Do an mon

Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục

LỜI NĨI ĐẦU
Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất nhanh mang lại lợi ích rất to
lớn cho con người cả về vật chất lẫn tinh thần. Để nâng cao đời sống của nhân
dân và hòa nhập với sự phát triển chung của đất nước trong khu vực khác trên
thế giới. Nhà nước ta đẩy mạnh cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Một
trong những mục tiêu đặt ra là phát triển ngành cơng nghiệp cơ khí ơtơ. Ngành
cơng nghiệp cơ khí ơtơ đóng vai trị quan trọng trong sự phát triển chung của
toàn xã hội về giải quyết việc làm, thúc đẩy nền kinh tế quốc dân. Trong những
thập niên gần đây sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, nhu cầu vận chuyển
hàng hóa và nhu cầu đi lại ngày càng cao. Mạng lưới giao thông phát triển nhanh
phương tiện giao thông đi lại bằng ôtô ngày càng chiếm vị trí quan trọng và
khơng thể thiếu được đối với xã hội.
Là sinh viên của Khoa Cơng Nghệ Ơtơ chúng em được trang bị những kiến
thức cơ bản về ngành cơ khí ơtơ. Mặc dù cịn một năm nữa chúng em mới ra
trường nhưng khi được nhận đồ án về chuyên ngành mình theo học, tập thể lớp
cũng như cá nhân em cảm thấy rất vui. Nó sẽ trang bị thêm và bổ trợ những kiến
thức chung em vừa được học để tiếp tục cố gắng hơn nữa trong học tập sau này
ra trường đóng góp cho sự phát triển ngành công nghiệp ôtô nước nhà, cho bản
thân cho gia đình và cho tồn xã hội.
Em nhận được đề tài: ‘ Nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử EFI `. Đây là
một đề tài bổ ích mang tính thiết thực, giúp em hoàn thiện hơn trong việc kết hợp


Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

lý thuyết trên lớp và thực hành xưởng và là nền tảng quan trong để năm sau em
có thể hồn thành đồ án tốt nghiệp. Hy vọng dưới sự chỉ đạo của thầy giáo
hướng dẫn giúp em nắm vững về hệ thống này cũng như hoàn thành tốt đồ án.

Chương I

Tổng quan về hệ thống phun xăng
điện tử EFI

I Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử EFI
I.1 EFI là gì
Chữ EFI ở phía sau thân của các ơtơ đời mới và trên động cơ là chữ viết tắt
của Electronic Fuel Injection, có nghĩa là hệ thống điều khiển bằng điện tử. Hệ
thống này cung cấp hỗn hợp khí cho động cơ một cách hoàn hảo. Tuy nhiên, tùy
theo chế độ làm việc của ơtơ, EFI thay đổi tỷ lệ khí – nhiên liệu để luôn cung cấp
cho động cơ một hỗn hợp khí tối ưu. Cụ thể ở chế độ khởi động trong thời tiết
lạnh giá, hỗn hợp khí được cung cấp giàu xăng, sau khi động cơ đã được nhiệt độ
vận hành, hỗn hợp khí sẽ nghèo xăng hơn. Ở chế độ cao tốc lại được cung cấp
hỗn hợp khí giàu xăng trở lại.
Ơtơ sử dụng một trong hai thiết bị hay hệ thống để cung cấp hỗn hợp khí-nhiên
liệu với một tỷ lệ chính xác đến các xylanh của động cơ tại tất cả các dải tốc độ;
một bộ chế hịa khí hay hệ thống EFI (phun xăng điện tử). Cả hai hệ thống đo
lượng khí nạp ma thay đổi theo góc mở của bướm ga và tốc độ động cơ, đều


Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

cung cấp một tỷ lệ nhiên liệu và khơng thích hợp đến các xylanh phụ thuộc vào
lượng khí nạp.
Do kết cấu của hịa khí khá đơn giản, nó đã được sử dụng trên hầu hết các động
cơ xăng trước đây. Mặc dù vậy, để đáp ứng các nhu cầu hiện nay về khí xả sạch
hơn, tiêu hao nhiên liệu kinh tế hơn, cải thiện khả năng tải…., bộ chế hịa khí
ngày nay phải được lắp đặt các thiết bị hiệu chỉnh khác nhau, làm cho nó trở
thành một hệ thống phức tạp hơn.

Do vậy, hệ thống EFI được sử dụng thay thế cho chế hịa khí, đảm bảo tỷ lệ
khí-nhiên liệu thích hợp cho động cơ bằng việc phun nhiên liệu điều khiển điện
tử theo các chế độ lái xe khác nhau.


