Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô
MÉu trang phô b×a §ATN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
(Times New Roman, hoa, 14)
KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ
(Times New Roman, hoa, đậm, 16)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: Nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử EFI động cơ 1TR – FE trên Toyota Inova G
ngêi híng dÉn khoa häc :
Hà Nội - 2013
Mục lục.
Lời nói đầu…………………………………………………………………… 3
Chương 1: Tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử EFI…………………….4
1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử……………… ….4
2. Hệ thống phun xăng điện tử EFI……………………………………… 9
Chương 2: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ 1TR – FE dùng
1
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô
trên xe Inova G của Toyota………………………………………………… 19
1. Giới thiệu chung về động cơ 1TR – FE trên xe Inova G…… ……… 19
2. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu…………………………………………… 21
3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu………………………….22
Chương 3: Phân tích đặc điểm kết cấu của hệ thống phun xăng điện tử của
động cơ 1TR – FE trên xe Inova G…………….………………………….… 23
1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính……………….23
1.1 Bơm nhiên liệu……………………………………………………… 23
1.2 Bộ lọc nhiên liệu…………………………………………………….….25
1.3 Bộ ổn định áp suất……………………………………………… …….26
1.4 Vòi phun xăng điện tử……………………………………………….…27
1.5 Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu…………………………………… 29
2. Hệ thống cung cấp không khí động cơ 1TR – FE trên xe Inova G…….30
o Chương 4: Các hư hỏng thường gặp và chuẩn đoán.
Em xin gửi lời cảm ơn đến hai thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Tuấn Nghĩa và
thầy Nguyễn Anh Ngọc, các thầy trong khoa Công Nghệ ôtô cùng tất cả các bạn
sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, ngày 25/05/2011
Sinh viên thực hiện
NGUYỄN VĂN QUANG
Chương 1:
3
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô
Tổng quan về hệ thồng phun xăng điện tử EFI
1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử:
Khái niệm về phun xăng điện tử:
Chữ EFI trên động cơ và phía sau thân xe là viết tắt của từ Electronic
Fuel Injection, có nghĩa là hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử. Đây
là hệ thống cung cấp hỗn hợp nhiên liệu tốt nhất hiện nay. Tùy theo các chế
độ làm việc khác nhau của ôtô mà hệ thống tự thay đổi tỷ lệ hỗn hợp nhiên
liệu để cung cấp cho động cơ hoạt động tốt nhất. Cụ thể ở chế độ khởi động
trong thời tiết lạnh giá, hỗn hợp khí được cung cấp giàu xăng, sau khi động
cơ đã được nhiệt độ vận hành, hỗn hợp khí sẽ nghèo xăng hơn. Ở chế độ cao
tốc lại được cung cấp hỗn hợp khí giàu xăng trở lại.
Trên các xe đời cũ sử dụng bộ chế hòa khí để tạo hỗn hợp nhiên liệu
và cung cấp nhiên liệu cho động cơ. Cả hai loại này: bộ chế hòa khí hay hệ
thống phun xăng điện tử đều cung cấp nhiên liệu với một tỷ lệ nhất định phụ
thuộc vào lượng khí nạp. Nhưng do để đáp ứng các yêu cầu về khí xả, tiêu
hao nhiên liệu, cải thiện khả năng tải… thì bộ chế hòa khí ngày nay được lắp
them các thiết bị hiệu chỉnh khác, làm cho nó trở nên phức tạp hơn rất nhiều.
Do vậy, hệ thống phun xăng điện tử EFI đã ra đời thay thế cho bộ chế
hòa khí, nó đảm bảo tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu thích hợp cho động cơ bằng
việc phun nhiên liệu điện tử theo các chế độ lái xe khác nhau
lý,loại này sử dụng dữ liệu lưu trong bộ nhớ để xác định lượng phun.
Loại hệ thống EFI điều khiển bằng mạch tương tự là loại được Toyota 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 controlled 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 chẩn đoán và dự phòng. Hai hệ thống này có
thể phân loại như sau:
6
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô
Hình vẽ: Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điện tử
Loại EFI mạch tương tự và vi điều khiển bằng bộ vi xử lý về cơ bản là giống
nhau, nhưng có thể nhận thấy một vài điểm khác nhau như các lĩnh vực điều khiển
và độ chính xác.
