Bài giảng học phần Hệ thống phun nhiên liệu

y: Tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường ......Do đó một loạt hệ thống mới được ra đời như hệ thống EFI (Electronic Fuel Injection ),GDI (Gasoline Direct Injection) trên các động cơ xăng và CDI (Common Direct Injection) trên động cơ Diesel. Trong bài giảng này các kết cấu và nguyên lý làm việc của các hệ thống này trên các xe hiện đại của FOR, TOYOTA, MITSUBISHI, MERCEDES. Bài giảng này dựa theo chương trình khung đào tạo ngành cơ khí Động lực và dựa vào các tài liệu của một số tác giả đặc biệt là các tài liệu hướng dẫn của hãng TOYOTA, MITSUBISHI. Trong bài giảng thể hiện những kết cấu đặc biệt mới trên các xe hiện nay. Do đó nó là một bài giảng tốt cho sinh viên ngành Cơ Khí Động Lực. Nội dung của bài giảng - Khái quát chung về động cơ phun xăng - Khái quát về nguyên lý điều chỉnh thành phần hỗn hợp và phương pháp xây dựng chương trình điều chỉnh cung cấp nhiên liệu cho động cơ phun xăng. - Kết cấu và hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm - Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common rail Do là lần đầu tiên biên soạn và do trình độ có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót mong các đồng nghiệp và độc giả góp ý kiến. Uông Bí, ngày 28 tháng 08 năm 2010 Biên soạn Trương Văn Toản 2Chương 1. HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 1.1. Khái quát về hệ thống phun xăng 1.1.1. Lịch sử phát triển Giai đoạn phát triện của động cơ phun xăng có thể chia làm 3 giai đoạn như sau: 1.1.1.1. Giai đoạn tính tới trước chiến tranh thế giới thứ hai Trong giai đoạn này hệ thống phun xăng ( HTPX) cơ khí được phát triển, hoàn thiện và áp dụng, trước hết là cho động cơ máy bay, sau đó mới áp dụng vào lĩnh vực động cơ ôtô. - Năm 1903, máy bay do anh em nhà Wrigh (USA) chế tạo với động cơ pitton phun xăng thực hiện thành công chuyến bay đầu tiên trong lịch sử động cơ phun xăng. - Năm 1908 hệ thống phun xăng cơ khí của anh em nhà Wrigh được cải tiến, lắp cho động cơ máy bay Antonêtt và trở thành loại máy bay tốt nhất thời bấy giờ. Từ đó HTPX cơ khí dùng rộng rãi trong ngành hàng không nhưng chưa thông dụng trong ngành ôtô vì lúc đó BCHK đã được cải tiến nhiều lần và còn đáp ứng được các yêu cầu đối với các chế độ hoạt động của động cơ. - Tới năm 1920, việc phun xăng kiểu cơ khí mới đựơc tâp trung nghiên cứu để lắp trên động cơ ôtô dựa trên các kết quả phun xăng trên máy bay. - Năm 1927 hãng Bosch (Đức) đã đưa vào sản xuất bơm xăng dùng cho động cơ nhiều xylanh cao tốc và tới thời gian này, các nhà chế tạo ô tô mới thực sự quan tâm tới việc phun xăng cho động cơ. Viện nghiên cứu hàng không của hãng Bosch và hãng BMV, hãng Daimler Benz công tác nghiên cứu và hoàn chỉnh một hệ thống phun xăng cơ khí có điều khiển. Năm 1937 hệ thống này được áp dụng cho động cơ máy bay, đặc biệt là loại Messerchmitt đã phá kỷ lục về tốc độ bay thời đó và được Đức quốc xã dùng làm chủ lực của không quân trong chiến tranh thế giới thứ hai 1.1.1.2. Giai đoạn từ sau chiến tranh thế giới thứ hai tới cuối những năm 1960 Đây là giai đoạn tăng công suất cho động cơ ô tô du lịch, hai hướng hoàn thiện là BCHK cải tiến và phun xăng đều đựơc thực hiện . Năm 1954 phương án phun xăng trực tiếp và bên trong xi lanh được thực hiện cho xe Mercedes Benz 300 SL. Để giảm tính phức tạp về kết cấu và giá thành, hãng Mercedes Benz đưa ra kết luận và phun vào đường ống nạp sẽ có nhiều ưu điểm hơn và thế hướng phun xăng này được tập trung phát triển và đầu những năm 1960 HTPX này đã đựơc dùng phổ biến cho se du lịch. Ngoài hãng Bosch còn có những hãng khác. Hãng Luscas (Anh) dùng hệ thông phun xăng với van trượt phân phối có điều chỉnh chân không lắp trên xe Maserati, Triumph. 1.1.1.3. Giai đoạn từ đầu những năm 1970 đến nay Nét nổi bật là việc ứng dụng kỹ thuật điện tử và vi mạch và hiệu chỉnh và điều chỉnh quá trình phun xăng đồng thời chú trọng việc tuân thủ các giới hạn độc hại trong khí thải. Ta biết rằng ở các chế độ đặc biệt như cầm chừng không tải, Nmax , tăng tốc hỗn hợp quá đậm, quá trình cháy không phải là hoàntoàn nên các thành phần độc hại như COx ,NOx ,CHx quá lớn làm ô nhiễm môitrường. Xu hướng và trở thành nguyên tắc chung của các hệ thống phun xăng 3giai đoạn này và sử dụng rất nhiều tín hiệu kiểm soát mà chúng được đưa về bộ xử lý trung tâm kiểu điện tử để tạo thành xung điều khiển ở đầu ra nhằm quyết định thời điểm phun, lưu lượng phun và tổng thời gian phun xăng tối ưu nhất . Các hệ thống phun xăng này có tên gọi chung là HTPX điều khiển bằng điện tử , gọi tắt là HTPX điện tử. Hệ thống phun xăng điện tử đầu tiên được hãng Bendix ( USA) chế tạo lắp trên ô tô năm 1957 nhưng sau đó bị gián đoạn, không đựơc chế tạo tiếp nữa . Tới năm 1967 hãng Vollkswagen( Đức) mới sử dụng đại trà các hệ thống phun xăng điện tử . Với sự phát triển của nghành công nghiệp vi mạch, các bộ xử lý trung tâm (ECU), và các bộ cảm biến ngày được càng hoàn thiện nên chất lượng hoạt động và độ tin cậy, tuổi thọ của HTPXĐT ngày càng tăng trong khi giá thành ngày càng giảm để đáp ứng các yêu cầu của con người là công suất cao, giảm tiêu hao nhiên liệu đồng thời giảm tối thiểu mức độ độc hại .cũng chính vì những lý do đó HTPX cơ khí không thể cạnh tranh nổi và tự chấm dứt sự tồn tại của mình nhưng chúng ta cũng thời nhận rằng, các HTPX cơ khí có nghĩa là phần thu thập và xử lý đồng thời nhiều tín hiệu kiểm soát được thực hiện bằng hệ thống xử lý điện tử với kỹ thuật vi mạch tiên tiến để tạo một tín hiệu đầu ra cho khâu chấp hành bằng cơ khí hay điện tử . 1.1.2. Phân loại hệ thống phun xăng - Ưu, nhược điểm 1.1.2.1 Phân loại theo số điểm phun 1. Hệ thống phun xăng một điểm Việc chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu được tiến hành ở vị trí tương tự như ở bộ chế hoà khí, sử dụng một hoặc hai vòi phun. Xăng được phun vào đường nạp, trên bướm ga. * Ưu điểm: Có cấu tạo đơn giản nên giá thành không quá cao. Được sử dụng phổ biến ở các xe có công suất nhỏ. * Nhược điểm: Không khắc phục nhược điểm cố hữu của bộ chế hoà khí là hỗn hợp tạo ra không đồng đều giữa các xilanh. 