Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

LỜI NÓI ĐẦU
Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử hiện nay đang được ứng dụng khá phổ
biến trên động cơ ô tô và xe máy nhằm thay thế cho hệ thống dùng bộ chế hòa khí
do có nhiều ưu việt về tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Trong quá trình khai thác sử dụng thường xuất hiện các lỗi trong hệ thống điều
khiển cần thiết phải được xác nhận nhanh chóng chính xác.
Báo cáo này trình bày nội dung “Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun
xăng đa điểm động cơ TOYOTA 3S-FE” có bổ sung phần chẩn đoán mã lỗi và
hiển thị mã lỗi bằng màn hình LCD.
Mô hình này được xây dựng dựa trên niềm đam mê, lòng quyết tâm và sự cố
gắng không ngừng của 4 thành viên trong nhóm chúng em. Mong muốn được tốt
nghiệp và được để lại một đóng góp nho nhỏ cho Khoa của mình là niềm mơ ước
và là niềm vinh dự lớn lao không chỉ của mỗi thành viên trong nhóm.
Khi thực hiện đồ án này, chúng em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu và
làm việc với nhau một cách nghiêm túc với mong muốn đạt được kết quả tốt nhất.
Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót
nhất định. Chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa Cơ khí giao
thông đã tận tụy truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời
gian học tập. Đặc biệt, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GVHD:
PGS.TS. Trần Thanh Hải Tùng – Người đã quan tâm giúp đỡ cho chúng em trong
suốt quá trình làm việc... Và một lần nữa xin chân thành cảm ơn đến các Anh –
Chị và các bạn đã đóng góp ý kiến, chia sẽ kinh nghiệm tạo điều kiện thuận lợi để
nhóm hoàn thành đồ án này.
Xin trân trọng biết ơn!
Đà Nẵng, ngày 15 tháng 6 năm 2012
Sinh viên
Nguyễn Văn Bằng

(Lớp 10C4LT)

ECU

Electronic Control Unit

Bộ điều khiển điện tử

2

EFI

Electronic Fuel Injection

Phun nhiên liệu điện tử

3

ESA

Electronic Spark Advance

Đánh lửa sớm điện tử

4

ROM

Read Only Memory

Bộ nhớ chỉ đọc



Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và
lập trình bằng điện

Diagnostic Trouble Code

Mã lỗi chẩn đoán

Integrated Circuit

Mạch tích hợp

MPI

Multi Point Fuel Injection

Phun nhiên liệu đa điểm

10

ADC

Analog/Digital Converter

11

MAP

12


16

TPS

Throttle Position Sensor

Cảm biến vị trí bướm ga

17

VSS

Vehicle Speed Sensor

Cảm biến tốc độ xe

Bộ chuyển đổi tín hiệu tương
tự/số

Manifold Absolute Pressure Cảm biến áp suất tuyệt đối
đường ống nạp

2


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

1. TỔNG QUAN
1.1. Mục đích - ý nghĩa của đề tài
Việc thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ 3S-FE

theo các chế độ lái xe khác nhau.

3


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

1.2.2. Lịch sử phát triển
Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Mỹ - ông Stevan – đã nghĩ ra cách phun nhiên
liệu cho một máy nén khí. Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phun nhiên
liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả. Đầu thế kỷ 20, người Đức áp
dụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 kỳ tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên
động cơ này là dầu hoả nên hay bị kích nổ và hiệu quả thấp). Tuy nhiên, sau đó
sáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung cấp
nhiên liệu cho máy bay ở Đức. Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành công trong
việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí. Trong hệ thống phun xăng này nhiên
liệu được phun trực tiếp vào trước xupáp 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 2 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 chân không 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

Dự phòng
Hệ thống khác

Hình 1-1 Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điện tử
Loại EFI mạch tương tự và điều khiển bằng bộ vi xử lý về cơ bản là giống nhau,
nhưng có thể nhận thấy một vài điểm khác nhau như về các lĩnh vực điều khiển và
độ chính xác.
1.2.3. Phân loại
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:
1.2.3.1. Loại CIS (Continuous Injection System)
Đây là kiểu sử dụng kim phun cơ khí, gồm 4 loại cơ bản:
+ Hệ thống K – Jectronic: việc phun nhiên liệu được điều khiển hoàn toàn
bằng cơ khí.
+ Hệ thống K – Jectronic có cảm biến khí thải: có thêm cảm biến oxy.
+ Hệ thống KE – Jectronic: hệ thống K – Jectronic với mạch điều chỉnh áp
lực phun bằng điện tử.

