LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất nhanh mang lại lợi ích rất to
lớn cho con người cả về vật chất lẫn tinh thần. Để nâng cao đời sống của nhân
dân và hòa nhập với sự phát triển chung của đất nước trong khu vực khác trên
thế giới. Nhà nước ta đẩy mạnh công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Một
trong những mục tiêu đặt ra là phát triển ngành công nghiệp cơ khí ôtô. Ngành
công nghiệp cơ khí ôtô đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển chung của
toàn xã hội về giải quyết việc làm, thúc đẩy nền kinh tế quốc dân. Trong những
thập niên gần đây sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, nhu cầu vận chuyển
hàng hóa và nhu cầu đi lại ngày càng cao. Mạng lưới giao thông phát triển nhanh
phương tiện giao thông đi lại bằng ôtô ngày càng chiếm vị trí quan trọng và
không thể thiếu được đối với xã hội.
Là sinh viên của Khoa Công Nghệ Ôtô chúng em được trang bị những kiến
thức cơ bản về ngành cơ khí ôtô. Mặc dù còn một năm nữa chúng em mới ra
trường nhưng khi được nhận đồ án về chuyên ngành mình theo học, tập thể lớp
cũng như cá nhân em cảm thấy rất vui. Nó sẽ trang bị thêm và bổ trợ những kiến
thức chung em vừa được học để tiếp tục cố gắng hơn nữa trong học tập sau này
ra trường đóng góp cho sự phát triển ngành công nghiệp ôtô nước nhà, cho bản
thân cho gia đình và cho toàn xã hội.
Em nhận được đề tài: ‘ Nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử EFI `. Đây là
một đề tài bổ ích mang tính thiết thực, giúp em hoàn thiện hơn trong việc kết hợp
lý thuyết trên lớp và thực hành xưởng và là nền tảng quan trong để năm sau em
có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Hy vọng dưới sự chỉ đạo của thầy giáo
hướng dẫn giúp em nắm vững về hệ thống này cũng như hoàn thành tốt đồ án.
Chương I Tổng quan về hệ thống phun xăng
điện tử EFI
I Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử EFI
I.1 EFI là gì
Chữ EFI ở phía sau thân của các ôtô đời mới và trên động cơ là chữ viết tắt
của Electronic Fuel Injection, có nghĩa là hệ thống điều khiển bằng điện tử. Hệ
này nhiên liệu được phun trực tiếp vào trước supap hút nên có tên gọi là K-
Jetronic (K-Konstan- liên tục, Jetronic- phun). K-Jetronic được đưa vào sản xuất
và ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng cho
việc phát triển hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE-Jetronic, Mono-Jetronic,
L-Jetronic, Motronic…
Do hệ thống phun xăng cơ khí còn nhiều nhược điểm nên đầu những năm 80,
BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun xăng sử dụng kim phun điều khiển bằng
điện. Có hai loại: hệ thống L- Jetronic ( lượng nhiên liệu được xác định nhờ cảm
biến đo lưu lượng khí nạp ) và D-Jetronic ( lượng nhiên liệu được xác định dựa
vào áp suất trên đường ống nạp).
Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệ
thống phun xăng L-Jetronic và D-Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với
động cơ 4A-ELU). Đến những năm 1987, hãng Nissan dùng L-Jetronic thay bộ
chế hòa khí của xe Nissan Sunny.
Việc điều khiển EFI có thể được chia làm hai loại, dựa trên sự khác nhau về
phương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun.
Một là loại mạch tương tự, loại này điều kiển lượng phun dựa vào thời gian
cần thiết để nạp và phóng một tụ điện. Loại khác là loại điều khiển bằng vi xử lý,
loại này sử dụng lần đầu tiên trong hệ thống EFI của nó. Loại điều khiển bằng vi
xử lý được bắt đầu sử dụng vào năm 1983.
Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi xử lý được sử dụng trong xe của
TOYOTA gọi là TCCS ( TOYOTA Computer Controled System- Hệ thống điều
khiển bằng máy tính của TOYOTA), nó không chỉ điều khiển lượng phun mà
còn bao gồm ESA ( Electronic Spark Advance- Đánh lửa sớm điện tử ) để điều
khiển thời điểm đánh lửa; ISC ( Idle Speed Control- Điều khiển tốc độ không
tải ) và các hệ thống điều khiển khác cũng như chức năng chuẩn đoán và dự
phòng. Hai hệ thống này có thể được phân loại như sau:
II Khái quát về hệ thống phun xăng điện tử EFI
II.1 Khái niệm
Hệ thống phun xăng điện tử là hệ thống cung cấp xăng dung vòi phun xăng
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. Chẳng hạn như cảm biến phát hiện nồng độ oxy dư
trong khí thải quá lớn, bộ điều khiển trung tâm (ECU) sẽ ra lệnh cho hệ thống
bươm xăng ít đi, để sao cho nhiên liệu luôn cháy hết. Do cần quá nhiều thông số
để tối ưu hóa quá trình phun nhiên liệu nên EFI rất dễ gặp sự cố. Chỉ cần một
cảm biến nào đó hoạt động không bình thường, gửi sai thông tin sẽ ảnh hưởng
tới toàn bộ hệ thống. Nếu cảm biến “chết” hoặc thiết bị nào đó hỏng, thông số
mà nó chịu trách nhiệm sẽ không tồn tại và ECU sẽ báo lỗi lên đồng hồ “ check
engine”.
Ngoài ra trong quá trình phun, nếu chất lượng nhiên liệu không tốt, bộ lọc làm
việc không hiệu quả sẽ rất dễ dẫn tới kim phun bị tắc, đống cặn. Khi kim bị tắc,
lưựong xăng cung cấp không đủ theo nhu cầu thực tế nên xe yếu và thường
xuyên chết máy. Những yếu tố khác ảnh hưởng tới hoạt động của kim phun còn
có thể dòng điện không đáp ứng yêu cầu.
II.2.3 Biện pháp khắc phục nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử EFI
Để cho hệ thống phun xăng điện tử hoạt động có hiệu quả cần có những biện
pháp sau đây: thứ nhất là phải kiểm tra các cảm biến của hệ thống thường xuyên
như cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí bướm ga,…bảo đảm cho các cảm biến này
vẫn còn hoạt động bình thường và không bị lỗi. Và khi phát hiện một bộ phận
cảm biến nào đó bị hỏng thì cần phải đem ngay đến trạm bảo dưỡng để kịp thời
giải quyết cũng nhằm tránh những tai nạn đáng tiếc xảy ra.
Thứ hai là với điều kiện tiêu chuẩn nhiên liệu xăng ở việt nam vẫn còn thấp nên
việc sử dụng xe cộ dùng hệ thống phun xăng điện tử gặp rất nhiều khó khăn và
hay bị hư hỏng. Chất lượng xăng ở việt nam còn rất nhiều cặn dẫn đến trong quá
trình phun xăng bộ lọc làm không tốt hiệu quả sẽ dẫn đến kim phun bị tắc và
đống cặn. Làm cho hiệu suất động cơ thấp, không hiệu quả và ảnh hưởng tới tốn
nhiên liệu cũng như làm sản sinh ra công cho động cơ kém.
Chương II Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt
động của hệ thống phun xăng điện tử EFI
Hình II.4 Lượng khí nạp ở các chế độ
I.4 Điều khiển lượng phun cơ bản
Lượng không khí cảm nhận tại cảm biến đo lưu lượng gió được chuyển hóa
thành điện áp, điện áp này được gửi đến ECU như một tín hiệu.
Tín hiệu đánh lửa sơ cấp theo số vòng quay động cơ cũng được gửi đến ECU từ
cuộn dây đánh lửa. ECU sau đó tính toán bao nhiêu nhiên liệu cần cho lượng khí
đó và thông báo cho mỗi vòi phun bằng thời gian mở van điện. Khi van điện của
vòi phun mở ra, nhiên liệu sẽ được phun vào đường ống nạp.
Hình II.5 ECU nhận các tín hiệu
I.5 Thời điểm và khoảng thời gian phun
Tín hiệu từ cuộn đánh lửa chỉ thị số vòng quay của động cơ và làm cho tất cả
các vòi phun sẽ đồng thời phun nhiên liệu tại mỗi vòng quay của trục khuỷu.
Động cơ bốn kỳ sẽ thực hiện các kỳ nạp, nén, nổ, xả trong mỗi vòng quay của
trục khuỷu.