2. Hệ thống phun xăng nhiều điểm Mỗi xilanh động cơ được cung cấp nhiên liệu bởi một vòi phun riêng biệt. Xăng được phun vào đường ống nạp ví trí gần xupap nạp. * Ưu điểm: Hỗn hợp tạo ra đồng đều giữa các xilanh. * Nhược điểm : Kết cấu phức tạp, giá thành cao. 1.1.2. 2.Phân loại theo nguyên tắc làm việc của hệ thống 1. Hệ thống phun xăng cơ khí ở hệ thống này việc dẫn động, điều khiển, điều chỉnh hỗn hợp nhiên liệu được thực hiện theo một số nguyên lý cơ bản của động học, động lực học. Hệ thống phun xăng này bộc lộ rất nhiều các nhược điểm. Đó là lượng xăng phun ra không điều chỉnh chính xác, không đáp ứng kịp thời sự thay đổi của dòng khí nạp, kết cấu của các chi tiết phức tạp, 2. Hệ thống phun xăng điện tử Trong hệ thống phun xăng loại này, bộ điều khiển trung tâm sẽ thu thập các thông số làm viêc của động cơ ( thông qua hệ thống các cảm biến), sau đó xử lý các thông tin này, so sánh với chương trình chuẩn đã được lập trình. Từ đó xác định lượng xăng cần cung cấp cho động cơ và chỉ huy sự hoạt động của các 4vòi phun ( thời điểm phun và thời gian phun). * Ưu điểm - Lượng xăng phun ra được điểu chỉnh kịp thời, chính xác theo sự thay đổi của lượng khí nạp. - Công suất động cơ tăng. - Độ tin cậy cao( tức là trong thời gian sử dụng ít xảy ra sự cố) - đảm bảo nồng độ các chất động hại dưới quy định cho phép. * Nhược điểm : - Kết cấu phức tạp. - Đòi hỏi cao về chất lượng của xăng và không khí. - Giá thành cao. - Khi bảo dưỡng, sửa chữa đòi hỏi người thợ có trình độ cao. 1.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số hệ thống phun xăng 1.2.1. Hệ thống phun xăng cơ khí nhiều điểm K – Jetronic H×nh 1.1. HÖ thèng phun x¨ng c¬ khÝ nhiÒu ®iÓm 1. B×nh chøa x¨ng; 2. B¬m x¨ng ®iÖn; 3. Bé tÝch tô x¨ng; 4. Bé läc x¨ng; 5. ThiÕt bÞ hiÖu chØnh ch¹y Êm m¸y; 6. Vßi phun chÝnh; 7. §­êng èng n¹p; 8. Vßi phun khëi ®éng l¹nh; 9. ThiÕt bÞ ®iÒu chØnh ®é chªnh ¸p; 9a. ThiÕt bÞ ®iÒu chØnh ¸p suÊt nhiªn liÖu; 9b. ThiÕt bÞ ®Þnh l­îng- ph©n phèi; 10. L­u l­îng kÕ kh«ng khÝ; 10a. M©n ®o cña l­u l­îng kÕ kh«ng khÝ; 11. Van ®iÖn; 12. C¶m biÕn Lambda; 13. C«ng t¾c nhiÖt thêi gian; 14. Bé ®¸nh löa; 15. Van khÝ phô; 16. C¶m biÕn vÞ trÝ b­ím ga; 17. R¬ le ®iÒu khiÓn b¬m x¨ng;18. ECU; 19. Kho¸ ®iÖn; 20. ¾c quy Nguyên lý làm việc Bơm xăng điện loại bi gạt (2) hút xăng từ thùng chứa (1 )đưa đến bầu tích luỹ xăng (3) dưới áp suất 5 Kg/cm2, xuyên qua bầu lọc (4) đến cụm chi tiết 9, 9a, 9b. Tại đây xăng được định lượng và đưa đến các vòi phun (6). Các vòi phun này sẽ phun liên tục vào các cửa nạp của động cơ ( áp suất mở vòi phun khoảng 3,5 Kg/cm2). Xăng phun vào được trộn với không khí tạo thành hỗn hợp, đến lúc xupap nạp mở thì hỗn hợp sẽ được nạp vào xy lanh động cơ. Do kết cấu đặc biệt của bộ phân phối xăng và lưu lượng kế không khí mà lượng xăng phun ra phụ thuộc vào khối lượng không khí hút vào động cơ. Giúp 5cho động cơ làm việc ổn định ở mọi chế độ thì hệ thống phun xăng K – Jetronic trang bị thêm một số chi tiết sau: vòi phun khởi động lạnh, công tác nhiệt thời gian, thiết bị bổ xung khí nạp, bộ tiết chế sưởi nóng động Hệ thống phun xăng K – Jetronic bộc lộ rất nhiều các nhược điểm như lượng xăng phun ra không đáp ứng kịp thời sự thay đỏi của dòng khí nạp, có sai số do độ mòn của các chi tiết dẫn đến lượng xăng phun ra không chính xác, nhiều chi tiết, tốn công chăm sóc, bảo dưỡng, 1.2.2. 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 Nguyên lý làm việc của KE – Jetronic cơ bản giống như loại K – Jetronic song hoạt động của nó còn được thực hiện nhờ một số thiết bị điều khiển và hiệu chỉnh điện tử. So với hệ thống phun xăng loại K thì KE có một số đặc điểm nổi trội hơn, đó là: - Hoàn thiện hơn trong việc làm đậm hỗn hợp khi khởi động, khi chạy ấm máy, khi gia tốc hay ở chế độ toàn tải thông qua bộ điều khiển điện tử trung tâm. - Cắt phun xăng khi giảm tốc độ đột ngột. - Giới hạn số vòng quay cực đại. - Hiệu chỉnh ảnh hưởng của độ cao đến sự làm việc của động cơ. - Điều chỉnh Lambda kết hợp với bộ xúc tác khí xả. Các thông tin từ các cảm biến đưa về bộ điều khiển trung tâm sẽ được xử 6lý, sau đó bộ này phát ra xung điện chỉ huy sự làm việc của hệ thống thông qua bộ điều chỉnh áp suất kiểu thuỷ - điện. Qua thiết bị này sẽ hiệu chỉnh lượng xăng phun ra. Đây là điểm khác nhau về bản chất của qua trình hiệu chỉnh ở hệ thống KE so với hệ thống K – Jetronic. 1.2.3. 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 điện11.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; Khi động cơ đã hoạt động, xăng được bơm hút từ thùng chứa xuyên qua bầu lọc tới bộ điều chỉnh áp suất rồi được đưa tới vòi phun với áp suất khoảng 1 Kg/cm2. Đồng thời các cảm biến ghi nhận thông tin về điều kiện làm việc của động cơ và gửi về bộ điều khiển trung tâm (ECU). Với các thông tin này ECU so sánh với thông số chuẩn và điều đưa tín hiệu điều khiển vòi phun. Nhận được tín hiệu này vòi phun mở và xăng đựơc phun ra hoà trộn với không khí hút vào động cơ. ở hệ thống này xăng được phun ra tại một điểm duy nhất trên đường nạp, ngay phía trên bướm ga ( do vậy hệ thống phun xăng này còn được gọi là hệ thống phun xăng trung tâm). Lượng xăng phun ra phụ thuộc vào độ dài tín hiệu điều khiển từ ECU. Trên hệ thống này, ở các chế độ khác nhau hỗn hợp đều được ECU điều chỉnh tự động để tạo ra được hỗn hợp phù hợp với từng chế độ đồng thời đảm bảo sao cho mức độ độc hại là nhỏ nhất. Hệ thống phun xăng điện tử một điểm Mono – Jetronic không khác phục được nhược điểm cố hữu của bộ chế hoà khí là cung cấp xăng không đồng đều giữa các xi lanh của động cơ. 71.2.4. 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 1.2.5. Hệ thống phun xăng nhiều điểm LH – Jetronic LH – Jetronic là một cải tiến của hệ thống L - Jetronic, điểm khác nhau cơ bản giữa hai hệ thống là ở chỗ LH sử dụng cảm biến lưu lượng gió kiểu dây đốt nóng. L – Jetronic còn có một số cải tiến khác như LE – Jetronic, LU – Jetronic. Hai hệ thống này đều có những cải tiến nhất định để phù hợp với cấu trúc đường nạp của một số loại xe. 