Đề tài Khảo sát thông số đầu vào tới quá trình phun của vòi phun nhiên liệu

MỤC LỤC Nội dung Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO………..………………………………………………..95 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, là sự ra tăng của khí thải gây ô nhiễm môi truờng. Khí thải do xe ôtô sử dụng nhiện liệu xăng gây ra cũng đóng góp một lượng lớn khí thải độc hại. Mặt khác nguồn nguyên liệu dầu thô khai thác từ tự nhiên dùng để điều chế xăng cũng dần cạn kiệt. Đó là hai lý do quan trọng thúc đẩy các hãng chế tạo ôtô cho ra đời động cơ phun xăng điện tử. Mục đích để nâng cao hiệu suất cháy của nhiên liệu xăng và hạn chế lượng khí thải độc hại sinh ra trong quá trình cháy. Để làm được điều đó hệ thống phải có một hệ thống giám sát (cảm biến) và chấp hành hoạt động chính xác, kịp thời. Khi có sự sai hỏng của hệ thống sẽ ảnh hưởng đến mức tiêu hao nhiên liệu và sinh ra nhiều khí thải độc hại trong quá trình cháy không hoàn toàn. Với các xe ôtô hiện đại được trang bị nhiều thiết bị điện tử thì việc chẩn đoán càng trở nên khó khăn. Do vậy trên xe ôtô phải được trang bị hệ thống tự chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của xe. Nhằm báo cho người sử dụng biết được những hư hỏng hiện tại của xe. Vấn đề tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường là vấn đề cấp thiết, chúng em được khoa ra cho đề tài: “Khảo sát thông số đầu vào tới quá trình phun của vòi phun nhiên liệu”. Thông qua quá trình khảo sát xung phun của vòi phun nhiên liệu chúng ta có thể đánh giá được lượng nhiên liệu được phun và từ những xung phun có thể chẩn đoán được sự hư hỏng của các cảm biến. Trong quá trình thực hiện đồ án, do trình độ và hiểu biết còn hạn chế. Nhưng được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong khoa cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn trong lớp đến nay đồ án của chúng em đã hoàn thành. Tuy vậy vẫn còn nhiều thiếu sót, mong thầy cô đóng góp ý kiến để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Hưng yên, ngày tháng năm 2007. Sinh viên thực hiện Nguyễn Huy Tuyển PHẦN I KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 1.1. KHÁI QUÁT VỀ EFI. Lịch sử của động cơ EFI. Cho đến những năm của thập kỷ 60, chế hoà khí đã từng được sử dụng trong phần lớn các hệ thống phân phối nhiên liệu tiêu chuẩn. Mặc dù vậy, đến năm 1971, Toyota đã phát triển hệ thống EFI (Electronic Fuel injection - hệ thống phun xăng điện tử) của mình, hệ thống này phân phối nhiên liệu đến các xilanh của động cơ tốt hơn so với chế hoà khí bằng việc phun nhiên liệu có điều khiển điện tử. Việc xuất khẩu các xe có lắp động cơ EFI bắt đầu sớm nhất vào năm 1979 với xe Crown (động cơ 5M – E) và xe Cressida (4M - E). Kể từ đó, động cơ trang bị EFI sản xuất tăng dần lên về quy mô cũng như là số lượng. Việc điều khiển EFI có thể được chia thành hai loại, dựa trên sự khác nhau về phương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun. Một là một mạch tương tự, loại này điều khiển lượng phun dựa vào thời gian cần thiết để nạp và phóng một tụ điện. Loại khác là loại điều khiển bằng bộ vi sử lý, loại này sử dụng dữ liệu lưu trong bộ nhớ để xác định lượng phun. Loại mạch tương tự là loại được Toyota sử dụng lần đầu tiên trong hệ thống EFI của nó. Loại điều khiển bằng bộ vi sử lý được bắt đầu sử dụng vào năm 1983. Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi sử lý được sử dụng trong xe của Toyota gọi là TCCS ( TOYOTA Computer Controled Sytem - 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 không tải ) và các hệ thống điều khiển khác; cũng như chức năng chẩn đoán và dự phòng. 1.1.2. Đặc điểm và kết cấu cơ bản của EFI. Có thể cấp hỗn hợp khí – nhiên liệu đồng đều đến từng xylanh. Do mỗi một xylanh đều có vòi phun của mình & do lượng phun được điều chỉnh chính xác bằng ECU theo sự thay đổi về tốc độ động cơ và tải trọng, nên có thể phân phối đều nhiên liệu đến từng xylanh. Hơn nữa, tỷ lệ khí – nhiên liệu có thể điều chỉnh tự do nhờ ECU bằng việc thay đổi thời gian hoạt động của vòi phun (khoảng thời gian phun nhiên liệu). Vì các lý do đó, hỗn hợp khí nhiên liệu được phân phối đều đến tất cả các xylanh & tạo ra được tỷ lệ tối ưu. Chúng có ưu điểm về cả khía cạnh kiểm soát khí xả & lẫn tính năng về công suất. Có thể đạt được tỷ lệ khí - nhiên liệu chính xác với tất cả các dải tốc độ động cơ. Vòi phun đơn của chế hoà khí không thể điều khiển chính xác tỷ lệ khí – nhiên liệu ở tất cả các dải tốc độ, nên việc điều khiển chia thành hệ thống tốc độ chậm, tốc độ cao thứ nhất, tốc độ cao thứ hai…và hỗn hợp phải được làm đậm khi chuyển từ một hệ thống này sang hệ thống khác. Vì lý do đó, nếu hỗn hợp khí nhiên liệu không được làm đậm hơn một chút thì các hiện tượng không bình thường (nổ trong ống nạp và nghẹt) rất dễ xảy ra khi chuyển đổi. Mặc dù vậy, với EFI một hỗn hợp khí – nhiên liệu chính xác và liên tục luôn được cung cấp tại bất kỳ chế độ tốc độ & tải trọng nào của động cơ. Đây là ưu điểm ở khía cạnh kiểm soát khí xả & kinh tế nhiên liệu. Đáp ứng kịp thời với sự thay đổi góc mở bướm ga. Ở động cơ lắp chế hoà khí, từ bộ phận phun nhiên liệu đến xylanh có một khoảng cách dài. Cũng như, do có sự chênh lệch lớn giữa tỷ trọng riêng của xăng và không khí, nên xuất hiện sự chậm trễ nhỏ 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 gần xylanh & và được nén với áp suất khoảng 2 đến 3 kgf/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 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. Nói tóm lại, nó đáp ứng kịp thời với sự thay đổi của vị trí chân ga. Hiệu chỉnh hỗn hợp khí nhiên liệu. Bù tại tốc độ thấp: Khả năng tải tại tốc độ thấp được nâng cao do nhiên liệu ở dạng sương mù tốt được phun ra bằng vòi phun khởi động lạnh khi động cơ khởi động. Cũng như, do lượng không khí đầy đủ được hút vào qua van khí phụ, khả năng tải tốt 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 & độ chân không trong đường nạp trở nên rất lớn. Ở chế hoà khí, xăng bám trên thành của đường ống nạp sẽ bay hơi & vào trong xylanh do độ chân không của đường ống nạp tăng đột ngột, kết quả là một hỗn hợp quá đậm, quá trình cháy không hoàn toàn & làm tăng lượng cháy không hết (HC) trong khí xả. Ở động cơ EFI, việc phun nhiên liệu bị loại bỏ khi bướm ga đóng & động cơ chạy tại tốc độ lớn hơn một giá trị nhất định, do vậy nồng độ HC trong khí xả giảm xuống & làm tiêu hao nhiên liệu. Nạp hỗn hợp khí - nhiên liệu có hiệu quả: Ở chế hoà khí, dòng không khí bị thu hẹp tại họng khuếch tán để tăng tốc độ dòng khí, tạo nên độ chân không bên dưới họng khếch tán. Đó là nguyên nhân hỗn hợp khí – nhiên liệu được hút vào trong xylanh trong hành trình đi xuống của piton. Tuy nhiên họng khếch tán làm hẹp (cản trở) dòng khí nạp & đó là nhược điểm của động cơ. Mặt khác, ở EFI một áp suất xấp xỉ 2 -3 kgf/cm2 luôn được cung cấp đến động cơ để nâng cao khả năng phun sương của hỗn hợp khí – nhiên liệu, do có thể làm đường ống nạp nhỏ hơn nên có thể lợi dụng quán tính của dòng khí nạp của hỗn hợp khí – nhiên liệu tốt hơn. Kết cấu cơ bản của EFI. * Khái quát: EFI có thể chia thành 3 khối chính: - Hệ thống điều khiển điện tử. - Hệ thống nhiên liệu. - Hệ thống nạp khí. EFI cũng có thể được chia thành điều khiển phun nhiên liệu cơ bản & điều khiển hiệu chỉnh. 3 hệ thống này sẽ được mô tả chi tiết sau đây. Sơ đồ kết cấu cơ bản của EFI. Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý của D – EFI. * Điều khiển phun cơ bản. Các thiết bị phun cơ bản duy trì một tỷ lệ tối ưu (gọi là tỷ lệ lý thuyết) của không khí & nhiên liệu hút vào trong các xylanh. Để thực hiện được điều đó, nếu có sự gia tăng lượng khí nạp, lượng nhiên liệu phun vào cũng phải gia tăng tỷ lệ. Hoặc là nếu lượng khí nạp giảm xuống, lượng nhiên liệu phun ra cũng giảm xuống. 1.2. HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU. 1.2.1. Sơ đồ nguyên lý. Hình 1.2.1. Các bộ phận trong hệ thống cung cấp nhiên liệu. 1. Thùng xăng. 5. Bộ điều áp xăng. 2. Bơm xăng. 6. Vòi phun chính. 3. Lọc xăng. 7. Vòi phun khởi động lạnh. 4. Dàn phân phối. Nhiên liệu được hút ra từ thùng chứa bằng bơm nhiên liệu và phân phối dưới áp suất đến từ ống phân phối nhiên liệu. Sự phân phối áp suất và thể tích của bơm nhiên liệu được thiết kế vượt quá yêu cầu tối đa cho động cơ. Bộ điều hoà áp suất cho phép một số nhiên liệu trở về thùng chứa khi cần thiết để điều chỉnh áp suất nhiên liệu tại kim phun theo chế độ làm việc của động cơ. 1.2.2. Bơm xăng. Bơm được đặt trong bình xăng. So với loại trên đường ống, loại này có độ ồn thấp. Một bơm tuabin, với đặc điểm là độ rung động nhiên liệu khi bơm nhỏ, được sử dụng. Loại này bao gồm môtơ bơm, với một van một chiều, van an toàn và bộ lọc gắn liền thành một khối. Bơm tuabin: Bơm tuabin bao gồm một hoặc hai cánh bơm được dẫn động bằng môtơ, vỏ bơm và nắp bơm tạo thành bộ bơm. Khi môtơ quay các cánh bơm quay cùng với nó. Các cánh gạt bố trí dọc chu vi bên ngoài của cánh bơm để đưa nhiên liệu từ cửa vào đến cửa ra. Hình 1.2.2. Bơm nhiêu liệu loại trong bình. 1. Van một chiều. 4. Rôto. 9. Cửa ra. 2. Van an toàn. 5. Stato. 