ĐỒ án tốt NGHIỆP đề tài thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa xe KIA MORNING 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÔNG Á
KHOA Ô TÔ
--------------*******----------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề Tài : Thiết Kế Và Chế Tạo Mô Hình Hệ Thống Phun Xăng
Và Đánh Lửa Xe KIA MORNING 2015

GVHD : TH.S Lê Minh Xuân
SVTH : Văn Hoài Nam
Hà Huy Hoàng
Huỳnh Lam Điền
LỚP

: AE18A1A

Đà Nẵng, 28/4/2021
sd2asdádasdasdasdas

TIEU LUAN MOI download :


MỤC LỤC
Lời Mở Đầu.....................................................................4
Chương I: Tổng quan về hệ thống phun xăng đánh
lửa....................................................................................5
1.

Tổng quan về hệ thống phun xăng....................5

1.1

Giới thiệu chung về hệ thống phun xăng..........5

1.1.1 Khái niệm về phun xăng điện tử........................5
1.1.2 Lịch sử phát triển................................................6
1.1.3 Phân loại hệ thống phun xăng............................7
1.2

Hệ thống phun xăng điện tử EFI.......................8

1.2.1 Thành phần hòa khí............................................8
1.2.2 Hệ thống phun xăng điện tử EFI......................10
1.3

Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại............................15

1.3.1 Nhiệm vụ.............................................................15
1.3.2 Phân loại..............................................................17
1.3.3 Yêu cầu................................................................17
2.

Giới thiệu chung về hệ thống đánh lửa............18

TIEU LUAN MOI download :


2.1

Tổng quan về hệ thống đánh lửa......................18

2.1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại..........................18
Chương II: Giới thiệu chung về hệ thống phun xăng
điện tử EFI trên KIA MORNING 2015......................20
1.

Sơ lược về hệ thống phun xăng điện tử..............20

2.

So sánh hệ thống phun xăng với hệ thống dùng
chế hòa khí..............................................................21

3.

Các cảm biến trên hệ thống phun xăng điện tử 25

3.1. Sơ đồ bố trí hệ thống phun xăng điện tử...........25
3.2. Công dụng,cấu tạo, làm việc của các cảm biến 26
4.

Các cảm biến trên hệ thống đánh lửa điện tử...44

4.1. Sơ đồ bố trí chung................................................44
4.2. Công dụng,cấu tạo, làm việc của các cảm biến 45
Chương III: Xây dựng mô hình hệ thống phun xăng
đánh lửa......................................................................50
1.

Mục đích, yêu cầu đối với mô hình.....................50

2.

Quá trình chuẩn bị...............................................51

75

TIEU LUAN MOI download :


2.1 Các thiết bị sử dụng trong quá trình dựng mô
hình.........................................................................51
2.2 Các bộ phận trong mô hình phun xăng đánh lửa
tự động....................................................................53
3.

Trình tự các bước xây dựng mô hình.................55

3.1 Xây dựng ý tưởng..................................................55
3.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho mô hình.........55
3.3 Thiết kế khung mô hình........................................56
3.4 Xác định chân của các bộ phận trong mô hình..57
3.5 Kiểm tra hoạt động của các bộ phận...................57
3.6 Lắp đặt mạch hệ thống phun xăng đánh lửa và
giả lập mạch Arduino...........................................58
Kết Luận........................................................................60
Tài Liệu Tham Khảo....................................................61

75

TIEU LUAN MOI download :


Lời Mở Đầu
Ngày nay ô tô du nhập vào nước ta ngày càng nhiều và hiện đại, cùng với sự phát triển
của hệ thống điện - điện tử. Hầu hết các tài liệu đều bằng tiếng Anh nên việc nắm rõ
nguyên tắc làm việc và biết rõ hư hỏng để có thể sửa chữa kịp thời là vơ cùng quan trọng.
Việc nghiên cứu và tìm hiểu về hệ thống điện - điện tử trên ô tô là rất cần thiết, đó là lý
do em chọn đề tài nghiên cứu hệ thống phun xăng và đánh lửa xe KIA Moring 2015 làm
đề tài đồ án tốt của mình. Tuy nhiên, bài đồ án của chúng em không thể không tránh khỏi
những thiếu sót và cịn những hạn chế nhất định. Kính mong q thầy cơ và các bạn
đóng góp thêm để bài đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn. Đồ án được hoàn thành
đúng thời hạn nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy: ThS Lê Minh Xuân, các thầy trong Bộ
mơn cùng với sự đóng góp của bạn bè. Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
thầy: Ths Lê Minh Xuân cùng các thầy trong Bộ môn đã hướng dẫn em thực hiện luận
văn, cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ từ phía Ban Chủ nhiệm khoa Kĩ Thuật Ơ tơ cùng với
Ban giám hiệu nhà trường đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để em có thể hồn thành tốt việc
học của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!

