ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI TRÊN XE CAMRY 2007
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI TRÊN XE CAMRY 2007
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.. 3
CHƯƠNG 1. 5
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG.. 5
ĐIỆN TỬ EFI TRÊN CAMRY 2007. 5
1.1. Giới thiệu chung......5
1.1.1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử EFI5
1.1.2. Ưu nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử so với bộ chế hòa khí6
1.2. Hệ thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô camry 2007 ..8
1.2.1. Cấu tạo. 8
1.2.2. Nguyên lý hoạt động. 11
CHƯƠNG 2. 13
PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHUN XĂNG.. 13
ĐIỆN TỬ EFI TRÊN XE CAMRY 2007. 13
2.1. Hệ thống điều khiển điện tử
2.1.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp. 13
2.1.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp. 14
2.1.3. Cảm biến vị trí bướm ga. 15
2.1.4. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát17
2.1.5. Tín hiệu đánh lửa động cơ. 18
2.1.6. Cảm biến Ôxy. 19
2.1.7. Cảm biến vị trí trục khuỷu. 21
2.1.8. Cảm biến vị trí trục cam.. 22
2.1.9. Cảm biến kích nổ. 23
2.1.10. Bộ điều khiển trung tâm ECU.. 24
2.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu
2.2.1 Bơm nhiên liệu. 25
2.2.2. Vòi phun. 27
2.2.3. Bộ lọc nhiên liệu. 28
2.3 Bộ phận nạp khí
CHƯƠNG 3. 30
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHUN XĂNG.. 30
ĐIỆN TỬ EFI TRÊN Ô TÔ CAMRY 2007. 30
3.1 Giới thiệu động cơ 2GR-FE
3.2. Tính toán kiểm nghiệm
3.2.1. Tính toán nhiệt động cơ 2GR-FE.. 31
3.2.2. Tính toán chế độ phun. 43
CHƯƠNG 4. 48
HƯỚNG DẪN KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHUN XĂNG.. 48
ĐIỆN TỬ EFI TRÊN Ô TÔ CAMRY 2007. 48
4.1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô camry 2007...…49
4.1.1.Bảo dưỡng cấp một49
4.1.2.Bảo dưỡng cấp hai49
4.1.3.Các công việc khi bảo dưỡng kỹ thuật49
4.2. Các hư hỏng của hệ thống phun xăng điện tử trên ô tô Camry 2007
4.2.1. Các hư hỏng của bộ lọc nhiên liệu. 54
4.2.2. Các hư hỏng bơm cao áp. 54
4.2.3. Các hư hỏng của vòi phun. 54
4.2.4. Các hư hỏng của đường ống dẫn nhiên liệu. 55
4.3. Giới thiệu hệ thống chuẩn đoán OBD
4.3.1 Kiểm tra đèn báo kiểm tra động cơ. 56
4.3.3 Chế độ thử. 57
4.3.4 Xoá các mã chẩn đoán hư hỏng. 58
KẾT LUẬN.. 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 60
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển của xã hội thì phương tiện giao thông cũng phát triển không ngừng kéo theo đó là vấn đề ô nhiễm môi trường mà những phương tiện này thải ra ngày càng trầm trọng, thậm chí ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người. Bên cạnh đó sự gia tăng giá đột biến của giá xăng dầu và tiêu chuẩn của khí thải của động cơ ôtô ngày càng khắt khe buộc các nhà khoa học trên thế giới không ngừng nghiên cứu tìm ra biện pháp nhằm tiết kiệm nhiên liệu kèm theo giảm khí thải ở động cơ đốt trong.nghành công nghiệp ôtô đã cho ra đời rất nhiều loại ôtô với các tinh năng và công dụng khác nhau. Nhiều giảm pháp được đưa ra, một trong những giải pháp được xem là thành công nhất hiện nay (áp dụng cho động cơ sử dụng nhiên liệu xăng) đó là cho ra đời động cơ EFI (hỗn hợp được tạo bên trong buồng đốt của động cơ, với sự nạp và cháy phân lớp) với hệ thống phun xăng trực tiếp. Hệ thống phun xăng điện tử EFI ra đời là một trong những giải pháp cho vấn đề nói trên. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, điện tử và tin học đã giúp nghành công nghiệp ôtô thiết kế chế tạo thành công các hệ thống phun xăng điện tử EFI có kết cấu nhỏ gọn, độ chính xác cao, an toàn, hiệu quả, vì vậy đã nâng cao được công suất động cơ, giảm được ô nhiễm môi trường. Với mục đính củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, đồng thời làm quen với công tác nghiên cứu khoa học góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống nhiên liệu trên ô tô. Em đã đựơc giao thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Khai thác kỹ thuật hệ thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô camry 2007”.
- Đề tài bao gồm những nội dung chính sau:
Chương 1: Giới thiệu chung về hệ thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô camry 2007
Chương 2: Phân tích kết cấu hệ thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô camry 2007
Chương 3: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô camry 2007
Chương 4: Hướng dẫn khai thác kỹ thuật hệ thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô camry 2007
Trong quá trình làm đồ án, Em được sự gúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy hướng dẫn: Đỗ Thành Phương ……… và các thầy trong Bộ môn Ô tô– Khoa Cở Khí.
Do hạn chế về mặt thời gian, năng lực bản thân đồng thời đây là những hệ thống mới và tài liệu bằng tiếng anh nên đồ án của em còn rất nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy, các bạn để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn.
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG
ĐIỆN TỬ EFI TRÊN CAMRY 2007
1.1. Giới thiệu chung
Xu thế phát triển của các nhà sản xuất ô tô là nghiên cứu hoàn thiện quá trình hình thành hỗn hợp cháy để đạt được sự cháy hết, tăng tính kinh tế nhiên liệu và giảm được hàm lượng độc hại của khí xả thải ra môi trường. Công nghệ phun xăng điện tử EFI (Electronic Fuel Injection) là một giải pháp cho vấn đề ấy. Hiện nay, hệ thống này được các nhà sản xuất áp dụng trên nhiều loại xe, nhất là cho các dòng xe ô tô du lịch. Trước tiên, hãy bắt đầu bằng việc lịch sử ra đời và phát triển hệ thống này.
Hệ thống phun xăng điện tử EFI là hệ thống điều khiển tích hợp cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa của động cơ, cho phép cung cấp lượng xăng chính xác dưới sự điều khiển của ECU theo sự thay đổi tốc độ động cơ và tải trọng, dẫn đến việc phân phối đều nhiên liệu tới từng xi lanh.
1.1.1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử EFI
Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Mỹ đã nghĩ ra cách phun nhiên liệu cho một máy nén khí. Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả. Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 kỳ tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên động cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu quả thấp). Tuy nhiên, sau đó sáng kiến này đã rất thành công trong việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí. Trong hệ thống phun xăng này nhiên liệu được phun trực tiếp vào trước xupap nạp nên có tên goi là K - Jetronic. Hệ thống K - Jetronic được đưa vào sản xuất ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng cho việc phát triển hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE - Jetronic, Mono – Jetronic, L – Jetronic, Motronic…..
Do hệ thống phun xăng cơ khí có nhiều nhược điểm nên đầu những năm 80 của thế kỷ này, hãng BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun xăng sử dụng kim phun điều khiển bằng điện, có hai 2 loại : hệ thống L – Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp) và D – Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định dựa vào áp suất trên đường ống nạp).
Đến năm 1984, người Nhật đã mua bản quyền của hãng BOSCH và đã ứng dụng hệ thống phun xăng L – Jetronic và D – Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dung với động cơ 4A – ELU). Đến những năm 1987, hãng Nissan dung L – Jetronic thay bộ chế hòa khí của xe Sunny.
Việc điều khiển EFI có thể chia làm hai loại, dựa trên sự khác nhau về phương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun. Một là một loại mạch tương tự, loại này điều khiển lượng phun dựa vào thời gian cần thiết để nạp và phóng vào tụ điện. Loại khác là loại được điều khiển bằng vi xử lý,loại này sử dụng dữ liệu lưu trong bộ nhớ để xác định lượng phun.
Loại hệ thống EFI điều khiển bằng mạch tương tự là loại được Toyota sử dụng lần đầu tiên trong hệ thống EFI của nó. Loại điều khiển bằng vi xử lý được bắt đầu sử dụng vào năm 1983.
Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bằng vi xử lý được sử dụng trong xe của Toyota gọi là TCCS (Toyota Computer Controlled System – hệ thống điều khiển bằng máy tính của Toyota ), nó không chỉ điều khiển lượng phun mà còn bao gồm ESA (Electronic Spark advance – đánh lửa sớm điển tự) để điều khiển thời điểm đánh lửa ; ISC (Idle speed control – điều khiển tốc độ không tải) và các hệ thống điều khiển khác cũng như chức năng chẩn đoán và dự phòng. Loại EFI mạch tương tự và vi điều khiển bằng bộ vi xử lý về cơ bản là giống nhau, nhưng có thể nhận thấy một vài điểm khác nhau như các lĩnh vực điều khiển và độ chính xác. Trải qua thời gian hệ thống phun xăng điện tử EFI không ngừng cải tiến, bổ sung và hoàn thiện hơn.
1.1.2. Ưu nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử so với bộ chế hòa khí
a) Ưu điểm
+Có thể cấp hỗn hợp không khí - nhiên liệu đồng đều đến từng xylanh.
Do mỗi xylanh đều có vòi phun và lượng nhiên liệu phun được điều khiển chính xác bằng ECU theo sự thay đổi về tốc độ động cơ và tải trọng nên có thể phân phối đều đến từng xylanh. Mặt khác, vì tỷ lệ không khí - nhiên liệu có thể điều khiển tự do nhờ ECU bằng việc thay đổi thời gian hoạt động của vòi phun nên hỗn hợp khí - nhiên liệu được phân phối đều đến tất cả các xylanh, kết quả tỷ lệ không khí – nhiên liệu sẽ tối ưu .
+ Có thể đạt được tỷ lệ không khí - nhiên liệu chính xác với tất cả các dải tốc độ động cơ.
Vòi phun đơn của bộ chế hoà khí không thể điều khiển chính xác tỷ lệ không khí - nhiên liệu ở tất cả các dải tốc độ, đó là dải tốc độ không tải, tốc độ trung bình và tốc độ cao, khi khởi động, khi tăng tốc, khi phát huy hết công suất... nên hỗn hợp phải được làm đậm khi chuyển từ hệ thống này sang hệ thống khác. Vì thế nên rất dễ xẩy ra hiện tượng không bình thường ( ví dụ như nổ trong đường ống nạp...) trong quá trình chuyển đổi cũng như có sự không đồng đều khá lớn trong từng xylanh nên hỗn hợp phải được làm đậm hơn.
Hệ thống EFI có bộ điều khiển trung tâm ECU sẽ điều chỉnh lượng nhiên liệu và độ mở bướm ga, cho phép điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp không khí- nhiên liệu phù hợp, chính xác với mỗi tốc độ trong dải chế độ động cơ và trong bất kỳ chế độ tải trọng nào nên nó có ưu điểm rất lớn trong việc kiểm soát khí xả và nâng cao tính kinh tế của nhiên liệu.
+ Đáp ứng kịp thời với sự thay đổi của góc mở bướm ga.
Ở bộ chế hoà khí, từ vòi phun đến xylanh có một khoảng cách dài cũng như có sự chênh lệch lớn giữa tỷ trọng xăng và không khí nên xuất hiện sự chậm trễ khi xăng đi vào xylanh tương ứng với sự thay đổi của luồng khí nạp. Mặc dù vậy, ở hệ thống EFI vòi phun được bố trí ở gần xylanh và được nén với áp suất khoảng 2 -3 kg/cm2, cao hơn so với áp suất đường nạp, cũng như nó được phun qua một lỗ nhỏ nên nó dễ dàng tạo thành dạng sương mù. Do vậy lượng phun xăng thay đổi tương ứng với sự thay đổi của lượng khí nạp tuỳ theo sự đóng mở của bướm ga, nên hỗn hợp khí - nhiên liệu phun vào trong các xylanh thay đổi ngay lập tức theo độ mở của bướm ga.
+ Hiệu chỉnh hỗn hợp không khí - nhiên liệu.
Việc hiệu chỉnh hỗn hợp không khí – nhiên liệu này thể hiện ở hai yếu tố đó là bù lại tốc độ thấp và cắt nhiên liệu khi giảm tốc, cụ thể là
- Bù tại tốc độ thấp : Khả năng tải tại tốc độ thấp được nâng cao do nhiên liệu ở dạng sương mù được phun ra bởi vòi phun khởi động lạnh khi động cơ khởi động cũng như lượng không khí được hút qua van không tải nên khả năng tải được duy trì ngay lập tức sau khi khởi động.
- Cắt nhiên liệu khi giảm tốc : Trong quá trình giảm tốc, động cơ chạy với tốc độ cao ngay cả khi bướm ga đóng kín. Do vậy, lượng khí nạp vào xylanh giảm xuống và độ chân không trong đường ống nạp trở nên rất lớn. Ở chế hoà khí, xăng bám trên thành của đường ống nạp sẽ bay hơi và vào bên trong xylanh động cơ do độ chân không tăng lên đột ngột làm cho hỗn hợp quá đậm, quá trình cháy xẩy ra không hoàn toàn và làm cho nồng độ HC trong khí xả tăng lên. Ở động cơ EFI, việc phun nhiên liệu bị loại bỏ khi bướm ga đóng kín, do vậy nồng độ HC trong khí thải giảm xuống và làm giảm tiêu hao nhiên liệu.
+ Nạp hỗn hợp khí - nhiên liệu có hiệu quả.
Ở bộ chế hoà khí, dòng không khí bị thu hẹp lại bằng họng khuếch tán để tăng tốc độ dòng khí, tạo nên độ chân không bên dưới họng khếch tán làm cho nhiên liệu được hút vào trong xylanh. Tuy nhiên họng khếch tán làm cản trở dòng khí nạp, còn ở động cơ EFI một áp suất nhiên liệu xấp xỉ 2 - 3 kg/cm2 luôn được bơm cung cấp đến động cơ để nâng cao khả năng phun sương của hỗn hợp không khí - nhiên liệu, do vậy không cần có họng khếch tán nên dòng khí nạp không bị cản trở cũng như có thể tận dụng quán tính của dòng khí để tăng lượng không khí nạp cho một chu trình.
b) Nhược điểm
Ngoài những ưu điểm trên thì hệ thống phun xăng điện tử EFI có một số điểm hạn chế so với hệ thống nhiên liệu xăng dùng bộ chế hòa khí, đó là 3 nhược điểm sau:
+ Cấu tạo của hệ thống phức tạp, yêu cầu khắt khe về chất lượng xăng và không khí (chất lượng lọc phải rất tốt), công tác bảo dưỡng sửa chữa khó, đòi hỏi trình độ chuyên môn cao.
+ Giá thành còn đắt.
+ Độ tin cậy phụ thuộc nhiều vào hệ thống điều khiển
Tuy nhiên, với đà phát triển hiện nay của kỹ thuật phun xăng, với sự giảm giá thành liên tục của các linh kiện, thiết bị điện tử và nhất là với những quy định càng ngày càng ngặt nghèo về mức độ độc hại của khí xả thì hệ thống phun xăng điện tử EFI sẽ ngày càng được sử dụng rộng rãi trên các phương tiện cơ giới đường bộ.
1.2. Hệ thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô camry 2007
1.2.1. Cấu tạo
Hệ thống phun xăng điện tử EFI gồm có 3 phần chính: cấp xăng, dẫn không khí nạp và điều khiển điện tử.
+ Hệ thống cấp xăng có bơm xăng điện cấp xăng có áp suất qua bầu lọc theo đường ống vào các vòi phun. Trên đường ống có lắp van điều chỉnh áp suất giữ áp suất xăng ở đầu vòi phun là 2.3 - 2.6 kg/cm2 ở vòng quay không tải và 2.7 - 3.1 kg/cm2 ở vòng quay định mức. Từ van điều chỉnh áp suất có đường dẫn xăng thừa về thùng. Các vòi phun được điều khiển phun theo quy luật đồng thời phun một lượng xăng xác định vào đường ống nạp không khí tuỳ theo tín hiệu từ hộp điều khiển điện tử ECU. Các vòi phun hoạt động đồng thời, mỗi chu kỳ động cơ phun hai lần, mỗi lần một nữa liều phun.
+ Hệ thống dẫn không khí nạp gồm có: Bầu lọc gió, hộp bướm ga và cụm đường ống nạp có nhiệm vụ cung cấp không khí nạp vào buồng cháy.