5


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

+ Hệ thống KE – Motronic: kết hợp với việc điều khiển đánh lửa bằng điện
tử.
1.2.3.2. Loại AFC (Air flow Controlled Fuel Injection)
Đây là kiểu sử dụng kim phun điều khiển bằng điện. Hệ thống phun xăng với
kim phun điện có thể chia làm 2 loại chính:
+ D – Jetronic (xuất phát từ chữ Druck trong tiếng Đức là áp suất): với lượng
xăng phun được xác định bởi áp suất sau cánh bướm ga bằng cảm biến MAP

thay đổi chế độ làm việc của động cơ. Để giải quyết vấn đề ô nhiễm nó được kết
hợp với các thiết bị chống ô nhiễm. Lượng khí thải được kiểm tra chính xác bằng
lượng không khí nạp vào động cơ.
Kiểu K-JETRONIC được quan niệm có gốc giống như một hệ thống hoàn toàn
bằng cơ khí, trong thực tế nó được kết hợp với các thiết bị điện tử để điều khiển
hỗn hợp khí nạp.
Hệ thống K-JETRONIC bao gồm các chức năng sau:
- Cung cấp nhiên liệu.
- Đo lưu lượng dòng không khí nạp.
- Định lượng và phân phối nhiên liệu.
* Cung cấp nhiên liệu: Dùng một bơm điện để cung cấp nhiên liệu, nhiên liệu
sau khi qua bộ lọc và bộ tích năng nó sẽ được định lượng và phân phối đến các
kim phun của động cơ.
* Đo lường lưu lượng dòng không khí nạp: Lượng không khí nạp của động cơ
được điều khiển bởi cánh bướm ga và được kiểm tra bởi bộ đo lưu lượng khí nạp.
* Định lượng và phân phối nhiên liệu: lượng không khí nạp được xác định bởi
vị trí của cánh bướm ga và được kiểm tra bởi bộ đo lưu lượng không khí, từ đó nó
điều khiển sự định lượng và phân phối nhiên liệu. Bộ đo lưu lượng không khí và
bộ định lượng phân phối nhiên liệu thành bộ tiết chế hỗn hợp.
Kim phun nhiên liệu phun liên tục độc lập ở xupáp nạp, ở quá trình nạp hỗn hợp
dự trữ này sẽ được cung cấp vào các xylanh của động cơ.
Sự làm giàu hỗn hợp trong hệ thống có vai trò quan trọng trong khi thay đổi chế
độ làm việc của động cơ như tăng tốc, cầm chừng, đầy tải và khởi động.
Như sơ đồ khối mô tả đường đi của không khí và nhiên liệu. Không khí đi từ
lọc gió đến cảm biến lưu lượng không khí, rồi sau đó qua cánh bướm ga vào động
cơ tại thời điểm xupáp nạp mở còn nhiên liệu đi từ thùng chứa nhiên liệu được
7


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

Hình 1-3 Sơ đồ khối của hệ thống phun xăng K-JETRONIC

8


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

1.2.4.2. Hệ thống phun xăng điện tử D- Jetronic
2

1
26
25

3

4
5
6
7
8

24
23

9

22

10

Ngoài ra thiết bị điều khiển phụ trên động cơ như hệ thống điều khiển khí nạp…
Chức năng này đều được điều khiển bằng ECU động cơ.
9


