Khai thác hệ thống phun xăng điện tử trên ô tô toyota camry xây dựng hệ thống mô hình phun xăng đánh lửa điện tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

KHAI THÁC HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ
TOYOTA CAMRY. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN
XĂNG – ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ.

Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ.
Chun ngành: CƠ KHÍ Ơ TƠ.

GVHD: Ths. DƯƠNG MINH THÁI
SVTH: NGUYỄN NGỌC ANH KHOA
Lớp:

CO18CLCA

MSSV: 1851080098

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2023


TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

KHAI THÁC HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ
TOYOTA CAMRY. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN
XĂNG – ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ.

Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ.
Chun ngành: CƠ KHÍ Ơ TƠ.

GVHD: Ths. DƯƠNG MINH THÁI
SVTH: NGUYỄN NGỌC ANH KHOA
Lớp:

CO18CLCA

MSSV: 1851080098

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2023


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

LỜI CẢM ƠN!
Được học tập và rèn luyện tại trường Đại học Giao Thơng Vận Tải Thành phố Hồ
Chí Minh là niềm vinh dự và tự hào của mỗi sinh viên. Các thầy trong khoa Cơ khí đã
trang bị cho chúng cho em một nền tảng cơ bản về kiến thức chuyên ngành để phần nào
đáp ứng cho nhu cầu phát triển của xã hội. Trên nền tảng kiến thức đó, nhà trường đã
khuyến khích và tạo điều kiện cho chúng em được tham gia nghiên cứu các đề tài khoa
học, các hội thi tay nghề...
Sau thời gian làm việc chăm chỉ vả dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy Giáo Th.S
Dương Minh Thái, em và các bạn trong nhóm đã hồn thành tốt luận văn của mình, em
xin được gởi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Thầy, người đã nhiệt tình giúp đỡ
em hồn thành luận văn cũng như khi Thầy giảng dạy trên lớp.

Luận văn đã hoàn thành theo đúng dự kiến. Song do khả năng cịn nhiều hạn chế,
thời gian thực hiện có hạn, và vì một số lí do khách quan nên chắc chắn khơng thể tránh
khỏi những sai sót. Chúng em rất mong nhận được sự thơng cảm và góp ý của các Thầy
trong bộ môn và các bạn sinh viên.
Một lần nữa, em xin được bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến các Thầy
Cô đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong những năm học vừa qua, đặc biệt là Thầy Giáo
Th.S Dương Minh Thái, người đã nhiệt tình giúp đỡ em hồn thành luận văn này!

Trang 1


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
TP HCM, ngày … tháng … năm 2023
Giảng Viên Hướng Dẫn

Trang 2


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
TP HCM, ngày … tháng … năm 2023
Giảng Viên Chấm Phản Biện

Trang 3


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ. ................................ 7
1. Lịch sử phát triển hệ thống phun xăng trên Ơ Tơ. ............................................................ 7

2.

Sơ lược về hệ thống phun xăng điện tử EFI. ................................................................... 8
2.1. Phân loại. .................................................................................................................... 8
2.1.1. Phân loại theo phương pháp xác định lượng khí nạp. ......................................... 8
2.1.2. Phân loại theo số điểm phun. ............................................................................... 9
2.1.3. Phân loại theo phương pháp phun. ...................................................................... 9
2.1.4. Phân loại theo kỹ thuật điều khiển..................................................................... 10
2.2. Các kết cấu cơ bản của hệ thống phun xăng điện tử. ............................................... 11
2.2.1. Các cảm biến cho tín hiệu ngõ vào. ................................................................... 11
2.2.2. Khối điều khiển điện tử (ECU).......................................................................... 11
2.2.2.1. Tổng quan. .................................................................................................... 11
2.2.2.2. Cấu tạo của ECU........................................................................................... 12
2.2.2.3. Tín hiệu ngõ ra và các cơ cấu chấp hành ...................................................... 14
2.3. Ưu nhược điểm của EFI với hệ thống dùng chế hịa khí.......................................... 14

Chương II: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 5S – FE. ..... 16
1. Giới thiệu về động cơ 5S – FE ........................................................................................ 16
2. Hệ thống nhiên liệu trên động cơ Toyota 5S-FE ............................................................ 16
2.1. Sơ đồ tổng quát và nguyên lý hoạt động. ................................................................. 16
2.2. Cấu tạo các bộ phận của hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota 5S-FE ...................... 17
2.2.1. Kim phun nhiên liệu .......................................................................................... 17
2.2.2. Bơm nhiên liệu .................................................................................................. 18
2.2.3. Lọc nhiên liệu .................................................................................................... 19
2.2.4. Ống phân phối ................................................................................................... 19
2.2.5. Bộ điều áp .......................................................................................................... 19

