Mục lục:
ME-Motronic là thế hệ tiếp theo của LH-Motronic. Điểm mới cơ bản là kỹ thuật điều chỉnh hòa khí bằng thông số điều chỉnh mô-men xoắn thay vì khối lượng gió như của LH-Motronic (Air Mass). Điều này cần đến việc sử dụng một bàn đạp ga điện tử (chức năng ga điện tử). Ngoài ra, chức năng tự chẩn đoán trực tiếp (EOBD) cũng được tích hợp trong hệ thống, thứ mà LH-Motronic chưa được trang bị.
Đối với các hệ thống phun xăng điện tử thông thường, người lái xe điều khiển trực tiếp độ mở của van bướm ga bằng bàn đạp ga. Khi đó, khối lượng không khí nạp và lượng nhiên liệu phun tương ứng được kết hợp với tốc độ quay động cơ (các đại lượng điều khiển chính) để xác định yêu cầu về mô-men xoắn cần thiết. Những yêu cầu thêm về mô-men xoắn, thí dụ như khi mở máy điều hòa, được xem như các đại lượng gây nhiễu, buộc hệ thống phải tự động điều chỉnh lại, thí dụ qua việc điều chỉnh tốc độ không tải. Khi áp dụng kỹ thuật điều chỉnh mô-men xoắn, vị trí của bàn đạp ga không còn giữ vai trò duy nhất và chủ đạo trong việc tạo ra mô-men xoắn được yêu cầu. Tất cả các hệ thống và thiết bị có ảnh hưởng đến mô-men xoắn truyền động, thí dụ như hộp số tự động, máy điều hòa, bộ gia nhiệt cho bộ xúc tác, các hệ thống an toàn như hệ thống điều chỉnh độ trượt truyền động (ASR) và chương trình cân bằng điện tử (ESP), cùng được sử dụng cho việc tính mô-men xoắn cần thiết. Motronic dùng một đại lượng thay thế để thể hiện các yêu cầu của từng hệ thống với những mức độ ưu tiên khác nhau. Thí dụ: bật máy điều hòa thì mô-men xoắn truyền động bị giảm. Để tránh điều này, khi nhận được tín hiệu yêu cầu bật máy điều hòa, ECU sẽ điều khiển mở van bướm ga và tăng lượng nhiên liệu phun trước khi máy điều hòa chính thức được bật. Trong một số trường hợp, góc đánh lửa sớm cũng được thay đổi để thay đổi mô-men xoắn. Để có thể thực hiện điều này, vị trí của bướm ga phải độc lập với bàn đạp ga (không còn kết nối cơ trực tiếp bằng dây thép) bằng cách sử dụng van bướm ga điện tử. Nghĩa là vị trí của bàn đạp ga chỉ được xem là yêu cầu mô-men xoắn từ người lái và phải được kết hợp với yêu cầu mô-men xoắn từ các hệ thống khác, thí dụ khi hệ thống ASR được kích hoạt, thì bướm ga mới thay đổi tương ứng (một cách gián tiếp).
Ký tự M có nghĩa là Motor management
Ký tự E có nghĩa là E-gas (bàn đạp gas điện tử)
Các hệ thống con của ME-Motronic
Hệ thống nạp khí: Điểm khác biệt cơ bản và rõ rệt so với hệ thống cũ là sự xuất hiện của chức năng ga điện tử (E-gas). Theo đó, yêu cầu mô-men xoắn từ người lái được nhận biết qua mô đun bàn đạp ga. Vì lý do an toàn, bàn đạp ga sử dụng đồng thời 2 biến trở kiểu chiết áp hoặc 2 cảm biến Hall được tích hợp trong mô đun bàn đạp ga. Qua các tín hiệu điện áp được tạo ra, ECU xác định vị trí và tốc độ chuyển động của bàn đạp ga. Từ các biểu đồ đặc trưng, ECU tính toán mô-men xoắn cần thiết và hợp lý, và điều khiển một động cơ điện đưa van bướm ga đến vị trí phù hợp được giám sát bởi 2 chiết áp. Vì vậy, bàn đạp ga không còn kết nối cơ học trực tiếp với van bướm ga (drive by wire = chạy bằng dây điện). Trường hợp các tín hiệu của hệ thống bị gián đoạn hoặc không rõ thì van bướm ga được đưa về vị trí mặc định cho chế độ vận hành khẩn cấp.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Hệ thống nhiên liệu một đường cấp tích hợp với mô đun tiếp vận trong thùng nhiên liệu ngày càng được sử dụng nhiều hơn để đảm bảo việc cung cấp nhiên liệu. Với hệ thống cung cấp nhiên liệu một đường cấp (hệ thống không sử dụng đường hồi nhiên liệu về thùng), áp suất nhiên liệu thường được giữ cố định 3 bar, cao hơn áp suất môi trường. Khi áp suất trong đường ống nạp thay đổi thì độ chênh áp ở kim phun cũng thay đổi, dẫn đến lượng phun nhiên liệu khác nhau. Do vậy, ECU cần điều chỉnh tăng hoặc giảm thời gian mở vòi phun để bù vào sự thay đổi độ chênh áp này. Theo đó, ECU sử dụng cảm biến áp suất để đo áp suất trong đường ống nạp.