10. Cửa vào. 3. Chổi than. 6. Cánh bơm. 11. Lưỡi gạt. 7. Lưới lọc. 8. Vỏ bơm. 12. Cánh bơm. Van an toàn: Van an toàn mở khi áp suất bơm ra đạt xấp xỉ 3.5 – 6 kgf/cm3. Và nhiên liệu có áp suất cao quay trở lại bình xăng. Van an toàn ngăn không cho áp suất nhiên liệu vượt quá mức này. Van một chiều: Van một chiều đóng khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động. Van một chiều và bộ ổn áp đều làm việc để duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu khi động cơ ngừng chạy, để dễ dàng cho lần khởi động sau. Điều khiển bơm nhiên liệu. Hình 1.2.3. Sơ đồ mạch điện bơm xăng. Điều khiển bật tắt bằng ECU động cơ. Bơm nhiên liệu trong xe được trang bị động cơ EFI chỉ hoạt động khi đông cơ đang chạy. Điều này tránh cho nhiên liệu không bị bơm đến động cơ trong trường hợp khoá điện bật ON nhưng động cơ không chạy. * Khi động cơ quay khởi động: Khi động cơ khởi động, dòng điện chạy qua cực IG của khoá điện đến L1 của rơle chính, làm rơle bật ON. Tại thời điểm đó, dòng từ ST của khoá điện đến L3 của rơ le mở mạch, bật rơ le làm cho bơm hoạt động. Sau đó máy khởi động hoạt động và động cơ bắt đầu quay, lúc này ECU động cơ sẽ nhận được tín hiệu NE. Tín hiệu này làm cho Transitor trong ECU bật ON và do đó dòng điện chạy đến cuộn dây L2 của rơle mở mạch. 1.2.3. Lọc xăng. Lọc xăng có tác dụng lọc sạch cặn bẩn, tạp chất bảo đảm xăng sạch cung cấp cho vòi phun hoạt động tránh hiện tượng tắc, kẹt, đóng không kín của vòi phun. Lọc xăng được lắp với đường ra của bơm. Thường được sử dụng bằng màng giấy, có cỡ lọc khoảng 10 m. Hình 1.2.4. Cấu tạo lọc xăng. 1. Phần tử lọc. 2. Vỏ. 3. Lưới đồng. Lọc xăng có cấu tạo cho xăng đi theo một chiều nên khi lắp phải theo đúng chiều, nếu không sẽ làm cản trở lượng xăng qua lọc. Phần tử lọc thường được làm bằng giấy, vỏ bằng thép hoặc nhựa. Sau một khoảng thời gian làm việc thì phải thay lọc mới. Thường xe chạy được từ 33.000 đến 40.000 km thì phải thay lọc mới. 1.2.4. Dàn phân phối xăng. Dàn phân phối có kết cấu là một ống rỗng, là nơi lắp và cấp xăng cho các vòi phun làm việc, một đầu nối với lọc xăng, đầu còn lại lắp với bộ điều áp xăng. Hình 1.2.5. Dàn phân phối. Trên phần thân của dàn phân phối có những cửa để lắp các vòi phun chính. Trong dàn luôn giữ một lượng xăng với áp lực xác đinh để vòi phun làm việc ổn định. 1.2.5. Bộ điều áp xăng. Có tác dụng điều chỉnh áp suất xăng đến các vòi phun phù hợp theo điều kiện làm việc của động cơ. Được lắp với một đầu của dàn phân phối. Bơm xăng làm việc tạo một áp suất trong hệ thống, khi áp suất vượt quá áp suất tiêu chuẩn thì lò xo (6) bị ép lại màng van (3) mở xăng qua đường xăng (2) về thùng làm cho áp suất xăng ở dàn phân phối giảm. Khi bơm không làm việc, áp suất trong mạch giảm, lò xo (6) ép màng van (3) đóng đường về giữ áp suất xăng trong dàn phân phối giúp cho lần sau khởi động động cơ được dễ dàng. Độ chân không của đường nạp được dẫn vào buồng phía lò xo (6) có tác dụng ổn định lượng phun khi thay đổi tải. Lượng phun nhiên liệu yêu cầu bởi động cơ được điều khiển theo thời gian khi dòng điện cung cấp từ bộ ECU động cơ đến kim phun. Vì vậy, nếu áp suất Hình 1.2.6. Cấu tạo bộ điều áp xăng và biểu đồ điều áp. 1. Đường xăng vào. 5. Màng dung. 2. Đường xăng hồi. 6. Lò xo áp lực. 3. Màng đóng van. 7. Đường chân không. 4. Đế màng van. Nhiên liệu không được điều khiển thì áp suất tăng lượng phun nhiên liệu, và nếu như áp suất nhiên liệu thấp thì sẽ làm giảm lượng phun cả khi cùng thời gian mở. 1.2.6. Vòi phun xăng chính. Vòi phun hoạt động bằng điện từ, có tác dụng phun xăng nó phun nhiên liệu dựa trên tín hiệu do ECU cung cấp tạo nên hoà khí cấp cho động cơ hoạt động. Vòi phun được lắp vào đường ống nạp hoặc nắp máy phía trước xupáp nạp. Với hệ thống phun xăng này mỗi một xy lanh có một vòi phun riêng, được lắp chặt với ống phân phối. Vòi phun có hai loại: Loại dùng điện áp thấp (điện áp 5V) lắp vào mạch phải nối qua điện trở phụ. Loại dùng điện áp cao (điện áp 12V) lắp vào mạch trực tiếp. 1. Lưới lọc tinh. 2. Giắc tín hiệu vào. 3. Cuộn dây điện từ. 4. Lò xo. 5. Đuôi kim phun. 6.Rãnh nhiên liệu. 7. Đầu kim. Hình 1.2.7. Cấu tạo vòi phun. Điều khiển vòi phun có hai dạng. Dạng điều khiển bằng thay đổi điện áp. Dạng điều khiển bằng thay đổi dòng điện. Khi có tín hiệu từ ECU điều khiển cuộn dây điện từ tạo lực từ hút thân kim làm cho lỗ kim mở xăng được phun qua lỗ kim theo dạng hạt nhỏ, dạng sương mù. Lượng phun được điều khiển thông qua thời gian phát ra tín hiệu. Độ nâng kim phun thường bằng 0.1 mm. Thời gian mở của kim phun thường từ 1 đến 1.5 m/s. 1.2.6.1. Hoạt động của vòi phun. Khi một ECU động cơ đưa dòng điện đến cuộn dây solenoid của một kim phun, thì van sẽ di chuyển lên, mở lỗ tia ra để cho nhiên liệu được phun ra ngoài. Hình 1.2.8. Mạch điện vòi phun chính loại điện trở thấp. Hình 1.2.9. Mạch điện vòi phun điện trở cao. 1.2.6.2. Phương pháp điều khiển dòng điện. (Động cơ 5A – FE ). Trong các vòi phun sử dụng phương pháp này, cuộn điện trở bị loại bỏ, và vòi phun có điện trở thấp được nối trực tiếp với ắc quy. Dòng điện được điều khiển bằng cách bật và tắt một transitor trong ECU. Khi piton của vòi phun bị kéo lên, một dòng điện lớn sẽ chạy qua làm cho cường độ tăng lên nhanh chóng. Điều này làm cho van kim mở ra nhanh hơn, kết quả là cải thiện được độ nhạy phun và làm giảm khoảng thời gian phun không hiệu quả. Trong khi piton đang bị giữ, dòng điện giảm đi ngăn không cho cuộn dây trong vòi phun quá nóng cũng như giảm công suất tiêu thụ. Hình 1.2.10. Sơ đồ tín hiệu điều khiển dòng điện và điện áp. Trên sơ đồ ta thấy dòng điện điều khiển bằng transitor sẽ được tăng nhanh qua đó sẽ làm cho cường độ dòng tăng trong kim phun, làm cho thời gian mở kim phun tăng từ đó làm giảm thời gian phun không hiệu quả. Nếu dòng điện đặc biệt lớn chạy đến vòi phun vì một lý do nào đó, rơle bảo vệ chính sẽ tắt, cắt dòng điện đến vòi phun. 1.2.6.3. Đặc tính phun. Đặc tính phun của một kim phun được diễn tả bằng mối quan hệ giữa thời gian kích điện của cuộn dây solenoid của kim phun Ti (ms) và số lượng nhiên liệu được phun q ( mm3 / hành trình ). Hình 1.2.11. Đặc tính phun của một kim phun. 1.2.7. Vòi phun khởi động lạnh. Vòi phun phụ có tác dụng phun thêm một lượng xăng tạo hoà khí đậm đặc, làm cho máy dễ nổ khi ở trạng thái máy nguội. Đây cũng là van điện từ hoạt động theo nguyên lý như vòi phun chính nhưng tín hiệu điều khiển thông qua công tắc nhiệt thời gian. Khi bật công tắc khoá dòng điện từ ắc quy qua rơ le vào công tắc nhiệt thời gian khởi động lạnh. Hình 1.2.12. Vòi phun khởi động lạnh. Nếu nhiệt độ của động cơ nhỏ hơn nhiệt độ mở của công tắc nhiệt t0 = 350C thì công tắc nhiệt đóng, vòi phun mở, xăng được phun thêm tạo hoà khí đậm đặc máy dễ nổ và sau 8s thì công tắc nhiệt ngắt mạch, vòi phun ngừng hoạt động. Động cơ 5A – FE không sử dụng vòi phun khởi động lạnh. Hình 1.2.13. Sơ đồ mạch điện của công tắc nhiệt và vòi phun khởi động lạnh. Hình 1.2.14. Mạch điện của vòi phun khởi động lạnh và quan hệ nhiệt độ nước làm mát và thời gian phun. Khi nhiệt độ nước làm mát còn thấp, các công tắc đóng lại. Khi khoá điện xoay đến vị trí ST, dòng điện chạy như hình vẽ nhiên liệu được phun ra. Khi khoá điện được thả về vị trí ON sau khi khởi động động cơ, vòi phun khởi động ngừng phun. Nếu môtơ khởi động quay trong khoảng thời gian dài, có thể sẽ xảy ra xặc xăng (ướt các buji). Tuy nhiên, khi dòng điện chạy qua cuộn dây sấy, thanh lưỡng kim được xấy nóng và các công tắc mở ra, và do đó không có dòng điện chạy qua vòi phun khởi động lạnh. Vì vậy tránh được hiện tượng sặc xăng khi động cơ khó khởi động. Thanh lưỡng kim được sấy nóng bằng cuộn dây để giữ cho công tắc không đóng lại, do vậy tránh được hiện tượng sặc xăng. 1.3. HỆ THỐNG NẠP KHÔNG KHÍ. 1.3.1. Cổ họng gió. Cổ họng gió bao gồm bướm ga, nó điều khiển lượng khí nạp trong quá trình động cơ hoạt động bình thường, và một khoang khí phụ, cho phép một lượng không khí nhỏ đi qua trong khi chạy không tải. Một cảm biến vị trí bướm ga cũng được lắp trên trục của bướm ga. Một số loại cổ họng gió cũng được lắp một van khí phụ loại nhiệt hay một bộ đệm bướm ga để làm cho bướm ga không đóng đột ngột. Nước làm mát được dẫn qua cổ họng gió để ngăn không cho nó bị đóng băng tại thời tiết lạnh. Hình 1.3.1. Kết cấu cổ họng gió. 1.3.2. Vít chỉnh hỗn hợp không tải. Bướm ga đóng hoàn toàn khi chạy không tải. Kết quả là, dòng khí nạp vào sẽ đi qua khoang khí phụ vào trong khoang nạp khí. Tốc độ không tải của động cơ có thể được điều chỉnh bằng việc điều chỉnh lượng khí nạp đi qua khoang khí phụ: xoay vít chỉnh tốc độ không tải ( theo chiều kim đồng hồ ) sẽ làm giảm dòng khí phụ và giảm tốc độ không tải của động cơ, nới lỏng vít chỉnh ( xoay nó ngược chiều kim đồng hồ ) sẽ làm tăng lượng khí qua khoang khí phụ và tăng tốc độ không tải của động cơ. 1.3.3. Van khí phụ. Động cơ TOYOTA 5A – FE. Dùng van khí phụ loại sáp nhiệt, van khí phụ loại sáp được chế tạo liền trong cổ họng gió. Van khí phụ loại sáp được tạo nên bởi một van nhiệt, một van chắn, lò xo trong & một lò xo ngoài. Van nhiệt được điền đầy bởi sáp giãn nở nhiệt, sáp này giãn nở & co lại phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát. Cấu tạo van khí phụ như ở hình 1.3.1. Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, van nhiệt co lại và van chắn được mở bằng lò xo. Nó 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 cho lò xo đóng van chắn lại. Do lò xo trong khoẻ hơn, van chắn đóng dần lại, hạ thấp tốc độ của động cơ cho đến khi nó đóng hẳn lại Theo phương pháp này, tại thời điểm nhiệt độ nước làm mát động cơ đạt 800C, van chắn sẽ đóng lại và tốc độ không tải của động cơ trở lại bình thường. Nếu nhiệt độ nước làm mát tăng cao hơn, van nhiệt sẽ giãn nở nhiều hơn. Nó nén lò xo lại, làm tăng lực lò xo giữ cho van chắn đóng chặt. 1.3.4. Khoang nạp khí & Đường ống nạp. Do không khí hút vào trong các xylanh bị ngắt quãng nên sẽ xảy ra dung động trong khí nạp. Rung động này sẽ làm cho tấm đo gió của cảm biến đo áp suất chân không dung động. Do vậy, một khoang nạp khí có thể tích lớn được dùng để giảm rung động không khí này. Có hai loại ống nối khoang nạp khí và đườn ống nạp, một loại liền và, một loại rời. 1.3.5. Cảm biến áp suất đường nạp. ( Cảm biến chân không ). Xe COROLA – TOYOTA . Với động cơ thế hệ 5A – FE, hệ thống cung cấp gió dùng cảm biến áp suất đường nạp để tạo tín hiệu cơ bản gửi cho ECU, qua đó xác định được lượng gió nạp vào xylanh động cơ. Gọi là loại D – EFI. Cảm biến này thực hiện việc đo áp suất đường nạp, qua đó xác định lượng khí nạp vào động cơ. Cảm biến chân không chuyển sự thay đổi áp suất trong đường ống nạp thành sự thay đổi về điện áp và được nối qua một ống cao su đến buồng chứa chân không. Hình 1.3.2. Sơ đồ đấu dây của cảm biến áp suất và quan hệ giữa áp suất đường nạp và tín hiệu điện áp. Cảm biến chân không bao gồm một phần tử chuyển áp suất và một IC dùng để khuếch đại tín hiệu ra của phần tử chuyển đổi. Phần tử chuyển đổi áp suất là một màng silicon dùng hiệu ứng điện trở áp điện của chất bán dẫn. Khi áp suất trong đường ống nạp thay đổi thì điện áp phát ra của cảm biến thay đổi từ đó tạo tín hiệu đo lượng gió trong đường ống nạp. Tín hiệu được gửi về ECU. Qua tín hiệu này ECU điều chỉnh đánh lửa sớm hay trễ. Cảm biến áp suất đường ống nạp được sử dụng trong loại D – EFI để cảm nhận áp suất đường ống nạp. Đây là một cảm biến quan trọng nhất của EFI. Cảm biến áp suất đường ống nạp dùng độ chân không được tạo ra trong buồng chân không. Độ chân không trong buồng này gần như tuyệt đối và nó không bị ảnh hưởng bởi sự dao động của áp suất khí quyển xảy ra do sự thay đổi độ cao. Cảm biến áp suất đường ống nạp so sánh áp suất đường ống nạp với độ chân không này và phát ra tín hiệu PIM, nên tín hiệu này cũng không bị dao động theo sự thay đổi của áp suất khí quyển. Điều đó cho phép ECU giữ được tỷ lệ khí – nhiên liệu ở mức tối ưu tại bất kỳ độ cao nào. 1.4. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ. 1.4.1. Cảm biến vị trí bướm ga. Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió. Cảm biến này chuyển hoá góc mở bướm ga thành một điện áp và gửi nó đến ECU như là một tín hiệu về góc mở bướm ga. Tín hiệu IDL được sử dụng chủ yếu để điều khiển cắt nhiên liệu khi giảm tốc và hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa, còn tín hiệu VTA và PSW được dùng chủ yếu để tăng lượng phun nhiên liệu nhằm tăng công suất ra. Động cơ 5A – FE sử dụng loại 2 tiếp điểm bật tắt. Hình 1.4.1. Cảm biến vị trí bướm ga và sơ đồ tín hiệu. Công tắc toàn tải. (Pv) 4. Công tắc không tải.(Po) Cam đóng mở công tắc. 5. Giắc tín hiệu ra. Trục điều khiển bướm ga. Cảm biến vị trí bướm ga loại này nhận biết hoặc là động cơ đang ở chế độ không tải hay tải nặng bằng các tiếp điểm không tải (IDL) hay trợ tải (PSW). Cảm biến vị trí bướm ga đưa ra 2 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 chủ yếu cho việc tăng lượng phun nhiên liệu & tăng công suất ra của động cơ. Hoạt động. Tiếp điểm không tải. Khi bướm ga ở vị trí đóng, ( nhỏ hơn 1.5 từ vị trí đóng hoàn toàn), tiếp điểm động và tiếp điểm không tải tiếp xúc với nhau báo cho ECU biết động cơ đang 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 ( tuỳ theo động cơ ) 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 không tiếp xúc. Hiện tượng giật cục: Tốc độ động cơ mà tại đó nhiên liệu bị cắt và phun trở lại khác nhau tuỳ theo nhiệt độ nước làm mát. Mặc dù vậy, ví dụ nếu nhiên liệu bị cắt tại tốc độ 2500v/phút & phun trở lại tại 2000v/p, động cơ sẽ chết máy do nhiên liệu bị cắt khi tốc độ đạt 2500v/p & phun trở lại khi tốc độ đạt dưới 2000v/p. Qúa trình này lặp đi lặp lại nhiều lần, như trong hình vẽ, gây nên hiện tượng giật cục. Hình 1.4.2. Hiện tượng giật cục. Nước, bụi...trong cảm biến vị trí bướm ga sẽ làm tiếp điểm không tải bị dính, nhiên liệu bị cắt & hiện tượng giật cục xảy ra khi lái xe. Như trong sơ đồ ta thấy biểu thị sự giật cục ở 2500v/p & trở lại ở 2000v/p. Hình 1.4.3. Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga. 1.4.2. Cảm biến nhiệt độ nước (THW). Cảm biến này nhận biết nhiệt độ của nước làm mát bằng một nhiệt điện trở bên trong. Nhiên liệu sẽ bay hơi kém khi nhiệt độ thấp, vì vậy cần có một hỗn hợp đậm hơn. Vì lý do này, khi nhiệt độ nước làm mát thấp, điện trở của nhiệt điện trở tăng lên & tín hiệu điện áp THW cao được đưa tới ECU. Hình 1.4.4. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát & biểu đồ quan hệ nhiệt độ và điện trở của nhiệt điện trở. 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 THW thấp được gửi đến ECU làm giảm lượng phun nhiên liệu. Hình 1.4.5. Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến nhiệt độ khí nạp. 1.4.3. Cảm biến nhiệt độ khí nạp. Cảm biến nhiệt độ khí nạp nhận biết nhiệt độ của khí nạp. Cũng giống như cảm biến nhiệt độ nước, nó bao gồm một nhiệt điện trở & được lắp trong cảm biến lưu lượng khí. Thể tích và nồng độ không khí thay đổi theo nhiệt độ. Do vậy, thậm chí nếu thể tích không khí đo được bằng cảm biến lưu lượng khí giống nhau thì lượng nhiên liệu phun vào sẽ thay đổi theo nhiệt độ. ECU lấy nhiệt độ 200C (680 F) làm tiêu chuẩn, khi nhiệt độ cao hơn nó sẽ giảm lượng phun nhiên liệu vào và tăng lượng phun nhiên liệu khi nhiệt độ thấp hơn. Theo cách này, sẽ đảm bảo được tỷ lệ không khí – nhiên liệu thích hợp mà không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường. Hình 1.4.6. Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ không khí nạp. Đặc tính và sơ đồ đấu dây với ECU của cảm biến nhiệt độ khí nạp về cơ bản là giống nhau như cảm biến nhiệt độ nước. Ở loại D – EFI cảm biến nhiệt độ khí nạp được lắp trên vỏ lọc gió trên khoang nạp. 1.4.4. Cảm biến nồng độ ôxy. Để cho động cơ có lắp đặt bộ TWC (Bộ lọc khí xả ba thành phần) đạt được hiệu quả lọc tốt nhất, cần phải duy trì tỷ lệ không khí – nhiên liệu gần với tỷ lệ lý thuyết. Cảm biến ôxy nhận biết tỷ lệ không khí – nhiên liệu là đậm hay nhạt hơn so với tỷ lệ lý thuyết. Nó được lắp trong ống xả, trong đoạn ống xả trước. Động cơ TOYOTA 5A – FE sử dụng 2 cảm biến ôxy. Một cảm biến ôxy đặt trước ống xả và một đặt sau bộ lọc khí xả. Tín hiệu của hai cảm biến này vừa hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu và nếu so sánh hai tín hiệu của hai cảm biến này ta sẽ biết được hỏng hóc của bộ lọc khí xả. Có các loại cảm biến ôxy khác nhau chúng khác nhau chủ yếu khác nhau về vật liệu của phần tử cảm nhận. Loại Zirconia. Loại Titan. Loại Zirconia. Hình 1.4.7. Cấu tạo cảm biến khí xả. 1. Bộ phận tiếp xúc. 6. Lò xo đĩa. 2. Gốm bảo vệ. 7. Vỏ. 3. Gốm ( ZrO2 ). 8. Thân. 4. Ống bảo vệ. 9. Điện cực âm. 5. Đầu tín hiệu ra. 10. Điện cực dương. Cảm biến ôxy loại này có một phần tử được chế tạo bằng Điôxit Zirconia (ZrO2, một loại gốm). Phần tử này được phủ ở cả bên trong và bên ngoài bằng một lớp mỏng platin. Không khí bên ngoài được dẫn vào bên trong của cảm biến và bên ngoài của nó tiếp xúc với khí xả. Hoạt động. Nếu nồng độ ôxy trên bề mặt bên trong của phần tử Zirconia chênh lệch lớn so với bề mặt bên ngoài tại nhiệt độ cao (4000C hay cao hơn), phần tử Zirconia sẽ tạo ra một điện áp, đóng vai trò như một tín hiệu OX đến ECU động cơ, để báo về nồng độ ôxy trong khí xả tại mọi thời điểm. Khi tỷ lệ không khí – nhiên liệu là nhạt, sẽ có nhiều ôxy trong khí xả, nên chỉ có sự chênh lệch nhỏ về nồng độ giữa bên trong và bên ngoài phần tử cảm biến. Vì lý do đó, điện áp do nó tạo ra nhỏ (gần 0 V). Ngược lại, nếu tỷ lệ không khí – nhiên liệu đậm, ôxy trong khí xả gần như biến mất. Điều đó tạo ra chênh lệch lớn về nồng độ ôxy bên trong và bên ngoài của của cảm biến, nên điện áp tạo ra tương đối lớn (xấp xỉ 1 V). Hình 1.4.8. Sơ đồ nguyên lý của cảm biến khí xả và mạch điện của cảm biến khí xả. 1. Phần tử ZrO2. 5. Đường ống xả. 2. Điện cực Platin. 6. Vỏ cảm biến. 3,4. Các cực ra của tín hiệu. Plantin (phủ bên ngoài phần tử cảm biến) có tác dụng như một chất xúc tác, làm cho ôxy và CO (Monoxit Cacbon) trong khí xả phản ứng với nhau. Nó làm giảm lượng ôxy và tăng độ nhậy của cảm biến. Dựa trên tín hiệu phát ra từ cảm biến này, ECU động cơ tăng hay giảm lượng phun để duy trì tỷ lệ không khí – nhiên liệu luôn gần với giá trị lý thuyết. Một vài loại cảm biến ôxy Zirconia được chế tạo với bộ sấy dùng để sấy nóng phần tử zirconia. Bộ sấy cũng được điều khiển bằng ECU. Hình 1.4.9. Quan hệ giữa tỷ lệ hoà khí và tín hiệu điện áp của cảm biến. 1.4.5. Rơle EFI chính. Rơle này có tác dụng như nguồn điện của ECU và Rơle mở mạch. Nó có chức năng ngăn sự sụt áp trong mạch ECU. Hình 1.4.10. Sơ đồ rơle chính và rơ le mở mạch. Dòng điện chạy qua cuộn rơle khi khoá điện bật (ON). Tiếp điểm tiếp xúc & dòng điện chạy qua thanh cầu chì đến cả ECU và rơle mở mạch cho bơm nhiên liệu. Rơ le chính bị hỏng sẽ làm cho các tiếp điểm mở, ngắt nguồn cấp cho ECU và rơle mở mạch. Điều đó làm động cơ ngừng hoạt động. 1.4.6. Tín hiệu máy khởi động. Tín hiệu này dùng để nhận biết khi động cơ đang được quay bằng máy khởi động. Trong quá trình khởi động, tốc độ dòng, tốc độ khí nạp & nhiệt độ còn thấp, vì vậy nhiên liệu bay hơi kém. Nên cần có một hỗn hợp nhiên liệu đậm để nâng cao khả năng khởi động. Tín hiệu STA chủ yếu được sử dụng để tăng lượng phun nhiên liệu trong quá trình khởi động. Hình 1.4.11. Sơ đồ đấu dây tín hiệu máy khởi động. Như trong hình vẽ trên, điện áp của tín hiệu STA bằng với điện áp cấp cho máy khởi động. 1.4.7. Tín hiệu G & tín hiệu NE. Tín hiệu G và NE được tạo ra bằng roto hay các đĩa tạo tín hiệu và cuộn nhận tín hiệu. ECU động cơ sử dụng các tín hiệu này để nhận biết góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ. Các tín hiệu này rất quan trọng không chỉ cho EFI mà còn cho cả hệ thống ESA. Động cơ TOYOTA COROLLA 5A – FE. Sử dụng loại đặt trong bộ chia điện. Tín hiệu G. Tín hiệu G báo cho ECU biết góc trục khuỷu tiêu chuẩn, được sử dụng để xác định thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu so với điểm chết trên (TDC) của mỗi xy lanh. Các bộ phận của bộ chia điện sử dụng để tạo tín hiệu này bao gồm: Rôto của tín hiệu G, được bắt vào trục bộ chia điện và quay một vòng. Trong hai vòng quay trục khuỷu . Cuộn nhận tín hiệu G, được lắp vào bên trong vỏ của bộ chia điện. Roto của tín hiệu G có 4 răng và kích hoạt cuộn nhận tín hiệu 4 lần trong mỗi lần quay trục bộ chia điện, tạo ra tín hiệu dạng sóng như hình vẽ dưới. Hình 1.4.12. Sơ đồ tín hiệu đánh lửa và sơ đồ tín hiệu NE. Từ tín hiệu này, ECU động cơ nhận biết được pitton nào ở gần điểm chết trên (TDC) (Ví dụ 100 trước điểm chết trên). Tín hiệu NE. Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để nhận biết tốc độ động cơ. Tín hiệu NE được sinh ra trong cuộn dây nhận tín hiệu từ roto giống như khi tạo ra tín hiệu G. Chỉ có sự khác biệt duy nhất là roto tín hiệu NE có 24 răng. Nó kích hoạt cuộn nhận tín hiệu NE 24 lần trong một vòng quay của trục bộ chia điện, tạo ra tín hiệu dạng sóng như hình vẽ. Từ các tín hiệu này, ECU động cơ nhận biết tốc độ động cơ cũng như từng thay đổi 300 một góc quay trục khuỷu. Khi có điốt trong mạch, sẽ có một điện áp khoảng 0.7 V khi đo điện áp giữa G- và E1. Hình 1.4.13. Sơ đồ tín hiệu ECU 1.4.8. Tín hiệu đánh lửa của 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 & để ngắt nhiên liệu. Khi điện áp tại cực âm của cuộn đánh lửa vượt quá 150 V, ECU nhận biết tín hiệu sơ cấp này. Nếu bị hở mạch trong hệ thống dây dẫn hay không tiếp xúc tại một trong các cực sẽ làm ngừng tín hiệu này cấp đến ECU & động cơ bị chết máy. 1.4.9. Tín hiệu NSW (công tắc khởi động trung gian). Trong xe có hộp số tự động, tín hiệu này được ECU động cơ sử dụng để xác định xem cần số không ở vị trí P hay N hay các vị trí khác. Tín hiệu NSW được dùng chủ yếu để điều khiển hệ thống ISC. Hình 1.4.14. Mạch điện công tắc khởi động trung gian. Khi khoá điện bật ở vị trí START, điện áp ắc quy được cấp đến cực NSW. Khi khoá điện ở vị trí khác với START, và công tắc khởi động trung gian mở (có nghĩa là hộp số ở vị trí L, 2,D hay R), điện áp tại cực NSW là cao. Khi khóa điện ở vị trí khác với START, và công tắc khởi động trung gian đóng (có nghĩa là hộp ở vị trí P hay N), điện áp ở vị trí NSW thấp do phụ tải điện tại máy khởi động ... 