75

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN : HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH
LỬA TỰ ĐỘNG TRÊN XE KIA MORNING
2015
Chương I : Tổng quan về hệ thống phun xăng và đánh lửa
1. Tổng quan về hệ thống phun xăng

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống phun xăng
1.1.1 Khái niệm về phun xăng điển tử:
Chữ EFI ở phía sau thân xe ơ tơ đời mới và trên động cơ là viết tắt của Electronic Fuel
Injection, có nghĩa là hệ thống phun xăng được điều khiển điện tử. Hệ thống này đảm
bảo hỗn hợp khí và xăng hồn hảo. Tuy nhiên, tùy thuộc vào chế độ làm việc của xe, EFI
thay đổi tỷ lệ khí nhiên liệu để ln cung cấp cho động cơ một hỗn hợp khí tối ưu. Đặc
biệt khi xuất phát trong thời tiết lạnh, hỗn hợp khí được cung cấp sẽ đậm đặc xăng hơn,
sau khi động cơ đã có đủ nhiệt độ hoạt động, hỗn hợp khí sẽ lỗng xăng hơn. Ở chế độ
tốc độ cao, hỗn hợp khí sẽ đậm đặc xăng trở lại.
Ơ tơ sử dụng một trong hai thiết bị hoặc hệ thống để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu theo
một tỷ lệ cụ thể đến các xi-lanh của động cơ ở các dải tốc độ; bộ chế hịa khí hoặc hệ
thống phun xăng điện tử. Hai hệ thống đo lượng khí nạp này nếu thay đổi theo góc mở
bướm ga và tốc độ động cơ sẽ cung cấp tỷ lệ khơng khí-nhiên liệu
thích hợp cho các xi-lanh dựa trên lượng khí nạp.
Do thiết kế tương đối đơn giản của bộ chế hịa khí, nó đã được sử dụng trong hầu hết các
động cơ xăng cho đến nay. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu ngày nay về khí thải sạch hơn,
tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn, nâng cao khả năng vận chuyển, v.v., bộ chế hịa khí hiện tại

75

TIEU LUAN MOI download :


cần phải được trang bị thêm các thiết bị hiệu chỉnh khác, điều này khiến nó trở nên phức
tạp hơn rất nhiều.
Do đó, thay vì bộ chế hịa khí, hệ thống EFI được sử dụng, thông qua phun xăng điện tử,
đảm bảo tỷ lệ nhiên liệu khơng khí chính xác cho động cơ tùy thuộc vào chế độ lái.

Hình vẽ: hệ thống EFI điển hình

75

TIEU LUAN MOI download :


1.1.1 Lịch sử phát triển:
Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Mỹ tên là Stenvan đã phát minh ra cách bơm nhiên liệu
vào máy nén khí. Sau một thời gian, một người Đức thực hiện phun nhiên liệu vào buồng
đốt, nhưng nó khơng hiệu quả. Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun xăng
cho động cơ 4 kỳ tĩnh tại (nhiên liệu sử dụng trong động cơ này là dầu hỏa nên dễ bị kích
nổ và hiệu suất thấp). Dù vậy, sáng kiến này đã đóng góp rất lớn trong việc chế tạo hệ
thống phun xăng cơ khí. Với hệ thống phun này, nhiên liệu được phun trực tiếp vào phía
trước xupap , do đó có tên là K-Jetronic.K-Jetronic đã được đưa vào sản xuất và sử dụng
trên xe Mercedes và một số loại xe khác, tạo cơ sở cho việc phát triển các hệ thống phun
xăng thế hệ sau như KE-Jetronic,Mono-Jetronic,L-Jetronic,Motronic,vv.
Do hệ thống phun xăng cơ khí vẫn cịn nhiều nhược điểm nên đầu những năm 1980,
BOSCH đã ra mắt hệ thống phun xăng sử dụng hai loại kim phun điều khiển bằng điện:
Hệ thống L - Jetronic (lượng nhiên liệu phun được xác định bởi cảm biến lưu lượng khí
nạp) và D - Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định bởi áp suất trong đường ống nạp).
Năm 1984, người Nhật mua bản quyền từ BOSCH và áp dụng hệ thống phun xăng LJetronic và D-Jetronic cho xe Toyota (dùng với động cơ 4A-ELU). Năm 1987, Nissan sử
dụng L-Jetronic để thay thế bộ chế hòa khí trên xe Sunny.
Điều khiển EFI có thể được chia thành hai loại dựa trên các phương pháp khác nhau
được sử dụng để xác định lượng nhiên liệu phun vào. Một là loại mạch tương tự điều
khiển lượng phun dựa trên thời gian để sạc và phóng vào tụ điện. Loại còn lại được điều
khiển bằng bộ vi xử lý, sử dụng dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ nhằm xác định lượng
phun.
Loại điều khiển tương tự bằng mạch của hệ thống EFI là loại đầu tiên được Toyota sử
dụng trong hệ thống EFI của mình. Cịn loại điều khiển bằng bộ vi xử lý đã được sử dụng
vào năm 1983.
Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi xử lý đã được sử dụng trên xe Toyota được gọi

là TCCS (Toyota Computer Control System- Hệ thống điều khiển bằng máy tính của
Toyota ), nó khơng chỉ kiểm sốt lượng phun mà còn bao gồm ESA (Electronic Spark

