TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
HƯƠNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ

ĐỀ TÀI

“Khảo sát thông số đầu vào tới
quá trình phun của vòi phun
nhiên liệu”

SV: Nguyễn Huy Tuyển
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 2

MỤC LỤC

1.4.4. Cảm biến nồng độ ôxy. 30
1.4.5. Rơle EFI chính. 33
1.4.6. Tín hiệu máy khởi động. 33

Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 3
1.4.7. Tín hiệu G & tín hiệu NE. 34
1.4.8. Tín hiệu đánh lửa của động cơ. 36
1.4.9. Tín hiệu NSW 36
1.4.10. Tín hiệu điều hoà không khí (A/C) 37
1.4.11. Tín hiệu phụ tải điện (ELS) 37
1.4.12. Cảm biến nhiệt độ khí ERG (THG) 38
1.4.13. Công tắc nhiệt độ nước làm mát (TSW) 38
1.5. ĐÁNH LỬA SỚM (ESA). 39
1.5.1. Thời điểm đánh lửa và các chế độ hoạt đông của động cơ. 39
1.5.2. Thời điểm đánh lửa và chất lượng xăng. 40
1.6. ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ KHÔNG TẢI (ISC). 43
1.7. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC 45
1.7.1. Hệ thống điều khiển cắt OD của ECT. 45
1.7.2. Điều khiển cắt điều hoà.(ACT) 45
1.7.3. Hệ thống điều khiển cắt EGR. 46
PHẦN II
PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN
2.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ 5A – FE. 47
2.2. PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI. 48
2.2.1. Đèn kiểm tra động cơ “Check engine”. 48
2.2.2. Thuật toán phát hiện hai lần. 49

3.4.2. Tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp PIM. 81
3.4.3. Tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nước làm mát. 82
3.4.4. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp. 84
3.4.5. Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga. 86
3.4.6. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ động cơ và nhiệt độ khí nạp. 87
3.4.7. Cắt nhiên liệu. 88
3.4.8. Tín hiệu từ điện áp ắc quy. 89
3.4.9. Làm đậm hỗn hợp khi tăng tốc. 91
3.4.10. Khi mất tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ NE. 92
PHẦN IV
HOÀN THIỆN MÔ HÌNH
4.1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH 93
4.1.1. Khung gá. 93
4.1.2. Bảng điều khiển 93
KẾT LUẬN 94
TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ……………………………………………… 95 Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 5

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, là sự ra tăng của khí thải gây ô

Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 6

PHẦN I
KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG
PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ

1.1. KHÁI QUÁT VỀ EFI.

1.1.1. Lịch sử của động cơ EFI.

Cho đến những năm của thập kỷ 60, chế hoà khí đã từng được sử dụng trong
phần lớn các hệ thống phân phối nhiên liệu tiêu chuẩn. Mặc dù vậy, đến năm 1971,
Toyota đã phát triển hệ thống EFI (Electronic Fuel injection - hệ thống phun xăng
điện tử) của mình, hệ thống này phân phối nhiên liệu đến các xilanh của động cơ
tốt hơn so với chế hoà khí bằng việc phun nhiên liệu có điều khiển điện tử. Việc
xuất khẩu các xe có lắp động cơ EFI bắt đầu sớm nhất vào năm 1979 với xe Crown
(động cơ 5M – E) và xe Cressida (4M - E). Kể từ đó, động cơ trang bị EFI sản xuất
tăng dần lên về quy mô cũng như là số lượng.
Việc điều khiển EFI có thể được chia thành hai loại, dựa trên sự khác nhau
về phương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun.
Một là một mạch tương tự, loại này điều khiển lượng phun dựa vào thời gian
cần thiết để nạp và phóng một tụ điện. Loại khác là loại điều khiển bằng bộ vi sử
lý, loại này sử dụng dữ liệu lưu trong bộ nhớ để xác định lượng phun.
Loại mạch tương tự là loại được Toyota sử dụng lần đầu tiên trong hệ thống
EFI của nó. Loại điều khiển bằng bộ vi sử lý được bắt đầu sử dụng vào năm 1983.
Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi sử lý được sử dụng trong xe của