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. Hình1.5. Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm LH – Jetronic 81.2.6. 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. Nguyên lý hoạt động của hệ thống này cơ bản giống hệ thống phun xăng L – Jetronic. Điểm khác biệt là hệ thống phun xăng Motronic có bộ điều khiển trung tâm điều khiển tích hợp hai qua trình phun xăng và đánh lửa. Trên hệ thống này sử dụng cảm biến vị trí trục khuỷu do vậy ECU sẽ điều khiển chính xác được thời điểm phun và thời điểm đánh lửa. 1.3. Các loại cảm biến và tín hiệu vào Muốn điều khiển đúng thời điểm phun, lượng xăng phun ra thì ECU phải nắm rõ các thông số của động cơ như: vận tốc trục khuỷu, lượng gió nạp, nhiệt độ động cơ, Giải quyết vấn đề này thì hệ thống phun xăng trang bị một loạt các cảm biến. Các cảm biến này thường xuyên gửi thông tin về ECU. ECU xử lý thông tin và đưa tín hiệu tới bộ chấp hành. 1.3.1. Cảm áp suất biến áp suất đường ống nạp Cảm biến áp suất nhiên liệu sử dụng trong hệ thống phun xăng kiểu ống phân phối phát hiện áp suất của nhiên liệu trong ống phân phối. Trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu, ECU sẽ điều khiển SCV (van điều khiển hút) để tạo ra áp suất quy định phù hợp với các điều kiện lái xe. 9Hình 1.7 Cảm biến áp suất nhiên liệu 1.3.2. Cảm biến đo lưu lượng khí nạp Một thông số cơ bản giúp ECU điều khiển vòi phun phun ra lượng xăng chính xác chính là khối lượng không khí được hút vào trong động cơ. Trên HTPX được bố trí cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến này có chức năng đo lượng khí nạp vào trong động cơ và gửi các tín hiệu đo đươc tới ECU dưới dạng các tín hiệu điện. Tuỳ theo đời và hiệu xe mà HTPX có thể được trang bị một trong các loại cảm biến lưu lương khí nạp sau: - Cảm biến lưu lượng khí nạp loại cánh quay. - Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nung nóng. - Cảm biến lưu lượng khí nạp loại phim nung nóng. - Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dòng xoáy lốc Karman. - Cảm biến lưu lượng khí nạp loại đo áp suất tuyệt đối trong ống góp hút MAP. 1.3.2.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp loại cánh quay Cảm biến lưu lượng khí nạp loại cánh quay thuộc loại lưu lượngkế thể tích. Hình 1.8. giới thiệu vị trí lắp đặt của thiết bị này trên hệ thống phun xăng điện tử. Hình 1.8. 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 10 * Cấu tạo Thiết bị có cấu tạo như hình 1.9, hình 1.10. 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 1.9. 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 1.10. 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 Hình 1.11. Biểu đồ chỉ rõ mối quan hệ giữa lưu lượng không khí nạp QL, góc xoay củacánh đo gió, tín hiệu điện Us và lượng xăng lưu lượng xăng phun ra VE. 11 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.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 đothay đổi tín hiệu điện áp US gửi tới ECU. ECU xử lý quyết định lượng phun phùhợp VE. Trên hệ thống phun xăng điện tử L- Jetronic tín hiệu điện áp Us tỷ lệnghịch với khối lượng khí nạp. Hình 1.11 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. 1.3.2.2. Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nung nóng Hình 1.12. 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 1.12. Hình dạng bên ngoài của cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nung nóng. H×nh 1.13. CÊu t¹o cña c¶m biÕn l­u l­îng khÝ n¹p lo¹i d©y nung nãng. 1. M¹ch IC. 2. N¾p. 3. ¤ng khuÕch t¸n g¾n d©y nãng. 4. L­íi b¶o vÖ. 5. Vá c¶m biÕn. 6. Vßng chÆn. 7. PhÇn tö platinum 8. Khung c¨ng d©y nãng 9. Gi¸ ®ì. 12 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. 1.3.2.3 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 1.14 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. 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. 1.3.2.4 Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dòng xoáy lốc Karman Hình 1.15. 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 1.15 thì phía sau hai bên bộ phân dòng sẽ xuất hiện xoáy lốc. H×nh 1.14. C¶m biÕn l­u l­îng khÝ n¹p lo¹i phim nung nãng. a. Vá cña thiÕt bÞ ®o. b. Bé c¶m biÕn phim nung nãng 1. RÕ to¶ nhiÖt. 2. M«duyn trung gian. 3. M«duyn c«ng suÊt. 4. M¹ch ®iÖn tö. 5. PhÇn tö c¶m biÕn XOÁY LỐC KARMAN BỘ PHÂN DÒNG 13 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. a. 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 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. b.Cảm biến lưu lượngkhí nạp dòng xoáy lốc Karman kiểu sóng siêu âm 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 1.17 - Nguyên lý làm việc 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. Hình 1.16. 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. 14 Hình 1.17. 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. c. 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 1.18. 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 1.18. Cấu tạo của cảm biến độchân 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 1.19. 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 15 Hình 1.20. Mối q uan hệ giữa điện áp - áp suất * 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 1.20 1.3.3.Cảm biến tốc độ động cơ (Hình 1.21) Hình 1.21 Cảm biến tốc độ động cơ cung cấp tín hiệu cho bộ điều khiển điện tử để dùng cho nhiều chức năng. Cảm biến vị trí nói ở trên cũng có thể được dùng để đo tốc độ động cơ. Cảm biến loại điện từ được dùng trong trường hợp này, tuy nhiên bất cứ phương pháp đo vị trí nào khác cũng có thể được sử dụng. Như được biểu thị ở hình 1.22 bốn vấu sẽ lần lượt đi ngang qua cuộn cảm với mỗi vòng quay trục khuỷu. Vì vậy, nếu chúng ta đếm xung điện áp từ cuộn cảm trong một phút và chia cho bốn thì sẽ biết được tốc độ vòng/phút (RPM) của động cơ. 16 Hình 1.22. Sóng điện áp từ cuộn cảm biến vị trí trục khuỷu loại điện từ Việc này được thực hiện dễ dàng bằng mạch số. Mạch định thời chính xác giống như loại được dùng