Trang 4

SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

2.2.6. Bộ giảm rung động ............................................................................................ 20
3. Điều khiển hệ thống nhiên liệu trên động cơ Toyota 5S-FE .......................................... 21
3.1. Sơ đồ mạch điện điều khiển ..................................................................................... 21
3.2. Hệ thống cảm biến.................................................................................................... 24
3.2.1. Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP Sensor). ............................................. 24
3.2.2. Tín hiệu Ne và tín hiệu G. ................................................................................. 25
3.2.3. Cảm biến vị trí bướm ga. ................................................................................... 27
3.2.4. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. ...................................................................... 27
3.2.5. Cảm biến nhiệt độ khí nạp. ................................................................................ 28
3.2.6. Cảm biến Oxy .................................................................................................... 30
3.2.7. Cảm biến kích nổ. ................................................................................................ 31
CHƯƠNG III: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ TRÊN ĐỘNG CƠ
TOYOTA CAMRY 5S-FE. ...................................................................................................... 33
1.

Qsuy trình bảo dưỡng. ................................................................................................... 33
1.1. Các cấp bảo dưỡng. .................................................................................................... 33
1.2. Bảo dưỡng Kim Phun nhiên liệu. ............................................................................... 33
1.2.1. Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng của kim phun nhiên liệu. .......................... 33
1.2.2. Quy trình bảo dưỡng kim phun. .......................................................................... 34
1.2.2.1. Quy trình tháo kim phun. .............................................................................. 34
1.2.2.2. Vệ sinh kim phun. ......................................................................................... 37
1.2.2.3. Quy trình lắp kim phun. ................................................................................ 39
1.3. Bảo dưỡng lọc nhiên liệu. .......................................................................................... 43
1.3.1. Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng của lọc nhiên liệu. .................................... 43
1.3.2. Quy trình tháo lắp thay thế lọc nhiên liệu. .......................................................... 43

1.4. Bảo dưỡng bơm nhiên liệu. ........................................................................................ 44
1.4.1. Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng của bơm nhiên liệu. .................................. 44

Trang 5


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

1.4.2. Quy trình bảo dưỡng bơm nhiên liệu................................................................... 45
1.4.2.1. Quy trình tháo bơm nhiên liệu. ..................................................................... 45
1.4.2.2. Bảo dưỡng bơm nhiên liệu. ........................................................................... 46
1.4.2.3. Quy trình lắp bơm nhiên liệu. ....................................................................... 47
1.5. Bảo dưỡng bộ điều áp. ............................................................................................... 50
1.5.1. Hiện tường và nguyên nhân hư hỏng của bộ điều áp. ......................................... 50
1.5.2. Quy trình tháo lắp và thay mới bộ điều áp. ......................................................... 51
2.

Các hư hỏng thường gặp của hệ thống. ......................................................................... 53
2.1.

Chuẩn đoán hệ thống dựa vào đèn check hoặc thiết bị đọc lỗi. ............................. 53

2.1.1.

Đọc lỗi nhờ đèn check engine. ........................................................................ 53

2.1.2.

Đọc lỗi trên máy chuẩn đoán. ......................................................................... 54

2.2.

Phân tích các lỗi trên hệ thống. .............................................................................. 58

Chương IV: GIỚI THIỆU MƠ HÌNH VÀ XÂY DỰNG BÀI CÁC BÀI THÍ NGHIỆM VỀ HỆ
THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ. .......................................................................................... 63
1.

Ý tưởng thiết kế mơ hình. .............................................................................................. 63

2.

Các chi tiết xây dựng mơ hình phun xăng đánh lửa – điện tử. ...................................... 63

3.

Trình tự các bước xây dựng mơ hình. ........................................................................... 68

4.

3.1.

Thiết kế và lắp ráp khung mơ hình......................................................................... 69

3.2.

Xác định các chân của ECU và lắp các chi tiết lên mô hình. ................................. 71

3.3.

