BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HCM
Đề tài:
Xây dựng mô hình hệ
thống đánh lửa trực tiếp
- phun xăng trên ôtô
Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Văn Giao
TP. HCM, tháng 06 năm 2012
Trang 2
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài với sự giúp đỡ và tạo mọi điều kiện
thuận lợi của Nhà trường, Khoa và Phòng ban tôi đã hoàn thành đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn:
• Ban giám hiệu trường ĐH Giao Thông Vận Tải TP.HCM
• Phòng khoa học công nghệ trường ĐH Giao Thông Vận Tải TP.HCM
• Khoa cơ khí cùng quý Thầy Cô giáo và các bạn đồng nghiệp đã đóng góp
những ý kiến quý báu giúp đề tài có giá trị thực tiễn hơn.
MỤC LỤC
CH NG 1 T NG ƯƠ Ổ
QUAN 1
CH NG 2 C S ƯƠ Ơ Ở
LÝ THUY T PHUN X NG I N TẾ Ă Đ Ệ Ử 3
2.1.1 Khái ni m v h s d l ng không khí (ệ ề ệ ố ư ượ α) 3
2.1.2 Ch đ kh i đ ng l nhế ộ ở ộ ạ 4
2.1.3 Ch đ hâm nóng đ ng cế ộ ộ ơ 4
2.1.4 Ch đ c m ch ng nhanh (t ng t c đ hâm nóng đ ng c )ế ộ ầ ừ ă ố ộ ộ ơ 4
2.1.5 Ch đ t i trung bình ế ộ ả 4
2.1.6 Ch đ đ y t i (tr t i)ế ộ ầ ả ợ ả 5
2.1.7 Ch đ t ng t cế ộ ă ố 5
2.1.8 Ch đ gi m t cế ộ ả ố 5
2.1.9 M t s nh c đi m c a b ch hòa khí ộ ố ượ ể ủ ộ ế 5

5.1 H th ng n p ệ ố ạ 40
5.1.1 Gi i thi u chung v h th ng n p ớ ệ ề ệ ố ạ 41
5.1.2 B u l c ầ ọ 41
5.1.3 C h ng gió ổ ọ 42
5.1.4 Khoang n p khí và đ ng ng n p ạ ườ ố ạ
42
5.1.5 C m bi n b m ga lo i tuy n tínhả ế ướ ạ ế 42
5.1.6 van ISC 43
5.2 H th ng nhiên li uệ ố ệ 44
5.2.1 Nhi m vệ ụ 45
5.2.2 c đi m c u t o c a các b ph n trong h th ngĐặ ể ấ ạ ủ ộ ậ ệ ố 46
CH NG 6 PHI U ƯƠ Ế
NG TÁCĐỘ 54
CH NG 7 K T ƯƠ Ế
LU N VÀ KI N NGHẬ Ế Ị 69
TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 70
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Công nghệ ô tô ngày càng phát triển do đó những bô phận điều khiển
bằng cơ khí nay dần được thay thế điều khiển bằng điện, điện tử một cách
linh hoạt và chính xác. Bộ môn ô tô của khoa ngày càng đào tạo nhiều sinh
viên nên để tạo điều kiện cho sinh viên được tiếp cận những hệ thống điện,
điện tử được sử dụng trên các xe ngày nay đó là mục tiêu của bộ môn
Bộ môn ô tô của khoa cơ khí thành lập chưa lâu mà đã phải gánh trách
nhiệm lớn là đào tạo những sinh viên ra trường phải nắm bắt được những
công việc thực tế bên ngoài. Muốn làm được điều đó cần phải cho các em
được thực hành trên những hệ thống điện, điện tử khi còn ngồi trên giảng
đường. Những mô hình hóa các hệ thống để các em có cái nhìn tổng quát
định hướng những việc mà mình sẽ làm sau khi tôt nghiệp, bằng những mô
hình thu nhỏ các em có thể thực tập trên đó nâng cao được kỹ năng, cũng cố


Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ôtô
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
Cơ sở vật chất mà nhà trường giành cho bộ môn là quá ít so với số
lượng sinh viên hàng năm tốt nghiệp. Hơn nữa kiến thức về những công
nghệ điều khiển ô tô thì ngày một hiện đại, cải tiến không ngừng. Như chúng
ta điều biết để học sinh lĩnh hội kiến thức một cách chủ động tích cực và nhớ
lâu thì chúng ta không chỉ trình bày những lý thuyết đơn thuần bằng phấn
bảng mà chúng ta cần kết hợp với vật thật . Bằng những nghiên cứu cho thấy
việc dạy học thông qua mô hình là rất hiệu quả và là phương pháp dạy mới
đối với sinh viên ngành kỹ thuật
Ngành công nghiệp ô tô phát triển rất nhanh chóng nên những hệ
thống điều khiển bằng cơ khí không tối ưu hóa được quá trình điều khiển do
điều khiển không linh hoạt, chậm và ít chính xác đã được thay thế bằng
những hệ thống điều khiển bằng điện, điện tử. Có rất nhiều hệ thống điện,
điện tử trên ô tô nhưng 2 hệ thống rất quan trọng trên động cơ đó là hệ thống
phun xăng, đánh lửa. Hai hệ thống này cũng được các công ty sản xuất ô tô
đặc biệt là các chuyên gia về phát triển công nghệ mới lưu ý và không ngừng
cải thiện chúng.
Hệ thống đánh lửa được phát triển từ hệ thống đánh lửa thường (hệ
thống đánh lửa bằng vít lửa) góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng cơ khí
(ly tâm, áp thấp) cho tới hệ thống đánh lửa bán dẫn và cho tới hiện nay là hệ
thống đánh lửa trực tiếp. Vì vậy để sinh viên có thể tiếp cận ngay được với
những hệ thống đánh lửa hiện đại và thông dụng hiện nay khi còn ngồi trên
ghế nhà trường .Do đó tác giả đã lấy hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng
bobine đôi để thực hiện
Tương tự hệ thống phun xăng cũng vậy hệ thống nhiên liệu động cơ
xăng sử dụng bộ chế hòa khí không còn được sử dụng rộng nữa vì những
nhược điểm cơ bản của hệ thống điều khiển bằng cơ khí đơn thuần mà thay

khí lý tưởng, không khí nạp dư (khí hỗn hợp nghèo nhiên liệu).
α < 1 tức là lượng không khí nạp thực tế nhỏ hơn lượng không khí lý
tưởng, nhiên liệu nạp dư cháy không hết (khí hỗn hợp giàu nhiên liệu).
Trong quá trình động cơ làm việc công suất, suất tiêu hao nhiên liệu
và nồng độ khí thải gây ô nhiễm môi trường luôn phụ thuộc vào tỷ lệ hỗn
hợp cung cấp cho động cơ. * Các yêu cầu về tỷ lệ hỗn hợp đối với các chế
độ hoạt động đặc trưng của động cơ
Trang 3
α
N
e
, g
e
g
e
N
e
α
Lượng không khí thực tế
Lượng không khí lý thuyết
α =
Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ôtô
Hình 2.1: Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí
α
đến các đại lượng:
Công suất NE, suất tiêu hao nhiên liệu GE,và nồng độ khí thải gây ô nhiểm
môi trường CO , HC, NO
x
2.1.2 Chế độ khởi động lạnh
Khi khởi động lạnh, nhiên liệu bay hơi không tốt, dể ngưng tụ bám

