1

LỜI NÓI ĐẦU

Từ đầu thập kỷ 90, cùng với sự phát triển của một nền kinh tế mở năng động
mang tính thị trường, các phương tiện vận tải hiện đại từ các nước có nền công
nghiệp tiên tiến được nhập vào Việt Nam ngày càng nhiều để thay thế cho các xe,
máy thuộc các thế hệ cũ và lạc hậu về kỹ thuật. Nền công nghiệp ôtô của nước nhà,
tuy còn non trẻ nhưng đã bắt đầu có những bước đi đầy triển vọng.
Những năm gần đây, ở Việt Nam xe hơi đã bắt đầu sử dụng rộng rãi, số
lượng ôtô hiện đại sử dụng động cơ xăng nhập vào nước ta ngày càng nhiều. Các ô
tô này đều được cải tiến theo xu hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao
nhiên liệu, giảm độ độc hại của khí thải…những cải tiến trên là nhằm đáp ứng nhu
cầu ngày càng cao của con người và những quy định khắt khe về ô nhiễm môi
trường.
Đối với động cơ đốt trong thì quá trình tạo hỗn hợp cháy để có được hỗn hợp
cháy yêu cầu là rất quan trọng vì nó sẽ quyết định chất lượng của quá trình cháy.
Mà quá trình cháy ảnh hưởng đến tính năng và chất lượng của các chỉ tiêu kinh tế
kỹ thuật của động cơ. Để đáp ứng được yêu cầu đó, nhờ vào tiến bộ của công nghệ
thông tin mà hệ thống nhiên liệu ở động cơ xăng có sự chuyển đổi từ việc dùng
cacbuarator để hoà trộn xăng- không khí sang dùng hệ thống phun xăng kiểu cơ khí,
phun xăng kiểu điện tử.
Đối với động cơ phun xăng kiểu cơ khí, được điều khiển hoàn toàn bằng cơ
khí, điều chỉnh lưu lượng xăng phun ra do chính độ chân không trong ống hút điều
khiển, xăng được phun ra liên tục và được định lượng tuỳ theo khối lượng không
khí nạp.
Đối với hệ thống phun xăng điện tử, nhờ vào hàng loạt các cảm biến và bộ vi
xử lý để cảm nhận thông tin từ ô tô để quá trính phun xăng cho thích hợp với từng
chế độ làm việc của động cơ.
HoChiMinh University of Indusstrial
khoa công nghệ động lực

khoa công nghệ động lực
www.oto-hui.com
automotive technology
3

Chương 1.
GIỚI THIỆU CHUNG

Trong những năm gần đây, số lượng ô tô hiện đại sử dụng động cơ xăng
nhập vào nước ta ngày càng nhiều. Các kiểu ô tô này đều đã được cải tiến theo xu
hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hóa mọi quá
trình điều khiển và đặc biệt áp dụng mọi biện pháp, thành tựu khoa học để giảm đến
mức tối thiểu các chất độc hại như cacbua hyđrô (CH), mono ôxyt cacbon (CO),
ôxyt nitơ (NO
x
), các hạt cacbon tự do (C) có trong thành phần khí xả của động cơ.
Việc nghiên cứu hoàn thiện quá trình cháy của động cơ nhằm đạt hiệu quả cao và
chống ô nhiễm môi trường đã làm kết cấu của động cơ đốt trong đặc biệt là động cơ
xăng trở nên ngày càng phức tạp. Hệ thống nhiên liệu và hệ thống điện của động cơ
xăng hiện đại đã thay đổi rất nhiều. Hàng loạt các cảm biến điện, cảm biến nhiệt,
cảm biến đo lưu lượng trên đường nạp, cảm biến ôxy trên đường thải, xôlênoy
chống tự cháy, xôlênoy tự tăng tốc khi mở điều hòa nhiệt độ của ôtô, cơ cấu tự động
mở bướm gió, cơ cấu giảm chấn ga, hệ thống điện tử kiểm soát thành phần tỷ lệ
xăng – không khí, hệ thống vi tính kiểm soát khí hỗn hợp, bộ điều khiển trung tâm
(ECU) và các hệ thống điện tử khác như: hệ điều khiển, hệ chuẩn đoán sự cố theo
mã số.
Hệ thống điều khiển phun xăng (Electronic Fuel Injection) bao gồm các cảm
biến liên tục đo đạc các trạng thái hoạt động của động cơ đốt trong, một bộ cảm
biến điện tử (Electronic Control Unit) đánh giá các tín hiệu vào của các cảm biến
bằng cách so sánh với giá trị tối ưu trong bộ nhớ đã được lập trình từ trước. Sau đó