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

* Chức năng của hệ thống điều khiển:
- Đối với hệ thống phun xăng điện tử (EFI):
Một bơm nhiên liệu cung cấp đủ nhiên liệu dưới một áp suất không đổi đến các
vòi phun.
Các vòi phun sẽ phun một lượng nhiên liệu định trước vào đường ống nạp theo
tín hiệu từ ECU động cơ. ECU động cơ nhận các tín hiệu từ rất nhiều cảm biến
khác nhau thông báo về sự thay đổi của các chế độ hoạt động của động cơ như:
+ Áp suất đường ống nạp (PIM)
+ Góc quay trục khuỷu (G)
+ Tốc độ động cơ (NE)
+ Tăng tốc, giảm tốc (VTA)
+ Nhiệt độ nước làm mát (THW)
+ Nhiệt độ khí nạp(THA)
ECU sử dụng các tín hiệu này để xác định khoảng thời gian phun cần thiết nhằm
đạt được tỷ lệ khí - nhiên liệu tối ưu phù hợp với điều kiện hoạt động hiện thời của
động cơ.

2

3

1


chạy qua đường khí phụ và điều chỉnh tốc độ không tải đến giá trị tiêu chuẩn.
* Chức năng chẩn đoán:
ECU động cơ thường xuyên theo dõi các tín hiệu gởi đến từ các cảm biến khác
nhau. Nếu nó phát hiện ra bất kỳ sự sai khác nào trong các tín hiệu đầu vào so với
tín hiệu chuẩn được nhà chế tạo cài đặt sẳn trong ECU, lập tức ECU động cơ sẽ
lưu dữ liệu này trong bộ nhớ của nó và bật sáng đèn “CHECK ENGINE”. Khi cần
thiết nó sẽ hiển thị hư hỏng bằng cách nháy đèn “CHECK ENGINE” qua dụng cụ
quét hay phát ra tín hiệu điện áp.
* Chức năng an toàn:
Nếu các tín hiệu vào ECU động cơ không bình thường, ECU động cơ sẽ chuyển
sang dùng các giá trị tiêu chuẩn lưu ở bộ nhớ trong để điều khiển động cơ, điều
11


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

này cho phép nó điều khiển được động cơ nên tiếp tục được hoạt động bình thường
của xe.
* Chức năng dự phòng:
Nếu thậm chí trong trường hợp một phần của ECU không hoạt động, chức năng
dự phòng vẫn có thể tiếp tục điều khiển việc phun nhiên liệu và thời điểm đánh
lửa. Điều này cho phép nó điều khiển động cơ nên tiếp tục được hoạt động bình
thường của xe.
ECU động cơ còn điều khiển cả hệ thống điều khiển khí và các hệ thống phụ
khác.
1.2.4.3. Hệ thống phun xăng điện tử L- Jetronic

Hình 1-7 Sơ đồ nguyên lý HTPX điện tử L –JETRONIC
1- Bình xăng; 2- Bơm xăng điện; 3- Lọc xăng; 4- Vòi phun; 5- Bộ ổn định áp suất;
6- Cảm biến vị trí bướm ga; 7- Cảm biến lưu lượng không khí; 8- Cảm biến nhiệt

+ Duy trì ổn định áp suất nhiên liệu trong hệ thống.
Hệ thống ghi nhận thông tin:
Một loạt các cảm biến ghi nhận các thông tin về chế độ làm việc khác nhau của
động cơ. Thông tin quan trọng nhất là khối lượng không khí nạp vào động cơ,
thông tin này được ghi nhận nhờ bộ cảm biến khối lượng không khí nạp. Các bộ
cảm biến khác ghi nhận thông tin về vị trí bướm ga mở lớn hay mở nhỏ, về vận tốc
trục khuỷu động cơ, về nhiệt độ không khí nạp và nhiệt độ động cơ.
Hệ thống định lượng nhiên liệu:
Bộ xử lý và điều khiển trung tâm ECU tiếp nhận thông tin của các bộ cảm
biến nói trên, đánh giá xử lý thông tin này, lọc vào khuếch đại thành những tín
hiệu ra, sau đó đưa đến các vòi phun điều khiển mở van phun xăng.
* Nhận xét, đánh giá các loại hệ thống phun xăng điện tử so với động cơ
dùng bộ chế hoà khí trước đây:
Qua trình bày các loại hệ thống phun xăng điển hình nêu trên chúng ta thấy rằng
hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử nói chung có nhiều ưu điểm hơn so với hệ
thống nhiên liệu dùng bộ chế hoà khí. Trong đó loại D-Jetronic có những ưu điểm
hơn như sau:
13


