intTypePromotion=1
ADSENSE

Đồ án Công nghệ kỹ thuật ô tô - Nguyễn Đức Hà

Chia sẻ: Nguyễn Đức Hà | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:41

461
lượt xem
88
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án Công nghệ kỹ thuật ô tô gồm các nội dung chính: tổng quan về hệ thống phun xăng, hệ thống phun xăng điện tử, hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng, quy trình kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa bơm xăng, quy trình bảo dưỡng và sửa chữa kim phun, kết luận, tài liệu tham khảo. Đây là tài liệu tham khảo và học tập dành cho sinh viên ngành Cơ khí - Chế tạo máy.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án Công nghệ kỹ thuật ô tô - Nguyễn Đức Hà

  1. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô MỤC LỤC MỤC LỤC............................................................................................................................1 LỜI NÓI ĐẦU.....................................................................................................................3 Chương I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG..........................................4 1.1. Lịch sử phát triển................................................................................................4 1.2. Phân loại hệ thống phun xăng..........................................................................5 1.2.1. Phân loại theo điểm phun...........................................................................5 1.2.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển vòi phun....................................5 1.2.3. Phân loại theo cách thức điều khiển vòi phun..........................................7 1.2.4. Phân loại theo mối quan hệ giữa các vòi phun.........................................7 1.3. Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ thống phun xăng........................................8 Chương II. HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ.......................................................9 2.1. Giới thiệu chung..................................................................................................9 2.2. Cảm biến và tín hiệu đầu vào........................................................................10 2.2.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp....................................................................10 2.2.2. Cảm biến vị trí bướm ga...........................................................................11 2.2.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát............................................................12 2.2.4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp......................................................................12 2.2.5. Cảm biến ôxy............................................................................................13 2.2.6. Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston................................................15 2.2.7. Cảm biến kích nổ......................................................................................16 2.3. Bộ điều khiển điện tử ECU...........................................................................16 2.3.1. Tổng quan về ECU....................................................................................16 2.3.2. Cấu tạo của ECU.....................................................................................17 2.3.3. Mạch giao tiếp cổng vào..........................................................................17 2.3.4. Mạch giao tiếp cổng ra............................................................................18 2.3.5. Các thông số hoạt động của ECU............................................................19 2.4. Cơ cấu chấp hành và tín hiệu ra....................................................................19 2.4.1. Điều khiển vòi phun..................................................................................19 2.4.2. Điều khiển đánh lửa.................................................................................22 2.4.3. Điều khiển bơm xăng................................................................................23 1 Sinh viên: Nguyễn Đức Hà Lớp: Công nghệ kỹ thuật Ôtô