+ Hệ thống điều khiển điện tử với ECU và các cảm biến có chức năng tiếp nhận và xử lý các tín hiệu từ các cảm biến cung cấp tới. Hộp ECU có vai trò như bộ não, xử lý các thông số và đưa ra các phản hồi để hệ thống vận hành đạt hiệu quả nhất. Các thông số quan trọng đó là lưu lượng không khí nạp vào, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát, số vòng quay động cơ, nồng độ oxy trong khí thải và vị trí bướm ga.
Dưới đây là sơ đồ cấu tạo của hệ thống phun xăng điện tử EFI
Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử EFI
1. Bình Xăng; 2. Bơm xăng điện ; 3. Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm; 4. Lọc Xăng; 5. Bộ lọc than hoạt tính; 6.Lọc không khí ; 7. Cảm biến lưu lượng khí nạp; 8.Van điện từ ; 9. Môtơ bước; 10. Bướm ga; 11. Cảm biến vị trí bướm ga; 12. Ống góp nạp; 13. Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 14. Bộ ổn định áp suất; 15. Cảm biến vị trí trục cam; 16. Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu; 17. Ống phân phối nhiên liệu; 18. Vòi phun; 19. Cảm biến tiếng gõ; 20. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 21. Cảm biến vị trí trục khuỷu; 22. Cảm biến ôxy.
1.2.2. Nguyên lý hoạt động
Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm nhiên liệu kiểu cánh gạt qua bình lọc nhiêu liệu để lọc sách các tạp chất sau đó tới bộ giảm rung, bộ phận này có nhiệm vụ hấp thụ các dao động nhỏ của nhiên liệu sự phun nhiện liệu gây ra. Sau đó qua ống phân phối, ở cuối ống phân phối có bộ ổn định áp suất nhằm điều khiển áp suất của dòng nhiên liệu và giữ cho nó luôn ổn định.
Tiếp đến nhiên liệu được đưa tới vòi phun dưới sự điều khiển của ECU vòi phun sẽ mở ra nhiên liệu được phun vào buồng cháy để động cơ hoạt động. Nhiên liệu thừa sẽ được đưa theo đường hồi trở về bình nhiên liệu. Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào ống nạp tùy theo các tín hiệu phun của ECU. Các tín hiệu phun của ECU sẽ được quyết định sau khi đã nhận được các tín hiệu từ các cảm biến và nhiên liệu sẽ được ECU điều chỉnh phù hợp với tình trạng hoạt động của động cơ.
Hệ thống này gồm có 3 khối thiết bị với từng chức năng nhiệm vụ riêng là :
+ Các cảm biến có nhiệm vụ ghi nhân các thông số hoạt động của động cơ (lưu lượng khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ, tải trọng, nồng độ oxy trong khí thải,… )
+ Bô xử lý và điều khiển trung tâm (ECU) có nhiệm vụ tiếp nhận và xử lý thông tin do các cảm biến cung cấp, tín hiệu đến này được chuyển đổi thành tín hiệu số rồi xử lý theo chương trình đã vạch sẵn.
+ Bộ phận chấp hành có nhiệm vụ nhận tín hiệu ra đã được khuếch đại của ECU rồi phát xung chỉ huy việc phun xăng và đánh lửa cũng như chỉ huy việc cấp nhiên liệu, nạp khí, luân hồi khí thải,… đảm bảo sự làm việc tối ưu cho động cơ.
Dưới đây là sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng điều khiển điện tử.
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHUN XĂNG
ĐIỆN TỬ EFI TRÊN XE CAMRY 2007
Ở chương 1 đã giới thiệu chung về hệ thống phun xăng điện tử EFI, về lịch sử hình thành và phát triển cũng như là ưu nhược điểm hệ thống EFI so với hệ thống cấp nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí. Hệ thống phun xăng điện tử bao gồm 3 hệ thống con đó là hệ thống điều khiển điện tử, hệ thống cấp nhiên liệu và hệ thống nạp khí. Sau khi đã trình bày về cấu tạo và nguyên lý chung của hệ thống, trong chương này em sẽ trình bày đặc điểm kết cấu, chức năng và nguyên lý hoạt động của những thiết bị quan trọng của mỗi hệ thống con.
2.1. Hệ thống điều khiển điện tử
2.1.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp
a) Chức năng và kết cấu.
- Chức năng : cảm biến lưu lượng khí cảm nhận lượng khí nạp và gửi một tín hiệu đến bộ ECU, nó sẽ quyết định đến lượng phun cơ bản.
Hình 2.1. Biểu diễn bên ngoài và cấu tạo của bộ đo gió.
1. Lò xo hồi vị. ...................... 3. Cánh gạt.
2. Cảm biến nhiệt độ. 4. Đường thông.
- Cảm biến lưu lượng khí bao gồm một tấm đo, lò xo hồi vị và một chiết áp (biến trở). Nó cũng bao gồm một vít điều chỉnh hỗn hợp không tải, một cảm biến đo nhiệt độ khí nạp để cảm nhận nhiệt độ khí nạp, công tắc bơm nhiên liệu, khoang giảm chấn và tấm chống rung.
b) Nguyên lý hoạt động
Khi không khí đi vào xylanh qua bộ đo gió kiểu cánh gạt sẽ sinh ra chênh lệch áp suất làm cho cánh gạt bị đẩy mở ra. Nhờ bố trí lò xo hồi vị nên cánh gạt có thể quay quanh một trục. Không khí đi vào sẽ gây nên một lực làm mở cánh gạt, khi lực này cân bằng với phản lực của lò xo hồi vị thì cánh gạt ở vị trí cân bằng và dừng lại. Vị trí này được bộ cảm biến đo xác định và tìm được lưu lượng không khí .
2.1.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp
a) Chức năng và kết cấu
- Cảm biến nhiệt độ khí nạp nhận biết nhiệt độ của khí nạp. Nó bao gồm một nhiệt điện trở và được lắp trong cảm biến lưu lượng khí.
- Sơ đồ cấu tạo:
Hình 2.2. Cảm biến nhiệt độ khí nạp.
1. Thanh lưỡng kim. 3. Ống lót.
2. Thân cảm biến 4. Đầu đo
b) Nguyên lý hoạt động
Thể tích và nồng độ không khí sẽ thay đổi theo nhiệt độ. Vì vậy lượng phun nhiên liệu sẽ thay đổi theo nhiệt độ . ECU lấy nhiệt độ 200C làm tiêu chuẩn, khi nhiệt độ khí nạp vào cao hơn nó sẽ giảm lượng phun nhiên liệu vào và tăng lượng phun khi nhiệt độ thấp. Vì thế sẽ đảm bảo được tỷ lệ không khí - nhiên liệu thích hợp mà không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường.
2.1.3. Cảm biến vị trí bướm ga
a) Chức năng và kết cấu
- Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió (thân bướm ga). Cảm biến này sẽ biến đổi góc mở của bướm ga thành một điện áp và gửi nó đến ECU như là một tín hiệu góc mở bướm ga.
- Kết cấu: (Hình 2.3)
|
1 |
Hình 2.3. Cảm biến vị trí bướm ga.
1: Vị trí bướm ga mở hoàn toàn 2: Con trược tiếp điểm.
3: Điện trở 4:Vị trí bướm ga đóng hoàn toàn
5: Giây điện 6:Lớp cách điện.
7: Giắc cắm 8: Thân cảm biến.
9: Trục bướm ga.
- Cảm biến vị trí bướm ga đưa ra hai tín hiệu đến ECU: Tín hiệu IDL và tín hiệu PSW. Tín hiệu IDL sử dụng chủ yếu cho việc điều khiển ngắt nhiên liệu còn tín hiệu PSW sử dụng cho việc tăng lượng phun nhiên liệu và tăng công suất ra của động cơ.
b) Nguyên lý hoạt động
Sơ đồ mạch điện: (Hình 3.10)
|
IDL |
Hình 2.4. Sơ đồ mạch cảm biến vị trí bướm ga - ECU.
Dựa vào sơ đồ mạch điện, hoạt động của vị trí bướm ga được diễn ra như sau :
- Điện áp ắc quy sẽ đi qua một điện trở nằm trong ECU, sau đó cấp đến cực TL của cảm biến vị trí bướm ga.