trong các đồng hồ điện tử, có thể khởi động một mạch đếm để đếm xung cho đến khi mạch định thời dừng nó lại. Bộ đếm có thể có chức năng chia bốn hoặc là một mạch chia độc lập. Trong nhiều trường hợp, đĩa cảm biến tốc độ động cơ được gắn gần bánh đà và có nhiều hơn bốn răng, trong những trường hợp như vậy, bộ đếm không thực sự đếm trong một phút trước khi tốc độ được tính nhưng kết quả thì như nhau. 1.3.4. Cảm biến vị trí bướm ga Hình 1.23 giới thiệu cách lắp đặt và điều khiển cảm biến vị trí bướm ga. Cảm biến được lắp vào một đầu trục bướm ga. Chức năng của cảm biến này là chuyển đổi góc mở lớn, bé khác nhau của bướm ga thành tín hiệu điện áp gửi về ECU. Trên các HTPX thường thấy hai loại cảm biến vị trí bướm ga - Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm - Cảm biến vị trí bướm ga kiểu cần gạt Hình 1.23. Vị trí lắp đặt cảm biến vị trí bướm ga Điện áp ra bằng 0 tại điểm chết trên Góc quay trục khuỷu b. Điện áp ra Cảm biến bướm ga Van khí phụGiảm chấn ga 17 1.3.4..1 Cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm Có cấu tạo như hình 1.24. 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 1.24. Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga kiểu tiếp điểm. 1.Tiếp điểm toàn tải 2. Đĩa cam 3. Trục bướm ga tiếp điểm không tải 4. Giắc nối dây điện Hình 1.25. Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga 1.3.4.2 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. Cảm biến bướm ga 18 Hình1.26. Sơ đồ cảm biến vị trí bướm ga loại cánh gạt 1. Cần gạt 2. Dây điện trở 3. Vị trí bướm ga đóng 4. Điện áp ra ECU 5. Vị trí bướm ga lớn 6. Điện áp 5V từ ECU tới 7. 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. 1.3.5. Cảm biến bàn đạp ga Hình 1.27.Cảm biến vị trí bàn đạp ga Có hai kiểu cảm biến bàn đạp ga : - Cảm biến vị trí bàn đạp ga, nó tạo thành một cụm cùng với bàn đạp ga. Cảm biến này là loại có một phần tử Hall, nó phát hiện góc mở của bàn bàn đạp ga. Một điện áp tương ứng với góc mở của bàn đạp ga có thể phát hiện được tại cực tín hiện ra. - Cảm biến vị trí bướm ga, nó được đặt tại họng khuyếch tán và là loại sử dụng một biến trở. 19 Hình 1.28 : Cảm biến vị trí bướm ga 1.3.6.Cảm biến tỷ lệ không khí nhiên liệu Giống như cảm biến oxy, cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu phát hiện nồng độ oxy trong khí xả. Các cảm biến oxy thông thường phải làm sao cho điện áp đầu ra có xu hướng thay đổi mạnh tại giới hạn của tỷ lệ không khí - nhiên liệu lý thuyết. Khi so sánh, cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu đặt một điện áp không thay đổi để nhận được một điện áp gần như tỷ lệ thuận với nồng độ của oxy. Điều này làm tăng độ chính xác của việc phát hiện tỷ lệ không khí-nhiên liệu. Hình minh họa trình bày một cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu được hiển thị trong máy chẩn đoán cầm tay. Một mạch duy trì điện áp không đổi ở các cực AF+ và AF- của ECU động cơ gắn trong đó. Vì vậy, vôn kế không thể phát hiện tình trạng đầu ra của cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu. Hãy sử dụng máy chẩn đoán này. Các đặc điểm đầu ra của cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu làm nó có thể hiệu chỉnh ngay khi có sự thay đổi về... liệu sau khi khởi động Ngay sau khi khởi động, ECU động cơ điều khiển phun thêm một lượng nhiên liệu phụ trong một giai đoạn xác định trước, để hỗ trợ việc ổn định sự vận hành của động cơ. Sự hiệu chỉnh làm giàu sau khởi động ban đầu này được xác định bởi nhiệt độ nước làm mát. Khi nhiệt độ thấp sự làm giàu về cơ bản sẽ tăng gấp đôi lượng nhiên liệu phun vào - Làm giàu nhiên liệu để hâm nóng động cơ - Khi sự bốc hơi nhiên liệu không tốt lúc trời lạnh, động cơ sẽ hoạt động không ổn định nếu không được cung cấp một hỗn hợp giàu xăng. Vì lý do này, khi nhiệt độ nước làm mát thấp, cảm biến nhiệt độ gửi tín hiệu đến ECU động cơ để hiệu chỉnh tăng lượng nhiên liệu phun, cho đến khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ đã được xác định trước (khoảng 600C) -Làm giàu nhiên liệu khi động cơ đầy tải khi động cơ hoạt động ở chế độ đầy tải, lượng nhiên liệu phun vào tăng lên tùy theo tải để đảm bảo sự vận hành của động cơ. Tùy theo loại động cơ mà tín hiệu đầy tải được lấy từ góc mở của bướm ga (loại tuyến tính) hay thể tích khí nạp. Sự làm giàu này có thể tăng 10– 30% tổng lượng nhiên liệu - Hiệu chỉnh tỷ lệ hòa khí trong quá trình thay đổi tốc độ động cơ Quá trình thay đổi tốc độ ở đây có nghĩa là lúc động cơ tăng hoặc giảm tốc. Trong suốt quá trình thay đổi, lượng nhiên liệu phun vào phải được tăng hay giảm để đảm bảo sự vận hành chính xác của động cơ -Hiệu chỉnh lúc tăng tốc Khi ECU nhận ra sự tăng tốc của động cơ dựa trên tín hiệu từ cảm biến bướm ga, lượng nhiên liệu phun được tăng lên để cải thiện sự hoạt động tăng tốc của động cơ - Hiệu chỉnh lúc giảm tốc Nhiệt độ nước làm mát Thấp Cao 41 Khi ECU động cơ nhận ra sự giảm tốc, nó giảm lượng nhiên liệu phun vào khi cần thiết để ngăn ngừa hỗn hợp quá đậm trong suốt quá trình giảm tốc - Sự cắt nhiên liệu Cắt nhiên liệu khi giảm tốc: Trong quá trình giảm tốc độ, nếu bướm ga đóng hoàn toàn, ECU động cơ ngắt kim phun để cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm đáng kể lượng khí thải. Khi tốc độ động cơ giảm xuống dưới một tốc độ ấn định hoặc cánh bướm ga mở, nhiên liệu được phun trở lại. Tốc độ động cơ khi ngắt nhiên liệu và tốc độ động cơ khi phun nhiên liệu trở lại sẽ cao hơn khi nhiệt độ nước làm mát thấp như trên đồ thị sau. Cắt nhiên liệu tại tốc độ động cơ cao: Để ngăn ngừa động cơ vượt tốc, kim phun sẽ ngừng phun nếu tốc độ động cơ tăng lên trên mức giới hạn. Sự phun nhiên liệu được phục hồi khi tốc độ động cơ giảm xuống dưới giới hạn - Hiệu chỉnh theo điện áp ắcquy Có một sự trì hoãn giữa thời gian mà ECU gửi tín hiệu điều khiển đến kim phun và thời gian phun thực tế. Sự trì hoãn càng dài thì thời gian mở của kim phun càng ngắn so với lượng đã tính toán trong ECU và lượng nhiên liệu phun bị giảm đi một ít, không đủ đáp ứng chế độ tải của động cơ. Do đó, cần phải có sự hiệu chỉnh thời gian mở kim theo điện áp Trong khi hiệu chỉnh theo điện áp, ECU động cơ bù trừ cho sự trì hoãn này bằng cách kéo dài thời gian tín hiệu mở kim phun thêm một đoạn, tùy theo độ dài của đoạn trì hoãn. Cắt nhiên liệu Phun trở lại Nhiệt độ nước làm mát Thấp Cao Điện áp acquy Thấp Cao 42 1.9. Bộ giảm rung động Bộ giảm rung động này dùng một màng ngăn để hấp thụ một lượng nhỏ xung của áp suất nhiên liệu sinh ra bởi lượng phun và độ nén của bơm nhiên liệu. Một số loại động cơ không có bộ giảm rung 1.10. Vòi phun 1.10.1. 