  2. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô 2.4.4. Hệ thống điều khiển quạt làm mát động cơ...........................................25 2.4.5. Hệ thống chuẩn đoán...............................................................................25 2.5. Hệ thống cung cấp xăng động cơ..................................................................26 2.5.1. Các bộ phận chính của hệ thống cung cấp xăng....................................26 2.5.2. Lọc nhiên liệu...........................................................................................26 2.5.3. Dàn phân phối xăng..................................................................................27 2.5.4. Bộ điều chỉnh áp suất...............................................................................27 2.6. Các chế độ làm việc..........................................................................................28 2.6.1. Chế độ khởi động.....................................................................................28 2.6.2. Chế độ hâm nóng......................................................................................29 2.6.3. Chế độ không tải......................................................................................29 2.6.4. Chế độ không tải cưỡng bức...................................................................30 2.6.5. Chế độ tăng tốc........................................................................................30 2.6.6. Chế độ toàn tải.........................................................................................30 Chương III. HIỆN TƯỢNG VÀ NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG..............................32 3.1. Các hiện tượng hư hỏng, chẩn đoán, sửa chữa liên quan đến hệ thống xăng ........................................................................................................................... 32 3.2. Quy trình kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa bơm xăng.............................34 3.2.1. Kiểm tra áp suất bơm...............................................................................34 3.2.2. Kiểm tra lưu lượng bơm...........................................................................35 3.2.3. Kiểm tra dòng điện qua bơm....................................................................36 3.3. Quy trình kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa kim phun..............................36 3.3.1. Kiểm tra nhanh bằng quan sát..................................................................36 3.3.2. Xác định hư hỏng của hệ thống kim phun qua kiểm tra áp suất............37 3.3.3. Kiểm tra vòi phun......................................................................................38 3.3.4. Quy trình vệ sinh vòi phun bằng dung dịch M3 08956.............................40 KẾT LUẬN........................................................................................................................42 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................43 2
  3. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất nhanh mang lại lợi ích rất to lớn cho con người về cả vật chất lẫn tinh thần.Để nâng cao đời sống c ủa nhân dân và hòa nhập với sự phát triển chung của đất nước trong khu vực trên thế giới.Nhà nước đã đẩy mạnh công ngiệp hóa hiện đại hóa.Một trong những mục tiêu đặt ra là phát triển ngành công nghiệp cơ khí ô tô.Ngành công nghiệp cơ khí ô tô đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển chung của toàn bộ xã hội về vấn đề giải quyết việc làm,thúc đẩy nền kinh tế quốc dân.Trong những thập niên gần đây,sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế,nhu cầu vận chuyển hàng hóa và nhu cầu đi lại ngày càng cao.Mạng lưới giao thong phát triển nhanh,phương tiện đi lại bằng ô tô ngày càng chiếm vị trí quan trọng và không thể thiếu đối với