Mục lục:

• Các hệ thống con của hệ thống phun đơn điểm
• Các bộ phận của hệ thống phun xăng đơn điểm
• Hệ thống điều khiển điên tử trên phun xăng đơn điểm
• Chức năng chẩn đoán

Trong hệ thống phun xăng đơn điểm, tất cả các xy-lanh của động cơ được cung cấp nhiên liệu từ một van phun đặt trước van bướm ga.

Hệ thống phun xăng đơn điểm (SPI = Single Point Injection = phun đơn điểm) là hệ thống phun xăng được điều khiển điện tử với một van phun điện từ duy nhất, phun nhiên liệu ở vị trí trước van bướm ga. Trong mỗi chu kỳ làm việc của động cơ, ECU điều khiển mở vòi phun tương ứng với số xy-lanh của động cơ. (Xem thêm: Phun xăng gián tiếp, Phun xăng đơn điểm).

Các hệ thống con của hệ thống phun đơn điểm

Hệ thống hút gió: Không khí được hút và lọc bởi lọc gió, sẽ đi qua cụm phun chính. Tại đây, một cảm biến nhiệt độ khí nạp được sử dụng để đo nhiệt độ của dòng không khí và gửi tín hiệu dạng điện áp về ECU. ECU điều khiển động cơ xoay van bướm ga, cũng được đặt trên cụm phun chính, để điều chỉnh lượng không khí nạp cần thiết cho chế độ chạy không tải sao cho tốc độ không tải được giữ ổn định theo trị số tiêu chuẩn được lưu trong bộ nhớ. Nhiên liệu được phun vào không khí nạp ngay trước van bướm ga (hình thành hòa khí bên ngoài). Nhờ lực hút từ áp suất chân không tạo ra bởi các xy-lanh, lượng hòa khí sau khi được điều chỉnh bởi bướm ga, sẽ đi qua các đường ống nạp rồi đi vào trong các xy-lanh tại thời điểm xu-páp hút đang mở. Để tránh việc ngưng tụ quá nhiều hòa khí trên thành đường ống nạp khi động cơ lạnh, thành đường ống nạp hoặc hòa khí được làm nóng bằng bộ gia nhiệt.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Nhiên liệu được một bơm điện chuyển từ thùng chứa đến cụm phun chính sau khi được lọc tại bộ lọc nhiên liệu. Bộ điều áp gắn ở đường hồi, giữ áp suất nhiên liệu cố định ở khoảng 1 bar (hệ thống áp suất thấp). Khi van phun điện từ được cấp điện, nhiên liệu được phun vào không khí nạp trước van bướm ga.

Thu thập các số liệu vận hành: Những thông tin chính về tình trạng vận hành của động cơ bao gồm độ mở bướm ga và tốc độ quay động cơ n (là các đại lượng điều khiển chính, hệ thống α-n). Từ các đại lượng này, ECU xác định lượng nhiên liệu phun cơ bản (lượng) và qua đó thời gian phun cơ bản. ECU sử dụng thêm các thông tin khác như nhiệt độ không khí, nhiệt độ động cơ và tỷ lệ hòa khí từ cảm biến λ (cảm biến Oxy) để xác định chính xác lượng nhiên liệu cần cung cấp (qualicative).

Các bộ phận của hệ thống phun xăng đơn điểm

Bộ điều áp nhiên liệu: Áp suất nhiên liệu trong hệ thống được giữ cố định ở 1 bar. Nhờ đó, lượng nhiên liệu được phun sẽ tỷ lệ với thời gian mở của van phun. Nếu áp suất của bơm cao hơn áp suất của hệ thống thì van đĩa chịu lực lò xo sẽ mở ra để xả bớt nhiên liệu về đường hồi. Trước khi đến bộ điều áp, nhiên liệu chảy tràn qua van phun và làm nguội nó. Nhờ đó, tính năng khởi động nóng được cải thiện.

Hệ thống điều khiển điên tử trên phun xăng đơn điểm

Hệ thống điều khiển phun xăng đơn điểm hoạt động theo nguyên tắc NXX (Nhập-Xử lý-Xuất). ECU nhận tín hiệu điện từ các cảm biến để xác định tình trạng vận hành khác nhau và sử dụng các biểu đồ đặc trưng, lưu trong bộ nhớ, để tính toán những trị số đầu ra cần thiết, sau đó xuất tín hiệu điện điều khiển các phần tử chấp hành tương ứng (xem sơ đồ khối và sơ đồ mạch điện, Hình dưới).

