NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI TRÊN ĐỘNG CƠ 1TRFE
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.02 MB, 60 trang )
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------------------------------------
NGUYỄN VĂN HIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI
CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
TRÊN ĐỘNG CƠ 1TR-FE
CBHD
: TS Nguyễn Anh Ngọc
Sinh viên
: Nguyễn Văn Hiệp
Mã số sinh viên : 2018603980
Hà Nội – 2022
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------------------------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI
TRÊN ĐỘNG CƠ 1TR-FE
CBHD
: TS Nguyễn Anh Ngọc
Sinh viên
: Nguyễn Văn Hiệp
Mã số sinh viên : 2018603980
Hà Nội – 2022
BỘ CƠNG THƯƠNG
CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNGĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆPHÀNỘI
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Hiệp
Lớp: 2018DHKTOT03
Mã SV: 2018603980
Ngành: CNKTƠTƠ
Khóa: 13
Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử EFI trên động cơ 1TR-FE
Mục tiêu đề tài
- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống phun xăng trên ô tô.
- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng điện tử EFI.
- Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và cách khắc phục hư hỏng của hệ
thống phun xăng điện tử EFI trên động cơ 1TR-FE.
Kết quả dự kiến
1. Phần thuyết minh
- Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
- Tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử EFI.
- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng điện tử EFI.
- Nắm bắt rõ quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và cách khắc phục hư
hỏng của hệ thống.
2. Bản vẽ
- 01 bản vẽ : Tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử EFI trên động
cơ 1TR-FE.
- 01 bản vẽ: Cấu tạo chi tiết kim phun.
- 01 bản vẽ: Quy trình bảo dưỡng sủa chữa.
Thời gian thực hiện: từ: 22/3/2022 đến 08/5/2022
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
TRƯỞNG KHOA
TS. Nguyễn Anh Ngọc
TS. Nguyễn Anh Ngọc
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
Hà Nội, Ngày .... Tháng .... Năm 2022
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
Hà Nội, Ngày .... Tháng .... Năm 2022
I
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................. III
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................. V
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN NHIÊN
LIỆU TRÊN Ô TÔ ............................................................................................ 2
1.1 Giới thiệu chung ...................................................................................... 2
1.2 Trình tự phát triển hệ thống phun xăng điện tử trên ô tô ........................ 5
1.2.1 Trình tự phát triển hệ thống phun xăng điện tử ............................... 5
1.2.2 Phân loại hệ thống phun xăng điện tử .............................................. 7
1.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc cơ bản hệ thống phun xăng điện tử ..... 11
1.3.1 Hệ thống phun xăng đơn điểm (Single Point Injection – SPI) ...... 11
1.3.2 Hệ thống phun xăng đa điểm (Multi Point Injection – MPI) ......... 12
CHƯƠNG 2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI TRÊN ĐỘNG CƠ 1TR-FE ............................ 15
2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính ....................... 15
2.1.1 Bơm nhiên liệu ............................................................................... 15
2.1.2 Bộ lọc nhiên liệu ............................................................................ 17
2.1.3 Bộ giảm rung động ......................................................................... 18
2.1.4 Bộ ổn định áp suất .......................................................................... 18
2.1.5 Vòi phun xăng điện tử .................................................................... 18
2.2 Cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử ......................................... 20
2.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp........................................................... 20
2.2.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp ............................................................. 20
2.2.3 Cảm biến vị trí bướm ga ................................................................ 21
II
2.2.4 Cảm biến vị trí trục khuỷu và trục cam.......................................... 23
2.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ................................................... 24
2.2.6 Cảm biến kích nổ ........................................................................... 26
2.2.7 Cảm biến vị trí bàn đạp ga ............................................................. 27
2.2.8 Cảm biến oxy ................................................................................. 29
2.3 Nguyên lý làm việc chung..................................................................... 30
CHƯƠNG 3. CHUẨN ĐOÁN VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHUN XĂNG
......................................................................................................................... 32
3.1 Nhận định chung ................................................................................... 32
3.2 Bảo dưỡng và sửa chữa ......................................................................... 34
3.2.1 Bầu lọc khơng khí .......................................................................... 34