Hồn thiện mơ hình. ............................................................................................... 72

Xây dựng các câu hỏi và bài thí nghiệm trên hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử..... 73

Chương V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ..................................... 84
1. Kết luận ........................................................................................................................... 84
2. Hướng phát triển ............................................................................................................. 84
Tài liệu tham khảo: ................................................................................................................... 85

Trang 6


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ.
1. Lịch sử phát triển hệ thống phun xăng trên Ô Tô.
Vào cuối thế kỉ 19, một kỹ sư người Pháp đã nghĩ ra cách phân phối nhiên liệu khi
dùng một máy nén khí. Sau đó một thời gian, người Đức đã cho phun nhiên liệu vào
buồng đốt, nhưng điều này không đạt được hiệu quả cao nên không đượcthực hiện.
Đến năm 1887 người Mỹ đã có đóng góp to lớn trong việc triển khai hệ thống phun
xăng vào sản xuất, áp dụng trên động cơ tỉnh tại. Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ
thống phun xăng trên động cơ 4 kỳ tỉnh tại, với sự đóng góp này đã đưa ra một công
nghệ chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức. Từ đó trở đi, hệ thống
phun xăng được áp dụng trên các loại ơ tơ ở Đức và nó đã thay dần động cơ sử dụng bộ
chế hịa khí. Cơng ty Bosch đã áp dụng hệ thống phun xăng trên mô tô 2 kỳ , bằng cách
cung cấp nhiên liệu dưới áp lực cao. Hãng Bosch đã sử dụng phương pháp phun nhiên

liệu trực tiếp vào buồng đốt nên giá thành chế tạo cao và hiệu quả lại thấp. Với kỹ thuật
này nó được sử dụng trong thế chiến thứ hai một cách có hiệu quả. Việc nghiên cứu ứng
dụng hệ thống phun xăng bị gián đoạn trong 1 khoảng thời gian dài. Đến năm 1962,
người Pháp triển khai nó trên ô tô Peugoet 404. Họ điều khiển sự phân phối nhiên liệu
bằng cơ khí nên hiệu quả khơng cao và công nghệ vẫn chưa đáp ứng tốt được. Đến năm
1966, người Đức đã đưa thế giới tiến bộ bằng kỹ thuật áp dụng trong điều khiển. Năm
1973, các kĩ sư người Đức đã đưa 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. Dù đã có nhiều thành công
lớn khi ứng dụng hệ thống K-Jectronic và KE-Jectronic trên ơ tơ nhưng các kiểu này có
khuyết điểm là khó bảo dưỡng sửa chữa và giá thành chế tạo rất cao. Do vậy các kỹ sư
đã không ngừng nghiên cứu và đưa ra các loại khác nhau như L-Jectronic, MonoJectronic và Motronic. Người Mỹ đã theo người Đức cho chế tạo K-Jectronic dùng trên
các xe của hãng GM, Chrysler. Ngồi ra họ cịn ứng dụng hệ thống L-jectronic, MonoJectronic và Motronic trên các xe Cadilac. Đến năm 1984, người Nhật mới ứng dụng hệ
thống phun xăng trên các xe của hãng Toyota. Sau đó, các hãng như Nissan của Nhật
cũng ứng dụng kiểu L-Jectronic thay cho bộ chế hịa khí. Sau này với sự tiến bộ của

Trang 7


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

khoa học kĩ thuật thì một số ơ tơ con được trang bị hệ thống phun xăng GDI thay thế
cho hệ thống phun xăng điện tử EFI.

Hình 1.1: Hệ thống phun xăng điện tử EFI

Hệ thống phun xăng đã được phát minh từ lâu, nhưng vào thời kỳ đó cơng nghệ

chế tạo cịn rất kém, nên nó khơng được sử dụng trong thực tế. Ngày nay nhờ vào các
thành tựu về kinh tế, kỹ thuật đã giúp cho các hãng chế tạo hoàn thiện và phát triển hệ
thống phun xăng. Với hệ thống phun xăng, nhiên liệu được phun vào đường ống nạp
bên cạnh xuppap nạp bằng các bộ phận bằng cơ khí hay điện tử, chứ khơng nhờ vào sức
hút của dịng khí như ở các động cơ dùng bộ chế hịa khí. Khi nhiên liệu phun vào, nó
sẽ đuợc hịa trộn với khơng khí để tạo thành hỗn hợp có tỉ lệ khơng khí và nhiên liệu là
tối ưu. Sau khi hòa trộn, hỗn hợp được hút vào xy lanh của động cơ khi xuppap nạp mở.
Trong hệ thống phun xăng, nhiên liệu được phun vào với một áp suất nhất định. Áp
suất này phải đảm bảo cho sự hình thành hỗn hợp để quá trình cháy xảy ra là tốt nhất.
Nhờ hệ thống phun xăng, các nhà chế tạo nâng được công suất của động cơ, tiết kiệm
nhiên liệu và giải quyết phần lớn về vấn đề độc hại của khí thải.
2. Sơ lược về hệ thống phun xăng điện tử EFI.
2.1. Phân loại.
2.1.1. Phân loại theo phương pháp xác định lượng khí nạp.