xã hội. Trong quá trình học tập tại trường đại học Bách Khoa Hà Nội chúng em đ ược trang bị những kiến thức cơ bản về ngành cơ khí ô tô.Mặc dù còn một năm nữa chúng em mới ra trường nhưng khi nhận đồ án về chuyên ngành mình học,tập thể lớp cũng như cá nhân em cảm thấy rất vui.Nó sẽ trang bị thêm và bổ tr ợ những kiến thức chung em được học để cố gắng hơn trong việc học tập của em sau này ra trường đóng góp cho sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô nước nhà,cho bản than,cho gia đình và cho toàn xã hội Em nhận được đề tài “Xây dựng quy trình kiểm tra,bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phun xăng - quy trình kiểm tra bơm và vòi phun ”.Đây là đề tài rất bổ ích và thiết thực, giúp em hoàn thiện hơn trong sự kết hợp lý thuy ết trên lớp và thực hành xưởng và là nền tảng quan trọng để năm sau em có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp. Được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn Thế Trực cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn động cơ đốt trong đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án này. Nhưng do chưa có kinh nghiệm và trình độ của bản thân còn hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô để đồ án ngày càng được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày .. tháng … năm 2014 Sinh viên thực hiện Hồ Văn Nhất 3 Sinh viên: Nguyễn Đức Hà Lớp: Công nghệ kỹ thuật Ôtô
  4. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô 4
  5. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô Chương I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG 1.1. Lịch sử phát triển Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Mỹ (ông Stevan) đã nghĩ ra cách phun nhiên liệu cho một máy khí nén. 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 đã cho 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 được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức. Đến năm 1966, hãng BOSCH đã 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 gọi là K-Jetronic (K – Konstan - liên tục, Jetronic- phun). K-Jetronic được đ ưa vào sản xuất và 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 còn nhiều nhược điểm nên đầu những năm 80, BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun xăng sử dụng vòi phun điều khiển bằng điện. Có hai loại: hệ thống L- Jetronic (lượng nhiên liệu đ ược xác đ ịnh 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 (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệ thống phun xăng L-Jetronic và D-Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với động cơ 4A-ELU). Đến những năm 1987, hãng Nissan dùng L-Jetronic thay bộ chế hòa khí của xe Nissan Sunny. Việc điều khiển hệ thống phun xăng có thể được chia làm hai loại, dựa trên sự khác nhau về phương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun. Một là loại mạch tương tự, loại này điều kiển lượng phun dựa vào thời gian cần thiết để nạp và phóng một tụ điện. Loại khác là loại điều khiển bằng vi xử lý, loại này sử dụng lần đầu tiên trong hệ thống ECU của nó. Loại đi ều khiển bằng vi xử lý được bắt đầu sử dụng vào năm 1983. Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi xử lý được sử dụng trong xe của TOYOTA gọi là TCCS (TOYOTA Computer Controled 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 điện tử) để điều khiển thời điểm đánh lửa; ISC (Idle Speed Control- Điều khiển tốc độ 5 Sinh viên: Nguyễn Đức Hà Lớp: Công nghệ kỹ thuật Ôtô
  6. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô không tải) và các hệ thống điều khiển khác cũng như chức năng chuẩn đoán và dự phòng. 1.2. Phân loại hệ thống phun xăng 1.2.1. Phân loại theo điểm phun a. Hệ thống phun xăng đơn điểm: Vòi phun đặt ở cổ ống góp nạp chung cho toàn bộ các xilanh của động cơ, bên trên bướm ga. b. Hệ thống phun xăng đa điểm: mỗi xilanh của động cơ được bố trí 1 vòi phun phía trước xupáp nạp. Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống phun xăng đa điểm 1.2.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển vòi phun a. Loại CIS (continuous injection system): Đây là hệ thống phun xăng sử dụng vòi phun cơ khí, chỉ sử dụng trên một số động cơ, bộ phun mở liên tục, sự thay đổi áp suất đối với nhiên liệu sẽ làm 6