3.2.2 Bầu lọc xăng ................................................................................... 35
3.2.3 Bơm xăng. ...................................................................................... 37
3.2.4 Bộ điều áp ...................................................................................... 41
3.2.5 Vòi phun xăng điều khiển điện tử .................................................. 42
3.3 Bảo dưỡng sửa chữa bộ điều khiển ECU và các cảm biến ................... 46
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 50
III
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 Toyota Inova.......................................................................................... 2
Hình 2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng đơn điểm SPI trên động cơ ơ tơ .... 8
Hình 3 Cảm biến lưu lượng khí nạp.................................................................. 8
Hình 4 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng đa điểm D-Jetronic...................... 10
Hình 5 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng L-Jectronic .................................. 11
Hình 6 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng đơn điểm SPI ............................... 11
Hình 7 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng đa điểm MPI ............................... 12
Hình 8 Các trạng thái vận hành trên động cơ phun xăng điện tử EFI ơ tơ.... 13
Hình 9 Sơ đồ khối về hệ thống điều khiển điện tử ECU ................................. 13
Hình 10 Kết cấu của bơm xăng điện ............................................................... 15
Hình 11 Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu ............................................. 16
Hình 12 Kết cấu bộ lọc nhiên liệu................................................................... 17
Hình 13 Kết cấu vịi phun nhiên liệu............................................................... 19
Hình 14 Sơ đồ mạch điện điều khiển vịi phun động cơ 1TR-FE ................... 19
Hình 15 Cấu tạo các loại cảm biến lưu lượng khí nạp ................................... 20
Hình 16 Kết cấu cảm biến nhiệt độ khí nạp .................................................... 21
Hình 17 Sơ đồ điện cảm biến nhiệt độ khí nạp ............................................... 21
Hình 18 Cấu tạo các loại cảm biến bướm ga ................................................. 22
Hình 19 Cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến vị trí trục cam .................... 23
Hình 20 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu...................................... 24
Hình 21 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam......................................... 24
Hình 22 Cấu tạo về cảm biến nhiệt độ nước làm mát..................................... 25
Hình 23 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát ........................... 26
Hình 24 Kết cấu cảm biến kích nổ .................................................................. 27
Hình 25 Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ .................................................... 27
Hình 26 Kết cấu cảm biến vị trí bàn đạp ga ................................................... 27
Hình 27 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga..................................... 28
IV
Hình 28 Kết cấu cảm biến ơxy ........................................................................ 29
Hình 29 Sơ đồ mạch điện cảm biến ơxy có bộ sấy.......................................... 29
Hình 30 Sơ đồ bố trí chung hệ thống phun xăng điện tử EFI trên động cơ 1TRFE .................................................................................................................... 31
Hình 31 Bộ điều áp bị rị rỉ có thể gây ra hiện tượng khơng khởi động được 33
Hình 32 Bầu lọc khơng khí .............................................................................. 34
Hình 33 Vị trí lắp lọc khơng khí trên động cơ ................................................ 34
Hình 34 Kết nối ống cấp nhiên liệu với đồng hồ đo áp suất. ......................... 39
Hình 35 Kiểm tra vịi phun .............................................................................. 44
V
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1 Hiện tượng áp suất nhiên liệu 1 ......................................................... 40
Bảng 2 Hiện tượng áp suất nhiên liệu 2 ......................................................... 41
Bảng 3 Điện áp tiêu chuẩn .............................................................................. 43
Bảng 4 Điện trở tiêu chuẩn (kiểm tra hở mạch) ............................................. 44
Bảng 5 Điện trở tiêu chuẩn vòi phun .............................................................. 44
Bảng 6 Điện trở tiêu chuẩn rowle tích hợp..................................................... 45
Bảng 7 Điện trở tiêu chuẩn rowle tổ hợp ....................................................... 45
Bảng 8 Điện trở tiêu chuẩn dây điện và giắc nối ........................................... 46
Bảng 9 Mã lỗi và hư hỏng ............................................................................... 48
1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong bối cảnh đất nước phát triển một cách nhanh chóng và mạnh mẽ
như hiện nay, vai trị của ngành công nghệ ô tô là vô cùng quan trọng. Đặc biệt
hơn, đây là ngành cơng nghiệp đã đóng góp rất nhiều cho các ngành nơng
nghiệp, cơng nghiệp, dịch vụ ... cung cấp khả năng vận tải người cũng như hang
hóa vơ cùng linh hoạt, tiện ích.