nhiên liệu ở tất cả các dải tốc độ, nên việc điều khiển chia thành hệ thống tốc độ
chậm, tốc độ cao thứ nhất, tốc độ cao thứ hai…và hỗn hợp phải được làm đậm khi
chuyển từ một hệ thống này sang hệ thống khác. Vì lý do đó, nếu hỗn hợp khí
nhiên liệu không được làm đậm hơn một chút thì các hiện tượng không bình
thường (nổ trong ống nạp và nghẹt) rất dễ xảy ra khi chuyển đổi. Mặc dù vậy, với
EFI một hỗn hợp khí – nhiên liệu chính xác và liên tục luôn được cung cấp tại bất
kỳ chế độ tốc độ & tải trọng nào của động cơ. Đây là ưu điểm ở khía cạnh kiểm
soát khí xả & kinh tế nhiên liệu.
 Đáp ứng kịp thời với sự thay đổi góc mở bướm ga.
Ở động cơ lắp chế hoà khí, từ bộ phận phun nhiên liệu đến xylanh có một
khoảng cách dài. Cũng như, do có sự chênh lệch lớn giữa tỷ trọng riêng của xăng
và không khí, nên xuất hiện sự chậm trễ nhỏ khi xăng đi vào xylanh tương ứng với
sự thay đổi của luồng khí nạp. Mặc dù vậy, ở hệ thống EFI, vòi phun được bố trí
gần xylanh & và được nén với áp suất khoảng 2 đến 3 kgf/cm
2
, cao hơn so với áp
suất đường nạp cũng như nó được phun qua một lỗ nhỏ, nên nó dễ dàng tạo thành
dạng sương mù. Do vậy, lượng phun thay đổi tương ứng với sự thay đổi của lượng
khí nạp tuỳ theo sự đóng mở của bướm ga, nên hỗn hợp khí nhiên liệu phun vào Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 8

trong các xylanh thay đổi ngay lập tức theo độ mở của bướm ga. Nói tóm lại, nó
đáp ứng kịp thời với sự thay đổi của vị trí chân ga.
 Hiệu chỉnh hỗn hợp khí nhiên liệu. Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 9

 Kết cấu cơ bản của EFI.
* Khái quát:
EFI có thể chia thành 3 khối chính: - Hệ thống điều khiển điện tử.
- Hệ thống nhiên liệu.
- Hệ thống nạp khí.
EFI cũng có thể được chia thành điều khiển phun nhiên liệu cơ bản & điều
khiển hiệu chỉnh. 3 hệ thống này sẽ được mô tả chi tiết sau đây.
Sơ đồ kết cấu cơ bản của EFI. Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 10

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý của D – EFI.

* Điều khiển phun cơ bản.


nhiên liệu được thiết kế vượt quá yêu cầu tối đa cho động cơ.
Bộ điều hoà áp suất cho phép một số nhiên liệu trở về thùng chứa khi cần
thiết để điều chỉnh áp suất nhiên liệu tại kim phun theo chế độ làm việc của động
cơ.

1.2.2. Bơm xăng.
Bơm được đặt trong bình xăng. So với loại trên đường ống, loại này có độ
ồn thấp. Một bơm tuabin, với đặc điểm là độ rung động nhiên liệu khi bơm nhỏ,
được sử dụng. Loại này bao gồm môtơ bơm, với một van một chiều, van an toàn và
bộ lọc gắn liền thành một khối.

Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 12 Bơm tuabin: Bơm tuabin bao gồm một hoặc hai cánh bơm được dẫn động
bằng môtơ, vỏ bơm và nắp bơm tạo thành bộ bơm. Khi môtơ quay các cánh bơm
quay cùng với nó. Các cánh gạt bố trí dọc chu vi bên ngoài của cánh bơm để đưa
nhiên liệu từ cửa vào đến cửa ra.

Hình 1.2.2. Bơm nhiêu liệu loại trong bình.
1. Van một chiều. 4. Rôto. 9. Cửa ra.
2. Van an toàn. 5. Stato. 10. Cửa vào.
3. Chổi than. 6. Cánh bơm. 11. Lưỡi gạt.
7. Lưới lọc. 8. Vỏ bơm. 12. Cánh bơm.