75

TIEU LUAN MOI download :


Advance - Đánh lửa sớm điện tử) để kiểm soát thời điểm đánh lửa; ISC (Idle speed
control - Kiểm soát tốc độ không tải) và các hệ thống điều khiển khác, cũng như các
chức năng chẩn đoán và sao lưu. Hai hệ thống này có thể được phân loại như sau:

Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điện tử
Loại mạch tương tự EFI và vi điều khiển dựa trên bộ vi xử lý về cơ bản thì đều giống
nhau, nhưng ta có thể nhận ra một số khác biệt ví dụ là trong các lĩnh vực điều khiển và
độ chính xác.

75

TIEU LUAN MOI download :


1.1.2 Phân loại hệ thống phun xăng:
Hệ thống phun nhiên liệu có thể được chia thành nhiều loại khác nhau. Khác nhau về
cấu tạo của kim phun ta có 2 loại:
1.1.3.1 Loại CIS:
Đây là hệ thống sử dụng kim phun cơ, nó chỉ được sử dụng trong một số động cơ, kim
phun mở liên tục, khi áp suất thay đổi thì sẽ thay đổi lượng nhiên liệu phun vào. Gồm 4
loại cơ bản như sau:
• Hệ thống K - Jectronic: Đây là hệ thống phun nhiên liệu mà điều khiển hồn tồn

bằng cơ khí và thuỷ lực, sau này được nâng cấp thành hệ thống KE - Jectronic, trang bị
hệ thống ECM mạnh hơn. Đây là hệ thống phun nhiên liệu cơ bản của các loại hình
phun nhiên liệu điện tử ngày nay. Đặc điểm của hệ thống này là không cần những cơ
cấu dẫn động của động cơ, nghĩa là việc phun nhiên liệu được điều khiển bởi độ chân
không trong đường ống hút. Việc phun nhiên liệu liên tục được xác định bởi lượng khí
nạp. Dùng cho các dòng xe như Audi: coupe, quattro, 80, 90, 100, 200.Xe BMW: 318,
520,vv.
• Hệ thống K - Jectronic với cảm biến khí thải: Được trang bị thêm thiết bị cảm biến
oxy
• Hệ thống KE - Jectronic: Phát triển thêm dựa trên hệ thống K-Jectronic với mạch
điều khiển áp suất phun điện tử.
1.1.3.2 Loại AFC:
Đây là hệ thống phun xăng sử dụng kim phun được điều khiển bằng điện. Hệ thống
phun xăng được trang bị kim phun điện sẽ được chia thành 2 loại chính:
• L - Jectronic (bắt nguồn từ tiếng Đức, Luft có nghĩa là khơng khí): là hệ thống phun
xăng đa điểm điều khiển điện tử. Xăng được bơm vào các cửa nạp của xi lanh động cơ
theo định kỳ, không phải liên tục. Việc phun nhiên liệu và đo nhiên liệu dựa trên hai tín
hiệu gốc bao gồm : tín hiệu khối lượng khơng khí nạp và tín hiệu tốc độ trục khuỷu từ
động cơ.
Chức năng của L-Jectronic là cung cấp cho mỗi xi-lanh một lượng nhiên liệu khác nhau

75

TIEU LUAN MOI download :


phù hợp với những chế độ tải khác nhau của động cơ. Một hệ thống cảm biến ghi lại
thông tin về trạng thái hoạt động của ơ tơ và tình trạng hiện tại của động cơ và chuyển
thông tin này thành tín hiệu điện. ECU xử lý và phân tích thơng tin nhận được và sẽ
tính tốn lượng nhiên liệu chính xác sẽ được bơm vào. Lưu lượng phun nhiên liệu được

xác định bởi thời lượng mở van của béc phun nhiên liệu.
• D - Jectronic: Lượng nhiên liệu phun vào được xác định bởi áp suất phía sau cánh
bướm ga bởi cảm biến MAP.
Tùy thuộc vào vị trí lắp đặt của các kim phun, hệ thống phun nhiên liệu sẽ được phân
chia thành hai loại:
TBI (Throttle Body Injection): Phun nhiên liệu đơn điểm với một hoặc hai kim phun
nhiên liệu và phun trực tiếp vào cánh bướm ga tại đầu của đường ống nạp.
MPI (Multi-Point Injection): Phun nhiên liệu đa điểm. Trong hệ thống phun xăng
này, động cơ có bao nhiêu xilanh thì có bấy nhiêu kim phun xăng.Vịi phun được bố trí
để phun xăng trực tiếp vào cửa nạp gần xupap nạp. Hệ thống phun xăng điện tử đa điểm
bây giờ đang là hệ thống đo lường và điều khiển tiên tiến nhất giúp tối ưu hóa cả quá
trình phun xăng và đánh lửa động cơ.

