Đề tài Phân tích đặc điểm cấu tạo và khai thác kĩ thuật thiết bị KFZ –2005D, tại phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 1 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật. Nghành công nghệ ô tô cũng đạt được những tiến bộ vượt bậc. Việc áp dụng những công nghệ hiện đại để nâng cao tính năng kĩ thuật cũng như hiệu quả kinh tế luôn là những ưu tiên hàng đầu của các nhà sản xuất ô tô. Nghành công nghiệp ô tô của việt nam phát triển chậm hơn so với các nước trên thế giới, nhưng hiện nay những công nghệ hiện đại của ngành công nghiệp này đã được sử dụng trong quá trình sản xuất xe ở việt nam. Như công nghệ đánh lửa điện tử, phun xăng điện tử…Việc áp dụng những công nghệ này có rất nhiều ưu điểm về tính kinh tế cũng như tính năng kĩ thuật của động cơ thể hiện qua công suất động cơ nhạy cảm với điều khiển, tiết kiệm nhiên liệu, lượng khí độc hại thoát ra ngoài môi trường được kiểm soát chặt chẽ. Hiện nay quá trình hoạt động của các động cơ hiện đại được điều khiển bởi bộ điều khiển điện tử trung tâm gọi là ECU, đặc biệt là điều khiển quá trình cung cấp nhiên liệu cho động cơ hoạt động. Nhiên liệu cung cấp cho động cơ luôn được tính toán phù hợp để đạt được tỷ lệ hòa khí tối ưu, và đạt được tỷ lệ hòa khí mong muốn. Với mục đích củng cố kiến thức chuyên ngành đặc biệt kiến thức về hệ thống phun xăng điện tử. Đồng thời nâng cao những hiểu biết về thực tế. Tôi được khoa cơ khí phân công đề tài: “Phân tích đặc điểm cấu tạo và khai thác kĩ thuật thiết bị KFZ – 2005D, tại phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng” Nội dung gồm: 1. Giới thiệu chung 2. Phân tích đặc điểm cấu tạo 3. Khai thác kĩ thuật thiết bị 4. Nhận xét và đề xuất ý kiến Trong quá trình quá trình thực hiện đề tài này, do bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, khả năng trình độ còn hạn chế, việc dịch thuật tài Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 2 liệu còn gặp nhiều khó khăn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự hướng dẫn của các thầy giáo và sự đóng góp phê bình của các bạn sinh viên Nhân đây tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Thuần và các thầy giáo khác, các bạn đồng ngành đã giúp tôi hoàn thành đề tài này. Nha Trang, tháng 11 năm 2007 Thực hiện Phạm Tiến Mạnh Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 3 H ệ thống chiếu sáng tín hi ệu Bàn máy tính Mô hình KFZ -2006D Mô hình KFZ-2005D Mô hình phun xăng đa chức năng Mô hì nh ph un xăng đa đ i ểm H ệ thố ng ph un xăng đi ện tử Mô hì nh h ệ thố ng phanh ABS Cửa ra vào Chương 1 GIỚI THIỆU PHÒNG MÔ PHỎNG VÀ KẾT NỐI MÁY TÍNH VỚI CÁC THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG 1.1 GIỚI THIỆU 1.1.1 Sơ đồ bố trí thiết bị H 1.1: Sơ đồ mặt bằng phòng thực hành 1.1.2 Chức năng và nhiệm vụ Phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng thuộc bộ môn kĩ thuật ô tô, khoa cơ khí trường đại học Nha Trang. Tại đây được trang bị Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 4 những thiết bị hiện đại nhằm phục vụ cho học sinh, sinh viên, nghiên cứu sinh, và cán bộ kĩ thuật. Với việc ứng dụng những thành tựu của khoa học kĩ thuật và công nghệ thông tin vào những mô hình học cụ giúp cho việc học tập và nghiên cứu tại phòng trở lên sát với thực tế hơn. Trang thiết bị tại phòng đều áp dụng công nghệ hiện đại và tiên tiến nhất hiện nay của ngành công nghệ kĩ thuật ô tô. Ví như mô hình KFZ – 2005D, KFZ- 2006D, KFZ – 2003D, mô hình phun xăng điện tử đa điểm, mô hình đánh lửa điều khiển điện tử, mô hình phun xăng đa chức năng….. 1.1.3 Một số thiết bị tại phòng H 1.2: Mô hình chiếu sáng H 1.3: Mô hình phun xăng đa điểm Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 5 ‘ H 1.4: Mô hình phanh ABS H 1.5: Mô hình hệ thống đánh lửa H 1.6: Mô hình phun xăng điện tử Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 6 H1.7:Mô hình động cơ phun xăng đa chức năng H 1.8 : Mô hình KFZ -2006D 1.2 THIẾT BỊ KFZ – 2005 D 1.2.1 Giới thiệu KFZ – 2005D là thiết bị dạy học do viện vật lý – điện tử nghiên cứu và phát triển. Thiết bị bao gồm một động cơ Toyota 3S – FE được kết nối với máy tính Trong đó động cơ Toyota 3S – FE là động cơ sử dụng bộ điều khiển điện tử trung tâm (Elctronic Controlled Unit- ECU) để điều khiển các quá trình phun xăng và đánh lửa của động cơ. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 7 H 1.9 :Động cơ Toyota 3S - FE Thông qua việc kết nối với máy tính ta có thể khởi động động cơ ngay trên máy tính mà không cần khởi động trên động cơ. KFZ -2005D được trang bị trên phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng của bộ môn kỹ thuật ôtô, với thiết bị này chúng ta có thể kiểm tra các hư hỏng của các cảm biến sử dụng trên động cơ như cảm biến ôxy, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp … thiết bị có thể hỗ trợ việc chuẩn đoán hư hỏng của một số bộ phận khác trên động cơ. Ngoài ra qua thiết bị ta có thể vẽ được một số đường đặc tuyến của các cảm biến trên động cơ. 1.2.2 Hệ thống phun xăng 1.2.2.1 Khái niệm phun xăng điện tử Hệ thống phun xăng điện tử (Electronic Fuel Injection – EFI) bao gồm một loạt các cảm biến liên tục đo đạc các thông số hoạt động của động cơ đốt trong như lưu lượng khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ nước làm mát, nồng độ khí oxy trong khí thải. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 8 H 1.10: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phun xăng điện tử Bosch Motronic Các thông số do cảm biến cung cấp: Qa: Lưu lượng khí nạp, N: Tốc độ động cơ, n(pc): Vị trí bướm ga, Tm: Nhiệt độ động cơ, Ta: Nhiệt độ khí nạp Ub: Điện áp ắc quy, Sd: Tín hiệu khởi động động cơ Một bộ điều khiển điện tử ECU (Elctronic Controlled Unit) tiếp nhận và xử lý các tín hiệu của các cảm biến gửi đến, bằng cách so sánh với các giá trị tối ưu trong bộ nhớ, sau đó tính toán và hình thành các xung điều khiển, đưa đến các thiết bị thực hiện (quyết định thời điểm và thời gian mở van kim cho béc phun xăng đảm bảo cho động cơ hoạt động một cách tối ưu. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 9 Động tác mở đóng của béc phun xăng gọi là một chu kỳ hoạt động của nó. Thời gian mà ECU mở van cho béc phun được gọi là bề rộng của xung mở van. Ví dụ ở chế độ tăng tốc bướm ga mở lớn, không khí được nạp nhiều vào xilanh nên cần phun một lượng xăng lớn. Ở chế độ này ECU sẽ tăng lớn bề rộng xung mở van. Có nghĩa là ECU sẽ điều khiển cho béc phun mở lâu hơn để xăng phun ra hiều hơn. Việc ứng dụng điều khiển điện tử trong quá trình điều khiển phun xăng nhằm đảm bảo lượng nhiên liệu phun ra chính xác phù hợp với mọi chế độ hoạt động của động cơ, tiết kiệm nhiên nhiệu, giúp động cơ cháy hoàn toàn giảm lượng khí độc hại thoát ra môi trường. 1.2.2.2 Yêu cầu đối với hệ thống phun xăng - Tạo được hỗn hợp cháy có hệ số dư lượng không khí phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ - Lượng nhiên liệu cung cấp cho các xilanh phải đều - Có khả năng thay đổi chế độ làm việc của động cơ nhanh mềm mại - Nhiên lệu phun ra phải tơi, nhỏ để tạo ra một hỗn hợp đồng nhất - Cấu tạo đơn giản, gọn bền - Dễ bảo dưỡng sửa chữa 1.2.2.3 Quá trình hình thành và phát triển của hệ thống phun xăng 1927 Hãng Bosch đưa vào sản xuất một loại bơm phun xăng dùng cho động cơ cao tốc nhiều xilanh. Một số nhà chế tạo bắt đầu quan tâm đến việc ứng dụng quá trình phun xăng vào động cơ ôtô. Những nghiên cứu do viện nghiên cứu hàng không Đức thực hiện, với sự cộng tác của các hãng B.M.W,Daimler Benz và Bosch, đã dẫn đến việc hoàn chỉnh một hệ thống phun xăng có dẫn động cơ khí. 1937 HTPX trên được ứng dụng rộng rãi trên động cơ máy bay, đặc biệt là loại máy bay Messerchmitt đã phá kỉ lục về tốc độ máy bay hồi đó và được nước đức quốc xã sử dụng rất nhiều trong chiến tranh thế giới lần thứ hai. 1943 Kĩ sư người Pháp J.B.Retel hoàn tất một HTPX dùng cho động cơ ôtô chạy bằng cồn. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 10 Từ sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, những nghiên cứu về phun xăng được tiến hành có hệ thống hơn trên thế giới, đặc biệt ở Mỹ (Stromberg,Bendix), Anh(Rolls Royce) và Đức (Bosch,B.M.W,Mercedes-Benz). 1950 Ngoài động cơ máy bay, HTPX bắt đầu được ứng dụng cho xe du lịch cao cấp công suất lớn và xe đua, nhất là ở Mỹ. 1960 Động cơ phun xăng bắt đầu trang bị cho xe ôtô sản xuất hàng loạt: Peugeot 404 (HTPX cơ khí Kugelfischer), Lancia Flavia, Tri-umph 2000 .Tuy nhiên HTPX cơ khí lúc bấy giờ còn tỏ ra khá phức tạp, đắt tiền và tế nhị trong việc sử dụng. 1967 Những kĩ thuật mới trong quá trình phun xăng được phát triển mạnh, nhất là HTPX liên tục kiểu cơ khí kết hợp với hệ thống điều khiển điện tử. Hãng Bosch lần đầu tiên đưa vào sản xuất hàng loạt HTPX D- Jetronic. Hệ thống này đầu tiên áp dụng cho động cơ Volkswagen 1600 type 3 xuất sang Mỹ, sau đó dùng trên xe chạy ở châu Âu như Citroen DS21 và DS23 , Renault 17TS và Volvo 144. 