- Tại chế độ không tải, điện áp cấp đến cực IDL của ECU đi qua các tiếp điểm và cực IDL của cảm biến vị trí bướm ga. Khi bướm ga mở lớn hơn 500 hay 600 so với vị trí đóng, điện áp được cấp đến cực PSW của cảm biến vị trí bướm ga.
- Tiếp điểm không tải: khi bướm ga ở vị trí đóng tiếp điểm động và tiếp điểm không tải tiếp xúc với nhau báo cho ECU biết động cơ ở chế độ không tải.
Tín hiệu này cũng dùng cho việc cắt nhiên liệu khi giảm tốc.
- Tiếp điểm trợ tải: khi bướm ga mở một góc khoảng 500 hay 600 từ vị trí đóng, tiếp điểm động và tiếp điểm trợ tải tiếp xúc với nhau và xác định chế độ đầy tải.
- Tiếp điểm không tiếp xúc: Trong tất cả các thời gian còn lại tiếp điểm sẽ không tiếp xúc.
2.1.4. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
a) Chức năng và kết cấu
- Kết cấu: (Hình 2.5)
Hình 2.5. Cảm biến nhệt độ khí nạp.
1. Điện trở 2. Thân cảm biến.
3. Giắc cắm. 4. Chất cách điện.
- Cảm biến này nhận biết nhiệt độ của nước làm mát bằng một nhiệt điện trở bên trong.
b) Nguyên lý hoạt động
- Nhiên liệu sẽ bay hơi kém khi nhiệt thấp, vì vậy cần có hỗn hợp đậm hơn. Vì thế khi nhiệt độ nước làm mát thấp, điện trở của nhiệt điện trở tăng lên và tín hiệu điện áp THW cao được đưa tới ECU. Dựa trên tín hiệu này, ECU sẽ tăng lượng nhiên liệu phun vào làm cải thiện khả năng tải trong quá trình hoạt động của động cơ lạnh.
- Ngược lại, khi nhiệt độ nước làm mát cao, một tín hiệu điện áp thấp THW được gửi đến ECU làm giảm lượng phun nhiên liệu.
- Sơ đồ mạch điện: (Hình 2.6)
Hình 2.6. Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát - ECU.
- Do điện trở R trong ECU và nhiệt điện trở trong cảm biến nhiệt độ nước làm mát được nối tiếp nên điện áp của tín hiệu THW thay đổi khi giá trị điện trở của nhiệt điện trở thay đổi.
2.1.5. Tín hiệu đánh lửa động cơ
- Đây là một tín hiệu quan trọng cho ECU để nhận biết tốc độ động cơ. Nó được dùng để tính toán lượng phun cơ bản và để ngắt nhiên liệu.
- Sơ đồ mạch điện: (Hình 2.7)
|
AM |
Hình 2.7. Sơ đồ mạch điện tín hiệu đánh lửa động cơ.
- Nếu mạch bị hở trong hệ thống dây dẫn hay các đầu cực không tiếp xúc thì tín hiệu sẽ bị ngừng cung cấp đến ECU và động cơ sẽ bị chết máy.
2.1.6. Cảm biến Ôxy
a) Chức năng và kết cấu
- Cảm biến ôxy nhận biết tỷ lệ không khí - nhiên liệu đậm hoặc nhạt hơn tỷ lệ theo lý thuyết. Cảm biến ôxy được đặt trong đường ống xả và bao gồm một phần tử chế tạo bằng ZrO2. Cả mặt trong và mặt ngoài của phần tử này được phủ một lớp mỏng Platin. Không khí bên ngoài được dẫn vào bên trong của cảm biến còn bên ngoài nó tiếp xúc với khí xả.
- Kết cấu và sơ đồ mạch điện: (Hình 2.8)
Hình 2.8. Cảm biến ôxy.
b) Nguyên lý làm việc
Khi nồng độ ôxy trên bề mặt trong của phần tử ZrO2 chênh lệch so với bề mặt bên ngoài tại nhiệt độ cao (4000C), phần tử ZrO2 sẽ sinh ra một điện áp. Khi hỗn hợp không khí nhiên liệu nhạt (có nhiều ôxy trong khí xả) do vậy có sự chênh lệch nhỏ giữa nồng độ ôxy bên trong và bên ngoài cảm biến. Do đó điện áp do ZrO2 sinh ra là thấp (Gần bằng 0V). Ngược lại, khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu đậm, ôxy trong khí xả gần như không còn sẽ làm cho có sự chênh lệch lớn về nồng độ ôxy ở bên trong và bên ngoài cảm biến và điện áp do phần tử ZrO2 tạo ra là lớn (khoảng1V). ECU sử dụng tín hiệu điện áp này để tăng hay giảm lượng phun nhằm giữ cho tỷ lệ không khí - nhiên liệu luôn đạt gần tỷ lệ lý thuyết.
2.1.7. Cảm biến vị trí trục khuỷu
a) Chức năng và kết cấu
- Kết cấu: (Hình 2.9).
Hình 2.9. Cảm biến vị trí trục khuỷu.
1. Lõi sắt 2. Cuộn dây.
3. Bộ tạo từ trường. 4. Nam châm.
b) Nguyên lý hoạt động
- Đĩa tạo tín hiệu NE được làm liền với puly trục khuỷu và có 36 răng, thiếu 2 răng (Thiếu 2 răng là vì ứng với từng tín hiệu được tạo ra do sự chuyển động quay của một răng ta sẽ xác định được 100 của góc quay trục khuỷu và xác định được góc đánh lửa sớm của động cơ). Chuyển động quay của đĩa tạo tín hiệu sẽ làm làm thay đổi khe hở không khí giữa các răng của đĩa và cuộn nhận tín hiệu NE, điều đó tạo ra tín hiệu NE. ECU sẽ xác định khoảng thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản dựa vào tín hiệu này. Khi răng càng ra xa cực nam châm thì khe hở không khí càng lớn, nên từ trở cao, do đó từ trường yếu đi. Tại vị trí đối diện, khe hở nhỏ, nên từ trường mạnh, tức là có nhiều đường sức từ cắt, trong cuộn dây sẽ xuất hiện một dòng điện xoay chiều, đường sức qua nó càng nhiều, thì dòng điện phát sinh càng lớn. Tín hiệu sinh ra thay đổi theo vị trí của răng, và nó được ECU đọc xung điện thế sinh ra, nhờ đó mà ECU nhận biết vị trí trục khuỷu và tốc động cơ.
- Loại tín hiệu NE này có thể nhận biết được cả tốc độ động cơ và góc quay trục khuỷu tại vị trí răng thiếu của đĩa tạo tín hiệu, nhưng không xác định được điểm chết trên của kỳ nén hay kỳ thải.
2.1.8. Cảm biến vị trí trục cam
a) Cấu tạo
- Kết cấu của cảm biến vị trí trục cam gồm có: một rotor để khép mạch từ và cuộn dây cảm ứng mà lõi gắn với một nam châm vĩnh cửu đứng yên. Số răng trên rotor là 3
Hình 2.10. Cảm biến vị trí trục cam.
1. Cuộn dây; 2. Thân cảm biến; 3. Lớp cách điện; 4. Giắc cắm.
b) Nguyên lý làm việc
- Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G có 3 răng. Khi trục cam quay, ở vị trí cựa răng của rotor không nằm đối diện cực từ, thì từ thông đi qua cuộn dây cảm ứng sẽ có giá trị thấp vì khe hở không khí lớn nên có từ trở cao. Khi một cựa răng đến gần cực từ của cuộn dây, khe hở không khí giảm dần khiến từ thông tăng nhanh. Như vậy nhờ sự biến thiên từ thông, trên cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng.
Khi cựa răng rotor đối diện với cực từ của cuộn dây, từ thông đạt giá trị cực đại nhưng điện áp ở hai đầu cuộn dây bằng không. Khi cựa răng rotor di chuyển ra khỏi cực từ thì khe hở không khí tăng dần làm từ thông giảm sinh ra một sức điện động theo chiều ngược lại. Tóm lại sự thay đổi khe hở tạo ra một điện áp trong cuộn nhận tín hiệu được gắn vào cảm biến này, sinh ra tín hiệu G. Tín hiệu G này được truyền đi như một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động cơ, kết hợp nó với tín hiệu NE từ trục khuỷu để xác định điểm chết trên kì nén của mỗi xylanh để đánh lửa và phát hiện góc quay trục khuỷu. ECU động cơ dùng thông tin này để xác định thời gian phun và thời điểm đánh lửa
2.1.9. Cảm biến kích nổ
a) Cấu tạo
- Cảm biến kích nổ trong động cơ được lắp trên thân xy lanh để cảm nhận xung kích nổ phát sinh trong động cơ và gửi tín hiệu này đến ECU động cơ. ECU động cơ nhận tín hiệu KNK và làm trễ thời điểm đánh lửa để giảm tiếng gõ.
