Chẩn đoán theo hư hỏng hệ thống

Nhắc đến hệ thống điều khiển tối ưu nhiên liệu thì thật là sai lầm nếu không nói đến hệ số khí trên nhiên liệu (A/F). A/F là hệ số khối lượng không khí chia cho khối lượng nhiên liệu (Xăng, dầu,…).

Từ việc cân bằng phương trình hóa học sau:

25 O₂ + 2 C₈H₁₈ → 16 CO₂ + 18 H₂O + Energy

Chúng ta rút ra được rằng với động cơ xăng thì tỉ lệ tối ưu là A/F = 14.7/1. Có nghĩa là cần 14.7 gram không khí mới đốt sạch hoàn toàn 1 gram xăng. Việc đốt sạch nhiên liệu rất quan trọng. Nó giúp cho xe tối ưu hóa công suất, tiết kiệm, bảo vệ môi trường, v.v.v. Do đó, các nhà sản xuất xe hơi đã phát triển hộp điều khiển động cơ (ECM hoặc PCM) để điều khiển lượng nhiên liệu một cách tối ưu nhất, tức là làm cho thông số A/F luôn bằng 14,7/1. Nói như thế cho thấy việc kiểm soát nhiên liệu là rất quan trọng. Một người thợ kỹ thuật thì cần phải hiểu đến các thông số mà PCM dùng để cân chỉnh nhiên liệu tối ưu, đó là thông số Điều Chỉnh Nhiên Liệu (Fuel Trim) xin được gọi tắt là FT.

Nhắc đến FT thì chúng ta sẽ đề cập tới 2 thông số sau:

• Điều chỉnh nhiên liệu ngắn hạn (Short term fuel trim): STFT
• Điều chỉnh nhiên liệu dài hạn (Long term fuel trim): LTFT

Các khái niệm cơ bản

STFT là thông số điều chỉnh tỉ lệ không khí – nhiên liệu tức thời, đảm bảo động cơ hoạt động bình thường. Được tính từ lúc mở động cơ cho đến lúc tắt động cơ.

LTFT là thông số bù trừ lượng nhiên liệu trong khoảng thời gian hoạt động dài hạn của xe. Nếu việc rò rỉ xảy ra trong thời gian dài hay chỗ rò rỉ nhiều hơn, nhu cầu nhiên liệu lúc này cần tăng lên và duy trì trong thời gian dài. PCM sẽ điều khiển LTFT để cân bằng tỉ lệ hòa khí trong trường hợp này.

Chẩn đoán

Ngày nay, hầu hết các máy chẩn đoán đều đọc được thông số LTFT và STFT,  chúng ta có thể dùng 2 thông số này vào mục đích chẩn đoán và sửa chữa các vấn đề liên quan đến hệ thống nhiên liệu. Ví dụ, nếu chúng ta đọc được giá trị LTFT +20%, chúng ta có thể ngầm hiểu đây là lượng nhiên liệu được PCM điều khiển thêm vào để tối ưu hóa tỉ lệ A/F. Chỉ số LTFT luôn là chỉ số dùng để chỉ ra PCM điều khiển tỉ lệ A/F tối ưu.

Lưu ý là trước khi  thực hiện việc kiểm tra thông số LTFT và STFT, cần đảm bảo rằng thông số tình trạng hệ thống nhiên liệu (Fuel System) phải có giá trị là Closed Loop (CL). Khi hệ thống nhiên liệu được điều khiển theo quá trình closed loop thì PCM mới điều khiển nhiên liệu theo hoạt động của động cơ. Để hệ thống nhiên liệu (Fuel System) đạt trạng thái CL thì động cơ cần đạt nhiệt độ làm việc và không tăng giảm ga đột ngột

Sau đây là 3 ví dụ, để hiểu rõ hơn hệ thống FT.

Trường Hợp Xe 1

STFT = +5%

LTFT = +20%

Trường hợp này cho thấy xe có hỗn hợp A/F nghèo (A/F > 14.7/1). Vậy nên PCM phải điều khiển thêm lượng nhiên liệu là 20% để tối ưu A/F (a = 14.7/1) . Bên cạnh đó, STFT dùng điều chỉnh tức thời để tối ưu hóa hoạt động của bộ lọc khí xả (CAT). Nguyên nhân gây ra tình trạng này có thể là rò rỉ hệ thống nạp, mất lửa hoặc thiếu áp suất nhiên liệu.

