CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHUN XĂNG MỤC TIÊU DẠY HỌC: Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: Về kiến thức: - Trình bày được kiến thức phần tử trong hệ thống EFI, ESA và ISC. - Hiểu được ý nghĩa các cực Bộ điều khiển trung tâm Về kỹ năng: - Nhận dạng các chi tiết trong hệ thống EFI, ESA và ISC - Nhận dạng hệ thống nhiên liệu, bộ điều khiển trung tâm - Thực hành nhận dạng tổng quan hệ thống phun xăng điện tử Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Hình thành tác phong làm việc khoa học, tính cẩn thận, kiên nhẫn và an toàn lao động của người làm công tác kỹ thuật. Trang 1 / 252 Giáo trình Động cơ Xăng 2 12, 2020 1. Khái quát về hệ thống EFI Hệ thống EFI là hệ thống phun xăng điện tử (Electronic Fuel Injection), bằng cách kiểm tra lượng không khí nạp vào động cơ từ đó định ra lượng nhiên liệu cung cấp qua các kim phun theo đúng tỉ lệ lý thuyết (A/F = 14,7/1).
Ngoài ra, trên động cơ người ta còn bố trí các cảm biến khác để hiệu chỉnh phun cho chính xác khi trạng thái làm việc của động cơ thay đổi. Hệ thống EFI có các đặc điểm sau: Nhiên liệu được cung cấp bằng một bơm dẫn động bằng điện. Nhiên liệu sử dụng là xăng. Nhiên liệu phun nhờ sự mở của các van kim phun.
Bên trong các kim phun có các van được điều khiển đóng mở bằng một cuộn dây khi có dòng điện đi qua nó. Các kim phun được điều khiển từ bộ điều khiển điện tử, gọi tắt là ECU (Electronic Control Unit). ECU điều khiển khiển các kim phun bằng xung điện dạng xung vuông, có chiều dài xung thay đổi. Dựa vào chiều dài xung này các kim phun sẽ mở với thời gian dài hay ngắn, từ đó định lượng nhiên liệu phun nhiều hay ít.
ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến để xác định tình trạng hoạt động của động cơ, điều kiện môi trường, từ đó điều khiển thời gian phun nhiên liệu. Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ Ngày nay, ECU (Electronic Control Unit) động cơ không chỉ có chức năng điều khiển phun nhiên liệu mà nó còn điều khiển thời điểm đánh lửa sớm, tốc độ cầm chừng, chẩn đoán, quạt làm mát, thời điểm mở của xú pap, đường ống nạp, bướm ga, hệ thống chống ô nhiểm… 1. So sánh với bộ chế hoà khí Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hoà khí đã chiếm lãnh thị trường từ thập niên 60 đến thập niên 80. Nó có khuyết điểm là định lượng nhiên liệu bằng các hệ thống cơ khí nên Trang 2 / 252 Giáo trình Động cơ Xăng 2 12, 2020 độ chính xác không cao.
Các chế độ làm việc giữa bộ chế và khí và hệ thống EFI gần tương tự như nhau. Phương pháp tạo hỗn hợp Động cơ sử dụng bộ chế hoà khí, ở tốc độ chậm người ta lợi dụng độ chân không lớn ở sau cánh bướm ga để hút nhiên liệu đi ra khỏi bộ chế hòa khí từ lỗ cầm chừng và lỗ chạy chậm. Còn ở chế độ một phần tải và tải lớn, người ta lợi dụng tốc độ dòng khí đi qua họng bộ chế hòa khí để hút nhiên liệu ra khỏi mạch chính. Bộ chế hòa khí Ở hệ thống phun xăng điện tử, lượng không khí nạp vào động cơ di chuyển độc lập với hệ thống nhiên liệu.