75

TIEU LUAN MOI download :


Hệ thống MPI

1.2

Hệ thống TBI

Hệ thống phun xăng điện tử EFI

1.2.1 Thành phần hịa khí:
Thành phần của hịa khí thể hiện tỷ lệ hịa trộn của xăng và khơng khí , được đặc trưng
bởi hệ số khơng khí dư α (hoặc λ) hoặc bằng hệ số tỷ lệ khơng khí - nhiên liệu
M, là tỷ số giữa lượng khơng khí Gk và lượng xăng chứa trong bộ chế hịa khí Gx

(m =

).

Với m = 14,7: 1 - khơng khí đủ ta có α = 1 và ta có hịa khí chuẩn (lý tưởng)
Với m> 14,7: 1 - khơng khí dư ta có α> 1 và ta có hịa khí nhạt (nghèo nhiên liệu)
Với m <14,7:1 - khơng khí thiếu ta có α <1 và ta có hịa khí đậm (giàu nhiên liệu)
Thành phần của hịa khí có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của động cơ, xe cần phải có
thành phần hịa khí nhất định.

75

TIEU LUAN MOI download :


Hình vẽ 1.1: Sự biến đổi của tỷ lệ khơng khí - nhiên liệu tùy thuộc vào 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 hồn tồn
Hình trên mơ tả các thành phần nhất định của hịa khí

75

TIEU LUAN MOI download :

Hình 1.2 mơ tả các thành phần hịa khí theo yêu cầu của động cơ khi hoạt động ở những
chế độ khác nhau. Cần có thành phần hịa khí đậm khi động cơ vào chế độ khởi động
lạnh (m ≈ 9: 1), khi động cơ đạt tốc độ trung bình, bướm ga sẽ mở một phần m ≈ 15: 1.
Nếu đột nhiên mở bướm ga để tăng tốc, thành phần hịa khí cũng phải được tạm thời
làm đậm, nếu khơng xe sẽ dẫn đến hiện tượng chết máy. Thành phần hịa khí cũng trở
nên đậm khi m ≈ 13: 1 bằng cách mở rộng bướm ga (vì lúc này tất cả oxy trong buồng
đốt phải được đốt cháy để tạo ra tồn bộ cơng suất).

Hình 1.2: Sự biến đổi hiệu suất của bộ xúc tác hóa khử theo tỷ số m (khơng khí - nhiên
liệu).

75

TIEU LUAN MOI download :


Với thành phần hịa khí m ≈ 14,7: 1, động cơ đạt được hiệu suất cao và tiêu thụ nhiên
liệu thấp, đồng thời hiệu quả khử độc của bộ xúc tác hóa khử ba dịng đạt mức cao nhất.
Từ đó ta thấy rằng việc định lượng xăng chính xác theo tỷ lệ khơng khí - nhiên liệu m
của hịa khí cung cấp cho động cơ trở thành yêu cầu nhất thiết của hệ thống nhiên liệu.
1.2.2 Hệ thống phun xăng điển tử EFI:
EFI được chia thành ba hệ thống cơ bản như sau : Hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ
thống điều khiển điện tử và hệ thống nạp khí.
1.2.2.1

Hệ thống cung cấp nhiên liệu:

Hệ thống cung cấp nhiên liệu đảm nhiệm các chức năng sau:
 Hút nhiên liệu từ bồn chứa sau đó bơm lên các kim phun.
 Tạo áp suất cần thiết để phun nhiên liệu.

 Giữ cho áp suất nhiên liệu ổn định trong ống chia béc phun (fuel rail).
Trong hệ thống phun xăng điện tử, hệ thống cung cấp nhiên liệu gồm 5 bộ phận chính
sau:
Bơm xăng điện.
 Bộ lọc nhiên liệu.
 Ống chia xăng của các béc phun.
 Bộ điều chỉnh áp suất xăng (pressure regulator)
 Kim phun nhiên liệu.
a) Bơm xăng điện:
Bơm nhiên liệu điện được thiết kế để cung cấp nhiều nhiên liệu hơn nhu cầu tối đa của
động cơ. Điều này giúp mạch đạt được áp suất cần thiết ở bất kỳ chế độ vận hành nào
của động cơ. Bơm được trang bị van đóng ngắt ở cửa thốt của bơm nhiên liệu nhằm
giúp tránh tình trạng xăng thốt về bình khi bơm nhiên liệu ngừng bơm. Van giảm áp

