun theo nhóm đôi: Hệ thống này, các kim phun cũng được chia thành 2 nhóm bằng nhau và phun luân phiên.
1.2.5 - Hệ thống EFI/TCCS:
Với công nghệ máy tính điều khiển trên động cơ ôtô, hệ thống EFI đi từ việc đơn giản chỉ là điều khiển phun xăng đến việc tích hợp thêm các bộ phận điều khiển khác:
- Điều khiển đánh lửa (ESA): Hệ thống EFI/TCCS điều chỉnh góc đánh lửa theo điều kiện hoạt động tức thời của động cơ, tính toán hợp lý thời gian đánh lửa và kéo dài tia lửa điện với thời gian lý tưởng nhất.
- Điều khiển tốc độ không tải (ISC): EFI/TCCS điều chỉnh tốc độ không tải bởi ECU. ECU kiểm tra điều kiện hoạt động của động cơ để đưa ra phương thức điều khiển tới van điện từ đóng mở mạch không tải.
1.3- Giới thiệu động cơ tại phòng thí nghiệm ô tô
Động cơ Hyundai tại phòng thí nghiệm ô tô là thiết bị nghiên cứu và dạy học do công ty TNHH DAE SUNG G-3 của Hàn Quốc cung cấp. Nó được trang bị động cơ của xe Hyundai EF Sonata 2.0.
Hyundai EF Sonata 2.0 được sản xuất từ những năm 1994-1998 và bây giờ đã được cải tiến thêm về mẫu mã và công suất động cơ. Đây là dòng xe hơi hạng trung của hãng Hyundai đã có mặt ở khắp nơi trên thế giới. Tuy nhiên hiện nay Việt Nam vẫn chưa nhập dòng xe này.
Những điều cần biết về động cơ Hyundai EF Sonata tại phòng thí nghiệm:
- Động cơ xăng I4.
- 2 trục cam với 16 xupap(DOHC, 16valve).
- Dung tích xilanh 2.0 lít.
- Hệ thống phun xăng điện tử gián tiếp đa điểm EFI.
1.3.1- Hệ thống đồng hồ tín hiệu và hiển thị các thông số cơ bản
1.3.2- Giới thiệu về hệ thống phun căng điện tử trên động cơ Hyundai tại phòng thí nghiệm ô tô.
Động cơ Hyundai EF Sonata 2.0 tại phòng thí nghiệm ô tô được thiết kế với hệ thống phun xăng điện tử đa điểm và phun gián tiếp loại D (dùng cảm biến chân không tuyệt đối trong ông góp hút MAP). Hệ thống này có sử dụng đường hồi lưu khí xả.
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu gồm có: Bình xăng, bơm xăng, lọc xăng, bộ điều áp, giàn ống chia xăng, đường ống dẫn, đờng ống hồi và các vòi phun.
- Hệ thống cung cấp khí nạp gồm có: Hộp lọc khí, đường ống hút, ống góp hút và các cổ nạp. Trên đường ống nạp đựoc lắp bướm ga, van không tải, đường khí phụ, đường hồi lưu khí xả. Các cảm biến được lắp trên đường ống nạp là: Cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến độ chân không trong ống góp hút, cảm biến vị trí bướm ga.
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI TRÊN ĐỘNG CƠ HYUNDAI EF SONATA 2.0 TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM ÔTÔ
2.1- Hệ thống cảm biến phun xăng điện tử
2.1.1- Cảm biến vị trí bướm ga(TPS)
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp đặt trên họng hút và trực tiếp liên kết với cần gia tốc. Cảm biến này là một bộ chiết áp loại cần trượt gửi tín hiệu về tình hình mở lớn hay bé của bướm ga đến ECU. Thông tin này được dùng để kiểm soát thời lượng phun xăng và vận tốc cầm chừng không tải ralăngti.