Lượng không khí nạp vào động cơ được kiểm tra bởi bộ đo lưu lượng không khí, tín hiệu này được ECU tiếp nhận và ECU sẽ điều khiển thời gian mở kim phun phù hợp với lượng không khí nạp và số vòng quay của động cơ. Hệ thống phun xăng điện tử Trang 3 / 252 Giáo trình Động cơ Xăng 2 12, 2020 1. Khi khởi động lạnh Khi khởi động lạnh, ở động cơ bộ chế hoà khí người ta sử dụng cơ cấu điều khiển bướm gió tự động. Khi động cơ lạnh bướm gió đóng hòan toàn, lượng nhiên liệu được cung cấp từ mạch chạy chậm và mạch chính để làm giàu hỗn hợp.
Sau khởi động, cơ cấu điều khiển bướm gió mở một phần sẽ điều khiển bướm gió hé mở. Sơ đồ hệ thống điều khiển khởi động lạnh Ở động cơ phun xăng, lượng nhiên liệu phun khi khởi động được căn cứ vào tín hiệu khởi động từ contact máy (ST), cảm biến nhiệt độ động cơ, cảm biến nhiệt độ không khí nạp và điện áp của ắc quy. Ngoài ra, người ta còn dùng kim phun khởi động lạnh và contact nhiệt thời gian để cung cấp thêm nhiên liệu cho động cơ. Sau khởi động, ECU sử dụng tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát để làm giàu hỗn hợp để giúp động cơ hoạt động tốt khi lạnh.
Sơ đồ hệ thống điều khiển khởi động lạnh 1. Khi tăng tốc Khi cánh bướm ga mở rộng đột ngột, lượng không khí nạp sẽ gia tăng tức thời. Nhưng ở bộ chế hoà khí do nhiên liệu có độ nhớt và do quán tính của dòng nhiên liệu nên lượng nhiên liệu cung cấp không kịp thời. Để khắc phục, người ta dùng bơm tăng tốc.
Trang 4 / 252 Giáo trình Động cơ Xăng 2 12, 2020 Hình 1. Sơ đồ mạch tăng tốc Ở động cơ phun xăng, lượng không khí nạp khi tăng tốc được kiểm tra trực tiếp bởi bộ đo gió. ECU dùng tín hiệu lưu lượng không khí nạp và cảm biến vị trí bướm ga để thực hiện làm giàu hỗn hợp khi tăng tốc. Chế độ tải lớn Muốn cho động cơ phát ra mô men cực đại hoặc công suất cực đại thì phải làm giàu hỗn hợp khi cánh bướm ga mở lớn.
Ở động cơ dùng bộ chế hòa khí người ta dùng mạch làm đậm để hổ trợ thêm nhiên liệu cho mạch chính. Còn ở động cơ phun xăng để làm giàu hỗn hợp khi tải lớn, người ta dùng cảm biến vị trí bướm ga để xác định chế độ tải. ECU sử dụng tín hiệu này để làm giàu hỗn hợp cho động cơ. Chế độ toàn tải 1.
Kết cấu cơ bản của hệ thống EFI Hệ thống phun xăng điện tử được chia làm 3 hệ thống nhỏ: Hệ thống nạp không khí, hệ thống nhiên liệu và hệ thống điện điều khiển. Hệ thống điều khiển điện tử Hệ thống điều khiển điện tử bao gồm ECU, các cảm biến, các tín hiệu và các bộ chấp hành. Trang 5 / 252 Giáo trình Động cơ Xăng 2 12, 2020 Các cảm biến và các tín hiệu được bố trí xung quanh để xác định tình trạng làm việc thực tế của động cơ. ECU tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến, từ đó tính toán và điều khiển các bộ chấp hành làm việc cho chính xác.
Các bộ chấp hành là các kim phun, bộ điều khiển đánh lửa (Igniter), van điều khiển tốc độ cầm chừng, rơ le bơm, đèn Check, van dầu của hệ thống điều khiển bướm ga thông minh… Hình 1. Hệ thống điều khiển điện tử L - JETRONIC 1. Hệ thống nhiên liệu Dùng một bơm điện để cung cấp nhiên liệu. Nhiên liệu sau khi đi qua lọc và bộ dập dao động, nó sẽ đi vào ống phân phối.