  7. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô thay đổi lượng nhiên liệu được phun. Gồm ba loại cơ bản sau: • Hệ thống K-Jectronic: Việc phun được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí. • Hệ thống K-Jectronic có cảm biến khí thải: Có thêm cảm biến oxy. Hình 1.2. Hệ thống phun xăng K–Jectronic • Hệ thống KE-Jectronic: Hệ thống K-Jetronic với mạch điều chỉnh áp lực phun bằng điện tử. • Hệ thống KE-Motronic: Kết hợp với điều khiển đánh lửa bằng điện tử. b. Loại AFC (Air flow controlled fuel injection): Đây là hệ thống phun xăng sử dụng vòi phun điều khiển bằng điện tử. Hệ thống phun xăng với vòi phun điện có thể chia làm 2 loại chính: • L-Jetronic (xuất phát từ chữ Luft trong tiếng Đức là không khí): là hệ thống phun xăng đa điểm điều khiển bằng điện tử. Xăng được phun vào c ửa nạp của các xylanh động cơ theo từng lúc chứ không phun liên tục. Quá trình phun xăng và định lượng nhiên liệu được thực hiện theo hai tín hiệu gốc: tín hiệu về khối lượng lượng không khí nạp vào và tín hiệu tốc độ trục khuỷu của động cơ. Chức năng của L-Jetronic là cung cấp cho từng xylanh động cơ một lượng xăng đáp ứng nhiều chế độ tải khác nhau của động cơ. Một hệ thống các bộ cảm biến ghi nhận thông tin về chế độ làm việc của ôtô, về tình trạng thực tế của động cơ, chuyển đổi các thông tin này thành tín hiệu điện. ECT sẽ xử lý, 7 Sinh viên: Nguyễn Đức Hà Lớp: Công nghệ kỹ thuật Ôtô
  8. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô phân tích các thông tin nhận được và tính toán chính xác lượng xăng cần phun ra. Lưu lượng xăng phun ra được xác định thông qua thời gian mở vòi phun. Hình 1.3. Hệ thống phun xăng L-Jectronic • D-Jectronic: Với lượng xăng phun ra được xác định bởi áp suất chân không sau bướm ga bằng cảm biến MAP (Manifold air pressure). 1.2.3. Phân loại theo cách thức điều khiển vòi phun a. Phun gián đoạn: Vòi phun được mở gián đoạn, độ rộng vòi phun được điều khiển từ ECU phù hợp với cường độ làm việc của động cơ. Đóng mở vòi phun một cách độc lập, không phụ thuộc vào xupáp. Loại này phun xăng vào động cơ khi các xupáp mở ra hay đóng lại. Hệ thống phun xăng gián đoạn còn có tên là hệ thống phun xăng biến điệu. b. Phun liên tục: Trong phương pháp này vòi phun được mở liên tục, lượng nhiên liệu phun được điều chỉnh thông qua việc thay đổi áp suất nhiên liệu. Tỉ lệ hòa khí được điều khiển bằng sự thay đổi áp suất nhiên liệu tại các vòi phun. Do đó lưu lượng nhiên liệu phun ra cũng được thay đổi theo. 1.2.4. Phân loại theo mối quan hệ giữa các vòi phun a. Phun theo nhóm đơn: Hệ thống này, các vòi phun được chia thành 2 nhóm bằng nhau và phun luân phiên. Mỗi nhóm phun mộtlần ứng với một vòng quay trục khuỷu. b. Phun đồng loạt: Hệ thống này, các vòi phun đều phun đồng loạt vào mỗi vòng quay trục khuỷu. Các vòi được mắc song song với nhau do đó có tín hiệu từ ECU các vòi và phun đều đóng mở cùng lúc. c. Phun theo thứ tự: Trong hệ thống này,các vòi phun được điều khiển độc lập, mỗi vòi phun sẽ đóng mở các vòi phun theo đúng thứ tự của các xylanh, mở 8
  9. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô một lần/quy trình. 1.3. Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ thống phun xăng Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ thống phun xăng Khi khoá điện mở các cảm biến sẽ thu thập các thông số của động cơ gửi về bộ điều khiển trung tâm (ECU), trong đó có hai thông số cơ bản là lưu lượng kh ínạp và tốc độ động cơ. ECU kết hợp hai thông số này với các thông số khác, xử lý, so sánh với chương trình đã lập trình sẵn, rồi điều chỉnh tín hiệu phun xăng cho phù hợp và gửi tín hiệu này tới vòi phun nhiên liệu. Đ ồng thời khi đó bơm xăng cũng hoạt động tạo ra áp suất tại dàn phân phối. Khi vòi phun nhận được tín hiệu phun xăng và mở ra, xăng có áp suất cao sẽ được phun vào đường nạp kết hợp với không khí do động cơ hút vào tạo thành hỗn hợp cung cấp cho động cơ. Hỗn hợp này do ECU, một số chi tiết khác như van khí phụ, công tác nhiệt thời gian,… điều chính sao cho tối ưu nhất với từng chế độ làm việc của động cơ. 9 Sinh viên: Nguyễn Đức Hà Lớp: Công nghệ kỹ thuật Ôtô