1.4.10. Tín hiệu điều hoà không khí (A/C). Tín hiệu này phát ra khi khớp từ của điều hoà không khí bật hay công tắc điều hoà bật. Tín hiệu này dùng để điều khiển thời điểm đánh lửa trong khi chạy không tải, và điều khiển hệ thống ISC, tốc độ cắt nhiên liệu và các chức năng khác. Hình 1.4.15. Mạch điện tín hiệu A/C. 1.4.11. Tín hiệu phụ tải điện(ELS). Tín hiệu này nhận biết các đèn pha, bộ sấy kính sau ... đang bật. Tuỳ theo loại xe, mạch điện có tín hiệu này có thể là một số tín hiệu phụ tải điện gộp vào làm một và đến ECU động cơ như một tín hiệu, như trong mạch điện sau, hay nó có thể là từng tín hiệu riêng biệt đến ECU động cơ. Hình 1.4.16. Mạch điện tín hiệu phụ tải. Cảm biến nhiệt độ khí ERG ( THG ). Cảm biến này được nắp trong van ERG. Nó nhận biết nhiệt độ khí ERG. Cảm biến này gồm một nhiệt điện trở, và nó giống như nhiệt độ nước làm mát hay khí nạp. Các tín hiệu từ cảm biến này được sử dụng trong hệ thống chuẩn đoán. Khi cảm biến này phát hiện nhiệt độ khí ERG dưới hoạt động trong quá trình hoạt động của hệ thống ERG, ECU động cơ sẽ biết hệ thống có trục trặc và nháy đèn “ CHECK ENGINE ” để báo cho lái xe. Hình 1.4.17. Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí ERG. Công tắc nhiệt độ nước làm mát (TSW). Công tắc này gửi tín hiệu đến ECU động cơ khi động cơ bị quá nóng. Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu này, nó điều khiển hệ thống EFI và hệ thống điều khiển cắt điều hòa nhằm hạ thấp nhiệt độ cháy của nhiên liệu. Hình 1.4.18. Mạch điện tín hiệu công tắc nước làm mát. 1.5. ĐÁNH LỬA SỚM (ESA). 1.5.1. Thời điểm đánh lửa và các chế độ hoạt đông của động cơ. Để có thể phát huy tối đa hiệu suất của động cơ, hỗn hợp không khí – nhiên liệu phải được đốt cháy sao cho áp suất cháy tối đa xảy ra; đó là khoảng 100 sau điểm chết trên (TDC). Trong hệ thống EFI thông thường, thời điểm đánh lửa sớm hay muộn được điều chỉnh bằng đánh lửa sớm ly tâm trong bộ chia điện. Hình 1.5.1. Đánh lửa sớm theo tốc độ động cơ. Hơn nữa, việc đánh lửa phải được diễn ra sớm hơn khi áp suất đường ống nạp thấp (có nghĩa là khi có độ chân không lớn). Trong hệ thống EFI thông thường, nó được thực hiện bằng bộ đánh lửa sớm chân không trong bộ chia điện. Tuy nhiên, thời điểm đánh lửa sớm tối ưu cũng bị ảnh hưởng bởi một số các yếu tố khác bên cạnh tốc độ và độ chân không như: hình dạng của buồng cháy, nhiệt độ bên trong buồng cháy...Vì lý do này, bộ đánh lửa sớm chân không và ly tâm không thể tạo ra thời điểm đánh lửa lý tưởng cho động cơ. Trong hệ thống ESA, động cơ gần đạt được đặc tính thời điểm đánh lửa lý tưởng. Hình 1.5.2. Đánh lửa sớm theo độ chân không. Hệ thống ESA hoạt động như sau: ECU động cơ sẽ xác định thời điểm đánh lửa từ bộ nhớ trong của nó, trong đó có chứa dữ liệu thời điểm đánh lửa tối ưu cho từng chế độ hoạt động của động cơ, sau đó gửi tín hiệu thời điểm đánh lửa thích hợp đến IC đánh lửa. 1.5.2. Thời điểm đánh lửa và chất lượng xăng. Trong một số loại động cơ, có hai loại thời điểm đánh lửa sớm tuỳ theo trị số ốc tan được lưu trong bộ nhớ. Thời điểm đánh lửa có thể thay đổi phù hợp với loại xăng sử dụng (xăng tốt hay loại thường) bằng công tắc hay giắc nối điều khiển nhiên liệu. Một số loại động cơ, điều đó được thực hiện tự động bằng chức năng nhận biết trị số ốc tan của ECU. 1.5.2.1. Nhận biết góc trục khuỷu (góc thời điểm đánh lửa ban đầu). ECU nhận biết trục khuỷu đã đạt đến 50, 70 hay 100 BTDC (tuỳ theo loại động cơ) khi nó nhận được tín hiệu NE đầu tiên (điểm B trong hình vẽ sau ) theo sau một tín hiệu G (Điểm A). Góc này được hiểu như là “ góc thời điểm đánh lửa ban đầu ”. Hình 1.5.3. Tín hiệu góc thời điểm đánh lửa ban đầu. 1.5.2.2. Tín hiệu IGT (thời điểm đánh lửa). ECU động cơ gửi một tín hiệu IGT đến IC đánh lửa dựa trên tín hiệu từ các cảm biến sao cho đạt được thời điểm đánh lửa tối ưu. Tín hiệu IGT này phát ra chỉ ngay trước thời điểm đánh lửa được tính toán bởi bộ vi xử lý, sau đó tắt ngay. Có nghĩa là tín hiệu IGT là tín hiệu thời điểm đánh lửa. Hình 1.5.4. Tín hiệu thời điểm đánh lửa IGT. 1.5.2.3. Tín hiệu IGF (xác nhận đánh lửa). Hình 1.5.5. Mạch tín hiệu IGF xác nhận đánh lửa. Sức điện động đảo chiều tạo ra khi dòng điện trong cuộn sơ cấp bị ngắt làm cho mạch điện này gửi một tín hiệu IGF đến ECU, nó sẽ biết được việc đánh lửa có thực sự diễn ra hay không nhờ tín hiệu này. Tín hiệu này được sử dụng để chuẩn đoán lỗi động cơ. Một số kiểu xe tín hiệu IGF bật khi IGT tắt và ngược lại, khi dòng sơ cấp vượt quá giá trị cho phép. Mạch điều khiển góc đóng tiếp điểm. Mạch này điều khiển khoảng thời gian Tr2 bật để đảm bảo điện áp thứ cấp thích hợp (hình 1.4.5). Mạch tạo tín hiệu IGF. Mạch này tạo tín hiệu IGF và gửi nó đến ECU (hình 1.4.5). Mạch chống khoá. Mạch này tắt cưỡng bức Tr2 nếu nó bị khoá (có nghĩa là dòng điện chạy liên tục trong một chu kỳ dài hơn mức quy định) để bảo vệ cuộn đánh lửa và Tr2. Mạch ngăn điện áp vượt quá mức. Mạch này tắt cưỡng bức Tr2 nếu điện áp nguồn cung cấp quá cao để bảo vệ Tr2 và cuộn đánh lửa. 1.6. ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ KHÔNG TẢI (ISC). Khái quát. Hệ thống ISC điều khiển tốc độ không tải bằng một van ISC để thay đổi lượng khí đi tắt qua bướm ga phụ thuộc vào các tín hiệu từ ECU động cơ. Có 4 loại van ISC như sau: Loại môtơ bước. Loại cuộn dây điện từ quay. Loại ACV (van điều khiển ) điều khiển theo hệ số tác dụng. Loại VSV (van đóng mở chân không) điều khiển bật tắt. Các chức năng điều khiển trong hệ thống ISC khác nhau tuỳ theo kiểu động cơ. Do lượng không khí đi qua van ISC loại ACV điều khiển theo hệ số tác dụng và loại VSV điều khiển bật - tắt là nhỏ, nên cần có một van khí phụ riêng biệt để điều khiển lượng khí nạp lớn hơn trong quá trình khởi động. Loại ACV điều khiển bằng hệ số tác dụng. Hình 1.6.1. Sơ đồ van ACV điều khiển theo hệ số. Kết cấu của loại van ISC này như trong hình vẽ trên. Khi dòng điện chạy qua do tín hiệu từ ECU động cơ, cuộn dây bị kích thích và van chuyển động. Điều này sẽ thay đổi khe hở giữa van điện từ và thân van, điều khiển được tốc độ không tải. (Tuy nhiên, tốc độ không tải nhanh được điều khiển bằng van khí phụ). Trong hoạt động thực tế, dòng điện qua dây được bật tắt khoảng 100 lần/giây, nên vị trí van điện từ được xác định bằng tỷ lệ giữa thời gian dòng điện chạy qua so với thời gian mà nó tắt (có nghĩa là hệ số tác dụng). Nói theo một cách khác, van mở rộng khi dòng điện chạy lâu hơn trong cuộn dây. 1.7. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC. 1.7.1. Hệ thống điều khiển cắt OD của ECT. ECU động cơ gửi một tín hiệu cắt OD (số truyền tăng) đến ECT, ECU dựa trên các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến tốc độ xe để ngăn không cho hộp số chuyển lên số truyền tăng. Mục đích của nó là duy trì khả năng tải tốt và tính năng tăng tốc. Hình 1..7.1. Mạch điện tín hiệu OD. Hình 1.7.2. Tín hiệu điều khiển cắt OD. 1.7.2. Điều khiển cắt điều hoà (ACT). ECU động cơ gửi một tín hiệu (ACT) đến bộ khuếch đại điều hoà không khí làm cho khớp từ nhả và ngừng hoạt động của điều hoà không khí tại một tốc độ động cơ, áp suất đường ống nạp, tốc độ xe và góc mở bướm ga nhất định. Điều hoà không khí tắt trong quá trình tăng tốc nhanh từ một tốc độ động cơ thấp (tuỳ theo tốc độ xe, vị trí mở của bướm ga và áp suất đường ống nạp hay lượng khí nạp). Điều này giúp duy trì tính năng tăng tốc tốt. Điều hoà không khí cũng tắt khi động cơ đang chạy không tải . Điều này tránh cho động cơ không bị chết máy. Hình 1.7.3. Sơ đồ khuếch đại tín hiệu ACT. Trong một số kiểu động cơ, hoạt động của khớp từ cũng bị chậm lại trong một khoảng thời gian nhất định sau khi công tắc điều hoà không khí bật. Trong khoảng thời gian này, ECU động cơ mở van ISC để bù lại sự suy giảm của tốc độ động cơ do hoạt động của máy nén điều hoà. Điều này tránh cho tốc độ không tải giảm xuống. Chức năng điều khiển này gọi là “điều khiển làm trễ máy nén của điều hoà ”. 1.7.3. Hệ thống điều khiển cắt EGR. Hệ thống này kích hoạt VSV, do đó làm cho không khí trong khí quyển tác dụng lên EGR (tuần hoàn khí xả) thay cho chân không đường ống nạp. Điều này sẽ tắt bộ EGR để duy trì khả năng tải khi nước làm mát động cơ đang lạnh. Hoạt động. ECU động cơ kích hoạt VSV, tắt EGR khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn một giá trị xác định hay khi tốc độ động cơ lớn hơn một tốc độ định trước (khoảng 4000 đến 4500 v/p). Để duy trì khả năng tải. ECU cũng kích hoạt VSV để tắt EGR khi lượng khí nạp lớn hơn một giá trị xác định hay khi chức năng cắt nhiên liệu hoạt động để đảm bảo độ bền cho hệ thống EGR. PHẦN II PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN 2.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ 5A – FE. Động cơ 5A – FE là loại động cơ hiện đại trang bị hệ thống phun xăng điện tử, hộp số tự động điều khiển điện tử ECT & hệ thống đánh lửa điện tử. Được sản xuất từ năm 1988 – 1992, 5A – FE với hệ thống điều khiển phun xăng điện tử TCCS điều khiển bằng máy tính. ECU động cơ được trang bị một hệ thống chẩn đoán. Tuỳ theo từng kiểu xe, hệ thống chẩn đoán chỉ có chế độ bình thường hay có cả chế độ bình thường và chế độ thử. Trong chế độ bình thường, ECU (theo dõi hầu hết các cảm biến) bật sáng “ CHECK ENGINE ” Khi nó phát hiện một hư hỏng ở một cảm biến nào đó hay mạch của chúng. Lúc này, ECU sẽ ghi hệ thống có hư hỏng vào bộ nhớ của nó. Thông tin này được giữ lại trong bộ nhớ thậm chí sau khi tắt khoá điện. Khi xe được mang đến trạm do hư hỏng trong hệ thống điều khiển động cơ. Hình2.1. Đèn CHECK ENGINE Đèn “ CHECK ENGINE ” không sáng khi có một số loại hư hỏng được phát hiện, do các hư hỏng này sẽ không gây ra bất kỳ hư hỏng nặng nào như chết máy. Sau khi hư hỏng được sửa chữa đèn CHECK ENGINE sẽ tắt đi. Tuy nhiên, bộ nhớ của ECU vẫn giữ một ghi chú về hệ thống có xảy ra hư hỏng. Trong hầu hết các loại động cơ, nội dung của bộ nhớ chẩn đoán có thể kiểm tra bằng cách nối tắt cực T hay TE1 với cực E1 của giắc kiểm tra hay TDCL (giắc nối chẩn đoán của TOYOTA) và đếm số lần nháy của đèn “ CHECK ENGINE ”. NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG CHẨN ĐOÁN. Giá trị của tín hiệu thống báo đến ECU rằng nó là bình thường đầu vào cũng như đầu ra được cố định đối với tín hiệu đó. Khi tín hiệu của một mạch lào đó không bình thường so với giá trị cố định này, mạch đó được coi như có hư hỏng. Ví dụ: khi mạch tín hiệu nhiệt độ nước làm mát hoạt động bình thường, điện áp tại cực THW cố định ở giữa khoảng 0.1 đến 4.9V. Mạch này bị coi là có hư hỏng khi điện áp cực THW nhỏ hơn 0.1V (nhiệt độ nước làm mát là 139oC hay lớn hơn) hay lớn hơn 4.9V (nhiệt độ nước làm mát là – 50oC hay thấp hơn). 