ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
EFI-TCCS
MỤC LỤC
Nội dung Trang
PHẦN I
HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI /TCCS
2.1. KHÁI QUÁT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI/TCCS.
…….. 7
2.1.1. Ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử.
………………………………… 7
2.2. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHUN XĂNG.
…………………………………….. 8
2.1.1. Phân loại theo điểm phun.
………………………………………………………. 8
2.2.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun.
…………………….. 8
2.2.3. Phân loại theo thời điểm phun xăng .
……………………………………….. 8
2.2.4. Phân loại theo mối quan hệ giữa các kim phun
…………………………. 8
2.3. KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ LOẠI D
…….. 9
2.4. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ EFI/TCCS TRÊN ĐỘNG CƠ
5A FE.
……………………………………………………………………………………………. 11
2.4.1. Hệ thống TCCS.
………………………………………………………………….. 11
2.4.2. Khối tín hiệu.
………………………………………………………………………. 12
2.5. KHỐI XỬ LÝ (ECU).
……………………………………………………………….. 21
2.5.1. Bộ ổn áp.
…………………………………………………………………………….. 21
2.5.2. Bộ chuyển đổi Analog/Digital (A/D).
……………………………………… 21
2.5.3. Vi điều khiển.
……………………………………………………………………… 22
2.5.4. Chương trình điều khiển.
………………………………………………………. 22
2.5.5. Ý nghĩa các cực của ECU.
……………………………………………………. 23
2.6. KHỐI CƠ CẤU CHẤP HÀNH.
………………………………………………….. 25
Hình 2.34. Hệ số tác dụng
………………………………………………………………… 29
2.8. CHỨC NĂNG TỰ CHẨN ĐOÁN CỦA ECU.
…………………………….. 32
2.9. CHẨN ĐOÁN TÍCH HỢP OBD
…………………………………………………. 35
2.9.1. OBD
…………………………………………………………………………………… 35
2.9.2. Mã chẩn đoán
……………………………………………………………………… 37
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
2.9.3. Lấy mã chẩn đoán kiểm tra qua cổng DLC (check connector): OBD
I/M check.
……………………………………………………………………………………. 38
2.9.4. Truyền tin nối tiếp (serial data streams).
……………………………….. 38
2.9.5. Chức năng an toàn.
………………………………………………………………. 39
2.9.6. Chức năng lưu dự phòng.
……………………………………………………… 41
2.10. HỆ THỐNG CHẨN ĐOÁN THỐNG NHẤT TÍCH HỢP OBD 2
…. 41
(on board diagnostic system, generation 2).
……………………………………….. 41
PHẦN II
CHẨN ĐOÁN VÀ KẾT NỐI VỚI
THIẾT BỊ KIỂM TRA
3.1. KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN KHI KHÔNG DÙNG THIẾT BỊ KIỂM
TRA.
……………………………………………………………………………………………… 46
3.2. CHẨN ĐOÁN BẰNG ĐO ĐIỆN ÁP.
…………………………………………. 53
3.2.1. Sử dụng cực VF để giám sát chu trình:
…………………………………… 53
3.2.2. Sử dụng cực VF xác định tỷ lệ không /khí nhiên liệu.
………………. 54
3.3. KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN BẰNG THIẾT BỊ
……………………………… 55
3.3.1. Cách thức kết nối và cách sử dụng Diagnostics Tester: Lµ thiÕt bÞ
do h·ng Toyota chÕ t¹o .
………………………………………………………………… 55
3.3.2. Đọc thông tin trên màn hình của thiết bị.
………………………………… 57
3.3.3. Các loại cổng kết nối.
…………………………………………………………… 58
3.3.4. Đọc mã chẩn đoán OBD 2.
…………………………………………………… 59
3.4. PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI VỚI THIẾT BỊ HIỂN THỊ MÃ LỖI.
……… 63
3.4.1. Cơ sở lý thuyết để chế tạo thiết bị.
…………………………………………. 63
3.4.2. Phuơng án chế tạo thiết bị.
……………………………………………………. 64
4.2.2. Kiểm Tra:
………………………………… Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN
………………………………………….. Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
PHẦN I
HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI /TCCS
2.1. KHÁI QUÁT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI/TCCS.
2.1.1. Ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử.
Hệ thống phun xăng có nhiều ưu điểm hơn bộ chế hòa khí là:
1) Dùng áp su
ất làm tơi xăng thành những hạt bụi sương hết sức
nhỏ.
2) Phân phối hơi xăng đồng đều đến từng xylanh một và giảm thiểu
xu hướng kích nổ bởi hòa khí loãng hơn.
3) Động cơ chạy không tải êm dịu hơn.
