Nguyên lý điều chỉnh tỷ lệ của hỗn hợp khí cháy và định lượng nhiên liệu trong EFI

Nếu như ở bộ chế hoà khí, lượng nhiên liệu được hút vào các xi lanh của động cơ chỉ phụ thuộc vào độ chênh áp giữa họng khuyếch tán và áp suất trong buồng phao, thì đối với hệ thống phun xăng điện tử, lượng nhiên liệu phun vào được tính toán kỹ càng bởi ECU dựa trên các thông số hoạt động của động của động cơ đo được nhờ các cảm biến. Về mặt định lượng nhiên liệu, có thể chia EFI ra thành hai hệ thống: hệ thống định lượng chính và hệ thống phun bổ xung.

Hệ thống định lượng chính
– Hệ thống định lượng chính có nhiệm vụ điều khiển quá trình phun sao cho luôn luôn đảm bảo tỷ lệ lý tưởng giữa không khí và nhiên liệu trong hỗn hợp khí cháy (tỷ lệ 14.7:1). Điều này được thực hiện như sau: bộ phận đo lưu lượng khí nạp cung cấp tín hiệu về lượng khí nạp cho ECU, dựa trên cơ sở đó ECU sẽ tính toán lượng xăng phun cần thiết. Lượng xăng phun này còn được gọi là lượng phun cơ bản.
– Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống định lượng chính được thể hiện trên hình dưới. Nó bao gồm 3 phần cơ bản như sau: cấp không khí, cấp nhiên liệu và điều khiển phun.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống định lượng chính
+ Mạch cấp khí. Khi bướm ga mở, không khí được hút qua bầu lọc rồi đi qua bộ phận đo lưu lượng không khí, bướm ga để đi vào đường ống nạp của động cơ.

+ Mạch cấp nhiên liệu. Bơm xăng (chạy bằng điện) hút xăng từ trong thùng, đẩy qua bầu lọc đi vào đường phân phối xăng và tạo nên áp suất thường trực tại các vòi phun của các xi lanh. áp suất này được khống chế bởi một van điều áp, lượng nhiên liệu thừa sẽ đi qua van này để hồi về thùng.
+ Mạch điều khiển phun. Mạch này chuyển thông tin về lượng khí nạp thành tín hiệu điện và báo về ECU. Dựa trên tín hiệu này cùng với tín hiệu về số vòng quay của động cơ lấy được từ mạch sơ cấp của tăng điện, ECU sẽ tính toán lượng xăng cần phun và phát tín hiệu điều khiển vòi phun. Nhận được tín hiệu này, van điện của vòi phun sẽ mở và nhiên liệu được phun vào đường ống nạp. Tín hiệu điều khiển vòi phun phải chứa đựng 2 thông tin: thời điểm phun và thời gian phun.
+ Thời gian phun có ý nghĩa rất quan trọng đối với hệ thống phun xăng, bởi vì chính nó quyết định lượng nhiên liệu do vòi phun cung cấp (xem phần vòi phun). Tín hiệu điều khiển vòi phun phải có độ dài tỷ lệ với lượng nhiên liệu cần phun và độ dài này cũng chính là thời gian phun.
+ Thời điểm phun Ngược lại, đối với hệ thống phun xăng, thời điểm phun không có ý nghĩa quan trọng như trong hệ thống phun nhiên liệu của động cơ diezel. Do vậy, trên thực tế có thể gặp các hệ thống phun xăng có các chế độ phun khác nhau, chủ yếu là 2 chế độ: phun đồng thời và phun theo pha làm việc của xi lanh.

+ Ở chế độ phun đồng thời, tất cả các vòi phun hoạt động đồng thời vào cùng một thời điểm. Số lần phun trong một chu kỳ làm việc của động cơ có thể là 2 (một lần phun sau một vòng quay của trục khuỷu) hoặc 1 (một lần phun sau hai vòng quay của trục khuỷu).
+ Ở chế độ phun theo pha làm việc của xi lanh, mỗi vòi phun chỉ phun một lần sau một chu kỳ làm việc của động cơ. Trong trường hợp này, cần phải có thêm một cảm biến nữa liên hệ với trục cam hoặc bộ phân phối đánh lửa để nhận biết pha làm việc của các xi lanh. Thời điểm bắt đầu phun có thể là trong hành trình xả hoặc cuối hành trình nén. Như vậy, ở chế độ này, các vòi phun làm việc theo đúng thứ tự làm việc của các xi lanh.

Hệ thống phun điều chỉnh
– Hệ thống định lượng chính, như đã trình bày trên đây, đảm bảo cung cấp hỗn hợp khí cháy theo tỷ lệ lý tưởng (14.7:1) cho động cơ. Tuy nhiên, động cơ thường phải hoạt động trong những điều kiện rất khác nhau, ở những chế độ tải rất khác nhau và tỷ lệ này không phải lúc nào cũng là thích hợp. Chẳng hạn, khi khởi động động cơ nguội hoặc khi động cơ phải làm việc với tải lớn thì cần phải cấp cho nó hỗn hợp đậm đặc hơn. Do vậy cần phải có các chế độ phun bổ xung để điều chỉnh hỗn hợp có tỷ lệ phù hợp với điều kiện làm việc của động cơ. Lượng phun bổ xung được gọi là lượng phun điều chỉnh.
– Để có được các thông tin về chế độ làm việc của động cơ thì phải có các cảm biến đo các thông số tương ứng. Tín hiệu từ những cảm biến này sẽ là cơ sở để ECU tính toán lượng xăng bổ xung cần thiết.

– Nếu như hệ thống định lượng chính cần có 2 thông tin: lượng khí nạp và số vòng quay của động cơ, thì hệ thống phun điều chỉnh thường có đòi hỏi những thông tin bổ xung sau:

Sơ đồ điều khiển phun điều chỉnh

– Có hai phương pháp phun điều chỉnh. Ở phương pháp thứ nhất, ECU phân tích các tín hiệu thu được từ các cảm biến và tính toán lượng phun điều chỉnh thích hợp. Phương pháp thứ hai sử dụng một số bộ phận phun bổ xung độc lập mà không cần có sự điều khiển trực tiếp của ECU (vòi phun khởi động nguội điều khiển bằng tiếp điểm đóng mở theo nhiệt độ, van khí sấy nóng động cơ ở chế độ không tải).

Kỹ thuật và tư vấn, Tin tức, Xe+

Nguyễn Đình Ý Đạt