1.3 Phân loại hệ thống phun xăng:
Hệ thống phun nhiên liệu có thể được phân loại theo nhiều kiểu.Nếu phân
biệt theo cấu tạo kim phun, ta có 2 loại:
Loại CIS :
Đây là hệ thống kiểu sử dụng kim phun cơ khí, chỉ sử dụng trên một số động
cơ, bộ phun mở liên tục, sự thay đổi áp suất đối với nhiên liệu sẽ làm thay đổi lượng
nhiên liệu được phun. Gồm ba loại cơ bản sau:
Hệ thống K – Jectronic: Đây là hệ thống phun nhiên liệu được điều khiển
hoàn toàn bằng cơ khí và thủy lực sau đó được cải thiện thành hệ thống KE –
Jectronic với hệ thống ECM mạnh hơn. Là hệ thống phun xăng cơ bản của các kiểu
phun xăng điển tự ngày nay. Nó có các đặc điểm như không cần những cơ cấu dẫn
động của động cơ, có nghĩa là động tác điều chỉnh xăng phun ra do chính độ chân
không trong ống hút điều khiển,xăng phun ra liên tục và được xác định tùy theo
xăng điển tử đa điểm là hệ thống định lượng và điều khiển hiện đại nhất hiên nay,
nó tối ưu cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa của động cơ.
8
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô
2. Hệ thống phun xăng điện tử EFI:
2.1 Thành phần hòa khí:
Thành phần hòa khí thể hiện tỷ lệ hòa trộn giữa xăng và không khí trong hòa
khí, được đặc trưng bằng hệ số dư không khí α (hoặc λ) hoặc bằng hệ số tỷ lệ không
khí – nhiên liệu m – đó là tỷ số lượng không khí Gk và số lượng xăng Gx chứa
trong hòa khí (m= ).
Với m= 14,7:1 – đủ không khí, ta có α=1 và có hòa khí chuẩn (lý tưởng)
Với m >14,7:1 – dư không khí, ta có α >1 và có hòa khí nhạt (nghèo xăng)
Với m <14,7:1 – thiếu không khí, ta có α <1 và có hòa khí đậm (giàu xăng)
Thành phần hòa khí gây ảnh hưởng lớn tới tính năng hoạt động của xe đòi
hỏi một thành phần hòa khí nhất định.
9
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô
Hình vẽ 1.1: biến thiên cua tỷ số không khí – nhiên liệu theo điều kiện hoạt
động của xe.
Ký hiệu :
A: khởi động
B: cầm chừng
C: bướm ga mở một phần
D: gia tốc
E: bướm ga mở hoàn toàn
Hình trên giới thiệu các thành phần hòa khí nhất định.hình 1.2 giới thiệu các
các hòa khí yêu cầu động cơ khi hoạt đông ở các chế độ khác nhau. Lúc khởi
động lạnh yêu cầu hòa khí đậm ( m ≈ 9:1), ở tốc độ trung bình bướm ga mở
một phần m ≈ 15:1. Khi mở bướm ga đột ngột để tăng tốc, cũng phải làm
đậm tạm thời cho hòa khí , nếu không xe sẽ chết máy. Hòa khí cũng được
suất cần thiết trong mạch ở bất kỳ chế độ hoạt động nào của động cơ. Bơm được
thiết kế van chặn bố trí tại cửa thoát của bơm xăng ngăn không cho xăng tháo lui
thùng chứa khi bơm nhiên liệu ngừng bơm. Van giới hạn áp suất giới hạn áp
suất xăng đi. Khi nối mạch công tắc máy và công tắc khởi động thì bơm xăng
hoạt động tức thì và liên tục sau khi khởi động xong. Bơm xăng điện được bố
trí trực tiếp kế bên thùng chứa xăng và không đòi hỏi phải bảo trì bảo dưỡng.