75

TIEU LUAN MOI download :


giới hạn áp suất của nhiên liệu đi. Bằng cách kết nối mạch công tắc động cơ và công
tắc khởi động, bơm nhiên liệu sẽ chạy ngay lập tức và liên tục sau khi khởi động.Bơm
nhiên liệu điện được đặt ngay bên cạnh bình xăng và khơng cần bảo dưỡng.
b) Bầu lọc xăng:
Đây là thiết bị có tác dụng giúp lọc các tạp chất có trong xăng để bảo vệ kim phun
xăng. Bầu lọc gồm có hai phần tử lọc: 1 lõi lọc giấy và 1 tấm lọc. Lõi giấy có độ xốp
khoảng 10 µm. Xăng phải đi qua lõi giấy và tấm lọc rồi mới đến được bộ phân phối.
Lõi lọc cần được thay thế thường xuyên.Khi lắp đặt, hãy đảm bảo rằng đúng hướng ra
và vào của mũi tên.
c) Ống chia các béc phun xăng:
Ống chia nhiên liệu đóng vai trị là bình chứa nhiên liệu cho các kim phun. Cơng suất

của nó lớn gấp mấy lần lượng xăng cần thiết để cung cấp năng lượng cho chu trình làm
việc của động cơ. Điều này giúp tránh được tình trạng thay đổi áp suất trong ống chia.
Ống chia gồm có những cơng dụng sau:
 Cung cấp nhiên liệu đồng đều với áp suất bằng nhau đến kim phun.
 Làm vị trí lắp kim phun và giúp tạo điều kiện tháo lắp kim phun.
d) Bộ điều áp nhiên liệu:
Trong hệ thống mạch cung cấp nhiên liệu, bộ điều áp dùng để giữ cho áp suất nhiên
liệu được cố định trong ống chia đến các kim phun. Việc điều chỉnh áp suất này là rất
quan trọng vì nhờ áp suất nhiên liệu không đổi nên lượng nhiên liệu phun ra chỉ phụ
thuộc vào một yếu tố, đó là thời gian mở của kim phun hoặc thời gian phun nhiên liệu.
Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu được lắp ở cuối ống chia các kim phun. Tùy thuộc vào
phiên bản, nó sẽ giữ áp suất ở mức khoảng 2,5 đến 3 bar.
e) Béc phun xăng:
Kim phun xăng loại điện từ do hộp ECU động cơ điều khiển, kim phun có chức năng
phun vào cửa nạp của xupap hút để hút lượng nhiên liệu đã được đo lường chính xác.
Mỗi xilanh động cơ có một kim phun riêng (trong hệ thống phun nhiên liệu đa điểm).
Trong hệ thống phun nhiên liệu một điểm, có một hoặc hai vịi phun cho tất cả các

75

TIEU LUAN MOI download :


xilanh. Vịi phun hoạt động bằng xơlenoy. Khi có tín hiệu điện từ ECU, cuộn dây
xôlênoy sẽ bị nhiễm từ, khiến van kim mở ra, nhiên liệu sẽ được phun ra.

Hình vẽ 1.3 vịi phun xăng kiểu điện tử:
1-lọc xăng; 2-đầu nối điện; 3-cuộn dây kích từ; 4-lõi từ tính; 5-kim phun; 6-đầu kim
phun; 7- dàn phân phối xăng; 8-chụp bảo vệ; 9,10-joăng.

75

TIEU LUAN MOI download :


Hình 1.3 mơ tả cấu tạo của một kim phun nhiên liệu. Khi khơng có dịng điện chạy qua
cuộn dây xơlênoy, lị xo sẽ đẩy kim phun làm kín lỗ phun, đây là trạng thái đóng của kim
phun. Khi ECU gửi tín hiệu để đặt điện áp đến cuộn dây xôlênoy, nam châm điện nâng
lõi từ và kim phun lên khoảng 0,1 ly, và xăng sẽ được bơm vào ống nạp.
Đầu van kim có thân hình đặc biệt để phân tán sương nhiên liệu tỏa ra.Thời gian đóng mở
của kim phun nhiên liệu là từ 1 đến 1,5 mili giây.
Để phân phối tốt tia nhiên liệu phun vào cửa nạp của xilanh và tránh thất thoát khi bị
ngưng đọng, người vận hành phải lắp các vòi phun sao cho vách ống góp hút khơng bị
đẫm nhiên liệu. Có nghĩa là phải tính tốn chính xác và giữ cố định góc phun của các tia
nhiên liệu và khoảng cách giữa các kim phun và xupap hút.
Kim phun được gắn trên vòng đệm cao su đặc biệt. Những vịng đệm này có tác dụng
giúp kim phun không bị rung, đồng thời giúp cách nhiệt với động cơ để ngăn hơi xăng
tạo bọt bên trong kim phun.
1.2.2.2