4) Tiết kiệm nhiên liệu nhờ điều khiển được lượng xăng chính xác,
bốc hơi tốt, phân phối xăng đồng đều.
5) Giảm được các khí thải độc hại nhờ hòa khí loãng.
6) Mômen xoắn của động cơ phát ra lớn hơn, khởi động nhanh hơn,
xấy nóng máy nhanh và động cơ làm việc ổn định hơn.
7) Tạo ra công suất lớn hơn, khả năng tăng tốc tốt hơn do không có
họng khuếch tán gây cản trở như động cơ chế hòa khí.
8) Hệ thống đơn giản hơn bộ chế hòa khí điện tử vì không cần đến
cánh bướm gió khởi động, không cần các vít hiệu chỉnh.
9) Gia tốc nhanh hơn nhờ xăng bốc hơi tốt hơn lại được phun vào
xylanh tận nơi.
10) Đạt được tỉ lệ hòa khí dễ dàng.
11) Duy trì
được hoạt động lý tưởng trên phạm vi rộng trong các
điều kiện vận hành.
12) Giảm bớt được các hệ thống chống ô nhiễm môi trường.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
2.2. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHUN XĂNG.
2.1.1. Phân loại theo điểm phun.
a. Hệ thống phun xăng đơn điểm (phun một điểm): Kim phun đ
ặt ở
cổ ống góp hút chung cho toàn bộ các xi lanh của động cơ, bên trên
bướm ga.
b. Hệ thống phun xăng đa điểm (phun đa đi
ểm ): mỗi xy lanh của
động cơ được bố trí 1 vòi phun phía trước xupáp nạp.
2.2.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun.
a. Phun xăng điện tử: Được trang bị các cảm biến để nhận biết chế độ
hoạt động của động cơ (các sensors) và b
ộ điều khiển trung tâm
(computer) để điều khiển chế độ hoạt động của động cơ ở điều kiện
tối ưu nhất.
b. Phun xăng thủy lực: Được trang bị các bộ phận di động bởi áp lực
của gió hay của nhiên liệu. Điều khiển thủy lực sử dụng cảm biến
cánh bướm gió và bộ phân phối nhiên liệu để điều khiển lượng xăng
phun vào động cơ. Có một vài loại xe trang bị hệ thống này.
c. Phun xăng cơ khí: Được điều khiển bằng cần ga, bơm cơ khí và bộ
điều tốc để kiểm soát số lượng nhiên liệu phun vào động cơ.
2.2.3. Phân loại theo thời điểm phun xăng .
a. Hệ thống phun xăng gián đoạn: Đóng mở kim phun một cách độc
lập, không phụ thuộc vào xupáp. Loại này phun xăng vào động cơ
khi các xupáp m
ở ra hay đóng lại. Hệ thống phun xăng gián đoạn
còn có tên là hệ thống phun xăng biến điệu.
b. Hệ thống phun xăng đồng loạt: Là phun xăng vào động cơ ngay
trước khi xupáp nạp mở ra hoặc khi xupáp nạp mở ra. Áp dụng cho
hệ thống phun dầu.
c. Hệ thống phun xăng liên tục: Là phun xăng vào ống góp hút mọi
lúc. Bất kì lúc nào động cơ đang chạy đều có một số xăng được
phun ra khỏi kim phun vào động cơ. Tỉ lệ hòa khí được điều khiển
bằng sự gia giảm áp suất nhiên liệu taị các kim phun. Do đó lưu
lượng nhiên liệu phun ra cũng được gia giảm theo.
2.2.4. Phân loại theo mối quan hệ giữa các kim phun.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
a. Phun theo nhóm đơn: Hệ thống này, các kim phun được chia thành
2 nhóm bằng nhau và phun luân phiên. Mỗi nhóm phun một lần vào
một vòng quay cốt máy.
b. Phun theo nhóm đôi: Hệ thống này, các kim phun cũng được chia
thành 2 nhóm bằng nhau và phun luân phiên.
c. Phun đồng loạt: Hệ thống này, các kim phun đều phun đồng loạt
vào mỗi vòng quay cốt máy. Các kim được nối song song với nhau
nên ECU ch
ỉ cần ra một mệnh lệnh là các kim phun đều đóng mở
cùng lúc.
d. Phun theo th
ứ tự: Hệ thống này, mỗi kim phun một lần, cái này
phun xong tới cái kế tiếp.
2.3. KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ LOẠI D
(không có cảm biến lưu lương gió).
Ngày nay h
ầu hết các động cơ xăng đều sử dụng hệ thống phun xăng
thay cho b
ộ chế hòa khí. Các hang xe lớn như Toyota, Daewoo, Hon da,
Ford… đều phát triển các công nghệ phun xăng để đạt hiệu quả tối ưu nhất.
