Đồ án Tìm hiểu đặc điểm cấu tạo, hoạt động và chức năng của mô hình hệ thống phun xăng KFZ – 2001D

1 LỜI NÓI ĐẦU Từ đầu thập kỷ 90, cùng với sự phát triển của một nền kinh tế mở năng động mang tính thị trường, các phương tiện vận tải hiện đại từ các nước có nền công nghiệp tiên tiến được nhập vào Việt Nam ngày càng nhiều để thay thế cho các xe, máy thuộc các thế hệ cũ và lạc hậu về kỹ thuật. Nền công nghiệp ôtô của nước nhà, tuy còn non trẻ nhưng đã bắt đầu có những bước đi đầy triển vọng. Những năm gần đây, ở Việt Nam xe hơi đã bắt đầu sử dụng rộng rãi, số lượng ôtô hiện đại sử dụng động cơ xăng nhập vào nước ta ngày càng nhiều. Các ô tô này đều được cải tiến theo xu hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, giảm độ độc hại của khí thải…những cải tiến trên là nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người và những quy định khắt khe về ô nhiễm môi trường. Đối với động cơ đốt trong thì quá trình tạo hỗn hợp cháy để có được hỗn hợp cháy yêu cầu là rất quan trọng vì nó sẽ quyết định chất lượng của quá trình cháy. Mà quá trình cháy ảnh hưởng đến tính năng và chất lượng của các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ. Để đáp ứng được yêu cầu đó, nhờ vào tiến bộ của công nghệ thông tin mà hệ thống nhiên liệu ở động cơ xăng có sự chuyển đổi từ việc dùng cacbuarator để hoà trộn xăng- không khí sang dùng hệ thống phun xăng kiểu cơ khí, phun xăng kiểu điện tử. Đối với động cơ phun xăng kiểu cơ khí, được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí, điều chỉnh lưu lượng xăng phun ra do chính độ chân không trong ống hút điều khiển, xăng được phun ra liên tục và được định lượng tuỳ theo khối lượng không khí nạp. Đối với hệ thống phun xăng điện tử, nhờ vào hàng loạt các cảm biến và bộ vi xử lý để cảm nhận thông tin từ ô tô để quá trính phun xăng cho thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ. HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 2 Với mục đích củng cố kiến thức đã học, đào sâu những kiến thức về nguyên lý và cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ xăng, nhằm nâng cao kiến thức chuyên ngành ô tô. Em được khoa cơ khí giao chuyên đề tốt nghiệp: Tên đề tài: Tìm hiểu đặc điểm cấu tạo, hoạt động và chức năng của mô hình hệ thống phun xăng KFZ – 2001D tại phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng bộ môn kỹ thuật Ô tô. Với nội dung bao gồm: Chương 1: Giới thiệu chung. Chương 2: Đặc điểm cấu tạo nguyên lý hoạt động của mô hình hệ thống phun xăng KFZ-2001D. Chương 3: Các bài thực hành trên mô hình hệ thống phun xăng KFZ - 2001D. Chương 4: Kết luận và đề xuất ý kiến. Qua thời gian thực hiện đến nay em đã hoàn thành các nội dung của chuyên đề. Nhưng do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế cho nên đề tài không thể tránh khỏi những thiếu xót. Kính mong quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp góp ý để đề tài này hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cám ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Th.S.Vũ Thăng Long đã dạy dỗ em trong suốt quá trình học tập và các bạn đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện chuyên đề. Nha Trang, tháng 4 năm 2007 SV. Ninh Thanh Tuấn HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 3 Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG Trong những năm gần đây, số