Hình 2.11.Cấu tạo cảm biến kích nổ
1.Thân; 2.Phần tử điện áp; 3.Điện trở phát hiện hở mạch
- Cảm biến kích nổ được chế tạo bằng vật liệu áp điện. Thành phần áp điện trong cảm biến kích nổ được chế tạo bằng tinh thể thạch anh là vật liệu khi có áp lực sẽ sinh ra điện áp.
b) Nguyên lý hoạt động
- Phần tử áp điện được thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung của động cơ, khi có hiện tượng kích nổ xảy ra để phát hiện rung động trong phạm vi từ 6 – 15 (Khz). Những sự rung động từ kích nổ động cơ làm rung động các phần tử điện áp, vì thế tạo ra tín hiệu điện áp
2.1.10. Bộ điều khiển trung tâm ECU
a) Chức năng
- ECU có hai chức năng chính: Điều khiển thời điểm phun và điều khiển lượng phun nhiên liệu.
- Chức năng điều khiển thời điểm phun quyết định khi nào thì từng vòi phun
sẽ phun nhiên liệu vào xi lanh. Để thực hiện điều này nó sử dụng tín hiệu đánh lửa sơ cấp từ bộ chia điện hoặc biến áp đánh lửa.
- Chức năng điều khiển lượng phun sẽ quyết định bao nhiêu lượng nhiên liệu được phun vào các xi lanh.
- Điều đó được xác định bằng:
+ Tín hiệu phun cơ bản: Tín hiệu này được xác định bằng tín hiệu
tốc độ động cơ và tín hiệu lượng khí nạp.
+ Các tín hiệu hiệu chỉnh lượng phun: Các tín hiệu này nhận từ các cảm biến khác, ngoài ra còn có một mạch khuếch đại công suất để kích hoạt vòi phun.
b) Cấu tạo
- Bộ nhớ chỉ đọc (ROM – Read Only Memory) là nơi lưu trữ thông tin thường trực. Bộ nhớ này chỉ đọc được thông tin cần thiết ra chứ không thể ghi vào hay sửa chữa. Thực chất đây chính là chương trình gốc của nhà chế tạo đã cài đặt sẵn.
- Bộ nhớ (RAM) là bộ nhớ dùng để nhận các tín hiệu vào thông qua các cảm biến tín hiệu để so sánh với các thông số trong chương trình gốc có sẵn và chọn ra tín hiệu phù hợp điều khiển cho vòi phun mở (chính là tín hiệu Ti).
- Ngoài ra còn có chức năng ghi lại các thông tin thông qua các cảm biến làm việc (chế độ làm việc của các cảm biến). Đây chính là chức năng lưu giữ sai hỏng của các chi tiết trong hệ thống. Với chức năng này phần lưu giữ thông tin sai hỏng này có thể xoá được khi nguồn bị ngắt.
- Ngoài ra trong ECU còn có các chức năng khác như:
+ Bộ chuyển đổi tín hiệu từ điện áp thành tín hiệu số (bộ biến đổi A/D).
+ Bộ đếm dùng để đếm xung (tín hiệu vòng quay n).
+ Bộ nhớ trung gian.
+ Bộ khuếch đại.
+ Bộ ổn áp...
2.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu
2.2.1 Bơm nhiên liệu
a) Chức năng và kết cấu
- Bơm nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp xăng cho vòi phun với lưu lượng và áp suất quy định.
- Bơm được sử dụng là bơm điện kiểu phiến gạt.
- Kết cấu: (Hình 2.12)
Bơm và động cơ điện làm thành một khối. Dòng chảy của xăng qua bơm có tác dụng làm mát động cơ điện. Lưu lượng do bơm cung cấp luôn lớn hơn nhu cầu nhằm tạo ra áp suất dư trong mạch nhiên liệu. Các phiến gạt là những con lăn để giảm ma sát và hao mòn. Khi làm việc các con lăn sẽ ép khít vào mặt dẫn hướng của vỏ bơm và đẩy xăng đi. Van an toàn có nhiệm vụ giới hạn áp suất xăng. Van một chiều tránh xăng chảy ngược về bình chứa. Bơm được nhúng hẳn trong bình chứa xăng của xe và hoạt động không cần bảo dưỡng.
Một rơle của bơm do bộ điều khiển trung tâm chỉ huy cho phép khởi động hay ngắt bơm một cách thích hợp. Bơm chỉ hoạt động khi động cơ khởi động làm việc. Vì lý do an toàn bơm sẽ ngừng hoạt động khi động cơ dừng ngay cả khi khoá điện vẫn ở vị trí mở.
Hình 2.12. Kết cấu bơm nhiên liệu.
1 : Van một chiều 6 : Đường nhiên liệu vào.
2 : Van an toàn. 7 : Đường nhiên liệu ra.
3 : Chổi than. 8 : Cánh bơm.
4 : Roto. 9 : Van bơm.
5 : Stato.
b) Nguyên lý làm việc
+ Khi động cơ quay, dòng điện từ cực ST của khóa điện đến cuộn dây L2 của rơ le mở mạch, sau đó tiếp đất. Do đó rơ le bật và dòng điện chạy đến bơm xăng. Cùng lúc đó, tấm đo trong tấm đo trong cảm biến lưu lượng khí cũng được mở bởi dòng khí nạp, và công tắc bơm nhiên liệu bật lên làm cho dòng điện chạy qua cuộn dây L1. Rơ le này bật sáng trong suốt quá trình hoạt động của động cơ. Điện trở R và tụ điện C trong rơ le mở mạch có mục đích ngăn không cho tiếp điểm mở ra, thậm chí khi dòng điện qua cuộn dây L1 giảm xuống do sự giảm đột ngột lượng khí nạp. Nó cũng có tác dụng ngăn chặn sự phát tia lửa tại tiếp điểm.
2.2.2. Vòi phun
a) Chức năng và kết cấu
- Vòi phun có nhiệm vụ phun vào đường nạp ở gần xupáp nạp một lượng xăng nhất định, vào thời điểm nhất định.
|
1 |
Hình 2.13. Kết cấu vòi phun.
1. Cuộn dây kích từ. 4. Lò xo,
2. Đầu nối điện. 5. Lõi từ tính
3. Lọc xăng. 6. Kim phun
b) Nguyên lý hoạt động
- Vòi phun hoạt động bằng điện từ, nó phun nhiên liệu phụ thuộc vào tín hiệu từ ECU. Vòi phun được lắp vào đường ống nạp gần cổng nạp của nắp máy qua một tấm cách nhiệt và được bắt chặt vào ống phân phối.
- Khi chưa có dòng điện chạy qua cuộn dây của nam châm điện, lò xo ép kim phun xuống đế. Lúc này vòi phun ở trạng thái đóng kín. Khi cuộn dây nhận được tín hiệu từ ECU, quả van sẽ bị kéo lên chống lại sức căng của lò xo. Do van kim và quả van làm thành một khối nên van kim cũng bị kéo lên tách khỏi đế van và nhiên liệu được phun vào ống nạp. Lượng phun sẽ được điều khiển bằng khoảng thời gian phát ra tín hiệu.
- Điện áp ắc quy được cung cấp đến cực 10 và 20 của ECU qua khóa điện và các vòi phun. Khi Transistor của ECU bật, dòng điện chạy từ cực 10 và 20 đến E1 và E2. Khi Transistor bật, dòng điện chạy qua các vòi phun và nhiên liệu được phun ra.
2.2.3. Bộ lọc nhiên liệu
Bộ lọc nhiên liệu có nhiệm vụ lọc tất cả các chất bẩn và tạp chất khác ra khỏi nhiên liệu. Nó được lắp phía sau của bơm nhiên liệu. Ưu điểm của loại lọc thấm kiểu dùng giấy là giá rẻ, lọc sạch. Tuy nhiên loại lọc này cũng có nhược điểm là tuổi thọ thấp.
- Hoạt động:
+ Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, van nhiệt co lại và van chắn được mở bằng lò xo A. Nó sẽ cho phép không khí đi qua van khí phụ, bỏ qua bướm ga vào trong khoang nạp khí.
+ Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, van nhiệt giãn nở làm lò xo B đẩy lò xo A, van chắn đóng dần lại, hạ thấp tốc độ động cơ cho đến khi nó đóng hẳn lại.
- Khi nhiệt độ nước làm mát đạt 800C, van chắn sẽ đóng lại và tốc độ động cơ sẽ trở lại bình thường. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng cao hơn, van nhiệt sẽ giãn nở nhiều hơn. Nó nén lò xo B lại, làm tăng lực lò xo và giữ cho van chắn đóng chặt.
2.3 Bộ phận nạp khí
2.3.1 Khái quát chung
- Không khí từ lọc gió sẽ đi qua cảm biến đo lưu lượng gió và đẩy mở tấm đo gió trước khi đi vào khoang nạp khí. Lượng khí nạp đi vào khoang nạp khí được xác định bằng độ mở của bướm ga. Từ khoang nạp khí, không khí sẽ được phân phối đến từng đường ống nạp và hút vào trong buồng cháy. Khi động cơ còn lạnh, van khí phụ mở cho phép không khí đi vào khoang nạp khí để tăng tốc độ không tải của động cơ cả khi bướm ga còn đóng.
2.3.2 Cổ họng gió
Cổ họng gió bao gồm bướm ga, một khoang khí phụ, một vảm biến vị trí bướm ga. Bướm ga điều khiển lượng khí nạp trong quá trình động cơ hoạt động bình thường. Khoang khí phụ cho phép một lượng khí nhỏ đi qua khi chạy không tải, cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên trục của bướm ga để nhận biết góc mở bướm ga
Vít điều chỉnh tốc độ không tải: Khi động cơ chạy không tải, bướm ga sẽ đóng hoàn toàn thì dòng không khí nạp sẽ di qua khoang khí phụ vào trong khoang nạp khí. Tốc độ chạy không tải của động cơ có thể được điều chỉnh bằng việc điều chỉnh lượng khí nạp đi qua khoang khí phụ: khi xoay vít chỉnh tốc độ không tải sẽ làm tăng hoặc giảm dòng không khí nạp vào động cơ thì tốc độ chạy không tải của động cơ cũng sẽ tăng hoặc giảm theo
2.3.3 Van khí phụ
- Van khí phụ loại sáp được tạo nên bởi một van nhiệt, một van chắn, lò xo A và lò xo B. Van nhiệt được điền đầy bởi sáp giãn nở nhiệt, sáp này giản nở và co lại phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát.
- Hoạt động:
+ Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, van nhiệt co lại và van chắn được mở bằng lòxo A.
Nó sẽ cho phép không khí đi qua van khí phụ, bỏ qua bướm ga vào trong khoang nạp khí.
+ Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, van nhiệt giãn nở làm lò xo B đẩy lò xo A,
van chắn đóng dần lại, hạ thấp tốc độ động cơ cho đến khi nó đóng hẳn lại.
- Khi nhiệt độ nước làm mát đạt 800C, van chắn sẽ đóng lại và tốc độ động cơ sẽ trở lại bình thường. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng cao hơn, van nhiệt sẽ giãn nở nhiều hơn. Nó nén lò xo B lại, làm tăng lực lò xo và giữ cho van chắn đóng chặt.
2.3.4 Khoang nạp khí và đường ống nạp
Do không khí hút vào trong các xylanh bị ngắt quãng nên sẽ xẩy ra rung động trong khí nạp. Rung động này sẽ làm cho tấm đo của cảm biến đo lưu lượng không khí rung động, sẽ làm cho kết quả đo không thể đo chính xác lượng khí nạp. Vì vậy, một khoang nạp khí có thể tích lớn được dùng để giảm rung động không khí nạp.
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHUN XĂNG
ĐIỆN TỬ EFI TRÊN Ô TÔ CAMRY 2007
3.1 Giới thiệu động cơ 2GR-FE
Trong khuôn khổ của đề tài nên em chỉ giới thiệu tổng quan về động cơ phun xăng điều khiển điện tử 2GR-FE được lắp trên xe Toyota camry 3.5 đời 2007.
- Động cơ xăng kiểu 2GR-FE là động cơ phun xăng điều khiển điện tử kiểu phun đa điểm , 4 kỳ 6 xy lanh được xếp thành hình chữ V , có hai trục cam đặt trên nắp máy, có 24 xupáp. Dung tích công tác là 4500 cm3, thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4. Tất cả các cụm, chi tiết cần được bảo dưỡng, điều chỉnh thường xuyên nên đều được bố trí tại các vị trí dễ thao tác. Động cơ cùng với hộp số và hộp số phụ được lắp thành cụm động lực đặt dọc xe.
- Xy lanh được đúc liền với thân máy bằng gang, không có ống lót rời, nhờ đó làm tăng độ cứng vững, gọn kết cấu, giảm trọng lượng xylanh. Bên dưới động cơ được che bởi các te chứa dầu. Các te này gồm hai phần: phần trên bằng hợp kim nhôm, phần dưới làm bằng tôn dập.
- Động cơ có hai trục cam trên một nắp máy. Mỗi xylanh có 4 xupáp, hai nạp và hai thải. Trục cam trên nắp máy cho phép làm giảm khối lượng các chi tiết trung gian chuyển động tịnh tiến (Không có đũa đẩy, cò mổ...) đảm bảo hoạt động ổn định cho cơ cấu phân phối khí ngay cả tại số vòng quay cao. Trục cam được dẫn động bằng xích từ trục khuỷu. Trên hộp xích cam làm bằng hợp kim nhôm có lắp bơm nước dẫn động bằng dây đai và bơm dầu. Ngoài ra phía sau hộp xích cam còn có lắp bơm dầu trợ lực tay lái được dẫn động từ đầu trục khuỷu qua bánh răng dẫn động bơm dầu động cơ.
Hình 3.1.hình động cơ
3.2. Tính toán kiểm nghiệm
3.2.1. Tính toán nhiệt động cơ 2GR-FE
- Các thông số của động cơ cho trước
Công suất có ích của động cơ : Ne = 157KW
Số vòng quay định mức : n = 4400 vòng/phút
Đường kính xi lanh : D = 100 mm
Hành trình pittông : S = 95 mm
Tỉ số nén : e = 9
Công suất tiêu hao nhiên liệu có ích : ge = 285g/kw.h
Số xi lanh : i = 6
Số kỳ : t = 4
Thứ tự làm việc của các xi lanh : 1-5-3-6-2-4
Góc độ phối khí :
+Góc mở sớm xupáp nạp : 50 trước ĐCT
+ Góc đóng muộn xupáp nạp : 400 sau ĐCD
+ Góc mở sớm xupáp thải : 400 trước ĐCT
+ Góc đóng muộn xupáp nạp : 50 sau ĐCD
- Các thông số của chu trình công tác
+Áp suất môi trường xung quanh : 0,1 MN/m2
+Nhiệt độ môi trường xung quanh : 300 0K
+Hệ số dư lượng không khí : a = 1
+Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z : xz = 0,88
+Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b : xb = 0,9 MN/m2
+Áp suất khí sót : Pr = 0,115 MN/m2
+Nhiệt độ khí sót : Tr = 970 0K
+Chỉ số giãn nở đa biến trung bình : m = 1,45
+Độ sấy nóng khí nạp mới : DT = 20 0K
+ÁP suất cuối quá trình nạp : Pa = 0,08872 MN/m2
+Tỉ số tăng áp suất : l = 1
+Hệ số nạp thêm : l1 = 1,06
+Hệ số quét buồng cháy : l2 = 1
+Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt : lt = 1,17
+Hệ số điền đầy đồ thị : jđ = 0,97
- Tính toán các thông số của chu trình công tác
a) Quá trình nạp :
+Nhiệt độ không khí trước xupáp nạp : Tk = 300 0K
+Hệ số nạp : hv
+Hệ số khí sót :
+Nhiệt độ cuối quá trình nạp :
0 K
b) Quá trình nén :
+Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :
av = 19,806
bv = 0,002
+Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy :
av” = 21,51
bv” = 0,0031
+Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :
+Chỉ số nén đa biến trung bình n1 :
Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông số vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải, trạng thái nhiệt của động cơ,..Tuy nhiên n1 tăng giảm theo qui luật sau:
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n1 giảm. Giả thiết quá trình nén là đoạn nhiệt ta có thể xác định n1 bằng phương trình sau:
Chọn được n1 = 1,371
+Ap suất và nhiệt độ cuối quá trình nén Pc tính theo công thức sau :
Pc = Paen1 [MN/m2]
Pc = 0,08872.91,371 = 1,804 [MN/M2]
+Nhiệt độ cuối quá trình nén :
Tc = Taen1-1 [0K]
Tc = 356,3.91,371-1 = 805,1 [0K]
c) Quá trình cháy :
+Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết b0 :
Độ tăng mol DM của các loại động cơ xác định theo công thức sau :
Vậy :
.........