ECU cần tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga để nhận biết và điều khiển như sau:
- Nhận biết chế độ tải của động cơ: Không tải, tải một phần, hay toàn tải.
- Ngắt mạch điện tới cực AC khi bướm ga mở hoàn toàn.
- Điều chỉnh tỷ lệ giữa xăng và không khí.
TPS có ba cực đó là : Cực VC luôn được cấp một điện áp là 5V, TPS gửi tín hiệu điện áp về ECU nhờ cực VTA, cực E2 được nối với mát.
- Ở chế độ không tải điện áp gửi về vào khoang 0,6-0,9 V, từ tín hiệu điện áp này ECU biết được rằng bướm ga đang đóng. Khi bướm ga mở rộng thì tín hiệu điện áp gửi về nằm trong khoảng từ 3,5 - 4,7 V.
- Khi bướm ga mở càng rộng thì tín hiệu điện áp càng tăng.
2.1.2- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp trong đặt trong bọng nước. Cảm biến này là một điện trở nhiệt, nó biến đổi nhiệt độ nước làm mát động cơ thành tín hiệu điện gửi về ECU. Thông tin về nhiệt độ động cơ được ECU dùng để :
- Điều khiển thời lượng phun xăng.
- Điều khiển hệ thống đánh lửa sớm.
- Điều khiển hệ thống kiểm soát vận tốc cầm chừng và hệ thống hồi lưu khí thải EGR.
Khi động cơ khởi động lạnh các chi tiết chuyển động ma sát vời nhau trong động cơ không giãn nở đều, bơm dầu cũng chưa kịp chuyển dầu đến các bộ phận đó làm tăng ma sát. Động cơ rất khó khởi động làm thoát ra không khí một lượng khí thải độc hại, do vậy phải làm đậm đặc nhiên liệu trong hỗn hợp cháy giúp động cơ dễ khởi động. Ngược lại khi động cơ quá nóng cũng làm hư hỏng và bó cứng các chi tiết. Nhiệt độ thích hợp để động cơ hoạt động 82°C.
2.1.3- Cảm biến tốc độ động cơ và cảm biến vị trí trục cam.
Cảm biến tốc độ động cơ và cảm biến vị trí trục cam là hai cảm biến cùng loại đều là cảm biến từ và có cuộn dây rà soát.
Cảm biến tốc độ động cơ là loại cảm biến điện từ, rôto có 24 răng đưa ra tín hiệu điện áp xoay chiều. Nhận thấy tùy theo tốc độ của động cơ mà tín hiệu đưa ra thay đổi về tần số và biên độ của dòng điện xoay chiều. Để xác định tốc độ động cơ tại thời điểm tức thời ECU sẽ chỉ lấy 1 trong 2 thông số biến đổi là tần số hoặc biên độ của tín hiệu gửi đi từ bộ cảm biến. ECU xác định tốc độ động cơ bằng cách đếm xung từ trên một đơn vị thời gian.
ECU sử dụng tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam để :
- Điều khiển góc đánh lửa và thời gian tia lửa.
- Tăng giảm độ rộng xung điều khiển kim phun.
- Công tắc van không tải nhanh.
- Số tự động.
2.1.5- Cảm biến chân không tuyệt đối trong ống góp hút (MAP).
Cảm biến chân không được gắn thông với đường ống nạp. Sự thay đổi áp xuất làm thay đổi điện áp giữa hai cực PIM và E2.
ECU sử dụng tín hiệu cảm biến chân không để xác định chế độ tải trọng của động cơ qua đó:
- Cùng với cảm biến tốc độ động cơ để xác định thời lượng phun xăng cơ bản.
- Kết hợp với cảm biến nhiệt độ khí nạp xác định lưu lượng khí nạp. Do khác với động cơ loại L có cảm biến xác định lưu lượng khí nạp. Động cơ Hyundai tại phòng thí nghiệm ôtô không sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp mà thay vào đó là cảm biến chân không và cảm biến nhiệt độ khí nạp: Thông tin từ hai cảm biến này đủ để xác định được lượng không khí nạp vào theo một công thức gần đúng sau :
Xét tại thời điểm tức thì coi như khối khí trong đường ống không chuyển động.