lượng ô tô hiện đại sử dụng động cơ xăng nhập vào nước ta ngày càng nhiều. Các kiểu ô tô này đều đã được cải tiến theo xu hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hóa mọi quá trình điều khiển và đặc biệt áp dụng mọi biện pháp, thành tựu khoa học để giảm đến mức tối thiểu các chất độc hại như cacbua hyđrô (CH), mono ôxyt cacbon (CO), ôxyt nitơ (NOx), các hạt cacbon tự do (C) có trong thành phần khí xả của động cơ. Việc nghiên cứu hoàn thiện quá trình cháy của động cơ nhằm đạt hiệu quả cao và chống ô nhiễm môi trường đã làm kết cấu của động cơ đốt trong đặc biệt là động cơ xăng trở nên ngày càng phức tạp. Hệ thống nhiên liệu và hệ thống điện của động cơ xăng hiện đại đã thay đổi rất nhiều. Hàng loạt các cảm biến điện, cảm biến nhiệt, cảm biến đo lưu lượng trên đường nạp, cảm biến ôxy trên đường thải, xôlênoy chống tự cháy, xôlênoy tự tăng tốc khi mở điều hòa nhiệt độ của ôtô, cơ cấu tự động mở bướm gió, cơ cấu giảm chấn ga, hệ thống điện tử kiểm soát thành phần tỷ lệ xăng – không khí, hệ thống vi tính kiểm soát khí hỗn hợp, bộ điều khiển trung tâm (ECU) và các hệ thống điện tử khác như: hệ điều khiển, hệ chuẩn đoán sự cố theo mã số. Hệ thống điều khiển phun xăng (Electronic Fuel Injection) bao gồm các cảm biến liên tục đo đạc các trạng thái hoạt động của động cơ đốt trong, một bộ cảm biến điện tử (Electronic Control Unit) đánh giá các tín hiệu vào của các cảm biến bằng cách so sánh với giá trị tối ưu trong bộ nhớ đã được lập trình từ trước. Sau đó tính toán và hình thành các xung điều khiển đưa đến các thiết bị thực hiện. Việc ứng dụng kỹ thuật điện tử để điều khiển động cơ đốt trong là cung cấp sự chính xác và thích nghi cần thiết để giảm lượng khí thải độc hại và lượng tiêu hao nhiên liệu, cung cấp khả năng vận hành tối ưu cho các chế độ hoạt động khác nhau và cung cấp khả năng tự chẩn đoán khi các hư hỏng xảy ra. HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 4 1.1 . Công dụng của hệ thống phun xăng 1.1.1. Giảm tiêu hao nhiên liệu cho động cơ Hệ thống phun xăng (HTPX) cho phép định lượng nhiên liệu rất chính xác, phù hợp với hai điều kiện làm việc của động cơ, có tính đến yếu tố vận hành như: môi trường (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm), tình trạng kỹ thuật như hao mòn, sự cố và các yếu tố khác như mức độ độc hại trong khí xả của động cơ. Việc phun xăng vào xupap nạp cho phép phân bố tốt hỗn hợp hòa khí cho từng xilanh và tránh được các vấn đề hay gặp phải, ở bộ chế hòa khí cổ điển trước đây, 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. Trên một số HTPX hiện đại còn có thể cho phép điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp của từng vòi phun để tính đến tình trạng hao mòn của từng xilanh riêng biệt. Một chương trình thử nghiệm của trường 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 chế hòa khí cổ điển. Nếu sử dụng phương pháp cắt phun tự động trong các chế độ: phanh động cơ (khi xe chạy xuống đèo cao, dốc dài) thì có thể giảm tiêu hao nhiên liệu tới 16%. 1.1.2. Tăng hiệu suất thể tích của động cơ Ở động cơ phun xăng sức cản khí động trên đường 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 trung tâm của một số hệ thống HTPX hiện đại (Bosch motronic, Marelli weber, Poerburg Ecojec M, Siemens fenix 4,…) còn chỉ huy đồng thời cả hai hệ thống HTPX và hệ thống 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. 