Ở động cơ phun xăng sức cản khí động trên đường được giảm bớt do bỏ bộ
chế hòa khí. Kết cấu đường nạp có thể được tối ưu hóa để nạp đầy tối đa động cơ
trong mọi chế độ vận hành.
Bộ điều khiển trung tâm của một số hệ thống HTPX hiện đại (Bosch
motronic, Marelli weber, Poerburg Ecojec M, Siemens fenix 4,…) còn chỉ huy đồng
thời cả hai hệ thống HTPX và hệ thống đánh lửa, nhờ đó cho phép tối ưu hóa cả hai
quá trình phun xăng và đánh lửa để tăng hiệu suất của động cơ.
1.1.3. Động cơ nhạy cảm với điều khiển hơn và làm việc tốt hơn ở các chế độ
không ổn định
Các quá trình điều khiển bằng điện – điện tử có quán tính rất nhỏ.
Hiệu quả gia tốc tức thời do xăng được phun ngay gần xupap nạp.
HoChiMinh University of Indusstrial
khoa công nghệ động lực
www.oto-hui.com
automotive technology
5

Rút ngắn và tối ưu hóa quá trình khởi động và sấy nóng động cơ.
Cải thiện sự làm việc ổn định của động cơ ở chế độ không tải.
1.1.4. Khí thải bớt độc hại hơn
Do xăng được phun ra dưới dạng sương mù (đường kính hạt chỉ độ vài trăm
m) nên hỗn hợp nhiên liệu khí được chuẩn bị tốt hơn, phân phối đều hơn trong các
xilanh nên chạy tốt hơn.
Việc sử dụng cảm biến Lambda kết hợp với bộ xúc tác khí thải cho phép đạt
được hỗn hợp chuẩn ở các chế độ làm việc mong muốn của động cơ và giảm đến
mức cho phép các thành phần độc hại trong khí xả.
1.1.5. Hoạt động tốt trong mọi điều kiện địa hình và thời tiết, không phụ
thuộc vào tư thế của xe (lên xuống dốc cao và cua gấp…)
Tuy vậy HTPX cũng có một số điểm hạn chế so với bộ chế hòa khí cổ điển
đó là:

 HTPX lưu lượng kế khối lượng
kiểu dây đốt nóng
 HTPX với lưu lượng kiểu áp
suất – tốc độ

Bảng 1-1 Phân loại tổng quát HTPX

1.2.1. Phân loại theo số vòi phun sử dụng
1.2.1.1. Hệ thống phun xăng một điểm (Monopoint hay SPI_single Point
injection) có khi còn được gọi là hệ thống phun xăng trung tâm (Injection
centrale)
Việc chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu khí được tiến hành ở một vị trí tương tự
như trường hợp bộ chế hòa khí, sử dụng một vòi phun duy nhất. Xăng được phun
vào đường nạp, bên trên (thượng lưu) bướm ga. Hỗn hợp được tạo thành trên đường
nạp. Hệ thống này được sử dụng khá phổ biến trên động cơ các loại xe công suất
nhỏ, do cấu tạo tương đối đơn giản và giá thành không quá cao.
Ví dụ: Bosch mono – jetronic (còn được gọi là M – Jetronic), Chrysler
monopoint, General motors (GMC) monopoint, Solex monopoint…

HoChiMinh University of Indusstrial
khoa công nghệ động lực
www.oto-hui.com
automotive technology
7

1.2.1.2. Hệ thống phun xăng hai điểm (Bipoint)
Thực chất đây là một biến thể của hệ thống phun xăng thứ hai đặt bên dưới
(hạ lưu) bướm ga, nhằm cải thiện chất lượng quá trình tạo hỗn hợp.
Ví dụ: Honda PGM- F1 bipoint dùng cho động cơ Honda 1600cm3 (xe
Honda civic 1,6I)

