Khoa c¬ khÝ ®éng lùc – Trêng §HSPKT – Hng Yªn
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề Tài:
Khảo sát thông số đầu vào
tới quá trình phun của vòi phun nhiên liệu
§å ¸n tèt nghiÖp
1
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
MỤC LỤC
Nội dung Trang
LỜI NÓI ĐẦU 4
PHẦN I 5
KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG
PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 5
1.1. KHÁI QUÁT VỀ EFI 5
1.1.1.Lịch sử của động cơ EFI 5
1.1.2. Đặc điểm và kết cấu cơ bản của EFI. 6
1.2. HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU 11
1.2.1. Sơ đồ nguyên lý 11
1.2.2. Bơm xăng 11
1.2.3. Lọc xăng 13
1.2.4. Dàn phân phối xăng 14
1.2.5. Bộ điều áp xăng 14
1.2.6. Vòi phun xăng chính 16
1.2.6.1. Hoạt động của vòi phun 17
1.2.7. Vòi phun khởi động lạnh 20
1.3. HỆ THỐNG NẠP KHÔNG KHÍ 22
1.3.1. Cổ họng gió 22
1.3.2. Vít chỉnh hỗn hợp không tải 23
1.3.3. Van khí phụ 23
1.3.4. Khoang nạp khí & Đường ống nạp 24
2.2.3. Chế độ chẩn đoán và đèn “ CHECK ENGINE ” 50
2.2.4. Tín hiệu ra cực VF 50
2.2.5. Tín hiệu ra của tín hiệu cảm biến oxy 51
2.2.6. Điện áp chẩn đoán 52
2.2.7. Sự hoạt động của chức năng Failsafe 52
2.3. QUY TRÌNH KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN 54
2.3.1. Cơ sở tự chẩn đoán 54
2.3.2. Các chức căng của hệ chống chẩn đoán 54
2.3.3. Phương pháp tự chẩn đoán của động cơ bằng đèn kiểm tra. 58
2.3.4. Quy trình kiểm tra chẩn đoán khi không dùng thiết bị kiểm tra 66
PHẦN III 75
KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO
TỚI QUÁ TRÌNH PHUN CỦA VÒI PHUN NHIÊN LIỆU 75
3.1. CHỨC NĂNG CỦA ECU 75
3.1.1. Điều khiển thời điểm phun 76
3.1.2. Điều khiển lượng phun 77
3.2. LƯỢNG PHUN CƠ BẢN (loại D – EFI) 78
3.3. KHẢO SÁT SỰ BIẾN THIÊN CỦA XUNG PHUN 79
3.3.1. Xung phun cơ bản khi ở tốc độ không tải khi làm việc bình thường 80
3.3.2. Xung phun ở chế độ tăng tốc khi làm việc bình thường 80
3.4. KHẢO SÁT XUNG PHUN (áp dụng trên động cơ 5A-FE) 81
3.4.1. Tín hiệu đánh lửa 82
3.4.2. Tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp PIM 82
3.4.3. Tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 83
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 92
Trong quá trình thực hiện đồ án, do trình độ và hiểu biết còn hạn chế. Nhưng được
sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong khoa cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn
Trang 4
4
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
trong lớp đến nay đồ án của chúng em đã hoàn thành. Tuy vậy vẫn còn nhiều thiếu sót,
mong thầy cô đóng góp ý kiến để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hưng yên, ngày tháng năm 2007.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Huy Tuyển
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.
soát khí xả & kinh tế nhiên liệu.
Trang 6
6
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
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
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.
Bù tại tốc độ thấp:
Khả năng tải tại tốc độ thấp được nâng cao do nhiên liệu ở dạng sương mù
tốt được phun ra bằng vòi phun khởi động lạnh khi động cơ khởi động. Cũng như,
do lượng không khí đầy đủ được hút vào qua van khí phụ, khả năng tải tốt được
duy trì ngay lập tức sau khi khởi động.
Cắt nhiên liệu khi giảm tốc:
Trong quá trình giảm tốc, động cơ chạy với tốc độ cao ngay cả khi bướm ga
đóng kín. Do vậy, lượng khí nạp vào xylanh giảm xuống & độ chân không trong
đường nạp trở nên rất lớn. Ở chế hoà khí, xăng bám trên thành của đường ống nạp
sẽ bay hơi & vào trong xylanh do độ chân không của đường ống nạp tăng đột ngột,
kết quả là một hỗn hợp quá đậm, quá trình cháy không hoàn toàn & làm tăng lượng
cháy không hết (HC) trong khí xả. Ở động cơ EFI, việc phun nhiên liệu bị loại bỏ
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý của D – EFI.
* Điều khiển phun cơ bản.
Các thiết bị phun cơ bản duy trì một tỷ lệ tối ưu (gọi là tỷ lệ lý thuyết) của
không khí & nhiên liệu hút vào trong các xylanh. Để thực hiện được điều đó, nếu
có sự gia tăng lượng khí nạp, lượng nhiên liệu phun vào cũng phải gia tăng tỷ lệ.