 Van an toàn: Van an toàn mở khi áp suất bơm ra đạt xấp xỉ 3.5 – 6 kgf/cm

* Khi động cơ quay khởi động:

Khi động cơ khởi động, dòng điện chạy qua cực IG của khoá điện đến L1
của rơle chính, làm rơle bật ON. Tại thời điểm đó, dòng từ ST của khoá điện đến
L3 của rơ le mở mạch, bật rơ le làm cho bơm hoạt động.
Sau đó máy khởi động hoạt động và động cơ bắt đầu quay, lúc này ECU
động cơ sẽ nhận được tín hiệu NE. Tín hiệu này làm cho Transitor trong ECU bật
ON và do đó dòng điện chạy đến cuộn dây L2 của rơle mở mạch.

1.2.3. Lọc xăng. Lọc xăng có tác dụng lọc sạch cặn bẩn, tạp chất bảo đảm xăng sạch cung cấp
cho vòi phun hoạt động tránh hiện tượng tắc, kẹt, đóng không kín của vòi phun.

Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 14
Lọc xăng được lắp với đường ra của bơm. Thường được sử dụng bằng màng
giấy, có cỡ lọc khoảng 10

m.
Lọc xăng có cấu tạo cho
xăng đi theo một chiều nên khi
lắp phải theo đúng chiều, nếu
không sẽ làm cản trở lượng xăng
qua lọc. Phần tử lọc thường
được làm bằng giấy, vỏ bằng

suất tiêu chuẩn thì lò xo (6) bị ép lại màng van (3) mở xăng qua đường xăng (2) về
thùng làm cho áp suất xăng ở dàn phân phối giảm.
Khi bơm không làm việc, áp suất trong mạch giảm, lò xo (6) ép màng van
(3) đóng đường về giữ áp suất xăng trong dàn phân phối giúp cho lần sau khởi
động động cơ được dễ dàng.
Độ chân không của đường nạp được dẫn vào buồng phía lò xo (6) có tác
dụng ổn định lượng phun khi thay đổi tải.
Lượng phun nhiên liệu yêu cầu bởi động cơ được điều khiển theo thời gian
khi dòng điện cung cấp từ bộ ECU động cơ đến kim phun. Vì vậy, nếu áp suất Hình 1.2.6. Cấu tạo bộ điều áp xăng và biểu đồ điều áp.
1. Đường xăng vào. 5. Màng dung.
2. Đường xăng hồi. 6. Lò xo áp lực.
3. Màng đóng van. 7. Đường chân không.
4. Đế màng van.

Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 16

Nhiên liệu không được điều khiển thì áp suất tăng lượng phun nhiên liệu, và
nếu như áp suất nhiên liệu thấp thì sẽ làm giảm lượng phun cả khi cùng thời gian
mở.

1.2.6. Vòi phun xăng chính. Trang 17

 Điều khiển vòi phun có hai dạng.

Dạng điều khiển bằng thay đổi điện áp.
Dạng điều khiển bằng thay đổi dòng điện.
Khi có tín hiệu từ ECU điều khiển cuộn dây điện từ tạo lực từ hút thân kim
làm cho lỗ kim mở xăng được phun qua lỗ kim theo dạng hạt nhỏ, dạng sương mù.
Lượng phun được điều khiển thông qua thời gian phát ra tín hiệu.
Độ nâng kim phun thường bằng 0.1 mm.
Thời gian mở của kim phun thường từ 1 đến 1.5 m/s.

1.2.6.1. Hoạt động của vòi phun. Khi một ECU động cơ đưa dòng điện đến cuộn dây solenoid của một kim
phun, thì van sẽ di chuyển lên, mở lỗ tia ra để cho nhiên liệu được phun ra ngoài. Hình 1.2.8. Mạch điện vòi phun chính loại điện trở thấp. Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 19
Hình 1.2.10. Sơ đồ tín hiệu điều khiển dòng điện và điện áp.

Trên sơ đồ ta thấy dòng điện điều khiển bằng transitor sẽ được tăng nhanh
qua đó sẽ làm cho cường độ dòng tăng trong kim phun, làm cho thời gian mở kim
phun tăng từ đó làm giảm thời gian phun không hiệu quả.
Nếu dòng điện đặc biệt lớn chạy đến vòi phun vì một lý do nào đó, rơle bảo
vệ chính sẽ tắt, cắt dòng điện đến vòi phun.

