Hệ thống điều khiển và các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu Disel điện tử

Chia sẻ: | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

42
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của tài liệu này trình bày sơ đồ hệ thống điều khiển trong hệ thống diesel điện tử; các cảm biến; bộ xử lý trung tâm ECU; điều chỉnh lượng phun; điều khiển gián đoạn phun...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hệ thống điều khiển và các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu Disel điện tử

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC CẢM BIẾN TRONG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DISEL ĐIỆN TỬ 1. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG DIESEL ĐIỆN TỬ Hình 50 : Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử EFI- Diesel với bơm cao áp Hình 52 : Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử EFI- Diesel ống phân phối
+IG 40A Ñoà ng hoàtaù p loâ BATT +B1 HT xoâ ng +IG 30A IGSW G_REL S_REL STA M_REL IGSW 3 VC W MAP 2 PIM Sensor 1 +IG 80A G_IND TACH G_REL 4 Caûm bieán 3 IDL SPD vòtrí böôù m ga Relay HT xoâ ng 2 VTA 1 STA E2 E2 VRT Ñieä n trôûVRT THA VC E2 VRP Ñieä n trôûVRP PIM Caû m bieá n nhieä t ñoäkhí naïp THA VTA TCV Van TCV THW Relay chính THW IDL SPV Van SPV Caû m bieá n nhieä t ñoänöôù c Relay_SPV THF THF VRP VRT Caû m bieá n nhieä t ñoädaà u diesel NE- TE2 TE1 1 2 VF NE+ TACH Ñoà ng hoàtaù p loâ SPD Caû m bieá n toá c ñoäñoä ng cô TDC- GIND E1 W 1 2 TDC+ Caû m bieá n vòtrí truïc khuyû u SPV NE+ NE- +B1 S_REL TDC+ TDC- VF Giaé c chaå n ñoaù n TE2 Relay SPV TE1 +B1 Van EGR EGR VSV2 Van VSV1 VSV1 VSV1 Van VSV2 VSV2 E02 SPV EGR +IG 15A E01 TCV E2 BATT E1 E01 E02 M_REL Relay chính Hoä p ECU Hình 52 :Sơ đồ mạch điều khiển Động cơ ECU 1KZ- TE
+IG 40A Ñoà ng hoàtaùp loâ HT xoâ ng +IG 30A IGS/W STA BATT +B S_REL STA IGSW 3 VC MAP M_REL 2 PIM Sensor 1 +IG 80A W G_REL G_REL 4 Caûm bieán 3 IDL vòtrí böôù m ga Relay HT xoâ ng 2 VTA 1 E2 E2 E2 PIM VTA THA VC VRT Ñieä n trôûVRT THA THW IDL VRP Ñieän trôûVRP Caû m bieán nhieä t ñoäkhí naïp THF TCV Van TCV THW Relay chính VRP VRT SPV Van SPV Caû m bieá n nhieät ñoänöôù c Relay_SPV TE2 TE1 THF VF Caû m bieán nhieä t ñoädaàu diesel NE- 1 2 NE+ TACH Ñoà ng hoàtaùp loâ SPD Caû m bieá n toá c ñoäñoä ng cô TDC- GIND W 1 2 TDC+ Caû m bieá n vòtrí truïc khuyû u SPV NE+ NE- TDC+ TDC- +B1 S_REL VF Giaé c chaå n ñoaù n TE2 Relay SPV TE1 +B1 Van EGR EGR VSV2 EGR Van VSV1 VSV1 VSV1 SPV E1 Van VSV2 VSV2 E02 +IG 15A TCV E01 E2 E01 E02 BATT E1 M_REL Relay chính Hoä p ECU Hình 53 :Sơ đồ mạch điều khiển Động cơ ECU Toyota 2L TE89661
