Đang tải... (xem toàn văn)
Khảo sát hệ thống điều khiển tự động trên xe
Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic Lời mở đầu Ngày nay khoa học kĩ thuật phát triển mạnh mẽ và đợc ứng dụng sâu rộng trong mọi ngành nghề, mọi lĩnh vực trong đó có ngành xe ôtô nói chung. Các hệ thống trên xe đợc cải tiến, bổ xung một cách nhanh chóng theo hớng ngày càng hoàn thiện từ tính năng, công dụng cho đến kích thớc nhỏ gọn. Kỹ thuật điện tử và tự động hoá là yếu tố chủ yếu tạo nên sự tiến bộ ấy. Nó làm thay đổi hẳn nội dung truyền thống của ô tô, không chỉ đơn thuần là những cụm kết cấu cơ khí mà là những modul điện tử tinh xảo và phơng thức giao tiếp cũng ngời hơn. Tuy nhiên, song hành với điều này là việc tìm hiểu, ứng dụng, khai thác chúng cũng phức tạp, khó khăn hơn. Trong bài tiểu luận này, tôi xin trình bày vấn đề Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jetronic. Đây là hệ thống đợc sử dụng nhiều trên các xe ôtô hiện đại ngày nay. Nội dung tiểu luận này là sự tích luỹ kinh nghiệm bản thân, kiến thức môn Cơ sở điều khiển Điện - Điện tử trên xe và sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo, TS. Đào Hoa Việt. Mặc dù đã cố gắng trình bày nhng do hạn chế về thời gian và kinh nghiệm nên bài viết không thể tránh khỏi thiếu sót. Kính mong thầy giáo và các bạn cho ý kiến đóng góp. Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 2 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic Hệ thống phun xăng điện tử L- Jetronic L-Jetronic là hệ thống phun xăng đa điểm, điều khiển bằng điện tử. Lợng xăng phun vào đợc điều khiển theo lợng không khí nạp vào trong xi lanh động cơ nhờ bộ xử lí và điều khiển trung tâm ECU. Sơ đồ hệ thống nh sau: 1. Thùng xăng 2. Bơm xăng điện 3. Lọc xăng 4. ECU 5. Vòi phun 6. Bộ điều áp 7. ống hút 8. Vòi phun khởi động lạnh 9. Cảm biến vị trí bớm ga 10. Cảm biến dòng khí nạp 11. Cảm biến Lamđa 12. Công tắc nhiệt-thời gian 13. Cảm biến nhiệt độ động cơ 14. Đen cô 15. Cơ cấu cung cấp khí phụ trội 16. ắc qui 17. Khoá khởi động Hệ thhống L-Jetronic gồm 3 khối chức năng cơ bản: - Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Cung cấp xăng đến các vòi phun với áp suất cần thiết để phun xăngvad duy trì áp suất ổn định trong hệ thống - Hệ thống ghi nhận về chế độ hoạt động của động cơ: Có nhiệm vụ ghi nhận các chế độ làm việc khác nhau của động cơ nh: lợng không khí nạp vào động cơ, độ mở bớm ga, nhiệt độ nớc làm mát, Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 3 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic - Hệ thống định lợng nhiên liệu: Bộ xử lí và điều khiển trung tâm ECU tiếp nhận và xử lí thông tin từ hệ thống thứ 2 để đa ra tín hiệu điều khiển mở van phun xăng. I. Hệ thống cung cấp nhiên liệu Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu. 1. Thùng chứa 2. Bơm xăng điện 3. Bộ lọc 4. Dàn ống xăng 5. Bộ điều áp xăng 6. Vòi phun 1. Bơm xăng Là loại bơm điện kiểu bi gạt, kích từ bằng nam châm vĩnh cửu. Kết cấu bơm xăng điện 1. Lỗ hút 2. Đĩa rô to chứa bi gạt 3. Bi gạt 