Khái quát hệ thống phun xăng điện tử: khi động cơ hoạt động với nhiệt
độ và tải trọng bình thường, hiệu suất cháy tối ưu của nhiên liệu xăng đạt
được khi tỉ lệ không khí/nhiên liệu là: 14,7/1. Khi động cơ lạnh hoặc khi tăng
tốc đột nghột thì tỉ lệ đó phải thấp hơn có nghĩa nhiên liệu đậm đặc hơn. Hoặc
khi đ
ộng cơ hoạt động ở vùng cao, không khí loãng hơn thì tỉ lệ không
khí/nhiên liệu lại phải cao hơn (nhiều không khí hơn). Các hoạt động đó được
ECU thu nhận và điều khiển chính xác.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
Hình 2.1. Khái quát hệ thống phun xăng D EFI.
• Nhiên liệu có áp su
ất cao từ thùng xăng đến kim phun nhờ vào một
bơm xăng đặt trong thùng xăng hoặc gần đó. Nhiên liệu được đưa qua
bầu lọc trước khi đến kim phun.
• Nhiên liệu được đưa đến kim phun với áp suất cao không đổi nhờ có bộ
ổn áp. Lượng nhiên liệu không được phân phối đến họng hút nhờ kim
phun được quay lại thùng xăng nhờ một ống hồi xăng.
Hệ thống điều khiển điện tử phun xăng:
• Bao gồm các cảm biến động cơ, ECU, khối lắp ghép kim phun và dây
điện.
• ECU quyết định việc cung cấp bao nhiêu nhiên liệu cần th iết cho động
cơ thông qua các tín hiệu phát ra từ các cảm biến .
• ECU cấp tín hiệu điều khiển kim p hun chính xác theo thời gian : Xác
định độ rộng của xung đưa đến kim phun hoặc thời gian phun để tạo ra
một tỷ lệ xăng/không khí thích hợp.
Hệ thống EFI/TCCS:
Với công nghệ máy tí nh điều khiển trên động cơ ôtô , hệ thống EFI đi từ
việc đơn giản chỉ là điêù khiển phun xăng đến việc tích hợp thêm cá c bộ phận
điều khiển khác:
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
• Điều khiển đánh lửa (ESA): Hệ thống EFI/TCCS điều chỉnh góc đánh
lửa theo điều kiện hoạt động tức thời của động cơ , tính toán hợp lý thời
gian đánh lửa và kéo dài tia lửa điện với thời gian lý tưởng nhất.
• Điều khiển tốc độ không tải (ISC): EFI/TCCS điều chỉnh tốc độ không
tải bởi ECU. ECU kiểm tra điều kiện hoạt động của động cơ để đưa ra
phương thức điều khiển tới van điện từ đóng mở mạch không tải.
• Tuần hoàn khí xả (EGR): Đưa một phần khí xả quay trở lại buồng đốt
để hòa với khí nạp nhằm mục đích giảm nồng độ chất gây ô nhiễm môi
trường NOx
• Các hệ thống liên quan : Điều khiển số tự động , hệ thống cảm biến ,
điều hòa không khí, cung cấp điện, tự chẩn đoán kiểm tra phát hiện lỗi
của động cơ…
. Điều khiển ứng dụng trên thông qua một van khóa chân
không đặt trên ống nạp , cung cấp thông tin cho ECU để có quyết định
mở van hồi lưu khí xả hay không .
2.4. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ EFI/TCCS TRÊN ĐỘNG CƠ
5A FE.
2.4.1. Hệ thống TCCS.
Là h
ệ th ống điều khiển điện tử theo chuẩn TCCS của hãng Toyota.
TCCS được viết tắt: (Toyota computer control system) hiểu là hệ thống điều
khiển động cơ tổng hợp bằng máy tính trên xe Toyota.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
Hình 2.2. S¬ ®å tæng qu¸t khèi ®iÒu khiÓn.
2.4.2. Khối tín hiệu.
Khèi nµy bao gåm c¸c c¶m biÕn cã nhiÖm vô cung cÊp th«ng tin vÒ t×nh
tr¹ng cña ®éng c¬ cho ECU. Sử dụng cảm biến để thu nhận các biến đổi về
nhiệt độ, sự chuyển dịch vị trí của các chi tiết, độ chân không…Chuyển đổi
thành các d
ạng tín hiệu điện mà có thể lưu t rữ trong bộ nhớ, truyền đi, so
sánh.
