Bài giảng học phần Hệ thống phun nhiên liệu - Trương Văn Toản

Chia sẻ: Năm Tháng Tĩnh Lặng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:93

Thêm vào BST

Báo xấu

201
lượt xem 56
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) 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 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.Ngoài ra bài giảng còn thể hiện được những kết cấu đặc biệt mới trên các xe hiện nay. Đây là tài liệu học tập tốt cho sinh viên ngành Cơ khí động lực.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng học phần Hệ thống phun nhiên liệu - Trương Văn Toản

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP & XÂY DỰNG  BÀI GIẢNG HỌC PHẦN HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU Dùng cho hệ CĐ đào tạo theo tín chỉ (Lưu hành nội bộ) Người biên soạn: Trương Văn Toản Uông Bí, năm 2011
LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ với ngành công nghệ Thông tin, Điện tử, vật liệu mới, cùng với sự phát triển của nó là sự phát triển các hệ thống trên ÔTô hiện đại trong đó có hệ thống nhiên liệu. Hệ thống nhiên liệu được các hãng phát triển theo các hướng sau đây: 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 1
Chương 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 hoàn toàn nên các thành phần độc hại như COx ,NOx ,CHx quá lớn làm ô nhiễm môi trường. Xu hướng và trở thành nguyên tắc chung của các hệ thống phun xăng 2
giai 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 3
vòi 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 4
cho 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 5
lý, 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. 6
1.2.4. 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 7
1.2.6. 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. 8
Hình 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 9
* 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 Hình 1.10. Mạch bên phía lắp ráp 1.Cánh giảm chấn; 2.Khoang giảm chấn; mạch điện tử của thiết bị 3.Đường gió phụ; 4. Cánh đo gió; 5. Vít 1.Vành răng điều chỉnh lực căng của điều chỉnh hỗn hợp không tải 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 của cánh đo gió, tín hiệu điện Us và lượng xăng lưu lượng xăng phun ra VE. 10
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 đo thay đổi tín hiệu điện áp US gửi tới ECU. ECU xử lý quyết định lượng phun phù hợp VE. Trên hệ thống phun xăng điện tử L- Jetronic tín hiệu điện áp Us tỷ lệ nghịch với khối lượng khí nạp. Hình 1.11 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. 11
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. 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 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 XOÁY LỐC KARMAN BỘ PHÂN DÒNG 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. 12
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 Hình 1.16. Cấu tạo cảm biến lưu được bộ phân dòng tách dòng tạo thành các lượng khí nạp dòng xoáy lốc kiểu chùm sáng dòng xoáy Karman. Dòng xoáy lốc hai bên 1.Phôtô - Tranzito; 2.Đèn LED; ngược chiều nhau. Lượng khí nạp vào càng 3.Gương phản chiếu; 4.Mạch lớn thì số lượngvòng xoáy lốc Karman càng điện tử; 5. Tấm vỉ; 6. Bộ phân tăng. Dòng xoáy thổi theo rãnh hướng dẫn dòng; 7.Bộ cảm biến; 8.Xoáy lốc chạm vào gương làm dung gương. Qua đó làm Karman. 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. 13
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 Hình 1.19. Nguyên lý kết cấu và không tuyệt đối trong ống góp hút hoạt động của cảm biến chân không 1.Điện trở bán dẫn; 2. Ngăn chân tuyệt đối trong ống góp hút không mẫu; 3. Giắc cắm nối điện; 1. Mảng dẻo; 2. Ngăn chân không 4. Chi tiết lọc khí; 5. Chân không bịt kín; 3. áp suất trong ống góp hút bên trong ống hút. 14
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. 15
Điện áp ra bằng 0 tại điểm chết trên Góc quay trục khuỷu b. Điện áp ra 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 Cảm biến bướm ga Giảm chấn ga Van khí phụ Hình 1.23. Vị trí lắp đặt cảm biến vị trí bướm ga 16
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 Cảm biến 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. 17
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. 18
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 tỷ lệ không khí-nhiên liệu, làm cho việc hiệu chỉnh tín hiệu phản hồi tỷ lệ không khí-nhiên liệu nhanh hơn và 19