Việt Nam là nước đang phát triển, chính vì thế mà yếu tố tiết kiệm nhiên
liệu luôn được người dân đặt lên hàng đầu. Xu hướng người tiêu dùng luôn
hướng đến các hãng xe có mức tiêu hao nhiên liệu thấp như Toyota, Honda,…
Vì vậy em đã tìm hiểu về hệ thống phun xăng điện tử EFI trên động cơ
1TR-FE. Động cơ được trang bị trên xe Toyota Innova-chiếc xe vừa phù hợp
chạy dịch vụ vừa phù hợp chạy xe gia đình. Cân bầng tốt cả về mặt sức mạnh
lẫn mức tiêu hao nhiên liệu. Dẫu dịng động cơ đã có tuổi đời khá lâu và có bản
cải tiến nhưng vẫn rất được ưa chuộng bởi ngồi hai yếu tố kể trên thì về mặt
giá thành phù hợp với hầu bao của nhiều gia đình.
Sau thời gian tìm tịi nghiên cứu đưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn
Anh Ngọc và các thầy cô trong khoa, cuối cùng em cũng hoàn thành đồ án.
Nhưng do hạn chế về thời gian và chuyên môn nên khơng thể tránh khỏi những
thiếu sót cũng như sai sót. Kính mong các thầy cơ nhận xét và góp ý cho phần
nghiên cứu của em hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, em xin trân thành cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Anh và các
thầy cô trong khoa đã giúp đỡ em trong quãng thời gian thực hiện đồ án cũng
như suốt những năm học vừa qua. Một lần nữa, em xin trân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày…tháng…năm 2022
Ký tên
Nguyễn Văn Hiệp
2
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ
THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ
1.1 Giới thiệu chung
Động cơ được sử dụng chủ yếu trên ô tô hiện nay là động cơ xăng và
diesel. Mặc dù xe điện đang là xu hướng trên thế giới nhưng ở nước ta vẫn chưa
được ứng dụng mạnh mẽ như hai loại trên. Trên các xe du lịch thì sử dụng chủ
yếu là động cơ xăng bởi vì khả năng vận hành êm ái và ít gây ô nhiễm hơn xe
sử dụng động cơ diesel.
Khối động cơ xăng 1TR-FE được trang bị trên xe Toyota Inova 2017.
Động cơ sử hệ thống phun xăng điện tử với khả năng tiết kiệm nhiên liệu vơ
cừng tốt.
Hình 1 Toyota Inova
Đây là mẫu động cơ được đánh giá là mang lại rất nhiều thành công cho
mẫu xe Toyota Innova. Tại Việt Nam, động cơ 1TR-FE trang bị trên xe Toyota
Innova đã nhận được rất nhiều sự ưu ái từ người tiêu dùng ngay từ những ngày
đầu gia nhập vào thị trường bởi khả năng vận hành êm ái cùng với sức kéo
3
mạnh mẽ. Cho đến nay, khối động cơ này vẫn đang được Toyota tiếp tục cải
thiến mạnh mẽ hơn vì có thể một phần mẫu động cơ này nằm trong chiếc lược
phát triển trọng tâm của Toyota trong nhiều năm nữa.
Về động cơ, 1TR-FE loại động cơ mà Toyota sử dụng cho Innova đó là
kiểu động cơ xăng 2.0L, 4 xy lanh giúp xe đạt công suất tối đa tại 134 mã lực
với vòng tua 5.600 vòng/ phút, cùng với mơ men xoắn cực đại tại 182 Nm ở
4.000 vịng/ phút. Khi đem so sánh với đối thủ cạnh tranh trực tiếp là Fortuner
thì cơng suất của Innova chỉ thua 24 mã lực nhưng trọng lượng xe lại nhẹ hơn
đến 300 kg, điều này sẽ mang lại cảm giác cho người lái chiếc xe Innova đầy
mạnh mẽ nhưng không kém phần mượt mà. Một điểm mạnh mà khối động cơ
này có được đó là khả năng tiêu hao nhiên liệu của động cơ này tối ưu hóa theo
cơng suất, vì vậy rất hiệu quả cho những chuyến đi đường trường. Cùng với đó,
tích hợp kiểu hộp số tự động 4 cấp đủ mang lại sự an toàn cho những người
ngồi trên xe. (Anh, 2022).
Quá trình phát triển của hệ thống phun nhiên liệu động cơ đốt trong:
a)
Động cơ diesel (ND.Trường, 2021)
Động cơ diesel được ra mắt lần đầu vào năm 1892 bởi kỹ sư Rudolf
Diesel, hoạt động dựa theo nguyên lý tự cháy. Ở cuối quá trình nén, nhiên liệu
được phun vào buồng đốt động cơ qua vòi phun để hình thành hịa khí đạt áp
suất cao nhất định rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927 Robert Bosch đã tích hợp
bơm cao áp (được ứng dụng cho động cơ diesel trên ôtô thương mại và ôtô
khách vào năm 1936).