b) Bầu lọc xăng: Nó có công dụng lọc sạch các tạp chất trong xăng nhằm
bảo vệ các béc phun xăng. Bầu lọc có hai phần tử lọc: Một lõi lọc bằng giấy và
một tấm lọc. Độ xốp của lõi giấy khoảng 10µm. Xăng phải chiu xuyên qua lõi
giấy và tấm lọc trước khi chảy vào bộ phân phối. Lõi lọc phải được thay mới
đúng định kỳ. Trong quá trình lắp ráp cần lưu ý chiều mũi tên chỉ hướng vào và
ra.
c) Ống chia các béc phun xăng: Ống chia xăng có chức năng như một
kho chứa nhiên liệu của các béc phun. Dung tích của nó lớn hơn nhiều lần so với
lượng xăng cần thiết cung cấp cho chu kỳ hoạt động của động cơ. Nhờ vậy tránh
được tình trạng làm thay đổi áp suất trong ống chia. Ống chia có công dụng sau
đây:
− Cung cấp xăng đồng đều cho các béc phun dưới áp suất bằng nhau
− Làm nơi gá lắp các béc phun và giúp cho việc tháo ráp các béc phun được dễ
dàng.
d) Bộ điều áp nhiên liệu:
Trong mạch cung cấp nhiên liệu, bộ điều áp có công dụng cố định áp suất
nhiên liệu trong ống chia xăng của các béc phun. Việc điều áp này rất cần thiết, vì
nhờ áp suất xăng không đổi nên lượng xăng phun ra chỉ còn phụ thuộc vào một yếu
tố duy nhất là thời gian mở van cho béc phun xăng hay thời lượng phun xăng.
Bộ điều áp xăng được lắp đặt ở phía cuối ống xăng chia các béc phun. Nó
duy trì áp suất khoảng 2,5 đến 3 bar tùy theo kiểu thiết kế.
12
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô
e) Béc phun xăng:
ECU hình thành hệ thống điều khiển trung ương.
Nhận được thông tin của các bộ cảm biến, ECU sẽ đánh giá và xử lý thông
tin, sau đó ra lệnh cho hệ thống phun xăng cung cấp một lượng nhiên liệu chính xác
thích hợp cho chế độ đang hoạt động của động cơ.
a) Cảm biến đo lượng khí nạp vào xy lanh động cơ:
Chế độ tải của động cơ được ghi nhận bằng chính khối lượng do động cơ
hút.Hệ thống đo lường khối lượng không khí nạp hoạt động cực kỳ chính xác. Nó
có khả năng đo lường chính xác trong cả tình huống mòn khuyết của động cơ theo
thời gian sử dụng ôtô. Như chúng ta đã biết, trước khi được nạp vào xy lanh động
cơ, khối lượng không khí nạp phải lưu thông xuyên qua bộ cảm biến không khí nạp
hay thiết bị đo gió. Điều này có nghĩa là trong quá trình tăng tốc, tín hiệu thông tin
về dòng khí rời bộ cảm biến để đến ECU trước khi khối lượng không khí này thực
14
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô
sự được nạp vào bên trong xy lanh động cơ. Đặc điểm này cho hệ thống phun xăng
điển tử cung cấp được một tỷ lệ hỗn hợp khí chính xác, tối ưu và kịp thời vào bất kỳ
thời điểm nào trong suốt quá trình thay đổi tải trọng của động cơ. Có các loại thiết
bị đo khí nạp thường được trang bị trên hệ thống phun xăng điện tử là:
− Thiết bị đo khí nạp kiểu mâm đo.
− Thiết bị đo khí nạp kiểu dây nung nóng.
− Thiêt bị đo khí nạp kiểu phim nung nóng.
− Thiết bị đo khí nạp kiểu dòng xoáy lốc Karman.
