Cơ khí chế tạo máy - Phun xăng điện tử

Phun xăng điện tử I, Giới thiệu chung: Hệ thống phun xăng điện tử (FI-Fuel Injection system) thương hiệu độc quyền của Honda là PGM-FI được đưa vào xe gắn máy từ năm 1992 với xe scooter model Pantheon ở châu Âu. Năm 1982 xe Honda CX500TURBO là xe mang thương hiệu đầu tiên của động cơ FI trên thế giới. Hệ thống FI cho phép giảm 1/3 khí thải Hydro-carbon, khí CO - đáp ứng tiêu chuẩn EURO và vận hành tiết kiệm xăng nhất. Để có được tính năng về môi trường, tiết kiệm nhiên liệu thì hệ thống FI có khác động cơ thông thường, cách vận hành, bảo dưỡng không? Chúng ta cùng nhau trao đổi nhé: 1. Mô hình cơ bản của động cơ FI: Về cơ bản thì động cơ FI cũng giống như động cơ thông thường. Chỉ khác nhau ở chỗ thay bằng phun xăng qua kim xăng, FI phun qua van được điều khiển bởi hệ thống ECU (engine control unit )-tạm dịch là bộ điều khiển động cơ. ECU sẽ căn cứ vào các đầu cảm biến - sensor Trong đó cơ bản bao gồm 3 cảm biến chính đó là cảm biến về: Ta - Nhiệt độ động cơ, TPS - Vị trí của ga, Pb - Lượng phun xăng trong ống. Tôi không phải là thợ cơ khí nhưng đã bắt đầu thấy quá trình phức tạp của hệ thống FI. Và câu hỏi đặt ra là ECU, các bộ cảm biến nằm ở đâu? Nó có dễ bị lấy trộm không? Sau khi nghiên cứu thì tôi đưa các bạn tham khảo các hệ thống FI. Hệ thống FI cơ bản có 8 bộ phận chính: 1. ECU - Bộ điều khiển động cơ: Nó nằm ngay cạnh chế hoà khí, được thiết kế rất nhỏ gọn - tôi chưa mở máy tham khảo xem có cần làm đai bảo vệ. Mặc dù khi mua SCR tôi đã xem động cơ của nó sau khi tháo yên xe. Hệ thống ECU thực chất là bộ vi xử lý 32 bit - lớn hơn bộ vi xử lý đầu tiên của Intel là 8 bit. ECU sẽ điều khiển mức độ phun xăng đã được lập trình thong qua các cảm biến. Cảm biến mà bạn dễ dàng nhận thấy nhất đó là đồng hồ báo nhiệt độ. So với bộ ECU 32 bit có tốc đọ xử lý nhanh hơn ECU 16bit cũ là 3.5 lần. 2. Hệ thống bơm xăng: Một trong những hệ thống không thể thiếu của FI đấy là bơm xăng. Bơm xăng sẽ tăng áp suất để đảm bảo độ phum xăng tốt trong mọi trường hợp. Hệ thống bơm xăng bao gồm máy bơm, lọc xăng, bộ tạo áp lực phun. Vì thế cho nên bình xăng của FI có thể đặt ở dưới gầm như xe SCR vì đã có máy bơm không cần đến treo cao như ở động cơ thông thường. Đây cũng là vấn đề quan trọng nếu như đi hết xăng thì sẽ bị e, chưa biết là có bị cháy máy bơm hay không? nên các bạn nhớ đổ xăng ngay khi gần hết. 3. Hệ thống cảm biến nhiệt: Hệ thống này thông báo cho ECU biết nhiệt độ của động cơ để điều chỉnh hoạt động. SCR làm mát bằng nước và quạt cưỡng bức cho phép giảm tối đa nhiệt độ động cơ để tăng hiệu suất. Theo tôi chú ý của bộ phận này là kiểm tra ngay mức dung dịch nếu thấy đồng hồ báo nhiệt quá cao. Thông thường thì hệ thống làm máy bằng nước làm việc trong chu trình kín nên sự thất thoát dung dịch làm mát sẽ rất ít. Khoảng 2-3 tháng chúng ta nên kiểm tra mức dung dịch, nếu xuống đến mức lower thì nên đổ thêm. Đổ thêm bằng dung dịch màu xanh - hình như sunphát đồng để chống tạo cặn trong két nước. 4. Đầu phun xăng - injector Đầu phun xăng cũng