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 1.52 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 1.52. Cấu tạo vòi phun 1. Lọc xăng 2. Đầu nối điện 3. Cuộn dây 4. Lò xo đóng van kim 5. Lõi từ tính 6. Kim phun 7. 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 1.53 giới thiệu vị trí đặt vòi phun 43 Hình 1.53. 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 đó là mạch điện điều khiển vòi phun chính loại điện áp cao v à Mạch điện điều khiển vòi phun chính loại điện áp thấp Hình 1.54 Mạch điện điều khiển vòi phun chính loại điện áp cao Hình. Mạch điện điều khiển vòi phun chính loại điện áp thấp 44 1.10.2 . 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. Hình 1.55. Kết cấu vòi phun khởi động lạnh. 1. Đầu nối điện 2. Đường xăng vào 3. Van kim đồng thời là lõi từ 4. Cuộn dây 5.Miệng vòi phun §©y lµ vßi phun kiÓu ®iÖn tö ho¹t ®éng theo nguyªn lý nh­ vßi phun chÝnh nh­ng tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn th«ng qua c«ng t¾c nhiÖt thêi gian. Khi bËt kho¸ ®iÖn, dßng ®iÖn dßng ®iÖn tõ ¾c quy qua r¬ le vµo c«ng t¾c nhiÖt thêi gian vµo cuén d©y cña vßi phun ra m¸t. H×nh1.56 Giíi thiÖu m¹ch ®iÖn vßi phun khëi ®éng l¹nh 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. Tiếp điểm 45 Công tắc nhiệt thời gian Cấu tạo Hình 1.57. Cấu tạo công tắc nhiệt thời gian 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. 1.11. Lọc xăng Lọc xăng có tác dụng lọc sạch các tạp chất trong xăng nhằm bảo vệ vòi phun. Có cấu tạo như hình1.58. 1. Giắc nối dây điện 2. Vỏ kim loại 3. Thanh lưỡng kim 4. Dây đốt nóng 5. Tiếp điểm công tắc Hình 1.58. Cấu tạo của bầu lọc xăng 1. Lõi lọc bằng giấy 2. Tấm lọc 3. Vách đỡ 46 Hình 1.58 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 m . 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. 47 CÂU HỎI THẢO LUẬN CHƯƠNG 1 C©u 1 : So s¸nh ­u nh­îc ®iÓm cña hÖ thèng phun x¨ng víi hÖ thèng phun c¬ khÝ dïng bé chÕ hoµ khÝ C©u 2 : T¹i sao khi ®¸nh gi¸ tiªu chuÈn khÝ x¶ theo EU th× ®éng c¬ ph¶i trang bÞ hÖ thèng phun x¨ng ®iÖn tö. C©u 3 : HÖ thèng phun x¨ng ®iªn tö lµ g× ? c¸c ph­¬ng ph¸p ph©n lo¹i C©u 4 : LÞch sö ph¸t truyÓn cña hÖ thèng phun x¨ng C©u 5 : Ph©n lo¹i c¸c hÖ thèng phun x¨ng trªn ®éng c¬ C©u 6: Nguyªn lý ®iÒu chØnh thµnh phÇn hçn hîp cña hÖ thèng phun x¨ng ®iÖn tö C©u 7: Ph©n tÝch sù phô thuéc cña l­îng nhiªn liÖu cung cÊp theo c¸c chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng c¬ C©u 8: Thu thËp c¸c sè liÖu thùc nghiÖm ®Ó x©y dùng ph­¬ng tr×nnh ®iÒu khiÓn cung cÊp nhiªn liÖu. 48 Chương II: HỆ THỐNG PHUN CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 2.1. Sơ lược về hệ thống 2.1.1. Đặc điểm của động cơ điêzen Động cơ Diesel cũng là một loại động cơ đốt trong kiểu piston, trong quá trình cấp nhiên liệu hòa trộn hỗn hợp và cháy được thực hiện chủ yếu trong thể tích buồng cháy động cơ. Hình 1.59 .Động cơ Diesel 49 +, Động cơ 4 kỳ - Kỳ thứ nhất ( kỳ nạp) Piston chuyển động từ ĐCT đến ĐCD. Không khí có áp suất thấp Pk = 130 ÷ 390 kPa được máy nén cấp vào xylanhqua xupap nạp 1. Để đảm bảo lượng không khí nạp vào xylanh lớn nhất với tổn thất áp suất nhỏ xupap nạp được mở trước khi piston đến ĐCT với góc mở sớm xupap nạp φns và đóng muộn với góc đóng muộn sau ĐCD φnm. Góc toàn bộ ứngvới xupap nạp ở trạng thái mở φn= 250÷2800 TK (góc quay trục khuỷu). Trên đồthị hành trình nạp được ứng với đường r – a. Ở cuối hành trình nạp, không khí trong xylanh đạt trị số Pa= 130÷ 390 KPa, ta = 40÷ 1300C. - Kỳ thứ hai ( kỳ nén) Piston chuyển động từ ĐCD đến ĐCT, nén không khí trong xylanh. hành trình nén được tính toán sao cho các thông số khí nén được nén đến giá trị đảm bảo bốc cháy nhiên liệu. Áp suất và nhiệt độ không khí cuối hành trình nén tăng lên đến giá trị Pc= 4500÷ 8000 KPa, tc= 530÷ 7300C. Khi đó nhiệt độ của khí néncao hơn nhiệt độ tự bốc cháy của nhiên liệu từ 160÷ 2000C. Hành trình nén được biểu thị bằng đường cong a – c trên đồ thị chỉ thị. 50 - Kỳ thứ 3 ( kỳ cháy và giãn nở ). Nhiên liệu được phun sớm vào xylanh trước khi piston đến ĐCT. Góc phun sớm được tính toán, lựa chọn để các phản ứng lý hóa của nhiên liệu được diễn ra sao cho hỗn hợp bốc cháy khi piston ở ĐCT. Đoạn đồ thị c – z ứng với thời kỳ cháy nhiên liệu. Do cháy nhiên liệu tại ĐCT, áp suất môi chất tăng lên tới Pz= 6000÷14000 KPa và nhiệt độ là tz= 1450÷ 17300C. Đường z’ – b trên đồ thị ứng vớihành trình giãn nở. Cuối hành trình giãn nở ( điểm b, áp suất và nhiệt độ khí cháy giảm : Pb= 350÷ 800 KPa nhiệt độ là tb= 630÷ 9300C.- Kỳ thứ 4 ( kỳ xả): Piston dịch chuyển từ ĐCT đến ĐCD. Hành trình xả được bắt đầu từ thời điểm mở xupap xả 2. Xupap xả được mở trước khi piston đến ĐCD gọi là góc mở sớm φms nhờ vậy làm sạch sản vật cháy trong xylanh tốt hơn. Khí xả tiếp tục xảra trong suốt quá trình xả và kết thúc khi đóng xupap xả sau ĐCT. Góc đóng muộn hơn so với điểm chết trên khoảng 40 ÷ 700TK. hành trình xả khí trong xylanh được ứng với đoạn b- r. Trên đồ thị khí xả được giãn nở, sinh công trong tuabin và năng lượng của chúng được sử dụng để dẫn động máy nén, nén không khí trước khi nạp vào xylanh. 