Luận văn Thiết kế kỹ thuật mô hình hệ thống phun xăng đa điểm – Karman

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN . 1

1.2 GIỚI HẠN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 1

1.3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦAHỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI . 1

1.3.1 EFI là gì. 1

1.3.2 Lịch sử phát triển . 3

1.3.3 Phân loại . 4

1.3.3.1 Loại CIS ( ContinuousInjection System) . 4

1.3.3.2 Loại AFC ( Air flow Controlled Fuel Injection). 5

CHƯƠNG 2

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG . 6

2.1.1 Tỷ lệ nhiên liệu –không khí . 6

2.1.2 Tỷ lệ hỗn hợp khí lý tưởng . 7

2.1.3 Hệ số dư lượng không khí . 7

2.1.4 Tính đồng nhất của hỗn hợp cháy . 9

2.1.5 Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp cháy đến công suất (Ne) và suất tiêu

hao nhiên liệu (ge) của động cơ . 10

2.1.6 Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp cháy tới hiệu suất của động cơ . 11

2.1.7 Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp cháy đến độđộc hại của khí thải. 12

2.1.8 Sự phân bố hỗn hợp cháy giữa các xylanh . 13

2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI. 15

2.2.1 Điều khiển phun cơ bản . 15

2.2.1.1 Dòng không khí . 16

2.2.1.2 Dòng nhiên liệu . 16

2.2.1.3 Cảm nhận khí nạp. 17

2.2.1.4 Điều khiển lượng phun cơ bản. 17

2.2.1.5 Thời điểm và khoảng thời gian phun. 18

2.2.2 Điều khiển hiệu chỉnh . 19

2.2.2.1 Hiệu chỉnh. 20

2.2.2.2 Các thiết bị phụ . 20

CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG

3.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ . 23

3.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÔ HÌNH TRƯỜNG BẠN . 25

3.2.1 Mô hình 1 . 25

3.2.2 Mô hình 2 . 26

3.2.3 Mô hình 3 . 27

3.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN LẮPĐẶT . 28

3.3.1 Phương án 1 . 29

3.3.2 Phương án 2 . 30

3.3.3 Phương án 3 . 30

3.4 THIẾT KẾ KHUNG MÔ HÌNH . 32

3.4.1 Bảng lắp thiết bị. 32

3.4.2 Bộ khung mô hình . 32

3.5 THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÃ LỰA CHỌN . 33

3.5.1 Hệ thống nhiên liệu . 33

3.5.1.1 Hệ thống nhiên liệu trên ôtô . 33

1. Bình nhiên liệu. 33

2. Bơm nhiên liệu. 34

a. Kết cấu bơm . 34

b. Điều khiển bơm nhiên liệu . 35

3. Ống dẫn nhiên liệu . 36

4. Lọc nhiên liệu . 36

5. Bộ giảm rung động . 36

6. Ống phân phối. 37

7.a. Vòi phun khởi động. 37

7.b Vòi phun chính . 37

8. Xylanh . 39

9. Bộ ổn định áp suất . 39

10. Ống hồi nhiên liệu . 40

3.5.1.2 Thiết kế kỹ thuật hệ thống nhiên liệu trên mô hình . 41

1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động ở dạng khối . 41

2. Mô hình . 42

3.5.2 Hệ thống nạp khí . 45

3.5.2.1 Hệ thống nạp khí trên ôtô . 45

1. Lọc gió . 45

2. Cảm biến lưu lượng khí. 45

3. Ống nối. 47

4.a. Cổ họng gió . 47

4.b. Van khí phụ . 49

5. Khoang nạp khí . 49

6. Đường ống nạp. 50

7. Xylanh động cơ . 50

3.5.2.2 Thiết kế kỹ thuật hệ thống nạp khí trên mô hình. 51

1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động ở dạng khối . 52

2. Mô hình . 52

3.5.3 Hệ thống điều khiển điện tử . 54

3.5.3.1 Hệ thống điều khiển điện tử trên ôtô. . 54

1. Cảm biến vị trí bướm ga . 55

2. Cảm biến nhiệt độ nước(THW) . 57