giống như đầu phun nước rửa xe. Nó sẽ phun lượng xăng theo sự điều chỉnh của ECU. Đầu này có lẽ sẽ không bị mòn như động cơ thông thường dùng kim xăng. Hy vọng xăng chảy đá mòn cũng phải 10 năm. 5. Ống dẫn xăng: Cũng như các loại động cơ khác ống dẫn xăng bắt đầu từ bình xăng đến chế hoà khí. 4. Tạm gọi là hệ thống chế hoà khí: Hôm nay chúng ta tham khảo đến hệ thống này, nó rất phức tạp. Như đã nói ở trên FI gồm 3 cảm biến như đã nêu, trong hệ thống này còn có thêm 2 cảm biến nữa. Các bộ phận của nó bao gồm: - Quả ga - Cảm biến về góc ga (góc tay ga khi chúng ta vặn tăng giảm tốc) - Van điều khiển tốc độ động cơ - Cảm biến về áp suất - Cảm biến nhiệt (đã nêu) Đây là trái tim của động cơ FI, chúng ta cũng không phải là những nhà cơ khí, sửa chữa chuyên nghiệp nên hệ thống này nêu ra chỉ để tham khảo. Chỉ biết rằng tiền thân của FI dùng 2 cylinder - (2 piston) có kích cỡ rất to và phức tạp. Trên đây là hình mô tả kích cỡ của FI phổ thông và FI nhỏ gọn cho dòng xe gắn máy. Các linh kiện được gồm các bộ cảm biến, van, ECU được làm nhỏ gọn lại cho động cơ 1 cylinder cho phân khối từ 50-250cc. Nhìn vào mặt cắt của hệ thống chúng ta thấy nó rất nhỏ gọn. Nhìn vào mặt cắt của ECU tôi cũng không có gì ngạc nhiên nhưng sẽ có băn khoăn bởi vì dù sao thì ECU cũng đặt gần động cơ do đó nhiệt độ sẽ cao hơn 1 số nơi khác. Bản chất ECU là bộ vi xử lý mà là linh kiện bán dẫn thì phụ thuộc lớn vào nhiệt độ. Nếu nhiệt độ môi trường mùa hè vào khoảng 30 độ khi hoạt động hoặc đỗ chỗ nắng sẽ lớn hơn nhiều. Nếu đồ bán dẫn dân dụng thì khoảng trên 40 độ là hoạt sai lệch, không biết nhà thiết kế sử dụng công nghệ gì? Mọi bộ phận cũng gọn đấy chứ? không đến nỗi cồng kềnh và dễ tháo ra. Hệ thống FI phụ thuộc chính vào các cảm biến thông qua chương trình đã được lập trình sẵn. Như vậy sẽ có câu hỏi là không phải các thiết bị (bộ cảm biến, van) đều có độ chính xác như nhau nên nếu cứ dùng một chương trình lập sẵn thì cũng có sai số do chính thiết bị trên gây ra. Hồi trước tôi có thấy có công ty lập trình cho hộp đen của ô tô (loại TURBO) đáp ứng đúng các thông số vật tư của xe và còn nâng thêm cả hiệu xuất. Thế cho nên 1 số nhà cung cấp xe khuyến cáo không nên sài phần mềm này vì nếu có sự cố họ không chịu trách nhiệm. Đặt giả thiết ở VN có công ty N lặp trình bộ ECU cho phép bạn đi 100km có 1.8L mà vẫn đảm bảo được độ gia tốc & tốc độ thì bạn tính sao? Có nâng cấp không? 7-8 Là cảm biến tốc độ & cảm biến độ nghiêng Phần kết: Như các phần nêu trên bao gồm có tới 8 bộ phận chính của hệ thống FI. Bài viết này cũng không mang tính chất liệt kê hết, chính xác mọi linh kiện của FI. Chỉ mong mọi người hiểu sơ về FI và trao đổi thêm xoay quanh làm thế nào để tối ưu chiếc xe ta đang dùng. Tôi nghe mọi người nói là xe ô tô loại TURBO hay xe máy FI đi vào chỗ nào ngập nước thì coi như toi luôn. Sau khi nghiên cứu hệ thống FI của xe SCR thì tôi nhận thấy bộ phận ECU có bị ngập nước cũng không sao hết do nó làm bằng vỏ kim loại bên trong được đổ keo ê bô xy giống như vi xử lý của máy giặt. Nên trường hợp gọi là toi