P.V = R.T.m/m
Trong đó :
V - thể tích của đường ống nạp.
R - hằng số của chất khí. M - lượng khí. m - khối lượng mol chất khí.
T - nhiệt độ chất khí. P – áp suất (P < 1atm).
=> m = P.V.m/R.T
Nhận thấy khối lượng khí trong đường ống nạp chỉ phụ thuộc vào áp suất P và nhiệt độ T. Các đại lượng khác đều là hằng số.
2.1.6 - Cảm biến oxy.
Cảm biến Oxy được lắp trong ống góp khí xả. Điện áp của cảm biến này thay đổi tùy theo lượng oxy còn sót lại trong khí thải, ECU dùng thông tin này để quyết định thời lượng phun xăng.
- Nguyên lý hoạt động của cảm biến oxy căn cứ trên sự so sánh hàm lượng oxy trong không khí với hàm lượng oxy còn sót lại trong khí thải. Lúc ống sứ được nung nóng đến 3000C nó sẽ trở nên dẫn điện. Mỗi khi có sự khác biệt về nồng độ oxy ở mặt trong và mặt ngoài ống đo thì tín hiệu đo xuất hiện.
- Cụ thể, nếu lượng oxy trong khí thải ít do hỗn hợp giàu xăng, ống đo sẽ phát tín hiệu điện áp khoảng từ 600 – 900 mV. Ngược lại nếu lượng oxy trong khí thải nhiều do hỗn hợp nghèo xăng ống sẽ phát ra tín hiệu tương đối thấp, vào khoảng 100 - 400 mV.
2.1.7 - Cảm biến kích nổ.
Cảm biến kích nổ được lắp trên thân động cơ và nó sẽ phát ra tín hiệu điện áp để gửi về cho ECU khi có hiện tượng cháy kích nổ.
2.2 - Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử
ECU tiếp nhận thông tin về chế độ hoạt đông của động cơ do các bộ cảm biến cung cấp. ECU xử lý các thông tin này và quyết định phát ra tín hiệu điều khiển mở vòi phun xăng, lượng xăng phun ra nhiều hay ít tùy thuộc vào thời gian mở van kim của vòi phun xăng, có nghĩa là tùy thuộc vào thời lượng mở van phun xăng.
Khối xử lý ECU là sự tập hợp của nhiều modul khác nhau : ổn áp, mạch khuyếch đại, chuyển đổi Analog sang Digital và ngược lại, vi điều khiển, thạch anh tạo dao động, mạch tách tín hiệu…Tất cả được tích hợp trên một bo mạch cứng qua đó tín hiệu được truyền cho nhau với tốc độ nhanh hơn tiết kiệm năng lượng hơn và ổn định .
2.2.1- Hình dáng, cấu tạo và nguyên lý làm việc của hộp ECU
2.2.1.1- Hình dáng của hộp ECU
Trên ôtô, hộp ECU động cơ của hệ thống phun xăng điện tử EFI là một hộp kim loại được lắp đặt ở một nơi thoáng mát, không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ động cơ, các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp bố trí trên mạch in, các linh kiện điện tử của bộ lọc khuyếch đại tín hiệu ra được lắp ráp trên các khung tản nhiệt tốt. Nhờ úng dụng kỹ thuật mạch tích hợp nên kích thuớc cảu hộp ECU được thu nhỏ tối đa. Bên ngoài hộp ECU có trang bị ổ cắm dây chô phép ECU liên kết với các vòi phun xăng, với các cảm biến, với hệ thông đánh lửa và các bộ phận điện khác.
2.2.1.2- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ECU
Về cơ bản thì hộp ECU được chia ra làm các phần sau:
- Bộ phận ổn áp.