2.2. PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI. 2.2.1. Đèn kiểm tra động cơ “Check engine”. Chức năng kiểm tra động cơ bằng đèn kiểm tra. Đèn “ CHECK ENGINE ” sáng khi bật khoá điện đến vị trí ON để thông báo cho lái xe rằng nó không bị cháy. Tắt đi khi tốc độ động cơ đạt đến 500 v/p hoặc sau 3s. (tốc độ này khác nhau tuỳ theo kiểu động cơ). Chức năng báo lỗi. Khi có hư hỏng và ECU nhận biết nó xảy ra ở một trong các mạch tín hiệu vào/ ra nối với ECU, đèn sẽ sáng để cảnh báo cho lái xe. Đèn sẽ tắt khi tình trạng trở lại bình thường. (Điều này xảy ra chỉ khi tốc độ động cơ là 500 v/p hay hơn). Chức năng báo mã chẩn đoán. Nếu cực T được nối với cực E1 (sau khi khóa điện bật ON), mã chẩn đoán được phát ra theo thứ tự từ mã nhỏ đến mã lớn với số lần nháy đèn “ CHECK ENGINE ” bằng với số của mã lỗi. Trong một số động cơ còn có thêm chế độ thử để làm cho hệ thống chẩn đoán nhạy hơn. Hệ thống này cũng có thêm một cực TE2 trong TDCL hay giắc kiểm tra. 2.2.2. Thuật toán phát hiện hai lần. Một số mã chẩn đoán như mã 21 và 25 dùng thuật toán phát hiện hai lần, trong thuật toán này, khi hư hỏng bị phát hiện lần đầu, nó tạm thời lưu vào bộ nhớ của ECU. Nếu hư hỏng lại được phát hiện một lần nữa, sẽ làm cho đèn “ CHECK ENGINE ” bật sáng (tuy nhiên khoá điện phải tắt giữa hai lần phát hiện). 2.2.3. Chế độ chẩn đoán và đèn “ CHECK ENGINE ” Các chế độ chẩn đoán (bình thường và thử) và các tín hiệu phát ra từ đèn “ CHECK ENGINE ” có thể lựa chọn bằng cách thay đổi trạng thái nối giữa các cực T , E1 trong giắc kiểm tra , như trong bảng sau. CỰC T VÀ E1 CỰC TE2 VÀ E1 MÃ CHẨN ĐOÁN ĐÈN “CHECK ENGINE ” Hở Hở Bình thường Báo cho lái xe là có hư hỏng Hở Nối Thử Báo cho kỹ thuật viên hư hỏng Nối Hở Bình thường Phát ra kết quả chẩn đoán (bản chất của hư hỏng) bằng số lần nháy đèn. Nối Nối Thử Phát ra kết quả chẩn đoán (bản chất của hư hỏng) bằng số lần nháy đèn. 2.2.4. Tín hiệu ra cực VF. Tín hiệu ra của hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí – nhiên liệu. Mức độ hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí – nhiên liệu được phát ra theo 3 hay 5 mức từ cực VF của giắc kiểm tra. Khi giá đơn vị này là bình thường, tín hiệu ra cố định tại 2.5 V. Nhưng khi tín hiệu ra lớn hơn 2.5 V, nó chỉ ra rằng hiệu chỉnh phản hồi ở phía gia tăng, còn nếu thấp hơn 2.5 V chỉ ra rằng hiệu chỉnh phản hồi ở phía suy giảm. Hình 2.2. Tín hiệu đầu ra cực VF. Đối với động cơ có cảm biến đo lưu lượng khí loại cánh, khi điện áp VF khác 2.5 V, điện áp này có thể được điều chỉnh bằng cách siết vít chỉnh hỗn hợp không tải trên cảm biến lưu lượng khí. Điện áp ra cực VF hay VF1 khi hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí – nhiên liệu không diễn ra là 0 V hay 2.5 V tuỳ theo kiểu xe. Trong động cơ 6 xylanh thẳng hàng có cực VF2, cực VF1 phát ra thông tin về xylanh từ số 1 đến 3, VF2 số 4 đến số 6. Khi đo trên máy đo hiện sóng, dạng sóng phát ra của điện áp cực VF hay VF1 có chu kỳ không đổi khoảng 32 ms(tuỳ theo kiểu động cơ), như hình sau. Hình 2.3. Tín hiệu dạng sóng phát ra của cực VF. 2.2.5. Tín hiệu ra của tín hiệu cảm biến oxy. Để đọc tín hiệu ra của cảm biến oxy, nối cực T hay TE1 với E1, tiếp điểm không tải mở. Sau đó đo điện áp tại các cực VF hay VF1. (Điện áp ra từ cực này không phải là tín hiệu thực tế do cảm biến oxy phát ra mà là tín hiệu do ECU mã hoá để dễ đọc). Tín hiệu này là 5V khi tín hiệu vào từ cảm biến oxy cao hơn điện áp so sánh của ECU và bằng 0 V khi tín hiệu vào thấp hơn điện áp so sánh hay trong chế độ mạch hở. Khi dùng vôn kế để kiểm tra hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí – nhiên liệu, trước tiên phải xấy cảm biến oxy bằng cách hâm nóng động cơ, sau đó duy trì tốc độ đông cơ khoảng 2500 v/p để giữ cho tiếp điểm không tải mở, đo điện áp VF. Hình 2.4. Tín hiệu hiệu chỉnh tỷ lệ khí – nhiên liệu. 2.2.6. Điện áp chẩn đoán. Báo kết quả. Nối cực T hay TE1 với E1 làm cho ECU (cực VF hay VF1) phát ra tín hiệu cho dù có dữ liệu nào trong bộ nhớ chẩn đoán hay không. Nếu tất cả kết quả chẩn đoán là bình thường, một tín hiệu 5V phát ra, nhưng nếu có bất kỳ mã hư hỏng nào lưu trong bộ nhớ, tín hiệu 0V sẽ phát ra (có nghĩa là, điện áp tại cực VF hay VF1 sẽ giảm về 0V). Phát mã chẩn đoán. Trong các động cơ kiểu cũ, kết quả chẩn đoán được đọc bằng cách nối một vôn kế dạng kim vào cực VF và đếm số lần dao động của kim vôn kế. Số này tương ứng với mã chẩn đoán, dựa vào đó có thể tìm được hư hỏng. 2.2.7. Sự hoạt động của chức năng Failsafe. Nếu một bộ phận nào hư hỏng quan trọng, nhưng không ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự hoạt động của động cơ, thì bộ ECU động cơ có thể đưa vào chế độ Failsafe. Chế độ Failsafe là một bộ các giá trị tiêu chuẩn được lập trình trước sẽ cho phép động cơ chạy trong khi một số các bộ phận bị hư hỏng. Ở chế độ này, động cơ sẽ hoạt động ở hiệu suất giảm và khả năng vận hành của xe có thể bị ảnh hưởng. Nếu như sự hư hỏng của các bộ phận nào đó xảy ra nghiêm trọng. Chẳng hạn như cảm biến góc quay trục khuỷu, bộ ECU động cơ không thể cung cấp tín hiệu đánh lửa và phun nhiên liệu. Bộ ECU động cơ cũng điều khiển các kim phun một cách đồng loạt khi nó đang hoạt động ở chế độ Failsafe. Ví dụ, nếu bộ ECU động cơ mất tín hiệu ở xylanh số 1, thì nó sẽ kích thích tất cả các kim phun trong sự cố gắng để giữ cho động cơ chạy. Mạch điện của đèn CHECK ENGINE. Hình 2.5. Sơ đồ mạch điện của đèn CHECK ENGINE. 2.3. QUY TRÌNH KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN. 2.3.1. Cơ sở tự chẩn đoán. ECU của xe tích hợp một hệ thống tự chẩn đoán cho phép báo ra các hư hỏng của động cơ và các bộ phận khác mà không cần đến thiết bị kiểm tra. Điều đó được thực hiện nhờ các cảm biến theo dõi hoạt động của xe gửi tín hiệu đến ECU để so sánh với thông số tính toán mà nhà sản xuất đã lập trình trong ECU từ trước. Nếu phát hiện thấy sự sai khác hệ thống báo lỗi thông qua đèn CHECK ENGINE sẽ bật sáng và thông báo cho lái xe biết và đưa ra một mã chẩn đoán được lưu trong bộ nhớ để giao tiếp với các giao diện khác thông báo lỗi của xe. Đèn CHECK ENGINE sáng khi bật khoá điện và tắt khi động cơ đã hoạt động. 2.3.2. Các chức căng của hệ chống chẩn đoán. 1. Chức năng các cực của giắc chẩn đoán. a. Cực FB có chức năng kiểm tra bơm xăng. b. Cực W có chức năng cấp tín hiệu cho đèn báo lỗi. Hình 2.6. Giắc chẩn đoán. c. Cực E1 và T : Trong đó cực E1 luôn nối mass (-). Cực T nối với ECU.Khi tiến hành kiểm tra chẩn đoán bằng đèn kiểm tra tiến hành nối ngắn mạch cực T với E1. d. Cực VF điện áp hồi tiếp (voltage feedback). Cực VF cũng được sử dụng vào chức năng chẩn đoán và phụ thuộc và trạng thái của cực T.Khi cực T là off, điện áp tại cực VF mô tả giá trị thông số sửa chữa.Khi cực T là on, cực VF chỉ thể hiện một là tín hiệu cảm biến oxy (bướm ga mở) hoặc là cho biết mã chẩn đoán được lưu trong bộ nhớ của ECU (bướm ga đóng). Mức độ hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí – nhiên liệu được phát ra theo 3 hay 5 mức từ cực VF hay VF1 của giắc kiểm tra .Khi giá trị này là bình thường, tín hiệu ra cố định tại 2,5V, nó chỉ ra rằng hiệu chỉnh phản hồi ở phía gia tăng, còn nếu thấp hơn 2,5V chỉ ra rằng hiệu chỉnh phản hồi ở phía suy giảm. Cực IG- sử dụng để xác định vận tốc động cơ : Bản chất của tín hiệu này được lấy từ cực âm (-) của cuộn đánh lửa.Khi điện áp tại cực âm của cuộn đánh lửa vượt quá 150V, ECU nhận biết tín hiệu sơ cấp này. Nhưng động cơ 5A-FE không sử dụng tín hiệu này, mà thay vào đó là tín hiệu NE do cảm biến tốc độ trục cam cung cấp. Chức năng an toàn. Nếu ECU tiếp tục điều khiển động cơ dựa trên các tín hiệu sai,sẽ xẩy ra các hư hỏng khác cho động cơ. Để tránh các hư hỏng như vậy, chức năng an toàn của ECU hoặc là dùng các dữ liệu lưu trong bộ nhớ của ECU để cho phép hệ thống điều khiển động cơ tiếp tục hoạt động hay ngừng động cơ nếu nguy hiểm có thể xảy ra. Bảng sau mô tả các hư hỏng có thể xảy ra khi có trục trặc trong các mạch khác nhau, và phản ứng của chức năng an toàn. MẠCH CÓ TÍN HIỆU KHÔNG BÌNH THƯỜNG TÍNH CẦN THIẾT HOẠT ĐỘNG * Mạch tín hiệu nhận đán lửa(IGF) Nếu hư hỏng xẩy ra trong hệ thống đánh lửa và không thể đánh lửa(tín hiệu xác nhận đánh lửa IGF không đến được ECU) Ngưng phun nhiên liệu * Mạch tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp(PIM). - Nếu có hở hay ngắn mạch xẩy ra trong mạch tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp,không thể tính toán được khoảng thời gian phun cơ bản, kết quả là động cơ bị chết máy hay không thể khởi động lại được. - Một giá trị cố định (tiêu chuẩn) xác định tịa thời điểm khởi động bằng trạng thái của tiếp điểm không tải được sử dụng để làm khoảng thời gian phun cơ bản và thời điểm đánh lửa để cho phép động cơ hoạt động. * Mạch tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW). * Mạch tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp(THA). - Nếu hở hay ngắn mạch xẩy ra trong mạch tín hiệu nhiệt độ nước làm mát hay khí nạp. ECU sẽ giả thiết rằng nhiệt độ là -50°C hay cao hơn 139°C. Điều này sẽ dẫn đến tỷ lệ hỗn hợp quá nhạt hay quá đậm và làm cho động cơ chết máy hay chạy không êm. - Dùng giá trị hoạt động bình thường (giá trị tiêu chuẩn). Giá trị tiêu chuẩn này khác nhau tùy theo kiểu động cơ nhưng thông thường nhiệt độ nước làm mát là 80°C và khí nạp là 20°C. Nhận thấy rằng với chức năng an toàn, hoạt động của động cơ không phụ thuộc hoàn toàn vào tín hiệu mà các cảm biến gửi đến ECU. Ví dụ như khi xẩy ra hư hỏng ở xa nơi có trạm sửa chữa hay động cơ đang chạy trên đường.Chức năng an toàn vẫn có thể làm hoạt động động cơ mà không cần tín hiệu từ mạch tín hiệu bị hư hỏng. Bản thân trong bộ nhớ của vi điều khiển lưu trữ thông tin về dạng tín hiệu cơ bản. Khi xẩy ra hỏng ở mạch tín hiệu nào,vi điều khiển sẽ xuất ra tín hiệu thay thế giúp động cơ tiếp tục hoạt động. Tất nhiên động cơ sẽ không thể hoạt động tốt như khi chưa xẩy ra hư hỏng do tín hiệu mà tự bản thân