Tuy nhiên, các vấn đề đã được giải quyết và động cơ diesel ngày càng
trở nên phổ biến và hữu dụng hơn nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật. Mặc
dù ra mắt sớm nhưng động cơ diesel không được sử dụng rộng như động cơ
xăng do gây ra nhiều tiếng ồn, khí thải gây ơ nhiễm mơi trường. Động cơ diesel
có tính kinh tế hơn động cơ xăng đặc biệt giá xăng đang tăng cao như hiện nay,
tuy nhiên vấn đề tiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động
cơ diesel.
4
Chính vì những nhược điểm đó mà hệ thống nhiên liệu diesel không
ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thật tối ưu nhằm mục tiêu giảm mức
độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu. Các chuyên gia nghiên cứu
động cơ diesel đã tìm ra cách để khắc phục vấn đề trên. Các vấn đề cần được
giải quyết:
- Tăng tốc độ phun.
- Tăng áp suất phun
- Rút ngắn quá trình phun.
- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả.
Người ta đã tìm ra cách khắc phục những vấn đề trên bằng việc cải tiến
một số bộ phận của hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử như:
- Bơm cao áp điều khiển điện tử.
- Vịi phun điện tử.
- Ống tích trữ nhiên nhiệu áp suất cao (ống Rail).
Năm 1986 Bosch đã đưa ra mắt động cơ diesel điều khiển điện tử được
gọi là hệ thống nhiên liệu Common Rail.
Hiện nay, với việc phun đa điểm các vòi phun độc lập, nhiên liệu áp
suất cao được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. Cho đến nay hệ thống
cung cấp nhiên liệu Common Rail đã được hoàn thiện. So với các hệ thống
cung cấp nhiên liệu diesel trước đó thì Common Rail Diesel đã đáp ứng và giải
quyết được những vấn đề: Giảm tối đa mức độ tiếng ồn bằng cách đổi áp suất
phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc của động cơ. Tiết kiệm nhiên
liệu là xu hướng của hiện tại và tương lai giúp giảm mức độ ô nhiễm môi
trường. Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao nhờ bơm cao áp điều khiển
điện tử, áp suất phun có thể đạt tới 184 MPa. Thời gian và tốc độ phun được
cải thiện đáng kể (khoảng 1,1 m/s).
b) Động cơ xăng (Avico, 2007)
Vào cuối thế kỹ 19, một kỹ sư người Pháp ông Stévaan đã cho ra hệ
thống phân phối nhiên liệu bằng một máy nén khí. Sau đó, một người Đức đã
5
nghĩ ra cách phun nhiên liệu vào buồng đốt, bởi hiệu quả khá thấp vào thời
điểm đó nên ko được ứng dụng. mãi đến năm 1887 hệ thống phun xăng này
mới được đưa vào sản xuất, áp dụng rộng rãi. Sang đến thế kỹ 20, một kỹ sư
người Đức áp dụng hệ thống phun xăng trên động cơ 4 kỳ, từ đây bắt đầu thời
đại của động cơ phun xăng.
Với những ưu điểm tuyệt vời mà hệ thống phun xăng mang lại, nó đã
dần thay thế động cơ sử dụng bộ chế hịa khí. Trong thế chiến thứ 2, các xe khí
giới giân sự được trang bị loại động cơ này mang đến khả năng kéo vận chuyển
khí tài quân sự vô cùng hiệu quả. Với kỹ thuật này được ứng dụng trong thế
chiến thứ hai một cách có hiệu quả quân đội Đức đã làm chủ cuộc chiến mai
cho đến khi công nghệ được phổ biến và các nước đều sở hữu cộng nghệ này
đặc biệt là Liên Xô.
Sau khoảng thời gian bùng nổ việc nghiên cứu phát triển động cơ phun
xăng đã bị hoãn lại. Mãi đến năm 1966, một người Đức đã đưa ra thế giới một
cải tiến vô cùng lớn bằng kỹ thuật áp dụng trong điều khiển. Năm 1973, đã ra
hệ thống phun xăng kiểu cơ khí gọi là K-Jetronic. Loại này được đưa vào sản
xuất và ứng dụng trên hãng xe Mercedes. Vào năm 1981 hệ thống K-jetronic
được cải tiến thành KE-Jetronic và nó được sản xuất hàng loạt vào năm 1984
và được trang bị trên các xe của hãng Mercedes.