1. Cảm biến vị trí bướm ga.
Hình 2.3.Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
Cảm biến có một trục quay gắn trên đó là một đĩa có rãnh xoắn chân
ốc.Trục quay được lai với trục quay của bướm ga. Khi trục này quay sẽ làm
đĩa xoắn ốc quay đẩy dần cực E2 đến tiếp xúc với cực PSW hoặc IDL nằm ở
hai đầu của rãnh xoắn ốc.
Hình 2.4. Kết nối cảm biến vị trí bướm ga.
Cảm biến có nhiệm vụ xác định chế độ không tải và có tải của động cơ.
Cực IDL khi được đóng mạch với E2 dòng điện sẽ đi từ bộ ổn áp 5V hoặc
12V về E2 ra mát(-) gây ra sụt áp tại cực IDL, có nghĩa một chân vào/ra của
vi điều khiển nối với IDL sụt áp theo (về mức thấp: 0). S
ẽ mô tả tín hiệu
bướm ga đóng (động cơ chạy không tải). Tương tự cực PSW khi đóng mạch
với E2 sẽ cho tín hiệu mở bướm ga hết cỡ (động cơ chạy toàn tải). Hai c
ực
IDL, PSW luôn có một trong hai mức tín hiệu đóng/tắt. Với loại cảm biến này
nhận thấy khi IDL đóng mạch với E 2 thì bướm ga hé mở một góc nhỏ 1,5º và
khi PSW đóng mạch với E2 thì góc mở bướm ga là 70º. Nhận thấy khi bướm
ga trong khoảng giữa hai cực IDL và PSW thì tín hiệu đưa vào ECU ở hai cực
đó là đồng mức nhau nên không thể xác định được góc mở bướm ga
. ECU
phải dựa vào một cảm biế n chân không và cảm biến nhiệt độ khí nạp để xác
định lưu lượng không khí đưa vào họng hút.
ECU sử dụng thông tin từ cực IDL, PSW để biết::
a. Chế độ động cơ: Chế độ không tải (bướm ga đóng). Chế độ toàn
tải (bướm ga mở rộng).
b. Công tắc quạt làm mát và các tác đ
ộng phát ra khi bướm ga mở
rộng.
c. Điều chỉnh tỷ lệ nhiên liệu/không khí.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
Hình 2.5. Đặc tính của tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga.
2. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
Hình 2.6. Cấu tạo và đặc tính của cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát là một biến trở nhiệt. Dòng điện qua
biến trở tỷ lệ với nhiệt độ. Cực THW nối với bộ nguồn 5V hoặc 12V. Luôn có
một dòng điện chạy từ cực THW đến cực E2 ra mát (cực âm). Khi nhiệt độ
tăng điện trở của biến trở giảm, cường độ dòng điện chạy qua biến trở tăng
lên gây sụt áp tại cực THW và E2. Do cảm biến mắc song song với bộ chuyển
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
đổi tương tự sang số (ACD) nên tín hiệu mà bộ vi điều khiển nhận được sẽ mô
tả đúng dạng tín hiệu mà cảm biến gửi đến.
Khi động cơ khởi động lạnh các chi tiết chuyển động ma sát vời nhau
trong động cơ không giãn nở đều, bơm dầu cũng chưa kịp chuyển dầu đến các
bộ phận đó làm tăng ma sát. Động cơ rất khó khởi động làm thoát ra không
khí một lượng khí thải độc hại, do vậy phải làm đậm đặc nhiên liệu trong hỗn
hợp cháy giúp động cơ dễ khởi động. Ngược lại khi động cơ quá nóng cũng
làm hư hỏng và bó cứng các chi tiết. Nhiệt độ thích hợp để động cơ hoạt động
82°C
Hình 2.7. Kết nối cảm biến nước làm mát
ECU sö dông tÝn hiÖu tõ c¶m biÕn nhiÖt níc lµm m¸t ®Ó ®a ra c¸c
quyÕt ®Þnh:
a. BËt/t¾t qu¹t lµm m¸t.
b. Lµm ®Ëm/lo¶ng nhiªn liÖu.
c. Sö dông håi lu khÝ x¶.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
3. Cảm biến tốc độ động cơ.
Hình 2.9. Cấu tạo và vị trí của cảm biến vận tốc trục cam.
Hình 2.10. Kết nối và tín hiệu của cảm biến vận tốc trục cam.