Trường Hợp Xe 2

STFT = -10%

LTFT = -30%

Thông số trên cho thấy xe có hỗn hợp A/F giàu (A/F < 14.7/1). Do đó, LTFT đang được điều chỉnh giảm đi 30%. Sau khi LTFT bỏ bớt lượng nhiên liệu, thì STFT vẫn giảm thêm 10% để làm lượng hỗn hợp nghèo đi. Nguyên nhân gây ra tình trạng này có thể là kim phun nhiên liệu, bộ điều áp nhiên liệu, nghẽn đường ống nạp.

Trường Hợp Xe 3

STFT = +10%

LTFT = -2% dến +2%

Thông số ở trên cho thấy động cơ đang hoạt động bình thường. Dù STFT có thêm hoặc bớt 20% lượng nhiên liệu thì cũng không ảnh hưởng đến xe, có chăng PCM đang ở chế độ Warm up, chúng ta tăng ga đột ngột,… Do LTFT đang ở chỉ số tối ưu từ -2% dến +2%.

Hình 1: Động cơ hoạt động ở chế độ tải bình thường, STFT điều khiển thêm nhiên liệu, LTFT cũng điều khiển thêm nhiên liệu

Nguyên lý điều chỉnh nhiên liệu của PCM

Ở điều kiện hoạt động bình thường, STFT là chỉ số dùng để điều chỉnh tối ưu nhất để có a = 14.7/1. Nhưng chỉ số này sẽ được xóa sau khi tắt động cơ.

LTFT là chỉ số được PCM học và lưu lại từ STFT diễn ra trong thời gian dài. Và chỉ số này được lưu ở PCM. Và nó sẽ được lưu liên tục, để xóa chỉ số này thì sử dụng máy chẩn đoán hoặc là ngắt nguồn PCM.

PCM liên tục điều khiển thông số STFT và LTFT để đảm bảo hệ thống nhiên liệu hoạt động bình thường. Nếu như chỉ số STFT vượt ngưỡng để điều khiển tối ưu chỉ số A/F thì nó cũng làm ảnh hưởng đến chỉ số LTFT. Và STFT tiếp tục bị điều chỉnh sẽ làm cho LTFT bị điều chỉnh theo. Nếu như cả 2 thông số này đạt giới hạn Thì lúc đó PCM hiểu 2 thông số này đã vượt ngưỡng, PCM sẽ lưu lại mã lỗi (DTC).

Hình 2: Động cơ hoạt động với tải thấp, STFT điều khiển giảm nhiên liệu, lúc này LTFT sẽ điều khiển bù nhiên liệu, nhưng ít hơn hình 1

Giá trị giới hạn STFT và LTFT rất đa dạng và tùy thuộc vào mỗi nhà sản xuất. Nhưng thường thì hệ thống lưu mã lỗi (DTC) khi kết hợp cả 2 thông số nằm trong khoảng 25-35%.

Khi phát hiện có vấn đề trong việc tinh chỉnh nhiên liệu PCM sẽ lưu mã lỗi dưới dạng tên của các chi tiết, mà những chi tiết này ảnh hưởng đến việc tính toán tối ưu hệ số A/F. Ví dụ, khi lỗi cảm biến oxy (O2) thì ngay lập tức PCM sẽ lưu lỗi liên quan đến cảm biến oxy như P0043 HO2S Heater Control Circuit Low (Bank 1 Sensor 3). Do đó, hệ thống sẽ không báo lỗi liên quan tới sự tinh chỉnh nhiên liệu. Bên cạnh đó, hệ thống giám sát nhiên liệu sẽ không hoạt động cho đến khi sửa chữa xong cảm biến Oxy. Tuy nhiên, một số trường hợp PCM không giám sát liên tục, thì lúc đó PCM sẽ lưu mã lỗi P0171 System too Lean (Bank 1):

• Rò rỉ hoặc nghẽn kim phun
• Nghẽn lọc nhiên liệu
• Bơm nhiên liệu yếu, lỗi hệ thống điều áp nhiên liệu
• Nghẹt cảm biến MAF
• Nhiên liệu loãng
• Lỗi van thông hơi (PCV)
• Nghẹt lọc gió hoặc các chi tiết liên quan đến hệ thống nạp
• Áp suất buồng đốt yếu
• Lỗi van điều khiển hoặc thời điểm đánh lửa
• Ống xã bị nghẽn
• Rò rỉ ống xã hoặc áp suất chân không làm ảnh hưởng tới cảm biến oxy

Cuối cùng, việc hiểu rõ cách thức hoạt động điều chỉnh nhiên liệu của PCM, giúp chúng ta xác định các chi tiết, nguyên nhân nào ảnh hưởng dẫn đến thay đổi tỉ lệ A/F. Từ đó, sẽ có hướng giải quyết nhanh chóng và dễ dàng hơn.