ECU có không mô tả thực tế tình trạng hiện thời của động cơ. 3. Chức năng lưu dự phòng. Chức năng lưu dự phòng là một hệ thống mà bật IC lưu dự phòng để lấy các điều khiển tín hiệu cố định (các giá trị khác nhau tuy theo kiểu động cơ) nếu hư hỏng xẩy ra bên trong ECU. Điều này cho phép xe tiếp tục hoạt động, mặc dù nó chỉ đảm bảo các chức năng cơ bản, mà không thể đạt được các tính năng như khi bình thường. Điều khiển bằng IC lưu dự phòng là một IC sử dụng các dữ liệu đã được lập trình từ trước để điều khiển thời điểm đánh lửa và khoảng thời gian phun nhiên liệu. Trong trường hợp động cơ D-EFI (5A-FE) thông thường, khi tín hiệu áp suất đường ống nạp (PIM) bị hở hay ngắn mạch ,bộ vi sử lý sẽ chuyển cưỡng bức sang chế độ lưu dự phòng bằng cách ngắt tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT). Tuy nhiên gần đây, các giá trị cố định về khoảng thời gian phun và thời điểm đánh lửa được lưu trong bộ vi xử lý.Kết quả là, hư hỏng như trên xẩy ra, bộ vi xử lý điều khiển ECU bằng chức năng an toàn. Vậy có thể hiểu với động cơ 5A-FE điều khiển ECU bằng vi điều khiển, có bộ nhớ trong lưu trữ các thông số cơ bản phục vụ cho việc hoạt động của động cơ. Thì chức năng an toán và chức năng lưu dự phòng là một. 2.3.3. Phương pháp tự chẩn đoán của động cơ bằng đèn kiểm tra. 1. Đèn kiểm tra được thiết lập khi khóa điện ở vị trí ONvà động cơ không chạy. 2. Khi động cơ đã khởi động,đèn kiểm tra sẽ tắt. Nếu đèn vẫn sáng, có nghĩa hệ thống chẩn đoán đã phát hiện ra một hoạt động sai chức năng hoặc một hư hỏng trong hệ thống. Đưa ra mã chẩn đoán. 1. Để đạt được việc đưa ra mã chẩn đoán cần điều kiện chẩn đoán sau: Điện áp accu 11Vol hoặc cao hơn. Bướm ga đóng hoàn toàn (cảm biến vị trí bướm ga đóng ở cực IDL). Số tự động bật công tắc vị trí số không. Các công tắc phụ khác ở vị trí OFF. Động cơ đạt đến nhiệt độ hoạt động bình thường. 2. Bật công tắc đánh lửa ở vị trí On. Không khởi động động cơ. 3. Sử dụng dây điện kim loại, nối ngắn cực T và cực E1 của check connector. Hình 2.7. Nối cực T và E1. 4. Đọc mã chẩn đoán bằng số lần nhấp nháy của đèn kiểm tra. a. Hệ thống họat động bình thường: Đèn nháy sáng liên tục mỗi lần 0,5 giây và cách nhau 4,5 giây. b. Báo mã lỗi : Hình vẽ bên mô tả việc báo lỗi 2 và lỗi 3.Lỗi 2 đựơc báo trước và cách lỗi 3 2,5 giây.Số lỗi bằng số lần nháy sáng của đèn.Khi báo hết các lỗi sẽ có 4,5 giây chờ để hệ thống báo lại. Sau khi nhận được mã lỗi, so sánh với bảng mã lỗi trong tài liệu đi kèm với loại xe và động cơ để chẩn đoán được nguyên nhân và vùng hư hỏng. Hình 2.8. Mã chẩn đoán. Một số mã chẩn đoán và ý nghĩa của chúng : Mã số Số Lần Nháy Đèn Mạch Điện Đèn kiểm tra Chẩn đoán (ý nghĩa của mã lỗi) Vùng Hư Hỏng BT Th - Bình thường - - Phát ra khi không có mã nào được phát hiện. 12 Tín hiệu RPM On N.A . Không có tín hiệu NE đến ECU trong vòng 2 giây sau khi động cơ đã quay. . Không có tín hiệu G đến ECU trong 3 giây khi tốc độ động cơ từ 600-4000v/p. * Hở hay ngắn mạch NE,G. * Hở hay ngắn mạch STA. . ECU. 13 Tín hiệu RPM On N.A Không có tín hiệu NE đến ECU khi tốc độ động cơ trên 1500v/p. * Hở hay ngắn mạch NE. * ECU. N.A ON Không có tín hiệu G đến ECU trong khi tín hiệu NE đến ECU 4 lần và tốc độ động cơ từ 500 đến 4000 v/p. 14 Tín hiệu đánh lửa On N.A Không có tín hiệu IGF đến ECU 4 lần liên tiếp. * Hở hay ngắn mạch IGF hay IGT từ từ IC đánh lửa đến ECU. *IC đánh lửa. * ECU 21 Mạch cảm biến oxy Off N.A Hở hay ngắn mạch dây bộ sấy cảm biến oxy(HT) * Hở hay ngắn mạch bộ sấy cảm biến oxy. * Bộ sấy cảm biến. * ECU On Trong quá trình phản hồi tỷ lệ khí-nhiên liệu ,điện áp ra của cảm biến oxy liên tục từ 0,35 – 0,7V. * Hở hay ngắn mạch cảm biến oxy. *Cảm biến oxy. * ECU 22 Mạch cảm biến nhiệt độ nước On On Hở hay ngắn mạch trong mạch tín hiệu nhiệt độ nước (THW). * Hở hay ngắn mạch trong mạch cảm biến nhiệt độ nước. * Cảm biến nhiệt độ nước. * ECU 24 Mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp Off On Hở hay ngắn mạch trong tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp (THA). * Hở hay ngắn mạch trong mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp. * Cảm biến nhiệt độ khí nạp. * ECU 25 Hư hỏng chức năng làm nhạt tỷ lệ khí- xăng Off On Điện áp ra của cảm biến oxy nhỏ hơn điện áp 0,45 V trong ít nhất 90 giây hay hơn khi cảm biến oxy được sấy nóng (tăng tốc khoản 200v/p) * Lỏng bulong nối đất động cơ. *Hở mạch E1. *Hở mạch vòi phun. * Áp suất đường nhiên (tắc vòi phun). * Hở hay ngắn mạch trong mạch cảm biến ôxy. *Cảm biến oxy. *Hệ thống đánh lửa. 31 Tín hiệu cảm biến chân không On On Hở hay ngắn mạch trong mạch tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp(PIM). * Hở hay ngắn mạch trong mạch cảm biến chân không. *Cảm biến chân không. * ECU 41 Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga Off On Hở hay ngắn mạch trong tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga (VTA). * Hở hay ngắn mạch mạch cảm biến vị trí bướm ga. *Cảm biến vị trí bướm ga. * ECU 42 Tín hiệu cảm biến tốc độ xe Off N.A Không có tín hiệu SPD đến ECU trong 8 giây khi xe đang chạy. * Hở hay ngắn mạch trong mạch cảm biến tốc độ xe. *Cảm biến tốc độ xe. * ECU Không có tín hiệu SPD đến ECU sau khi bật khóa điện. 43 Tín hiệu máy khởi động N.A Off Không có tín hiệu STA đến ECU saukhi bật khóa điện. * Hở hay ngắn mạch tín hiệu máy khởi động. * Hở hay ngắn mạch IG SW hay rơlechính. * ECU 52 Tín hiệu cảm biến tiếng gõ N.A Off Khi tốc độ động cơ giữa 1200 và 6000v/p .Tín hiệu từ cảm biến tiếng gõ không đến ECU trong một khoảng thời gian nhất định (KNK) .(Động cơ 5A-FE không có cảm biến này) * Hở hay ngắn mạch tín hiệu cảm biến tiếng gõ. (Động cơ 5A-FE không có cảm biến này) 51*5 Tín hiệu tình trạng công tắc N.A Off Xuất hiện khi A/C bật ,tiếp điểm IDL mở hay cần số ở vị trí R,D,2 hay L và STA tắt khi nối TE1 và E1 ở chế độ thử. *Hệ thống công tắc A/C. *Mạch IDL của cảm biến vị trí bướm ga . * Bàn đạp ga. * ECU BT : Bình thuờng. TH : Thử. ON : Trong cột chế độ chẩn đoán chỉ ra rằng đèn kiểm tra động cơ bật sáng khi phát hiện có mã lỗi. OFF: Chỉ ra rằng đèn kiểm tra động cơ không bật sáng trong quá trình chẩn đoán hư hỏng thậm chí phát hiện thấy hư hỏn . N.A : Chỉ ra rằng hạng mục này không bao gòm trong chẩn đoán hư hỏng. * Chú ý : Cách bật sáng đèn kiểm tra động cơ (check engine) thay đổi tùy thuộc vào kiểu động cơ và thị ở trường. 2.3.4. Quy trình kiểm tra chẩn đoán khi không dùng thiết bị kiểm tra. Quy trình chẩn đoán lý tưởng và cách thực hiện các sữa chữa cần thiết được mô tả trên sơ đồ trên. 1. Điều tra trước chẩn đoán. Tham khảo phiếu điều tra trước chẩn đoán, hỏi khách hàng về hư hỏng càng chi tiết càng tốt. 2. Kiểm tra và xoá mã chẩn đoán. Trước khi xác nhận triệu chứng, kiểm tra và xoá mã chẩn đoán trong chế độ bình thường và ghi lại bất kỳ mã hư hỏng nào được hiển thị, sau đó xoá mã. 3. Đặt chế độ thử (Đối với những xe có chế độ thử). Để nhanh chóng tìm ra nguyên nhân của hư hỏng, đặt hệ thống ở chế độ thử. 4. Xác nhận triệu chứng. Xác nhận triệu chứng của hư hỏng. 5. Mô phỏng triệu chứng. Nếu triệu chứng không xuất hiện lại, dùng phương pháp mô phỏng triệu chứng để tái tạo chúng. 6. Kiểm tra mã chẩn đoán. Kiểm tra các mã chẩn đoán. Nếu mã bình thường phát ra, thực hiện bước 7. Nếu hư hỏng phát ra thực hiện bước 8. 7. Kiểm tra cơ bản. Thực hiện việc kiểm tra cơ bản như : kiểm tra đánh lửa, kiểm tra áp suất nhiên liệu. 8. Các mã chẩn đoán. Nếu có mã hư hỏng phát ra trong bước 6, kiểm tra khu vực hư hỏng được chỉ ra bằng bảng mã chẩn đoán. 9. Bảng triệu chứng. Nếu không xác nhận được hư hỏng trong bước 7, thực hiện sử lý hư hỏng theo các mục kiểm tra trong bảng triệu chứng. 10. Kiểm tra mạch. Thực hiện chẩn đoán các mạch giữa ECU và các bộ phận theo các mục kiểm tra xác nhận trong bước 8 hay 9. Xác định xem nguyên nhân hư hỏng là ở các cảm biến, bộ chấp hành, dây điện hay giắc nối, ECU… 11. Kiểm tra các bộ phận. Kiểm tra các bộ phận theo hư hỏng. 12. Mô phỏng triệu chứng. Nếu nguyên nhân của hư hỏng là hở hay ngắn mạch tức thời, kéo nhẹ dây điện, giắc nối và các cực, lắc nhẹ chúng để xác định vị trí xảy ra hư hỏng do tiếp xúc kém. 13. Điều chỉnh và sửa chữa. Sau khi xác định nguyên nhân của hư hỏng, thực hiện điều chỉnh hay sửa chữa. 14. Xoá mã chẩn đoán. Xoá mã chẩn đoán. 15. Kiểm tra xác nhận. Sau khi hoàn tất việc điều chỉnh và sửa chữa, kiểm tra để xem liệu hư hỏng có còn không và lái thử xe để chắc chắn rằng toàn bộ hệ thống điều khiển động cơ hoạt động bình thường và mã chẩn đoán phát ra là mã bình thường. 1. Điều tra trước khi chuẩn đoán (PDQ). Khi chuẩn đoán điều quan trọng mà kỹ thuật viên phải ghi nhớ là xác định triệu chứng của hư hỏng một cách chính xác và rõ rang mà không có thành kiến.(Có nghĩa là ví dụ không thể nhận biết được nguyên nhân của hư hỏng cho dù kỹ thuật viên có kinh nghiệm bao nhiêu đi chăng nữa nếu chỉ dựa vào nhận biết của anh ta mà không thực hiện được đúng trình tự chuẩn đoán được đưa ra ở đây). Dù một kỹ thuật viên có kinh nghiệm, nếu cố thực hiện việc chuẩn đoán việc chuẩn đoán việc chuẩn đoán trước khi xác định các triệu chứng .việc sửa chữa có thể sai hay phán đoán nhầm dẫn đến sửa chữa sai. Cùng với các triệu chứng của hư hỏng biểu lộ khi xe được mang đến trạm,chúng có thể xác nhận được ngay lập tức. Tuy nhiên, khi các triệu chứng không biểu lộ rõ,khi kỹ thuật viên phải cố tái tạo lại chúng một cách thận trọng. Ví dụ như hư hỏng chỉ xảy ra khi xe đang lạnh hay có dung động tử mặt đường trong quá trình chạy xe, không thể xác nhận được khi xe nóng lên hay xe đang đỗ, do các điều kiễn xảy ra hư hỏng không được tái tạo lại ở tình trạng như vậy. Do đó khi cố gắng để chắc chắn rằng triệu chứng là do đâu điều đặc biệt là phải hỏi khách hang về hư hỏng và chúng xảy ra dưới điều kiện nào. Các quan trọng khi thực hiện PDQ, có 6 điểm đặc biệt quan trọngchỉ ra ở dưới đây cần phải nhớ đến khi tiến hành bước điều tra trước khi kiểm tra. Thông tin về các hư hỏng xảy ra trong quá khứ (thậm chí chúng có vẻ như không liên quan gì đến hư hỏng hiện thời) và lịch sử sửa chữa xe cũng sẽ có ích trong rất nhiều trường hợp, nên cần thu thập các thông tin càng nhiều càng tốt và mối liên hệ giữa chúng và các triệu chứng phải được xác định chính xác để tham khảo khi chuẩn đoán. * Ai phát hiện ra hư hỏng ? Hư hỏng thường xuyên xảy ra với ai *Cái gì ? Kiểu xe Hệ thống xảy ra hư hỏng Tần xuất xả ra hư hỏng *Ở đâu ? Loại đường * Như thế nào? dưới điều kiện nào ? Điều kiện hoạt động của động cơ Điều kiện lái xe Thời tiết * Tại sao khách hàng mang xe đến trạm ? Triệu chứng Bảng triệu chứng Nếu không có mã hư hỏng phát ra và các hư hỏng không thể xác định được trong các bước kiểm tra cơ bản dùng bảng sau để tiến hành chuẩn đoán. Đây là bảng triệu chứng hư hỏng được lập cho động cơ 5A-FE. Nó chỉ có tác dụng phổ biến cho bạn quy trình chuẩn đoán cơ bản, nó không có nghĩa là một phương pháp hoàn chỉnh. Đối với quy trình chuẩn đoán thực tế tham khảo cẩm nang sửa chữa cho loại động cơ tương ứng. Trừ những loại xe có lắp cảm biến hỗn hợp nhạt. TRIỆU CHỨNG NGUYÊN NHÂN CÓ THỂ XẢY RA HỆ THỐNG CÁC CHI TIẾT LOẠI HƯ HỎNG Động cơ không khởi động Không có sự bắt cháy Hệ thống cung cấp nhiên liệu Khoá điện Tiếp xúc kém Rơle EFI chính Không bật Hệ thống nhiên liệu Rơle mở mạch Không bật Bơm nhiên liệu Không hoạt động Các vòi phun Không phun Bộ điều áp Áp suất quá thấp Lọc,đường ống Tắc Hệ thống đánh lửa IC đánh lửa Không có tia lửa Cuộn đánh lửa Bộ chia điện Hệ thống điều khiển điện tử Bộ chia điện (tín hiệu G hay NE) Không có tín hiệu G hay NE Động cơ không khởi động Có sự bắt cháy nhưng động cơ không khởi động (Cháy không hoàn toàn) Hệ thống nhiên liệu Rơle mở mạch Không bật Bơm nhiên liệu Không hoạt động Các vòi phun Không phun Bộ điều áp Áp suất quá thấp Lọc,đường ống Tắc Hệ thống đánh lửa Bugi Không có tia lửa Hệ thống điều khiển điện tử Cảm biến áp suất đường ống nạp (PIM) Điện áp hay điện trở không đúng, hở hay ngắn mạch. Cảm biến nhiệt độ nước Khó khởi động Lạnh Hệ thống khởi động Vòi phun khởi động Không phun Công tắc vòi phun khởi động Không bật Hệ thống nạp khí Van ISC Không mở hết, không mở Van khí phụ Hệ thống điều khiển điện tử Cảm biến nhiệt độ nước Hở hay ngắn mạch Cảm biến nhiệt độ khí nạp Nóng Hệ thống nhiên liệu Các vòi phun Rò rỉ Bộ điều áp Áp suất quá thấp Hệ thống khởi động lạnh Vòi phun khởi động lạnh Rò rỉ Hệ thống nạp khí Van khí phụ Không mở hết Luôn luôn Hệ thống nhiên liệu Rơle mở mạch Mạch STA không bật Lọc,đường ống Tắc Hệ thống khởi động lạnh Vòi phun khởi động lạnh Rò rỉ Hệ thống đánh lửa Bugi Hỏng Không tải không êm Không có tải nhanh Hệ thống nạp khí Van ISC Không mở hết, không mở Van khí phụ Hệ thống điều khiển điện tử Cảm biến nhiệt độ nước Hở hay ngắn mạch Tốc độ không tải cao Hệ thống khởi động lạnh Vòi phun khởi động lạnh Rò rỉ Hệ thống nạp khí Cổ họng gió Không đóng hết Van ISC Luôn mở Van khí phụ Hệ thống điều khiển điện tử Cảm biến áp suất đường ống nạp Điện áp hay điện trở không đúng Cảm biến nhiệt độ nước Cảm biến vị trí bướm ga Tiếp điểm không tải luôn đóng Công tắc điều hoà Luôn bật Tốc độ không tải quá thấp Hệ thống nạp khí Van ISC Cảm biến áp suất đường ống nạp Luôn đóng Điện áp hay điện trở không đúng Hệ thống điều khiển điện tử Không tải không ổn định Hệ thống nhiên liệu Bơm nhiên liệu Sai chức năng Các vòi phun Không phun Bộ điều áp Sai chức năng Lọc, đường ống Tắc Hệ thống nạp khí Van khí phụ Sai chức năng Hệ thống đánh lửa IC đánh lửa Sai chức năng Tiếp xúc kém Không đánh lửa Cuộn đánh lửa Các buji Hệ thống điều khiển điện tử Cảm biến áp suất đường nạp Sai chức năng Cảm biến vị trí bướm ga Tiếp điểm không tải đóng Cảm biến oxy Sai chức năng Khả năng tải kém Nghẹt khi tăng tốc Hệ thống nhiên liệu Bơm nhiên liệu Sai chức năng Bộ điều áp Sai chức năng Lọc, đường ống Tắc Hệ thống đánh lửa IC đánh lửa Sai chức năng Cuộn đánh lửa Tiếp xúc kém Hệ thống điều khiển điển tử CB áp suất đường nạp Điện áp hay điện trở không đúng, hở hay ngắn mạch. CB nhiệt độ nước CB nhiệt độ khí nạp CB ôxy Nổ ngược Hệ thống nhiên liệu Bơm nhiên liệu Sai chức năng Bộ điều áp Sai chức năng Lọc, đường ống Tắc Hệ thống đánh lửa IC đánh lửa Sai chức năng Cuộn đánh lửa Tiếp xúc kém Hệ thống điều khiển điển tử CB áp suất đường nạp Điện áp hay điện trở không đúng, hở hay ngắn mạch. CB nhiệt độ nước CB nhiệt độ khí nạp CB ôxy Nổ trong đường xả Hệ thống nhiên liệu Các vòi phun Rò rỉ Hệ thống điều khiển điển tử CB áp suất đường nạp Điện áp hay điện trở không đúng CB nhiệt độ nước CB nhiệt độ khí nạp CB ôxy Động cơ chết Ngay sau khi khởi động Hệ thống nhiên liệu Rơle mở mạch Mạch FC luôn bật Khi đạp chân ga Hệ thống điều khiển điện tử Cảm biến áp suất đường nạp Không đúng Cảm biến nhiệt độ nước Khi nhả chân ga Hệ thống nạp khí Cảm biến vị trí bớm ga Sai chức năng Van khí phụ Luôn đóng Hệ thống điều khiển điện tử Cảm biến áp suất đường nạp Điện áp hay điện trở không đúng Sau khi bật điều hoà Hệ thống nạp khí Van ISC Sai chức năng Hệ thống điều khiển điện tử Công tắc điều hoà Không có tín hiệu ra Khi chuyển số N đến D Hệ thống nạp khí Van ISC Sai chức năng Hệ thống điều khiển điện tử Công tắc khởi động trung gian Không có tín hiệu ra PHẦN III KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO TỚI QUÁ TRÌNH PHUN CỦA VÒI PHUN NHIÊN LIỆU 3.1. CHỨC NĂNG CỦA ECU. ECU có nhiều chức năng như: - Chức năng lưu dự phòng. - Chức năng an toàn. - Chức năng chẩn đoán… ECU có hai chức năng chính: Điều khiển thời điểm phun & điều khiển lượng phun. Chức năng điều khiển thời điểm phun quyết định khi nào thì từng vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào xylanh. Điều đó được quyết định bằng tín hiệu đánh lửa sơ cấp (IG). Chức năng điều khiển lượng phun quyết định bao nhiêu nhiên liệu sẽ được phun vào các xylanh; Điều đó được xác định bằng 1 tín hiệu phun cơ bản, nó lần lượt được xác định bằng tín hiệu tốc độ động cơ & tín hiệu lượng khí nạp; 2 Các tín hiệu hiệu chỉnh lượng phun. Ngoài ra còn có một mạch khuếch đại để kích hoạt các vòi phun. 3.1.1. Điều khiển thời điểm phun. Việc phun nhiên liệu vào từng xylanh diễn ra 2 lần trong mỗi một chu kỳ của động cơ. Do đó, mỗi vòng quay của trục khuỷu có một lần phun. Việc phun nhiên liệu được xắp xếp để diễn ra cùng với việc đánh lửa. Ở động cơ 4 xylanh, có 1 lần phun diễn ra trong mỗi 2 lần đánh lửa & một lần phun cho mỗi 3 lần đánh lửa ở động cơ 6 xylanh. Tín hiệu đánh lửa sơ cấp (IG) cũng được sử dụng để xác định thời điểm phun. ECU sẽ nhận biết tín hiệu đánh lửa sơ cấp (IG) & biến nó thành một xung. Ở động cơ 4 xylanh, có một tín hiệu phun cho mỗi 2 lần tín hiệu đánh lửa. Ở động cơ 6 xylanh, có một tín hiệu phun cho mỗi 3 lần tín hiệu đánh lửa. Hình 3.1. Tín hiệu đánh lửa. 3.1.2. Điều khiển lượng phun. Hình 3.2. Sơ đồ điều khiển lượng phun. ECU tạo ra một tín hiệu tốc độ động cơ (vòng/phút) bằng tín hiệu sơ cấp (IG) từ cực sơ cấp của cuộn dây đánh lửa. ECU sẽ tạo ra một tín hiệu phun cơ bản. Sau đó, bằng các mạch hiệu chỉnh phun khác nhau, nó hiệu chỉnh tín hiệu phun cơ bản phụ thuộc vào các tín hiệu từ từng cảm biến, do đó, xác định lượng phun thực tế. Tín hiệu phun này sau đó được khuếch đại để kích hoạt các vòi phun. 3.2. LƯỢNG PHUN CƠ BẢN (loại D – EFI). Hình 3.3. Tín hiệu phun cơ bản. Lượng phun cơ bản được xác định bằng cả lượng khí nạp & tốc độ động cơ. Nếu tốc độ động cơ không đổi, lượng phun cơ bản sẽ tăng cùng với sự gia tăng của lượng khí nạp. Mặt khác, nếu lượng khí nạp là hằng số thì lượng phun cơ bản sẽ gia tăng cùng với sự gia tăng của tốc độ động cơ. Đây là khoảng thời gian phun cơ bản nhất và nó được xác định bởi áp suất đường ống nạp (PIM) và tốc độ động cơ (NE). Bộ nhớ trong của ECU động cơ có chứa các số liệu về khoảng thời gian phun cơ bản khác nhau tương ứng với các áp suất và tốc độ động cơ. Điện áp (tín hiệu) đến ECU. Từ cảm biến áp suất chân không đường ống nạp - nhận biết lượng khí nạp (PIM). Từ cuộn đánh lửa - nhận biết tốc độ động cơ (NE). Do hiệu quả nạp thay đổi tuỳ theo khe hở xupap, lượng khí nạp cũng có thể thay đổi thậm chí khi áp suất đường ống nạp không đổi. Do vậy, trong loại D – EFI, khi khe hở xupap thay đổi, tỷ lệ của hỗn hợp không khí – nhiên liệu sẽ thay đổi một chút. * Do động cơ được trang bị cảm biến oxy sẽ hiệu chỉnh khoảng thời gian phun tuỳ theo hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí – nhiên liệu, tỷ lệ này sẽ luôn được duy trì ở giá trị tối ưu. * Trong các động cơ không trang bị cảm biến này, tỷ lệ khí – nhiên liệu được điều chỉnh bằng biến trở. Khi điện áp tại cực âm của cuộn đánh lửa tăng lên 150V hay cao hơn, ECU sẽ nhận biết tín hiệu đánh lửa sơ cấp & chuyển nó thành một tín hiệu tốc độ động cơ. Tín hiệu này không chỉ thông báo cho ECU biết tốc độ của động cơ mà còn xác định cả thời điểm đánh lửa. Thời gian phun tối thiểu được thiết lập cho tín hiệu phun cơ bản để đảm bảo cho nó không thấp hơn thời gian đã định. Cũng như có một thời gian phun tối đa để tránh không điều khiển được việc phun nhiên liệu trong trường hợp bị trục trặc. Thời gian phun cơ bản còn là thời gian phun thực tế khi ECU nhận được các tín hiệu báo lỗi của động cơ từ các cảm biến khác bị hở mạch hay hỏng. Cảm biến liên quan gồm có cảm biến tốc độ động cơ tín hiệu (NE), cảm biến áp suất chân không đường ống nạp - nhận biết lượng khí nạp (PIM). Cảm biến 3.3. KHẢO SÁT SỰ BIẾN THIÊN CỦA XUNG PHUN. 3.3.1. Xung phun cơ bản khi ở tốc độ không tải khi làm việc bình thường. Hình 3.4. Xung phun cơ bản ở tốc độ không tải tại điều kiện bình thường. Ở tốc độ không tải (750 v/p) và ở điều kiện bình thường xung phun của vòi phun nhiên liệu có dạng như ở trên. Ban đầu khi ECU gửi tín hiệu điều khiển tới vòi phun, do vòi phun được điều khiển đóng mở bằng cuộn điện từ, khi có điện áp vào cuộn dây, cuộn dây sinh ra từ kháng cản trở dòng điện nên ban đầu xung có dạng đi xuống sau đó tăng đột ngột, khi dòng điện qua cuộn dây và đạt được giá trị nhất định là lúc xung ở đỉnh cao nhất đó là lúc cuộn dây sinh ra từ trường hút kim phun đi lên và mở kim phun. Sau đó khi mà tín hiệu điều khiển từ ECU không còn thì điện áp giảm xuống, xung phun đi xuống như ở trên. Khi bị ngắt điện đột ngột cuộn dây sinh ra dòng điện kháng lại sự đột ngột đó và ở hình dạng của xung phun sẽ đi xuống một đoạn so với lúc ban đầu và mới bắt đầu hình dạng như cũ lúc chưa có dòng điều khiển từ ECU. 3.3.2. Xung phun ở chế độ tăng tốc khi làm việc bình thường. Hình 3.5. Xung phun khi ở chế độ tăng tốc và động cơ làm việc ở điều kiện bình thường. Khi ở số vòng quay 4354 v/p chế độ tăng tốc và toàn tải, ta thấy khi ở tốc độ cao động cơ sẽ phải tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn để duy trì hoạt động. Do vậy vòi phun sẽ phải phun nhiều hơn (tức là số lần phun trong một chu kỳ tăng lên hay tần số tăng), có nghĩa là khoảng cách giữa hai lần phun sẽ gần nhau hơn như ta thấy ở trên hình trên. Trên hình trên ta thấy tần số xung phun tăng so với chế độ không tải. Điều khiển khoảng thời gian phun nhiên liệu bao gồm việc phun đồng bộ được thực hiện tại một góc quay trục khuỷu nhất định, việc phun đồng bộ bao gồm điều khiển phun khi khởi động được thực hiện khi quay khởi động và phun tăng tốc. 3.4. KHẢO SÁT XUNG PHUN (áp dụng trên động cơ 5A-FE). 