Cảm biến tốc độ động cơ (Ne) được đặt trong bộ đánh lửa, là loại cảm
biến điện từ, rôto có 24 răng đưa ra tín hiệu điện áp xoay chiều. Nhận thấy tùy
theo tốc độ của động cơ mà tín hiệu đưa ra thay đổi về tần số và biên độ của
dòng điện xoay chi
ều. Để xác định vận tốc trục cam tại thời điểm tức thời
ECU sẽ chỉ lấy 1 trong 2 thông số biến đổi là tần số hoặc biên độ của tín hiệu
gửi đi từ bộ cảm biến. Cảm biến vận tốc trục cam thường kết hợp với cảm
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
biến đánh lửa (G) có 4 răng. Nhận thấy từ biểu đồ tín hiệu của hai cảm biến
này cơ thể thấy ECU kiểm soát được hoạt động của động cơ sau 30º góc quay
của trục khuỷu.
ECU sử dụng tín hiệu từ cảm biến vận tốc trục cam để :
a. Điều khiển góc đánh lửa và thời gian tia lửa.
b. Tăng giảm độ rộng xung điều khiển kim phun.
c. Công tắc van không tải nhanh.
d. Số tự động.
4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp.
Hình 2.11. Kết nối cảm biến nhiệt độ khí nạp.
Về bản chất cảm biến nhiệt độ khí nạp hoạt động giống như cảm biến
nhiệt độ nước làm mát. Việc xác định nhiệt độ khí nạp là cần thiết vì thay đổi
nhiệt độ sẽ dẫn đến sự thay đổi áp xuất và mật độ của không khí
. Vì không
khí sẽ đậm đặc hơn khi lạnh và loảng hơn khi nóng. Để xác định được độ đậm
đặc của không khí ở nhiệt độ hiện hiện tại , ECU sẽ tính toán dựa vào hai dữ
liệu đưa vào là: nhiệt độ khí nạp, độ chân không tại họng hút.
Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ khí nạp được ECU sử dụng để:
a. Điều khiển kim phun nhiên liệu làm đậm/loảng nhiên liệu.
b. Kết hợp với cảm biến chân không xác định lưu lượng khí nạp.
c. Van hồi lưu khí thải.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
Hình 2.12. Đặc tính của tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp.
5. Cảm biến áp suất đường nạp .
Cảm biến chân không đ ược gắn thông với đường ống nạp . Sự thay đổi
áp xuất làm thay đổi điện áp giữa hai cực PIM và E2.
H
Hình 2.13. Kết nối cảm biến chân không.
ECU sử dụng tín hiệu cảm biến chân không để xác định tả i trọng của động
cơ qua đó:
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
a. Điều khiển kim phun.
b. Kết hợp với cảm biến nhiệt độ khí nạp xác định lưu lượng khí nạp.
Do khác với động cơ loại L có cảm biến xác định lưu lượng khí nạp. Động cơ
5A-FE không s
ử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp mà thay vào đó là cảm
biến chân không và cảm biến nhiệt độ khí nạp: Thông tin từ hai cảm biến này
đủ để xác định được lượng không khí nạp vào theo một công thức gần đúng
sau :
Xét tại thời điểm tức thì coi như khối khí trong đường ống không chuyển
động.
P.V = R.T.m/µ trong đó :V – thể tích của đường ống nạp.
R – hằng số của chất khí. M – lượng khí. µ – khối lượng mol chất khí.
T – nhiệt độ chất khí. P – áp suất (P < 1atm).
=> m = P.V.µ/R.T
Nhận thấy khối lượng khí trong đường ống nạp chỉ phụ thuộc vào áp
suất P và nhiệt độ T. Các đại lượng khác đều là hằng số.
Hình 2.14. Đặc tính của tín hiệu cảm biến chân không.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
6. Cảm biến oxy.
Hình 2.15. Kết nối cảm biến oxy.
Cảm biến oxy được gắn trên đường ống xả , tiếp xúc trực tiếp với khí
xả động cơ. Chất xúc tác sẽ phản ứng với oxy có trong khí xả làm điện trở của
nó thay đổi. Tín hiệu điện áp đó giúp ECU biết được trong khí xả có dư nhiều
hay ít oxy. Biết rằng với tỷ lệ không khí /nhiên liệu là 14,7/1 oxy sẽ được đốt
hết trong qúa trình cháy ở buồng đốt . ECU sử dụng tín hiệu từ cảm biến oxy
để điều chỉnh tỉ lệ không khí /nhiên liệu.
Hình 2.16. Cấu tạo cảm biến oxy.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
2.5. KHỐI XỬ LÝ (ECU).
Khèi xö lý ECU là s
ự tập hợp của nhiều modul khác nhau :
ổn áp,
mạch khuyếch đại, chuyển đổi Analog sang Digital và ngư
ợc lại, vi đi
ều
khiển, thạch anh tạo dao động, mạch tách tín hiệu…Tất cả được tích hợp trên
một bo mạch cứng qua đó tín hiệu được truyền cho nhau với tốc độ nhanh
hơn tiết kiệm năng lượng hơn và ổn định .