Hệ thống giảm phát thải ô nhiễm: Trong nhiều năm qua, các đạo luật bảo vệ môi trường ngày càng trở nên khắt khe hơn và buộc các hệ thống giảm phát thải ô nhiễm trên động cơ phải được mở rộng và cải tiến không ngừng.
Hệ thống hình thành hòa khí: Hệ thống sử dụng bộ đo khối lượng không khí bằng màng nhiệt hai chiều cho phép đo chính xác khối lượng không khí và vận hành động cơ với λ (lambda) có biên độ dao động hẹp hơn.
Bên cạnh đó, việc sử dụng cảm biến dải rộng thay cho cảm biến điện áp nhảy cho phép cải thiện hơn nữa độ chính xác của điều chỉnh trị số λ.
Việc sử dụng đĩa phát xung khởi động nhanh ở trục cam tạo điều kiện để xác định ĐCT đánh lửa sớm hơn và cho phép động cơ khởi động sớm hơn.
Hệ thống thông hơi thùng nhiên liệu: Hệ thống cung cấp nhiên liệu được thiết kế kín với không khí bên ngoài. Bình lọc than hoạt tính sẽ được thông hơi khi van tái sinh và van chặn đồng thời được mở.
Hồi lưu khí thải: Khí thải sau khi làm mát được nạp ngược lại buồng đốt cho phép giảm sự phát thải khí NOx. Để đạt được điều này, hệ thống hồi lưu khí thải sử dụng một bộ làm mát.
Hệ thống nạp không khí thứ cấp: Hệ thống này gồm có bơm thứ cấp và van thứ cấp được sử dụng trong giai đoạn khởi động lạnh để nạp không khí vào đường ống thải nhằm khử (ND: oxy hóa) CO và HC phát thải. Nhiệt độ sinh ra từ quá trình oxy hóa giúp bộ xúc tác nhanh chóng đạt được nhiệt độ vận hành.
Đưa vào sử dụng OBD (chẩn đoán trên xe): Sự giám sát phải được bảo đảm đối với tất cả các thành phần nếu hư hỏng có thể dẫn đến sự thay đổi phát thải ô nhiễm. Mọi sự cố phải được lưu trữ và thông báo kịp thời.
Hệ thống điều khiển điên tử của ME-Motronic
Ngoài các cảm biến và các phần tử chấp hành được sử dụng trong hệ thống LH-Motronic đời cũ, hệ thống ME-Motronic còn được trang bị thêm các bộ phận sau (xem sơ đồ khối và sơ đồ mạch điện phía dưới).
Cảm biến áp suất trong đường ống nạp B9: Cảm biến này cung cấp cho ECU tín hiệu áp suất đường ống nạp để hiệu chỉnh thời gian phun tương ứng với sự thay đổi của độ chênh áp ở kim phun (giữa áp suất nhiên liệu và áp suất đường ống nạp). Ngoài ra, ECU còn dựa trên tín hiệu của cảm biến này để tính toán dòng không khí làm sạch cho bộ lọc bình than hoạt tính. Khi bộ đo khối lượng không khí bị hỏng, một tín hiệu thay thế gần chính xác cho khối lượng không khí nạp có thể được tạo ra bởi cảm biến áp suất đường ống nạp. Cảm biến này được nối qua các chân 49, 50 và 53 (mass) với ECU.
Cảm biến chênh áp B10: Để kiểm tra độ kín của thùng nhiên liệu, áp suất trong thùng được giám sát bởi chức năng tự chẩn đoán. Cảm biến này được nối với ECU qua các chân 51, 52 và 53 (mass).
Cảm biến Lamda II B11: Cặp cảm biến λ được lắp trước và sau bộ xúc tác khí thải, phục vụ cho việc giám sát chức năng của bộ xúc tác này. Nếu cảm biến Lamda II bị hỏng thì sự cố này được OBD phát hiện và lưu trữ. Chức năng điều chỉnh bằng cảm biến Lamda I tiếp tục được thực hiện, tuy nhiên ECU không còn giám sát chức năng của bộ xúc tác nữa. Tín hiệu của cảm biến có thể được kiểm tra bằng Oscilloscope ở các chân 10 và chân 11. Bộ gia nhiệt của cảm biến được điều khiển qua chân 9 (mass) và K1 (điện áp nguồn).
Cảm biến vị trí bàn đạp ga B12: Ở bàn đạp ga điện tử, thông tin về vị trí và tốc độ di chuyển của bàn đạp ga cho biết yêu cầu của người lái. ECU đọc tín hiệu tạo ra từ hai chiết áp đặt trong mô đun bàn đạp ga thông qua các chân 37, 38, 39 nối với chiết áp 1, và các chân 40, 41 và 42 nối với chiết áp 2.