- Bộ phận vi xử lý chuyên xử lý các thông tin đầu vào từ các cảm biến sau đó chuyển thông tin cho phần điều khiển khối chấp hành.
- Bộ phận điều khiển khối cơ cấu chấp hành: Phần này nhận kết quả xử lý từ vi điều khiển để đưa ra tín hiệu điều khiển khối các cơ cấu chấp hành.
2.2.2- Hoạt động xử lý thông tin và chương trình điều khiển của ECU
2.2.2.1- Hoạt động xử lý thông tin của ECU
Thông tin về tốc độ trục khuỷu động cơ lấy từ cảm biến tốc độ động cơ và thông tin về khối lượng không khí nạp lấy từ cảm biến chân không trong ống góp hút MAP là hai yếu tố cơ bản để quyết định độ dài thời gian mở van của vòi phun xăng. Trước hết tín hiệu thông tin về vận tốc trục khuỷu cung cấp xuyên qua khối chuyển hóa tín hiệu (1). Khối này nắn chuyển thành tín hiệu xung vuông để cung cấp cho khối chia tần số (2). Khối phân chia tần số sẽ phân chia tần số thành 2 tín hiệu cho mỗi chu kỳ công tác của động cơ, không quan tâm đến số xylanh của động cơ.
2.2.2.2- Chương trình điều khiển của ECU
Chương trình điều khiển do nhà sản xuất nạp vào trong bộ nhớ Rom của vi điều khiển. Vi điều khiển dựa vào chương trình để xử lý tín hiệu và điều khiển các bộ phận hoạt động. Chương trình thường được viết bằng hợp ngữ sau khi được dịch sang dạng mã máy để vi điều khiển hiểu được sẽ được nạp vào trong bộ nhớ PRom. Ví dụ tại chân I/O - P0.1 của vi điều khiển nối với cực IDL xuất hiện mức bít 0 điều này có nghĩa bướm ga đóng, động cơ chạy ở chế độ không tải. Ngay lập tức vi điều khiển sẽ truyền một bít cao 1 đến chân I/O - P2.1, chân này nối với bộ khuyếch đại điều khiển van điện từ mở mạch không tải.
2.3- Khối cơ cấu chấp hành
Bao gồm các kim phun, các rơle, công tắc điện từ, sử dụng điện áp 12V và tiêu thụ công suất lớn hơn rất nhiều so với điện áp cung cấp từ cổng ra của vi điều khiển.
Vi điều khiển đưa ra tín hiệu dạng xung để điều khiển cơ cấu chấp hành. Tín hiệu đưa ra có điện áp không đáp ứng được công suất của thiết bị, do vậy phải được đưa qua bộ khuyếch đại.
Hệ thống mạch điện:
- Điều khiển kim phun nhiên liệu.
- Điều khiển đánh lửa.
- Điều khiển cơ cấu không tải.
2.3.1. Điều khiển vòi phun nhiên liệu
Động cơ Hyundai EF Sonata tại phòng thí nghiệm ô tô điều khiển kim phun lần lượt theo thứ tự nổ của các xylanh.
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến đầu vào và xử các thông tin này băng cách so sánh với dữ liệu đã được cài đặt trong bộ nhớ vi xử lý. Sau đó nó quyết định thời điểm và thời lượng phun xăng bằng cách đặt điện áp vào cuộn dây xôlênoy trong vòi phun.
Sau khi ECU cung cấp một điện áp cần thiết đến vòi phun thì cuộn dây xôlênoy sẽ bị từ hóa và tạo nên lực hút nhấc van kim lên. Xăng đang bị nén với áp suất cao nên sau khi van kim mở thì xăng sẽ phun ra dưới dạng sương mù.Chùm tia nhiên liệu phun ra còn phụ thuộc vào cấu tạo của kim phun.