3. Cảm biến nhiệt độ khí nạp . 58

4. Cảm biến nồng độ oxy. 59

5. Tín hiệu máy khởi động (STA) . 60

6. Tín hiệu đánh lửa của động cơ. 61

7. Rơ le EFI chính . 62

8. Bộ điều khiển điện tử (ECU –electronic control unit) . 63

3.5.3.2 Thiết kế kỹ thuật hệ thống điều khiển điện tử trên mô hình . 65

1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thốn g ở dạng khối . 69

2. Mạch điện điều khiển hệ thống . 69

3.5.4 Hệ thống phun xăng trên mô hình . 72

3.5.4.1 Sơ đồ . 72

3.5.4.2 Nguyên lý hoạt động . 72

3.5.4.3 Lắp đặt các bộ phận trên mô hình . 73

3.6 KIỂM TRA BỀN, TÍNH MÔMEN CHỐNG LẬT CỦA BỘ KHUNG MÔ HÌNH

VÀ TÍNH CHỌN DÂY. . 75

3.6.1 Kiểm tra bền trên đòn ngang . 75

3.6.2 Tính mômen chống lật của mô hình . 78

3.6.3 Tính chọn dây. 78

CHƯƠNG 4

CÁC BÀI TẬP TRÊN MÔ HÌNH

4.1 KIỂM TRA BƠM NHIÊN LIỆU . 81

4.2 KIỂM TRA VÒI PHUN CHÍNH . 82

4.2.1 Đo điện trở . 82

4.2.2 Kiểm tra phun nhiên liệu . 82

4.3 KIỂM TRA VÒI PHUN KHỞI ĐỘNG LẠNH . 83

4.3.1 Kiểm tra điện trở cuộn dây vòi phun . 83

4.3.2 Kiểm tra sự phun của vòi phun . 83

4.3.3 Kiểm tra sự rò rỉ . 84

4.4 KIỂM TRA RƠLE ĐIỀU KHIỂN PHUN. 84

4.4.1 Kiểm tra thông mạch. 84

4.4.2 Kiểm tra hoạt động . 85

4.5 KIỂM TRA CÔNG TẮC ĐỊNH THỜI VÒI PHUN KHỞI ĐỘNG LẠNH . 85

4.6 ĐO KIỂM TRA RƠLE CHÍNH . 86

4.6.1 Kiểm tra sự hoạt động của rơle. 86

4.6.2 Kiểm tra thông mạch. 86

4.7 BỘ CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA. 87

4.7.1 Đo điện trở . 87

4.7.2 Điều chỉnh vị trí bướmga. 87

4.8 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT . 87

4.8.1 Đo điên áp . 87

4.8.2 Đo điện trở . 88

4.9 KIỂM TRA CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA . 89

4.9.1 Kiểm tra các dây điện thứ cấp . 89

4.9.2 Kiểm tra roto và nắp phân phối . 89

4.9.3 Kiểm tra cuộn dây đánh lửa. 90

4.9.4 Kiểm tra bộ phân phối . 90

4.10 KIỂM TRA ECU. 91

4.10.1 Đo điện áp của EFI ECU . 91

4.10.2 Đo điện trở EFI ECU. 92

ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN

CÁC BẢN VẼ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

MỤC LỤC

pdf100 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Ngày: 30/11/2013 | Lượt xem: 1442 | Lượt tải: 11download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Thiết kế kỹ thuật mô hình hệ thống phun xăng đa điểm – Karman, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
p điện. Khi đó thì có thể vừa cho accu cung cấp điện cho hệ thống vừa nạp điện cho accu. Hình 3.22 Mạch điện điều khiển hệ thông nhiên liệu trên mô hình. Khi khóa điện bật sang vị trí ST, dòng điện từ accu đi qua khóa điện đến cuộn dây L1 của rơle mở mạch đến cuộn dây L4 của rơle mở máy đến mass, tạo lực hút tiếp điểm K2 của rơle mở mạch làm bơm nhiên liệu quay. Đồng thời, cuộn dây L3 của rơle mở máy cũng có điện đóng tiếp điểm bơm nhiên liệu (K2) trong rơle này.