2.5.1. Bộ ổn áp.
Máy phát điện và acquy trong ôtô cung cấp điện áp 12V không ổn định,
lúc cao hơn lúc th
ấp hơn. Chíp vi điều khiển và các cảm biến với những linh
kiện điện tử bán dẫn cần điện áp nhỏ hơn và ổn định. Vì thế cần có một bộ ổn
áp cung cấp điện áp ổn định.
Người ta sử dụng IC ổn áp để thực hiện việc này:
Hình 2.17. Mạch ổn áp dùng IC
2.5.2. Bộ chuyển đổi Analog/Digital (A/D).
Các hoạt động của động cơ thường rất nhanh
, do vậy tín hiệu điều
khiển từ ECU truyền đi cũng phải tương ứng. Do vậy giải pháp truyền tín hiệu
trong hệ thống là truyền song song. Các cảm biến liên tục và đồng loạt gửi tín
hiệu đến ECU . Những tín hiệu có nhiều mức giá trị như nhiệt độ nước làm
mát, nhiệt dộ khí nạp , cảm biến oxy , vận tốc trục cam đều là tín hiệu dạng
tương tự… sẽ được chuyển đổi sang tín hiệu dạng số . Chíp vi điều khiển sử
dụng truyền tin dạng 8 bít. Ví dụ với tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm
mát có dải điện áp thay đổi từ 0 – 5V ứng với nhiệt độ thay đổi từ 176ºF đến
0ºF sẽ có 256 mức tín hiệu, mỗi mức tương ứng với 5/256 = 0,0195Vol.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
2.5.3. Vi điều khiển.
Có rất nhiều họ vi điều khiển và do nhiều hãng chế tạo được sử dụng
trong ECU: General Instrument, Motorola, Dallas… Nhưng đ
ều có nhiệm
vụ chung là xử lý tín hiệu gửi đến từ cảm biến và đưa ra cơ cấu chấp hành
theo một chương trình đã định sẵn. Chíp vi điều khiển trong ECU động cơ
5A FE có dạng hình thanh 42 chân vào/ra.
Hình 2.18. Vi điều khiển
Cấu tạo chung của vi điều khiển sẽ gồm có các chân vào/ra (I/O) để
nhận và truyền dữ liệu, CPU xử lý các phép toán cộng trừ nhân chia và các
phép toán logic. Ram để lưu các dữ liệu xử lý tức thời, PRom bộ ghi nhờ
trương chình do nhà s
ản xuất cài vào , cùng các đư
ờng các đường truyền dữ
liệu (BUS).
2.5.4. Chương trình điều khiển.
Chương trình điều khiển do nhà sản xuất nạp v ào trong b
ộ nhớ Rom
của vi điều khiển. Vi điều khiển dựa vào chương trình để xử lý tín hiệu và
điều khiển các bộ phận hoạt động. Chương trình thường được viết bằng hợp
ngữ sau khi được dịch sang dạng mã máy để vi điều khiển hiểu được sẽ được
nạp vào trong bộ nhớ PRom. Ví dụ tại chân I/O – P0.1 của vi điều khiển nối
với cực IDL xuất hiện mức bít 0 điều này có nghĩa bướm ga đóng, động cơ
chạy ở chế độ không tải. Ngay lập tức vi điều khiển sẽ truyền một bít cao 1
đến chân I/O – P2.1, chân này nối với bộ khuyếch đại điều khiển van điện từ
mở mạch không tải.
Move P2.1,#1
Thông thường vi điều khiển sẽ có hai phương thức để điều khiển các
hoạt động của các bộ phận. Một là dựa vào các sự kiện mới do cảm biến gửi
đến đển tiến hành ngắt ưu tiên các phục vụ mới. Hai là vi đi
ều khiển sẽ liên
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
tục kiểm tra các hoạt động và nếu phát hiện cần ưu tiên phục vụ chức năng
nào sẽ phục vụ chức năng đó.
Tạo trễ: tùy theo h
ọ vi điều khiển mà có các công cụ tạo trễ hay bộ định
thời khác nhau. Nhưng về bản chất là việc cho vi điều khiển lặp đi lặp lại một
số hạn định lệnh nào đó, mỗi lệnh vi điều khiển sẽ xử lý mất η giây. Từ đó xác
định số lần lặp để có thời gian trễ hợp lý nhất .
2.5.5. Ý nghĩa các cực của ECU.