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

 Tiết kiệm nhiên liệu hơn
Trong hệ thống cung cấp nhiên liệu bằng bộ chế hòa khí do nơi kết cấu chia cắt
của ống góp hút, các xylanh nhận được khí hỗn hợp không đồng nhất. Công tạo ra
trong thì nổ của các xylanh không đều nhau, gây ra sự hao tổn nhiên liệu. Trong hệ
thống D-JETRONIC mỗi xylanh được bố trí một vòi phun xăng. Các vòi phun
xăng của động cơ được điều khiển do cùng một bộ xử lý điều khiển trung tâm, nhờ
vậy các xylanh động cơ được cung cấp lượng xăng đồng nhất ở bất cứ chế độ hoạt
động nào của ôtô.

Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

- Hỗn hợp cháy phải được phân bố đồng đều cho các xylanh của động cơ nhiều
xylanh.
1.3.1. Tỷ lệ nhiên liệu – không khí
Hệ thống nhiên liệu trên động cơ xăng có chức năng làm thay đổi tỷ lệ nhiên
liệu – không khí; để có được tỷ lệ hỗn hợp khí tối ưu cho mọi chế độ làm việc khác
nhau của động cơ. Thông thường một gam nhiên liệu hòa lẫn với 15 gam không
khí, ta có tỷ lệ 1/15. Hỗn hợp khí với tỷ lệ 1/13 gọi là giàu nhiên liệu và 1/17 gọi là
nghèo nhiên liệu (1/17
16


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

+ λ = 1: Lượng không khí nạp bằng lượng không khí yêu cầu lý tưởng. Hệ số
dư lượng không khí này sẽ cho một tỷ lệ hỗn hợp khí lý tưởng và cho phép động
cơ vận hành ổn định ở chế độ chạy cầm chừng.
+ λ < 1: Thiếu không khí nạp hay hỗn hợp khí giàu nhiên liệu. Công suất
động cơ tăng,  trong khoảng 0,85 – 0,95.
+ λ > 1: Dư không khí nạp hay hỗn hợp khí nghèo nhiên liệu. Công suất
động cơ giảm,  trong khoảng 1,05  1,30, đồng thời suất tiêu hao nhiên liệu cũng
giảm.
+ λ > 1,3: Hỗn hợp quá nghèo nhiên liệu, không thể tiếp tục cháy được.
+ λ = 0,95  0,85: Hỗn hợp cháy tốt, phát huy hết công suất tối đa cho động
cơ. Lượng không khí thiếu so với lý tưởng khoảng 5% - 15%.
+ λ = 1,1  1,2: Suất tiêu hao nhiên liệu bé tối đa, dư lượng không khí
khoảng 20%.
+ λ = 0,85  0,75: Thiếu khoảng 15% - 25% không khí. Động cơ nổ chuyển
tiếp tốt. Chuyển tiếp có nghĩa là thay đổi từ chế độ làm việc này sang chế độ làm
việc khác.
1.3.4. Tính đồng nhất của hỗn hợp cháy
Hỗn hợp cháy được gọi là đồng nhất khi nó có thành phần như nhau tại mọi khu
vực trong buồng cháy. Để được trạng thái này, nhiên liệu phải bốc hơi hoàn toàn
và hoà trộn đều với lượng khí trong xylanh.
Mức độ đồng nhất của hỗn hợp cháy có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, công
suất và hàm lượng các chất độc hại trong khí xả. Hỗn hợp cháy càng đồng nhất thì
lượng không khí thực tế cần thiết để đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng
nhiên liệu sẽ càng nhỏ. Nói cách khác, độ đồng nhất càng lớn thì động cơ có thể
làm việc với hỗn hợp cháy có hệ số dư lượng không khí càng nhỏ mà vẫn đảm bảo

