Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
MỤC LỤC
Nội dung Trang
LỜI NÓI ĐẦU.....................................................................................3
PHẦN I................................................................................................4
KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG
PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ....................................................................4
1.1. KHÁI QUÁT VỀ EFI............................................................................................4
1.1.1.Lịch sử của động cơ EFI.......................................................................................4
1.1.2. Đặc điểm và kết cấu cơ bản của EFI. ..................................................................5
1.2. HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU.............................................................10
1.2.1. Sơ đồ nguyên lý.................................................................................................10
1.2.2. Bơm xăng...........................................................................................................10
1.2.3. Lọc xăng.............................................................................................................12
1.2.4. Dàn phân phối xăng...........................................................................................13
1.2.5. Bộ điều áp xăng.................................................................................................13
1.2.6. Vòi phun xăng chính..........................................................................................15
1.2.6.1. Hoạt động của vòi phun..................................................................................16
1.2.7. Vòi phun khởi động lạnh....................................................................................19
1.3. HỆ THỐNG NẠP KHÔNG KHÍ.........................................................................21
1.3.1. Cổ họng gió........................................................................................................21
1.3.2. Vít chỉnh hỗn hợp không tải...............................................................................21
1.3.3. Van khí phụ........................................................................................................22
1.3.4. Khoang nạp khí & Đường ống nạp....................................................................22
1.4. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ................................................................24
1.4.1. Cảm biến vị trí bướm ga....................................................................................24
1.4.2. Cảm biến nhiệt độ nước (THW)........................................................................27
1.4.3. Cảm biến nhiệt độ khí nạp.................................................................................28
1.4.4. Cảm biến nồng độ ôxy. .....................................................................................29
1.4.5. Rơle EFI chính...................................................................................................32
1.4.6. Tín hiệu máy khởi động.....................................................................................32
2.3.3. Phương pháp tự chẩn đoán của động cơ bằng đèn kiểm tra. ............................57
2.3.4. Quy trình kiểm tra chẩn đoán khi không dùng thiết bị kiểm tra........................65
PHẦN III...........................................................................................74
KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO
TỚI QUÁ TRÌNH PHUN CỦA VÒI PHUN NHIÊN LIỆU...........74
3.1. CHỨC NĂNG CỦA ECU...................................................................................74
3.1.1. Điều khiển thời điểm phun.................................................................................75
3.1.2. Điều khiển lượng phun.......................................................................................76
3.2. LƯỢNG PHUN CƠ BẢN (loại D – EFI)............................................................77
3.3. KHẢO SÁT SỰ BIẾN THIÊN CỦA XUNG PHUN..........................................78
3.3.1. Xung phun cơ bản khi ở tốc độ không tải khi làm việc bình thường.................79
3.3.2. Xung phun ở chế độ tăng tốc khi làm việc bình thường....................................79
3.4. KHẢO SÁT XUNG PHUN (áp dụng trên động cơ 5A-FE)................................80
3.4.1. Tín hiệu đánh lửa...............................................................................................81
3.4.2. Tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp PIM.................................................81
3.4.3. Tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nước làm mát...................................................82
3.4.4. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp....................................................................83
3.4.5. Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga.......................................................................85
3.4.6. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ động cơ và nhiệt độ khí nạp...................................86
3.4.7. Cắt nhiên liệu. ...................................................................................................87
3.4.8. Tín hiệu từ điện áp ắc quy..................................................................................88
3.4.9. Làm đậm hỗn hợp khi tăng tốc..........................................................................91
3.4.10. Khi mất tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ NE.............................................92
Trang 2
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
PHẦN IV...........................................................................................93
HOÀN THIỆN MÔ HÌNH...............................................................93
4.1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH......................................................................................93
4.1.1. Khung gá............................................................................................................93
4.1.2. Bảng điều khiển.................................................................................................93
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.
Trang 4
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Loại mạch tương tự là loại được Toyota sử dụng lần đầu tiên trong hệ thống
EFI của nó. Loại điều khiển bằng bộ vi sử lý được bắt đầu sử dụng vào năm 1983.
Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi sử lý được sử dụng trong xe của
Toyota gọi là TCCS ( TOYOTA Computer Controled Sytem - 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.
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
khi bướm ga đóng & động cơ chạy tại tốc độ lớn hơn một giá trị nhất định, do vậy
nồng độ HC trong khí xả giảm xuống & làm tiêu hao nhiên liệu.
Nạp hỗn hợp khí - nhiên liệu có hiệu quả:
Trang 6
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Ở chế hoà khí, dòng không khí bị thu hẹp tại họng khuếch tán để tăng tốc độ
dòng khí, tạo nên độ chân không bên dưới họng khếch tán.