3.4.1. Tín hiệu đánh lửa. Khi mất tín hiệu đánh lửa thì động cơ sẽ không duy trì được hoạt động. Do đó như ta thấy trên hình thực nghiệm ở dưới ta thấy xung phun không có gì thay đổi ngoài là một đường thẳng ở mức thang 0. Hình 3.6. Xung phun khi mất tín hiệu đánh lửa. Do mất tín hiệu đánh lửa nên ECU sẽ không định ra được lượng phun cơ bản để gửi tín hiệu phun tới vòi phun, nên vòi phun sẽ không phun. 3.4.2. Tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp PIM. Cũng giống như tín hiệu đánh lửa. Nếu có hở hay ngắn mạch xảy ra trong mạch tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp, không thể tính toán được khoảng thời gian phun cơ bản, kết quả là động cơ bị chết hay không thể khởi động lại được. Một giá trị cố định (tiêu chuẩn) xác định tại thời điểm khởi động bằng trạng thái của tiếp điểm không tải được sử dụng để làm khoảng thời gian phun cơ bản và thời điểm đánh lửa cho phép động cơ hoạt động. Vì vậy xung phun sẽ có dạng như ở trên (hình 2.6). 3.4.3. Tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Ở chế độ không tải (750v/p), ta ngắt tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Qua khảo sát thực nghiệm ta đo được xung phun có hình dạng như sau. Hình 3.7. Xung phun khi mất tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Ta thấy trên hình bề rộng xung phun rộng hơn xung phun khi động cơ ở cùng tốc độ động cơ (750 v/p) (hình 2.4). Hình 3.8. Tỷ lệ làm đậm hiệu chỉnh với nhiệt độ nước làm mát. Khi nhiệt độ nước đặc biệt thấp, hiệu chỉnh đậm này sẽ tăng gấp đôi lượng phun. Tức là khi mất tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECU sẽ không tính toán được tỷ lệ làm đậm ở chế độ không tải nên ECU sẽ chạy theo một chương trình cài sẵn trong bộ nhớ. Và sẽ phun nhiều hơn, tức là thời gian mở kim phun sẽ được kéo dài hơn như ta thấy trên hình trên. 3.4.4. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp. Ở chế độ không tải tốc độ 750 v/p, ta điều chỉnh nhiệt độ không khí tăng lên.Qua khảo sát thực nghiệm ta đo được hình dạng xung phun có dạng như sau. Hình 3.9. Xung phun khi tăng nhiệt độ khí nạp. So sánh với xung phun cơ bản khi ở chế độ không tải và động cơ ở trạng thái làm việc bình thường. Ta thấy bề rộng của xung phun bé đi, tức là khi tăng nhiệt độ khí nạp thì các tín hiệu hiệu chỉnh từ ECU gửi tới vòi phun điều khiển cho vòi phun với thời gian phun ngắn đi tức là phun ít nhiên liệu. Do tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát góp phần vào làm hiệu chỉnh làm đậm nhiên liệu, mà khi nhiệt độ không khí tăng lên, không khí sẽ giãn nở & mặc dù với cùng một thể tích thì không khí vẫn nhẹ hơn nên tỷ lệ không khí – nhiên liệu giảm xuống. ECU sẽ hiệu chỉnh sự thay đổi của tỷ lệ không khí – nhiên liệu bằng một tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp. Với nhiệt độ làm chuẩn là 200 C, lượng nhiên liệu giảm đi khi nhiệt độ khí nạp tăng quá 200 C. Do nhiên liệu bay hơi kém nếu không cung cấp cho nó một hỗn hợp đậm hơn. Vì lý do đó, khi nhiệt độ nước làm mát thấp, cảm biến nhiệt độ nước sẽ thông báo cho ECU động cơ để tăng lượng nhiên liệu phun nhằm bù lại cho đến khi nhiệt độ đạt đến một giá trị xác định. Hình 3.10. Tỷ lệ làm đậm theo nhiệt độ khí nạp. Do đó qua thực nghiệm đo xung phun của vòi phun ta có thể chẩn đoán được sự hư hỏng của cảm biến nhiệt độ khí nạp, bằng cách so sánh xung phun đo được ở trạng thái đo với xung phun chuẩn. 3.4.5. Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga. Khi ta ngắt mất tín hiệu PSW cảm biến vị trí bướm ga. Ở chế độ không tải xung có dạng như sau. Hình 2.11. Xung phun ở chế độ không tải khi ngắt cảm biến vị trí bướm ga. Khi ta tăng ga động cơ chết máy vì khi đó lượng không khí vào quá nhiều mà tín hiệu PSW (tín hiệu trợ tải) mất, tín hiệu này của cảm biến vị trí bướm ga đóng vai trò cho việc tăng lượng phun nhiên liệu và tăng công suất của động cơ. Do đó xung phun khi tăng tốc có hình dạng như hình 2.6. Tức là động cơ chết máy không phun. 3.4.6. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ động cơ và nhiệt độ khí nạp. Ở chế độ toàn tải 4500 v/p, sau khi khởi động ta ngắt tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp và ngắt tín hiệu cảm biến nhiệt nước làm mát. Ta thu được bằng đo thực nghiệm xung phun như sau. Hình 2.12. Xung phun khi ngắt tín hiệu nước làm mát và nhiệt độ khí nạp. Ta thấy xung phun có bề rộng lớn hơn xung của xung phun ở chế độ toàn tải khi động cơ làm việc bình thường, có nghĩa là thời gian phun kéo dài hơn lượng nhiên liệu phun nhiều hơn. Do vậy qua xung phun ở chế độ tăng tốc ta có thể chẩn đoán được sự hư hỏng của cảm biến nhiệt độ khí nạp và cảm biến nhiệt độ nước làm mát. 3.4.7. Cắt nhiên liệu. Khi tốc độ động cơ vượt quá giá trị đã xác định trước & tiếp điểm không tải của cảm biến vị trí bướm ga đóng (khi phanh bằng động cơ), việc phun nhiên liệu sẽ bị ngừng lại để tạo lên khí thải sạch & tiết kiệm nhiên liệu. Mặc dù vậy, nếu nhiệt độ nước làm mát còn thấp, số vòng quay cắt nhiên liệu sẽ tăng lên để ngăn ngừa việc xảy ra hiện tượng “giật cục”. Điện áp (các tín hiệu) đến ECU: • Từ cuộn đánh lửa - Nhận biết tốc độ động cơ Hình 2.13. Hiệu chỉnh phun khi cắt nhiên liệu. • Từ cảm biến vị trí bướm ga (IDL) - Nhận biết bướm ga lớn hơn 1.5 so với vị trí đóng. • Từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát -Nhận biết nhiệt độ làm mát. 3.4.8. Tín hiệu từ điện áp ắc quy. Điện áp ắc quy đóng vai trò giữ cho thời gian phun thực tế bằng thời gian mà ECU gửi tín hiệu đến mở vòi phun. Đó là thời gian trễ. Điện áp accu thấp thời gian trễ dài và ngược lại. Thời gian trễ tiêu chuẩn là với 14V (điện áp accu). Theo thực nghiệm ta thấy. Nếu xung phun thay đổi liên tục dẫn đến điện áp accu có vấn đề, yếu hoặc là mạch quá. Xảy ra hiện tượng giật cục hay chết máy. Thời gian phun thực tế & thời gian trễ ( không phun ). Hình 2.14. Khoảng thời gian trễ. ECU sẽ tính toán khoảng thời gian phun nhiên liệu để đạt được một hỗn hợp không khí – nhiên liệu thích hợp cần cho động cơ, và gửi tín hiệu phun đến các vòi phun. Mặc dù vậy, như chỉ ra trong hình vẽ bên phải, sẽ có một khoảng thời gian trễ nhỏ từ lúc phát tín hiệu đến khi van của vòi phun mở ra (khoảng thời gian không phun). Do vậy tỷ lệ không khí – nhiên liệu sẽ nhạt hơn so với yêu cầu. Hình 2.15. Bù lại khoảng thời gian trễ. Mặc dù vậy, để đảm bảo tỷ lệ không khí – nhiên liệu được chính xác, khoảng thời gian mở của vòi phun (thời gian phun thực tế) & khoảng thời gian do ECU xác định phải bằng nhau, do vậy tín hiệu phun đưa đến các vòi phun từ ECU phải thêm khoảng thời gian trễ vào khoảng thời gian phun nhiên liệu. Khoảng thời gian hiệu chỉnh điện áp. Hình 2.16. Hiệu chỉnh theo điện áp. Khoảng thời gian trong hoạt động của vòi phun (khoảng thời gian phun) thay đổi tuỳ theo vào điện áp ắc quy; nó sẽ ngắn nếu điện áp ắc quy cao & dài nếu điênj áp ắc quy thấp, do vậy cần phải hiệu chỉnh. Với thời gian trễ tiêu chuẩn ứng với điện áp 14V, tín hiệu phun sẽ dài hơn nếu điện áp nhỏ hơn 14V. Điện áp (tín hiệu) đến ECU: • Từ ắc quy - Nhận biết điện áp ắc quy. 3.4.9. Làm đậm hỗn hợp khi tăng tốc. Hình 2.17. Tín hiệu làm đậm khi tăng tốc. Để nâng cao khả năng tải của xe khi tăng tốc đột ngột (tiếp điểm không tải mở) trong khi bướm ga đóng (các tiếp điểm không tải đóng), khi đó nhiên liệu chỉ được phun với một khoảng thời gian đã định trước. Mặc dù vậy, hỗn hợp không được làm đậm nếu có trùng lặp với tín hiệu phun bình thường khi tiếp điểm không tải mở. 3.4.10. Khi mất tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ NE. Đây là một tín hiệu quan trọng giúp ECU nhận biết được tốc độ động cơ. Tín hiệu này góp phần vào việc tính toán lượng phun cơ bản, nếu mất tín hiệu này ECU sẽ không tính toán được lượng phun cơ bản, vì vậy không có tín hiệu phun gửi đến các vòi phun, vòi phun ngưng hoạt động. Xung phun có dạng như sau. Hình 2.18. Xung phun khi mất tín hiệu tốc độ động cơ. PHẦN IV HOÀN THIỆN MÔ HÌNH 4.1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH. Mô hình được chia làm 2 phần chính: - Phần khung gá. - Bảng điều khiển. 4.1.1. Khung gá. Sau một thời gian làm thực hành mô hình đã được hoàn thiện như sau. Phần trước là phần hộp đựng ắc quy và bình xăng, phần lày có cửa che chắn, phía trên là bảng điều khiển. 4.1.2. Bảng điều khiển. Bảng điều khiển được bố trí như là một ECU, trên đó có các chân cực của ECU của động cơ 5A – FE. Và ý nghĩa các chân cực, trên bảng điều khiển chia làm 2 khoang. Khoang tín hiệu điều khiển - kết nối. Khoang điều khiển động cơ. KẾT LUẬN Trong thời gian thực hiện đề tài, bao gồm đề tài lý thuyết và thực hành. Em đã rút ra được những kiến thức cùng kinh nghiệm phong phú và thực tế. Trong quá trình tìm hiểu về hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ TOYOTA 5A - FE, Chúng em đã nhận thức rõ ràng tầm quan trọng khi ứng dụng các công nghệ nhằm nâng cao hiệu suất của động cơ. Tự chẩn đoán và các phương thức hiện đại để khảo sát quá trình cung cấp nhiên liệu cho quá trình cháy của động cơ (đặc tính phun ) cũng góp phần quan trọng vào mục tiêu đó. Để cho học sinh, sinh viên khi muốn tìm hiểu và thực hành chẩn đoán, kiểm tra trên động cơ. Em đã xây dựng mô hình thực tập như đã có. Do còn thiếu kinh nghiệm, nên trong khi xây dựng mô hình thực tập chúng em gặp không ít khó khăn. Được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC, chúng em đã hoàn thành đồ án. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ! Hưng yên, ngày tháng năm 2007. Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Huy Tuyển TÀI LIỆU THAM KHẢO Tên tài liệu Tác giả Trang bị điện & điện tử trên ôtô hiện đại PGS – TS Đỗ Văn Dũng Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM Chẩn đoán kỹ thuật ôtô PGS – TS Nguyễn Khắc Trai Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải Tài liệu đào tạo TCCS Công ty Toyota Việt Nam Tài liệu khai thác trên mạng internet Website : Wikipedia.org Autoshop.com