1971-1980 Kỹ thuật ngày càng được nghiên cứu và hoàn thiện. Hàng loạt xe ôtô được trang bị hệ thống phun xăng điện tử do các hãng chế tạo (Bosch, Marelli,Pierburg...). Từ sau năm 1980, nhiều hãng xe hơi cũng đã nghiên cứu và phát triển các HTPX dùng cho xe của hãng mình, ví như :Renault hợp tác với Bendix sản xuất hệ thống Renix (sau này Renix được hãng Siemens mua lại), Honda với hệ thống PGM-FI (Programed Fuel Injection), GM Open với hệ thống Multec , Mitsubishi với hệ thống phun xăng đặc biệt riêng... 1.2.2.4 Ưu điểm của hệ thống phun xăng 1) Giảm tiêu hao nhiên liệu của động cơ - Các hệ thống phun xăng cho phép định lương nhiên liệu rất chính xác, phù hợp với mọi điềukiện làm việc của động cơ, có tính đến các yếu tố vận hành như môi trường (nhiệt độ, áp suất không khí), tình trạng kỹ thuật như hao mòn, sự cố ...,và các yêu cầu khác như mức độ độc hại trong khí xả... Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 11 -Việc phun xăng vào gần cửa xupap nạp cho phép phân bố tốt hỗn hợp cho từng xilanh và tránh được các vấn đề hay gặp phải ở bộ chế hòa khí cổ điển, nhất là hiện tượng hơi xăng ngưng đọng trên đường nạp và tình trạng hỗn hợp không đồng nhất, đậm nhạt không đều ở các xilanh khác nhau. Một số HTPX hiện đại ví dụ như Pireburg Ecojet M thậm chí còn cho phép hiệu chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp của từng vòi phun để tính đến trạng thái hao mòn của từng xilanh riêng biệt. Một chương trình thử nghiệm của trương đại học bách khoa Viên (Áo) cho thấy rằng với cùng một xe ôtô và trong cùng một điều kiện vận hành, HTPX cho phép tiết kiệm tới 11% nhiên liệu so với bộ chề hòa khí cổ điển .Nếu sử dụng biện pháp cắt phun xăng tự động trong các chế độ phanh động cơ thì có thể giảm nhiên liệu tới 16%. b) Tăng hiệu suất thể tích (thể hiện qua công suất đơn vị hay công suất lít) của động cơ - Ở động cơ phun xăng sức cản trên đương nạp được giảm bớt do bỏ bộ chế hòa khí. Kết cấu đường nạp có thể được tối ưu hóa để nạp đầy tối đa động cơ trong mọi chế độ vận hành . - Bộ điều khiển điện tử của một số HTPX hiện đại (Bosch Motronic,Marelli Weber, Pierburg Ecojet M, Siemens Fenic 4..) còn chỉ huy đồng thời đánh lửa, nhờ đó cho phép tối ưu hóa cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa để tăng hiệu suất của động cơ. - Việc dùng hệ thống phun xăng sẽ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc tăng áp động cơ. 2) Động cơ nhạy cảm với điều khiển hơn và làm việc tốt hơn ở các chế độ không ổn định - Các quá trình điều khiển bằng điện – điện tử có quán tính rất nhỏ. - Hiệu quả gia tốc tức thời do xăng được phun ngay trước cửa xupap nạp. - Rút ngắn và tối ưu hóa quá trình khởi động và sấy nóng động cơ. - Cải thiện sự làm việc của động cơ ở chế độ không tải. 3) Khí thải bớt độc hại hơn Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 12 - Do xăng được phun ra dưới dạng sương mù nên hỗn hợp nhiên liệu khí được chuẩn bị tốt hơn, phân phối đều hơn trong các xilanh nên cháy tốt hơn . -Vệc sử dụng cảm biến lambda kết hợp với bộ xúc tác khí thải cho phép đạt được hỗn hợp chuẩn ở các chế độ làm việc mong muốn của động cơ và giảm đến mức cho phép các thành phần độc hại trong khí xả . 4) Hoạt động tốt trong mọi điều kiện địa hình và thời tiết , không phụ thuộc vào tư thế của xe (lên xuống dốc cao , vào cua gấp..) Tuy vậy HTPX cũng có một số hạn chế so với bộ chế hòa khí cổ điển là : Cấu tạo phức tạp, độ nhạy cao, yêu cấu khắt khe về chất lượng nhiên liệu và không khí (lọc phải rất tốt), sửa chữa bảo dưỡng khó đòi hỏi chuyên môn cao, giá thành còn đắt. Tuy nhiên, với đà phát triển hiện nay của kỹ thuật phun xăng, với sự giảm giá liên tục của các thiết bị linh kiện điện tử và nhất là với những quy định khắt khe về mức độ độc hại trong khí xả, các hệ thống phun xăng sẽ ngày càng được sử dụng rộng rãi. 1.2.2.5 Phân loại hệ thống phun xăng 1). Phân loại theo cấu tạo kim phun a) Hệ thống phun xăng sử dụng kim phun cơ khí (CIS) Gồm 4 loại cơ bản - Hệ thống K- Jetronic: Việc phun nhiên liệu được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí. - Hệ thống K- Jetronic có cảm biến khí thải: Có thêm cảm biến oxy. - Hệ thống KE- Jetronic: Hệ thống K-Jetronic với mạch điều chỉnh áp lực phun bằng điện tử. - Hệ thống KE – Motronic: Kết hợp với việc điều khiển đánh lửa bằng điện tử. Các hệ thống kể trên sử dụng trên các xe châu âu model trước năm 1987. b) Loại sử dụng kim phun điều khiển bằng điện tử (AFC) Hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện có thể chia làm 2 loại Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 13 - D –Jetronic: Với lượng xăng phun được xác định bởi áp suất sau cánh bướm ga bằng cảm biến MAP. - L – Jetronic: Với lượng xăng phun được tính toán dựa vào lưu lượng khí nạp lấy từ cảm biến đo gió loại cánh trượt. Sau đó có phiên bản LH – Jetronic với cảm biến đo gió dây nhiệt, LU - Jetronic với cảm biến đo gió kiểu siêu âm ... 2) Phân loại theo vị trí đặt kim phun a) Loại phun đơn điểm (TBI) Hệ thống này còn có các tên gọi khác như : SPI (single point injection), CI (central injection), Mono – Jetronic. Đây là loại phun trung tâm. Kim phun được bố trí phía trên cánh bướm ga và nhiên liệu được phun bằng một hoặc hai kim phun. Nhược điểm của loại này là tốc độ dịch chuyển của hòa khí tương đối thấp do nhiên liệu được phun ở xa vị trí xupap nạp và khả năng thất thoát trên đường ống nạp. b) Loại phun đa điểm (Multi-Port Injection- MPI) Đây là hệ thống phun nhiên liệu đa điểm với mỗi kim phun cho từng xilanh được bố trí gần xupap hút (cách khoảng 10 – 15 mm). Ống góp hút được thiết kế sao cho đường đi của không khí từ bướm ga đến xilanh khá dài, nhờ vậy nhiên liệu phun ra được hòa trộn tốt với không khí nhờ xoáy lốc. Nhiên liệu cũng không còn thất thoát trên đường ống nạp. Hệ thống phun xăng đa điểm ra đời đã khắc phục được những nhược điểm của hệ thống phun xăng đơn điểm. H 1.12: Hệ thống phun xăng đa điểm Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 14 c) Phun trực tiếp (Gasonline Direct Injection – GDI) Phun trực tiếp là phun nhiên liệu trực tiếp vào xilanh. Mỗi đầu phun có thể cung cấp nhiên liệu theo hai cách : Đồng nhất hoặc phân tầng. Đối với kiểu nạp trực tiếp đồng nhất, đầu phun phun nhiên liệu trong nửa đầu chu trình nạp lúc này nhiên liệu sẽ được trộn với không khí từ ngoài vào, hợp khí được nén lại. Phương pháp nạp đồng nhất cung cấp hỗn hợp khí giàu và có công suất cao hơn. Trong phương pháp phân tầng, đầu phun phun nhiên liệu vào cuối giai đoạn nén nhiên liệu sẽ được phun gần vào bugi và trộn với không khí đã nén sẵn tạo thành hỗn hợp cháy. Phương pháp này tạo ra hỗn hợp nghèo, do vậy tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải . d) Phun trực tiếp phức hợp DS-4 là công nghệ phun trực tiếp phức hợp, đó là sự kết hợp giữa hai phương pháp phun xăng đa điểm (Multi-Port Injection-MPI) và phun xăng trực tiếp (Gasonline Direct Injection – GDI). Công nghệ này lần đầu tiên được trang bị trên hai mẫu xe Lexus IS 250 và Is 350 đời 2006 3. Phân loại theo thời điểm và thời gian phun a) Phun xăng liên tục (Continuous Injection) : Phun trực tiếp có nghĩa là Xăng được phun vào ống nạp, lượng xăng phun ra được ấn định áp suất tác động phun xăng.Kiểu phun liên tục có thể là phun đơn điểm hoặc đa điểm. b) Phun theo chu kỳ thời gian (Pulse Time Injection) có nghĩa là béc phun xăng ra theo từng chu kỳ thời gian quy định. Loại này có thể là phun đơn điểm hoặc đa điểm. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 15 Chương 2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA KFZ – 2005D 2.1 ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S – FE 3S – FE là động cơ ôtô do hãng Toyota sản xuất. Được trang bị chủ yếu trên xe CAMRY, RV4… Trên động cơ có trang bị các hệ thống điều khiển hiện đại như hệ thống phun xăng điện tử, hệ thống đánh lửa điện tử, với việc áp dung những công nghệ hiện đại này nên động cơ đã tiết kiệm đáng kể lượng nhiên liệu tiêu thụ, và giảm thiểu được lượng khí độc hại thoát ra ngoài môi trường. Các thông số cơ bản của động cơ Tên thông số Giá trị Đơn vị Dung tích xilanh 1998 Cm3 Mô men xoắn cực đại 169(ở tốc độ 4400 vòng/phút) Nm Công suất cực đại 90 (ở tốc độ 5600 vòng/phút) Kw Tốc độ cực tiểu 700 Vòng/phút Góc đánh lửa 10 (Trước điểm chết trên) Độ 2.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng điện tử Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 16 H 2.