− Bộ cảm biến chân không tuyệt đối trong ống góp hút MAP.
b) Cảm biến vị trí chân ga (throttle – position sensor):
Vị trí lắp đặt bướm ga và bộ cảm biến trên họng hút không khí. Cảm biến vị
trí bướm ga được lắp đặt trên trục bướm ga. Chức năng của cảm biến này là chuyển
đổi góc mở lớn bé khác nhau của bướm ga thành tín hiệu điện áp chuyển về cho
ECU. Tùy theo đời ôtô ta thường thấy hai kiểu cảm biến vị trí bướm ga: kiểu tiếp
điểm và kiểu cần trượt.
c) Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (air-temperature sensor):
Bầu lọc khí có tác dụng lọc sạch không khí trước khi đưa vào cổ họng gió và
đi vào đường ống nạp.
b) Bướm ga:
Lượng khí đi vào động cơ phụ thuộc vào độ mở của bướm ga. Bướm ga mở
càng rộng thì lượng khí đi vào động cơ càng nhiều và ngược lại bướm ga mở nhỏ
thì lượng khí đi vào động cơ ít đi.
c) Cổ họng gió:
Cổ họng gió bao gồm:Bướm ga để điều khiển lượng không khí nạp trong quá
trình hoạt động của động cơ. Một đường khí phụ để cho phép một lượng nhỏ không
khí đi vào trong quá trình chạy không tải. Một cảm biến vị trí bướm ga để nhận biết
góc mở bướm ga. Một số loại cổ họng gió còn trang bị một bộ đệm chân ga để cho
phép bướm ga trả từ từ khi nó đóng lại hay van khí phụ loại sáp.
d) Van khí phụ :
Van khí phụ điều khiển tốc độ của động cơ khi động cơ còn lạnh.
2.2.4 Hiệu chỉnh tỷ lệ khí hỗn hợp:
Bộ điều khiển ECU còn có thêm chức năng điều chỉnh tỷ lệ khí hỗn hợp tùy
theo các chế độ hoạt động khác nhau của động cơ nhằm làm cho động cơ phát huy
16
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô
tối đa công suất, giảm hơi độc trong khí thải, giúp quá trình khởi động động cơ
được nhanh và dễ, ổn định hoạt động của ôtô trong mọi chế độ khác nhau.
a) Chế độ khởi động lạnh:
Ở chế độ khởi động lạnh, cần phải phun thêm nhiều xăng hơn bình thường.
vì thời tiết lạnh làm cho xăng bốc hơi kém và bị ngưng đọng trên vách ống góp hút,
do đó phải cung cấp nhiều xăng hơn để xylanh động cơ có thể nhận đủ số xăng cần
thiết giúp khởi động được. Số xăng phun thêm này được thực hiện nhờ béc phun
khởi động lạnh phun xăng vào trong ống góp.
b) Quá trình sưởi nóng động cơ:
Quá trình sưởi nóng động cơ được thực hiện tiếp theo ngay sau khi chấm quá
trình khởi động lạnh. Vì mặc dù động cơ đã nổ nhưng vách xylanh động cơ vẫn còn
Động cơ 2.0 lít (1TR-FE) 2.0 lít (1TR-FE)
Hộp số 5 số tay 5 số tay
Số chỗ ngồi 8 chỗ 8 chỗ
Loại xe Innova G Innova J
Trọng lượng toàn tải
2170 kg 2600 kg
Trọng lượng không tải
1530 kg 1515 kg
Dài x rộng x cao toàn bộ
4555mm x 1770mm x 1745mm
Chiều dài cơ sở
2750 mm 2750 mm
Chiều rộng cơ sở
1510 mm 1510 mm
Khoảng sáng gầm xe
176 mm 176 mm
Loại động cơ 1TR-FE
18
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô
Kiểu 4 xilanh thẳng hàng, 16 van, cam kép
DOHC có VVT-I, dẫn động xích.
Dung tích công tác
1998 cm
3
Đường kính xy lanh D
86 mm
Hành trình piston S
86 mm
Tỉ số nén
9,8
8
0
ABDC
Độ nhớt /cấp độ của dầu bôi
trơn 5W-30/API SL, SJ, EC or ILSAC
Loại Innova G Innova J
Treo trước Độc lập với lò xo cuộn, đòn kép và
thanh cân bằng
Treo sau 4 điểm liên kết, lò xo cuộn và tay đòn
bên
Phanh trước
Đĩa thông gió
Phanh sau
Tang trống
Bán kính quay vòng tối thiểu
5,4 m
Dung tích bình xăng
55 lit
Vỏ và mâm xe 205/65R15 Mâm
đúc
195/70R14 Thép,
chụp kín
Động cơ 1TR-FE lắp trên xe Inova của hãng Toyota là loại động cơ xăng thế hệ
mới, 4 xy lanh thẳng hàng, dung tích xylanh 2.0 lít trục cam kép DOHC 16 xupap
dẫn động bằng xích thông qua con đội thuỷ lực với hệ thống van nạp biến thiên
19
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô
thông minh VVT-i. Động cơ có công suất cực đại 100Kw/5600 rpm có hệ thống
đánh lửa trực tiếp điều khiển bằng điện tử và hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp điều
khiển bởi ECU.