Hình 4.6. Van kiểm soát hơi nhiên liệu
- Các mục kiểm tra:
+Kiểm tra hư hỏng, biến dạng và rò rỉ.
+Kiểm tra hư hỏng và nứt gioăng.
+Kiểm tra van 1 chiều chân không có bị gỉ và kẹt không.
+Kiểm tra cá đường ống dẫn và chỗ nối: rò rỉ, nứt hay xoắn.
d) Ống xả và giá treo
Hình 4.7. Ống xả
- Kiểm tra ống xả và ống giảm thanh định kỳ bao gồm:
+ Kiểm tra sự ăn mòn hay hư hỏng, biến dạng quá mức trên thân ống xả.
+ Kiểm tra sự lắp của ống xả và ống giảm thanh, trong quá trình hoạt động, do sự rung sóc mà có thể làm các bu lông lắp ghép bị nới lỏng hoặc tuột các giá treo ống xả.
+ Tăng tốc động cơ và kiểm tra sự rò rỉ khí xả ở các mối nối.
e) Kiểm tra hoạt động của bơm xăng
- Bật khoá điện, sử dụng dây nối sửa chữa, nối tắt cực của giắc chẩn đoán.
- Kiểm tra rằng có áp suất trong đường ống từ bộ lọc xăng.
- Tháo dây nối và tắt khoá điện.
- Nếu không có áp suất thì kiểm tra chi tiết : cầu chì, rơle mở mạch, bơm xăng và các giắc nối dây.
f ) Kiểm tra áp suất nhiên liệu
- Giải phóng áp suất nhiên liệu.
- Kiểm tra điện áp ắc quy trên 12V, ngắt cáp âm khỏi ắc quy
- Tháo kẹp của ống nhiên liệu ra khỏi cút nối nhiên liệu. Ngắt ống vào nhiên liệu (ống mềm) ra khỏi ống nhiên liệu (ống thép).
- Lắp đồng hồ đo áp suất vào cút nối ống nhiên liệu.
- Lắp cáp âm ắcquy vào. Nối máy chuẩn đoán với giắc kiểm tra.
- Đo áp suất. 3.1 – 3.5 kG/ cm2. Nếu cao: thay bộ điều áp. Nếu thấp: kiểm tra các đường ống, mối nối, bơm xăng, lọc xăng, bộ điều áp.
- Tháo máy chuẩn đoán ra khỏi giắc.
- Khởi động động cơ, đo áp suất nhiên liệu ở tốc độ không tải:3.1–3.5 kG/cm2
- Tắt máy. Kiểm tra rằng áp suất nhiên liệu vẫn duy trì trong thời gian 5 phút. Nếu không như tiêu chuẩn thì kiểm tra bơm xăng, vòi phun, bộ điều áp.
4.2. Các hư hỏng của hệ thống phun xăng điện tử trên ô tô Camry 2007
4.2.1. Các hư hỏng của bộ lọc nhiên liệu
Bộ lọc dùng để khử tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu vào bơm chuyển nhiên liệu. Lõi lọc quá cũ, bẩn do sử dụng lâu ngày gây mất chức năng lọc dẫn đến tắc lọc. Cặn bẩn, tạp chất nhiều trong cốc lọc gây tắc lọc giảm tính thông qua của lọc. Bộ lọc bị tắc sẽ làm nhiên liệu đi vào bơm cao áp không đủ, công suất của động cơ giảm và động cơ bắt đầu nổ không đều, đứt quãng.
4.2.2. Các hư hỏng bơm cao áp
- Cặp pít tông - xy lanh bơm cao áp bị mòn: do có lẫn tạp chất cơ học có trong nhiên liệu tạo ra các hạt mài, khi pít tông chuyển động trong xy lanh các hạt mài này gây mòn pít tông - xy lanh. Trong quá trình làm việc cặp pít tông - xy lanh bơm cao áp thường bị mòn và cào xước bề mặt ở các khu vực cửa nạp, cửa xả của xy lanh và cạnh đỉnh pít tông. Do điều kiện làm việc của pittông - xy lanh bơm cao áp chịu áp lực cao, mài mòn ... nên trong hành trình nén áp lực dầu tác dụng lên các phần trên đầu pít tông không cân bằng gây ra va đập. Điều đó làm cho phần đầu pittông và xy lanh mòn nhiều nhất.
Khi pittông - xy lanh mòn làm áp suất nhiên liệu trong thời kỳ nén nhiên liệu giảm, áp suất nhiên liệu đưa đến vòi phun không đúng giá trị qui định gây ảnh hưởng đến chất lượng phun nhiên liệu. Điều đó làm giảm công suất, giảm chỉ tiêu kinh tế của động cơ, ngoài ra còn làm cho động cơ khó khởi động vì lượng nhiên liệu do bơm cung cấp cho động cơ trong một chu trình bị giảm và thời điểm cung cấp nhiên liệu cũng thay đổi.
4.2.3. Các hư hỏng của vòi phun
- Lỗ phun bị tắc hoặc giảm tiết diện: do trong quá trình sử dụng muội than bám vào đầu vòi phun làm tắc lỗ phun. Trong nhiên liệu và quá trình cháy tạo ra các axít ănmòn đầu vòi phun làm ảnh hưởng đến chất lượng phun.
- Kim phun mòn: tăng khe hở phần dẫn hướng làm giảm áp suất phun, lượng nhiên liệu hồi tăng lên giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng cháy. Công suất động cơ giảm.
- Lò xo van điện từ bị giãn: khi đó chỉ cần một lực nhỏ cũng có thể nâng được kim phun lên. Do đó nhiên liệu phun vào buồng cháy không tơi, nhỏ giọt.
Động cơ không khởi động được, khi động cơ làm việc thì công suất không cao, động cơ hoạt động có khói đen.
- Kẹt kim phun: do nhiệt độ từ buồng cháy truyền ra làm cho kim phun
4.2.4. Các hư hỏng của đường ống dẫn nhiên liệu
Các đường ống hở dẫn đến có không khí lọt vào làm động cơ không nổ. Tại các điểm nối bị hở, ống bị vỡ, thủng. Làm rò rỉ nhiên liệu, nhiên liệu không cung cấp đến bơm cao áp hay vòi phun, nhiên liệu cung cấp không đủ áp suất làm động cơ không nổ. Các đường ống bị va đập làm dẹp, các chỗ uốn bị gập gây lực cản lớn trong đường ống hoặc bị tắc ống dẫn.
4.3. Giới thiệu hệ thống chuẩn đoán OBD
Hình 4.8. Máy OBD
- ECU động cơ được trang bị hệ thống chẩn đoán có cả chế độ bình thường và cả chế độ thử.
- Chế độ bình thường là chế độ gọi lấy mã hư hỏng ra khỏi bộ nhớ ECU động cơ bằng cách dùng đèn báo hư hỏng. Các loại đèn chớp là biểu hiện của mã hư hỏng và nó được giải mã thành các con số hiển thị nhấp nháy lên trên màn hình để cho người điều khiển phát hiện và biếtđộng cơ đang bị hư hỏng ở bộ phận nào. Trong chế độ bình thường, ECU theo dõi hầu hết các cảm biến và bật sáng đèn kiểm tra động cơ “CHECK ENGINE” khi nó phát hiện ra hư hỏng trong một cảm biến nào đó hay mạch của chúng. Khi đó ECU động cơ sẽ lưu hư hỏng đó vào bộ nhớ của nó. Thông tin này sẽ được giữ lại trong bộ nhớ khi ta tắt khoá điện.