  10. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô Chương II. HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 2.1. Giới thiệu chung • Hệ thống gồm có 3 thành phần chính: Các cảm biến và tín hiệu đầu vào bộ điều khiển điện tử ECU, và các cơ cấu chấp hành. +) Cảm biến. Cảm biến có nhiệm vụ xác định các trạng thái làm việc của động cơ và các giá trị thay đổi trong quá trình làm việc. Quá trình chuyển đổi ở đây là từ các đại lượng vật lý chuyển thành các tín hiệu điện. +) ECU (Electronic control unit). ECU xử lý các thông tin từ cảm biến, bằngviệc so sánhvới bộ dữ liệu tối ưu được nạp sẵn vào bộ vi xử lý, sau đó ECU sẽ tính toán và đưa ra tín hiệu điều khiển cơ cấu chấp hành. ECU điều khiển các cơ cấu chấp hành bằng các tín hiệu điện. ECU cũng được kết nối với các hệ thống điều khiển khác và hệ thống chuẩn đoán trên xe. +) Cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành chuyển các tín hiệu điện từ ECU thành các chuyển động cơ khí hoặc các chuyển động điện. Ngoài ra còn một số chi tiết của hệ thống cung cấp nhiên liệu. 10
  11. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô 2.2. Cảm biến và tín hiệu đầu vào 2.2.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp - Vị trí: lắp ngay sau không gian của bướm ga - Cấu tạo: Cảm biến gồm một tấm silicon nhỏ (hay còn gọi là màng ngăn) dày hơn ở hai mép ngoài (khoảng 0,25mm) và mỏng hơn ở giữa (khoảng 0,025mm). Hai mép được làm kín cùng với mặt trong của tấm silicon tạo thành buồng chân không trong cảm biến. Mặt ngoài tấm silicon tiếp xúc với áp suất đường ống nạp. Hai mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để tạo thành điện trở áp điện (Piezoresistor) Hình 2.2. Cảm biến áp suất đường ống nạp Hình 2.3. đặc tính của cảm biến áp suất đường ống nạp + Khi làm việc: khi áp suất đường ống nạp giảm, màng silicon bị biến dạng dẫn đến giá trị điện trở áp điện thay đổi và làm mất cân bằng cầu wheatstone. Kết quả là giữa 2 đầu cầu có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu này được khuếch đại để mở tranzistor ở ngõ ra của cảm biến. Độ mở 11 Sinh viên: Nguyễn Đức Hà Lớp: Công nghệ kỹ thuật Ôtô
  12. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô tranzistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn đến sự thay đổi điện áp báo về ECU. 2.2.2. Cảm biến vị trí bướm ga Đây là thông tin phản ánh mức tải của động cơ. Nó đặc biệt quan trọng tại hai trạng thái là trạng thái không tải và 75% tải trở lên của bướm ga. Cảm biến bướm ga đưa ra thông tin về vị trí không tải, thông tin về vị trí toàn tải và thông tin về thời điểm tăng tốc. Loại cảm biến kiểu biến trở cho biết vị trí bướm ga tại vị trí bất kỳ, việc xác định tín hiệu tăng tốc đối với loại cảm biến này là việc tăng đột ngột điện áp tại chân giữa của cảm biến. - Vị trí: cảm biến vị trí cánh bướm ga được lắp ở trên trục cánh bướm ga. Hình 2.4. Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga Nguyên lý hoạt động: một điện áp không đổi từ ECU cung cấp đến chân Vcc - Khi cánh bướm ga mở làm con trượt trượt dọc theo điện trở mức điên áp ở chân giữa (VTA) tăng dần với góc mở cánh bướm ga, - Khi không làm việc: cánh bướm ga đóng hoàn toàn tiếp điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2. 12
  13. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô Hình 2.5. Đặc tính cảm biến vị trí bướm ga 2.2.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cấu tạo: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát dùng để kiểm tra nhiệt độ động cơ. Cảm biến là loại nhiệt kế mà phần tử cảm biến nhiệt độ của nó được chế tạo bằng chất bán dẫn. Đặc điếm của loại cảm biến này là điến trở của nó thay đổi rất lớn theo nhiệt độ môi trương xung quanh. Cảm biến được nuôi bằng nguồn 5V từ ECU động cơ. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp vào vỏ bơm nước làm mát. Nguyên lý làm việc: Điện trở nhiệt là một điện trở có giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ.Khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm và ngươc lại.sự thay đổi điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gửi tới ECU. + Khi nhiệt độ động cơ thấp giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp chuyển thành tín hiệu số và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh. + Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU biết động cơ đang nóng. 13 Sinh viên: Nguyễn Đức Hà Lớp: Công nghệ kỹ thuật Ôtô