Cảm biến vị trí bướm ga B4: Vị trí của van bướm ga phải được ECU ghi nhận một cách chính xác để có thể so sánh trị số thực tế với trị số mong muốn. Vì lý do an toàn và chính xác, 2 chiết áp cũng được sử dụng tương tự như ở bàn đạp ga. Khi hệ thống giám sát ga điện tử kiểm tra độ tin cậy của 4 chiết áp này và cho kết quả sai lệch với trạng thái mong muốn thì tín hiệu thay thế sẽ được sử dụng đầu tiên. Trong các tình huống khẩn cấp, thí dụ như khi 2 chiết áp ở van bướm ga cung cấp tín hiệu khác nhau, thì van bướm ga chỉ mở vừa đủ để động cơ có thể vận hành ở tốc độ thấp. Tín hiệu của cảm biến có thể được kiểm tra ở các chân 31, 32, 33 (bộ chiết áp 1) và các chân 31, 33, 34 (bộ chiết áp 2) của giắc cắm ECU.
Motor điều khiển van bướm ga B4: Motor điện điều khiển van bướm ga được điều khiển bởi ECU thông qua chân 35 và 36. Vị trí van bướm ga được tính từ việc ECU xác định mô-men xoắn định mức. Điều này có thể được tạo ra bởi một lượng khí nạp riêng biệt, lượng khí này lại cần đến một vị trí bướm ga nhất định. Nếu động cơ dẫn động bị hỏng thì van bướm ga luôn được mở ở một vị trí chạy khẩn cấp và chỉ cho phép động cơ vận hành ở tốc độ thấp.
Bơm nạp không khí thứ cấp M1: Tùy theo nhiệt độ động cơ, không khí sạch được bơm trong một thời gian giới hạn vào cổ xả phía sau xu-páp xả của động cơ. Bơm này được cung cấp điện áp qua rơle K3, trong đó nguồn điện dương được nối đến role chính K1 và nối mass ở đầu kẹp 31. Hoạt động của bơm được giám sát bởi chức năng tự chẩn đoán của ECU.
Van nạp không khí thứ cấp Y9: Van này bảo vệ bơm nạp không khí thứ cấp và ngăn cản khí thải nóng đi ngược vào bơm khi bơm không hoạt động. Van chỉ mở khi được cấp điện áp nguồn từ rơle K1 và nối mass từ chân 19 của ECU.
Van chặn Y8. Van này có nhiệm vụ khóa dòng không khí đi vào bình than hoạt tính khi kết thúc chu kỳ tái sinh. Nó được mở song song với van thông hơi bình nhiên liệu với điện áp nguồn được cấp từ rơle chính K1 và ECU điều khiển đầu dây còn lại nối mass qua chân 18.
| B1 | Cảm biến tốc độ quay ở trục khuỷu | B10 | Cảm biến chênh áp | S2 | Công tắc hành trình của bàn đạp ly hợp |
| B2 | Cảm biến pha ở trục cam | B11 | Cảm biến Lamda II có bộ gia nhiệt | S3 | Công tắc hành trình của bàn đạp ly hợp |
| B3 | Bộ đo khối lượng không khí | B12 | Cảm biến vị trí bàn đạp ga | T1, T2 | Các cuộn dây đánh lửa đôi |
| B4 | Cảm biến vị trí của van bướm ga với động cơ dẫn động van | F1…F8 | Các cầu chì | Y1…Y4 | Các kim phun |
| B5 | Cảm biến nhiệt độ động cơ B6 Cảm biến Lamda I có bộ gia nhiệt | K1 | Rơle điều khiển bơm nhiên liệu | Y6 | Van tái sinh |
| B7 | Cảm biến nhiệt độ không khí nạp | A | ECU của hệ thống ME-Motronic | Y7 | Van hồi lưu khí thải |
| B8 | Cảm biến kích nổ | K3 | Rơle bơm nạp không khí thứ cấp | Y8 | Van chặn |
| B9 | Cảm biến áp suất ống dẫn khí nạp | K4 | Rơle bộ khuếch đại công suất của hệ thống đánh lửa | Y9 | Van nạp không khí thứ cấp |
| S1 | Công tắc chọn chế độ CC* | M1 | Bơm nạp không khí thứ cấp M2 Bơm điện tiếp vận nhiên liệu | 1…4 | Các đầu vào và đầu ra của các hệ thống khác |
| * CC: (Cruise Control) điều khiển chân ga tự động | |||||
Kết nối ECU của hệ thống Motronic với các hệ thống khác qua CAN-bus
Mọi dữ liệu cần thiết giúp việc tạo hòa khí một cách chính xác cho mọi trạng thái và tình huống vận hành phải được chuyển đến ECU của động cơ. Vì thế, tất cả các hộp điều khiển có thể ảnh hưởng đến truyền động của xe được kết nối với nhau bằng một hệ thống truyền dẫn cao tốc (CAN-Bus).
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)