Trang 8


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

Theo phương pháp xác định lượng khí nạp, có thể chia EFI thành 2 loại như sau:
L – EFI : sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp để xác định lượng khí chạy vào đường
ống nạp, có thể xác định trực tiếp khối lượng khí nạp hoặc thơng qua thể tích khí nạp,
cảm biến này được đặt trước cánh bướm ga.
D – EFI : Sử dụng cảm biến đo áp suất chân không trong đường ống nạp (MAP sensor)
để phát hiện lượng khí chạy vào đường ống nạp, cảm biến này được đặt sau cánh bướm
ga.

Hình 1.2. Hệ thống L – EFI và D – EFI

2.1.2. Phân loại theo số điểm phun.
Theo số điểm phun ta cũng có hai loại như sau:
Hệ thống phun đơn điểm TBI (Throttle Body Injection) : còn gọi là SPI (Single
Point Injection), CFI (Central Fuel Injection) hay Mono – Jetronic, đây là loại kim phun
đặt ở cổ ống góp hút chung Cho tồn bộ các xi lanh của động cơ, bên trên bướm ga.
Hệ thống phun đa điểm MPI (Multi Fuel Injection) : Mỗi xylanh được bố trí một
vịi phun lắp phía trước xupap nạp, nhờ vậy đường đi của hịa khí ngắn, làm giảm thiểu
khả năng thất thoát trên đường ống nạp.
2.1.3. Phân loại theo phương pháp phun.

Trang 9


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

Ta có 3 phương pháp sau đây:

Hình 1.3. Phun độc lập sau 2 vòng quay trục khuỷu

Phun độc lập (Independent Injection): Nhiên liệu được phun độc lập cho từng xylanh
ngay trước kì nạp, như vậy trong 2 vịng quay của trục khuỷu thì mỗi xylanh đều được
phun một lần.
Phun theo nhóm (Group Injection) : Sau 2 vịng quay trục khuỷu thì nhiên liệu
được phun cho mỗi nhóm xylanh một lần. Động Toyota 5S-FE dùng phương pháp này
với 2 nhóm phun là nhóm máy 1&3 và nhóm máy 2&4.

Hình 1.4. Phun theo nhóm sau 2 vịng quay trục khuỷu

Phun đồng loạt (Simultaneus Injection) : Nhiên liệu được phun đồng loạt cho tất
cả các xylanh sau mỗi vòng quay trục khuỷu, như vậy sau hai vòng quay trục khuỷu
lượng nhiên liệu cần thiết để đốt cháy được phun làm hai lần.

Hình 1.5. Phun đồng loạt sau 2 vòng quay trục khuỷu

2.1.4. Phân loại theo kỹ thuật điều khiển.
Theo cách này, người ta chia hệ thống EFI làm hai loại:
Điều khiển dựa trên các mạch tương tự (Analog)
Điều khiển dựa trên nền tảng kỹ thuật số (Digital)

Trang 10


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

2.2. Các kết cấu cơ bản của hệ thống phun xăng điện tử.
2.2.1. Các cảm biến cho tín hiệu ngõ vào.
Hệ thống EFI sử dụng các cảm biến để phát hiện tình trạng làm việc của động cơ
và xe, tín hiệu từ các cảm biến này được truyền về ECU sau đó được ECU xử lý đưa ra
tín hiệu điều khiển các cơ cấu. Dưới đây là các cảm biến cơ bản được sử dụng trên hệ
thống EFI:
Cảm biến đo gió : có thể xác định trực tiếp khối lượng (kiểu dây nhiệt) hay gián
tiếp qua điện áp (kiểu trượt), qua thể tích khí nạp (kiểu Karman quang, Karma siêu âm)
hoặc thông qua việc xác định áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp bằng cảm biến MAP
(MAP-Maniford Absolute Pressure).