  14. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô 2.2.4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp - Vị trí: được gắn trên đường ống nạp ngay sau bộ lọc khí. - Cấu tạo: Hình 2.7. Cảm biến nhiệt độ khí nạp - Nguyên lý hoạt động: cũng giống như cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến nhiệt độ khí nạp gồm có một điện trở có hệ số nhiệt trở âm. Cảm biến nhiệt độ khí nạp được gắn trên bộ đo gió hoặc trên đường ống nạp. Hình 2.8. Đặc tính của cảm biến nhiệt khí nạp 2.2.5. Cảm biến ôxy * Công dụng của cảm biến ôxy Cảm biến ôxy dùng để xác định thành phần hoà khí tức thời của động cơ đang hoạt động, rồi gửi tín hiệu vào ECU để điều chỉnh tỷ lệ không khí- xăng thích hợp, nhằm đạt đến tính vận hành tốt và giảm sự ô nhiễm môi trường. Cảm biến ôxy được gắn ở đường ống thải tại vị trí mà luôn duy trì được nhiệt độ đảm bảo chức năng hiệu chỉnh . Để tăng nhanh khả năng làm việc của cảm biến ôxy người ta dùng loại cảm biến điện trở tự nung bên trong. 14
  15. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô Hình 2.9. Kết cấu cảm biến ôxy 1. Đầu bảo vệ; 2. Lớp zirconia; 3. Đệm; 4. Thân cảm biến; 5. Lớp cách điện; 6. V ỏ cảm biến; 7. Đường thông với không khí; 8. Đầu nối dây; 9. Đường khí xả vào Thân cảm biến được giữ trong một chân bắt tiếp ren và bao ngoài một ống bảo vệ và được nối với các đầu điện. Bề mặt của chất ZrO 2 có phủ một lớp plantin rất xốp và mỏng. Ngoài lớp plantin là một lớp gốm rất xốp và kết dính mục đích bảo vệ lớp plantin không bị mòn hỏng do va chạm với các phần tử rắn trong khí thải. Một ống vòi loại bảo vệ bao ngoài cảm biến tại các đầu nối điện uốn kép giữ liền với vỏ, ống này có khoan một lỗ nhỏ để bù trừ áp suất trong cảm biến và đỡ lò xo đĩa để giữ muội than không đóng vào lớp thân ZrO 2 thì đầu cảm biến tiếp xúc khí thải và phần tử khí đi vào sẽ giữ và không tiếp xúc tr ực tiếp với thân ZrO2. Đặc tính của chất ZrO2 là phải trên 300oc thì nó mới cho ra tín hiệu điện áp chính xác. Vì vậy điện thế ra của cảm biến và điện trở nội phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ khí thải mà cảm biến làm việc tin cậy khoảng 350oc. * Nguyên lý hoạt động: Cảm biến ôxy được chế tạo chủ yếu là chất Zicorium dioxit (Z r02) mà chất này sẽ hấp thụ những ion ôxy âm tính. Một phần Zr02 tiếp xúc với ôxy không khí, phần còn lại tiếp xúc với ôxy trong khí thải. Ở mỗi mặt của Zr0 2 là một điện cực bằng platin và tạo nên một mạch điện đi vào ECU. Lớp platin này rất mỏng và xốp để ôxy dể khuyếch tán vào. Khi khí thải chứa lượng ôxy ít do tỷ lệ hoà khí đậm (nhiều khí CO và HC, ít ôxy) thì số ion ôxy tập trung ở điện cực tiếp xúc không khí. Sự chênh lệch số ion này lớn sẽ tạo ra một tín hiệu điện áp cao. Mức độ này khoảng 600 ÷ 900mv. Khi khí thải chứa lượng ôxy cao do tỷ lệ hoà khí loãng (ít CO và HC, nhiều ôxy) thì số ion ôxy tập trung ở điện cực tiếp xúc khí thải cao, độ chênh lệch số ion hai điện cực nhỏ thì tín hiệu điện áp thấp khoảng 100 ÷ 400 mv. 15 Sinh viên: Nguyễn Đức Hà Lớp: Công nghệ kỹ thuật Ôtô