1.1.3. 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 gần xupap nạp. HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 5 Rút ngắn và tối ưu hóa quá trình khởi động và sấy nóng động cơ. Cải thiện sự làm việc ổn định của động cơ ở chế độ không tải. 1.1.4. Khí thải bớt độc hại hơn Do xăng được phun ra dưới dạng sương mù (đường kính hạt chỉ độ vài trăm m) nên hỗn hợp nhiên liệu khí được chuẩn bị tốt hơn, phân phối đều hơn trong các xilanh nên chạy tốt hơn. Việc 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. 1.1.5. Hoạt động tốt trong mọi điều kiện địa hình và thời tiết, không phụ thuộc vào tư thế của xe (lên xuống dốc cao và cua gấp…) Tuy vậy HTPX cũng có một số điểm hạn chế so với bộ chế hòa khí cổ điển đó là: - Cấu tạo phức tạp, độ nhạy cảm cao, yêu cầu khắt khe về chất lượng nhiên liệu và không khí (lọc phải rất tốt), sữa chữa bảo dưỡng khó, đòi hỏi trình độ chuyên môn cao. - Giá thành còn đắt. - Tuy nhiên, với đà phát triển hiện nay của kỹ thuật phun xăng,với sự giảm giá thành liên tục của các linh kiện, thiết bị điện tử và nhất là với những quy định càng ngày càng ngặt nghèo về mức độ độc hại của khí xả, các HTPX sẽ ngày càng được sử dụng rộng rãi. Nhiều chuyên gia ước tính rằng đến nay hơn 80% xe du lịch xuất xưởng sẽ được trang bị động cơ phun xăng. HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 6 1.2. Phân loại các hệ thống phun xăng Tiêu chí phân loại phân loại Theo số vòi phun sử dụng  Hệ thống phun xăng một điểm  Hệ thống phun xăng hai điểm  Hệ thống phun xăng nhiều điểm Theo nguyên tắc làm việc của HTPX  Hệ thống phun xăng cơ khí  Hệ thống phun xăng điện tử Theo nguyên lý lưu lượng khí nạp  HTPX với lưu lượng kế  HTPX lưu lượng kế khối lượng kiểu dây đốt nóng  HTPX với lưu lượng kiểu áp suất – tốc độ Bảng 1-1 Phân loại tổng quát HTPX 1.2.1. Phân loại theo số vòi phun sử dụng 1.2.1.1. Hệ thống phun xăng một điểm (Monopoint hay SPI_single Point injection) có khi còn được gọi là hệ thống phun xăng trung tâm (Injection centrale) Việc chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu khí được tiến hành ở một vị trí tương tự như trường hợp bộ chế hòa khí, sử dụng một vòi phun duy nhất. Xăng được phun vào đường nạp, bên trên (thượng lưu) bướm ga. Hỗn hợp được tạo thành trên đường nạp. Hệ thống này được sử dụng khá phổ biến trên động cơ các loại xe công suất nhỏ, do cấu tạo tương đối đơn giản và giá thành không quá cao. Ví dụ: Bosch mono – jetronic (còn được gọi là M – Jetronic), Chrysler monopoint, General motors (GMC) monopoint, Solex monopoint… HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 7 1.2.1.2. Hệ thống phun xăng hai điểm (Bipoint) Thực chất đây là một biến thể của hệ thống phun xăng thứ hai đặt bên dưới (hạ lưu) bướm ga, nhằm cải thiện chất lượng quá trình tạo hỗn hợp. Ví dụ: Honda PGM- F1 bipoint dùng cho động cơ Honda 1600cm3 (xe Honda civic 1,6I) 1.2.1.3. Hệ thống phun xăng nhiều điểm (Multipoint) Mỗi xilanh động cơ được cung cấp nhiên liệu bởi đường ống nạp ở vị trí gần xupap nạp. Thường dùng cho xe du lịch cao cấp có dung tích xilanh lớn (trên 1600cm3). Ví dụ: Bosch motronic và L- jetronic, Misubishi, Honda PGM – FI, Weber marelli, Siemens fenix. 