26 P
16 P
E01 #10 Sta Ox
G –
G1
Igf
Igt Tha Pim Thw Nsw Egr
T
Act Ac2 Els
Fc Cco Bat +b1
Eo2 #20 E1 Tsw E21 Ne Thg Idl
Vcc Psw E2
Od
Visc Vf
Spd Ac1 Egw W
+b
KÝ
hiÖu
Tªn Cäc ®Êu d©y
KÝ
hiÖu
Tªn Cäc ®Êu
d©y
Eo1 Cùc ©m (-)
T
§Õn gi¾c kiÓm tra
Eo2 Cùc ©m (-)
No10 TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vßi phun nhiªn liÖu
tha TÝn hiÖu c¶m biÕn
nhiÖt ®é khÝ n¹p
No20 TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vßi phun nhiªn liÖu
vcc
Nguån nu«i c¶m
biÕn ch©n kh«ng
sta TÝn hiÖu khëi ®éng
egr Van kho¸ tuÇn
hoµn khÝ x¶
igt
TÝn hiÖu thêi ®iÓm ®¸nh löa
idl
TÝn hiÖu c¶m biÕn
vÞ trÝ bím ga
®ãng
E1
M¸t ®éng c¬
Thw
TÝn hiÖu c¶m biÕn
nhiÖt ®é níc lµm
m¸t
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
ox
TÝn hiÖu c¶m biÕn oxy trong khÝ th¶i
E2
Cùc ©m (-)
Psw TÝn hiÖu c¶m biÕn vÞ trÝ bím ga më
spd C¶m biÕn tèc ®é
xe
pim
TÝn hiÖu c¶m biÕn ch©n kh«ng
fc
§Õn r¬le ®iÒu
khiÓn b¬m x¨ng
Nsw C«ng t¾c sè kh«ng
A/c
C«ng t¾c khíp
nèi ®iÖn tõ A/C.
Vf
TÝn hiÖu håi tiÕp tØ lÖ kh«ng khÝ/nhiªn
liÖu
visc
TÝn hiÖu ®iÒu
khiÓn van ch©n
kh«ng t¶i nhanh
G −
TÝn hiÖu tõ c¶m biÕn ®¸nh löa (®iÖn tõ
4c¹nh)
batt Nguån + B cho
ECU
E21
Cùc ©m (-)
W
TÝn hiÖu cho ®Ìn
kiÓm tra
G1
TÝn hiÖu tõ c¶m biÕn ®¸nh löa (®iÖn tõ
4c¹nh)
+b1
Nguån + B cho
ECU
Ne
TÝn hiÖu c¶m biÕn vËn tèc trôc cam ®Æt
trong bé chia ®iÖn.(®iÖn tõ 24 c¹nh)
+b
Nguån + B cho
ECU
igf
TÝn hiÖu x¸c nhËn ®¸nh löa
els
§Ìn pha
thg C¶m biÕn nhiÖt ®é tuÇn hoµn khÝ x¶
Egw
§Ìn b¸o nhiÖt ®é
cña chÊt xóc t¸c
chuyÓn ®æi.
Tsw Khãa nhiÖt ®é níc
act
od
C«ng t¾c sè kh«ng
cco §Õn check
connector
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
2.6. KHỐI CƠ CẤU CHẤP HÀNH.
Bao gồm các kim phun, các rơle, công tắc điện từ, sử dụng điện áp 12V
và tiêu thụ công suất lớn hơn rất nhiều so với điện áp cung cấp từ cổng ra của
vi điều khiển.
Vi điều khiển đưa ra tín hiệu dạng xung để điều khiển cơ cấu chấp
hành. Tín hiệu đưa ra có điện áp không đáp ứng được công suất của thiết bị,
do vậy phải được đưa qua bộ khuyếch đại.
Nguyên tắc chung là vi điều khiển sẽ cung cấp 1 điện áp dạng xung đến
cực điều khiển Bazơ (B) của Tranzitor làm nó phân cực thuận, do đó xuất
hiện một dòng điện từ cực Emiter (E) đến cực Connecter (C). Dòng điện này
lớn hơn rất nhiều so với dòng điều khiển cung cấp từ vi điều khiển.
Hình 2.19. Sơ đồ khối điều khiển cơ cấu chấp hành.
Hệ thống mạch điện .
• Điều khiển kim phun nhiên liệu.
• Điều khiển đánh lửa.
• Điều khiển cơ cấu không tải.
• Các m
ạch điện của hệ thống cảm biến : nứơc làm mát, vị trí
bướm ga, cảm biến nhiệt khí nạp, cảm biến chân không, công
tắc nước làm mát
• Hệ thống cung cấp nhiên liệu.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
1. Điều khiển kim phun nhiên liệu.
Động cơ 5A-FE sử dụng kiểu phun nhiên liệu kiểu phun đồng thời.
Khóa điện
Kim phun điện
trở cao
Hình 2.20. Mạch điện điều khiển kim phun.