  16. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô Khi tỷ lệ hoà khí đến mức lý tưởng ( tỷ số không khí - xăng 14,7:1 ) thì tín hiệu điện áp xấp xỉ 450mv. Hình 2.10. Sơ đồ mạch điện cảm biến ôxy 2.2.6. Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston Cảm biến vị trí piston (còn gọi là tín hiệu G) báo cho ECU biết vị trí điểm chết trên hoặc trước điểm chết trên của piston. Công dụng của cảm biến này là để ECU xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun. Cảm biến tốc độ động cơ (còn gọi là tín hiệu NE) dùng để báo tốc độ động cơ sử dụng trong quá trình tính toán hoặc tìm góc đánh lửa tối ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xylanh. Cảm biến này cũng được sử dụng vào mục đích điều khiển tốc độ không tải hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ không tải cưỡng bức. - Vị trí: Có nhiều cách bố trí cảm biến G và NE trên động cơ: trong delco, trên bánh đà, hoặc trên bánh răng cam. - Cấu tạo của cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston: Hình 2.11. Sơ đồ bố trí cảm biến G và Ne Bộ phận chính của cảm biến là một cuộn cảm ứng, một nam châm vĩnh cửu và một rôto dùng để khép mạch từ có số răng tùy thuộc vào từng loại động cơ. 16
  17. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô - Nguyên lý hoạt động của cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: + Ở trạng thái tĩnh: khi tốc độ động cơ bằng không rôto không quay, không có sự biến thiên từ thông trong mạch nên không xuất hiện sức điện động cảm ứng + Khi làm việc: Khi đỉnh răng của rôto không nằm đối diện cực t ừ, 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 đỉnh 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 đỉnh răng của rôto đối diện với cực từ của cuộn dây, từ thông đạt giá trị cực đại. Khi đỉnh răng rotor di chuyển ra khỏi cực từ, thì khe hở không khí tăng dần làm từ thông sinh ra giảm theo chiều ngược lại. Tín hiệu có dạng như hình sin. 2.2.7. Cảm biến kích nổ Cảm biến kích nổ kiểu điện áp. Dùng để xác định kích nổ của động cơ và cho phép bộ điều khiển điều chỉnh nhanh góc đánh lửa sớm khắc phục kích nổ. * Nguyên lý làm việc Cảm biến kích nổ được dùng là một bộ gia tốc kế điện. Nó sẽ cảm nhận xung kích nổ phát sinh trong động cơ và gởi tín hiệu này đến bộ sử lý. Thành phần áp điện thạch anh, là vật liệu khi chịu áp lực sẽ sinh ra điện áp. Một gia tốc kế sẽ đo sự tăng tốc. Sự dao động là những xung tăng tốc. Khi có hi ện tượng kích nổ sẽ có một xung dao động có giá trị từ 5÷ 6 KHZ. Thạch anh trong cảm biến kích nổ sẽ cảm nhận tần số này. Xung dao động do kích nổ tác dụng áp lực lên kích nổ và tạo ra một điện áp. Tín hiệu điện áp xoay chiều này có giá trị nhỏ hơn 1v nhưng tần số dao động từ 5 ÷ 6 KHZ. Bộ sử lý sẽ đọc tín hiệu này và điều chỉnh giảm thời điểm đánh lửa cho đến khi không còn kích nổ và lúc đó cảm biến kích nổ không tạo ra tín hiệu, bộ sử lý sau đó có thể chỉnh thời điểm đánh lửa sớm, trễ đến mức tối ưu. 2.3. Bộ điều khiển điện tử ECU 2.3.1. Tổng quan về ECU Hệ thống điều khiển động cơ theo một chương trình bao gồm các cảm biến kiểm soát liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa tín hiệu điều khiển đến cơ 17 Sinh viên: Nguyễn Đức Hà Lớp: Công nghệ kỹ thuật Ôtô
  18. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành luôn bảo đảm thừa lệnh từ ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến. Hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa sự độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu. ECU cũng đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ hoạt động của động cơ, giúp chuẩn đoán một cách có hệ thống khi sự cố xảy ra. 2.3.2. Cấu tạo của ECU *) Bộ nhớ: bộ nhớ trong ECU chia ra làm 4 loại - ROM: Dùng lưu trữ thông tin thường trực. Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được. Thông tin của nó đã được gài sẵn, ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và được lắp cố định trên mạch in. - RAM: bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý. RAM có thể đọc và ghi các s ố liệu theo địa chỉ bất kỳ. -PROM: cấu trúc cơ bản giống như ROM nhưng cho phép lập trình(nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không phải nơi sản xuất như ROM. PROM cho phép sửa đổi chương trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau. -KAM: dùng để lưu trữ thông tin mới (những thông tin tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý. *) Bộ vi xử lý: bộ vi xử lý có chức năng tính toán và điều khiển, đây là bộ não của ECU. *) Đường truyền: truyền các lệnh và số liệu trong máy theo 2 chiều. 