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phun xăng điện tử KFZ-2005D Các cảm biến sẽ cung cấp thông tin dưới dạng các tín hiệu điện liên quan đến các thông số làm việc của động cơ, các tín hiệu nay được gửi đến ECU, sau khi ECU xử lý các thông tin này, bộ điều khiển trung tâm sẽ xác định lượng xăng cần cung cấp cho động cơ theo một chương trình tính toán sẵn đã được lập trình sẵn và chỉ huy sự hoạt động của các vòi phun xăng. 2.2.2 Các cảm biến 2.2.2.1. Cảm biến đo lưu lượng khí nạp Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt được sử dung trên hệ thống L – Jetronic để nhận biết thể tích gió nạp đi vào xilanh động cơ. Tín hiệu gió được sử dụng để tính toán lượng xăng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản. Hoạt động của nó dựa vào nguyên lý dùng điện áp kế có điện trở thay đổi kiểu trượt. Cấu tạo: Thiết bị đo khí nạp kiểu mâm đo thuộc loại lưu lượng kế thể tích nó bao gồm cánh giảm chấn, buồng giảm chấn, mạch gió phụ, cánh đo gió, vít chỉnh đường gió phụ. Bình xăng ECU Ắc Quy Bơm xăng Lọc xăng Cảm biến vị trí bướm ga CB lưu lượng gió Van gió phụ CB vòng quay CT nhiệt CB nhiệt độ máy Cảm biến khí thải Rơ le điều áp CB nhiệt độ khí nạp Vòi phun phụ Vòi phun chính Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 17 H 2.2: Hình dáng bên ngoài H2.4: Cấu tạo phần biến trở của cảm biến 1. Vành răng 5. Càng đóng tiếp điểm bơm xăng 2. Lò xo hoàn lực cánh đo gió 6. Thanh quét 3. Đế băng trượt 4. Tấm phít gắn điện trở thay đổi điện áp 7.Vít điều chỉnh lực căng lò xo của cánh đo gió 1 2 3 4 5 6 7 H 2.3:Cấu tạo phần cơ khí của cảm biến 1. Cánh giảm chấn 2. Buồng giảm chấn 3. Đường gió phụ 4. Cánh đo gió 5. Vít chỉnh đường gió phụ 6 Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 18 H2.5: Vị trí lắp đặt của cảm biến Vị trí lắp đặt: Cảm biến lắp giữa bộ lọc gió và bướm ga Nguyên lý hoạt động: Lượng gió vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào vận tốc động cơ và vị trí mở của bướm ga. Khi gió nạp được hút vào đi qua cảm biến đo sẽ tác động vào cánh đo và mở dần cánh đo khi lực gió vào cân bằng với lực căng lò xo thì cánh đo cân bằng. Tại trục của cánh đo có lắp một điện áp kế có tác dụng khi cánh đo gió chuyển động sẽ tạo được góc mở và được chuyển thành tín hiệu điện áp Us. Us được chuyển đến ECU theo mối quan hệ QlUs Vì vận tốc của động cơ luôn thay đổi theo điều kiện hoạt động nên lượng khí nạp Ql thay đổi theo làm cánh đo gió bị rung động dẫn đến tín hiệu Us thay đổi gây ảnh hưởng đến độ chính xác. Để ngăn ngừa dao động cánh đo gió, người ta thiết kế một cánh giảm chấn liền với cánh đo gió để dập tắt độ rung. Bộ đo gió có hai mạch gió: Mạch gió chính đi qua cánh đo gió và mạch gió rẽ đi qua vít chỉnh CO. Lượng gió qua mạch rẽ tăng sẽ làm giảm lượng gió qua cánh đo gió. Vì thế góc mở của cánh đo gió sẽ nhỏ lại và ngược lại. Vì lượng xăng phun cơ bản phụ thuộc vào góc mở của cánh đo gió, nên tỉ lệ xăng có thể thay đổi bằng cách điều chỉnh gió qua mạch gió rẽ. Nhờ vít chỉnh tỉ lệ Lọc gió Cảm biến lưu lươngkhí nạp Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 19 hỗn hợp ở mức cầm chừng thông qua vít chỉnh CO nên thành phần %CO trong khí thải sẽ được điều chỉnh tuy nhiên, điều này chỉ thực hiện ở tốc độ cầm chừng vì khi cánh đo gió đã mở lớn, lượng gió qua mạch rẽ ảnh hưởng rất ít đến lượng gió qua mạch chính. H 2.6: Sơ đồ mạch điện của cảm biến lưu lượng gió 2.2.2.2. Cảm biến vị trí piston và tốc độ động cơ Cảm biến vị trí piston (TDC sensor hay còn gọi là cảm biến G) báo cho ECU vị trí tử điểm thượng của piston.Công dụng của cảm biến này là để ECU xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun nhiên liệu. Cảm biến tốc độ động cơ (Engine Speed –NE) dùng để báo tốc độ động cơ để tính toán hoặc tìm góc đánh lửa tối ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xilanh.Cảm biến này được dùng vào mục đích điều khiển tốc độ cầm chừng hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ cầm chừng cưỡng bức. Cấu tạo: : H 2.7: Sơ đồ nguyên lý của cảm biến vị trí piston và tốc độ động cơ 1 2 3 4 Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 20 H 2.8: Cấu tạo của cảm biến vị trí pitton và cảm biến tốc độ động cơ 1. Rotor phát xung G 2. Cuộn dây phát xung G 3. Cuộn dây phát xung Ne 4. Rotor phát xung Ne H2.9: Vị trí lắp đặt của cảm biến Trên động cơ Toyota cảm biến được lắp trên delco để xác định tốc độ động cơ và vị trí trục piston. Trên hình trình bày cấu tạo của cảm biến vị trí piston và tốc độ động cơ dạng điện từ trên xe Toyota loại nam châm đứng yên. Mỗi cảm biến gồm có một rotor để khép mạch từ và cuộn dây cảm ứng mà lõi gắn với một nam châm vĩnh cửu. 1 2 4 3 Bộ chia điện Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 21 B+ ++ bộ chuyển đổi A/D bộ ổn áp điện trở chuẩn cảm biến nhiệt độ nước ECU Igniter G NE G G- NE Cảm biến xác định tín hiệu tốc độ động cơ gồm một cuộn dây cảm ứng và một roto 24 răng.Cảm biến xác định vị trí piston gồm một rotor 4 răng và một cuộn cảm ứng . Hai rotor này gắn đồng trục với bộ chia điện, bánh răng tín hiệu G nằm trên còn bánh răng tín hiệu NE nằm dưới. Nguyên lý hoạt động: Bộ phận chính của cảm biến là một cuộn dây cảm ứng, một nam châm vĩnh cửu và một rotor khép mạch từ có số răng tùy loại động cơ. Khi cựa răng không nằm đối diện với các cực từ, từ thông đi qua cuộn dây cảm ứng có giá trị thấp vì khe hở không khí lớn từ trở cao.Khi một cựa răng đến gần cực từ của cuộn dây, khe hở không khí giảm khiến từ thông tăng nhanh. Như vậy, nhờ biến thiên từ thông, trên cuộn dây xuất hiện một sức điện động. Khi cựa răng của rotor đối diện với cực từ của cuộn dây, từ thông đạt giá trị cực đại nhưng điện áp ở hai đầu cuộn dây bằng không. Khi cựa răng di chuyển ra khỏi cực từ, thì khe hở không khí tăng dần làm từ thông giảm sinh ra một sức điện động theo chiều ngược lại. H 2.10: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí pít tông và cảm biến tốc độ động cơ 2.2.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: H 2.11: Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 22 Mục đích: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát dùng để xác định nhiệt độ động cơ Nguyên lý làm việc: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát bao gồm một điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó được làm bằng vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm. Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và khi nhiệt độ giảm thì nhiệt độ tăng. Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có sự khác nhau. Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điệ áp gửi đến ECU trên nền tảng cầu phân áp. Điện áp qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới cảm biến rồi trở về ECU rồi về mát. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tượng tự - số. Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn.Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho động cơ biết động cơ đang lạnh.Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp giảm, báo cho ECU biết động cơ đang nóng. Cấu tạo: H 2.12: Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 1. giắc cắm điện, 2 . Vỏ, 3. Điện trở nhiệt Là một trụ rỗng có ren ngoài,bên trong có gắn một điện trở dạng bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 23 H2.13: vị trí lắp đặt cảm biến nhiệt độ nước Sơ đồ mach điện : H 2.14: Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 2.2.2.4 Cảm biến nhiệt độ khí nạp Cảm biến nhiệt độ khí nạp cũng có cấu tạo giống như cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Nó gồm một điện trở được gắn trên đường ống nạp. Đầu ra nước làm mát Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 24 H 2.15: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp 1. Đầu ghim, 2.Điện trở Sơ đồ mach điện : H 2.16: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp Vị trí lắp đặt: Cảm biến nhiệt độ khí nạp được lắp trong cảm biến lưu lượng khí nạp 2.2.2.5 Cảm cảm biến vị trí bướm ga Vcc = 5V ADC CPU 1 2 H 2.17: Cấu tạo của cảm biến vị trí bướm 1.Công tắc toàn tải. 2.Phiến quay. 3. Trục bướm ga. 4.Công tắc chạy chậm không tải. 5. Hộp đấu dây điện. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 25 Nhiệm vụ: Cảm biến bướm ga được lắp trên trục cánh bướm ga.Cảm biến này đóng vai trò chuyển vị trí góc mở cánh bướm ga thành tín hiệu điện áp chuyển đến ECU. Tín hiệu cầm chừng (IDL) dùng để điều khiển phun nhiên liệu khi động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng. Tín hiệu toàn tải (PSW) dùng để tăng lượng xăng phun ở chế độ toàn tải để tăng công suất động cơ. Cấu tạo : - Một cần xoay đồng trục với bướm ga - Cam dẫn hướng xoay theo cần - Tiếp điểm di động di chuyển dọc theo rãnh của cam dẫn hướng - Tiếp điểm cầm chừng - Tiếp điểm toàn tải Hoạt động : - Ở chế độ cầm chừng: Khi cánh bướm ga đóng (góc mở < 50) thì tiếp điểm di động sẽ tiếp xúc với tiếp điểm cầm chừng và gửi tín hiệu điện áp thông báo cho ECU biết động cơ đang hoạt động ở chế độ cầm chừng - Tín hiệu này cũng dùng để cắt nhiên liệu khi động cơ giảm tốc đột ngột ví dụ: Khi xe đang chạy ở tốc độ cao mà muốn giảm tốc độ, ta nhả bàn đạp ga ra thì tiếp điểm cầm chừng trong công tắc cánh bướm ga đóng, báo cho ECU biết động cơ đang giảm tốc. Nếu khi đó tốc độ động cơ vượt quá giá trị quy định tùy theo nhiệt độ nước ECU sẽ điều khiển cắt nhiên liệu cho đến khi tốc độ động cơ đạt tốc độ cầm chừng ổn định. - Ở chế độ toàn tải khi cánh bướm ga mở khoảng 500 – 700 so với vị trí đóng hoàn toàn, thì tiếp điểm di động sẽ tiếp xúc với tiếp điểm toàn tải và gửi tín hiệu điện áp báo cho ECU biết tình trạng tải lớn của động cơ. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 26 H2.18:Vị trí lắp đặt cảm biến vị trí bướm ga H 2.19: Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí bướm ga 2.2.2.6 Cảm biến khí thải Nhiệm vụ:Cảm biến khí thải được dùng để xác định thành phần hoà kkhí tức thời của động cơ đang hoạt động. Nó phát ra một tín hiệu điện áp gửi về ECU để điều chỉnh tỷ lệ hòa khí thích hợp trong một điều kiện làm việc nhất định. Vị trí lắp đặt: Cảm biến oxy được gắn trên đường ống thải. Nguyên lý hoạt động : Bản chất của cảm biến oxy là một pin điện có sức điện động phụ thuộc vào nồng độ oxy trong khí thải với ZrO2 là chất điện phân. Mặt trong ZrO2 tiếp xúc với không khí, mặt ngoài tiếp xúc với oxy trong khí thải. Ở mỗi mặt của ZrO2 được phủ một lớp điện cực bằng platin để dẫn điện. Lớp platin này rất mỏng và xốp để oxy dễ khuếch tán vào.Khi khí thải chứa lượng oxy ít do hỗn hợp Cảm biến vị trí bướm ga Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 27 giàu nhiên liệu thì số ion oxy tập trung ở điện cực tiếp xúc khí thải ít hơn số ion oxy tiếp xúc điện cực ở không khí. Sự chênh lệch số ion oxy này sẽ tạo một tín hiệu điện áp khoảng 600 – 900mV. Ngược lại khi độ chênh lệch ion giữa hai điện cực nhỏ trong trường hợp nghèo xăng, pin oxy sẽ phát ra tín hiệu điện áp thấp khoảng 100 – 400 mV Cấu tạo:Thân cảm biến được giữ trong một chân có ren, bao ngoài một ống bảo vệ và được nối với các đầu dây điện. H 2.20: cấu tạo của cảm biến khí thải Bề mặt của chất ZrO2 được phủ một lớp platin mỏng cả mặt trong lẫn mặt ngoài. Ngoài lớp platin là lớp gốm ZrO2 rất xốp và kết dính, có nhiệm vụ bảo vệ lớp platin không bị hỏng do va chạm với các phần tử rắn có trong khí thải. Một ống kim loại bảo vệ bao ngoài cảm biến tại đầu mối điện uốn kép giữ liền với vỏ ống này có một lỗ để bù trrừ áp suất trong cảm biến và để đỡ lò xo đĩa. Để giữ cho muội than không đóng vào lớp gốm ZrO2, đầu tiếp xúc khí thải ccủa cảm biến có một lớp đặc biệt có cấu tạo dạng rãnh để khí thải và phân tử khí cháy đi vào sẽ bị giữ lại và không tiếp xúc trực tiếp với thân gốm ZrO2. Đặc biệt của cảm biến oxy với ZrO2 là nhiệt độ làm việc phải trên 3000C .Do đó, người ta mắc thêm một điện trở bên trong cảm biến để giảm thời gian chờ. Điện trở lắp trong cảm biến, được cung cấp nguồn từ ắcquy qua công tắc máy. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 28 H 2.21: Sơ đồ mạch điện của cảm biến oxy 2.2.3 Bộ điều khiển trung tâm ECU 2.2.3.1) Tổng quan Hệ thống điều khiển động cơ theo chương trình bao gồm các cảm biến kiểm soát liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra ác tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến.Hoạt động của các hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa các chất độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu.ECU cũng đảm bảo công suất tối đa ở các chế độ hoạt động của động cơ và giúp chuẩn đoán động cơ khi có sự cố xảy ra. Bộ điều khiển động cơ, máy tính hay ECU là những tên gọi khác nhau của mạch điều khiển điện tử. Nhìn chung đó là tổ hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín hiệu, trữ thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi đi các tín hiệu điều khiển thích hợp. ECU được đặt trong vỏ kim loại để giải nhiệt tốt và được bố trí ở nơi ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm. Các linh kiện điện tử được sắp xếp trong mạch in. Các linh kiện công suất của tầng cuối nơi điều khiển các cơ cấu chấp hành được gắn với khung kim loại của ECU với mục đích giải nhiệt. Đầu kiểm tra Cảm biến oxy _ - + 0.45V E2 OX R Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 29 Một đầu ghim đa chấu dùng nối ECU với hệ thống điện trên xe, với các cơ cấu chấp hành. H 2.22: Sơ đồ tổng quát của ECU H 2.23: Hình dáng bên ngoài của ECU 2.2.3.2) Cấu tạo H 2.24: Sơ đồ chân ECU Giắc cắm chân ECU Hộp ECU Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 30 a) Bộ nhớ : Bộ nhớ chia làm 4 loại ROM : Dùng trữ thông tin thường trực. Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được.Thông tin của nó đã được cài sẵn. ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và lắp cố định trên mạch in. RAM: Bộ nhớ truy suất ngẫu nhiên dùng đẻ lưu trữ thông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý.RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất kỳ. PROM: Có cấu trúc cơ bản giống như ROM nhưng cho phép nạp dữ liệu ở nơi sử dụng chú không phải nơi sản suất như ROM. PROM cho phép sửa đổi chương trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau. KAM: Dùng để lưu trữ thông tin mới cung cấp đến bộ vi xử lý. KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù động cơ ngừng hoặc tắt công tắc máy. Tuy nhiên nếu tháo nguồn cung cấp từ ắc quy đến máy tính thì bộ nhớ KAM sẽ bị mất b) Bộ vi xử lý: Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết định.Nó là bộ não của ECU H 2.25: Sơ đồ khối các hệ thống trong máy tính c) Đường truyền: Chuyển các lệnh và số liệu trong máy tính theo hai chiều BỘ VI XỬ LÝ RAM ROM PROM Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 31 H 2.26: Mạch nguồn cấp cho ECU d) Mạch giao tiếp ngõ vào - Bộ chuyển đổi A/D(analog to digital converter) H 2.27:Bộ chuyển đổi A/D Dùng để chuyển đổi các tín hiệu tượng tự từ đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các cảm biến nhiệt độ, bộ đo gió, cảm biến bướm ga thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểu được. - Bộ đếm (counter) Dùng để đếm xung, ví dụ như từ cảm biến vị trí pitton rồi gửi lượng đếm về bộ vi xử lý. H 2.28: Bộ đếm Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 32 - Bộ nhớ trung gian (buffer) Dùng để chuyển tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu sóng vuông dạng số, nó không giữ lượng đếm như trong bộ đếm. Bộ phận chính là một transisstor sẽ đóng mở cực tính theo tín hiệu xoay chiều. H 2.29: Bộ nhớ trung gian - Bộ khuếch đại (amplifier) Một số cảm biến có tín hiệu rất nhỏ nên trong ECU thường có bộ khuếch đại. H 2.30: Bộ khuếch đại -Bộ ổn áp (voltage regulator) Thông thường trong ECU có hai bộ ổn áp: 12V và 5V Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 33 H 2.31: Bộ ổn áp - Giao tiếp ngõ ra Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý sẽ đưa đến các transistor công suất điều khiển relay, solenoid, mortor… H 2.32: Mạch giao tiếp ngõ ra 2.2.3.3) Tính toán lượng xăng phun vào động cơ Lý thuyết về điều khiển phun xăng Việc lựa chon thuật toán điều khiển phun xăng phụ thuộc vào các yếu tố mà nhà chế tao ưu tiên như : Điều khiển chống ô nhiễm Việc hòa trộn có thể thực hiện bằng hai cách phun trên đường ống nạp hoặc phun trong xilanh. Nếu đủ thời gian, hỗn hợp hòa khí sẽ phân bố đồng nhất trong xilanh với tỉ lệ thay đổi trong khoảng 0.9 < 3.1 . Đối với động cơ phun trực tiếp Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 34 GDI với tỉ lệ hòa khí rất nghèo 3.1 cũng phải tạo ra vùng hỗn hợp tương đối giàu ở gần vùng bugi trong buồng cháy. Quá trình cháy bắt đầu từ khi có tia lửa điện và được đặc trưng bởi :  Ngọn lửa màu xanh đối với hỗn hợp đồng nhất và tỉ lệ lý tưởng. Trường hợp này không có muội than hình thành  Ngọn lửa màu vàng đối với hỗn hợp phân lớp và tỉ lệ hòa khí nghèo Các chất đọc hại trong khí thải như : CO, HC, NOx phụ thuộc vào tỉ lệ hòa khí : 1 tăng lượng HC và CO. 1 có đủ 3 chất CO, HC, NOx để phản ứng với nhau trong bộ xúc tác. Sau bộ xúc tác có rât ít chất độc. 1.1 lượng NOx sẽ đạt cực đại do nhiệt độ buồng cháy cao và còn thừa oxy 1.1 giảm NOx và nhiệt độ buồng cháy, và làm tăng lượng HC do thỉnh thoảng có phần hỗn hợp không cháy được. 5.1 chế độ đốt nghèo với khí độc thấp trừ NOx. Hàm lượng O2 còn trong pô có thể được dùng để xác định tỷ lệ nếu 1 thông qua cảm biến oxy. Công suất động cơ - Hỗn hợp giàu 1 : Công suất cực đại nhờ lượng nhiên liệu tăng, sử dụng ở chế độ tải lớn trước năm 1970. Ngày nay chỉ được dùng trong chế độ làm nóng động cơ. Hàm lượng độc hại trong khí thải lớn. - Hỗn hợp lý tưởng 1 : Công suất tương đối cao được sử dụng để tăng hiệu suất của bộ xúc tác. - Hỗn hợp tương đối nghèo 5.11   : Hiệu suất tốt nhờ tăng lượng khí nạp nhưng hàm lượng NOx tăng sử dụng ở chế độ tải nhỏ trước năm 1980. - Hỗn hợp nghèo 5.1 : Hiệu suất rất cao nhưng hàm lượng NOx vẫn còn lớn, vì vậy cần có bộ xúc tác cho NOx. Lượng nhiên liệu tổng cộng được phun ra phụ thuộc vào các thông số sau - Lưu lượng khí nạp theo thời gian m’a. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 35 - Góc mở bướm ga  t. - Tốc độ động cơ n. - Nhiệt động cơ te. - Nhiệt độ khí nạp ta. - Điện áp ắc quy Ua. Chức năng của điều khiển phun xăng - Kiểm soát lượng xăng phun theo thời gian, theo lượng khí nạp để đạt tỉ lệ mong muốn. - Tăng lượng nhiên liệu ở chế độ làm nóng sau khởi động lạnh. - Tăng lượng nhiên liệu và lượng khí nạp cho động cơ nguội vì ma sát lớn. - Bù lượng nhiên liệu bám trên ống nạp. - Cắt nhiên liệu khi giảm tốc độ hoặc khi tốc độ quá cao. - Điều chỉnh tốc độ cầm chừng. - Điều chỉnh  . - Điều chỉnh hồi lưu khí nạp. Tính toán thời gian phun H 2.33: Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị điều khiển điện tử 1. Khối chuẩn hóa tín hiệu và chia tần số, 2. Tính toán thời gian phun Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 36 3. Tầng khuếch đại , 4. Tầng ra, 5. Vòi phun Lượng xăng phun vào xilanh trong mỗi chu trình hoạt động của động cơ sẽ được quy về việc tính toán thời gian mở kim phun. Việc xác định thời gian phun cơ bản được thực hiện bởi một mạch điện tử tích hợp đặc biệt, gọi là bộ phận chia đa dao động. Thiết bị này tiếp nhận thông tin về tốc độ động cơ và kết hợp với tín hiệu lưu lượng thể tích khí nạp. Tín hiệu ra của bộ phân chia đa dao động là một xung vuông có dộ dài tp, biểu thị lượng xăng phun chưa tính đến các giá trị hiệu chỉnh. Việc thích ứng thời gian phun cơ bản với các chế độ làm việc khác nhau của động cơ được thực hiện ở tầng nhân. Tầng này tiếp nhận các thông tin về sự làm việc của động cơ như khởi động lạnh, chạy sấy nóng, chạy toàn tải …qua đó tính toán thông số hiệu chỉnh K. Độ dài của tín hiệu ra sẽ là tp + tm trong đó tm = k.tp. Như vậy, lượng tm đặc trưng cho sự làm đậm thêm hỗn hợp và k gọi là hệ số làm đậm. Mặt khác quán tính của vòi phun xăng phụ thuộc nhiều vào sự ổn định của điện áp cung cấp. Sự sụt áp, ví dụ như khi khởi động hoặc do ắc quy có vấn đề… sẽ làm tăng thời gian cần thiết để kích thích nam châm điện và nâng kim phun lên khỏi đế, dẫn đến làm giảm lượng xăng ra. Để khắc phục, cần phải kéo dài thêm thời gian phun. Bộ điều khiển trung tâm sẽ kiểm tra điện áp thực tế của accu ,và mạch bù điện tử sẽ kéo dài thêm thời gian phun ts, tỷ lệ với sự tăng quán tính đóng mở của vòi phun do sự sụt áp. Như vậy thời gian phun thực tế tổng cộng là ti = tp + tm + ts. 2.2.4 Cấu tạo và hoạt động của các thiết bị thuộc hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.2.4.1 Điều khiển bơm xăng và điều áp  Cấu tạo bơm xăng và nguyên lý hoạt động của bơm xăng Cấu tạo: - Mô tơ điện một chiều - Bộ phận công tác của bơm - Van giảm áp và van một chiều Bộ phận bơm là một buồng rỗng hình trụ, trong đó có một đĩa quay sai tâm được bố trí con lăn trong các rãnh và bắt dính vào rotor. Khi có dòng điện chạy qua, Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 37 rotor sẽ kéo theo đĩa sai tâm quay. Dưới tác dụng của lực ly tâm, các con lăn sẽ bị ép ra ngoài tạo một đệm xoay vòng liên tục làm tăng thể tích ở cửa vào và giảm thể ở cửa ra. H 2.34 : Mặt cắt dọc và mặt cắt ngang của bơm xăng 1. Roto, 2. Con lăn, 3.Van ổn định áp suất, 4.Van một chiều, Van một chiều : Van một chiều sẽ đóng khi bơm ngừng làm việc. Tác dụng của nó là giữ cho áp suất trong đường ống ở một giá trị nhất định, giúp cho việc khởi động lại dễ dàng, nếu áp suất trong mạch không được giữ do nhiên liệu bốc hơi hoặc quay về thùng thì việc khởi động lại sẽ rất khó khăn . Van an toàn: Van làm việc khi áp suất vượt qua giá trị quy định. Van này có tác dụng bảo vệ mạch nhiên liệu khi áp suất vượt quá giới hạn cho phép (trong trường hợp nghẹt đường ống chính. Vị trí lắp đặt: Bơm xăng được đặt bên trong thùng chứa nhiên liệu Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 38 H2.35: Hình dáng bên ngoài của bơm xăng Mạch điện phun xăng : H 2.36: Mạch điện bơm xăng không qua ECU Lưới lọc thô Đường xăng hồi về thùng chứa nhiên liệu Đường xăng tới bộ lọc tinh Thân bơm Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 39 H 2.37: sơ đồ mạch điện thực tế trên động cơ Bơm xăng dùng cho hệ thống phun xăng sử dụng bộ đo gió kiểu trượt trên xe toyota chỉ làm việc khi động cơ hoạt động. Đó là một đặc điểm an toàn cho hệ thống. Khi khởi động động cơ, dòng điện từ ắcquy đi qua khóa điện đến cuộn dây L2 của relay bơm xăng đến mass, tạo lực hút tiếp điểm của relay bơm xăng làm bơm xăng quay. Đồng thời khi khởi động cánh gió của cảm biến đo gió cũng di chuyển khỏi vị trí ban đầu (nhờ dòng khí hút vào động cơ) và đóng tiếp điểm của cảm biến đo gió lúc đó ở cuộn dây L1 của relay bơm xăng cũng có dòng điện chạy qua tạo lực hút để đóng tiếp điểm của relay bơm xăng. Khi máy đã nổ, khóa điện trả lại về vị trí IG thì cuộn dây L2 của bơm xăng cũng bị ngắt diện chỉ còn cuộn L1 giữ cho tiếp điểm vẫn đóng và bơm xăng tiếp tục hoạt động  Lọc xăng H 2.38: Cấu tạo của lọc nhiên liệu 1- Thảm lọc, 2- Lõi lọc bằng giấy, 3- Tấm đỡ Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 40 Lọc nhiên liệu được lắp trên đường ống giữa bơm xăng và bộ phận phun trung tâm. Nó có tác dụng lọc sạch các tạp chất cơ học có trong nhiên liệu, làm tăng khả năng hoạt động của kim phun và bộ điều áp. Cấu tạo: Gồm một lõi lọc bằng giấy với độ rỗng từ 8 – 10mm kết hợp với tấm thảm lọc được lắp ở đầu ra của bộ lọc H2.39: Hình dáng bên ngoài của lọc xăng  Dàn phân phối xăng Có nhiệm vụ phân phối đồng đều nhiên liệu cho các vòi phun dưới một áp suất bằng nhau. Dàn phân phối xăng được thiết kế với thể tích lớn hơn nhiều so với thể tích lượng xăng cung cấp cho một chu trình. Ngoài ra, dàn phân phối còn có nhiệm vụ hạn chế dao động áp suất trong mạch cung cấp nhiên liệu, tạo điều kiện dễ dàng cho việc lắp đặt các vòi phun xăng. H 2.40: Cấu tạo dàn phân phối nhiên liệu Lọc xăng Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 41 H2.41: Hình dáng bên ngoài của dán phân phối  Rơ le điều áp H 2.42: Rơ le điều áp 1. Đường xăng vào 4. Đế màng van5 2. Đường xăng về thùng chứa 6. Lò xo áp lực 3. Tấm đỡ 7. Đường nối với ống áp suất thấp Dàn phân phối Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 42 H2.43:Hình dáng bên ngoài của rơ le điều áp Nhiệm vụ : Rơ le điều áp là ổn định áp suất nhiên lệu đến các kim phun Hoạt động: Khi bơm xăng làm việc tạo một áp suất trong hệ thống. Khi áp suất vượt quá giới hạn phép thì lò xo (6) bị ép lại, màng van (3) mở xăng qua đường xăng (2) trở về thùng. Khi bơm không làm việc, áp suất trong mạch giảm, lò xo (6) ép màng van (3) đóng đường về giữ áp lực xăng trong giàn. Lượng nhiên liệu chảy về phụ thuộc vào độ căng của lò xo màng. Áp suất nhiên liệu cũng thay đổi theo lượng nhiên liệu hồi. Áp thấp trên đường ống nạp được dẫn vào buồng phía lò xo màng, làm giảm sức căng lò xo và tăng lượng nhiên liệu hồi khiến áp suất giảm. Nói tóm lại, khi độ chân không của đường nạp tăng lên, áp suất nhiên liệu giảm tương ứng với sự giảm áp suất đó. Vì vậy, tổng áp suất của nhiên liệu A và độ chân không đường nạp B được duy trì không đổi. H 2.44: Đặc tính hoạt động của bộ điều áp Rơ le điều áp Giàn phân phối Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 43 2.2.4.2 Van gió phụ Nhiệm vụ: Van gió phụ được lắp giữa bướm ga và song song với bướm ga, có tác dụng mở hoặc đóng để cấp thêm một phần gió vào động cơ mặc dù vị trí bướm ga không thay đổi. Hoạt động: Khi động cơ ở vận tốc không tải mà nhiệt độ máy thấp thanh lưỡng kim (2) mở cánh van (1) .Lượng gió nạp vào xilanh qua đường gió chính được giới hạn do vị trí bướm ga mở, đồng thời gió nạp còn đi qua van gió phụ mà lượng gió này vẫn được cảm biến đo gió xác định nên lượng xăng phun vào nhiều hơn, động cơ quay nhanh, dễ duy trì. Khi máy nổ đã nóng, lúc này dòng điện sẽ đốt nóng thanh lưỡng kim (2) làm cho van (1) đóng, đường gió phụ bị ngắt. H 2.45: Van gió phụ 1.Cánh van 3. Dây đốt sinh nhiệt 2. Thanh lưỡng kim 4. Giắc nối điện H 2.46: Vị trí lắp đặt của van gió phụ Van gió phụ Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 44 2.2.4.3 Nguyên lý kết cấu kim phun H 2.47: Sơ đồ tổng quát hệ thống phun nhiên liệu Cấu tạo vòi phun chính: H 2.48: Cấu tạo vòi phun chính 1. Lọc xăng 2. Cuộn dây của nam châm