1.2.2. Phân loại theo nguyên tắc làm việc của HTPX 1.2.2.1. Hệ thống phun xăng cơ khí Trong hệ thống loại này việc dẫn động, điều khiển, điều chỉnh định lượng hỗn hợp được thực hiện theo một số nguyên lý cơ bản như động học, động lực học, cơ học chất lỏng, nhiệt động lực học. Cần phân biệt hai loại HTPX cơ khí: - Loại thứ nhất được dẫn động bởi động cơ đốt trong, bao gồm một bơm xăng và một bộ phận định lượng nhiên liệu, hoạt động giống như hệ thống phun nhiên liệu của động cơ điesel. - Loại thứ hai hoạt động độc lập, không có dẫn động cơ khí từ động cơ. Ví dụ: Hệ thống Kugelfischer (Peugeot 404, Lancia flavia,BMW). Hệ thống Lucas (Riumbh 2000). Hệ thống Hilborn và Tecalemit. Hệ thống Bosch K- Jetronic. 1.2.2.2. Hệ thống phun xăng điện tử Ở các HTPX loại này, một loạt cảm biến sẽ cung cấp thông tin dưới dạng tín hiệu điện liên quan đến các thông số làm việc của động cơ, cho một số thiết bị tính toán thường được gọi là bộ xử lý và điều khiển trung tâm. Sau khi xử lý các thông tin này, bộ điều khiển trung tâm sẽ xác định lượng xăng cần cung cấp cho động cơ HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 8 theo một chương trình tính toán đã được lập trình sẵn và chỉ huy sự hoạt động của các vòi phun xăng (thời điểm phun và thời gian phun). Tùy theo kiểu và mức độ hoàn thiện, HTPX điện tử còn có thể thực hiện một số chức năng khác. Cụ thể như sau: - Chỉ huy đồng bộ quá trình đánh lửa bán dẫn hoặc điện tử. - Chiến lược chống kích nổ tự thích ứng. Dựa trên các thông tin do cảm biến kích nổ cung cấp, bộ điều khiển trung tâm sẽ hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm và áp suất khí nạp (ở động cơ tăng áp) theo một chiến lược đã vạch sẵn để đảm bảo cho động cơ luôn làm việc ở giới hạn không xảy ra kích nổ. Điều chỉnh Lambda. Đây thực chất là sự điều chỉnh hệ số dư lượng không khí thông qua cảm biến ôxy đặt trên đường thải để có hỗn hợp chuẩn (hệ số dư lượng không khí α = 1). Điều khiển thiết bị thu hồi hơi xăng. Bình xăng chỉ được thông với khí quyển thông qua một bộ hấp thụ hơi xăng dùng than hoạt tính. Hơi xăng sẽ được tự động đưa trở lại đường nạp ở những điều kiện xác định. Luân hồi khí thải: vì ôxit nitơ (NOx) được tạo ra chủ yếu trong khoảng nhiệt độ 1800C - 2000C, nên việc giảm nhiệt độ cháy cực đại sẽ góp phần hạn chế lượng khí độc hại này. Trong trường hợp hàm lượng NOx trong khí thải vượt quá mức quy định, thiết bị luân hồi cho phép đưa một lượng khí thải từ đường thải trở về đường nạp, qua đó làm giảm lượng ôxy trong khí nạp dẫn đến hạ nhiệt độ cháy. Tất nhiên lượng xăng phun vào trong trường hợp đó cũng phải được hiệu chỉnh thích hợp (hệ thống Bosch motronic). Thực tế giải pháp kỹ thuật này thường được áp dụng nhiều hơn cho động cơ Diesel vì loại động cơ này luôn hoạt động trong điều kiện thừa ôxy và có hàm lượng NOx trong khí xả cao hơn động cơ xăng. Điều chỉnh tự thích ứng: Ở một số HTPX điện tử, bộ xử lý điều khiển trung tâm có khả năng tự động điều chỉnh các cảm biến. HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 9 Ví dụ: HTPX Magneti – marelli. Nhà chế tạo yêu cầu rằng sau khi thay thế một chi tiết nào đó trong hệ thống cần phải ngắt mạch (tháo cầu chì) bộ điều khiển trung tâm trong khoảng 15 phút để xóa (đưa về 0) các thông số hiệu chuẩn. Sau đó, khi động cơ được khởi động và sấy nóng, bộ điều khiển trung tâm sẽ tự động ghi nhớ các giá trị hiệu chuẩn mới. Một số HTPX có tính đến phương án làm việc trong điều kiện có sự cố. Trong trường