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 44-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương Vì thế ở cuộn dây L2 của rơle mở mạch cũng có dòng điện chạy qua tạo thêm lực hút để đóng tiếp điểm K1. Khi đó vòi phun khởi động có điện và nhiên liệu được phun ra (cuộn dây sấy 1 và 2 sẽ làm cho thanh lưỡng kim trong công tắc khởi động giãn ra mở tiếp điểm vì vậy vòi phun khởi động sẽ mất điện nếu như khóa điện ở vị trí ST trong thời gian lâu). Khi động cơ đã chạy, khóa điện trả về vị trí IG thì cuộn L1, L4 của rơle mở mạch và rơle mở máy bị ngắt điện chỉ còn cuộn dây L2 và L3 có điện giữ cho tiếp điểm K1 và K2 vẫn đóng và bơm nhiên liệu tiếp tục hoạt động. Điện áp accu được cung cấp đến cực 10 và 20 của ECU qua khóa điện và các vòi phun. Khi transistor của ECU bật, dòng điện chạy từ cực 10 và 20 đến E1 (nối đất). Khi transistor bật, dòng điện chạy qua các vòi phun và nhiện liệu được phun ra. Nhiên liệu từ thùng chứa được bơm hút đưa (dưới áp suất) qua lọc nhiên liệu đến các vòi phun chính và vòi phun khởi động. Bộ ổn định áp suất điều khiển áp suất của dòng nhiên liệu (phía có áp suất cao). Nhiên liệu thừa ở bộ ổn định áp suất và từ các ống nhiệm được đưa trở lại thùng chứa qua ống hồi. Bộ giảm rung động có tác dụng hấp thu các dao động nhỏ của áp suất nhiên liệu do sự phun nhiên liệu gây ra. Khi muốn điều khiển hệ thống nhiên liệu bằng công tắc mà không dùng tới khóa điện thì ta mắc cực 10 vào cực 20 và tháo cặp cực 20 và 21 ra. Khi đó dòng điện sẽ không qua khóa điện nữa mà ta điều khiển trực tiếp bằng công tắc.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 45-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương 3.5.2 Hệ thống nạp khí 3.5.2.1 Hệ thống nạp khí trên ôtô Hình 3.23 Vị trí các bộ phận của hệ thống nạp khí trên ôtô. 1. Lọc gió Lọc gió sẽ lọc các bụi bẩn trong không khí bằng lớp màng lưới. Gió sau khi qua lọc sẽ đến bộ cảm biến đo lưu lượng khí. 2. Cảm biến lưu lượng khí Để xác định lượng khí nạp (lượng gió) đi vào xylanh, người ta sử dụng các loại cảm biến khác nhau, nhưng có thể phân làm 2 loại: đo lưu lượng với thể tích dòng khí (cánh trượt, Karman...) và đo lưu lượng bằng khối lượng dòng khí (dây nhiệt). Mục đích đề tài này là tìm hiểu một trong các loại đó là: cảm biến đo gió dạng xoáy lốc - Karman. Trong loại cảm biến này có hai loại là: Loại Karman quang và loại Karman siêu âm. Trong phần này ta sẽ đi tìm hiểu loại Karman kiểu quang.  Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Cảm biến karman quang có cấu tạo như trình bày trên hình vẽ dưới dây, bao gồm một trụ đứng đóng vai trò của bộ tạo dòng xoáy, được đặt ở giữa dòng khí  Luận văn tốt nghiệp -Trang 46-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương nạp. Khi dòng khí đi qua, sự xoáy lốc sẽ được hình thành phía sau bộ tạo xoáy còn gọi là các dòng xoáy karman. Hình 3.24 Bộ đo gió kiểu Karman quang. Các dòng xoáy Karman đi theo rãnh hướng làm rung một tấm gương mỏng được phủ nhôm làm thay đổi hướng phản chiếu từ đèn LED đến photo – transistor. Như vậy, tần số đóng mở của transistor sẽ thay đổi theo lưu lượng khí nạp. Tần số f được xác định theo công thức sau: d SVf  [1 – Tr189] V: vận tốc dòng khí d: đường kính ống S: số Struhall (S = 0,2 đối với cảm biến này). Căn cứ vào tần số f, ECU sẽ xác định thể tích không khí đi vào các xilanh, từ đó tính ra lượng xăng phun cần thiết. Khi lượng gió vào ít, tấm gương rung ít và photo – transistor sẽ đóng mở ở tần số f thấp. Ngược lại, khi lượng gió vào nhiều, gương rung nhanh và tần số f cao.