1.2.6.3. Đặc tính phun.

Đặc tính phun của một kim phun được diễn tả bằng mối quan hệ giữa thời
gian kích điện của cuộn dây solenoid của kim phun Ti (ms) và số lượng nhiên liệu
được phun q ( mm3 / hành trình ).

Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 20Hình 1.2.11. Đặc tính phun của một kim phun.



Trang 21
Hình 1.2.13. Sơ đồ mạch điện của công tắc nhiệt và vòi phun khởi động lạnh.
Hình 1.2.14. Mạch điện của vòi phun khởi động lạnh và quan hệ nhiệt độ nước
làm mát và thời gian phun.

Khi nhiệt độ nước làm mát còn thấp, các công tắc đóng lại. Khi khoá điện
xoay đến vị trí ST, dòng điện chạy như hình vẽ nhiên liệu được phun ra.
Khi khoá điện được thả về vị trí ON sau khi khởi động động cơ, vòi phun
khởi động ngừng phun.

Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.

1.3.2. Vít chỉnh hỗn hợp không tải.

Bướm ga đóng hoàn toàn khi chạy không tải. Kết quả là, dòng khí nạp vào
sẽ đi qua khoang khí phụ vào trong khoang nạp khí.
Tốc độ không tải của động cơ có thể được điều chỉnh bằng việc điều chỉnh
lượng khí nạp đi qua khoang khí phụ: xoay vít chỉnh tốc độ không tải ( theo chiều
kim đồng hồ ) sẽ làm giảm dòng khí phụ và giảm tốc độ không tải của động cơ, nới
lỏng vít chỉnh ( xoay nó ngược chiều kim đồng hồ ) sẽ làm tăng lượng khí qua
khoang khí phụ và tăng tốc độ không tải của động cơ.

1.3.3. Van khí phụ.

Động cơ TOYOTA 5A – FE. Dùng van khí phụ loại sáp nhiệt, van khí phụ
loại sáp được chế tạo liền trong cổ họng gió.
Van khí phụ loại sáp được tạo nên bởi một van nhiệt, một van chắn, lò xo
trong & một lò xo ngoài. Van nhiệt được điền đầy bởi sáp giãn nở nhiệt, sáp này
giãn nở & co lại phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát. Cấu tạo van
khí phụ như ở hình 1.3.1.
Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, van nhiệt co lại và van chắn được mở bằng
lò xo.
Nó cho phép không khí đi qua van khí phụ, bỏ qua bướm ga, vào trong
khoang nạp khí.
Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, van nhiệt giãn nở làm cho lò xo đóng
van chắn lại. Do lò xo trong khoẻ hơn, van chắn đóng dần lại, hạ thấp tốc độ của
động cơ cho đến khi nó đóng hẳn lại
Theo phương pháp này, tại thời điểm nhiệt độ nước làm mát động cơ đạt
80
0
C, van chắn sẽ đóng lại và tốc độ không tải của động cơ trở lại bình thường.
Nếu nhiệt độ nước làm mát tăng cao hơn, van nhiệt sẽ giãn nở nhiều hơn. Nó nén

Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Trang 25
Hình 1.3.2. Sơ đồ đấu dây của cảm biến áp suất và quan hệ giữa áp suất đường
nạp và tín hiệu điện áp.

Cảm biến chân không bao gồm một phần tử chuyển áp suất và một IC dùng
để khuếch đại tín hiệu ra của phần tử chuyển đổi. Phần tử chuyển đổi áp suất là
một màng silicon dùng hiệu ứng điện trở áp điện của chất bán dẫn.
Khi áp suất trong đường ống nạp thay đổi thì điện áp phát ra của cảm biến
thay đổi từ đó tạo tín hiệu đo lượng gió trong đường ống nạp. Tín hiệu được gửi
về ECU. Qua tín hiệu này ECU điều chỉnh đánh lửa sớm hay trễ.
Cảm biến áp suất đường ống nạp được sử dụng trong loại D – EFI để cảm
nhận áp suất đường ống nạp. Đây là một cảm biến quan trọng nhất của EFI.
Cảm biến áp suất đường ống nạp dùng độ chân không được tạo ra trong
buồng chân không. Độ chân không trong buồng này gần như tuyệt đối và nó không