8

theo một chương trình tính toán đã được lập trình sẵn và chỉ huy sự hoạt động của
các vòi phun xăng (thời điểm phun và thời gian phun).
Tùy theo kiểu và mức độ hoàn thiện, HTPX điện tử còn có thể thực hiện một
số chức năng khác.
Cụ thể như sau:
- Chỉ huy đồng bộ quá trình đánh lửa bán dẫn hoặc điện tử.
- Chiến lược chống kích nổ tự thích ứng.
Dựa trên các thông tin do cảm biến kích nổ cung cấp, bộ điều khiển trung
tâm sẽ hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm và áp suất khí nạp (ở động cơ tăng áp) theo
một chiến lược đã vạch sẵn để đảm bảo cho động cơ luôn làm việc ở giới hạn không
xảy ra kích nổ.
Điều chỉnh Lambda. Đây thực chất là sự điều chỉnh hệ số dư lượng không
khí thông qua cảm biến ôxy đặt trên đường thải để có hỗn hợp chuẩn (hệ số dư
lượng không khí α = 1).
Điều khiển thiết bị thu hồi hơi xăng. Bình xăng chỉ được thông với khí quyển
thông qua một bộ hấp thụ hơi xăng dùng than hoạt tính. Hơi xăng sẽ được tự động
đưa trở lại đường nạp ở những điều kiện xác định.
Luân hồi khí thải: vì ôxit nitơ (NO
x
) được tạo ra chủ yếu trong khoảng nhiệt
độ 1800C - 2000C, nên việc giảm nhiệt độ cháy cực đại sẽ góp phần hạn chế
lượng khí độc hại này. Trong trường hợp hàm lượng NO
x
trong khí thải vượt quá
mức quy định, thiết bị luân hồi cho phép đưa một lượng khí thải từ đường thải trở
về đường nạp, qua đó làm giảm lượng ôxy trong khí nạp dẫn đến hạ nhiệt độ cháy.
Tất nhiên lượng xăng phun vào trong trường hợp đó cũng phải được hiệu chỉnh
thích hợp (hệ thống Bosch motronic). Thực tế giải pháp kỹ thuật này thường được

khởi động đến 8 giây nếu như trời lạnh tới -20C.
Quá trình sấy nóng: số vòng quay không tải khi động cơ chạy ấm máy sẽ
được tự động tăng lên. Góc đánh lửa sớm cũng được điều khiển thích hợp và lượng
xăng phun ra sẽ biến đổi liên tục tùy theo nhiệt độ động cơ hoặc nhiệt độ nước làm
mát.
Giảm ga đột ngột: hệ thống điều khiển trung tâm sẽ ngắt quá trình phun xăng
nếu ở thời điểm giảm ga đột ngột số vòng quay và nhiệt độ động cơ lớn hơn một
ngưỡng định trước, nhằm giảm tiêu hao, hạn chế độc hại và tránh làm tăng nhiệt độ
của bình xúc tác khí thải. Chương trình tính toán của bộ điều khiển trung tâm sẽ
thiết lập lại quá trình phun vào thời điểm thích hợp, bảo đảm sự chuyển tiếp êm dịu
giữa các chế độ làm việc của động cơ.
HoChiMinh University of Indusstrial
khoa công nghệ động lực
www.oto-hui.com
automotive technology
10

Tăng tốc: xăng sẽ được phun bổ sung, để đáp ứng nhu cầu tăng nhanh số
vòng quay.
Hạn chế tốc độ tối đa: HTPX tự động ngừng cung cấp nhiên liệu nếu số vòng
quay động cơ vượt quá giới hạn tốc độ quy định.
Hiệu chỉnh toàn tải: làm đậm hỗn hợp qua việc phun bổ sung nhiên liệu để
đạt công suất tối đa.
Điều chỉnh chạy chậm không tải: tự động điều chỉnh lượng hỗn hợp nạp vào
xilanh để giữ ổn định số vòng quay không tải, không bị ảnh hưởng bởi mức độ hao
mòn và nhiệt độ động cơ, cũng như việc có tải trọng phụ khi xe đỗ (đèn, điều hòa
nhiệt độ, radio)
Hiệu chỉnh độ cao để tính đến sự giảm lưu lượng khí nạp do áp suất khí
quyển giảm.
Thiết bị chống khởi động mã hóa, đối thoại với hộp số tự động, liên lạc với