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 47-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương Hình 3.25 Cấu tạo và dạng xung loại Karman. Hình 3.26 Mạch điện đo gió kiểu Karman quang. 3. Ống nối Ống nối dùng để nối giữa bộ cảm biến vị trí bướm ga với cổ họng gió. Ống nối được làm bằng cao su. 4.a. Cổ họng gió  Kết cấu  Luận văn tốt nghiệp -Trang 48-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương Hình 3.27 Kết cấu 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 để nhận biết góc mở 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. 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 vít 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 làm giảm tốc độ không tải của động cơ, nới lỏng vít chỉnh (xoay nó ngược chiều kim đồng hồ) sẽ làm tăng lượng khí đi qua khoang khí phụ và tăng tốc độ không tải của động cơ.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 49-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương 4.b. Van khí phụ Có hai loại van khí phụ dùng để điều chỉnh tốc độ không tải khi động cơ còn lạnh. Một là loại có thanh lưỡng kim, nó hoạt động bằng thanh lưỡng kim và cuộn dây sấy, còn loại kia là loại sáp, hoạt động bằng sự thay đổi của nhiệt độ làm mát. Ở đây ta đi tìm hiểu loại van khí phụ thanh lưỡng kim. Hình 3.28 Cấu tạo van khí phụ. Loại van khí phụ này là một thiết bị không tải nhanh hoạt động bằng thanh lưỡng kim và cuộn dây sấy để nâng cao tốc độ động cơ khi nó còn lạnh. Khi khởi động động cơ còn lạnh, van chắn mở cho phép không khí đi từ ống nối khoang nạp khí bỏ qua bướm ga để đi thẳng qua van khí phụ và đến khoang nạp khí. Do vậy, thậm chí khi bướm ga đóng lượng khí nạp tăng lên và tốc độ không tải sẽ cao hơn một chút so với tốc độ bình thường (tốc độ không tải nhanh). Hình 3.29 Hoạt động của van khí phụ tại tốc độ thấp. Sau khi động cơ đã khởi động, dòng điện bắt đầu chạy qua cuộn dây sấy. Do thanh lưỡng kim bị nung nóng nên van chắn sẽ từ từ đóng lại và tốc độ động cơ sẽ giảm xuống. 5. Khoang nạp khí Do không khí hút vào trong các xylanh bị ngắt quãng nên sẽ xảy ra rung động trong khí nạp. Rung động này sẽ làm cho tấm đo gió của cảm biến lưu lượng gió  Luận văn tốt nghiệp -Trang 50-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương rung động, kết quả là không thể đo chính xác lượng khí nạp. Do vậy, một khoang nạp khí có thể tích lớn được dùng để giảm rung động khoang khí này. Hình 3.30 Khoang nạp khí loại liền. 6. Đường ống nạp Các đường ống nạp sẽ đưa không khí tới từng xylanh. Tất cả những đường này được đúc trong một khối thống nhất. 7. Xylanh động cơ Gió từ các đường ồng nạp sẽ vào từng xylanh, sau đó tại đây sẽ diễn ra quá trình hòa trộn và các quá trình tiếp theo.  Sơ đồ về nguyên lý làm việc của hệ thống nạp khí Hình 3.31 Sơ đồ hệ thống nạp khí trên ôtô.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 51-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương  Nguyên lý hoạt động của hệ thống Không khí từ lọc gió sẽ qua cảm biến đo lưu lượng gió và đẩy mở tấm đo gió trước khi vào khoang nạp khí. Lượng khí nạp đi vào khoang nạp khí được xác định bằng độ mở của bướm ga. Từ khoang nạp khí, không khí sẽ được phân khối đến từng đường ống nạp và hút vào trong buồng cháy. Khi động cơ còn lạnh, van khí phụ mở cho phép không khí đi vào khoang nạp khí. Không khí sẽ đi vào khoang nạp khí để tăng tốc độ không tải của động cơ (gọi là “tốc độ không tải nhanh”) thậm chí bướm ga còn đóng. 3.5.2.2 Thiết kế kỹ thuật hệ thống nạp khí trên mô hình - Để tạo luồn không khí chạy qua hệ thống nạp khí này thì trên mô hình ta sẽ lắp một quạt gió. Với loại quạt ta sử dụng thì sẽ thay đổi được tốc độ gió để trong quá trình hệ thống hoạt động chúng ta sẽ thay đổi lưu lượng khí chạy qua cảm biến karman. 