2.3.3. Mạch giao tiếp cổng vào *) Bộ chuyển đổi A/D (Analog to Digital Converter): Dùng để chuyển các tín hiệu tương tự từ đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các cảm biến nhiệt độ, bộ đo gió, cảm biến vị trí bướm ga… thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểu được. *) Bộ đếm (Counter): Dùng để đếm xung từ cảm biến tốc độ thành tín hiệu số gửi về bộ vi xử lý. *) Bộ nhớ trung gian (Buffer): Chuyển các tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu sóng vuông dạng số, nó không giữ lượng đếm như trong bộ đếm. Bộ phận chính là một Trasistor sẽ đóng mở theo cực tính của tín hiệu xoay chiều. *) Bộ khuếch đại (Amplifier): một số cảm biến có tín hiệu rất nhỏ nên trong ECU thường có các bộ khuếch đại. 18
  19. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô *) Bộ ổn áp (Voltage regulator): thông thường ECU có 2 bộ ổn áp: 12V và 5V. 2.3.4. Mạch giao tiếp cổng ra Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý sẽ đưa đến các tranzistor công suất điều khiển rơle, solenoid, motor…. Các tranzistor này có thể được bố trí bên trong hoặc bên ngoài ECU. 2.3.5. Các thông số hoạt động của ECU + Các thông chính. Là tốc độ động cơ và lượng gió nạp. Các thông số này là thước đo tr ực tiếp tình trạng tải của động cơ. + Các thông số thích nghi Điều kiện hoạt độg của động cơ luôn thay đổi thì tỷ lệ hoà khí phải thích ứng theo. Chúng ta sẽ đề cập đến các điều kiện hoạt động sau: + Khởi động, làm nóng, Thích ứng tải Đối với khởi động và làm ấm ECU sẽ tính toán sử lý các tín hiệu của cảm biến nhiệt độ động cơ. Đối với tình trạng thay đổi tải thì mức tải cầm chừng (cầm chừng , một phần tải, toàn tải) được chuyển tín hiêu đ ến ECU nhờ công tắc cánh bướm ga. + Các thông số chính xác. Để đạt được chế độ vận hành tối ưu ECU xem thêm các yếu tố ảnh hưởng: + Trạng thái chuyển tiếp khi gia tốc + Sự giới hạn tốc độ tối đa. + Sự giảm tốc 19 Sinh viên: Nguyễn Đức Hà Lớp: Công nghệ kỹ thuật Ôtô
  20. Bộ môn: Động cơ Đốt trong Đồ án công nghệ kỹ thuật ôtô Những yếu tố này được xác định từ các cảm biến đã nêu, nó có quan hệ và tác động tín hiệu điều khiển đến vòi phun một cách tương ứng. ECU sẽ tính toán các thông số thay đổi cùng với nhau, mục đích cung cấp cho động cơ một lượng xăng cần thiết từng thời điểm. 2.4. Cơ cấu chấp hành và tín hiệu ra 2.4.1. Điều khiển vòi phun a) Cấu tạo: 1- Bộ lọc: bảo đảm nhiên liệu đi vào kim phun phải thật sạch sẽ; 2- Giắc cắm: nối với mạch điện điều khiển ; 3- Cuộn dây: tạo ra từ trường khi có dòng điện; 4- Ti kim: tác động đến sự đóng mở của van kim; 5- Van kim: đóng kín vòi phun, khi có dòng điện sẽ bị nhấc lên cho nhiên liệu phun ra; 6- Vòi phun: đ ịnh góc phun và xé tơi nhiên liệu; 7- Vỏ kim. b) Hoạt động của vòi phun: Trong quá trình hoạt động của động cơ, ECU liên tục nhận được các tín hiệu đầu vào từ các cảm biến. Qua đó ECU sẽ tính ra thời gian mở kim phun. Thời gian mở của kim phun phụ thuộc vào độ rông của xung điều khiển kim phun. Khi dòng điện đi qua cuộn dây của kim phun sẽ tạo ra một lực từ đ ủ mạnh để thắng sức căng lò xo, thắng lực trọng trường của ty kim và thắng áp lực nhiên liệu tác dụng lên kim, kim sẽ được nhích khỏi bệ khoảng 0,1 mm nên nhiên liệu được phun khỏi kim phun. c) Điều khiển vòi phun: ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau thông báo những thay đổi về tình trạng hoạt động của động cơ, từ đó so sánh với những bộ thông số chuẩn được nạp trước vào ECU để đưa ra thời gian phun cần thiết nhằm đạt được tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu - không khí tối ưu. Phương pháp phun bao gồm các phương pháp: phun đồng thời nhóm 2 xylanh, nhóm 3 xylanh hay phun độc lập cho từng xylanh. Thời gian phun nhiên liệu thực tế ti được xác định bởi hai đại lượng: ti = tb + tc - tb: Thời gian phun cơ bản (dựa vào lượng khí nạp và tốc độ động cơ). - tc: Thời gian phun điều chỉnh (dựa vào các cảm biến còn lại). Tuy nhiên trong quá trình khởi động, do lượng khí nạp không ổn định do đó: lượng nhiên liệu phun cơ bản được xác định theo nhiệt độ nước làm mát, 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2