Các kim phun mắc song song với nhau. Do vậy chỉ cần cung cấp một
xung điều khiển thì tất cả các kim phun sẽ đồng loạt được kích hoạt. Cuộn
điện từ trong kim phun là loại kim phun điện trở cao (high resistance injector)
do vậy không cần sử dụng thêm điện trở kéo bên ngoài. Đo bằng đồng hồ vạn
năng xác định được điện trở của các kim phun là 23Ω.
Tồn tại hai loại điều khiển kim phun là : điều khiển bằng điện áp (voltage
controlled injector) và đi
ều khiển bằng dòng điện (current controlled
injector) .
Điều khiển kiểu
điện áp
Điều khiển kiểu
dòng điện
Cuộn từ trở
Kim phun điện
trở thấp
Kim phun điện
trở cao
Kim phun điện
trở cao
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
A : Transistor đóng
B : Kim phun mở
Dòng
điện
(A)
Hình 2.31. Phản ứng của kim phun.
Nhận thấy khi điều khiển kiểu dòng điện với tín hiệu hồi tiếp đóng và
mở transistor ‘chắc’ hơn. Kim phun mở nhanh hơn và đóng ngay sau khi kết
thúc xung điều khiển.
2. Điều khiển đánh lửa.
Động cơ 5A-FE sử dụng hệ thống đánh lửa tích hợp trong bộ chia
điện : bao gồm bộ chia điện (sử dụng con quay chia điện), cảm biến vị trí tử
điển (G), cảm biến vận tốc trục cam, bôpin cao áp các bộ phận điều khiển bán
dẫn khác, cùng với sự điều khiển của ECU. Các tín hiệu đánh lửa sớm do
ECU quyết định, do vậy không sử dụng điều khiển góc đánh lửa sớm bằng
chân không.
Hình 2.32. Mạch điều khiển đánh lửa.
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
Tại bộ chia điện có 7 đầu dây ra, bao gồm :
1) IGF (xác nhận đánh lửa): Sức điện động đảo chiều tạo ra khi dòng
điện trong cuộn sơ cấp bị ngắt sẽ làm cho mạch điện này gửi một
tín hiệu IGF đến ECU, nó sẽ biết được việc đánh lửa có thực sự
diễn ra hay không nhờ tín hiệu này.
2) IGT (thời điểm đánh lửa): ECU động cơ gửi một tín hiệu IGT đến
IC đánh lửa dựa trên tín hiệu từ cảm biến sao cho đạt được thời
điểm đánh lửa tối ưu.Tín hiệu IGT này phát ra chỉ ngay trước thời
điểm đánh lửa được tính toán bởi bộ vi xử lý, sau đó t
ắt ngay.
Bugi sẽ phát tia lửa điện khi tín hiệu này tắt đi.
3) NE: Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để nhận biết tốc độ
động cơ. Tín hiệu NE được sinh ra trong cuộn dây nhận tín hiệu
nhờ roto. Roto tín hiệu NE có 24 răng. Nó kích hoạt cuộn dây
nhận tín hiệu NE 24 lần trong một vòng quay của bộ chia điện.
4) G-: Dây trung hòa c
ủa c ảm biến vận tốc trục cam và cảm biến tử
điểm hành trình xylanh.
5) G1: Tín hi
ệu G báo cho ECU biết góc trục khuỷu tiêu chuẩn.
Được sử dụng để xác định thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu
so với điểm chết trên (TDC) của mỗi xylanh.
6) Transistor công su
ất điều khiển đóng cắt mạch cung cấp điện từ
acquy cho cuộn sơ cấp của bopin cao áp.
7) IG (-): Cực âm (-) của cuộn sơ cấp.
3. Điều khiển cơ cấu không tải.
Hệ thống ISC điều khiển tốc độ không tải bằng một van ISC để thay
đổi lượng khí đi tắt qua bướm ga phụ thuộc vào các tín hiệu từ ECU động cơ.
Động cơ 5A-FE sử dụng loại van điều khiển bằng hệ số tác dụng: Kết cấu của
loại van ISC này như hình vẽ. Khi dòng điện chạy qua do tín hiệu từ ECU
động cơ, cuộn dây bị kích thích và van chuyển động. Điều này sẽ thay đổi khe
hở giữa van điện từ và thân van, điều khiển được tốc độ không tải. (Tốc độ
không tải nhanh được điều khiển bằng một van khí phụ). Trong hoạt động
thực tế, dòng điện qua cuộn dây được bật tắt khoảng 100lần/giây, nên vị trí
của van điện từ được xác định bằng tỷ lệ giữa thời gian dòng điện chạy qua so
TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