1.2 Trình tự phát triển hệ thống phun xăng điện tử trên ô tô
1.2.1 Trình tự phát triển hệ thống phun xăng điện tử (Động cơ xăng, 2020)
Sau những thành công lớn khi ứng dụng hệ thống K-Jetronic và KEJetronic trên ôtô, người ta nhận ra các khuyết điểm lớn là bảo dưỡng sửa chữa
khó và giá thành chế tạo rất cao. Vì vậy, L-Jetronic, Mono-jetronic và Motronic
được ra đời để khắc phục những yếu điểm trên.
Hệ thống nhiên liệu đầu tiên của động cơ xăng là hệ thống nhiên liệu sử
dụng bộ chế hịa khí. Trong xe máy ta hay gọi là bình xăng con. Bộ chế hịa khí
của xe ơ tơ thì phức tạp hơn rất nhiều so với bộ chế hòa khí trên xe máy. Do
6
điều kiện hoạt động của ô tô phải được đáp ứng hơn rất nhiều so với xe máy.
Ví dụ, hệ thống nhiên liệu động cơ ô tô sẽ phải đáp ứng được lượng nhiên liệu
phù hợp khi ta tăng tốc, khi chạy ở chế độ toàn tải hay khi chạy khơng tải sẽ
phải có mạch nhiên liệu khác phù hợp với chế độ tải đó.
Thấy được hững ưu điểm to lớn mà loại động cơ này mang lại, người
Mỹ đã học theo người Đức cho chế tạo K-Jetronic dùng trên các xe của hãng
GM, Chrysler. Ngồi ra họ cịn cho ứng dụng hệ thống L-Jetronic, MonoJetronic và Motronic trên các xe Cadilac. Đến năm 1984, người Nhật mới ứng
dụng hệ thống phun xăng trên các xe của hãng Toyota và từ đây bắt đầu kỷ
nguyên xe Nhật kéo dài đến ngày nay. Sau đó các hãng khác như Nissan của
Nhật cũng ứng dụng kiểu L-Jetronic thay cho bộ chế hoà khí.
Chính vì q nhiều mạch nhiên liệu như vậy dẫn đến cấu tạo của bộ chế
hịa khí trên ơ tơ rất phức tạp và việc sửa chữa cũng rất khó khăn. Bên cạnh đó,
bộ chế hịa khí xe ơ tơ thay đổi mạch nhiên liệu hầu như hoàn toàn dựa vào chi
tiết cơ khí. Mà các chi tiết cơ khí lâu ngày sẽ bị mài mịn chính vì thế ta phải
bảo trì và bảo dưỡng thường xun bộ chế hịa khí trên ơ tơ. Đồng thời, các
mạch được điều khiển theo các chi tiết cơ khí sẽ gây ra độ trễ nhất định và định
lượng nhiên liệu cũng khơng chính xác được theo các trạng thái vận hành của
người lái nên hầu như động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu bộ chế hịa khí
thường khá hao nhiên liệu so với các thế hệ hệ thống nhiên liệu tiếp theo.
Chính vì thế, hiện nay hầu như 100% ơ tơ chạy trên đường đều khơng
cịn sử dụng bộ chế hịa khí cho ơ tơ nữa mà thay vào đó là các công nghệ phun
xăng điện tử.hệ thống phụn xăng sử dụng kim phun điều khiển bằng điện có 2
loại: J-jetronic lượng nhiên liệu được xác định bằng lưu lượng khí nạp và Djetronic lượng nhiên liệu được xác định bằng áp suất trên đường ống nạp.
Đến năm 1984, một công ty Nhật đã mua lại bản quyền của BOSCH và
đã ứng dụng hệ thống J-jetronic và D-jetronic trên các xe của hãng. Thấy được
những ưu điểm vượt trội của hệ thống phun xăng điện tử, sau đó các hãng lần
lượt thay thế bộ chế hịa khí bằng hệ thống phun xăng điện tử.
7
1.2.2 Phân loại hệ thống phun xăng điện tử
Phân loại dựa trên số điểm phun ta có thể chia là 2 loại : Phun xăng đơn
điểm SPI, phun xăng đa điểm MPI. Bên cạnh đó cịn có thêm hệ thống phun
xăng 2 điểm cải tiến từ hệ thống phun xăng đơn điểm có thêm một vịi phun
làm tăng khả năng cúng cấp nhiên liệu cho động cơ.