2. CÁC CẢM BIẾN Hình 53 : Sơ đồ khối các cảm biến 2.1. Vị trí các cảm biến Hình 54 : Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel với bơm cao áp 1. Cảm biến tốc độ 5. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 2. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 6. Cảm biến áp suất tuabin 3. Cảm biến vị trí bàn đạp ga 7. Cảm biến vị trí trục khuỷu 4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Hình 55 : Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel ống phân phối 1. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 6. Cảm biến vị trí trục cam 2. Cảm biến áp suất nhiên liệu 7. Cảm biến nhiệt độ nước 3. Cảm biến lưu lượng không khí nạp 8. Cảm biến áp suất tuabin 4. Cảm biến vị trí bàn đạp ga 9. Cảm biến vị trí trục khuỷu 5. Cảm biến nhiệt độ khí nạp 2.2. Cấu tạo và hoạt động của các cảm biến 2.2.1. Cảm biến bàn đạp ga Hình 56 : 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. Hình 57 : Cảm biến vị trí bướm ga 2.2.2. Cảm biến tốc độ động cơ. Hình 58 : Cảm biến tốc độ động cơ Cảm biến tốc độ động cơ được lắp trong bơm cao áp. Nó gồm có một rôto được lắp ép lên một trục dẫn động, và một cảm biến( là 1 cuộn dây). Điện trở của cuộn dây ở 20 0 C là 205 – 255  . Các tín hiệu điện được tạo ra trong cảm biến (cuộn dây) phù hợp với sự quay của rôto.
Hình 59 : Quan hệ giữa sự quay của rôto và dạng sóng sinh ra - ECU sẽ đếm số lượng xung để phát hiện ra tốc độ động cơ. - Rôto tạo nửa vòng quay đối với mỗi vòng quay của động cơ. - ECU sẽ phát hiện góc tham khảo này từ phần răng sóng bị mất, mà răng này được bố trí trên chu vi của rôto. 2.2.3. Cảm biến vị trí trục khuỷu. Hình 60 : Cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến vị trí trục khuỷu được lắp lên thân máy. Nó phát hiện vị trí tham khảo của góc trục khuỷu dưới dạng tín hiệu TDC. Cảm biến vị trí trục khuỷu kiểu ống phân phối tạo ra các tín hiệu tốc độ động cơ (NE). Nó phát hiện góc trục khuỷu trên cơ sở các tín hiệu NE đó. Hoạt động : Một xung được tạo ra khi phần nhô ra lắp trên trục khuỷu đi đến gần cảm biến do sự quay của trục khuỷu. Một xung được tạo ra đối với mỗi vòng quay của trục khuỷu và nó được phát hiện dưới dạng một tín hiệu vị trí tham khảo của góc trục khuỷu. 2.2.4. Cảm biến vị trí trục cam.
Hình 61: Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến vị trí trục cam sử dụng trên một số động cơ thay cho vị trí tham khảo góc quay của trục khuỷu được phát hiện dưới dạng một tín hiệu G. Cảm biến vị trí trục cam sử dụng một phần từ Hall. Trigơ định giờ trên bánh răng phối khí sẽ phát hiện vị trí của trục cam bằng việc phát ra một tín hiệu đối với hai vòng quay của trục khuỷu. 2.2.5. Cảm biến áp suất tuabin. Cảm biến áp suất tăng áp tua-bin được nối với đường ống nạp qua một ống mềm dẫn không khí và một VSV, và phát hiện áp suất đường ống nạp (lượng không khí nạp vào). Hình 62 : Cảm biến áp suất tuabin 2.2.6. Cảm biến nhiệt độ.