thì không diễn ra khi đi vào những chỗ hơi ngập tí, trời mưa... Tất nhiên là ngập nước vào động cơ thì xe nào cũng toi. Trong quyển sổ bảo hành của hãng - bằng tiếng Trung, có trong đó 4 lần bảo dưỡng đáp ứng 1 năm hay 12.000km. Sau khi nghe vợ tôi dịch, tạm kết luận như sau: trong 4 lần bảo dưỡng không thấy có hạng mục kiểm tra và điều chỉnh ECU. Như vậy ECU tạm coi như là hộp đen - không điều chỉnh - không động đến. Nhưng xét cho cùng thì cơ sở bảo dưỡng của hãng Honda sau này có chế độ kiểm tra cho hệ thống FI tại VN không nhỉ? Phụ tùng sau này thay thế có đáp ứng không? Hay lại lắp cái chế hoà khí chạy kim xăng vì không có phụ tùng? Sau 3 hôm chạy xe có các cảm nhận của bản thân về xe SCR như sau: +/ Nhược điểm: - Nếu tải nặng thì giảm sóc kém - Gầm hơi thấp - Kim chỉ xăng không chính xác - sai số tăng giảm trong khoảng 2 vạch trên 1 đoạn đường ngắn. - Chưa thấy tiếng kêu của giảm sóc +/ Ưu điểm: - Độ vọt tốt so với giá tiền và một số dòng xe khác - Chạy ít xăng, đề dễ, tiếng nổ bé Như vậy, nếu khắc phục được 1 số nhược điểm thì cũng có 1 con xe tốt. II, HIỂU VỀ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ Khác biệt giữa chế hòa khí và phun xăng điện tử Ưu điểm lớn nhất của phun xăng điện tử là tạo nên hòa khí có tỷ lệ lý tưởng ở tất cả các xi-lanh. Tuy nhiên, do phức tạp nên mỗi khi hỏng hóc, hệ thống này cũng gây nên nhiều vấn đề. Chế hòa khí (hay còn gọi là bình xăng con), được sử dụng trên cả xe máy và ôtô từ những năm đầu của ngành công nghiệp này. Nhiệm vụ của nó là hòa trộn không khí và xăng cho động cơ. Không khí và nhiên liệu sau khi đi qua chế hòa khí bị hút vào xi-lanh và thực hiện quy trình nén-nổ tại đây. Chế hòa khí chỉ có ở các động cơ xăng, còn động cơ diesel phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt. Chế hòa khí hoạt động theo nguyên tắc: Không khí đi vào qua đường dẫn hẹp (cửa phun) tạo thành chân không một phần. Do chênh lệch áp suất giữa cửa phun và bình chứa nên nhiên liệu sẽ đi qua ống phun và hòa lẫn vào dòng không khí. Nguyên lý hoạt động của chế hòa khí. Ảnh: Wikipedia. Một số xe sử dụng loại cửa phun cố định (Fixed Venturi-FV) trong khi số khác lại dụng loại cửa biến thiên VV (Variable Venturi-VV). Ở loại cửa phun biến thiên, kích thước của đường dẫn không khí thay đổi theo sự thay đổi để điều khiển lượng nhiên liệu được phân phối. Mục tiêu của tất cả các chế hòa khí là tạo nên một hòa khí có tỷ lệ khối lượng tối ưu giữa không khí và nhiên liệu là 14,7:1. Với những hòa khí đạt tỷ lệ trên, nó sẽ cháy hoàn toàn. Một hỗn hợp nào đó có tỷ lệ thấp hơn được gọi là “giàu” do có quá nhiều nhiên liệu so với không khí. Ngược lại, hỗn hợp đó được coi là “nghèo”. Hỗn hợp giàu sẽ không cháy hết do thừa nhiên liệu và gây hao xăng. Trong khi đó, hỗn hợp nghèo không sinh ra công tối đa, khiến động cơ làm việc yếu và thiếu ổn định. Để thực hiện điều này, chế hòa khí phải kiểm soát được lượng không khí đi vào động cơ và thông qua đó cung cấp một lượng nhiên liệu phù hợp. Tuy nhiên, điểm yếu của các loại chế hòa khí là chỉ đáp ứng tỷ lệ lý tưởng ở khoảng vận hành nhất định nên xe hoạt động không hiệu quả. Hệ thống phun nhiên liệu điện tử Xuất hiện sau kiểu phun nhiên liệu chế hòa khí khoảng 70 năm nhưng hệ thống phun nhiên liệu điện tử EFI (Electronic Fuel Injection) nhanh chóng trở nên phổ biến bởi nó khắc phục được điểm yếu nhất của chế hòa khí. Kim phun của hệ thống phun nhiên liệu EFI. Ảnh: Ford. Do vận hành tự động nên hệ thống EFI cần có các thông số để điều khiển kim phun đóng mở trong khoảng thời gian sao cho lượng nhiên liệu vừa đủ để tạo nên hỗn hợp lý tưởng. Các thông số cần thiết để EFI hoạt động ổn định là góc quay và tốc độ trục khuỷu, lưu lượng khí nạp, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát, tỷ lệ hỗn hợp, nồng độ oxy ở khí thải.Những số liệu này được thu thập từ các cảm biến đặt khắp nơi trong động cơ. Phân loại theo vị trí đặt kim phun, EFI được chia thành loại phun đa điểm MFI (Multiport Fuel Injection) và phun xăng tập trung (kim phun đặt trước bướm ga). Ở MFI, mỗi xi-lanh sẽ có một kim phun tức động cơ V6 sẽ có 6 kim phun và V8 sẽ có 8 kim. Không khí và nhiên liệu sẽ hòa trộn ngay tại xi-lanh. Trong khi đó, loại phun xăng tập trung chỉ có một kim phun đặt trên ống nạp cho các xi-lanh. Ưu nhược điểm của các loại Sự phổ biến của phun xăng điện tử EFI đã chứng tỏ ưu điểm lớn của nó. Khác với chế hòa khí, EFI mà đặc biệt là loại đa điểm MFI có thể tạo nên những hòa khí có tỷ lệ gần ngưỡng lý tưởng ở tất cả các xi-lanh, tùy theo điều kiện vận hành của chúng. Điều này có nghĩa hòa khí ở các buồng đốt đều cháy hết, qua đó sinh công tối đa trong khi lượng nhiên liệu tiêu thụ ở mức vừa đủ. Hoạt động của kim phun xăng. Ảnh: Leeperformanceproducts. Ngoài ưu điểm trên, EFI có thể điều chỉnh lượng xăng theo từng chế độ vận hành của động cơ. Chẳng hạn như khi khởi động, hòa khí cần giàu xăng để cháy, hệ thống sẽ phun xăng nhiều hơn. Khi động cơ đã ổn định, máy tính điều khiển sao cho nhiên liệu ở mức vừa đủ. Như vậy, xét trên phương diện sử dụng nhiên liệu, EFI rõ ràng có nhiều ưu điểm hơn so với chế hòa khí. Tuy nhiên, rắc rối của EFI bắt nguồn từ chính sự phức tạp của nó. Nếu xảy ra hỏng hóc, người sử dụng chỉ còn cách mang xe vào garage, nhờ các kỹ thuật viên dùng máy đọc lỗi để xác định nguyên nhân. Trong khi với chế hòa khí, một người thợ bình thường cũng có thể chẩn đoán và khắc phục được. Ngoài ra, EFI sử dụng rất nhiều cảm biến nên chỉ cần một chiếc bị hỏng, cả hệ thống sẽ bị ảnh hưởng, động cơ làm việc ổn định. Hỏng hóc thường xảy ra nhất với những loại xe sử dụng EFI ở Việt Nam là tắc đầu kim phun. Nguyên nhân do chất lượng xăng ở nước ta chưa cao nên dễ tạo cặn trên đầu kim, gây tắc khiến động cơ không khởi động hoặc chết máy. Hiện nay, một vài hãng nhân cơ hội này giới thiệu những sản phẩm có khả năng làm sạch đầu kim bằng cách pha vào xăng. Tuy nhiên, với những chất gây tác động đến cả hệ thống cấp liệu, bạn không nên dùng ngay mà tham khảo thêm ở nhiều nguồn. Cách tốt nhất là hãy sử dụng sản phẩm của những nhà sản xuất tên tuổi và có đảm bảo từ hãng xe mà mình sử dụng.