điện tạo từ trường khi có dòng điện 3. Đế kim phun (lõi từ) 4. Đầu kim phun ,đóng kín vòi phun khi có dòng điện nhấc lên cho nhiên liệu phun ra 5. Giắc nối điện nối với mạch điện điều khiển 6. Đầu kim phun 7. Vỏ kim Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 45 Hoạt động của kim phun: Trong quá trình hoạt động của động cơ ,ECU liên tục nhận được những tín hiệu đầu vào từ các cảm biến .Qua đó ECU sẽ tính ra thời gian mở kim phun .Quá trình mở nà đóng kim phun diễn ra ngắt quãng .ECU gửi tín hiệu đến kim phun bao lâu phụ thuộc vào độ rộng xung .Giả sử cánh bướm ga mở lớn khi tăng tốc thì cần nhiều nhiên liệu hơn . Do đó ECU sẽ tăng chiều dài xung.Có nghĩa là ty kim sẽ giữ lâu hơn trong mỗi lần phun để cung cấp thêm lượng nhiên liệu. Khi chưa có dòng điện chạy qua cuộn dây của nam châm điện 2, lò xo ép kín kim phun 4 xuống đế. Lúc này vòi phun ở trạng thái đóng kín. Khi có dòng điện kích thích, nam châm điện sẽ hút lõi từ 3, và kim phun được nâng lên khoảng 0.1mm. Nhiên liệu sẽ được phun qua một tiết diện hình vành khuyên. Quán tính của vòi phun (thời gian đóng và mở) khoảng 1- 1.5ms. Phương pháp điều khiển kim phun Phương pháp điều khiển kim phun bằng điện áp cho loại kim phun điện trở thấp. Điện áp ắcquy cung cấp trực tiếp cho kim phun thông qua công tắc máy. Khởi động lạnh Chạy với điều kiện lạnh Chạy với điều kiện ấm Chạy sau hành trình dài Tăng tốc Cánh bướm ga đóng kín Cầm chừng nóng Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 46 Vì sử dung kim phun điện trở thấp nên ta mắc thêm trở R giữa công tắc máy và kim phun để hạn chế dòng. H 2.49:Mạch điện kim phun có điện trở thấp H 2.50: sơ đồ mạch điện qua công tắc chính của kim phun 2.2.4.4 Công tắc nhiệt thời gian Chức năng: công tắc nhiệt thời gian dùng để giớ han thời gian phun của kim phun khởi động lạnh theo nhiệt độ Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 47 Cấu tạo: Công tắc nhiệt thời gian là một công tắc kiểu lưỡng kim nhiệt điện sẽ đóng hoặc mở theo nhiệt độ của bản thân nó. Nó gồm một công tắc lưỡng kim đặt trong trụ ren rỗng. Khi động cơ còn nguội, thanh lưỡng kim co lại và đóng công tắc. Khi động cơ nóng thanh lưỡng kim giãn ra và ngắt công tắc. H 2.51: Cấu tạo công tắc nhiệt thời gian 1. Tiếp điểm, 2. Vỏ, 3. Giắc nối điện Công tắc nhiệt thời gian quyết định thời gian mở của kim phun khởi động lạnh. khoảng thời gian này phụ thuộc nhiệt độ động cơ và nhiệt độ môi trường. Việc tự nung nóng bằng dây nhiệt cần thiết để giới hạn thời gian mở kim phun, để tránh tình trạng động cơ quá dư xăng. Ví dụ :ở 200c công tắc sẽ đóng trong 8s khi động cơ đã nóng thì công tắc luôn ngắt. H 2.52: Mạch điện công tắc nhiệt thời gian Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 48 Sau khi khởi động, dây nhiệt bị nung nóng, làm mở tiếp điểm ngắt mass ở công tắc nhiệt thời gian. Lúc này nếu nhiệt độ động cơ còn thấp, ECU sẽ lấy tín hiệu ở cảm biến nhiệt độ nước và công tắc khởi động điều khiển transistor công suất trên đường STJ. Khi đó kim phun khởi động sẽ được nối mas qua transistor, mở kim xăng phun vào đường ống nạp. Đường đặc tuyến : H 2.53: Đường đặc tuyến của công tắc nhiệt thời gian 2.2.4.5. Vòi phun khởi động lạnh 1) Chức năng Phun thêm một lượng xăng tạo hòa khí đậm đặc làm cho máy dễ nổ khi máy ở trạng thái nguội. 2) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Kết cấu của vòi phun khởi động lạnh thuộc dạng điện từ dẫn động nhờ sự từ hóa của cuộn dây tạo từ cuộn dây này được lắp đặt bên trong vòi phun và nhận điện từ giắc nối (2). Khi chưa hoạt động một lò xo xoắn ấn lõi tạo từ (3) xuống không cho xăng phun ra. Khi ECU đặt điện áp vào cuộn dây khi đó cuộn dây được từ hóa nhấc lõi từ lên mở cho xăng phun ra xuyên qua cửa (5). Mạch xăng trong cửa (5) được chế tạo đặc biệt để cho tia xăng được phun ra được nhuyễn tốt. Vòi phun khởi động lạnh được lắp đặt trong ống góp hút ở vị trí Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 49 thuận lợi nhất nhằm phân bố đồng đều khí hỗn hợp giàu xăng cho tất cả các xyalnh động cơ. H 2.54: Vòi phun khởi động lạnh 1. Giắc nối điện 4. Cuộn dây tạo từ 2. Đường xăng vào 5. Miệng phun xoáy lốc 3. Lõi tạo từ nâng kim 6. Bệ van Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 50 Chương 3 KHAI THÁC KĨ THUẬT THIẾT BỊ KFZ – 2005D 3.1 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH H 3.1: Mô hình KFZ – 2005D Giá đỡ của mô hình là một khung kim loại được sơn màu xanh với các kích thước như sau: Chiều dài của khung là : 130mm Chiều rộng: 96mm Chiều cao: 75mm Bảng điều khiến đựơc làm bằng mica với các kích thước như sau Chiều dài 96mm Chiều rộng 39mm Chiều cao 95mm Trên bảng điều khiển gồm các công tắc như sau: Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 51 - Công tắc chính: Đây là công tắc điện cung cấp nguồn điện cho động cơ hoạt động đồng thời cũng là công tắc khởi động động cơ. H 3.2: Bảng điều khiển - Sơ đồ chân ECU : Đây là một mạch mắc song song với ECU của động cơ vì vậy ta có thể kiểm tra điện trở, hiệu diện thế của các cảm biến, hoặc kiểm tra các bộ phận chấp hành của hệ thống điện trên ECU của động cơ H3.3: Sơ đồ chân ECU Bảng táp lô Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 52 Các cực của ECU Kí hiệu Tên Kí hiệu Tên E01 Mát từ ắc quy T Tín hiệu đèn báo lỗi No.10 Điều khiển vòi phun chính nhóm 1 IDL Công tắc không tải STA Tín hiệu đề IGf Tín hiệu đánh lửa Vf Điện áp 12V cho cảm biến G- Tín hiệu cuộn sơ cấp đánh lửa ISC1 Van gió phụ G+ Tín hiệu cuộn sơ cấp đánh lửa W Nguồn nuôi đèn báo lỗi Ne Tín hiệu vòng quay Vc Nguồn 5V cho cảm biến E2 Mát cho cảm biến Vs Cảm biến đo lưu lượng gió OX Cảm biến khí thải THA Cảm biến nhiệt độ gió E03 Mát cho cảm biến BATT Nguồn từ ắc quy VTA Công tắc toàn tải +B Nguồn sau công tắc khóa THW Cảm biến nhiệt độ nước E02 Mát từ ắc quy E21 Mát cho cảm biến No.20 Vòi phun nhóm 2 STP Tín hiệu phanh IGt Thời điểm đánh lửa SPD Tín hiệu tốc độ xe E1 Mát cho cảm biến ELS Tín hiệu điện tử để ổn định trạng thái không tải ISC2 Tín hiệu điều hòa +B Nguốn sau công tắc khóa A/C Tín hiệu công tắc điều hòa - Ghép nối máy tính: Cho phép người sử dụng kết nối máy tính với động cơ thông qua cổng kết kết nối này - Công tắc PC: Thông qua công tắc náy ta có thể tiếp tục kết nối máy tính với động cơ hoặc cắt động cơ ra khỏi máy tính - Cần ga: Thay đổi tốc độ của động cơ - Bảng táp lô: Bảng táp lô cho ta biết tốc độ động cơ khi động cơ đang hoạt động, báo điện áp acquy, nhiệt độ nước lám mát, qua đèn check trên bảng người sử dụng có thể đọc được lỗi của hệ thống nhiên liệu và hệ thống phun xăng trên động cơ . Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 53 H 3.4: Bảng táplô Ngoài ra trên khung đỡ động cơ còn có hộp cầu chì nhằm bảo vệ hệ thống điện trên động cơ, ắcquy cung cấp nguồn điện cho động cơ hoạt động, hộp ECU điều khiển hoạt động của động cơ, cổng kết nối máy tính H 3.5: Hộp ECU H 3.6: Hộp cầu chì Hộp cầu chì Đèn check Đồng hồ tốc độ xe Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 54 H 3.7: Cổng kết nối máy tính 3.2 QUY TRÌNH KẾT NỐI MÁY TÍNH 3.2.1 Chuẩn bị dụng cụ - Đồng hồ đo điện - Cờ lê - Kìm - Bình ắc quy 12v - Thiết bị xác định góc đánh lửa 3.2.2 Kiểm tra hệ thống Trước khi kết nối ta tiến hành kiểm tra toàn bộ hệ thống - Kiểm tra lượng nhiên liệu: Nhiên liệu chứa trong bình phải bảo đảm chất lương, lượng nhiên liệu chứa trong bình phải ngập bơm xăng (bơm xăng được đặt trong bình chứa nhiên liệu) tốt nhất là đầy bình chứa nhiên liệu - Kiểm tra dầu bôi trơn: Dầu bôi trơn phải đảm bảo về số lượng và chất lượng - Kiểm tra nước làm mát - Kiểm tra sự rò rỉ nhiên liệu: Hệ thống nhiên liệu không được rò rỉ bởi vì nếu rò rỉ sẽ không đảm bảo đựoc áp lực nhiên liệu cho hệ thống hoạt động - Kiểm tra độ cứng vững của giá đỡ, đảm bảo an toàn khi động cơ hoạt động 3.2.3 Tiến hành kết nối - Nối cáp giữa máy tính và động cơ : Cáp nối phải chặt, không tự tháo khi động cơ hoạt động Cổng kết nối máy tính Giắc kết nối Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 55 - Nối ắc quy : khi nối ắc quy nối cực dương trước cực âm sau, chú ý ta phái xiết thật chặt các cực của ắcquy và dây nối để tránh hiện tượng phóng tia lửa điện khi khởi động động cơ. 3.3 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM 3.3.1 Yêu cầu đối với máy tính - Máy tính phẩi có tốc độ trên 500MHZ - Bộ nhớ RAM trên 64MB hoặc nhiều hơn - Dung lượng đĩa cứng còn trên 20MB, hệ điều hành Windows98, Windows ME, Windows 2000, WindowsXP - Màn hình tối thiểu 256 màu và tốt nhất ở độ phân giải 800 x 600Pixel - Cài đặt: cho CD phần mềm vào ổ CD ROM, nếu Windows cho phép chạy tự động thì chương trình cài đặt sẽ khởi động. trường hợp Windows không cho phép chạy tự động, hãy chủ động chạy