2.3.2 - Điều khiển đánh lửa
Động cơ Hyundai EF Sonata 2.0 tại phòng thí nghiệm sử dụng hệ thống đánh lửa tích hợp trong bộ chia điện : Bao gồm bộ chia điện (sử dụng con quay chia điện), cảm biến vị trí tử điển (G), cảm biến vận tốc trục cam, bôpin cao áp các bộ phận điều khiển bán dẫn khác, cùng với sự điều khiển của ECU. Các tín hiệu đánh lửa sớm do ECU quyết định, do vậy không sử dụng điều khiển góc đánh lửa sớm bằng chân không.
- IGF (xác nhận đánh lửa): Sức điện động đảo chiều tạo ra khi dòng điện trong cuộn sơ cấp bị ngắt sẽ làm cho mạch điện này gửi một tín hiệu IGF đến ECU, nó sẽ biết được việc đánh lửa có thực sự diễn ra hay không nhờ tín hiệu này.
2.3.3. Điều khiển chế độ không tải
Chế độ chạy cầm chừng không tải của động cơ được ECU điều khiển. ECU động cơ được lập trình để điều khiển vận tốc trục khuỷu ở nhiều chế độ tải trọng khác nhau của ô tô.
Để làm tăng công tác này, ECU tiếp nhận thông tin từ bộ cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ. ECU sử lý thông tin này và phát tín hiệu điều khiển tới van ISC trong họng hút.
Hệ thống ISC điều khiển tốc độ không tải bằng một van ISC để thay đổi lượng khí đi tắt qua bướm ga phụ thuộc vào các tín hiệu từ ECU động cơ. Động cơ Hyundai EF Sonata 2.0 tại phòng thí nghiêm ôtô sử dụng loại van điều khiển bằng hệ số tác dụng: Kết cấu của loại van ISC này như hình 58.
2.3.4- Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu có nhiện vụ tạo ra một áp suất thích hợp của dòng xăng trong đường ống, cung cấp đến các kim phun.
Để bơm xăng không hoạt động khi chưa tiến hành khởi động. Tiến hành nối cực âm của rơle điều khiển bơm xăng với cực FC của ECU. Khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến vận tốc trục cam (NE), sẽ đóng mạch hoạt động rơle điều khiển bơm xăng.
2.3.5- Kiểm soát tái luân lưu khí thải EGR(Exhaust Gases Recirculation)
Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ dưới 570C ECU sẽ mở van công tắc chân không VSV, van này điều khiển khóa mạch không cho khí thải tái luân lưu vào trong ống hút. Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ nóng trên 570C, ECU sẽ đóng van công tắc chân không VSV, van này sẽ mở thông mạch cho một phần khí thải lưu thông trở lại ống hút.
Một phần khí thải nạp vào trở lại trong xylanh nhằm giảm bớt nhiệt độ động của buồng đốt để hạn chế việc sản sinh khí độc NOx do nhiệt độ buồng đốt cao.
CHƯƠNG 3: THỰC HÀNH ĐO ÁP SUẤT NHIÊN LIỆU TRONG ĐƯỜNG ỐNG
Để đảm bảo cho nhiên cung cấp cho các vòi phun với áp suất ổn định, để động cơ vận hành tốt thì bơm xăng phải đủ công suất, đường ống dẫn không được rò rỉ và bộ điều áp làm việc hiệu quả. Nếu như áp suất nhiên liệu không đúng tiêu chuẩn do nhà sản xuất đưa ra thì xe sẽ vạn hành bất thường và không như mong muốn. Để kiểm tra áp suất nhiên liệu cung cấp cho vòi phun thì ta phải tiến hành đo thử bằng thiết bị chuyên dùng. Áp suất nhiên liệu trên các dòng xe thường nằm trong khoảng từ 2,5kg/cm2-3kg/cm2.
3.1- Giới thiệu thiết bị.
- Đồng hồ đo 1 có tác dụng biểu thị kết quả đo được.