nhưng NO
X
lại đạt giá trị lớn nhất.
Nếu điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp theo hướng lean burn thì α >1 sẽ giảm
được CO, NO
X
còn HC tăng chút ít.
Trang 4
Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ôtô
2.1.6 Chế độ đầy tải (trợ tải)
Chế độ này bướm ga mở lớn, hỗn hợp đòi hỏi phải đậm để tăng công
suất động cơ (α = 0,8÷ 0,9 ).
2.1.7 Chế độ tăng tốc
Khi tăng tốc bướm ga mở đột ngột, đòi hỏi phải gia tăng thêm một
lượng nhiên liệu để tăng công suất động cơ. Hỗn hợp đậm CO, HC cao và
NO
X
cũng tăng do nhiệt độ buồng cháy tăng.
2.1.8 Chế độ giảm tốc
Chế độ này công suất động cơ giảm (bướm ga đóng đột ngột), do đó
yêu cầu phải giảm nhiên liệu để tiết kiệm và giảm ô nhiễm.Vì khi bướm ga
đóng đột ngột tốc độ động cơ vẫn cao, độ chân không trong buồng cháy lớn
làm giảm tốc độ lan truyền màng lửa nhiên liệu cháy không hết CO, HC tăng
cao, NO
X
giảm.
2.1.9 Một số nhược điểm của bộ chế hòa khí
Để đáp ứng tỷ lệ hổn hợp theo yêu cầu của các chế độ làm việc của
độ cơ theo hướng cải thiện đặc tính tải, tiêu hao nhiên liệu kinh tế hơn,giảm
ô nhiễm môi trường thì bộ chế hoà khí (thường) không còn đáp ứng được

Hệ thống phun xăng đã được sử dụng phổ biến vào những năm đầu
của thập kỷ 70, thay thế cho bộ chế hoà khí.
Năm 1973 hãng BOSH đã đưa ra hệ thống phun xăng cơ khí K-
JETRONIC và được sử dụng trên xe của hãng MERCEDES. Đến 1981 hệ
thống K-JETRONIC được cải tiến thành hệ thống phun xăng kết hợp cơ khí-
điện tử KE-JETRONIC và được sử dụng phổ biến trên xe của hãng
MERCEDES. Người Mỹ cũng đã theo người Đức chế tạo K-JETRONIC
dùng trên một số xe GM, CHRYSLER.
Mặc dù đã có nhiều bước phát triển thành công của K-JETRONIC,
KE-JETRONIC nhưng vẫn còn tồn tại nhiều nhược điểm như: Vẫn còn điều
khiển cơ khí, bảo dưỡng, sửa chữa khó, giá thành chế tạo cao.Vì vậy hệ
thống điều khiển phun xăng hoàn toàn điện tử đã ra đời với các loại như L-
JETRONIC, MONO- JETRONIC
Năm 1971 TOYOTA đã phát triển hệ thống phun xăng điện tử EFI
(Electronic Fuel Injection) với lọai mạch tương tự và đến 1983 đưa ra lọai
(EFI) điều khiển bằng bộ vi xử lý CPU (Control Processing Unit) sử dụng
dữ liệu trong bộ nhớ để xác định thời điểm phun và lượng phun nhiên liệu.
Hiện nay các công ty ôtô trê thế giới đều sử dụng phổ biến là Hệ
thống phun xăng (EFI) điều khiển bằng bộ vi xử lý (CPU) được điều khiển
kết hợp bởi ECU của các hệ thống khác trên động cơ như: Hệ thống điều
khiển thời điểm đánh lửa sớm điện tử ESA (Electronic Spark Advance), hệ
thống điều khiển tốc độ không tải ISC (Idle Speed Control), hệ thống tự
Trang 6
Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ôtô
chẩn đoán, hệ thống kiểm soát khí thải, chức năng dự phòng, các hệ thống
khác…
Đối với hãng TOYOTA hệ thống điều khiển kết hợp của động cơ
được gọi chung là TCCS (Toyota Computor Cotroled System). hệ thống
điều khiển bằng máy tính của TOYOTA
EFI

thêm các thiết bị đầu vào và đầu ra, các cảm biến và các cơ cấu chấp hành
(Actuators). Các thuật toán điều khiển được tính toán và lập chương trình
ghi vào bộ nhớ máy tính.