Bộ tín hiệu G, Ne : Được kết hợp để xác định góc quay chuẩn của trục khuỷu và
tốc độ của động cơ.
Cảm biến vị trí bướm ga : phát hiện góc mở của bướm ga.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát : phát hện nhiệt độ của nước làm mát.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp : phát hiện nhiệt độ của khí nạp.
Cảm biến Oxy : phát hiện nồng độ Oxy có trong khí thải.
Cảm biến kích nổ : phát hiện nguy cơ kích nổ của động cơ để kịp thời giảm góc
đánh lửa sớm.
2.2.2. Khối điều khiển điện tử (ECU).
2.2.2.1. Tổng quan.
ECU ô tô viết tắt của cụm từ Electronic Control Unit, là bộ tổ hợp vi mạch điện tử
được trang bị trên xe hơi với nhiệm vụ nhận biết, phân tích tín hiệu để điều khiển và chi
phối tồn bộ hoạt động của động cơ.
Cơ cấu điều khiển bao gồm: các ngõ vào với tín hiệu chủ yếu từ các cảm biến;
ECU (bộ điều khiển điện tử) là bộ não của hệ thống; Đầu ra (outputs) là tín hiệu điều
khiển đến các cơ cấu chấp hành như kim phun, cuộn dây, van điều khiển chạy không
tải, v.v.

Trang 11


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

ECU được đặt trong một vỏ kim loại để giải nhiệt tốt và được bố trí ở nơi ít bị ảnh
hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm.
Các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp trong một mạch in, trên đó có ghi chú
kí hiệu các chân và các linh kiện của mạch. ECU liên kết với hệ thống điện, các cảm
biến và cơ cấu chấp hành qua các giắc ghim.

TÍN HIỆU VÀO

Tín hiệu G, Ne

Lưu lượng gió

BỘ PHẬN CHẤP HÀNH

E
Hệ thống nhiên liệu

(MAP)
Nhiệt độ nước
làm mát

C

Hệ thống đánh lửa

Nhiệt độ khí nạp

Vị trí bướm ga
Điều khiển cầm chừng

U

Tín hiệu khởi
động

Cảm biến oxy
Hệ thống chẩn đoán
Điện áp accu
Các cảm biến khác

Hình 1.6. Tổng quan sơ đồ cấu trúc điều khiển

2.2.2.2. Cấu tạo của ECU.
a) Các kiểu bộ nhớ được sử dụng trong ECU
Bộ nhớ trong ECU được chia làm 4 loại như sau:

Trang 12


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

ROM (Read Only Memory) : Bộ nhớ dự trữ thông tin thường trực, chỉ đọc được
thông tin cài sẵn của nhà sản xuất chứ không ghi được thêm thông tin, ROM được dùng
để cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý.
RAM (random access memory) : Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ
thông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý. RAM có thể đọc và ghi
các số liệu theo địa chỉ bất kỳ. Ram có hai loại:
Loại RAM xóa được: bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp.
Loại RAM khơng xóa được: vẫn duy trì bộ nhớ cho dù khi tháo nguồn cung cấp cho xe.
RAM lưu trữ những thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng cho hệ thống tự chuẩn
đoán.
PROM (programmable read only memory) : Cấu trúc cơ bản giống như ROM nhưng
cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ khơng phải nơi sản xuất như ROM.

PROM cho phép sửa đổi chương trình điều khiển theo những địi hỏi khác nhau.
KAM (keep alive memory) : KAM dùng để lưu trữ những thông tin mới (những thông
tin tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý. KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù động cơ ngưng
hoạt động hoặc tắt công tắc máy. Tuy nhiên, nếu tháo nguồn cung cấp từ accu đến máy
tính thì bộ nhớ KAM sẽ bị mất.
b) Đường truyền – BUS.
Có thể hiểu nơm na rằng để thơng tin có thể truyền từ bộ vi xử lý gửi đến các cơ cấu
chấp hành nhanh nhất có thể, đường truyền đóng một vai trị khơng nhỏ. Trước đây, máy
tính điều khiển động cơ dùng loại 4, 8, hoặc 16 bit phổ biến nhất là loại 4 và 8 bit. Máy
tính 4 bit chứa rất nhiều lệnh vì nó thực hiện các lệnh logic tốt hơn. Tuy nhiên, máy tính
8 bit làm việc tốt hơn với các phép đại số, và chính xác hơn 16 lần so với loại 4 bit. Vì
vậy, hiện nay để điều khiển các hệ thống khác nhau trên ôtô với tốc độ thực hiện nhanh
và chính xác cao, người ta sử dụng máy tính 8 bit, 16 bit hoặc 32 bit.
c) Bộ vi xử lý ( Micropprocessor )
Có thể coi bộ vi xử lý như “bộ não” của ECU, có rất nhiều họ vi điều khiển và do
nhiều hãng chế tạo được sử dụng trong ECU: General Instrument, Motorola, Dallas…