Đó là nguyên nhân hỗn hợp khí – nhiên liệu được hút vào trong xylanh trong
hành trình đi xuống của piton. Tuy nhiên họng khếch tán làm hẹp (cản trở) dòng
khí nạp & đó là nhược điểm của động cơ. Mặt khác, ở EFI một áp suất xấp xỉ 2 -3
kgf/cm
2
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 10
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Bơm tuabin: Bơm tuabin bao gồm một hoặc hai cánh bơm được dẫn động bằng
môtơ, vỏ bơm và nắp bơm tạo thành bộ bơm. Khi môtơ quay các cánh bơm quay
cùng với nó. Các cánh gạt bố trí dọc chu vi bên ngoài của cánh bơm để đưa nhiên
liệu từ cửa vào đến cửa ra.
Hình 1.2.2. Bơm nhiêu liệu loại trong bình.
1. Van một chiều. 4. Rôto. 9. Cửa ra.
2. Van an toàn. 5. Stato. 10. Cửa vào.
3. Chổi than. 6. Cánh bơm. 11. Lưỡi gạt.
7. Lưới lọc. 8. Vỏ bơm. 12. Cánh bơm.
Van an toàn: Van an toàn mở khi áp suất bơm ra đạt xấp xỉ 3.5 – 6 kgf/cm
3
. Và
nhiên liệu có áp suất cao quay trở lại bình xăng. Van an toàn ngăn không cho
áp suất nhiên liệu vượt quá mức này.
Van một chiều: Van một chiều đóng khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động. Van
một chiều và bộ ổn áp đều làm việc để duy trì áp suất dư trong đường ống
nhiên liệu khi động cơ ngừng chạy, để dễ dàng cho lần khởi động sau.
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
việc ổn định.
1.2.5. Bộ điều áp xăng.
Trang 13
Hình 1.2.4. Cấu tạo lọc xăng.
1. Phần tử lọc. 2. Vỏ. 3. Lưới đồng.
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Có tác dụng điều chỉnh áp suất xăng đến các vòi phun phù hợp theo điều
kiện làm việc của động cơ. Được lắp với một đầu của dàn phân phối.
Bơm xăng làm việc tạo một áp suất trong hệ thống, khi áp suất vượt quá áp
suất tiêu chuẩn thì lò xo (6) bị ép lại màng van (3) mở xăng qua đường xăng (2) về
thùng làm cho áp suất xăng ở dàn phân phối giảm.
Khi bơm không làm việc, áp suất trong mạch giảm, lò xo (6) ép màng van
(3) đóng đường về giữ áp suất xăng trong dàn phân phối giúp cho lần sau khởi
động động cơ được dễ dàng.
Độ chân không của đường nạp được dẫn vào buồng phía lò xo (6) có tác
dụng ổn định lượng phun khi thay đổi tải.
Lượng phun nhiên liệu yêu cầu bởi động cơ được điều khiển theo thời gian
khi dòng điện cung cấp từ bộ ECU động cơ đến kim phun. Vì vậy, nếu áp suất
Hình 1.2.6. Cấu tạo bộ điều áp xăng và biểu đồ điều áp.
Điều khiển vòi phun có hai dạng.
Trang 15
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
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
làm cho lỗ kim mở xăng được phun qua lỗ kim theo dạng hạt nhỏ, dạng sương
mù.
Lượng phun được điều khiển thông qua thời gian phát ra tín hiệu.
Độ nâng kim phun thường bằng 0.1 mm.
Thời gian mở của kim phun thường từ 1 đến 1.5 m/s.
1.2.6.1. Hoạt động của vòi phun.
Khi một ECU động cơ đưa dòng điện đến cuộn dây solenoid của một kim
phun, thì van sẽ di chuyển lên, mở lỗ tia ra để cho nhiên liệu được phun ra ngoài.
Hình 1.2.8. Mạch điện vòi phun chính loại điện trở thấp.
Trang 16
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Hình 1.2.9. Mạch điện vòi phun điện trở cao.
1.2.6.2. Phương pháp điều khiển dòng điện. (Động cơ 5A – FE ).
Trong các vòi phun sử dụng phương pháp này, cuộn điện trở bị loại bỏ, và
vòi phun có điện trở thấp được nối trực tiếp với ắc quy. Dòng điện được điều
khiển bằng cách bật và tắt một transitor trong ECU.
Khi piton của vòi phun bị kéo lên, một dòng điện lớn sẽ chạy qua làm cho
cường độ tăng lên nhanh chóng. Điều này làm cho van kim mở ra nhanh hơn, kết
quả là cải thiện được độ nhạy phun và làm giảm khoảng thời gian phun không
hiệu quả.
Trong khi piton đang bị giữ, dòng điện giảm đi ngăn không cho cuộn dây
trong vòi phun quá nóng cũng như giảm công suất tiêu thụ.
Trang 17
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.
Động cơ 5A – FE không sử dụng vòi phun khởi động lạnh.