1. Công tắc điều khiển quạt; 2. Công tắc mở máy; 3. điện trở; 4. động cơ điện; 5. rơle cao tốc. Hình 3.32 Mạch điện điều khiển quạt gió 4 tốc độ. - Để có được nhiệt độ của không khí thay đổi khi vào hệ thống thì ta sẽ dùng một dụng cụ tạo nhiệt. Hình 3.33 Mạch điện của thiết bị tạo nhiệt.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 52-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương Như ở hình trên đây ta thấy khi có điện qua dây mayso thì dây này sẽ tạo ra nguồn nhiệt. Khi nhiệt độ cao sẽ làm cho thanh lưỡng kim giãn ra và làm hở mạch, khi đó dòng điện sẽ không lưu thông trong mạch nữa. Khi nhiệt độ hạ xuống thì tiếp điểm ở thanh lưỡng kim lại đóng lại và chu kì lại lặp lại. Nút chỉnh sẽ cho phép ta điều chỉnh khoảng cách của tiếp điểm ở thanh lưỡng kim (nghĩa là điều chỉnh dải nhiệt độ). 1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động ở dạng khối Hình 3.34 Sơ đồ hệ thống nạp khí trên mô hình. 2. Mô hình  Sơ đồ lắp đặt trên mô hình Hình 3.35 Sơ đồ lắp đặt các bộ phận của hệ thống nạp khí trên mô hình. Ta dùng một ống nối lọc gió với quạt gió. Trong ống nối ta đặt bộ tạo nhiệt để làm nóng không khí. Sau quạt gió ta sẽ gắn cảm biến đo lưu lượng khí – karman. Cảm biến karman và cổ họng gió được nối bởi ống nối. tất cả các thiết bị trên ta sẽ đặt trên mặt bảng lắp, chú ý khi nối các thiết bị trên là phải đảm bảo độ kín.  Sơ đồ mạch điện điều khiển hệ thống nạp khí trên mô hình Khi bật khóa điện sang vị trí ST thì quạt gió, bộ tạo nhiệt, cảm biến karman, ECU sẽ có điện. Công tắc quạt gió có bốn vị trí tốc độ: Thấp (LO), trung bình thấp (MED), trung bình cao (MED HI) và cao (HI).  Luận văn tốt nghiệp -Trang 53-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương Khi công tắc quạt đặt ở vị trí HI, rơle cao tốc nối mạch điện đến động cơ quạt gió, toàn bộ điện áp accu đặt trực tiếp vào động cơ, vận tốc của quạt lúc này tối đa, ở các vận tốc khác, dòng điện accu phải đi qua các điện trở để giảm tốc máy quạt. Hình 3.36 Mạch điện điều khiển hệ thống nạp khí trên mô hình. Khi ta thay đổi tốc độ gió trên quạt thì ở cảm biến lưu lượng khí – Karman tấm gương sẽ rung và photo – transistor sẽ đóng mở ở các tần số f khác nhau theo độ rung của tấm gương. Căn cứ vào tần số f, ECU sẽ xác định thể tích tương ứng của không khí đi vào, từ đó tính ra lượng nhiên liệu phun cần thiết. Lúc này bộ tạo nhiệt cũng hoạt động và tạo ra nguồn nhiệt, vì bộ tạo nhiệt được đặt trước cửa hút của quạt nên luồn gió vào quạt sẽ được làm nóng. Khi muốn điều khiển hệ thống nạp khí bằng công tắc mà không cần khóa điện thì ta mắc các cặp cực như sau: 31 – 17, 32 – 34 - 81, 50 – 70 lại với nhau. Khi đó thì ta sẽ điều khiển trực tiếp bằng công tắc.