chương trình SETUP.EXE.chương trình cài đặt sẽ hướng dẫn tỉ mỉ và lần lượt cài đặt chương trình vào ổ cứng. sau khi cài đặt biẻu tựong của chương trình sẽ hiện trên màn hình nền của Windows trong thực đơn start/programs/CAD Để khởi động chương trình ta chỉ cần đúp chuột lên biểu tượng của chương trình trên màn hình máy tính. 3.3.2 Sử dụng phần mềm Màn hình chính của chương trinh gồm có hình ảnh của mô hình. H3.8: Màn hình chính của chương trình phần mềm Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 56 Trên phần mềm ngoài tính năng khảo sát, đánh lỗi,kiểm tra các cảm biến, chương trình còn giới thiệu một số nội dung khác như: - Cho người sử dụng biết được những kiến thức về mặt lý thuyết của hệ thống phun xăng điện tử, cấu tạo và chức năng của một số thiết bị sử dụng trên hệ thống nếu ta kich chuột phải vào cửa sổ trên màn hình chính của chương trình - Với cửa số khi ta kích chuột vào màn hình máy tính sẽ xuất hiện giao diện H3.9: Giao diện diện của máy tính Thông qua giao diện này ta có thể biết được những thông tin như: - Điều kiện và quy trình kiểm tra lỗi trên động cơ - Đèn nháy báo lỗi trên động cơ - Các thông số kĩ thuật của hệ thống phun xăng - Sơ đồ chân ECU của động cơ - Hệ thống đánh lửa - Mã lỗi - ECU - Mạch điện trên động cơ Trong đó sơ đồ mạch điện sẽ cho ta biết sơ đồ của một số mạch điện như là: + Rơ le nguồn + Nguồn nuôi ECU Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 57 + Công tắc bướm ga + Mạch đề + Vòi phun chính + Đèn kiểm tra - Khi muốn thoát khỏi chương trình ta kích chuột phải vào của sổ - Cửa sổ dùng để bật công tắc khoá trên động cơ - khi khởi động động cơ ta kích chuột vào ô 3.4 KHAI THÁC KĨ THUẬT 3.4.1. Kiểm tra các thông số kĩ thuật 3.4.1.1. Kiểm tra ắc quy a) Mục đích -Biết kiểm tra tình trạng làm việc của ắcquy -Biết cách bảo dưỡng ắcquy -Biết đánh giá khả năng sử dụng của ắcquy b) Tiến hành kiểm tra -Tháo dây ắcquy ra ( tháo mát trước). -Dùng đồng hồ đo vôn, ampe và tỷ trọng kế để kiểm tra. Kiểm tra Điều kiện Giá trị chuẩn Giá trị đo được EAC Tĩnh 12,7÷12.8 11.5(V) UAC Khi khởi động 9,6÷10,2 10(V) Bình ắc quy còn tốt, điện áp đạt yêu cầu để khai thác. Khi điện áp ắc quy dưới 11V thì cần phải nạp thêm. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 58 H3.10: Đo điện áp ắcquy 3.4.1.2 Kiểm tra các cảm biến 1. Mục đích -Nắm được nguyên lý làm việc, cách đấu dây. -Biết kiểm tra tình trạng làm việc của các cảm biến. -Biết cách khắc phục hư hỏng. 2.Tiến hành kiểm tra Trước khi đo điện trở của hộp ECU ta cần chỉnh đồng hồ đo về thang đo điện trở và có giá trị phù hợp với giá trị cần đo. a) Đo giá trị của cảm biến đo gió Cảm biến đo gió loại cánh trượt gồm có 7 chân : Ký hiệu Tên E2 Chân nối mát cảm biến VS Điện áp so sánh VC Điện áp acquy cấp đến 5v VB Điện áp nguồn cấp 12v THA Tín hiệu nhiệt độ khí nạp gửi về ECU FC Chân điều khiển bơm nhiên liệu E1 Chân nối mát động cơ Kim đo cực âm Kim đo cực dương Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 59 Kí hiệu Giá trị đo được Giá trị chuẩn Vc – E2 40Ω 2500 - 5900 Ω THA- E2 760 Ω 2000 - 3000 Ω b) Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến này biến đổi vị trí góc mở của bướm ga thành tín hiệu điện áp, gửi tín hiệu này đến ECU, cảm biến này có 3 chân: Ký hiệu Tên TL Nhận điện áp 5v từ ECU IDL Tín hiệu không tải VTA Tín hiệu đầy tải H3.11: Đo giá trị điện trở Kí hiệu Điều kiện Giá trị chuẩn Giá trị đo đuợc IDL – E2 Bướm ga đóng hoàn toàn 2300 Ω 2800 Ω Bướm ga mở hoàn toàn 2000 - 10200 Ω 950 Ω VTA – E2 Bướm ga đóng hoàn toàn 200 - 5700 Ω 650 Ω c) Cảm biến nhiệt độ động cơ Đo điện trở hai đầu cảm bién phù hợp với sự thay đổi nhiệt độ động cơ Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 60 Kí hiệu Điều kiện Giá trị đo được Giá trị chuẩn THW – E2 Nhiệt độ nước 80oC 360 Ω 200 - 400 Ω d) Cảm biến nhiệt độ khí nạp Đo nhiệt độ hai đầu cảm biến nhiệt độ khí nạp phù hợp với sự thay đổi nhiệt độ động cơ. THA : Tín hiệu đưa về ECU E2 : Chân nối mát trong ECU Cực Giá trị đo được Giá trị chuẩn THA – E2 760 Ω 2000 - 3000 Ω e) Kim phun Cực Giá trị đo được Giá trị chuẩn #10- E01 14,5 Ω 13.4 – 14.2 Ω 3.4.1.3 Kiểm tra hộp ECU Trước khi đo giá tri hiệu điện thế của các cảm biến ta phải mở công tắc điện để cung cấp nguồn cho động cơ. Cực Điều kiện Giá trị đo đựoc Giá trị chuẩn +B – E1 IG SW ON 12.8V 9 – 14V +B1 – E1 IG SW ON 12V 9 – 14V BATT – E1 IG SW ON 11.5V 9 - 14v IDL – E2 Bướm ga mở 5V 4.5 - 5V Bướm ga đóng hoàn toàn 0.2V 0.3 – 0.8V VTA – E2 Bướm ga mở hoàn toàn 3.5V 3.2 – 4.9V Vc – E2 IG SW ON 5V 4.5 – 5.5V #10 – E01 IG SW ON 11.1V 9 – 14V THA – E2 IG SW ON(ở nhiệt độ 20oC) 1.7V 0.5 – 3.4V THW – E2 IG SW ON(nhiệt độ 80oC) 0.65V 0.2 – 1.0V W – E1 11.5V 9 – 14V TE1- E1 IG SW ON 11V 9 – 14V Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 61 3.4.2 Các bước tiến hành trước khi khảo sát cảm biến Trước khi thực hiện các bài thực hành ta cần khởi động động cơ. Có hai cách để khởi động động động cơ. Cách thứ nhất : Khởi động trên bảng điều khiển, khi khởi động trên bảng điều khiển ta cần chú ý gạt công tắc kết nối máy tính trên bảng điều khiển về vị trí OFF. Cách thứ hai : khởi động động cơ trên máy tính bàng phần mềm của thiết bị KFZ – 2005D, trước tiên ta phải gạt công tắc kết nối máy tính về vị trí ON, sau đó nhấp chuột phái vào Trong quá trình khởi động nếu thấy khó khởi động ta cần kiểm tra điện áp ắcquy, kiểm tra xem các cực nối của acquy có xiết chặt không. 3.4.3 xác định các thông số hoạt động của động cơ Khởi động phần mềm, gạt công tắc kết nối máy tính về vị trí ON, kích chuột phải theo thứ tự như sau. Màn hình của phần mềm sẽ hiển thị các thông số của động cơ đang tại thời điểm khảo sát động cơ. Như vậy tại thời điểm khảo sát ta có các thông số như sau: Điện áp ắcquy : 13.5V Điện áp tại công tắc không tải : 0.20V Điện áp tại công tắc toàn tải là: 0.37V Điện áp tại cảm biến nhiệt độ máy là: 0.61V Điện áp tại cảm biến nhiệt độ gió là : 2.01V Điện áp tại cảm biến lưu lượng gió là : 2.05V Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 62 H 3.12: Thông số của động cơ Khi ngừng khảo sát các thông số của động cơ ta nhấp chuột phải vào Trên giao diện của phần mềm. Nhận xét : Khi khảo sát thông số của động cơ ta thấy các thông số của cảm biến trên động cơ luôn thay đổi tuỳ thuộc vào chế độ hoạt động của động cơ. 3.4.4 Khảo sát tín hiệu vòng quay máy (Ne) -Nhằm xác định số vòng quay của động cơ dựa trên xung khảo sát để từ đó tìm góc đánh lửa tối ưu và lượng nhiên liệu phun cho từng xylanh của động cơ. - Các bước tiến hành :sau khi khảo sát thông số của động cơ ta kích chuột phải như sau phần mềm sẽ khảo sát đường đặc tuyến của cảm biến tốc độ của động cơ. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 63 H 3.13: Đường đặc tuyến tốc độ của động cơ - Từ số xung ta xác định trên đồ thị cùng với thời gian thực hiện ta tính được số vòng quay của động cơ trong đó mỗi vòng quay phát ra 24 xung ứng với 24 răng. Khi tốc độ thay đổi thì số xung trên đồ thị càng nhiều và thời gian thực hiện một vòng quay nhỏ lại. 3.4.5 Khảo sát tín hiệu vị trí pitton (G+) Khi kết thúc khảo sát tín hiệu tốc độ động cơ ta kích chuột phải vào sau đó nhấp chuột phải vào Lúc này phần mềm sẽ tiến hành khảo sát tín cảm biến vị trí pitton. H 3.14: Tín hiệu vị trí pitton Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 64 Khi muốn ngừng khảo sát ta kích chuột phải vào ô 3.4.6 Khảo sát xung phun Các bước tiến hành: Sau khi dừng việc khảo sát tín hiệu tử điểm thượng, ta kích chuột phải vào ô H 3.15: Tín hiệu xung phun của kim phun nhiên liệu Khi muốn ngừng khảo sát ta kích chuột phải vào ô 3.5.7 Tiến hành đọc lỗi trên động cơ Đối với hệ thống phun xăng, khi có sự cố kĩ thuật xảy ra rất khó phát hiện. Để giúp nhanh chóng phát hiện hư hỏng trong hệ thống phun xăng, ECU được trang bị bộ nhớ cho hệ thống tự chuẩn đoán. Nó sẽ ghi lại toàn bộ những sự cố xảy ra ở ác bộ phận quan trọng trong hệ thống và làm sáng đèn kiểm tra hoặc báo trên màn hình để cho biết hư hỏng xảy ra. Điều kiện kiểm tra là điện áp ắcquy trên 11V, công tắc vị trí bướm ga đóng hoàn toàn, bật công tắc IG/SW ở vị trí ON động cơ không hoạt động. Để có thể đọc được lỗi của động cơ ta cần phải thực hiện một trong các thao tác sau: Cách 1: Nối tắt T – E1 trên bảng biều khiển Dừng lại Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 65 H3.16: Nối tắt T – E1 trên bảng điều khiển Cách 2: Nối tắt TE1 – E1 trên đầu kiểm tra lỗi của động cơ H 3.17: đấu kiểm tra lỗi trên động cơ Cách 3: Bật công tắc 14 trên bảng điều khiển của mô hình Cực TE1 Cực E1 Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 66 H 3.18: Bật công tắc 14 trên bảng điều khiển Có hai cách đọc lỗi : Cách 1: Đọc lỗi bằng đèn trước khi đọc