Hệ thống điều khiển điện tử:

Trong hệ thống phun xăng điện tử, các cảm biến có chức năng giám sát, phát hiện và
nhận biết tình hình cũng như sự vận hành cụ thể của động cơ để thơng báo cho ECU
thơng qua tín hiệu điện. Bộ vi xử lý và điều khiển ECU cùng với các cảm biến tạo thành
hệ thống điều khiển trung tâm.
Sau khi nhận được thông tin từ các cảm biến, ECU sẽ tiến hành đánh giá và xử lý thơng
tin sau đó sẽ đưa ra các lệnh cho hệ thống phun nhiên liệu nhằm để cung cấp lượng
nhiên liệu chính xác đáp ứng với chế độ vận hành 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 khối lượng khí nạp của động cơ. Hệ thống đo
khối lượng khí nạp cực kỳ chính xác. Nó có thể đo chính xác độ mòn của động cơ theo
thời gian hoạt động của xe. Khi khối lượng khơng khí được nạp vào thì phải đi qua cảm
biến khí nạp hoặc máy đo gió trước khi nạp vào xi lanh động cơ. Nghĩa là khi động cơ
tăng tốc, thông tin về khối lượng khơng khí sẽ dời từ cảm biến để đến ECU trước khi

TIEU LUAN MOI download :

75


khối lượng khơng khí này được nạp vào xilanh động cơ. Tính năng này giúp hệ thống
phun xăng điện tử cung cấp tỷ lệ khơng khí chính xác, tối ưu và kịp thời tại bất kỳ thời
điểm nào trong khi tải động cơ thay đổi.
Có một số loại máy đo khí nạp thường được lắp trong hệ thống phun xăng điện tử:
Máy đo khí nạp kiểu mâm đo.
Máy đo khí nạp kiểu dây đốt nóng.
Máy đo khí nạp kiểu phim nung nóng.
Máy đo khí nạp kiểu lốc xốy Karman.
Cảm biến chân khơng tuyệt đối trong ống góp hút MAP.
b) Cảm biến vị trí chân ga (throttle – position sensor):
Vị trí lắp bướm ga và cảm biến trên đường ống nạp khí. Cảm biến vị trí bướm ga được
lắp trên trục bướm ga. Cảm biến này giúp biến đổi góc mở lớn nhỏ của bướm ga thành
tín hiệu điện áp gửi về ECU. Tùy theo từng đời xe, chúng ta thường thấy có hai loại
cảm biến vị trí bướm ga: loại tiếp điểm và loại cần trượt.
c) Cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp (air-temperature sensor):
Khi nhiệt độ khơng khí cao, mật độ khơng khí sẽ giảm. Mặt khác, khi nhiệt độ khơng
khí thấp, mật độ của khơng khí sẽ tăng lên. Với cùng một hành trình hút của piston
động cơ, lượng khơng khí được hút vào trong thời tiết lạnh sẽ lớn hơn là khi thời tiết
ấm. Có nghĩa là khối lượng khơng khí nạp vào xi lanh động cơ phụ thuộc vào nhiệt độ

khơng khí. Cảm biến nhiệt độ khí nạp giúp cung cấp lượng nhiên liệu chính xác cho
ECU để đạt được tỷ lệ hỗn hợp khí tối ưu. Khi nhiệt độ khí nạp lớn hơn 20 độ, ECU sẽ
kiểm soát lượng nhiên liệu phun ra và ngược lại. Cảm biến được lắp đặt nằm trong máy
đo gió kiểu cánh van, hoặc nằm trong bộ lọc khơng khí của hệ thống hút gió được trang
bị MAP.
d) Cảm biến ôxy trong khí thải (oxygen sensor):
Cảm biến ôxy được lắp trong ống xả. Công dụng của cảm biến là theo dõi và ghi lại

TIEU LUAN MOI download :

75


lượng oxy vẫn cịn sót lại trong khí thải để thơng báo cho ECU. Nếu lượng oxy vẫn cịn
nhiều, có nghĩa là hỗn hợp bị ít xăng, ECU sẽ ra lệnh để bơm thêm nhiên liệu. Nếu
lượng ôxy thấp, chứng tỏ hỗn hợp nhiều xăng, ECU sẽ ra lệnh giảm lượng xăng phun
vào.
e) ECU động cơ:
ECU nhận thông tin về chế độ hoạt động của động cơ từ hệ thống cảm biến. ECU xử lý
thông tin này và quyết định gửi lệnh điều khiển mở kim phun xăng, lượng xăng phun
vào nhiều hay ít phụ thuộc vào thời gian mở của van kim, tức là phụ thuộc vào thời gian
mở của van kim phun.
Trên xe ô tô, hộp ECU động cơ hệ thống phun xăng EFI là một hộp kim loại được bố trí
ở nơi thống mát khơng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ động cơ. Thông tin tốc độ trục
khuỷu và thơng tin khối lượng khí nạp là hai yếu tố cơ bản quyết định khoảng thời gian
mở của kim phun nhiên liệu.
1.2.2.3