cửa đo quay quanh một trục lắp trên đường nạp. Góc quay của nó phụ thuộc vào lưu
lượng khí nạp và được xác định bởi một điện kế. Như vậy, thiết bị sẽ cung cấp một
tín hiệu điện tỷ lệ với lưu lượng khí cho bộ điều khiển trung tâm. Để tăng độ chính
xác của phép đo, người ta sử dụng thêm một nhiệt kế để đo nhiệt độ không khí
trong quá trình nạp.
Ví dụ: Bosch L – jetronic, Bosch motronic.
b. Lưu lượng kế khối lượng kiểu dây đốt nóng
Một sợi dây kim loại rất mảnh (thường là dây platin, có đường kính độ vài
chục m) được căng ở một vị trí đo trong đường nạp. Khi lưu lượng khí thay đổi thì
nhiệt độ và điện trở của dây cũng thay đổi theo. Một mạch điện tử cho phép điều
chỉnh tự động dòng điện đốt nóng dây. Dòng điện này sẽ tỷ lệ với lưu lượng khí.
Theo nguyên tắc này, việc đo nhiệt độ khí có thể không còn cần thiết nữa, vì lưu
lượng khối lượng được đo trực tiếp, nên độ chính xác của phép đo không bị ảnh
hưởng bởi những dao động của nhiệt độ khí như phương pháp trên.
Ví dụ : Bosch LH- jetronic.
c. Lưu lượng kế khối lượng kiểu tấm đốt nóng
Hệ thống này hoạt động theo nguyên lý tương tự như hệ thống trên. Việc
thay thế dây kim loại bằng 2 tấm kim loại gốm mỏng cho phép tăng độ bền vững
của thiết bị đo và hạn chế ảnh hưởng do bụi bặm hoặc rung động. Hai tấm kim loại
gốm này có điện trở phụ thuộc nhiệt độ được mắc thành cầu điện trở, một dùng để
đo lưu lượng và một dùng để đo nhiệt độ khí.
Các điểm hạn chế của HTPX kiểu lưu lượng kế:
HoChiMinh University of Indusstrial
khoa công nghệ động lực
www.oto-hui.com
automotive technology
12

+ Hệ thống nạp phải thật kín.
+ Tăng sức cản trên đường nạp (với loại lưu lượng kế thể tích).

automotive technology
13

truyền của sóng siêu âm xuyên qua dòng khí phụ thuộc vào lượng khí chuyển động
xoáy. Một thiết bị nhận sóng siêu âm sẽ đo tốc độ này và gửi tín hiệu điện đến bộ
điều khiển trung tâm (HTPX Mitsubishi).
1.3. Chức năng- yêu cầu
1.3.1. Chức năng
- Tính toán và cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết (thông qua thời gian
phun).
- Xác định góc đánh lửa sớm và điều khiển hệ thống đánh lửa bán dẫn hoạt
động ở thời điểm thích hợp.
- Đáp ứng được sự làm việc của động cơ ở các chế độ làm việc đặc biệt như:
khởi động, sấy nóng động cơ, chạy không tải, tăng giảm tốc độ và các yêu cầu
khác.
1.3.2. Yêu cầu
- Hệ thống phun xăng phải hoạt động tốt trong mọi điều kiện: chế độ làm
việc, địa hình, điều kiện môi trường.
- Làm việc an toàn và có tính ổn định cao.
- Hệ thống phun xăng cung cấp một khối lượng xăng xác định, phù hợp với
chế độ làm việc của động cơ với hệ số dư lượng không khí xác định.
- Lượng xăng được phun ra phải chính xác (thời gian mở vòi phun).
- Xăng được cung cấp phải tơi nhỏ, đồng đều va phải phân bố đều trước cửa
nạp.
- Áp suất của mạch cung cấp xăng phải có độ chênh áp với áp suất phun xác
định.
1.4. Nguyên lý làm việc của các hệ thống phun xăng hiện đại
1.4.1. Hệ thống phun xăng cơ khí
Sơ đồ nguyên lý của HTPX cơ khí Bosch K-Jetronic trên (Hình 1.1).
Hệ thống này thuộc loại 2, tức là không có dẫn động cơ khí từ động cơ và