Hoặc là nếu lượng khí nạp giảm xuống, lượng nhiên liệu phun ra cũng giảm xuống.
Trang 10
10
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
1.2. HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU.
1.2.1. Sơ đồ nguyên lý.
Hình 1.2.1. Các bộ phận trong hệ thống cung cấp nhiên liệu.
1. Thùng xăng. 5. Bộ điều áp xăng.
2. Bơm xăng. 6. Vòi phun chính.
3. Lọc xăng. 7. Vòi phun khởi động lạnh.
4. Dàn phân phối.
Nhiên liệu được hút ra từ thùng chứa bằng bơm nhiên liệu và phân phối dưới
áp suất đến từ ống phân phối nhiên liệu. Sự phân phối áp suất và thể tích của bơm
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.
Trang 11
11
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
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.
Lọc xăng được lắp với đường ra của bơm. Thường được sử dụng bằng màng
giấy, có cỡ lọc khoảng 10
µ
m.
Trang 13
13
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
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
thép hoặc nhựa. Sau một khoảng
thời gian làm việc thì phải thay
lọc mới. Thường xe chạy được
từ 33.000 đến 40.000 km thì
phải thay lọc mới.
1.2.4. Dàn phân phối xăng.
Dàn phân phối có kết cấu là một ống rỗng, là nơi lắp và cấp xăng cho các vòi
phun làm việc, một đầu nối với lọc xăng, đầu còn lại lắp với bộ điều áp xăng.
Hình 1.2.5. Dàn phân phối.
Trên phần thân của dàn phân phối có những cửa để lắp các vòi phun chính.
Trong dàn luôn giữ một lượng xăng với áp lực xác đinh để vòi phun làm
1.2.6. Vòi phun xăng chính.
Vòi phun hoạt động bằng điện từ, có tác dụng phun xăng nó phun nhiên liệu
dựa trên tín hiệu do ECU cung cấp tạo nên hoà khí cấp cho động cơ hoạt động. Vòi
phun được lắp vào đường ống nạp hoặc nắp máy phía trước xupáp nạp. Với hệ
thống phun xăng này mỗi một xy lanh có một vòi phun riêng, được lắp chặt với ống
phân phối.
Vòi phun có hai loại:
Loại dùng điện áp thấp (điện áp 5V) lắp
vào mạch phải nối qua điện trở phụ.
Loại dùng điện áp cao (điện áp 12V) lắp
vào mạch trực tiếp.
1. Lưới lọc tinh.
2. Giắc tín hiệu vào.
3. Cuộn dây điện từ.
4. Lò xo.
5. Đuôi kim phun.
6.Rãnh nhiên liệu.
7. Đầu kim. Hình 1.2.7. Cấu tạo vòi
phun.
Trang 16
16
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
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
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 ).
Trang 19
19
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Hình 1.2.11. Đặc tính phun của một kim phun.
1.2.7. Vòi phun khởi động lạnh.
Vòi phun phụ có tác dụng phun thêm một lượng xăng tạo hoà khí đậm đặc,
làm cho máy dễ nổ khi ở trạng thái máy nguội.
Đây cũng là van điện từ
hoạt động theo nguyên lý như vòi
phun chính nhưng tín hiệu điều
khiển thông qua công tắc nhiệt
thời gian. Khi bật công tắc khoá
dòng điện từ ắc quy qua rơ le vào
công tắc nhiệt thời gian khởi
động lạnh.
Hình 1.2.12. Vòi phun khởi động lạnh.
Nếu nhiệt độ của động cơ nhỏ hơn nhiệt độ mở của công tắc nhiệt t
0
= 35
0
C
thì công tắc nhiệt đóng, vòi phun mở, xăng được phun thêm tạo hoà khí đậm đặc
máy dễ nổ và sau 8s thì công tắc nhiệt ngắt mạch, vòi phun ngừng hoạt động.
Trang 22
22
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng 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
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
bị ảnh hưởng bởi sự dao động của áp suất khí quyển xảy ra do sự thay đổi độ cao.
Cảm biến áp suất đường ống nạp so sánh áp suất đường ống nạp với độ chân
không này và phát ra tín hiệu PIM, nên tín hiệu này cũng không bị dao động theo
sự thay đổi của áp suất khí quyển.
Điều đó cho phép ECU giữ được tỷ lệ khí – nhiên liệu ở mức tối ưu tại bất
kỳ độ cao nào.
1.4. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ.
1.4.1. Cảm biến vị trí bướm ga.
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió. Cảm biến này chuyển
hoá góc mở bướm ga thành một điện áp và gửi nó đến ECU như là một tín hiệu về
góc mở bướm ga. Tín hiệu IDL được sử dụng chủ yếu để điều khiển cắt nhiên liệu
khi giảm tốc và hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa, còn tín hiệu VTA và PSW được
dùng chủ yếu để tăng lượng phun nhiên liệu nhằm tăng công suất ra.
Động cơ 5A – FE sử dụng loại 2 tiếp điểm bật tắt.
Trang 25
25
Copyright: Tài liệu đại học ©