- Van xả e 2 dùng để xả e khi lắp thiết bị đo lên hệ thông cung cấp nhiên liệu và ống 3 dùng để dẫn nhiên liệu sau khi xả e vào một vật chứa nhiên liệu chảy ra.
3.2- Lắp thiết bị lên hệ thống.
- Trước khi lắp thiết bị lên hệ thống ta phải tiến hành xả xăng có sẳn trong đường ống. Sau đó tháo đường ống dẫn xăng đền dàn phun xăng ra và tiến hành lắp thiết bị đo lên hệ thống.
- Trong quá trình lắp thiết bị lên hệ thống thì phải cần lưu ý là phải lắp các mối ghép chặt và đảm bảo độ kín khít để tránh xảy ra hiện tượng hở xăng. Vì nếu bị hở, xăng chảy ra ngoài có thể gây nguy hiểm cháy nổ.
3.3- Đo áp suất nhiên liệu.
Sau khi đã kiểm tra xong thì ta tiến hành đo áp suất nhiên liệu trên đường ống như sau:
- Cho động cơ khởi động.
- Đọc kết quả trên đồng hồ đo, tay ta phải cầm đồng hồ đo chứ không đặt đồng hồ trên đông cơ để đọc kết quả vì khi động cơ nổ sẽ rung mạnh làm cho việc đọc kế quả không chính xác.
3.4- Nhật xét kết quả thực hành.
- Sau khi cho động cơ nổ máy thì ta nhìn thấy rằng đồng hồ chỉ áp suất nhiên liệu trên đường ống tăng dần sau đó lên đến 3,02 kgf/cm2 (42 psi) thì dừng lại.
KẾT LUẬN
Việc nghiên cứu kết cấu cẩu hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ Hyunda EF Sonata 2.0 của bộ môn ôto đã làm thấu hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống, từ đó có thể biết được những nguyên nhân gây hư hỏng hệ thống và cách khắc phục. Ngoài ra còn có thể nghiên cứu và chế tạo được khi có điều kiện.
Khi đi sâu vào nghiên cứu ta còn hiểu được các loại phun xăng điện tử và tìm được ưu nhược điểm của chúng. Từ hệ thống điều khiển, hệ thống cung cấp nhiên liệu và hệ thống cung cấp khí nạp. Nắm rõ kết cấu và nguyên lý làm việc của các cảm biến và bộ điều khiển ECU, từ đó có thể so sánh với các dòng xe khác.
Việc thực hành đo áp suất trong đường ống nhiên liệu giúp cho ta biết được rằng động cơ cần áp suất của nhiên liệu đến các vòi phun là bao nhiêu để hoạt động ổn định.
Việc đo áp suất còn cho ta biết được là bộ điều áp nhiên liệu hoạt động có tốt không thông qua việc thay đổi tốc độ động cơ.
Đo áp suất nhiên liệu trong đường ống còn cho ta biết thêm rằng đường ống dẫn nhiên liệu có bị rò rỉ hay không, bơm xăng hoạt động có đủ công suất không.
Động cơ EF Sonata 2.0 ở phòng thí nghiệm ô tô của trường đảm bảo yêu cầu về áp suất nhiên liệu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình kỹ thuật sữa chữa ô tô, máy nổ - GS.TS.Nguyễn Tất Tiến-GVC. Đỗ Xuân Kính- NXB Giáo Dục.
2. Phun xăng điện tử EFI - Nguyễn Oanh - Nhà xuất bản tổng hợp TP. Hồ Chí Minh.
3. Tài liệu hướng dẫn về động cơ MODEL : G-3005-E của DAE SUNG CO..LTD.
4. Tài liệu về hệ thống phun xăng điện tử của hãng HYUNDAI.
5. Tài liệu về hệ thống phun xăng điện tử của hãng TOYOTA.
6. Tài liệu hướng dẫn thực hành đo áp suất nhiên liệu trong đường ống.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"