Hình 63 : Cảm biến nhiệt độ Có 3 kiểu cảm biến nhiệt độ được sử dụng để điều khiển EFI- Diesel: - Cảm biến nhiệt độ nước được lắp trên thân máy để phát hiện nhiệt độ của nước làm mát động cơ. - Cảm biến nhiệt độ khí nạp được lắp lên ống nạp của động cơ để phát hiện nhiệt độ của không khí nạp vào. - Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu được lắp lên bơm và phát hiện nhiệt độ của nhiên liệu. Hình 64 : Cấu tạo và đặc tính của cảm biến nhiệt độ Mỗi kiểu cảm biến nhiệt độ đều có một nhiệt điện trở lắp bên trong, giá trị điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ và đặc tính của nó được mô tả trong biểu đồ. 2.2.7. Cảm biến áp suất nhiên liệu. Cảm biến áp suất nhiên liệu sử dụng trong điezen kiểu ống phân phối phát hiện áp suất của nhiên liệu trong ống phân phối.
Trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu, ECU sẽ điều khiển SCV (van điều khiển hút) để tạo ra áp suất quy định phù hợp với các điều kiện lái xe. Hình 65 : Cảm biến áp suất nhiên liệu 2.2.8. Cảm biến lưu lượng khí nạp. Hình 66 : Cảm biến lưu lượng khí nạp Một cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy được sử dụng trong diezen EFI kiểu ống phân phối để phát hiện lượng không khí nạp vào.
3. BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM ECU( Electric Control Unit ) 3.1. Khái quát về ECU Hình 67 : Khái quát ECU Về mặt điều khiển điện tử, vai trò của ECU là xác định lượng phun nhiên liệu, định thời điểm phun nhiên liệu và lượng không khí nạp vào phù hợp với các điều kiện lái xe, dựa trên các tín hiện nhận được từ các cảm biến và công tắc khác nhau. Ngoài ra, ECU chuyển các tín hiệu để vận hành các bộ chấp hành. Đối với hệ thống EFI-diesel thông thường và hệ thống EFI-diesel ống phân phối. 3.1.1. Đối với hệ thống EFI – Diesel thông thường Hình 68 : Khi động cơ chưa làm việc
Hình 69 : ECU tiếp nhận các tín hiệu gửi từ các cảm biến và xử lý để điều khển lượng phun Hình 70 : ECU tiếp nhận các tín hiệu gửi từ các cảm biến và xử lý để điều khiển thời điểm phun 3.1.2. Đối với hệ thống EFI – Diesel ống phân phối
Hình 71: Khi động cơ chưa làm việc Hình 72: ECU tiếp nhận các tín hiệu gửi từ các cảm biến và xử lý để điều khển lượng phun
Hình 73 : ECU tiếp nhận các tín hiệu gửi từ các cảm biến và xử lý để điều khiển thời điểm phun 3.2. Xác định lượng phun. ECU thực hiện ba chức năng để xác định lượng phun : - Tính toán lượng phun cơ bản. - Tính toán lượng phun tối đa. - Điều chỉnh lượng phun. - So sánh lượng phun cơ bản và lượng phun tối đa. 3.2.1. Tính toán lượng phun cơ bản. Việc tính toán lượng phun cơ bản được thực hiện trên cơ sở các tín hiệu tốc độ động cơ và lực bàn đạp tác động lên bàn đạp ga Hình 74 : ECU tính toán lượng phun cơ bản
3.2.2. Tính toán lượng phun tối đa. Hình 75 : ECU tính toán lượng phun tối đa Việc tính toán lượng phun tối đa được thực hiện trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ ( Cảm biến NE ), cảm biến nhiệt độ nước, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu và áp suất tua-bin. Đối với EFI- diesel kiểu ống phân phối, các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu cũng được sử dụng. ECU so sánh lượng phun cơ bản đã tính toán và lượng phun tối đa và xác định lượng nhỏ hơn làm lượng phun. 3.2.3 Điều chỉnh lượng phun. Hình 76: ECU điều chỉnh áp suất và nhiệt độ khí nạp Điều chỉnh áp suất không khí nạp vào: Lượng phun được điều chỉnh phù hợp với áp suất không khí nạp vào (lưu lượng).