Để hiểu hơn tại sao cần áp dụng công nghệ phun xăng điện tử vào ơ tơ
thì câu trả lời đơn giản nhất đó là: Tiết kiệm được nhiên liệu, hệ thống phun
xăng điện tử có thể khơng giúp động cơ đạt cơng suất lớn hơn nhưng chắc chắn
là tiết kiệm nhiên liệu hơn. Bằng việc theo dõi liên tục các thông số vận hành
thông qua các cảm biến gắn trên động cơ, bộ điều khiển phun xăng sẽ có thể
định lượng được 1 cách tương đối chính xác lượng nhiên liệu cần thiết để phun
vào ống nạp hịa trộn với khơng khí có trong đó. Từ đó, ta có thể hạn chế tối đa
được lượng nhiên liệu thừa thải ra bên ngồi mơi trường. Một bài tốn khác mà
cơng nghệ phun xăng điện tử cũng hơn hẳn bộ chế hịa khí trên ơ tơ đó là Giảm
phát thải đi 1 cách đáng kể. Bằng việc giảm sát tỷ lệ hịa khí đảm bảo tỷ lệ hịa
khí được điều chỉnh ở giá trị gần 14.7 nhất. Khí thải được thải ra cũng có chất
lượng tốt hơn. Đáp ứng các tiêu chuẩn kiểm định được đề ra theo Bộ Giao
Thông Vận Tải Việt Nam.
Hệ thống phun xăng điện tử có rất nhiều dạng khác nhau được nâng cấp
và phát triển theo giai đoạn. Trước hết, ta đo các thông số đầu vào bằng các
cảm biến là các chi tiết cơ khí. Các cảm biến này tuy cũng cung cấp được giá
trị tương đối phù hợp cho bộ điều khiển tính tốn thế nhưng các cảm biên này
khơng dứt khốt và thường có độ trễ nhất định, ta thường thấy các hệ thống
phun xăng diện tử có trang bị các cảm biến này ở hệ thống phun xăng điện tử
L-Jectronic, K-Jectronic của BOSCH.
8
Hình 2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng đơn điểm SPI trên động cơ ô
tô (Dũ, 2018)
Nhưng hiện nay, các nhà sản xuất ô tô đã chuyển sang sử dụng các cảm
biến theo tín hiệu điện. Tín hiệu này vừa tức thời lại vừa chính xác. Đồng thời
cũng khơng cần bảo dưỡng sửa chữa gì cả. Hư hỏng thì cứ thay mới và giá
thành 1 con cảm biến này thật sự không đắt tiền (Trừ các hãng xe sang nhén).
Và các hệ thống phun xăng điện tử ta gọi chung là hệ thống phun xăng điện tử
EFI.
Hình 3 Cảm biến lưu lượng khí nạp
Người ta phân loại theo nhiều cách như bố trí sơ vịi phun và vị trí bố
trí vịi phun nhiên liệu. Hệ thống phun xăng điện tử thế hệ đầu tiên là hệ thống
phun xăng nhiên liệu đơn diểm. Nói đơn giản hơn là chỉ bố trí 1 vịi phun
9
sau cảm biến lưu lượng khí nạp để phun nhiên liệu vào đường ống nạp giúp hịa
trộn với khơng khí thành hịa khí. Hệ thống phun xăng kiểu này gọi là Hệ thống
phun xăng SPI (Single Point Injection).
Hệ thống phun xăng SPI có ưu điểm là siêu đơn giản, giảm hết tồn bộ
chi tiết của bộ chế hịa khí. Thế nhưng ta vẫn gặp 1 số vấn đề đó chính là: nhiên
liệu hịa trộn nhiều khi khơng đồng đều do chỉ phun 1 lần mà phun 1 lượng
nhiên liệu tương đối nhiều.
Chính vì thế, ta nghĩ ra phun nhiều điểm trong đường ống nạp. Tùy theo
các vị trí bố trí các vịi phun ta sẽ có các hệ thống phun xăng điện tử khác nhau.
Ta gọi chung đây là hệ thống phun xăng MPI (Multi Point Injection). Hệ thống
này giải quyết được vấn đề của hệ thống phun xăng SPI là nhiên liệu được hịa
trộn tốt hơn từ đó q trình cháy cũng diễn ra tốt hơn và chất lượng khí thải
cũng được cải thiện hơn và hiệu suất sử dụng nhiên liệu cũng tốt hơn.