Trang 19
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Hình 1.2.13. Sơ đồ mạch điện của công tắc nhiệt và vòi phun khởi động lạnh.
Hình 1.2.14. Mạch điện của vòi phun khởi động lạnh và quan hệ nhiệt độ nước
làm mát và thời gian phun.
Khi nhiệt độ nước làm mát còn thấp, các công tắc đóng lại. Khi khoá điện
xoay đến vị trí ST, dòng điện chạy như hình vẽ nhiên liệu được phun ra.
Khi khoá điện được thả về vị trí ON sau khi khởi động động cơ, vòi phun
khởi động ngừng phun.
Trang 20
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Nếu môtơ khởi động quay trong khoảng thời gian dài, có thể sẽ xảy ra xặc
xăng (ướt các buji). Tuy nhiên, khi dòng điện chạy qua cuộn dây sấy, thanh lưỡng
kim được xấy nóng và các công tắc mở ra, và do đó không có dòng điện chạy qua
vòi phun khởi động lạnh. Vì vậy tránh được hiện tượng sặc xăng khi động cơ khó
khởi động. Thanh lưỡng kim được sấy nóng bằng cuộn dây để giữ cho công tắc
không đóng lại, do vậy tránh được hiện tượng sặc xăng.
1.3. HỆ THỐNG NẠP KHÔNG KHÍ.
1.3.1. Cổ họng gió.
Cổ họng gió bao gồm bướm ga, nó điều khiển lượng khí nạp trong quá trình
động cơ hoạt động bình thường, và một khoang khí phụ, cho phép một lượng
không khí nhỏ đi qua trong khi chạy không tải. Một cảm biến vị trí bướm ga cũng
được lắp trên trục của bướm ga. Một số loại cổ họng gió cũng được lắp một van
khí phụ loại nhiệt hay một bộ đệm bướm ga để làm cho bướm ga không đóng đột
ngột. Nước làm mát được dẫn qua cổ họng gió để ngăn không cho nó bị đóng băng
Nếu nhiệt độ nước làm mát tăng cao hơn, van nhiệt sẽ giãn nở nhiều hơn. Nó nén
lò xo lại, làm tăng lực lò xo giữ cho van chắn đóng chặt.
1.3.4. Khoang nạp khí & Đường ống nạp.
Trang 22
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Do không khí hút vào trong các xylanh bị ngắt quãng nên sẽ xảy ra dung
động trong khí nạp. Rung động này sẽ làm cho tấm đo gió của cảm biến đo áp suất
chân không dung động. Do vậy, một khoang nạp khí có thể tích lớn được dùng để
giảm rung động không khí này.
Có hai loại ống nối khoang nạp khí và đườn ống nạp, một loại liền và, một
loại rời.
1.3.5. Cảm biến áp suất đường nạp. ( Cảm biến chân không ).
Xe COROLA – TOYOTA . Với động cơ thế hệ 5A – FE, hệ thống cung cấp
gió dùng cảm biến áp suất đường nạp để tạo tín hiệu cơ bản gửi cho ECU, qua đó
xác định được lượng gió nạp vào xylanh động cơ. Gọi là loại D – EFI.
Cảm biến này thực hiện việc đo áp suất đường nạp, qua đó xác định lượng
khí nạp vào động cơ.
Cảm biến chân không chuyển sự thay đổi áp suất trong đường ống nạp thành
sự thay đổi về điện áp và được nối qua một ống cao su đến buồng chứa chân
không.
Hình 1.3.2. Sơ đồ đấu dây của cảm biến áp suất và quan hệ giữa áp suất đường
nạp và tín hiệu điện áp.
Trang 23
Khoa c¬ khÝ §éng lùc – Trêng §¹i häc SPKT Hng Yªn.
Cảm biến chân không bao gồm một phần tử chuyển áp suất và một IC dùng
để khuếch đại tín hiệu ra của phần tử chuyển đổi. Phần tử chuyển đổi áp suất là
một màng silicon dùng hiệu ứng điện trở áp điện của chất bán dẫn.
Khi áp suất trong đường ống nạp thay đổi thì điện áp phát ra của cảm biến
thay đổi từ đó tạo tín hiệu đo lượng gió trong đường ống nạp. Tín hiệu được gửi
về ECU. Qua tín hiệu này ECU điều chỉnh đánh lửa sớm hay trễ.
Hoạt động.
Tiếp điểm không tải. Khi bướm ga ở vị trí đóng, ( nhỏ hơn 1.5 từ vị trí đóng
hoàn toàn), tiếp điểm động và tiếp điểm không tải tiếp xúc với nhau báo cho ECU
biết động cơ đang ở chế độ không tải. Tín hiệu này cũng dùng cho việc cắt nhiên
liệu khi giảm tốc .
Trang 25
Copyright: Tài liệu đại học ©