Hình 2.2:
Sơ đồ khối
của hệ
thống
Hệ
thống điều
khiển phun
xăng điện
tử bao gồm
các cảm
biến -
chúng nhận
biết chế độ hoạt động khác nhau của động cơ ; bộ ECU - nó tính toán lượng
phun (chu kỳ) dựa trên các tín hiệu (dữ liệu) từ các cảm biến ; và bộ chấp
hành - nó điều khiển việc phun nhiên liệu trên các tín hiệu từ ECU. Các cảm
biến nhận biết lượng khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ của nước làm mát và
khí nạp, sự tăng tốc/ giảm tốc, và gửi các tín hiệu này đến ECU. ECU sau đó
sẽ xác định khoảng thời gian phun chính xác và gửi tín hiệu đến các vòi
phun. Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp phụ thuộc vào các
tín hiệu này. Lượng phun phụ thuộc vào khoảng thời gian của tín hiệu đến từ
ECU.
Hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử ngày càng được TOYOTA
phát triển nhằm tối ưu hoá các tính năng của hệ thống và ngày càng hoàn
thiện các chức năng của nó.
Trên hệ thống phun xăng đa điểm và đánh lửa trực tiếp trên xe Camry
2000 sử dụng cảm biến áp suất khí nạp lượng phun cơ bản phụ thuộc vào tín

hệ thống điều khiển hộp số tự động ( gồm Cảm biến tốc độ xe, cảm biến vị
trí bướm ga…), điều khiển hệ thống phanh ABS( cảm biến tốc độ, cảm biến
giảm tốc,…), điều khiển hệ thống treo( cảm biến tốc độ, cảm biến độ cao,
cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lực quán tính,…), điều khiển hệ thống trợ
lực lái (cảm biến tốc độ xe, cảm biến góc lái,…).v.v…
Trang 9
Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ôtô
Hình 2.4: Sơ dồ khối của hệ thống EFI
2.3 Điều khiển quá trình phun xăng
Điều khiển lượng phun cơ bản
Lượng phun cơ bản được ECU tính toán thông qua thời gian phun cơ
bản. Thời gian phun nhiên liệu cơ bản được ECU tính toán thông quá các tín
hiệu vào:
-Tín hiệu áp suất đường ống nạp (PIM) Nếu tốc độ động cơ không
đổi, lượng phun cơ bản sẽ tăng cùng với sự gia tăng của lượng khí nạp.
-Tín hiệu nhiệt độ khí nạp
-Tín hiệu tốc độ động cơ. Nếu lượng khí nạp là hằng số thì lượng
phun cơ bản sẽ gia tăng cùng với sự gia tăng của tốc độ động cơ.
Trang 10
-CB nhiệt độ nước
-Nhiệt độ khí nạp
-Vị trí bướm ga
-Tín hiệu khởi động
-CB ô xy
-Cảm biến áp suất khí nạp
Tín hiệu đánh lửa
(tốc độ động cơ)
Điều khiển lượng phun
nhiên liệu
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Tuỳ theo từng chế độ làm việc khác nhau của động cơ mà tỉ lệ hòa
khí phải thay đổi theo, do đó cần phải hiệu chỉnh lượng phun cơ bản.
a. Chế độ khởi động lạnh
Trong khi động cơ quay khởi động do có sự dao động lớn về tốc độ
động cơ nên ECU khó nhận biết được chính xác được áp suất đường ống nạp
hay lượng khí nạp. Vì vậy ECU chọn một khoảng thời gian phun cơ bản lưu
trong bộ nhớ của nó phù hợp với nhiệt độ nước làm mát động cơ mà không
tính đến áp suất đường ống nạp hay lượng khí nạp, sau đó bổ sung thêm
lượng hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp và điện áp để tạo ra khoảng thời gian
phun thực tế.
U C

Trang 11
TBĐK
ECU
Điều khiển
lượng phun cơ
bản
Cơ cấu chấp
hành
(vòi phun)
-áp suất khí nạp
-Tốc độ động cơ (NE)
ĐTĐK(các chế