Hệ thống nạp khí:

a) Bầu lọc khí:
Bầu lọc khí có tác dụng làm sạch khơng khí trước khi đi vào cổ họng gió và đưa vào
đường ống nạp.
b) Bướm ga:
Lượng khơng khí vào động cơ tùy thuộc vào độ mở của bướm ga. Độ mở bướm ga càng
rộng thì khơng khí vào động cơ càng nhiều và ngược lại, độ mở bướm ga càng nhỏ thì
khơng khí vào động cơ càng ít.
c) Cổ họng gió:
Bao gồm: Bướm ga để kiểm sốt lượng khí nạp vào trong q trình động cơ hoạt động.
Một van khí phụ để cho một lượng nhỏ khơng khí ở trạng thái khơng tải vào. Một cảm
biến vị trí bướm ga để phát hiện góc mở của bướm ga. Một số loại cổ họng gió cịn
được lắp thêm đệm chân ga để ga quay trở lại từ từ khi đóng hoặc van ga phụ loại bằng
sáp.
d) Van khí phụ :
Van khí phụ điều chỉnh tốc độ động cơ khi động cơ nguội.

TIEU LUAN MOI download :

75


1.2.2.4

Hiệu chỉnh tỷ lệ khí hỗn hợp:

Bộ điều khiển ECU cịn có chức năng điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp khí tùy theo các chế độ
vận hành khác nhau của động cơ, để động cơ phát huy tối đa hiệu suất, giảm khói độc
trong khí thải, hỗ trợ và tăng tốc quá trình khởi động của động cơ, ổn định hoạt động
của xe ở mọi chế độ khác nhau.
a) Chế độ khởi động lạnh:

Ở chế độ khởi động lạnh, phải phun nhiều xăng hơn mức bình thường. Do thời tiết lạnh
khiến xăng bay hơi kém và đọng lại trên vách ống góp hút nên phải cung cấp thêm xăng
để xilanh động cơ nhận đủ lượng xăng cần thiết để khởi động động cơ. nhiên liệu trong
ống góp. Số xăng phun thêm này được thực hiện nhờ kim phun khởi động lạnh phun
xăng vào trong ống góp.
b) Q trình sưởi nóng động cơ:
Động cơ được làm nóng trước ngay sau khi kết thúc khởi động nguội. Vì dù nổ máy
nhưng vách xi lanh động cơ vẫn lạnh khiến xăng khó hóa hơi tức là hỗn hợp khí cịn ít
xăng. Để làm nóng động cơ tốt, ngay sau khi kim phun khởi động dừng, cần phải phun
xăng nhiều hơn bình thường từ hai đến ba lần.
c) Chế độ tăng tốc bốc máy:
Nếu cần nhanh chóng vượt xe khác đi cùng , xe cần tăng tốc ngay lập tức. Ở chế độ
này, bướm ga mở đột ngột, lượng khơng khí đi vào xi lanh nhiều làm cho hỗn hợp
nghèo xăng. Khi bộ điều khiển ECU nhận tín hiệu tăng tốc từ cảm biến lưu lượng khí
nạp. Khi bướm ga bất ngờ mở lớn, lượng khí nạp tăng mạnh, mâm đo của cảm biến khí
nạp di chuyển một góc lớn hơn. Hộp ECU nhận tín hiệu này sẽ ra lệnh bơm thêm nhiên
liệu và điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp khí để hệ số dư lượng khơng khí λ = 0,9.
d) Làm giàu khí hỗn hợp ở chế độ toàn tải:
Động cơ phát huy hiệu suất tối đa khi vận hành tồn tải, đó là lý do tại sao cần cung cấp
hỗn hợp khí giàu xăng hơn cho động cơ so với khi vận hành tải một phần. Sự điều
chỉnh này là cần thiết và được lập trình sẵn trong bộ điều khiển điện tử ECU. ECU nhận
thơng tin về chế độ tồn tải từ cơng tắc vị trí bướm ga hoặc cảm biến vị trí bướm ga.
e) Kiểm sốt vận tốc ralăngti:

TIEU LUAN MOI download :

75


Cơ chế này giúp điều chỉnh hỗn hợp khí cơ bản để giữ cho động cơ nổ cầm chừng, để

tốc độ cầm chừng diễn ra trơn tru và ổn định, cơ cấu điều khiển không tải làm tăng tốc
độ trục khuỷu ở chế độ ralăngti. Việc tăng tốc này cũng giúp giảm thời gian làm nóng
động cơ.