ECU điều khiển phun xăng đơn điểm có những chức năng sau:

• Làm đậm hòa khí lúc khởi động,
• Chạy nóng máy,
• Tăng tốc và tải toàn phần,
• Cắt nhiên liệu khi thả trôi,
• Điều chỉnh, điều khiển khởi động nóng,
• Giới hạn tốc độ quay động cơ,
• Điều chỉnh thích nghi tốc độ không tải,
• Điều khiển rơle của bơm nhiên liệu,
• Điều khiển van tái sinh bình than hoạt tính,
• Chế độ chạy khẩn cấp (giới hạn tính năng động cơ),
• Tự chẩn đoán.

Tốc độ quay động cơ: ECU đo tốc độ quay động cơ từ tín hiệu của cảm biến Hall gắn trong bộ chia điện. ECU kết hợp tốc độ quay động cơ và vị trí của van bướm ga để xác định thời gian mở kim phun nhằm cung cấp lượng nhiên liệu cơ bản. Nếu cảm biến B5 bị hỏng thì động cơ không hoạt động được vì ECU không thể xác định được lượng nhiên liệu cần cung cấp và số lần phun. Tín hiệu cảm biến B5 được kiểm tra ở chân 26 (đầu kẹp 7), chân 27 (đầu kẹp 8h) của ECU và đầu kẹp 31 (đầu kẹp 31d).

Vị trí van bướm ga: Thông tin này được ECU xác định từ tín hiệu điện áp của cảm biến vị trí bướm ga gắn trong cụm phun chính. ECU sử dụng các biểu đồ đặc trưng để tính ra góc mở của van bướm ga từ biên độ của điện áp đo được và kết hợp với tốc độ quay động cơ để xác định lượng không khí nạp. Trường hợp điện áp đo được có trị số cực lớn nghĩa là động cơ được yêu cầu làm việc ở chế độ tải toàn phần, ECU nhận biết điều này và chuyển sang chế độ chạy với hòa khí đậm, đồng thời, tạm dừng chức năng điều chỉnh. Độ biến thiên điện áp theo đơn vị thời gian cho biết yêu cầu cần tăng tốc. Nếu độ biến thiên này lớn hơn một trị số được định sẵn thì hoà khí sẽ được làm đậm và chức năng điều chỉnh cũng được tạm dừng. Khi cảm biến B3 bị hỏng thì tùy theo tình huống, ECU có thể cho động cơ làm việc trong chế độ vận hành khẩn cấp (ND: an toàn trong một giới hạn nhất định) dựa trên thông tin từ cảm biến. Tín hiệu cảm biến B3 dược kiểm tra ở chân 7, chân 8, chân 18 của ECU và đầu kẹp 31.

Vị trí chạy không tải: ECU kiểm tra trạng thái của tiếp điểm không tải Y2 được gắn ở cơ cấu chỉnh vị trí van bướm ga. Nếu van bướm ga đang ở vị trí không tải thì chức năng điều chỉnh tốc độ không tải hay chức năng cắt nhiên liệu khi thả trôi sẽ được kích hoạt, và ngược lại. Tín hiệu cảm biến Y2 được kiểm tra tại chân 3, đầu kẹp 31M.

Nhiệt độ không khí nạp: Thông tin này được đo bằng một nhiệt điện trở B1 có hệ số nhiệt điện trở âm (NTC) gắn trong cụm phun chính. Khi nhiệt độ tăng, độ sụt điện áp đo tại chân cảm biến sẽ giảm. ECU sử dụng thông tin từ cảm biến này để phun thêm nhiên liệu (lên đến 20 %) khi nhiệt độ thấp. Điện trở chuyển tiếp tăng, thí dụ như khi các đầu nối bị ăn mòn, có thể làm cho ECU cung cấp sai lượng nhiên liệu cần thiết và tạo hòa khí không thích hợp với tình trạng vận hành. Nếu tín hiệu đo từ cảm biến bị mất vì đứt dây hoặc chạm dây, ECU có thể sử dụng một trị số mặc định được lưu trữ trong bộ nhớ để thay thế. Tín hiệu cảm biến B1 có thể được kiểm tra ở chân 14 và đầu kẹp 31.