lỗi bằng đèn nháy báo lỗi ta phải tiến hành xóa các lỗi đang nhớ trong bộ nhớ của ECU.cách xóa lỗi được trình bày cụ thể trong phần đọc lỗi bằng phần mềm Ví dụ : Trường hợp không có lỗi: Nếu không có lỗi thì khoảng thời gian giữa hai lần đèn nháy là 0.25s Trường hợp có lỗi Trường hợp này là lỗi 21 và 32 Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 67 - Thời gian đèn không nháy giữa hai lỗi là 2.5s - Thời gian lặp lại lỗi là 4.5s - Khoảng nghỉ giữa hai lần đèn nháy trong một lỗi là 0.5 s Bảng mã lỗi Mã lỗi Tên của lỗi Mã lỗi Tên của lỗi 11 Mạch nối đến ECU 25 Hòa khí loãng 12 Tín hiệu vòng quay 26 Hòa khí đặc 13 Tín hiệu vòng quay > 1000 vòng/phút 32 Cảm biến đo gió 14 Tín hiệu đánh lửa 41 Cảm biến vị trí bướm ga 21 Tín hiệu cẩm biến oxy 42 Cảm biến vòng quay 22 Tín hiệu nhiệt độ máy 43 Tín hiệu đề 23 Tín hiệu nhiệt độ gió 51 Tín hiệu công tắc Chú ý : Mã lỗi 51 có thể được báo nhưng lỗi này không ảnh hưởng tới hệ thống phun xăng Cách 2: Đọc lỗi trên phần mềm Khi tiến hành đọc lỗi trên phần mềm ta thực hiên các bước như sau: Trước tiên ta xoá các lỗi đã lưu sẵn trong bộ nhớ của ECU, bằng một trong các cách như sau : Cách 1: Tháo nguồn acquy ra khỏi hệ thống , ta nên tháo dây mát của acquy ra trong khoảng 30s Cách 2: Gạt chân đánh pan số 13 trên bảng điều khiển Cách 3: Tháo cầu chì số 7,5A trong hộp cầu chì được gắn trên khung đỡ dộng cơ Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 68 H 3.19: Hộp cầu chì Cách 4: Xoá lỗi trên phần mềm Ta mở màn hình chính của phần đọc lỗi trên phần mềm bằng cách kìch chuột phải vào Lúc này màn hình chính sẽ xuất hiện giao diện như hình 3. trên giao diện này có hình đèn nháy ở góc phải của giao diện, đèn này nháy cùng pha với đèn nháy trên bảng táp lô của bảng điều khiển H 3.20: Màn hình chính của chương trình đọc lỗi Cầu chì 7,5A Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 69 Ta nhấp chuột phải vào ô phần mềm sẽ tự động xoá các lỗi đang lưu trong bộ nhớ của ECU Đọc lỗi trên phần mềm : Ta kích chuột phải vào ô thực hiện trên giao diện của chương trình dọc lỗi, phần mềm sẽ thực hiện kiểm tra lỗi trên hệ thồng phun xăng của động cơ cũng như các hệ thống khác Ví dụ: Ta đánh lỗi trên pan đánh lỗi số 10 bằng cách bật công tắc đánh lỗi 14 H 3.21: đánh lỗi số 10 H 3.22:Kết quả kiểm tra lỗi trên pan số 10 Pan đánh lỗi số 10 Bật công tắc 14 Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 70 Như vậy, chương trình đã xác định các lỗi gồm: Lỗi 22 cảm biến nhiệt độ máy Lỗi 41 cảm biến công tắc bướm ga Còn lỗi 51 là lỗi thường trực luôn xuất hiện khi ta thực hiện đánh lỗi, lỗi này không ảnh hưởng đến hoật động của hệ thống phun xăng. 3.5.8 Xác định góc đánh lửa sớm của động cơ Với sự hỗ trợ của thiết bị xác định góc đánh lửa sơm trên đông cơ TOYOTA 3S – FE qua đó có thể hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm trên động cơ Vị trí xác điịnh góc đánh lửa sớm : xác định tại đầu tự do ủa trục khuỷu động cơ. H 3.23: Đầu tự do của trục khuỷu Điều kiện : Động cơ đang hoạt động Chuẩn bị :Thiết bị xác định góc đánh lửa sớm trên động cơ , bình acquy trên 11V, hộp tuýp, nụ , cờ lê Cấu tạo của thiết bị xác định góc đánh lửa (sung bắn lửa) H 3.24: Thiết bị xác định góc đánh lửa Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 71 1.Kẹp nối với nguồn ắc quy, 2. Đầu kẹp dây cao áp tới bugi Các bước tiến hành: khi động cơ hoạt đông ta kẹp một đầu của thiết bị xác định góc đánh lửa sớm vào dây cao áp nối tới bugi của xilanh mà ta xác định góc đánh lửa sớm H 3.25: Kẹp vào dây cao áp tới bugi Nối nguồn của thiết bị xác đinh góc đánh lửa vào acquy (acquy không dùng chung với acquy của động cơ) H 3.26: Nối nguồn ắc quy Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 72 Đưa thiết bị xác dịnh tới gần đầu tự do trục khuỷu động cơ, nhấn nút cho đèn trên thiết bị xác định sáng lên ta sẽ xác đinh được góc đánh lửa hiện tại trên động cơ nhờ dấu trên đầu trục khuỷu H 3.27: Dùng súng bắn lửa xác định góc đánh lửa Góc đánh lửa trên động cỏ nằm trong khoảng 80 – 100 trước điểm chết trên Khi tiến hành thực hành khai thác kỹ thuật tại thời điểm đo ta sẽ xác định được góc đánh lửa là 80 Phương pháp hiệu chỉnh góc đánh lửa : Xác định chiều quay đúng của động cơ: Ta có thể xác định chiều quay đúng của động cơ dựa vào chiều quay của cánh quạt nước làm mát, chiều quay đúng của động cơ là chiều quay của cánh quạt nước làm mát, hoặc chiều quay đúng là chiều quay theo kim đồng hồ nếu nhìn từ phía đầu tự do của trục khuỷu Ta hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm bằng cách dùng cờ lê và bộ tuýp mở ốc hãm của bộ chia điên lỏng ra và xoay bộ chia điện - Xoay bộ chia điện theo chiều quay của của trục khuỷu động cơ thì tăng góc đánh lửa của động cơ - Xoay bộ chia điện ngược với chiều quay của động cơ sẽ giảm góc đánh lửa của động cơ Súng bắn lửa Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 73 H 3.22: Ốc hãm bộ chia điện Sau khi xoay bộ chia điện để điều chỉnh góc đanh lửa của động cơ ta xiết chặt ốc hãm bộ chia điện lại. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 74 NHẬN XÉT VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN Nhận xét: Qua quá trình tìm hiểu và phân tích mô hình KFZ – 2005D, ta rút ra một số kết luận chủ yếu như sau: Động cơ Toyota 3S – FE sử dụng hệ thống phun xăng điện tử, nhiên liệu được phun trước cửa xupap nạp, sau đó mới di vào không gian công tác của xilanh, việc xác định lượng nhiên liệu và thời điểm phun được điều khiển bởi một bộ điều khiển điện tử trung tâm ECU, ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến gửi về sau đó sẽ tính toán và điều chỉnh lượng nhiên liệu cho phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ . Mô hình KFZ – 2005D là sự kết hợp giữa động cơ và hệ thống máy tính qua đó cho phép người sử dung có thể tiến hành kiểm tra các thông số của cảm biến trên động cơ, kiểm tra cơ cấu chấp hành của hệ thống nhiên liệu. khảo sát quá trình hoạt động của cảm biến,chuẩn đoán các hư hỏng có thể xảy ra trong hệ thống. Với việc áp dụng công nghệ thông tin vào quá trình điều khiển kiểm tra động cơ đã tạo rất nhiều thuận lợi cho cán bộ và sinh viên học tập và nghiên cứu về mô hình phun xăng này, giúp cho quá trình tìm hiểu và nghiên cứu trở lên thực tế hơn Qua mô hình này về cơ bản tôi đã thực hiện được đầy đủ nội dung mà đề tài yêu cầu như tìm hiểu nguyên lý của hệ thống phun xăng điện tử, khai thác kĩ thuật của hệ thống Tuy nhiên ta cũng thấy hệ thống phun xăng điện tử cũng còn nhiều nhược điểm đó là - Độ nhạy cao - Giá thành còn đắt - Khó bảo dưỡng và sửa chữa, Để vận hành thành thạo và sử dụng tốt mô hình đồi hỏi người sử dụng cần nắm vững nguyên lý hoạt động và cấu tạo của các chi tiết trên hệ thống. Đề xuất ý kiến: Đây là một mô hình mới được đưa về sử dụng, tài liệu hướng dẫn sử dụng và khai thác mô hình còn hạn chế, vậy nên bộ môn và khoa cần Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 75 bổ xung các tài liệu cần thiết trong quá trình sử dụng đồng thời theo tôi thì bộ môn cũng như khoa cơ khí nên đưa mô hình vào để cho các sinh viên khóa sau tìm hiểu,và học tập để làm quen với các công nghệ hiện đại đang được sử dụng rất phổ biến hiện nay, để nâng cao chất lượng đào tạo, làm cho đào tạo gắn liền với thực tế. ngoài ra cần bảo dưỡng, sửa chữa những hư hỏng thường xuyên để mô phát huy hết hiệu quả, khai thác tốt mô hình. Ngoài ra bộ môn cũng như khoa cần trang bị thêm những tài liệu kĩ thuật chính hãng để giúp sinh viên cũng như cán bộ kĩ thuật nghiên cứu dễ dàng hơn trong việc tìm hiểu mô hình, trang bị thêm các thiết bị phục vụ cho việc chuẩn đoán, kiểm tra mô hình, bổ xung các mô hình phun xăng thế hệ mới của các hãng khác Ford, Honda, … Nếu được như vậy thì khi ra trường sẽ sinh viên sẽ được cung cấp rất nhiều kiến thức thực tế Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Thuần đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài này. Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Dương Văn Đức, Ôtô , Nhà xuất bản xây dựng. 2. Nguyễn Văn Nhận, Lý thuyết động cơ đốt trong, Đại Học Thủy Sản – lưu hành nội bộ 3.Nguyễn Oanh (2005), Phun xăng điện tử EFI, NXB Tổng hợp Thành phố Hồ Chí Minh. 4.ĐỖ VĂN DŨNG, Trang bị điện  điện tử trên ô tô hiện đại hệ thống điện ô NXB-Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. 5. Hoàng Xuân Quốc (1996), Hệ thống phun xăng dùng trên xe du lịch,NXB khoa học kĩ thuật 6. Toyota (1993) 3S – FE Engine Repair Manual 7. TÀI LIỆU ĐÀO TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ (EFI) TẬP 5, GIAI ĐOẠN 2 – HÃNG TOYOTA 8. Cơ sơ sản xuất trang thiết bị dạy học Thịnh Phát, Tài liệu sử dụng mô hình-Cấu tạo hệ thống phun nhiên liệu và hệ thống phun xăng đa chức năng.