7

6

8
9
Xăng
3

Hình 1.1. Hệ thống phun xăng cơ khí
1.Bơm xăng điện 2 .Bộ tích tụ xăng
3.Bộ lọc xăng 4.Bộ lọc không khí
5.Bộ điều chỉnh tạo hỗn hợp 6.Vòi phun 7.Bướm ga
8.Đường ống nạp trước xupap nạp 9.Buồng cháy động cơ

HoChiMinh University of Indusstrial
khoa công nghệ động lực
www.oto-hui.com
automotive technology
15

sau khi động cơ đã ngừng hoạt động để tạo điều kiện khởi động dễ dàng. Hai là
giảm bớt dao dộng áp suất nhiên liệu trong hệ thống do việc sử dụng bơm xăng kiểu
phiến gạt.
1.4.2. Hệ thống phun xăng điện tử
Hệ thống này cung cấp tỷ lệ khí hỗn hợp cho động cơ một cách tối ưu. Tuỳ
theo chế độ hoạt động của động cơ, HTPX điện tử điều khiển thay đổi tỷ lệ xăng và
không khí

THÔNG

NHIÊN LIỆU
Binh chứa
Bơm điện
Lọc xăng
Đến động cơ
Điều chỉnh
áp suất
Điều khiển
đánh l
ửa

Cảm biến
lambda
n(pc)
Thông số chuẩn
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý của HTPX điện tử
Q
a
– Lưu lượng không khí nạp N – Vòng quay của động cơ
n(pc) – Vị trí bướm ga T
m
– Nhiệt độ động cơ
T
a
– Nhiệt độ khí nạp U
b
– Điện áp ắcquy
S
d
– Tín hiệu khởi động

- Tầng khuyếch đại công suất cho mạch phun xăng. Vì dao động điện cung cấp
để kích thích vòi phun xăng khá lớn (có thể hơn 7A), nên tầng khuyếch đại này
được thiết kế riêng để đảm bảo sự hoạt động tin cậy của các vòi phun.
- Tầng công suất đánh lửa (nếu có).
- Bộ nguồn nuôi và đồng hồ điện tử (dao động quartz tần số 6 MHz).
HoChiMinh University of Indusstrial
khoa công nghệ động lực
www.oto-hui.com
automotive technology
17

1.4.2.3. Các tín hiệu ra của bộ điều khiển trung tâm
Các tín hiệu ra (tín hiệu điều khiển) của bộ điều khiển trung tâm được
khuyếch đại và đưa vào khối thứ ba là bộ phận chấp hành. Bộ phận này có nhiệm vụ
phát các xung điện chỉ huy việc phun xăng và đánh lửa, cũng như chỉ huy một số cơ
cấu và thiết bị khác (luân hồi khí xả, điều khiển các mạch nhiên liệu và mạch
khí…), đảm bảo sự làm việc tối ưu của động cơ.
HoChiMinh University of Indusstrial
khoa công nghệ động lực
www.oto-hui.com
automotive technology
18

Chương 2
ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA
MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG KFZ-2001D

2.1. Khái quát về mô hình phun xăng KFZ-2001D
Mô hình hệ thống phun xăng KFZ-2001D là một hệ thống phun xăng đa
điểm điều khiển bằng điện tử. Quá trình phun xăng và định lượng xăng phun được