Nhiệt độ động cơ (nước làm mát): Tín hiệu của cảm biến nhiệt độ động cơ (đại lượng hiệu chỉnh) được ECU sử dụng để tính toán cung cấp thêm lượng nhiên liệu hiệu chỉnh phù hợp với nhiệt độ động cơ khi động cơ lạnh. Thời gian phun được tăng thêm có thể lên đến 70 % để đảm bảo hòa khí không bị quá nhạt do nhiên liệu ngưng tụ trên thành đường ống nạp hay thành xy-lanh. Tương tự cảm biến nhiệt độ không khí, điện trở chuyển tiếp ở đầu nối tăng có thể làm sai lệch việc tạo hòa khí mong muốn. Khi hở mạch hoặc ngắn mạch, ECU có thể sử dụng một trị số mặc định được lưu trữ trong bộ nhớ. Tín hiệu cảm biến B2 được kiểm tra tại chân 2, đầu kẹp 31M.

Rơle của bơm nhiên liệu: Rơle này có nhiệm vụ cung cấp điện cho bơm điện. ECU nối chân 17 với mass sẽ tạo ra dòng điện điều khiển chạy qua cuộn dây rơle K1, sinh ra lực từ trường hút cặp tiếp điểm 30-87 đóng mạch điện. Qua cặp tiếp điểm này, nguồn điện từ đầu kẹp 30 được cấp tới bơm.

Nếu ECU không nhận được tín hiệu từ cảm biến tốc độ quay động cơ trong 3 giây thì rơle sẽ được ngắt điện và bơm dừng hoạt động. Điều này ngăn cản nhiên liệu chảy vào động cơ hoặc thoát ra môi trường khi động cơ không chạy và kim phun đang mở (chức năng cắt nhiên liệu để an toàn).

Kim phun: Nhiên liệu được phun và hóa sương tinh trước van bướm ga. Cứ mỗi 2 vòng quay của trục khuỷu, lượng nhiên liệu được phun tương ứng với số xy-lanh của động cơ. Kim phun mở khi:

• Rơle của bơm nhiên liệu K1 đóng mạch và có dòng điện chạy từ đầu kẹp 30 qua tiếp điểm rơle và điện trở hạn chế dòng đến kim.
• ECU nối chân 13 với mass.

Thời gian dẫn điện xác định lượng nhiên liệu được phun.

Cơ cấu chỉnh vị trí van bướm ga: ECU điều khiển vị trí van bướm ga để điều chỉnh ổn định tốc độ không tải ở trị số mong muốn tùy theo nhiệt độ động cơ. Khi nhận biết động cơ chạy không tải, ECU điều khiển cơ cấu chỉnh vị trí van bướm ga tại chân 23 và chân 24 để mở thêm hoặc đóng bớt van bướm ga tùy theo tốc độ quay đo được. Để điều chỉnh chính xác tốc độ không tải, ECU cần tín hiệu của cảm biến Hall B5, cảm biến nhiệt độ động cơ B2 và tiếp điểm không tải gắn trong cơ cấu chỉnh vị trí van bướm Y2.

Gia nhiệt đường ống nạp: Thành đường ống nạp được nung nóng khi động cơ lạnh giúp giảm hoặc triệt tiêu khả năng ngưng tụ nhiên liệu trên thành ống. ECU điều khiển nối chân 29 với mass để đóng tiếp điểm trong rơle K3 điều khiển nung nóng đường ống nạp. Khi đó, dòng điện từ đầu kẹp 30 chạy qua rơle K3 tới điện trở sưởi (nối điện dương). Đầu còn lại của điện trở sưởi được nối vào mass ở đầu kẹp 31.

Chức năng chẩn đoán

Những hệ thống phun xăng điện tử thế hệ mới có chức năng ghi nhận và lưu giữ các lỗi sự cố vận hành, và cho phép đọc những lỗi này bằng thiết bị chuyên dụng (Máy đọc lỗi), thay vì mã hóa những lỗi này bằng đèn chớp để thông báo như ở những hệ thống phun xăng điện tử thế hệ cũ. Hệ thống mới còn có khả năng tự chẩn đoán tình trạng ở các phần tử chấp hành như cơ cấu chỉnh vị trí van bướm ga, rơle điều khiển bộ gia nhiệt đường ống nạp, và van tái sinh bình than hoạt tính.

Xem thêm:

• Phun xăng điện tử (Phần 1: Nguyên lý cơ bản)
• Phun xăng điện tử (Phần 2: Thiết kế và chức năng)
• Phun xăng điện tử (Phần 3: Phun xăng đơn điểm)
• Phun xăng điện tử (Phần 4: Phun xăng gián tiếp LH – Motronic)
• Phun xăng điện tử (Phần 5: Phun xăng gián tiếp ME – Motronic)
• Phun xăng điện tử (Phần 6: Phun xăng trực tiếp MED – Motronic)
• Phun xăng điện tử (Phần 7: Phun xăng kép)