Điều chỉnh nhiệt độ không khí nạp vào Tỉ trọng của không khí nạp vào (lượng không khí) thay đổi phù hợp với nhiệt độ không khí nạp vào. (Nhiệt độ không khí nạp vào thấp → điều chỉnh tăng lượng phun) Điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu: Nhiệt độ nhiên liệu cao → điều chỉnh tăng lượng phun Điều chỉnh động cơ lạnh: Nhiệt độ nước làm mát thấp → điều chỉnh tăng lượng phun Điều chỉnh áp suất nhiên liệu: Trong diezen kiểu ống phân phối những thay đổi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối được phát hiện trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu. Nếu áp suất nhiên liệu thấp hơn áp suất dự định thì thời gian mở vòi phun sẽ được kéo dài. Hình 77: ECU hiệu chỉnh nhiệt độ nhiên liệu 3.2.4. So sánh lượng phun cơ bản và lượng phun tối đa.
Hình 78 : ECU so sánh lượng phun cơ bản và lượng phun tối đa So sánh lượng phun cơ bản và lượng phun tối đa : Sự khác biệt trong lượng phun thực tế của diezen EFI thông thường được tạo ra do sự không ăn khớp cơ khí xảy ra đối với các bơm, sẽ được điều chỉnh. Xác định thời điểm phun. ECU thực hiện các chức năng sau để xác định thời điểm phun: Đối với EFI – Diesel thông thường: - Xác định thời điểm phun mong muốn - Xác định thời điểm phun thực tế - So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế Đối với EFI – Diesel ống phân phối: - So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế 3.2.5. Xác định thời điểm phun mong muốn ( EFI – Diesel thông thường ) Thời điểm phun mong muốn được xác định bằng cách tính thời điểm phun cơ bản thông qua tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga và bằng cách thêm giá trị điều chỉnh trên cơ sở nhiệt độ nước, áp suất không khí nạp và nhiệt độ không khí nạp vào.
Hình 79 : ECU xác định thời điểm phun mong muốn Thời điểm phun mong muốn được xác định bằng cách tính thời điểm phun cơ bản thông qua tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga và bằng cách thêm giá trị điều chỉnh trên cơ sở nhiệt độ nước, áp suất không khí nạp và nhiệt độ không khí nạp vào. 3.2.6. Xác định thời điểm phun thực tế ( EFI – Diesel thông thường ) Việc phát hiện thời điểm phun thực tế được thực hiện thông qua tính toán trên cơ sở các tín hiêụ tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu. Đối với việc điều khiển lượng phun, những sự không khớp suất hiện trong điều khiển thời điểm phun giữa các bơm sẽ được điều chỉnh thông qua sử dụng một điện trở hiệu chỉnh hoặc một ROM hiệu chỉnh. Hình 80: ECU phát hiện thời điểm phun
Đĩa cam và rôto (tạo ra tín hiệu NE của cảm biến tốc độ động cơ) quay cùng với nhau. Do đó, ECU có thể phát hiện được thời điểm khi pittông chuyển động và sự phun thực tế xảy ra do vị trí của tín hiệu NE. Về sự không khớp pha xảy ra giữa thời điểm phun thực tế và tín hiệu NE do những sai sót riêng của các bơm người ta sử dụng một điện trở điều chỉnh để hiệu chỉnh và nhận biết nó như một vị trí chuẩn. So sánh tín hiệu NE và tín hiệu TDC của biến cảm góc quay của trục khuỷu và tính toán thời điểm phun liên quan đến góc của trục khuỷu động cơ cũng như thời điểm phun thực tế. 3.2.7. So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế ( EFI – Diesel thông thường )
Hình 81: ECU so sánh thời điểm phun ECU so sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế và chuyển các tín hiệu thời điểm phun sớm và thời điểm phun muộn tới van điều khiển thời điểm phun sao cho thời điểm phun thực tế và thời điểm phun mong muốn khớp với nhau. 3.2.8. So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế ( EFI – Diesel ống phân phối )