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 54-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương 3.5.3 Hệ thống điều khiển điện tử 3.5.3.1 Hệ thống điều khiển điện tử trên ôtô. Hình 3.37 Vị trí các bộ phận của hệ thống điều khiển điện tử trên ôtô. Trong phần này ta sẽ mô tả các chi tiết và các tín hiệu sau, trừ bộ chấp hành và cảm biến lưu lượng khí đã được mô tả ở phần nhiên liệu và nạp khí:  Cảm biến vị trí bướm ga  Cảm biến nhiệt độ nước làm mát  Cảm biến nhiệt độ khí nạp  Cảm biến oxy  Tín hiệu máy khởi động (STA)  Tín hiệu đánh lửa của động cơ (IG)  Rơle chính  Bộ ECU  Luận văn tốt nghiệp -Trang 55-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương 1. Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió (thân bướm ga). Cảm biến này sẽ biến đổi góc mở của bướm ga thành một tín hiệu điện áp và gửi nó đến ECU như là tín hiệu góc mở bướm ga. Hình 3.38 Bộ cảm biến vị trí bướm ga.  Kết cấu 1. Cần quay (được bắt chặt với trục của bướm ga). 2. Cam dẫn hướng (dẫn động bằng cam quay). 3. Tiếp điểm động (di chuyển dọc theo rãnh cam dẫn hướng). 4. Tiếp điểm không tải (cực ra của tín hiệu). 5. Tiếp điểm trợ tải (cực ra của tín hiêu).  Hoạt động Tiếp điểm không tải Khi bướm ga ở vị trí đóng, 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 được dùng cho việc cắt nhiên liệu khi giảm tốc.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 56-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương Hình 3.39 Tiếp điểm không tải bật. Tiếp điểm trợ tải Khi bướm ga mở một góc khoảng 500 hay 600 (tuỳ theo động cơ) từ vị trí đóng tiếp động và tiếp điểm trợ tải tiếp xúc với nhau và xác định chế độ trợ tải. Trong tất cả các thời gian còn lại, tiếp điểm không tiếp xúc. Hình 3.40 Tiếp điểm trợ tải đóng và không đóng.  Mạch điện của cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến vị trí bướm ga và ECU được nối như hình vẽ dưới đây. Điện áp accu đi qua một điện trở nằm trong ECU, sau đó cấp đến cực TL của cảm biến vị trí bướm ga. Tiếp điểm và cực IDL của cảm biến vị trí bướm ga. Khi bướm ga mở lớn hơn 500 hay 600 (tuỳ theo động cơ) so với vị trí đóng, điện áp được cấp đến cực PSW của ECU đi qua các tiếp điểm và cực PSW của cảm biến vị trí bướm ga.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 57-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương Hình 3.41 Mạch điện của cảm biến vị trí bướm ga. 2. Cảm biến nhiệt độ nước (THW) Cảm biến này nhận biết nhiệt độ của nước làm mát bằng một nhiệt điện trở ở 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 và tín hiệu điện áp THW cao được đưa tới ECU. Dựa vào 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 được gửi tới ECU làm giảm lượng phun nhiên liệu. Hình 3.42 Cảm biến nhiệt độ nước.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 58-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương  Mạch điện của cảm biến nhiệt độ đo nước Cảm biến nhiệt độ nứơc được nối với ECU như sơ đồ dưới đây. Hình 3.43 Mạch điện và đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ nước. Do điện trở R trong ECU và nhiệt điện trở trong cảm biến nhiệt độ được mắc nối tiếp nên điện áp của tín hiệu THW thay đổi khi giá trị điện trở của nhiệt điện trở thay đổi. 3. Cảm biến nhiệt độ khí nạp Cảm biến nhiệt độ khí nạp nhận biết nhiệt độ của khí nạp. Cũng giống cảm biến nhiệt độ nước, nó bao gồm một nhiệt điện trở và được lắp trong cảm biến lưu lượng khí. Thể tích và nồng độ 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 làm tiêu chuẩn, khi nhiệt độ cao hơn nó sẽ giảm lượng phun nhiên liệu vào và tăng lượng phun 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.