Hình II.6 Thời điểm và thời gian phun
Khoảng thời gian của mỗi lần phun chỉ cần một nửa yêu cầu, do vậy nố phun hai
lần để cung cấp một lượng nhiên liệu chính xác cho quá trình cháy củ một chu
trình.
Kết luận
Tùy theo tốc độ cơ và lượng khí nạp đo được tại cảm biến lưu lượng khí. ECU
sẽ thông báo cho các vòi phun bao nhiêu nhiên liệu cần phun và hỗn hợp khí –
nhiên liệu được tạo ra bên trong đường ống nạp. Khái niệm “ lượng phun cơ
bản” được sử dụng để chỉ lượng nhiên liệu cần phun để tạo ra hỗn hợp lý thuyết.
Hình II.7 Sơ đồ tổng quát.
II Điều khiển hiệu chỉnh
Như vậy, hoạt động cơ bản của các thiết bị cần cho việc tạo ra hỗn hợp khí-
nhiên liệu lý thuyết đã được mô tả. Tuy nhiên, động cơ sẽ không hoạt động tốt
chỉ với lượng phun cơ bản. Đó là bởi vì động cơ phải vận hành dưới nhiều chế
độ và do đó nó cần có một vài thiết bị hiệu chỉnh để tỷ lệ khí-nhiên liệu tùy theo
chế độ khác nhau này. Ví dụ, khi động cơ còn năng dưới tải nặng, cần có hỗn
Hình II.9 Hoạt động của vòi phun khởi động lạnh
Van khí phụ
Khi nhiệt độ còn thấp van khí phụ sẽ tăng tốc độ không tải của động cơ đến chế
độ không tải nhanh. Khi động cơ còn lạnh, thậm chí nếu bướm ga đóng, không
khí nạp vào động cơ qua van khí phụ. Lượng không khí đi qua van khí phụ sẽ
thay đổi theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ thấp, van khí phụ mở hoàn toàn cho phép
một lượng lớn không khí đi qua.
Hình II.10 Hoạt động của van khí phụ
Khi nhiệt độ tăng lên, van sẽ đóng dần lại cho đến khi động cơ đạt được nhiệt
độ hoạt động bình thường, nó sẽ đóng hoàn toàn để cắt dòng khí. Tốc độ không
tải nhanh tỷ lệ lượng khí đi qua van khí phụ. Nó sẽ cao khi nhiệt độ thấp và giảm
đến tốc độ không tải khi nhiệt độ tăng lên.
Việc đóng và mở van khí phụ được điều chỉnh ở bên trong bằng một van giãn
nở nhiệt tùy theo nhiệt đọ nước làm mát động cơ.
Chương III phân tích đặc điểm kết cấu của hệ
thống phun xăng điện tử EFI
I Hệ thống nhiên liệu
I.1 Hệ thống nhiên liệu trên ôtô
Hình III.1 Vị trí các bộ phận của hệ thống nhiên liệu trên ôtô
I.1.1 Bình nhiên liệu
Đây là nơi dùng để chứa nhiên liệu, nó có nhiều ngăn khác nhau và cũng là nơi
đặt bơm nhiên liệu.
I.1.2 Bơm nhiên liệu
Có hai loại bơm nhiên liệu, loại trong bình và loại trên đường ống. Hai loại
bơm nhiên liệu này cũng được gọi là loại ướt, do môtơ được gắn liền với bơm và
phần bên trong của bơm được điền đầy nhiên liêu. Ở đây ta đi tìm hiểu loại bơm
trong bình.
Hình III.2 Bơm nhiên liệu loại trong bình.
III.1.2.1 Kết cấu bơm
Bơm được lắp bên trong bình xăng. So với loại bơm trên đường ống, loại này
lắp tại phía có áp suất cao của bơm nhiên liệu.
Hình III.4 Bộ lọc nhiên liệu
I.1.5 Bộ giảm rung động
Hình III.5 Bộ giảm rung động
Áp suất nhiên liệu được duy trì tại 2,55 hoặc 2,9 Kgf/cm
2
tùy theo độ chân
không đường ống nạp bằng bộ ổn định áp suất. Tuy nhiên vẫn có sự dao động