Một bài toán khác mà công nghệ phun xăng điện tử cũng hơn hẳn bộ
chế hịa khí trên ơ tơ đó là giảm phát thải đi 1 cách đáng kể. Bằng việc giảm sát
tỷ lệ hịa khí đảm bảo tỷ lệ hịa khí được điều chỉnh ở giá trị gần 14.7 nhất. Khí
thải được thải ra cũng có chất lượng tốt hơn. Đáp ứng các tiêu chuẩn kiểm
định được đề ra theo Bộ Giao Thông Vận Tải Việt Nam.
Hệ thống phun xăng điện tử có rất nhiều dạng khác nhau được nâng cấp
và phát triển theo giai đoạn. Trước hết, ta đo các thông số đầu vào bằng các cảm
biến là các chi tiết cơ khí. Các cảm biến này tuy cũng cung cấp được giá trị
tương đối phù hợp cho bộ điều khiển tính tốn thế nhưng các cảm biên này
khơng dứt khốt và thường có độ trễ nhất định, ta thường thấy các hệ thống
phun xăng diện tử có trang bị các cảm biến này ở hệ thống phun xăng điện tử
L-Jectronic, K-Jectronic của BOSCH.
Hệ thống phun xăng điện tử đa điểm chia là 2 loại chính:
D-JETRONIC- Độ chân khơng của đường ống nạp được đo bằng cách
sử dụng một cảm biến áp suất đặt trong hoặc kết nối với đường ống nạp , để
tính tốn khoảng thời gian của các xung phun nhiên liệu. Ban đầu, hệ thống này
10
được gọi là Jetronic, nhưng tên D-Jetronic sau đó được tạo ra như một từ viết
tắt để phân biệt với các lần lặp lại Jetronic tiếp theo.
Hình 4 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng đa điểm D-Jetronic (Dũ, 2018)
L-JETRONIC- Phun nhiên liệu analog. L-Jetronic thường được gọi là
tiêm điều khiển lưu lượng khơng khí (AFC) để tách biệt nó ra khỏi D-Jetronic
được kiểm sốt áp suất. Trong hệ thống, lưu lượng khơng khí vào động cơ được
đo bằng một cánh chuyển động (chỉ thị tải động cơ) được gọi là cảm biến lưu
lượng khí thể tích (VAF)- trong tài liệu tiếng Đức gọi là LuftMengenMesser
hoặc LMM. L-Jetronic đã sử dụng các mạch tích hợp được thiết kế riêng, dẫn
đến một bộ điều khiển động cơ (ECU) đơn giản và đáng tin cậy hơn so với DJetronic. L-Jetronic đã được sử dụng nhiều trong ô tô châu Âu từ những năm
1980, cũng như xe máy BMW K-Series. Cấp phép cho một số khái niệm và
công nghệ L-Jetronic của Bosch, Lucas, Hitachi Automotive Products,
NipponDenso và những người khác đã sản xuất hệ thống phun nhiên liệu tương
tự cho các nhà sản xuất ô tô châu Á. L-Jetronic được sản xuất theo giấy phép
của Hệ thống điều khiển điện tử Nhật Bản được trang bị cho Kawasaki Z1000H1 1980, chiếc xe máy phun nhiên liệu sản xuất đầu tiên trên thế giới. Mặc dù
có sự giống nhau về mặt vật lý giữa các bộ phận của L-Jetronic và các bộ phận
11
được sản xuất theo giấy phép của các nhà sản xuất khác, các hệ thống không
phải của Bosch không nên được gọi là L-Jetronic và các bộ phận thường không
tương thích.
Hình 5 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng L-Jectronic
1.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc cơ bản hệ thống phun xăng điện tử (Nguyễn
Tuấn Nghĩa (chủ biên), Lê Văn Anh, Phạm Minh Hiếu, 2017)
1.3.1 Hệ thống phun xăng đơn điểm (Single Point Injection – SPI)
Hình 6 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng đơn điểm SPI (Dũ, 2018)
SPI là hệ thống phun xăng đơn điểm dùng một vòi phun trung tâm để
thay thế cho bộ chế hồ khí. Vịi phun này được thiết kế ngay trước bướm ga
12
và phun ra khí hỗn hợp trên đường nạp. SPI có cấu tạo khá đơn giản, chi phí
chế tạo rẻ nên thường thấy sử dụng ở những dòng xe nhỏ bên cạnh một số
nhược điểm đã được khắc phục bởi hệ thống phun đa điểm.