công suất của động cơ sẽ tăng và đạt trị số cực đại ứng với λ = λN, tại đó lượng
nhiên liệu được tăng thêm do giảm λ cân bằng với lượng nhiên liệu cháy không
hoàn toàn do thiếu oxy. Nếu tiếp tục làm đậm hỗn hợp cháy, công suất của động cơ
giảm do chất lượng quá trình cháy bị ảnh hưởng, nhiên liệu cháy không hoàn toàn.
Về phương diện hiệu quả biến đổi năng lượng, ge sẽ giảm mạnh theo chiều tăng
của λ trong phạm vi λ < 1 do lượng nhiên liệu cháy không hoàn toàn giảm. Trị số
của hệ số dư lượng không khí ứng với suất tiêu hao nhiên liệu cực tiểu (λg) tuỳ
thuộc vào nhiều yếu tố như: tải, tốc độ quay, giới hạn loãng có ích... Nếu tiếp tục
làm loãng hỗn hợp cháy (λ > λg) suất tiêu thụ nhiên liệu sẽ tăng do tốc độ cháy
giảm, quá trình cháy không ổn định.

18


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

Hình 1-11 Ảnh hưởng của λ đến Ne và ge của động cơ xăng
1.3.6. Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp cháy tới hiệu suất của động cơ
Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp cháy tới hiệu suất của động cơ xăng được
thể hiện trên hình 1-12. Đường nét đứt biểu diễn đặc điểm biến thiên của hiệu suất
lý thuyết (t) theo λ; t sẽ giảm nhanh khi λ giảm trong khu vực λ ≤ 1 do phần
nhiên liệu cháy không hoàn toàn tăng. Ở khu vực λ ≥ 1, nhiên liệu cháy hoàn toàn
và nhiệt lượng chu trình là không đổi (Q = Const).
Mặc khác, theo chiều tăng của λ trong vùng λ ≥ 1, nhiệt dung riêng của môi chất
công tác sẽ giảm vì cả lượng nhiệt của chu trình ứng với một đơn vị số lượng khí
mới, nhiệt độ của môi chất công tác trong quá trình cháy và giãn nở, hàm lượng
tương đối của các khí nhiều nguyên tử (CO2, H2O) đều giảm. Kết quả là hệ số đoạn
nhiệt (K) sẽ tăng đôi chút và làm cho hiệu suất lý thuyết tăng nhẹ theo chiều tăng
của λ.
Ở động cơ thực tế, hiệu suất chỉ thị (t) cũng sẽ tăng khi hỗn hợp cháy được làm

(HC) do nhiên liệu cháy không hết và cacbon monoxit (CO) do nhiên liệu cháy
không hoàn toàn. Ngược lại, nếu hỗn hợp khí nhiều xăng sẽ sinh ra khí độc oxit
nitrogen (NOx). Hàm lượng NOx trong khí thải có giá trị cực đại khi λ = (1,05 
1,1). Khi nhiên liệu loãng được đốt cháy hoàn toàn (λ ≥ 1) sản phẩm cháy sẽ gồm:
CO2, H2O, O2 còn thừa và N2 của không khí.

20


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

1.3.8. Sự phân bố hỗn hợp cháy giữa các xylanh
Thực trạng cho thấy rằng thành phần hoà khí cung cấp cho từng xylanh riêng
biệt không giống hệt nhau cả về chất và lượng. Nguyên nhân chính là do khi nhiên
liệu chuyển động dọc theo đường ống nạp, thì có một màng mỏng nhiên liệu được
tạo thành dọc theo vách ống ở một tỷ lệ thấp so với lượng hỗn hợp cháy ở dạng
hơi. Điều đó dẫn đến kết quả mỗi xylanh riêng biệt nhận được một lượng nhiên
liệu không giống nhau về lượng cũng như về chất. Thực nghiệm cũng chỉ ra thành
phần hoà khí không đồng đều theo từng lượng nhỏ riêng biệt về thành phần chống
kích nổ của nhiên liệu.
Sự phân bố không đồng đều hỗn hợp cháy cho các xylanh sẽ dẫn đến những hậu
quả sau đây:
- Giảm công suất danh nghĩa và tăng suất tiêu hao nhiên liệu.
- Phụ tải cơ và phụ tải nhiệt không đồng đều ở các xylanh.
- Có thể xuất hiện hiện tượng kích nổ ở một số xylanh do thành phần chưng
cất của nhiên liệu ở những xylanh đó có trị số octane nhỏ.
- Tăng hàm lượng các chất độc trong khí thải...
- Mức độ khác nhau về số lượng giữa lượng nhiên liệu chu trình ở các
xylanh của cùng một động cơ được đặc trưng bằng đại lượng “độ định lượng
không đồng đều gct”.