Hình 2.7: Thời gian phun cơ bản và hiệu chỉnh khi khởi động.
t: Khoảng thời gian phun thực tế.
t
1:
Thời gian phun cơ bản.
t
2
: Thời gian phun hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp.
t
3
: Thời gian phun hiệu chỉnh theo điện áp ắc quy.
* t
1:
Thời gian phun cơ bản. Được tính toán từ các tín hiệu:
NE (tốc độ động cơ)
THW (nhiệt độ nước làm mát).
STA (nhận biết động cơ đang khởi động). thấp 20
o
C cao
nhiệt độ nước làm mát
o
C
Trang 12

t
1
(miligiây)

Khi khởi động điện áp ắc quy giảm, nên có một sự chậm trễ (sai lệch)
thời gian tính từ lúc ECU động cơ gửi tín hiệu đến vòi phun cho đến khi vòi
phun thực sự mở ra. Điều này có nghĩa là khoảng thời gian kim phun mở sẽ
trở nên ngắn hơn so với tính toán của ECU, làm giảm lượng nhiên liệu phun
vào xy lanh. Vì vậy cần phải có sự hiệu chỉnh theo điện áp.
Trong hiệu chỉnh theo điện áp, ECU sẽ bù lại sự chậm trễ này bằng
cách kéo dài khoảng thời gian phun thực tế sao cho nó phù hợp với lượng đã
tính toán của ECU.
Trang 13
Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ôtô

thời gian trễ tiêu chuẩn

thấp 14 cao
điện áp ắc quy (V)
Hình 2.10: Đặc tuyến hiệu chỉnh thời gian phun hiệu chỉnh theo điện
áp ắc quy (t
3
).
b. Hiệu chỉnh làm đậm sau khi khởi động và làm đậm khi hâm nóng
động cơ
Ngay lập tức sau khi khởi động ECU cung cấp thêm một lượng nhiên
liệu trong một khoảng thời gian nhất định nhằm ổn định họat động của động
cơ. Lượng hiệu chỉnh phụ thuộc nhiệt độ nước làm mát. Khi nhiệt độ động
cơ còn thấp ECU tiếp tục điều khiển hiệu chỉnh làm đậm để hâm nóng động
cơ. Lượng nhiên liệu được hiệu chỉnh thêm khi hâm nóng động cơ do ECU
điều khiển theo nhiệt độ nước làm mát.
Khi nhiệt độ nước đặc biệt thấp hiệu chỉnh này tăng gấp đôi lượng
phun. Hiệu chỉnh làm đậm hâm nóng kết thúc khi nhiệt độ động cơ đạt 60
0

hệ số hiệu chỉnh
Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ôtô

2,6 Nhiệt độ nước làm mát
-20
o
c
1,8 0
-o
c
20
0
c
1,0
0 1 2 3 4 5 6
Hình 2.12: Thời gian sau khi tiếp điểm không tải mở (giây)
d. Chế độ cầm chừng nhanh
Để tăng tốc độ hâm nóng động cơ ECU gửi tín hiệu điều khiển đến
van ISC để thay đổi lượng không khí đi tắt qua bướm ga. Khi khởi động
van ISC mở hoàn toàn, sau đó giảm dần và đóng hoàn toàn khi nhiệt độ
động cơ đạt 80
o
c, điều khiển không tải nhanh bằng ECU kết thúc. Các tín
hiệu gửi đến ECU:
- Tốc độ động cơ (NE)
- Nhiệt độ nước làm mát (THW)
- Vị trí bướm ga (VTA)
- Tốc độ xe (SPD)
e. Điều khiển phản hồi tốc độ không tải
Điều khiển phản hồi được thực hiện khi tiếp điểm không tải bật, tốc

• Trong khi làm đậm sau khởi động.
• Trong khi làm đậm tăng tốc.
Trang 17
TBĐK-ECU

Cơ cấu chấp
hành
(vòi phun)
-Cảm biến ô xy
ĐTĐK(các chế
độ làm việc của
động cơ)
Bơm nhiên liệu
-Tín hiệu khởi động
-Ắc quy
-Bộ đo áp suất khí nạp
-Tốc độ động cơ
-Nhiệt độ nước làm mát
-Nhiệt độ khí nạp
-Vò trí bướm ga