1.3.2 Hệ thống phun xăng đa điểm (Multi Point Injection – MPI)
MPI là hệ thống phun xăng đa điểm mà mỗi xi-lanh sẽ được trang bị
một vòi phun xăng điện tử riêng đặt ngay trước xupap nạp. Thời điểm phun và
thời gian phun được điều khiển bởi ECU.
Tuy nhiên, các hệ thống phun xăng này chỉ là nhưng cải tiến của hệ
thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô thôi chứ không phải là hệ thống phun
xăng hồn tồn khác. Ví dụ, hệ thống phun xăng điện tử đơn điểm SPI do lượng
phun ban đầu q nhiều dẫn đến hịa trộn khơng đều nên ta tách ra làm 2 lần
phun và ta có hệ thống phun xăng 2 điểm BPI, phun trước ống nạp và phun sau
Xupap chẳng hạn.
Hình 7 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng đa điểm MPI (Dũ, 2018)
Tiếp tục khi phát hiện là việc phun tại 2 điểm cũng không thể đảm bảo
được lượng hịa khí hịa trộn tốt. Ta tiến hành phun nhiên liệu riêng biệt cho
các máy trên động cơ và do đó ta có hệ thống phun xăng điện tử MPI. Khi đó,
lượng phun được giới hạn và cịn có sự trợ giúp tạo xốy lốc của đường ống
nạp nên nhiên liệu được hòa trộn thành hòa khí tốt hơn gần đạt đến hịa khí lý
tưởng theo tình trạng hoạt động của động cơ ( hệ số dư lượng khơng khí dao
động từ 0.9-1.1).
13
Hình 8 Các trạng thái vận hành trên động cơ phun xăng điện tử EFI ơ tơ
Các cảm biến có nhiệm vụ gửi các thông số đầu vào cho ECU tính tốn.
Từ đó mà ECU xác định được thời điểm và thời gian phun chính xác.
Dưới đây là sơ đồ khối mô tả hệ thống phun xăng điện tử trên ô tô:
Hình 9 Sơ đồ khối về hệ thống điều khiển điện tử ECU (Dũ, 2018)
Hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ 1TR-FE được chia thành ba
bộ phận chính:
14
•
Các cảm biến: Có nhiệm vụ nhận biết các hoạt động khác nhau
của động cơ và phát ra các tín hiệu gửi đến ECU hay cịn gọi là nhóm tín hiệu
vào( cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí
trục cam, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến
kích nổ,…).
•
ECU: Tiếp nhận xử lý và tính tốn các thơng số đầu vào từ cảm
biến sau đó gửi tín hiệu điều khiển đến các bộ phận chấp hành.
•
Các cơ cấu chấp hành: Vận hành dựa trên các tín hiệu điều khiển
nhận được từ ECU.
15
CHƯƠNG 2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT
ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
EFI TRÊN ĐỘNG CƠ 1TR-FE
2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính
2.1.1 Bơm nhiên liệu
Bơm nhiên liệu trên động cơ 1TR-FE là loại bơm cánh gạt được đặt
trong thùng xăng. Ưu điểm của loại bơm này là ít sinh ra tiếng ồn và rung động
hơn so với loại trên đường ống. Các bộ phận chính của bơm gồm: Mơ tơ điện,
hệ thống bơm nhiên liệu, van một chiều, van an toàn, bộ lọc.
Hình 10 Kết cấu của bơm xăng điện
Rơto động cơ quay kéo theo cánh bơm quay, khi đó cánh bơm quay với
tốc độ cao sẽ té nhiên liệu đến cửa ra của bơm, do đó tạo được độ chân không
tại cửa vào nên hút được nhiên liệu vào và tạo áp suất tại cửa ra để đẩy nhiên
liệu đi. Khi áp suất lên cao vượt quá giới hạn cho phép (khoảng 6 kG/cm2) van
an tồn sẽ mở. Cịn khi động cơ ngừng hoạt động, van một chiều có tác dụng
ko cho nhiên liệu trở ngược lại. Van một chiều cùng với bộ ổn định áp suất có
tác dụng duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu khi động cơ ngừng chạy,
giúp tái khởi động động cơ nhanh chóng dễ dàng và tiết kiệm nhiên liệu hơn.