1.3 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại
1.3.1 Nhiệm vụ
-Cung cấp hỗn hợp nhiên liệu cho từng xilanh của động cơ
-Kiểm soát lượng nhiên liệu phun vào theo thời gian tùy theo lượng khí nạp để đạt được
tỷ lệ mong muốn
-Tăng thêm lượng nhiên liệu ở chế độ làm nóng ngay sau khi khởi động nguội
-Bù nhiên liệu bám vào đường ống nạp
-Cắt nhiên liệu khi giảm tốc hoặc tốc độ quá nhanh
-Điều chỉnh nhiệt độ khí nạp và áp suất của khí nạp
-Điều chỉnh vận tốc cầm chừng
-Điều chỉnh tuần hồn khí thải
-Góp phần đảm bảo rằng khơng có nhiên liệu bị thất thốt trong đường ống nạp và hịa
khí hịa trộn tốt hơn
1.3.2 Phân loại
a) Theo phương pháp điều khiển lượng phun
* Hệ thống phun xăng gián tiếp ( L-EFI) : Với lượng phun nhiên liệu được tính tốn
dựa trên khối lượng khí nạp đo bằng cảm biến khí nạp, chẳng hạn như loại cánh trượt ,
karman quang , karman siêu âm hoặc cảm biến dây nhiệt )
* Hệ thống phun xăng trực tiếp ( D-EFI) : Lượng nhiên liệu phun vào được xác định
dựa trên áp suất sau bướm ga bằng cảm biến MAP hoặc cảm biến tốc độ động cơ

TIEU LUAN MOI download :

75

b) Theo phương pháp lắp đặt kim phun
* Loại TBI : Phun đơn điểm
* Loại PI : Phun vào đường ống nạp , trước supap hút
* Loại DI: Phun trực tiếp vào buồng đốt
c) Theo phương pháp điêu khiển bơm nhiên liệu
* Bơm xăng không qua ECU
- Loại này chỉ sử dụng cảm biến đo gió kiểu cánh trượt và chỉ hoạt động khi động cơ
đang chạy. Loại này có tính năng an tồn cao cho hệ thống. Sơ đồ mạch điện như trong
hình bên dưới :

Mạch điều khiển bơm xăng không qua ECU
* Bơm xăng qua ECU
- Loại này sử dụng hộp ECU và các cảm biến như vận tốc của trục khuỷu, vận tốc của
động cơ để điều khiển các transistor giúp đóng mở rơ le điều khiển bơm nhiên liệu. Sơ
đồ như dưới đây

TIEU LUAN MOI download :

75


Mạch điều khiển bơm xăng qua ECU
* Bơm xăng qua ECU có thay đổi điều khiên tốc độ bơm
- Loại này tương tự như loại thứ hai, chỉ khác là nó sử dụng thêm một điện trở để khiến
dịng điện qua động cơ bơm thay đổi để điều khiển tốc độ của bơm nhiên liệu. Sơ đồ
như bên dưới.

Mạch điều khiển bơm xăng qua ECU có điều chỉnh tốc độ bơm

TIEU LUAN MOI download :

75


1.3.3 Yêu cầu
- Đảm bảo cho mạch điều khiển hoạt động chính xác trong mọi tình huống
- Lưu lượng phun nhiên liệu phải đáp ứng hiệu quả nhất đối với mọi tình huống của
người lái và kiểm sốt mơi trường
- Đảm bảo an toàn điện với mạch điều khiển
- Đảm bảo phòng cháy nổ cho hệ thống bơm nhiên liệu

2. Giới thiệu chung về hệ thống đánh lửa
2.1

Tổng quan về hệ thống đánh lửa

2.1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống đánh lửa điện tử
a. Công dụng:
Hệ thống đánh lửa của động cơ giúp biến đổi dòng điện một chiều điện áp thấp (12 V
hoặc 24 V) thành xung điện áp cao (15 kV đến 35 kV). Các xung điện áp cao này được
gửi đến bugi của xi lanh vào đúng thời điểm để tạo ra tia lửa điện cao áp đốt cháy hịa
khí trong xi lanh.
b. u cầu
Hệ thống đánh lửa hoạt động tốt thì cần đáp ứng các yêu cầu sau:
- Hệ thống đánh lửa phải tạo ra sức điện động thứ cấp đủ mạnh để phóng điện qua khe hở
điện cực bugi ở mọi chế độ hoạt động.
- Tia lửa điện ở bugi phải có đủ năng lượng và thời lượng để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp.
- Góc đánh lửa sớm phải chính xác ở tất cả các chế độ vận hành của động cơ.
- Những linh kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt ở nhiệt độ cao và rung động
mạnh.

- Độ mòn điện cực của bugi phải nằm trong phạm vi cho phép.
c. Phân loại

TIEU LUAN MOI download :

75