hợp một trong các cảm biến bị hỏng chẳng hạn. Bộ điều khiển trung tâm sẽ làm việc dựa trên các thông tin nhận được từ các cảm biến còn lại hoặc sẽ tự thay thế thông tin thiếu hay sai lạc do cảm biến hư hỏng bằng một giá trị khác đã được lập trình từ trước (các HTPX Mitsubishi, Magneti- marelli). Điều khiển hoạt động của động cơ trong các chế độ vận hành không ổn định (khởi động , chạy ấm máy, tăng hoặc giảm tốc…). Khi khởi động: HTPX làm việc ở chế độ không đồng bộ. Vòi phun phun liên tục cho đến khi động cơ hoạt động. Để tránh hiện tượng sặc xăng trong trường hợp khởi động quá lâu mà động cơ không nổ, vòi phun sẽ tự động ngừng cung cấp xăng sau một thời gian nhất định (21 giây khởi động đối với hệ thống PGM – FI honda ). HTPX Bosch LE – Jetronic lắp trên xe BMW cho phép kéo dài thời gian phun khi khởi động đến 8 giây nếu như trời lạnh tới -20C. Quá trình sấy nóng: số vòng quay không tải khi động cơ chạy ấm máy sẽ được tự động tăng lên. Góc đánh lửa sớm cũng được điều khiển thích hợp và lượng xăng phun ra sẽ biến đổi liên tục tùy theo nhiệt độ động cơ hoặc nhiệt độ nước làm mát. Giảm ga đột ngột: hệ thống điều khiển trung tâm sẽ ngắt quá trình phun xăng nếu ở thời điểm giảm ga đột ngột số vòng quay và nhiệt độ động cơ lớn hơn một ngưỡng định trước, nhằm giảm tiêu hao, hạn chế độc hại và tránh làm tăng nhiệt độ của bình xúc tác khí thải. Chương trình tính toán của bộ điều khiển trung tâm sẽ thiết lập lại quá trình phun vào thời điểm thích hợp, bảo đảm sự chuyển tiếp êm dịu giữa các chế độ làm việc của động cơ. HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 10 Tăng tốc: xăng sẽ được phun bổ sung, để đáp ứng nhu cầu tăng nhanh số vòng quay. Hạn chế tốc độ tối đa: HTPX tự động ngừng cung cấp nhiên liệu nếu số vòng quay động cơ vượt quá giới hạn tốc độ quy định. Hiệu chỉnh toàn tải: làm đậm hỗn hợp qua việc phun bổ sung nhiên liệu để đạt công suất tối đa. Điều chỉnh chạy chậm không tải: tự động điều chỉnh lượng hỗn hợp nạp vào xilanh để giữ ổn định số vòng quay không tải, không bị ảnh hưởng bởi mức độ hao mòn và nhiệt độ động cơ, cũng như việc có tải trọng phụ khi xe đỗ (đèn, điều hòa nhiệt độ, radio) Hiệu chỉnh độ cao để tính đến sự giảm lưu lượng khí nạp do áp suất khí quyển giảm. Thiết bị chống khởi động mã hóa, đối thoại với hộp số tự động, liên lạc với máy tính của xe, chẩn đoán và thông báo sự cố. Bảng 1-2: Bảng phân loại tổng quát HTPX điện tử. Tiêu chí phân loại Phân loại Số vòi phun sử dụng - HTPX một điểm - HTPX hai điểm - HTPX nhiều điểm 1.2.3. Phân loại theo nguyên lý lưu lượng khí nạp Ở động cơ xăng cổ điển sử dụng bộ chế hòa khí cổ điển, lượng xăng được cung cấp qua các giclơ theo sự chênh lệch áp suất trong đường nạp, tức là theo mức độ “ hút khí” của động cơ. Việc định lượng như thế sẽ không được hoàn hảo. Đối với HTPX, lưu lượng không khí thực tế nạp vào xilanh là một thông số căn bản cần được đo liên tục để xác định lượng nhiên liệu tối ưu cần cung cấp cho động cơ. HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 11 1.2.3.1. HTPX với lưu lượng kế HTPX loại này được trang bị một thiết bị đo lưu lượng cho phép đo trực tiếp thể tích hay khối lượng không khí lưu thông đường nạp. Thông tin về lưu lượng khí được cung cấp cho bộ điều khiển trung tâm dưới dạng tín hiệu điện để làm cơ sở tính toán thời gian phun. a. Lưu lượng kế thể tích