51 Hình 1.60 : Sơ đồ chu trình công tác của động cơ 4 kỳ a, hành trình nạp; b, hành trình nén; c, hành trình cháy và giãn nở; d, hành trình xả 1, xupap hút; 2, xupap xả Hình 1.61 : Đồ thị chỉ thị mở (a) và đồ thị pha phối khí (b) của động cơ 4 kỳ. r’a’- quá trình nạp; a’c- quá trình nén; czz’b’- quá trình cháy và giãn nở; b’r”- quá trình xả; rr’- quá trình trùng điệp; hc’- góc phun sớm; cc’- góc bắt đầu cháy; hc- góc cháy trì hoãn; fx, fn- tiết diện lưu thông cửa xả và cửa nạp; ra- hành trìnhnạp; ac- hành trình nén; czz’b- hành trình cháy và giãn nở; br- hành trình xả. Trên hình vẽ trình bày toàn bộ đồ thị chỉ thị hành trình làm việc của động cơ 4 kỳ có tăng áp gồm các hành trình: r – a ( nạp), a- c ( nén), c- b ( cháy nhiên liệu và giãn nở sản phẩm cháy), b- r ( xả sản vật cháy). 52 2.1.2. Lịch sử phát triển của hệ thống DIEZEN và DIEZEN điện tử Ra đời sớm nhưng động cơ Diesel không phát triển như động cơ xăng do gây ra nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ, các vấn đề được giải quyết và Diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng hơn. Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm môi trường. Động cơ Diesel với tình hiệu quả kinh tế hơn là động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề về tiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ Diesel. Động cơ Diesel được phát minh vào năm 1892 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo nguyên lý tự cháy. Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927 Robert Bosh mới phát triển bơm cao áp ( bơm phun Bosh lắp cho động cơ Diesel trên ôtô thương mại và ô tô khách vào năm 1936). Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhắm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu. Các nhà động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm. Các biện pháp chủ yếu tập chung vào giải quyết các vấn đề: -Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu không khí. - Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp. - Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm HC. - Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả. Hiện nay các nhược điểm đó đã được khắc phục bằng cách cải tiến một số bộ phận của hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử như: - Bơm cao áp điều khiển điện tử. - Vòi phun điện tử. - Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao ( ống Rail). Với các ứng dụng mạnh mẽ về điều khiển tự động trong hệ thống nhiên liệu Diesel nhờ sự phát triển về công nghệ . Năm 1986 Bosh đã đưa ra thị trường việc điều khiển điện tử cho hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel được gọi là hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel. Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail Diesel đã được hoàn thiện. Trong động cơ Diesel hiện đại áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong èng chứa ( Rail) và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. So với các hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thông thường thì Common Rail Diesel đã đáp ứng và giải quyết được những vấn đề: - Giảm tối đa mức độ tiếng ồn. - Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, áp suất phun có thể đạt tới 184 MPa. Thời gian phun cực ngắn và tốc độ phun cực nhanh (khoảng 1,1 ms). - Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc của động cơ. 53 Do đó làm tăng hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu được nâng cao hơn. 2.2 Phân loại và đặc điểm của hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử 2.2 1. Phân loại Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử. 2.2.2. Đặc điểm các Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử 2.2.2.1. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử loại bơm dãy ( PE) điểu khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện- từ - Điều chỉnh lượng nhiên liệu phun bằng điều khiển hành trình thanh răng nhờ cơ cấu điều ga điện từ. - Điều chỉnh góc phun sớm hay muộn bằng bộ điều khiển phun sớm điện tử. 2.2..22 Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử loại bơm phân phối (VE) điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện từ - Áp suất phun đạt xấp xỉ là 80 MPa. - Cấu tạo gần giống với bơm VE thông thường. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Bơm cao áp Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Ống phân phối – Common Rail System (CRS) Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử BơmVòi phun kết hợp Bơm PE điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện từ Bơm VE điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện từ Bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả áp Loại 2 Piston Loại 3 Piston Loại 4 Piston Loại EUI Loại HEUI Bơm VE nhiều Piston hướng kính Bơm VE 1 Piston hướng trục 54 - Điều chỉnh lượng phun nhiên liệu bằng cơ cấu điều ga điện- từ ( không dùng bộ điều tốc như bơm VE thông thường). - Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun. 2.2.2.3. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả áp loại 1 Piston hướng trục - Áp suất phun đạt xấp xỉ là 130 MPa. - Vẫn phải có bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam đĩa, vành con lăn, cam đĩa, piston, van tắt máy, cơ cấu điều khiển phun sớm. - Không có quả ga, piston không có lỗ ngang. - Điều chỉnh lượng phun nhiên liệu bằng van xả áp . - Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun. 2.2.2.4. Đặc điểm Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả áp loại nhiều Piston hướng kính - Vẫn phải có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào trong khoang bơm. - Áp suất cao hơn với loại piston hướng trục. - Hệ thống tạo áp suất nhiên liệu và phân phối nhiên liệu khác so với loại hướng trục. 2.2.2.5. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Ống phân phối – Common Rail System ( CRS) - Áp suất phun rất cao ( 21300 2200 /kg cm ). - Thời gian phun cực ngắn, tốc độ phun cực nhanh ( 1,1 ms = 1 lần phun mồi + 1 lần phun chính thức ). - Các chi tiết trong hệ thống cao áp được chế tạo một cách rất chính xác ( khe hở giữa kim phun và xylanh phun là: 0,5÷ 2 µm ). 2.2.2.6. Hệ thống nhiên liệu Diesel EUI (Electronic Control Unit Injection ) Vòi phun với áp suất cao, tạo ra áp suất phun lên tới 207 MPa, ở tốc độ định mức nó phun tới 19 lần/s. Áp suất cao được tạo ra là do trục cam tác động vào vòi phun thông qua vấu cam hoặc có thêm cơ cấu đòn gánh. Môdun điều khiển điện tử ECM xác định thời điểm và lượng nhiên liệu cần phun . 