4. Tấm dẫn hớng 5. Lỗ thoát Mặt cắt ngang thân bơm 1. Lỗ hút 2. Van giới hạn áp suất 3. Bi gạt 4. Rô to 5. Van chặn 6. Lỗ thoát Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 4 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic Trong bơm có van giới hạn áp suất 2 và van chặn 6. Khi áp suất trong dàn ống cao quá mức qui định, van 2 mởcho xăng quay ngợc về thùng chứa. Van 6 luôn giữ một lợng xăng nhất định trong dàn ống phun để tránh không khí lọt vào trong ống phun cũng nh đảm bảo vòi phun hoạt động ngay khi mới khởi động. 2. Lọc xăng Có nhiệm vụ lọc sạch các tạp chất trong xăng. Lọc xăng thờng dùng loại lọc giấy và đợc thay định kì 3. Bộ điều áp nhiên liệu Ta biết rằng: lợng xăng phun vào động cơ phụ thuộc vào thời gian mở vòi phun và áp suất phun. Bộ điều áp có tác dụng ổn định áp suất nhiên liệu trong giàn ống phun, nhờ vậy điều khiển lợng xăng phun ra đợc đơn giản hơn, chỉ phụ thuộc vào thời gian mở vòi phun do ECU quyết định. Cấu tạo bộ điều áp xăng. 1. Đầu nối với ống hút 2. Lò xo 3. Chụp giữ van 4. Màng 5. Van 6. Cửa xăng vào 7. Cửa xăng hồi về Khi áp suất nhiên liệu vợt quá mức quy định, màng 4 bị đẩy lên mở van 5 cho xăng hồi về thùng. Do ngăn lò xo thông với họng hút phiá sau bớm ga nên tạo đợc sự liên hệ thờng trực giữa áp suất nhiên liệu với độ chân không sau bớm ga. Nhờ đó độ sụt áp tại vòi phun là nh nhau với bất kỳ vị trí nào của bớm ga. 4. Vòi phun Vòi phun xăng thờng dùng loại điện từ. ECU điều khiển thời gian mở vòi phun để phun vào cửa nạp, (ngay trớc xupáp hút), một lợng xăng chính xác theo chế độ hoạt động của động cơ. Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 5 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic Khi vòi phun cha hoạt động, không có dòng điện. chạy qua cuộn dây 3, lò xo ấn van kim 7 đóng kín vào bệ van. Khi ECU gửi tín hiệu điện đến cuộn dây, làm từ hoá cuộn dây, do đó lõi từ 5 bị hút lên, van kim mở ra, xăng đợc phun ra ngoài. Kết cấu của vòi phun xăng loại điện từ: II. Hệ thống cảm biến, ghi nhận thông tin Trong hệ thống phun xăng điện tử L-Jetronic, hệ thống các cảm biến có nhiệm vụ nhận biết tình hình và chế độ hoạt động cụ thể của động cơ, chuyển chúng thành các tín hiệu điện và truyền lên ECU động cơ. Thông số chính cần thiết cho việc điều khiển phun xăng là lợng không khí nạp và tốc độ trục khuỷu đợc ghi nhận bởi cảm biến dòng khí nạp và cảm biến tốc độ trục khuỷu. Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 1. Lọc xăng tại cửa vào. 2. Đầu giắc cắm điện. 3. Cuộn dây. 4. Vỏ. 5. Lõi từ. 6. Thân van kim. 7. Van kim. 6 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic 1. Cảm biến lắp trong ống hút Sơ đồ cảm biến lắp trong ống hút. Dòng khí nạp thổi xuyên qua bộ cảm biến, tác dụng lực lên mâm đo 4 và đi vào họng hút động cơ. Lực này làm mâm đo xoay góc quanh trục mâm đo. Nh vậy, góc quay tỉ lệ với tiết diện lu thông tự do của dòng khí nạp hay chính là tỉ lệ với lợng không khí nạp vào xi lanh. Thông số góc quay đợc chuyển thành tín hiệu điện áp nhờ mạch điện lắp ráp bên trong cảm biến. Thực chất đây là một cảm biến chiết áp dạng xoay. Hình dạng ngoài của cảm biến dòng khí nạp Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 1. Bớm ga. 2. Bộ cảm biến dòng khí nạp. 3. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp. 4. ECU. 5. Tín hiệu cảm biến lu lợng dòng khí nạp. 6. Bầu lọc gió. Q L : Dòng không khí nạp. 1. Cánh bù trừ 2. Buồng giảm chấn 3. Mạch không khí tắt 4. Cánh đo dòng khí nạp 5. Vít chỉnh không tải 7 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic Hình dạng ngoài cảm biến dòng khí nạp. Trong cảm biến còn có cánh 1 có tác dụng làm giảm sự dao động của thiết bị đo do sóng áp suất bị triệt tiêu khi tác dụng lên hai bề mặt đối diện của cánh 1 vad cánh 4. Buồng thể tích 2 công dụng nh một giảm chấn không khí, làm ổn định góc đo . 2. Cảm biến tốc độ trục khuỷu Cảm biến tốc độ trục khuỷu thực chất là một bộ đếm xung, nó đếm các xung điện áp của cơ cấu đánh lửa. Đó là tín hiệu đánh lửa (trong cơ cấu đánh luae điện tử) hay tác động đóng mở tiếp điểm (trong đenco đánh lửa thờng). Những thông tin này đợc cấp cho ECU, ECU tính toán để đa ra tốc độ trục khuỷu. III. Định lợng nhiên liệu Lợng không khí nạp và tốc độ trục khuỷu là hai thông số chính để điều khiển thời gian mở vòi phun cơ bản T p , đó là lợng xăng cung cấp cho thì hút khi không tính đến các giá trị hiệu chỉnh. Sơ đồ khối khối xử lí thông tin ECU: Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 8 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic Trớc hết, khối chuẩn hoá tín hiệu chuyển tín hiệu vận tốc trục khuỷu động cơ thành các xung vuông. Cứ trong một chu kì thì lợng tín hiệu này đợc chia ra làm hai tín hiệu nhờ khối chia tần số. Nh vậy, mỗi vòng quay của trục khuỷu, mỗi vòi phun sẽ phun một lần, không kể xupáp đó đóng hay mở. Độ dài thời gian mở cơ bản T p phụ thuộc hai yếu tố: lợng không khí nạp, tốc độ trục khuỷu và đợc xác định bởi khối kiểm soát phân chia đa dao động. Tầng khuyếch đại có nhiệm vụthích ứng hoá thời gian phun cơ bản với những chế độ tải khác nhau của động cơ để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu giàu hay nghèo tới động cơ đúng theo yêu cầu tải trọng. Khi đó tầng khuyếch đại sẽ thu nhận các thông tin về chế độ tải từ các cảm biến: cảm biến vị trí bớm ga, cảm biến nhiệt độ động cơ, để tính toán nên trị số hiệu chỉnh K để tạo nên thời gian phun bổ xung: T m =K .T p Ngoài ra, ECU còn kiểm soát điện áp ắc qui của hệ thống vì thời gian cần thiết để mở van kim phụ thuộc nhiều vào điện áp bình ắc qui. Nếu điện áp yếu, thời gian để từ hoá cuộn dây vòi phun tăng => thờigian phun xăng bị rút ngắn => hỗn hợp bị thiếu xăng (hoà khí nghèo). Để khắc phục điều này, trong ECU có bộ phận hiệu chỉnh điện áp. Khi cần thiết, bộ phận này sẽ kéo dài xung điện mở vòi phun thêm một lợng T u . Nh vậy, tổng thời gian phun thực tế là: T i = T p + T m + T u Tín hiệu T i tiếp tục đợc khuyếch đại tại tầng ra và tín hiệu ra này đợc dùng để điều khiển vòi phun. Sau đây ta xét hoạt động cơ bản điều khiển phun xăng trong một số chế độ hoạt động chủ yếu của động cơ. 1. Chế độ khởi động lạnh Khi thởi tiết lạnh, nhiên liệu khó bay hơi, sự hoà trộn xăng-không khí kém do đó động cơ khó khởi động. Vì vậy trong trờng hợp này, cần phải bổ xung thên một lợng xăng nữa để động cơ khở động dễ dàng. Trong hệ thống L-Jetronic, xăng đợc phun thêm nhờ vòi phun khởi động lạnh. Lợng xăng phun vào nhiều hay ít đợc điều khiển bởi công tắc nhiệt-thời gian. Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 9 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic a. Vòi phun khởi động lạnh Thông thờng là vòi phun loại điện từ, có kết cấu và nguyên tắc hoạt động gần giống với vòi phun chính. Vòi phun khởi động lạnh. 1. Đầu nối dây điện. 2. Cửa nạp xăng có lới lọc. 3. Lỡi từ. 4. Cuộn dây. 5. Miệng phun. 6. Bệ van. b. Công tắc nhiệt-thời gian Tấm lỡng kim 3 đợc nung nóng bởi cuộn dây 4. Khi động cơ đã nóng, tấm 3 cong lại làm mở tiếp điểm 5, ngắt dòng điện vào cuộn dây vòi phun khởi động lạnh => vòi ngừng phun. Nếu tiếp tục khởi động thì vòi phun không hoạt động, tránh đợc hiện tợng ngộp xăng. Sơ đồ cấu tạo công tắc nhiệt-thời gian 1. Đầu nối dây điện. 2. Vỏ. 3. Tấm lỡng kim. 4. Cuộn dây. 5. Tiếp điểm. 2. Chế độ tăng tốc Khi tăng tốc, bớm ga mở lớn đột ngột, không khí vào nhiều hơn, hỗn hợp sẽ loãng. Vì vậy, phải phun thêm nhiên liệu để tăng tốc động cơ tức thì. Khi này ECU nhận tín hiệu tăng tốc từ bộ cảm biến lu lợng dòng khí nạp. Khi góc quay mở lớn đột ngột, ECU tính toán và chỉ huy phun thên nhiên liệu để hệ số d lợng không khí 9,0 . Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 10 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic 3. Chế độ toàn tải ở chế độ toàn tải, động cơ phát huy công suất tối đa vì vậy cần phải cung cấp thêm xăng để có hỗn hợp khí giàu (hệ số d lợng không khí 1,1 ). Việc điều khiển này thực hiện nhờ ECU và thông tin cấp cho ECU từ công tắc vị trí bớm ga. Kết cấu Công tắc vị trí bớm ga. 1. Tiếp điểm toàn tải. 2. Đĩa vòng cung nhiều nấc. 3. Trục bớm ga. 4. Tiếp điểm không tải. 5. Đầu nối dây điện. Công tắc vị trí bớm ga đợc mắc trên trục bớm ga. Khi bớm ga quay, dẫn động đĩa cam 2 quay. Cam 2 có biên dạng vòng cung nhiều nấc, khi xoay nó sẽ đóng tiếp điểm toàn tải (ứng với vị trí bớm ga mở > 90% độ mở bớm ga ) hay đóng tiếp điểm không tải (ứng với khi bớm ga đóng kín). Khi đóng mạch, tín hiệu điện áp sẽ đợc gửi đến bộ ECU để thông báo về 2 chế độ hoạt động này của động cơ. 4. Chế độ không tải Thông tin về chế độ này đợc phát hiện nhờ công tắc vị trí bớm ga nh đã nói ở trên. Bên trong hệ thống có mạch cung cấp không khí phụ nối ngay trớc và sau b- ớm ga. Mạch này đợc điều khiển đóng mở nhờ một công tắc nhiệt. Số lợng không khí cung cấp thêm vẫn đợc cảm biến dòng khí nạp đo lờng và gửi tín hiệu tới ECU. Bộ ECU tính toán phun thên xăng là tăng số vòng quay không tải của động cơ. 5. Mach hiệu chỉnh khép kín Lamđa Để giảm mức độ độc hại trong khí xả, hệ thống L-Jetronic có thêm mạch phản hồi âm cứng với phần tử phản hồi là cảm biến Lamđa để tự động điều chỉnh thành phần hoà khí sao cho thành phần độc hại trong khí xả là ít nhất. Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 11 [...]... hợp cháy đến thời điểm đo hệ số d lợng khí xả Khối 6 tợng trng cho quá trình hỗn hợp khí điền đầy hệ thống nạp Ngoài ra, hệ thống còn các chế độ điều khiển hỗn hợp khí theo mật độ không khí, chế độ xe xuống dốc, chế độ giới hạn vận tốc trục khuỷu, Hệ thống phun xăng HFM trên xe Mercedes Benz Sơ đồ cấu tạo: Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 12 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic... trung vào tìm hiểu các kết cấu và nguyên tắc hoạt động cơ bản của hệ thống phun xăng L-Jetronic Những điều này cũng là kiến thức tham khảo khi khai thác các hệ thống phun xăng điện tử khác Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 13 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic Tài liệu tham khảo 1 ứng dụng kỹ thuật tự động trên xe - TS Đào Hoa Việt, Th.S Đặng Sỹ Vạc NXB Quân đội nhân dân 2... - của ô tô Nhật Bản - TS Đinh Ngọc Ân Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 14 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic Mục lục Trang Lời mở đầu .2 Hệ thống phun xăng điện tử L- Jetronic .3 I Hệ thống cung cấp nhiên liệu 4 1 Bơm xăng 4 2 Lọc xăng 5 3 Bộ điều áp nhiên liệu .5 4 Vòi phun 5 II Hệ thống cảm... phun 5 II Hệ thống cảm biến, ghi nhận thông tin 6 III Định lợng nhiên liệu 8 a Vòi phun khởi động lạnh .10 b Công tắc nhiệt-thời gian 10 Hệ thống phun xăng HFM trên xe Mercedes Benz 12 Kết luận 13 Tài liệu tham khảo 14 Tiểu luận: cơ sở điều khiển điện -điện tử trên xe 15 ... biệt công tác kiểm tra xử lí hỏng hóc hệ thống phun xăng điện tử là điều tơng đối khó đối với công nhân sửa chữa ô tô cũng nh các cán bộ khoa học kĩ thuật ngành xe Để làm đợc tốt thì việc đợc trang bị các kiến thức cơ bản là yêu cầu không thể thiếu Vì lí do đó cũng nh trình độ, kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên nội dung của tiểu luận chỉ tập trung vào tìm hiểu các kết cấu và nguyên tắc hoạt động. ..Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic Mạch hiệu chỉnh Lamđa hoạt động theo cách thờng trực đo lợng ô xi d trong kí xả và so sánh với một mức chuẩn, từ đó điều chỉnh lợng xăng phun ra hợp lí nhờ bộ điều khiển ECU Sơ đồ khối mạch phản hồi Lamđa 1 Tín hiệu chuẩn 2 Bộ điều chỉnh d không khí 3,4 Tầng cuối 5,6 Bộ giữ chậm 7 Cảm biến Lamđa Khối... điện -điện tử trên xe 12 Khai thác hệ thống phun xăng điện tử L-Jectronic 1 Bầu than hoạt tính 2 Van thông với khí trời 3 Van hồi xăng 4 Bình tích áp 5 Van phun 6 Van điều khiển EGR 7 Bô bin 8 Cảm biến vị trí trục cam 9 Bồm neùn khờ 10 Van phun khờ 11 Bầu lọc gió 12 ECU 13 Cảm biến vị trí bớm ga 14 Điều khiển bớm ga 15.Cảm biến nhiệt độ khí nạp 16 Van EGR 17 Lọc xăng 18 Cảm biến kích nổ 19 Cảm biến tóc . những cụm kết cấu cơ khí mà là những modul điện tử tinh xảo và phơng thức giao tiếp cũng ngời hơn. Tuy nhiên, song hành với điều này là việc tìm hiểu, ứng dụng, khai thác chúng cũng phức tạp, khó