Tại ống phân phối, nhiên liệu được cung cấp đến các kim phun, kim phun khởi động lạnh, lượng nhiên liệu thừa đi qua bộ điều áp và trở lại thùng nhiên liệu. Khi ECU điều khiển kim phun mở, nhiên liệu được cung cấp vào đường ống nạp bên cạnh xú pap nạp. Nhiên liệu được cung cấp qua kim phun dưới một áp suất không đổi nhờ bộ điều áp, lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào thời gian mở kim phun. Sơ đồ khối hệ thống cung cấp nhiên liệu Trang 6 / 252 Giáo trình Động cơ Xăng 2 12, 2020 1.
Hệ thống nạp không khí Trong quá trình động cơ hoạt động, do sự chênh lệch áp suất môi trường và trong xy lanh không khí được cung cấp vào động cơ. Lượng không khí nạp vào động cơ được điều khiển bởi cánh bướm ga và được kiểm tra bởi cảm biến lưu lượng không khí nạp. Căn cứ vào lượng không khí nạp, ECU sẽ điều khiển lượng nhiên liệu phun tương ứng. Sơ đồ khối hệ thống nạp khí 1.
Khái quát về hệ thống ESA Hình 1. Góc đánh lửa thay đổi theo tốc độ động cơ Hệ thống ESA phát hiện các điều kiện của động cơ căn cứ vào các tín hiệu do các cảm biến khác nhau cung cấp, và điều khiển các bugi đánh lửa ở thời điểm thích hợp. Căn cứ vào tốc độ động cơ và tải trọng của động cơ, ESA điều khiển chính xác thời điểm đánh lửa để động cơ có thể tăng công suất, làm sạch các khí xả, và ngăn chặn kích nổ một cách có hiệu quả. Hệ thống đánh lửa phải đáp ứng được 3 yêu cầu sau: Trang 7 / 252 Giáo trình Động cơ Xăng 2 12, 2020 Tia lửa phải mạnh.
Thời điểm đánh lửa phải chính xác ở mọi chế độ tốc độ và tải của động cơ. Phải có độ tin cậy cao. Trong quá trình động cơ hoạt động, thời điểm đánh lửa phải đảm bảo chính xác ở mọi chế độ làm việc của động cơ. Theo thực nghiệm thấy rằng, công suất động cơ đạt tối ưu khi áp suất hỗn hợp cháy trong xy lanh đạt cực đại sau điểm chết trên từ 10°- 15°.
Khái quát về hệ thống ISC Hệ thống ISC điều khiển tốc độ không tải sao cho nó luôn luôn thích hợp ở các điều kiện thay đổi (hâm nóng, phụ tải điện, v. Để giảm thiểu mức tiêu thụ nhiên liệu và tiếng ồn, một động cơ phải hoạt động ở tốc độ càng thấp càng tốt trong khi vẫn duy trì một chế độ chạy không tải ổn định. Hơn nữa, tốc độ chạy không tải phải tăng lên để đảm bảo việc hâm nóng và khả năng làm việc thích hợp khi động cơ lạnh hoặc đang sử dụng máy điều hòa không khí. Tốc độ không tải thay đổi theo tốc độ động cơ 1.
Khái quát về hệ thống chẩn đoán ECU động cơ được trang bị hệ thống chẩn đoán nhằm giúp cho người lái xe phát hiện tình trạng làm việc bình thường và không bình thường của hệ thống điện điều khiển động cơ, đồng thời giúp cho người kỹ thuật viên xác định vùng hư hỏng của hệ thống điện để dễ dàng trong công việc kiểm tra sửa chữa. Đèn kiểm tra động cơ (Check Engine) còn gọi là đèn MIL (Malfunction Indicator Lamp) được bộ trí trên bảng tableau, ánh sáng của đèn màu cam và có biểu tượng hình của động cơ hoặc chữ Check hay Check Engine. Trang 8 / 252 Giáo trình Động cơ Xăng 2 12, 2020 Hình 1. Đèn báo lổi động cơ 1.
Thực hành nhận dạng tổng quan hệ thống phun xăng điện tử.