Bơm nhiên liệu là loại bơm cánh gạt được đặt trong thùng xăng, do đó loại
bơm này ít sinh ra tiếng ồn và rung động hơn so với loại trên đường ống. Các chi
tiết chính của bơm bao gồm: Mô tơ, hệ thống bơm nhiên liệu, van một chiều, van an
toàn và bộ lọc được gắn liền thành một khối.
Hình 3.1: Kết cấu của bơm xăng điện.
1:Van một chiều; 2:Van an toàn; 3:Chổi than; 4:Rôto; 5:Stato; 6,8:Vỏ bơm;
7,9:Cánh bơm; 10:Cửa xăng ra; 11:Cửa xăng vào.
Rôto (4) quay, dẫn động cánh bơm (7) quay theo, lúc đó cánh bơm sẽ gạt
nhiên liệu từ cửa vào (11) đến cửa ra (10) của bơm, do đó tạo được độ chân không
22
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô
tại cửa vào nên hút được nhiên liệu vào và tạo áp suất tại cửa ra để đẩy nhiên liệu
đi.
Van an toàn (2) mở khi áp suất vượt quá áp suất giới hạn cho phép (khoảng
6 kG/cm2).
Van một chiều (1) có tác dụng khi động cơ ngừng hoạt động. Van một chiều
kết hợp với bộ ổn định áp suất duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu khi
động cơ ngừng chạy, do vậy có thể dễ dàng khởi động lại. Nếu không có áp suất
dư thì nhiên liệu có thể dễ dàng bị hoá hơi tại nhiệt độ cao gây khó khăn khi khởi
động lại động cơ.
Ðiều khiển bơm nhiên liệu:
Bơm nhiên liệu chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy. Ðiều này tránh cho
nhiên liệu không bị bơm đến động cơ trong trường hợp khóa điện bật ON nhưng
động cơ chưa chạy. Hiện nay có nhiều phương pháp điều khiển bơm nhiên liệu
Khi động cơ đang quay khởi động.
Dòng điện chạy qua cực ST2 của khóa điện đến cuộn dây máy khởi động
(kí hiệu ST) và dòng diện vẫn chạy từ cực STAcủa ECU (tín hiệu STA).
Khi tín hiệu STA và tín hiệu NE được truyền đến ECU, transitor công suất
bật ON, dòng điện chạy đến cuộn dây mở mạch (C/OPN), rơle mở mạch bật lên,
nguồn điện cấp đến bơm nhiên liệu và bơm hoạt động.
áp là duy trì và ổn định độ chênh áp trong đường ống.
Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu cấp đến vòi phun phụ thuộc vào áp suất
trên đường ống nạp. Lượng nhiên liệu được điều khiển bằng thời gian của tín hiệu
phun, nên để lượng nhiên liệu được phun ra chính xác thì mức chênh áp giữa xăng
cung cấp đến vòi phun và không gian đầu vòi phun phải luôn luôn giữ ở mức 2,9
kG/cm2 và chính bộ điều chỉnh áp suất bảo đảm trách nhiệm này.
Hình 5.5: Sự điều chỉnh áp suất nhiên liệu theo áp suất đường ống nạp
của bộ ổn định áp suất.
Hình 3.4: Kết cấu bộ ổn định áp suất.
1:Khoang thông với đường nạp khí; 2:Lò xo; 3:Van; 4:Màng;
5: Khoang thông với dàn ống xăng; 6:Ðường xăng hồi về thùng xăng.
25
Copyright: Tài liệu đại học ©