2.2.2.7. Hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI HEUI ( Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Injector – Tác động thủy lực điều khiển điện tử ). HEUI cũng được điều khiển bằng Môdun ECM. Phun nhiên liệu bằng áp suất dầu từ 800 đến 3000 Psi được bơm cao áp đưa vào vòi phun. Quá trình phun được điều khiển bằng van điện từ nhận tín hiệu điều khiển từ ECM. Áp suất phun đối với hệ thống nhiên liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơ, mà được điều khiển bằng điện tử. Hệ thống HEUI cho phép nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng như tiếng ồn của động 55 2.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các chi tiết của hệ thống Common rail 2.3.1. Cấu tạo chung : Hình1.62: Cấu tạo hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với ống phân phối Hệ thống Common Rail gồm các khối chức năng : - Khối cấp dầu thấp áp : Thùng dầu, bơm tiếp dầu, bộ lọc dầu, ống dẫn dầu và đường dầu hồi. - Khối cấp dầu cao áp : Bơm áp cao, Ống phân phối dầu cao áp đến các vòi phun ( ống rail, ống chia chung), các tyo cao áp, van an toàn và van xả áp, vòi phun. - Khối cơ – điện tử : các cảm biến và tín hiệu, ECU và EDU ( nếu có), vòi phun, các van điều khiển nạp( còn gọi là van điều khiển áp suất rail) 2.3.2. Nguyên lý hoạt động Nhiên liệu được dẫn lên từ bơm tiếp dầu đặt trong bơm áp cao được nén tới áp suất cần thiết. Pittong trong bơm áp cao tạo ra áp suất phun cần thiết , áp suất này thay đổi theo tốc độ động cơ và điều kiện tải từ 20 Mpa ở chế độ không tải đến 135 Mpa ở chế độ tải cao và tốc độ vận hành cao ( trong các hệ thống Diesel điện tử thông thường thì áp suất này từ 10 đến 80 Mpa. ECU điều khiển SCV ( van điều khiển nạp ) để điều chỉnh áp suất nhiên liệu, điều chỉnh lượng nhiên liệu đi vào bơm áp cao. ECU luôn theo dõi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối bằng cảm biến áp suất nhiên liệu và thực hiện điều khiển phản hồi. Cảm biến áp suất Lọc nhiên liệu Bơm nhiên liệu Common rall Bộ giới hạn áp suất Thùng nhiên liệu Các tín hiệu từ cảm biến Vòi phun 56 2.4 CÁC CẢM BIẾN Hình1.63 : Sơ đồ khối các cảm biến Vị trí các cảm biến Hình 1.64 : Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel với bơm cao áp 1. Cảm biến tốc độ 5. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 2. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 6. Cảm biến áp suất tuabin 3. Cảm biến vị trí bàn đạp ga 7. Cảm biến vị trí trục khuỷu 4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp 57 Hình 1.65 : Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel ống phân phối 1. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 6. Cảm biến vị trí trục cam 2. Cảm biến áp suất nhiên liệu 7. Cảm biến nhiệt độ nước 3. Cảm biến lưu lượng không khí nạp 8. Cảm biến áp suất tuabin 4. Cảm biến vị trí bàn đạp ga 9. Cảm biến vị trí trục khuỷu 5. Cảm biến nhiệt độ khí nạp 2.4.2. Cấu tạo và hoạt động của các cảm biến 2.4.2.1 Cảm biến bàn đạp ga Hình 1.66.Cảm biến vị trí bàn đạp ga Có hai kiểu cảm biến bàn đạp ga : - Cảm biến vị trí bàn đạp ga, nó tạo thành một cụm cùng với bàn đạp ga. Cảm biến này là loại có một phần tử Hall, nó phát hiện góc mở của bàn bàn đạp ga. Một điện áp tương ứng với góc mở của bàn đạp ga có thể phát hiện được tại cực tín hiện ra. - Cảm biến vị trí bướm ga, nó được đặt tại họng khuyếch tán và là loại sử dụng một biến trở. 58 Hình 1.67 : Cảm biến vị trí bướm ga 2.4.2.2 Cảm biến tốc độ động cơ. Hình 1.68 : Cảm biến tốc độ động cơ Cảm biến tốc độ động cơ được lắp trong bơm cao áp. Nó gồm có một rôto được lắp ép lên một trục dẫn động, và một cảm biến( là 1 cuộn dây). Điện trở của cuộn dây ở 020 C là 205 – 255 . Các tín hiệu điện được tạo ra trong cảm biến (cuộn dây) phù hợp với sự quay của rôto Hình 1.69 : Quan hệ giữa sự quay của rôto và dạng sóng sinh ra - ECU sẽ đếm số lượng xung để phát hiện ra tốc độ động cơ. - Rôto tạo nửa vòng quay đối với mỗi vòng quay của động cơ. - ECU sẽ phát hiện góc tham khảo này từ phần răng sóng bị mất, mà răng này được bố trí trên chu vi của rôto. 59 2.4.2.3. Cảm biến vị trí trục khuỷu. Hình 1.70 : Cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến vị trí trục khuỷu được lắp lên thân máy. Nó phát hiện vị trí tham khảo của góc trục khuỷu dưới dạng tín hiệu TDC. Cảm biến vị trí trục khuỷu kiểu ống phân phối tạo ra các tín hiệu tốc độ động cơ (NE). Nó phát hiện góc trục khuỷu trên cơ sở các tín hiệu NE đó. Hoạt động : Một xung được tạo ra khi phần nhô ra lắp trên trục khuỷu đi đến gần cảm biến do sự quay của trục khuỷu. Một xung được tạo ra đối với mỗi vòng quay của trục khuỷu và nó được phát hiện dưới dạng một tín hiệu vị trí tham khảo của góc trục khuỷu. 2.4.2.4. Cảm biến vị trí trục cam. Cảm biến vị trí trục cam sử dụng trên một số động cơ thay cho vị trí tham khảo góc quay của trục khuỷu được phát hiện dưới dạng một tín hiệu G. Cảm biến vị trí trục cam sử dụng một phần từ Hall. Trigơ định giờ trên bánh răng phối khí sẽ phát hiện vị trí của trục cam bằng việc phát ra một tín hiệu đối với hai vòng quay của trục khuỷu. 