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 59-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương Hình 3.44 Cảm biến nhiệt độ khí nạp.  Mạch điện của cảm biến nhiệt độ khí nạp Sơ đồ đấu dây với ECU của cảm biến nhiệt độ khí nạp về cơ bản là giống như cảm biến nhiệt độ nước. Hình 3.45 Mạch điện và đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ khí nạp. 4. Cảm biến nồng độ oxy Để nhằm mục đích giúp cho động cơ có lắp đặt TWC (Three – way Catalytic Converter – Bộ lọc khí xả 3 thành phần) đạt được hiệu quả lọc khí xả tốt nhất, cần phải duy trì tỷ lệ không khí – nhiên liệu nằm trong khoảng gần với tỷ lệ lý thuyết. Hình 3.46 Cấu tạo và mạch điện của cảm biến oxy. Cảm biến nồng độ oxy nhận biết tỷ lệ không khí – nhiên liệu đậm hoặc nhạt hơn tỷ lệ lý thuyết. Cảm biến tỷ lệ oxy được đặt trong đường ống xả và bao gồm  Luận văn tốt nghiệp -Trang 60-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương một phần tử được chế tạo bằng ZrO2 (dioxit Ziconium – một loại vật liệu gốm). Cả mặt trong và mặt ngoài của phần tử này được phủ một lớp mỏng platin. Không khí bên ngoài được dẫn vào bên trong của cảm biến còn phần bên ngoài của nó tiếp xúc với khí xả. Nếu nồng độ oxy trên bề mặt của phần tử ZrO2 chênh lệch lớn so với trên bề mặt ngoài tại nhiệt độ cao (4000C), phần tử ZrO2 sẽ sinh ra một điện áp. Khi hỗn hợp khí – nhiên liệu nhạt, có rất nhiều oxy trong khí xả do vậy có sự chênh lệch nhỏ giữa nồng độ oxy bên trong và bên ngoài cảm biến. Do đó, điện áp do ZrO2 tạo ra là thấp (gần bằng 0V). Ngược lại, nếu hỗn hợp khí – nhiên liệu đậm, oxy trong khí xả gần như không còn. Điều đó, tạo ra chênh lệch lớn giữa nồng độ oxy bên ngoài cảm biến và điện áp do phần tử ZrO2 tạo ra là lớn (xấp xỉ 1v). Lớp platin (phủ lên phần tử gốm) có tác dụng như một chất xúc tác và làm cho oxy trong khí xả phản ứng tạo thành CO. Điều đó làm giảm lượng oxy và tăng độ nhạy của cảm biến. ECU sử dung tín hiệu Ox để tăng hay giảm lượng phun nhằm giữ cho tỷ lệ không khí – nhiên liệu luôn đạt gần tỷ lệ lý thuyết. 5. Tín hiệu máy khởi động (STA) 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 và nhiệt độ còn thấp, vì vậy nhiên liệu bay hơi kém nên cần có một hỗn hợp đậm nâng cao khả năng khởi động. Tín hiệu STA chủ yếu được sử dung để tăng lượng phun nhiên liệu trong quá trình khởi động. Như trong hình vẽ sau, điện áp của tín hiệu STA bằng điện áp cấp cho máy khởi động.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 61-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương Hình 3.47 Mạch điện tín hiệu máy khởi động. 6. 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 và để ngắt nhiên liệu. Có hai tín hiệu được đưa vào ECU đó là tín hiệu G (từ cảm biến vị trí piston) và tín hiệu NE (từ cảm biến tốc độ động cơ). Có nhiều cách bố trí cảm biến G và NE trên động cơ, nhưng ở dây ta sẽ chọn loại cảm biến đặt trong delco dạng điện từ có nam châm đứng yên.  