Thiết bị này làm việc theo nguyên tắc đo lực của dòng khí tác động lên một cửa đo quay quanh một trục lắp trên đường nạp. Góc quay của nó phụ thuộc vào lưu lượng khí nạp và được xác định bởi một điện kế. Như vậy, thiết bị sẽ cung cấp một tín hiệu điện tỷ lệ với lưu lượng khí cho bộ điều khiển trung tâm. Để tăng độ chính xác của phép đo, người ta sử dụng thêm một nhiệt kế để đo nhiệt độ không khí trong quá trình nạp. Ví dụ: Bosch L – jetronic, Bosch motronic. b. Lưu lượng kế khối lượng kiểu dây đốt nóng Một sợi dây kim loại rất mảnh (thường là dây platin, có đường kính độ vài chục m) được căng ở một vị trí đo trong đường nạp. Khi lưu lượng khí thay đổi thì nhiệt độ và điện trở của dây cũng thay đổi theo. Một mạch điện tử cho phép điều chỉnh tự động dòng điện đốt nóng dây. Dòng điện này sẽ tỷ lệ với lưu lượng khí. Theo nguyên tắc này, việc đo nhiệt độ khí có thể không còn cần thiết nữa, vì lưu lượng khối lượng được đo trực tiếp, nên độ chính xác của phép đo không bị ảnh hưởng bởi những dao động của nhiệt độ khí như phương pháp trên. Ví dụ : Bosch LH- jetronic. c. Lưu lượng kế khối lượng kiểu tấm đốt nóng Hệ thống này hoạt động theo nguyên lý tương tự như hệ thống trên. Việc thay thế dây kim loại bằng 2 tấm kim loại gốm mỏng cho phép tăng độ bền vững của thiết bị đo và hạn chế ảnh hưởng do bụi bặm hoặc rung động. Hai tấm kim loại gốm này có điện trở phụ thuộc nhiệt độ được mắc thành cầu điện trở, một dùng để đo lưu lượng và một dùng để đo nhiệt độ khí. Các điểm hạn chế của HTPX kiểu lưu lượng kế: HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 12 + Hệ thống nạp phải thật kín. + Tăng sức cản trên đường nạp (với loại lưu lượng kế thể tích). + Việc tính toán lưu lượng dễ bị sai số do tính chất dao động áp suất trên đường nạp, nhất là ở động cơ ít xilanh, làm việc ở các chế độ tải nhỏ. + Giá thành chế tạo, điều chỉnh bảo dưỡng lưu lượng kế cao. 1.2.3.2. Hệ thống phun xăng vào thiết bị đo lưu lượng kiểu áp suất – tốc độ Ở HTPX loại này, lượng khí nạp được xác định thông qua áp suất tuyệt đối trong ống nạp và chế độ tốc độ của động cơ, dựa vào các thông số hay đặc tính chuẩn đã được xác định từ trước, có tính đến biến thiên áp suất trong quá trình nạp. Các đầu đo được sử dụng thường là cảm biến áp suất kiểu áp điện – điện trở, kết hợp với nhiệt kế để đo nhiệt độ khí nạp. Trong thực tế, khi khởi động động cơ, do nhiệt độ thấp nên mật độ không khí tăng, ở cùng một áp suất thì lưu lượng khí nạp thực tế sẽ lớn hơn lưu lượng tính toán, dẫn đến hỗn hợp nhạt có thể gây chết máy. Dựa trên thông tin về nhiệt độ không khí do cảm biến cung cấp, bộ điều khiển trung tâm sẽ tăng lượng xăng phun ra khi nhiệt độ khí nạp thấp. Phép đo lưu lượng kiểu này thường được áp dụng cho các HTPX một điểm, ví dụ như hệ thống Bosch mono- Jetronic. Ưu điểm của thiết bị đo lưu lượng theo phương pháp áp suất – tốc độ là: + Kết cấu bảo dưỡng đơn giản, dễ lắp đặt điều chỉnh, giá thành hạ. + Ít gây thêm sức cản khí động phụ trên đường nạp. Nhược điểm: + Không đo trực tiếp lưu lượng khí. + Nhạy cảm với dao động áp suất và nhiệt độ trên đường nạp. 1.2.3.3. Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu siêu âm sử dụng hiệu ứng Karman – vortex Một cơ cấu đặc biệt được lắp trên đường nạp nhằm tạo ra các chuyển động xoáy lốc của không khí ở một vị trí xác định. Số lượng các vòng xoáy lốc sẽ tỷ lệ với lưu lượng thể tích. Một nguồn sóng siêu âm đặt trên thành ống nạp, phát sóng có tần số xác định theo phương vuông góc với dòng chảy không khí. Tốc độ lan HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 13 truyền của sóng siêu âm xuyên qua dòng khí phụ thuộc vào lượng khí chuyển động xoáy. Một thiết bị nhận sóng siêu âm sẽ đo tốc độ này và gửi tín hiệu điện đến bộ điều khiển trung tâm (HTPX Mitsubishi). 1.3. Chức năng- yêu cầu 1.3.1. Chức năng - Tính toán và cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết (thông qua thời gian phun). - Xác định góc đánh lửa sớm và điều khiển hệ thống đánh lửa bán dẫn hoạt động ở thời điểm thích hợp. - Đáp ứng được sự làm việc của động cơ ở các chế độ làm việc đặc biệt như: khởi động, sấy nóng động cơ, chạy không tải, tăng giảm tốc độ và các yêu cầu khác. 1.3.2. Yêu cầu - Hệ thống phun xăng phải hoạt động tốt trong mọi điều kiện: chế độ làm việc, địa hình, điều kiện môi trường. - Làm việc an toàn và có tính ổn định cao. - Hệ thống phun xăng cung cấp một khối lượng xăng xác định, phù hợp với chế độ làm việc của động cơ với hệ số dư lượng không khí xác định. - Lượng xăng được phun ra phải chính xác (thời gian mở vòi phun). - Xăng được cung cấp phải tơi nhỏ, đồng đều va phải phân bố đều trước cửa nạp. - Áp suất của mạch cung cấp xăng phải có độ chênh áp với áp suất phun xác định. 1.4. Nguyên lý làm việc của các hệ thống phun xăng hiện đại 1.4.1. Hệ thống phun xăng cơ khí Sơ đồ nguyên lý của HTPX cơ khí Bosch K-Jetronic trên (Hình 1.1). Hệ thống này thuộc loại 2, tức là không có dẫn động cơ khí từ động cơ và thực hiện phun xăng liên tục. Có thể chia các cơ cấu của hệ thống này thành ba bộ phận. HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 14 - Bộ phận thứ nhất là mạch cung cấp nhiên liệu bao gồm bình chứa, bơm xăng điện 1, bộ tích tụ xăng 2, bộ lọc xăng 3. - Bộ phận thứ hai là mạch cung cấp không khí bao gồm đường nạp và bộ lọc khí. - Bộ phận thứ 3 là hệ thống điều khiển tạo hỗn hợp 5 bao gồm thiết bị đo lưu lượng khí và thiết bị định lượng nhiên liệu. Lượng không khí nạp vào xilanh được xác định bởi lưu lượng kế. Căn cứ vào lượng nạp thực tế lưu lượng kế sẽ chỉ huy việc định lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Nhiên liệu được phun qua các vòi phun 6 vào đường ống nạp 8 ở ngay bên trên xupap nạp. Lượng hỗn hợp nạp vào xilanh 9 được điều khiển bởi bướm ga 7. Bộ tích tụ xăng 2 có hai chức năng. Một là duy trì áp suất trong mạch nhiên liệu Không khí 4 Đo lưu lượng Điều chỉnh Định lượng Khí hỗn hợp phân phối 1 2 7 6 8 9 Xăng 3 Hình 1.1. Hệ thống phun xăng cơ khí 1.Bơm xăng điện 2 .Bộ tích tụ xăng 3.Bộ lọc xăng 4.Bộ lọc không khí 5.Bộ điều chỉnh tạo hỗn hợp 6.Vòi phun 7.Bướm ga 8.Đường ống nạp trước xupap nạp 9.Buồng cháy động cơ HoChiMinh University of Indusstrial khoa công nghệ động lực www.oto-hui.com automotive technology 15 sau khi động cơ đã ngừng hoạt động để tạo điều kiện khởi động dễ dàng. Hai là giảm bớt dao dộng áp suất nhiên liệu trong hệ thống do việc sử dụng bơm xăng kiểu phiến gạt. 1.4.2. Hệ thống phun xăng điện tử Hệ thống này cung cấp tỷ lệ khí hỗn hợp cho động cơ một cách tối ưu. Tuỳ theo chế độ hoạt động của động cơ, HTPX điện tử điều khiển thay đổi tỷ lệ xăng và không khí THÔNG SỐ Qa N Tm Ta Ub Sd CẢM BIẾN Lưu lượng kế CB tốc độ Công tăc bướm ga Nhiệt kế Nhiệt kế Bộ v