2.4.2..5. Cảm biến áp suất tuabin. Cảm biến áp suất tăng áp tua-bin được nối với đường ống nạp qua một ống mềm dẫn không khí và một VSV, và phát hiện áp suất đường ống nạp (lượng không khí nạp vào). Hình 1.71: Cảm biến vị trí trục cam 60 Hình 1.72 : Cảm biến áp suất tuabin 2.4.2.6. Cảm biến nhiệt độ. Hình 1.73 : Cảm biến nhiệt độ Có 3 kiểu cảm biến nhiệt độ được sử dụng để điều khiển EFI- Diesel: - Cảm biến nhiệt độ nước được lắp trên thân máy để phát hiện nhiệt độ của nước làm mát động cơ. - Cảm biến nhiệt độ khí nạp được lắp lên ống nạp của động cơ để phát hiện nhiệt độ của không khí nạp vào. - Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu được lắp lên bơm và phát hiện nhiệt độ của nhiên liệu Hình 1.74 : Cấu tạo và đặc tính của cảm biến nhiệt độ 61 Mỗi kiểu cảm biến nhiệt độ đều có một nhiệt điện trở lắp bên trong, giá trị điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ và đặc tính của nó được mô tả trong biểu đồ. 2.4.2.7. Cảm biến áp suất nhiên liệu. Cảm biến áp suất nhiên liệu sử dụng trong điezen kiểu ống phân phối phát hiện áp suất của nhiên liệu trong ống phân phối. Trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu, ECU sẽ điều khiển SCV (van điều khiển hút) để tạo ra áp suất quy định phù hợp với các điều kiện lái xe. Hình 1.75 : Cảm biến áp suất nhiên liệu 2.4.2.8. Cảm biến lưu lượng khí nạp. Hình 1.76 : Cảm biến lưu lượng khí nạp Một cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy được sử dụng trong diezen EFI kiểu ống phân phối để phát hiện lượng không khí nạp vào. 2.5 Bộ phận chấp hành 2.5.1. Bơm áp cao 2.5.1.1. Bơm áp cao loại 2 pittong a. Cấu tạo 62 Hình 1.77 : Cấu tạo bơm áp cao loại 2 pitton 1. Van hút 2. Pittong 3. Cam không đồng trục 4. SCV ( Van điều khiển nạp ) 5. Van phân phối 6. Bơm cấp liệu b. Nguyên lý vận hành Píttông B dẫn nhiên liệu vào trong khi pittông A bơm nhiên liệu ra. Do đó, píttông A và B lần lượt hút nhiên liệu từ bơm cấp liệu vào khoang cao áp và bơm nhiên liệu ra ống phân phối. Việc quay của cam lệch tâm làm cho cam vòng quay với một trục lệch. Cam vòng quay và đẩy một trong hai pittông đi lên trong khi đẩy pittông kia đi xuống hoặc ngược lại đối với hướng đi xuống. Piston B bị đẩy xuống để nén nhiên liệu và chuyển nó vào ống phân phối khi píttông A bị kéo xuống để hút nhiên liệu vào. Ngược lại, khi pittông A được đẩy lên để nén nhiên liệu và dẫn nó đến ống phân phối thì pittông B được kéo lên để hút nhiên liệu lên. Hình 1.78: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 2 pittong 63 c. Bơm cấp liệu Hình 1.79 : Bơm cấp liệu kiểu bánh răng lồng vào nhau 1. Rô to ngoài 2. Rô to trong 3. Bộ phận hút 4. Bộ phận xả 5. Dầu từ thùng dầu vào 6. Dầu đến bơm cao áp 2.5.1.2. Bơm áp cao loại 3 pitton a. Cấu tạo Hình 1.80 : Cấu tạo bơm áp cao loại 3 pitton 1. Trục lệch tâm 6. Bơm cấp liệu 2. Cam lệch tâm 7. PCV- Van ĐK nạp 3. Piston bơm 8. Đường dầu hồi 4. Van nạp 9.Dầu hồi về từ ống rail 5. Lò xo hồi vị 10.Đường dầu đến ống rail b. Nguyên lý vận hành Nguyên lý của bơm cao áp dùng có ba píttông như được mô tả và gửi nhiên liệu vào ống phân phối bằng cách lần lượt hút vào và bơm ra. Bơm áp cao điều khiển lượng nhiên liệu dẫn vào pittông bằng PCV (van nam châm tỉ lệ), nó có các chức năng giống như của SCV (van điều khiển hút). 64 Hình 1.81 : Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 3 pittong c. Bơm cấp liệu Hình 1.82 : Bơm cấp liệu kiểu bánh răng ăn khớp 1. Đường dầu vào từ bình nhiên liệu 2.Đường dầu ra khoang cao áp 3. Thân bơm 4. Bánh răng 2.5.1.3. Bơm áp cao loại 4 pitton a. Cấu tạo Hình 1.83 : Cấu tạo bơm áp cao loại 4 pitton( Dùng cho động cơ 2KD-FTV) 1. SCV 4. Cam lệch tâm 2. Van một chiều 5. Van phân phối 3. Pittong 65 Nhiên liệu được nạp bởi bơm cấp liệu sẽ di chuyển qua SCV và van một chiều, và được nén bởi pítttông và được bơm qua van phân phối đến ống phân phối. 2.5.2. Ống phân phối Ống phân phối chứa nhiên liệu sáp suất cao được tạo ra bởi bơm cao áp, và phân phối nhiên liệu đó qua các ống phun tới các vòi phun của xi lanh Cảm biến áp suất nhiên liệu phát hiện áp suất trong ống phân phối và truyền tín hiệu tới ECU. Trong trường hợp hệ thống bị trục trặc, trong đó áp suất trong ống phân phối lên cao tới mức không bình thường thì van này mở và xả áp suất. Nhiên liệu được hồi về bình nhiên liệu. Hình 1.84 : Cấu tạo ống phân phối 2.5.3 Bộ hạn chế áp suất Bộ hạn chế áp suất không hoạt động Bộ hạn chế áp suất hoạt động Hình 1.85 : Hoạt động của bộ hạn chế áp suất Bộ hạn chế áp suất được vận hành cơ khí thông thường để xả áp suất trong trường hợp áp suất trong ống phân phối lên cao tới mức không bình thường. 66 2.5.4. Van xả áp ( Bộ điều chỉnh áp suất ) Hình 1.86 : Hoạt động của bộ điều chỉnh áp suất. Khi áp suất nhiên liệu của ống phân phối cao hơn áp suất phun mong muốn thì van xả áp suất nhận được một tín hiện từ ECU động cơ để mở van và hồi nhiên liệu ngược về bình nhiên liệu để cho áp suất nhiên liệu có thể trở lại áp suất phun mong muốn. 2.5.6. Van điều khiển hút (SCV) Có nhiều cách gọi van điều khiển hút tùy thuộc vào từng hãng : Toyota : SCV Bosch : PCV ( Pressure control vale ) Delphi : IMV ( Inlet Metering Vale ) Nhiên liệu được nạp bởi bơm cấp liệu sẽ di chuyển qua SCV và van một chiều, và được nén bởi pítttông và được bơm qua van phân phối đến ống phân phối. SCV hoạt động dưới sự điều khiển theo chu kỳ làm việc của ECU. Đồng thời, việc điều khiển dòng điện được thực hiện để hạn chế dòng điện truyền trong quá trình bật lên “ON”, vì vậy ngăn ngừa cho cuộn dây trong SCV không bị hư hỏng. Để điều chỉnh việc tạo áp ra suất nhiên liệu, thì lượng nhiên liệu đi vào bơm cao áp được điều chỉnh bằng cách thay đổi thời gian mở /đóng của SCV Hình 1.87 : Hoạt động của SCV 67 2.5.7. Vòi phun Các tín hiện từ ECU được khuếch đại bởi EDU để vận hành vòi phun. Điện áp cao được sử dụng đặc biệt khi van được mở để mở vòi phun. Lượng phun và thời điểm phun được điều khiển bằng cách điều chỉnh thời điểm đóng và mở vòi phun tương tự như trong hệ thống EFI của động cơ xăng. 2.5.7. 1 Cấu tạo Vòi phun của Common rail khác với vòi phun của hệ thống nhiên liệu Diesel thông thường ở chỗ gồm 2 phần : + Phần trên là một van điện tử được điều khiển từ ECU hoặc EDU + Phần dưới là phần vòi phun cơ khí nhưng cũng rất khác vơí vòi phun thông thường: Đó là lò xo rất cứng của vòi phun thông thường được thay bằng một chốt tỳ khá dài ( dài nhất của vòi phun). Để đóng chặt kim phun thì phải cấp áp suất rail vào khoang chốt tỳ . Khoang chốt tỳ có 2 van tiết lưu : + Tiết lưu số 1 : Thông với reco tyo cao áp từ ống phân phối đến + Tiết lưu số 2 : Thông với khoang của van điện ( để nếu van điện mở thì áp suất ở khoang chốt tỳ sẽ xả về đường dầu hồi ). Hình 1.88 : Cấu tạo vòi phun 1. Van ngoài 6. Van trong 2.Tiết lưu 2 7. Đường dầu hồi 3. Tiết lưu 1 8. Khoang chốt tỳ 4. Đường dầu từ ống phân phối 9.Lò xo hồi vị 5. Chốt tỳ 10.Kim phun 68 2.5.7.2. Hoạt động Khi động cơ khởi động