Cấu tạo Hình 3.48 Sơ đồ bố trí cảm biến G và Ne. Mỗi cảm biến gồm có rotor để khép mạch từ và cuộn dây cảm ứng mà lõi gắn với một nam châm vĩnh cửu đứng yên. Số răng trên rotor và cuộn dây cảm ứng thay đổi tùy thuộc động cơ. Phần tử phát xung NE có thể có 1; 2; 4 hoặc 6, còn phần tử phát xung NE có thể có 4; 24 hoặc sử dụng số răng của bánh đà. Ở đây, ta xem xét cấu tạo và hoạt động của bộ tín hiệu G và NE loại một cuộn cảm ứng – một rotor 24 răng cho tín hiệu NE. Hai rotor gắn đồng trục với bộ chia điện, bánh răng tín hiệu G nằm trên, còn bánh răng phát tín hiệu NE phía dưới.  Nguyên lý hoạt động Bộ phận chính của bộ cảm biến là một cuộn cảm ứng, một nam châm vĩnh cửu và một rotor dùng để khép mạch từ có số răng tùy loại động cơ. Khi cựa răng của rotor không nằm đối diện cực từ, từ thông đi qua cuộn dây cảm ứng sẽ có giá trị thấp vì khe hở không khí lớn có từ trở cao. Khi một cựa răng đến gần cực từ của cuộn dây, khe hở không khí giảm dần khiến từ thông tăng nhanh.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 62-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương Hình 3.49 Sơ đồ nguyên lý của cảm biến điện từ. Như vậy, nhờ sự biến thiên từ thông, trên cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện động. Khi cựa răng rotor đối diện với cực từ của cuộn dây, từ thông đạt giá trị cực đại nhưng điện áp ở hai đầu cuộn day bằng không. Khi cựa răng rotor 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. Tín hiệu G (1 cuộn kích 4 răng); tín hiệu NE (1 cuộn kích 24 răng). Hình 3.50 Sơ đồ và dạng xung loại 2/24.  Tín hiệu G Cuộn cảm nhận tín hiệu G gắn trên thân của bộ chia điện. Rotor tín hiệu G có 4 răng sẽ cho 4 xung dạng sin cho mỗi vòng quay của trục cam.  Tìn hiệu NE Tín hiệu NE được tạo ra trong cuộn cảm cùng nguyên lý như tín hiệu G. Điều khác duy nhất là rotor của tín hiệu NE có 24 răng. Cuộn dây cảm biến sẽ phát 24 xung trong mỗi vòng quay của delco. 7. Rơ le EFI chính Rơle này có tác dụng như nguồn điện của ECU và Rơ le mở mạch. Nó có chức năng ngăn sự sụt áp trong mạch ECU. Dòng điện chạy qua cuộn rơ le khi khoá điện bật (ON). Tiếp điểm tiếp xúc và dòng điện chạy qua thanh cầu chì đến cả ECU và rơ le mở mạch cho bơm nhiên liệu.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 63-  SVTH: Ngô Văn Sanh GVHD: Ths Huỳnh Trọng Chương Hình 3.51 Mạch điện Rơle chính. 8. Bộ điều khiển điện tử (ECU – electronic control unit) Bộ điều khiển, máy tính, ECU hay hộp đen là những tên gọi khác nhau của mạch điều khiển điện tử. Nhìn chung, đó là bộ 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 một vỏ kim loại để giải nhiệt tốt và được bố trí ở nơi ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm. Hình 3.52 Bộ xử lý và điều khiển trung ương EFI. Các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp trong một mạch in. Các lịnh 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. Sự tổ hợp các chức năng trong IC lớn (bộ tạo xung, bộ chia xung, bộ dao động đa hài điều khiển việc chia tần số) giúp ECU đạt độ tin cậy cao.  Luận văn tốt nghiệp -Trang 64-  SVTH: Ngô Văn Sanh G

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdf502_Noi_Dung_Luan_Van.pdf