20

2.2.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu

2.2.1.1. Bơm xăng điện
Bơm xăng có nhiệm vụ cung cấp xăng cho vòi phun với lượng áp suất quy
định.
Hiện nay bơm xăng được sử dụng cho hệ thống phun xăng điện tử có hai
loại:
+ Loại con lăn.
+ Loại cánh quạt.
1. Bơm xăng điện và bình chứa
xăng
2. Lọc xăng
3. Giàn phân phối xăng
4. 04 vòi phun xăng chính
5. Thiết bị chỉnh áp suất xăng
6. 01 vòi phun khởi động lạnh
7. Bộ giảm dao động áp suất
8. Đồng hồ hiển thị áp suất

Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu của hệ thống phun xăng
KFZ-2001D

HoChiMinh University of Indusstrial
khoa công nghệ động lực
www.oto-hui.com
automotive technology
21


trường hợp đường ống bị nghẹt).
Bơm và động cơ điện làm thành một khối, dòng chảy xăng qua bơm làm mát
động cơ điện. Lưu lượng do bơm cung cấp luôn lớn hơn nhu cầu, nhằm tạo ra áp
suất dư trong mạch nhiên liệu. Các con lăn để giảm ma sát và hao mòn. Khi bơm
xăng làm việc, do tác dụng của lực li tâm, các con lăn sẽ ép sát vào mặt dẫn hướng
của vỏ bơm và đẩy xăng đi.
Một rơle bơm do bộ điều khiển trung tâm chỉ huy, cho phép khởi động hay
ngắt bơm một cách thích hợp. Bơm chỉ hoạt động khi khởi động và làm việc.Vì lý
do an toàn, bơm sẽ ngừng hoạt động khi động cơ dừng.
2.2.1.2. Lọc xăng
Bảo vệ các chi tiết của hệ thống nhiên liệu, đặc biệt là vòi phun, khỏi các tạp
chất chứa trong xăng.
Phần tử lọc được thay thế định kỳ tùy theo độ bẩn của xăng (9 vạn km trong
điều kiện vận hành bình thường) bao gồm một lõi lọc bằng giấy với độ rỗng 8-
10m kết hợp với một tấm lọc lắp ở đầu ra của bộ lọc.
HoChiMinh University of Indusstrial
khoa công nghệ động lực
www.oto-hui.com
automotive technology
23 2.2.1.3. Giàn phân phối xăng
Có nhiệm vụ phân phối đồng đều nhiên liệu cho tất cả các vòi phun. Được
thiết kế với một thể tích lớn hơn nhiều lần so với lượng cung cấp chu trình, giàn
phân phối xăng còn có chức năng hạn chế dao động áp suất nhiên liệu trong mạch
cung cấp nhiên liệu. Ngoài ra, bộ phận này còn tạo điều kiện dễ dàng cho việc lắp
đặt các vòi phun xăng.

Hình 2.4. Bộ lọc xăng

Khi chưa có dòng điện chạy qua cuộn dây của nam châm điện 3, lò xo ép vòi
phun 5 xuống đế. Lúc này vòi phun ở trạng thái đóng kín. Khi có dòng điện kích
thích, nam châm điện sẽ hút lõi từ 4, và vòi phun được nâng lên khoảng 0,1mm.
Nhiên liệu sẽ được phun ra qua một tiết diện hình vành khuyên có kích thước hoàn
toàn xác định. Quán tính của vòi phun (thời gian mở và đóng) vào khoảng 1 – 1,5
ms. Tuỳ theo thiết bị, vòi phun có thể được mắc nối tiếp với một điện trở phụ. Để
giảm quán tính đóng mở, xung điện kích thích vòi phun có thể có cường độ ban đầu
khá lớn. Khi vòi phun được nâng lên thì dòng điện sẽ giảm xuống đáng kể.
Như vậy, việc đóng mở vòi phun ở vòi phun xăng kiểu điện từ không phải do
tác dụng của áp suất nhiên liệu như trong trường hợp vòi phun Diesel, mà qua điều
khiển từ bên ngoài nhờ một tín hiệu điện. Nếu độ chênh áp trước và sau lỗ phun
Hình 2.6. Vòi phun xăng điện từ
1. Lưới lọc tinh 2. Cuộn dây tạo từ
3. Đế kim phun (lõi từ ) 4. Đầu kim
5. Giắc nối dây điện HoChiMinh University of Indusstrial
khoa công nghệ động lực
www.oto-hui.com
automotive technology