Chế độ thử là chế độ gọi lấy mã hư hỏng ra khỏi bộ nhớ ECU động cơ bằng cách dùng thiết bị quét cầm tay. Khi nối dây vào giắc chẩn đoán, màn hình thiết bị sẽ hiển thị lên các con số hay chữ đọc. Vì thế việc chẩn đoán hư hỏng sẽ diễn ra một cách nhanh chóng và chính xác. Chế độ thử dùng để khắc phục hư hỏng của hệ thống điều khiển động cơ. Chế độ thử được kích hoạt bởi một qui trình định trước.
- Phương thức đọc mã chẩn đoán trong chế độ thử và chế độ bình thường là giống nhau.
*) Nguyên lý làm việc của hệ thống chuẩn đoán
Giá trị của tín hiệu thông báo đến ECU động cơ là bình thường nếu tín hiệu đầu vào và đầu ra được cố định.
Khi tín hiệu của một mạch nào đó không bình thường so với giá trị cố định của hệ thống thì mạch đó sẽ được coi là bị hư hỏng.
Khi đèn báo sự cố “CHECK ENGINE” được bật sáng thì trong hệ thống có sự hư hỏng xuất hiện. Khi hư hỏng được sửa chữa, hệ thống trở lại bình thường thì đèn báo sự cố sẽ tắt.
Nếu có hai hay nhiều hư hỏng xẩy ra cùng một lúc thì mã hư hỏng sẽ hiển thị theo thứ tự từ mã nhỏ nhất.
4.3.1 Kiểm tra đèn báo kiểm tra động cơ
- Đèn báo kiểm tra động cơ sẽ sáng lên khi bật khoá điện đến vị trí ON và động cơ không chạy. Khi động cơ chạy thì đèn báo kiểm tra động cơ phải tắt. Nếu đèn này vẫn còn sáng thì hệ thống chẩn đoán đã tìm thấy hư hỏng hay sự bất bình thường trong hệ thống
4.3.2 Phát mã chẩn đoán hư hỏng
- Chế độ bình thường
- Các điều kiện ban đầu:
+ Điện áp ắc quy bằng 11V hoặc cao hơn.
+ Hộp số ở vị trí N (tay số không).
+ Tất cả các hệ thống phụ phải tắc (Điều hoà...).
- Bật khoá điện đến vị trí ON.
- Dùng dây kiểm tra chẩn đoán (SST) nối các cực TE1 với E1 của giắc nối chẩn đoán.
- Đọc mã chẩn đoán hư hỏng bằng số lần nháy của đèn báo kiểm tra động cơ.
- Các mã chẩn đoán
- Mã bình thường: Đ èn sẽ bật và tắt liên tục hai lần trong 1 giây.
- Mã báo hư hỏng.
+ Đèn sẽ nháy số lần bằng với mã hư hỏng. Nó sẽ tắt trong một khoảng thời gian như sau:
* Giữa chữ số đầu tiên và chữ thứ hai của cùng một mã là 1,5 giây.
Ví dụ: mã hư hỏng là 24 thì đèn sẽ nháy hai lần rồi nghĩ 1,5 giây sau đó nháy tiếp bốn lần.
* Giữa mã thứ nhất và mã tiếp theo là 2,5 giây.
Ví dụ: có hai mã hư hỏng liên tiếp là 21 và 24 thì đèn nháy hai lần nghĩ 1,5 giây, nháy một lần, nghĩ 2,5 giây sau đó nháy hai lần, nghĩ 1,5 giây rồi nháy tiếp bốn lần.
* Giữa tất cả các mã là 4,5 giây.
- Sau khi kết thúc việc kiểm tra, tháo dây kiểm tra chẩn đoán ra khỏi giắc nối chẩn đoán.
4.3.3 Chế độ thử
Để phát mã chẩn đoán hư hỏng ta thực hiện theo các bước sau:
- Điều kiện ban đầu.
+ Điện áp ắc quy 11V hay cao hơn.
+ Bướm ga đóng hoàn toàn.
+ Hộp số ở vị trí N.
+ Tắt tất cả các trang thiết bị phụ.
- Dùng STT nối các cực TE2 và E1 của giắc TCLL.
- Bật khoá điện đến vị trí ON.
- Khởi động động cơ.
- Mô phỏng điều kiện xẩy ra hư hỏng.
Nếu hệ thống chẩn đoán phát hiện có hư hỏng, đèn báo kiểm tra động cơ sẽ sáng lên.
- Sau khi chạy thử dùng STT nối các cực TE1 và E1 của giắc TDCL.
- Đọc mã chẩn đoán bằng số lần nháy của đèn báo kiểm tra động cơ.
- Sau khi kiểm tra xong, tháo STT ra khỏi TDCL.
4.3.4 Xoá các mã chẩn đoán hư hỏng
- Sau khi sửa chữa hư hỏng, mã chẩn đoán hư hỏng vẫn còn lưu lại trong bộ nhớ ECU của động cơ, vì vậy cần phải xoá bỏ bằng cách tháo cầu chì “STOP” (15A) hay EFI (15A) trong vòng 10 giây hay lâu hơn tuỳ theo nhiệt độ môi trường (Nhiệt độ càng thấp, thời gian càng lâu) khi khoá điện tắt.
- Sau khi xoá mã, chạy thử xe để kiểm tra đèn báo kiểm tra động cơ báo hiệu mã bình thường. Nếu mã hư hỏng như trước vẫn còn xuất hiện, tức là hư hỏng vẫn chưa được sửa chữa hoàn chỉnh.
KẾT LUẬN
Sau 12 tuần làm đồ án với đề tài “Khai thác kỹ thuật hệ thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô camry 2007” em đã cơ bản hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn cùng các bạn sinh viên trong lớp.
Trong đề tài này em đi sâu tìm hiểu tính năng hoạt động của hệ thống phun xăng hiện đại, các nguyên lý làm việc của các loại cảm biến...
Phần đầu đồ án trình bày khái quát chung về hệ thống phun xăng điện tử , đi sâu phân tích những ưu nhược điểm của động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí và động cơ xăng dùng hệ thống phun xăng điện tử hiện đại. Phần trung tâm của đồ án trình bày kết cấu hệ thống phun xăng điện tử , đi sâu tìm hiểu phần hệ thống nhiên liệu bao gồm các thiết bị điện tử, các thiết bị chính cung cấp nhiên liệu, không khí nạp. Đồng thời tính toán các thông số nhiệt động cơ 2GR-FE, tính toán chế độ phun của động cơ phun xăng, tìm hiểu các hư hỏng của hệ thống EFI, tìm hiểu mã chẩn đoán hư hỏng. So với những đồ án tốt nghiệp trước đây về lĩnh vực này em đã bổ sung, hoàn chỉnh và đi sâu thêm chế độ phun, tính toán lượng phun...
Tuy nhiên do thời gian hạn chế, nhiều phần chưa được trang bị trong thời gian học tập tại trường, tài liệu tham khảo hạn chế và chưa cập nhật đủ nên cần phải hoàn thiện thêm. Qua đề tài này đã bổ sung cho em thêm nhiều kiến thức chuyên nghành động cơ đốt trong và đặc biệt là hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử hiện đại. Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp em cũng nâng cao được những kiến thức về công nghệ thông tin: Word, Excel, CAD phục vụ cho công tác sau này. Đồng thời qua đó bản thân em cần phải cố gắng học hỏi tìm tòi hơn nữa để đáp ứng yêu cầu của người cán bộ kỹ thuật ngành động lực.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Đào Hoa Việt, Thiết bị điện tử trên xe, Học viện KTQS, (2005).
[2]. Hoàng Xuân Quốc, Hệ thống phun xăng điện tử dùng trên xe du lịch, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, (20..)
[3]. Hà Quang Minh; Nguyên lý, kết cấu và khai thác các hệ thống phun xăng trên động cơ ô tô hiện đại; Học viện KTQS, (1999).
[4]. Hà Quang Minh, Nguyễn Hoàng Vũ; Phun nhiên liệu điện tử trên động cơ đốt trong, Chuyên đề cao học, Học viện KTQS, (2009).
[5]. Nguyễn Hoàng Vũ, Thử nghiệm động cơ đốt trong, Chuyên đề cao học, Học viện KTQS, (2008).
[6]. Nguyễn Hoàng Vũ, Bài giảng Kết cấu tính toán động cơ đốt trong, Học viện KTQS, (2005).
[7]. Robert Bosch GmbH, Gasoline-Engine Management, 2nd Edition, Warrendale USA- (2004).
[8]. Robert Bosch GmbH, Diesel-Engine Management, 3rd Edition, Warrendale USA- (2004).