Trang 13


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

Nhưng đều có nhiệm vụ chung là xử lý tín hiệu gửi đến từ cảm biến và đưa đến cơ cấu
chấp hành theo một chương trình đã định sẵn.
Cấu tạo chung của vi điều khiển sẽ gồm có các chân vào/ra (I/O) để nhận và truyền dữ
liệu, CPU xử lý các phép toán cộng trừ nhân chia và các phép toán logic. Ram để lưu
các dữ liệu xử lý tức thời, PRom bộ ghi nhờ trương chình do nhà sản xuất cài vào, cùng
các đường các đường truyền dữ liệu (BUS).

2.2.2.3. Tín hiệu ngõ ra và các cơ cấu chấp hành

Hình 1.7. Transistor đóng ngắt solenoid

Sau khi tiếp nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến, bộ vi xử lý sẽ truyền tín hiệu
điều khiển đến các bóng bán dẫn công suất để điều khiển các cơ cấu chấp hành như kim
phun, bơm xăng… thông qua solenoids. , relay...
Các cơ cấu chấp hành tuân theo lệnh điều khiển từ ECU trong hệ thống phun xăng bao
gồm bơm xăng, kim phun và van điều khiển tốc độ không tải ISC (Idle Speed Control).
2.3. Ưu nhược điểm của EFI với hệ thống dùng chế hịa khí.
Ưu điểm:
•

Vì có các cảm biến, ECU tính tốn được chính xác lượng nhiên liệu cần phun
trong những trạng thái khác nhau của động cơ. Giúp xe tiết kiệm nhiên liệu hơn,
khởi động và tăng tốc dễ dàng, giảm tối đa thời gian trễ khi tăng tốc.

•

λ được tính tốn hợp lý, đồng đều giữa các xylanh giúp động cơ êm dịu và an
tồn hơn.

•

Khơng có các họng khuếch tán, giúp tăng áp suất khí nạp, giúp cải thiện hệ số
nạp của động cơ từ đó tăng hiệu suất của động cơ lên.

Trang 14

SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

•

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

Lượng xăng phun ra bay hơi trong xylanh có tác dụng giảm nhiệt độ mơi chất,
do đó khi thiết kế có thể tăng tỉ số nén của động cơ.

•

Giảm thành phần độc hại trong khí thải như lượng nhiên liệu dư hay chưa cháy
hồn tồn, từ đó giúp bảo vệ mơi trường hơn.

Nhược điểm:
•

Kết cấu phức tạp, yêu cầu nhiều cảm biến hơn dẫn tới việc sửa chữa, bảo dưỡng
khó khăn hơn so với bộ chế hịa khí.

Trang 15


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

Chương II: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA
CAMRY 5S – FE.
1. Giới thiệu về động cơ 5S – FE

Động cơ phun xăng điện tử 5S-FE của Toyota được lắp trên xe Toyota Camry và
Toyota celica. 5S-FE ra đời năm 1990 tại Nhật Bản và được tung ra thị trường gồm 4
thế hệ (1990-1992, 1993-2001, 1997-1999, 2000-2001) với những cải tiến, thay đổi khác
nhau. Đây là động cơ 4 xilanh được bố trí thẳng hàng , đường kính D = 87,1 mm, hành
trình S = 90,9 mm với thứ tự nổ là 1-3-4-2, dung tích 2164 cm3, hệ thống phân phối khí
DOHC (Dual Over Head Camshaft) 16 xupap, cơng suất lớn nhất là 101 KW tại tại 5200
rpm, đạt mômen xoắn cực đại 199 Nm tại 4400 rpm, tỷ số nén  = 9,5.
2. Hệ thống nhiên liệu trên động cơ Toyota 5S-FE
2.1. Sơ đồ tổng quát và nguyên lý hoạt động.

Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota 5S-FE

Nguyên lý hoạt động :
Xăng được bơm từ bình chứa, qua bầu lọc xăng theo đường ống dẫn xăng đến ống
phân phối. Ở một đầu của ống góp được trang bị bộ giảm rung để hấp thụ các xung rung
do các kim phun gây ra, đầu còn lại được gắn với bộ điều chỉnh áp suất, khi chênh lệch
áp suất trong ống góp và ống nạp lớn hơn mức định trước thì van điều áp sẽ mở để xăng
chảy về bình chứa qua đường hồi xăng, nhằm giữ cho áp suất xăng trong đường ống

Trang 16


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

phân phối luôn cao hơn áp suất trong đường nạp ở mức khơng đổi. Sau đó xăng sẽ được
phun vào xi lanh theo sự điều khiển của ECU.
2.2. Cấu tạo các bộ phận của hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota 5S-FE
2.2.1. Kim phun nhiên liệu

Kim phun nhiên liệu động cơ Toyota 5S-FE (Denso 213cc) là loại kim phun có
điện trở cao (điện trở tiêu chuẩn là 13,8 Ω).
Cấu tạo cụ thể của kim phun như sau:

Hình 2.2. Kết cấu kim phun 1 - Nhiên liệu vào; 2 - Giắc ghim điện; 3 – ty kim; 4 - Lỗ phun;
5 - Lưới lọc; 6 - Lò xo hồi; 7 - Piston; 8 - Cuộn dây Solenoid.

Nhiên liệu được nén sẽ đi từ ống phân phối đến kim phun, đi qua lưới lọc rồi qua
các cổng để chờ ở kim phun. Điện áp 12V có sẵn trên cuộn dây điện từ nhưng không
được nối mass. Khi cần phun nhiên liệu, ECU sẽ điều khiển mở tranzito công suất bên
trong ECU, cung cấp mass cho nguồn tại solenoid. Cuộn dây được cấp điện tạo ra một
lực điện từ kéo pít-tơng và kim lên, kim phun được mở và nhiên liệu được phun ra.

Hình 2.3. Một số kiểu phun

Trang 17


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

Một kim phun hoạt động tốt phải đáp ứng được các u cầu sau: Dịng nhiên liệu
chính xác, chùm nhiên liệu phun phải thẳng, phạm vi hoạt động rộng (phun nhiều hay
ít), chùm phun tốt, khơng rị rỉ, khơng ồn, bền. Có rất nhiều loại kim phun khác nhau
với chùm phun khác nhau áp dụng cho các loại động cơ khác nhau. Khi thay thế hoặc
lắp lại kim phun luôn sử dụng gioăng chữ O mới và phải lắp đúng vị trí.
2.2.2. Bơm nhiên liệu
Bơm nhiên liệu là bộ phận giúp hút nhiên liệu từ bình chứa và đưa đến kim phun
với áp suất được duy trì ổn định. Khi áp suất thấp sẽ gây tình trạng thiếu nhiên liệu làm

động cơ bị rung giật hay chết máy. Còn áp suất lớn sẽ gây thừa nhiên liệu, tiêu hao chi
phí nhiên liệu lớn. Thông thường bơm xăng được đặt ở bên trong thùng nhiên liệu nhằm
giảm tiếng ồn. Bên cạnh đó, nhiên liệu cũng sẽ làm mát bơm xăng, giảm tình trạng thiếu
nhiên liệu nếu xe di chuyển nhanh.
Bơm được đặt ngập trong xăng, bao gồm một động cơ điện trong vỏ kín, bên dưới
động cơ có một đĩa bơm với các cánh dẫn nhiên liệu, được cố định bằng chốt trên trục
động cơ . Khi động cơ đang chạy, đĩa quay và các cánh của nó sẽ di chuyển nhiên liệu
từ đầu vào đến đầu phun. Ra khỏi máy bơm, nhiên liệu đi qua động cơ điện và làm mát
nó. Ở đầu ra của bơm có van an tồn và van một chiều. Khi áp suất trong bơm vượt quá
áp suất giới hạn của van an toàn, van này sẽ mở ra và để xăng chảy về bình chứa. Van
một chiều đóng ngay khi động cơ dừng, nhờ đó trong hệ thống nhiên liệu ln có áp
suất dư cũng như ngăn ngừa hiện tượng bay hơi xăng trong hệ thống, giúp khởi động dễ
dàng.
Bơm cùng với lưới lọc tạo thành một cụm và được gắn phía trong thùng nhiên liệu, cấu
tạo cụ thể như sau:

Hình 2.4. Cấu tạo bơm nhiên liệu

Trang 18


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

2.2.3. Lọc nhiên liệu
Lọc xăng ô tô (tiếng Anh là Fuel Filter) có cơng dụng lọc bỏ các cặn gỉ, tạp chất
có trong xăng trước khi xăng đi qua bơm xăng, kim phun xăng vào buồng đốt động cơ.
Điều này giúp q trình đốt hỗn hợp nhiên liệu và khí hiệu quả hơn, kéo dài tuổi thọ các
chi tiết bên trong động cơ.

Lọc xăng được lắp với đường xăng ra của bơm. Thường được sử dụng bằng màng giấy,
có cỡ lọc khoảng 10 µm.

Hình 2.5. Lọc nhiên liệu

Do phải lọc cặn gỉ, tạp chất nên sau một thời gian dài lọc xăng sẽ bị bám bẩn. Điều
này dễ làm cản trở nhiên liệu, khiến quá trình lọc bị chậm hơn. Nếu bám bẩn quá nhiều
lọc xăng có thể bị tắc nghẽn, khiến nhiên liệu không thể đi vào động cơ hay đi vào với
lưu lượng khơng đủ. Vì vậy cần vệ sinh lọc xăng ô tô thường xuyên. Thời gian thay lọc
xăng ô tô định kỳ là sau mỗi 40.000 km hoặc sau 2 năm vận hành.
2.2.4. Ống phân phối
Đường ống phân phối có nhiệm vụ nhận nhiên liệu được bơm từ bình chứa, tích
trữ và cung cấp cho các kim phun. Đường ống này thường được lắp song song và gần
với đường ống nạp, ở một đầu ống gần puli có bộ phận điều chỉnh áp suất, đầu cịn lại
được trang bị bộ giảm rung.
2.2.5. Bộ điều áp
Bộ điều áp (van điều áp) là một thiết bị được làm bằng kim loại. Một hệ thống van
điều áp dù đơn giản cũng đều có các đường ống dẫn và phân chia lưu chất về các ống

Trang 19


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

nhỏ. Chính vì thế, lắp van điều áp có thể bảo vệ đường ống không bị nổ khi lưu chất bị
dồn về đột ngột.
Bên cạnh đó, van điều áp cịn thực hiện nhiệm vụ điều chỉnh mức áp suất đầu vào của
khí nén trong đường ống sao cho phù hợp. Từ đó, đảm bảo nhiên liệu cung cấp vào

buồng đốt sẽ có dạng tơi xốp, dễ dàng bốc hơi và tiết kiệm thời gian đốt cháy.
Động cơ Toyota 5S-FE sử dụng bộ điều áp loại đặt bên ngoài thùng nhiên liệu và
có cấu tạo như hình dưới đây:

Hình 2.6. Bộ điều áp

2.2.6. Bộ giảm rung động
Bộ giảm rung này dùng một màng ngăn để hấp thụ một lượng nhỏ xung của áp
suất nhiên liệu sinh ra bởi việc phun nhiên liệu và độ nén của bơm nhiên liệu. Một số
kiểu động cơ khơng có bộ giảm rung.
Giống như hiện tượng búa nước, đóng mở kim phun đột ngột sẽ tạo ra các phản lực gây
nên những rung động được truyền đi. Bộ giảm rung sẽ hấp thụ và dập tắt những rung
động đó.

Trang 20


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

Hình 2.7. Cấu tạo và hoạt động của bộ giảm rung động

3. Điều khiển hệ thống nhiên liệu trên động cơ Toyota 5S-FE
3.1. Sơ đồ mạch điện điều khiển
Hình 2.8 dưới đây là sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 5S-FE sử dụng trên xe
Toyota Camry (1996-2001) và cũng chính là mạch điện tham khảo cho việc thiết kế mơ
hình :

Trang 21

SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

Trang 22


SVTH: Nguyễn Ngọc Anh Khoa

GVHD : Th.S Dương Minh Thái

Thứ tự các chân ECU trong thực tế và ý nghĩa của chúng :

Trang 23