chế độ làm việc của động cơ.
+ Trong mọi điều kiện khí hậu phải đảm bảo cho động cơ dễ khởi động và
giữ cho động cơ làm việc ở chế độ không tải với tốc độ quay thấp. Dễ điều chỉnh
theo trạng thái kỹ thuật và điều kiện sử dụng của động cơ.
+ Cấu tạo đơn giản, gọn, bền.
+ Dễ bảo dưỡng.
Cho đến những năm 1960, hầu hết động cơ xăng được trang bị hệ thống tạo hỗn
hợp cháy bằng bộ chế hòa khí. Trong những thập niên gần đây nhờ tiến bộ của
khoa học kỹ thuật cũng như những đòi hỏi khắc khe về độ độc hại khí thải mà hệ
thống tạo hỗn cháy bằng cách phun xăng được ra đời, mà đỉnh cao là hệ thống
phun xăng được điều khiển bằng điện tử.
1.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử EFI
Ở đây chúng ta chỉ giới thiệu cơ bản nguyên lý hoạt động chung của hệ thống
phun xăng điện tử EFI, còn kết cấu và nguyên lý làm việc của từng thiết bị thì sẽ
được giới thiệu rõ hơn ở phần sau của bản thuyết minh này.
EFI có thể chia thành ba hệ thống: Hệ thống nhiên liệu và hệ thống nạp khí, hệ
thống điều khiển điện tử. Hệ thống điều khiển EFI cũng có thể được chia thành
điều khiển phun nhiên liệu cơ bản và điều khiển hiệu chỉnh. Ba hệ thống này sẽ
được mô tả chi tiết sau đây:

22


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

Hệ thống
Nhiên liệu

Hệ thống
điều khiển điện tử


Bộ điều áp

ECU
Điều khiển lượng phun
nhiên liệu

Tín hiệu Các vòi phun
phun

Đường ống nạp

Các xy lanh
Cảm biến l.lượng khí
Cảm nhận lượng khí nạp

Hình 1-14 Sơ đồ tổng quát hệ thống EFI
1.4.1. 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 và 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.

23


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

Lọc gió



Hình 1-16 Sơ đồ dòng không khí
24


Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đa điểm động cơ Toyota 3S-FE

1.4.1.2. Dòng nhiên liệu
Nhiên liệu được nén lại nhờ bơm nhiên liệu chạy bằng điện và chảy đến các vòi
phun qua bộ lọc. Mỗi xylanh có một vòi phun, nhiên liệu được phun ra khi van
điện từ của nó mở ngắt quãng. Do bộ ổn định áp suất giữ cho áp suất nhiên liệu
không đổi nên lượng nhiên liệu phun ra được điều khiển bằng cách thay đổi
khoảng thời gian phun. Do vậy, khi lượng khí nạp nhỏ, khoảng thời gian phun
ngắn còn khi lượng khí nạp lớn, khoảng thời gian phun dài hơn.

Hình 1-17 Sơ đồ dòng nhiên liệu
1.4.1.3. Cảm nhận khí nạp
Bướm ga điều khiển lượng khí nạp vào động cơ. Bướm ga mở lớn thì lượng khí
lớn hơn sẽ được nạp vào các xylanh. Khi tốc độ thấp, dòng khí nạp sẽ nhỏ và tấm
đo chỉ mở ra một chút. Vậy tốc độ cao và dải tải nặng, dòng khí sẽ lớn hơn và tấm
đo sẽ theo đó mở rộng hơn.

Hình 1-18 Lượng khí nạp ở các chế độ
1.4.1.4. Điều khiển lượng phun cơ bản
Lượng không khí cảm nhận tại cảm biến đo lưu lượng gió được chuyển hoá
thành điện áp, điện áp này được gửi đến ECU như một tín hiệu.
25