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục

Hình 1.1 Hệ thống EFI điển hình
I.2 Lịch sử phát triển
Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Mỹ- ông Stevan-đã nghĩ ra cách phun nhiên
liệu cho một máy khí nén. Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phun
nhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả. Đầu thế kỷ 20, người
Đức đã cho phun nhiên liệu trong động cơ 4 kỳ tĩnh tại ( nhiên liệu dùng trên
động cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu quả thấp ). Tuy nhiên, sau đó
sáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung
cấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức. Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành công
trong việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí. Trong hệ thống phun xăng


Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

này nhiên liệu được phun trực tiếp vào trước supap hút nên có tên gọi là KJetronic (K-Konstan- liên tục, Jetronic- phun). K-Jetronic được đưa vào sản xuất
và ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng cho
việc phát triển hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE-Jetronic, Mono-Jetronic,
L-Jetronic, Motronic…
Do hệ thống phun xăng cơ khí còn nhiều nhược điểm nên đầu những năm 80,
BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun xăng sử dụng kim phun điều khiển bằng
điện. Có hai loại: hệ thống L- Jetronic ( lượng nhiên liệu được xác định nhờ cảm
biến đo lưu lượng khí nạp ) và D-Jetronic ( lượng nhiên liệu được xác định dựa
vào áp suất trên đường ống nạp).

Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệ
thống phun xăng L-Jetronic và D-Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với
động cơ 4A-ELU). Đến những năm 1987, hãng Nissan dùng L-Jetronic thay bộ
chế hịa khí của xe Nissan Sunny.
Việc điều khiển EFI có thể được chia làm hai loại, dựa trên sự khác nhau về
phương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun.
Một là loại mạch tương tự, loại này điều kiển lượng phun dựa vào thời gian
cần thiết để nạp và phóng một tụ điện. Loại khác là loại điều khiển bằng vi xử lý,
loại này sử dụng lần đầu tiên trong hệ thống EFI của nó. Loại điều khiển bằng vi
xử lý được bắt đầu sử dụng vào năm 1983.
Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi xử lý được sử dụng trong xe của
TOYOTA gọi là TCCS ( TOYOTA Computer Controled System- Hệ thống điều
khiển bằng máy tính của TOYOTA), nó khơng chỉ điều khiển lượng phun mà
cịn bao gồm ESA ( Electronic Spark Advance- Đánh lửa sớm điện tử ) để điều
khiển thời điểm đánh lửa; ISC ( Idle Speed Control- Điều khiển tốc độ không


Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

tải ) và các hệ thống điều khiển khác cũng như chức năng chuẩn đốn và dự
phịng. Hai hệ thống này có thể được phân loại như sau:

II Khái quát về hệ thống phun xăng điện tử EFI
II.1 Khái niệm
Hệ thống phun xăng điện tử là hệ thống cung cấp xăng dung vòi phun xăng
phun cưỡng bức bằng thiết bị điều khiển điện tử ( EFI- Electronic Fuel
Injection ). Hệ thống phun xăng điện tử EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để
phát hiện tình trạng khác nhau của động cơ và điều kiện chạy xe. Và ECU động
cơ tính tốn lượng phun nhiên liệu tối ưu, cung cấp xăng cho các vòi phun xăng
chính và vịi phun xăng khởi động lạnh

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

II.2 Ưu, nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử EFI
II.2.1 Ưu điểm
Hệ thống phun xăng có nhiều ưu điểm hơn bộ chế hịa khí là:
1) Dùng áp suất làm tơi xăng thành những hạt bụi sương hết sức nhỏ.
2) Phân phối hơi xăng đồng đều đến từng xylanh một và giảm thiểu xu
hướng kích nổ bởi hịa khí lỗng hơn.
3) Động cơ chạy không tải êm dịa hơn.
4) Tiết kiệm nhiên liệu nhờ đều khiển được lượng xăng chính xác, bốc hơi
tốt, phân phối xăng đồng đều.
5) Giảm được các khí thải độc hại nhờ hịa khí lỗng.
6) Mơmen xoắn của động cơ phát ra lớn hơn, khởi động nhanh hơn, xấy
nóng máy nhanh và động cơ làm việc ổn định hơn.


Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

7) Tạo ra công suất lớn hơn, khả năng tăng tốc tốt hơn do khơng khí có họng
khuếch tán gây cản trở như động cơ chế hịa khí.
8) Hệ thống đơn giản hơn bộ chế hịa khí điện tử vì khơng cần đến cánh
bướm gió khởi động, khơng cần các vít hiệu chỉnh.
9) Gia tốc nhanh hơn nhờ xăng bốc hơn tốt hơn lại được phun vào xylanh
tận nơi.
10)

Đạt được tỷ lệ hịa khí dễ dàng và tỷ lệ hịa khí tối ưu cho động cơ.

11)

Duy trì được hoạt động lý tưởng trên phạm vi rộng trong các điều

kiện vận hành.
12)

Giảm bớt được các hệ thống chống ô nhiễm môi trường.

II.2.1 nhược điểm
Nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử so với chế hịa khí là: để hoạt
động bình thường, EFI cần rất nhiều thơng số như góc quay và tốc độ trục
khuỷu, lưu lượng khí nạp, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát, tỷ lệ hỗn
hợp, nồng độ oxy ở khí thải…Những số liệu này được thu thập từ các cảm biến
đặt khắp nơi trong động cơ. Chẳng hạn như cảm biến phát hiện nồng độ oxy dư
trong khí thải quá lớn, bộ điều khiển trung tâm (ECU) sẽ ra lệnh cho hệ thống
bươm xăng ít đi, để sao cho nhiên liệu luôn cháy hết. Do cần quá nhiều thông số
để tối ưu hóa q trình phun nhiên liệu nên EFI rất dễ gặp sự cố. Chỉ cần một
cảm biến nào đó hoạt động khơng bình thường, gửi sai thơng tin sẽ ảnh hưởng
tới toàn bộ hệ thống. Nếu cảm biến “chết” hoặc thiết bị nào đó hỏng, thơng số
mà nó chịu trách nhiệm sẽ khơng tồn tại và ECU sẽ báo lỗi lên đồng hồ “ check
engine”.


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục

Ngồi ra trong q trình phun, nếu chất lượng nhiên liệu khơng tốt, bộ lọc làm
việc không hiệu quả sẽ rất dễ dẫn tới kim phun bị tắc, đống cặn. Khi kim bị tắc,
lưựong xăng cung cấp không đủ theo nhu cầu thực tế nên xe yếu và thường
xuyên chết máy. Những yếu tố khác ảnh hưởng tới hoạt động của kim phun cịn

có thể dịng điện khơng đáp ứng u cầu.
II.2.3 Biện pháp khắc phục nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử EFI
Để cho hệ thống phun xăng điện tử hoạt động có hiệu quả cần có những biện
pháp sau đây: thứ nhất là phải kiểm tra các cảm biến của hệ thống thường xuyên
như cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí bướm ga,…bảo đảm cho các cảm biến này
vẫn cịn hoạt động bình thường và khơng bị lỗi. Và khi phát hiện một bộ phận
cảm biến nào đó bị hỏng thì cần phải đem ngay đến trạm bảo dưỡng để kịp thời
giải quyết cũng nhằm tránh những tai nạn đáng tiếc xảy ra.
Thứ hai là với điều kiện tiêu chuẩn nhiên liệu xăng ở việt nam vẫn còn thấp nên
việc sử dụng xe cộ dùng hệ thống phun xăng điện tử gặp rất nhiều khó khăn và
hay bị hư hỏng. Chất lượng xăng ở việt nam còn rất nhiều cặn dẫn đến trong quá
trình phun xăng bộ lọc làm không tốt hiệu quả sẽ dẫn đến kim phun bị tắc và
đống cặn. Làm cho hiệu suất động cơ thấp, không hiệu quả và ảnh hưởng tới tốn
nhiên liệu cũng như làm sản sinh ra công cho động cơ kém.

Chương II

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt

động của hệ thống phun xăng điện tử EFI


Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

Hệ thống phun xăng điện tử EFI có thể được chia thành ba hệ thống: hệ
thống nhiên liệu, hệ thống nạp khí và hệ thống điều khiển điện tử. EFI cũng có
thể được chia thành điều khiển phun nhiên liệu cơ bản và điều khiển hiệu chỉnh.
Ba hệ thống này sẽ được mô tả chi tiết sau đây.

I Điều khiển phun cơ bản

Các thiết bị phun cơ bản duy trì một tỷ lệ tối ưu (gọi là tỷ lệ lý thuyết) của
khơng khí và nhiên liệu hút vào trong các xylanh. Để thực hiện được điều đó,
nếu có sự gia tăng lượng khí nạp, lượng nhiên liệu phun vào cũng phải gia tăng
tỷ lệ hoặc là nếu lượng khí nạp giảm xuống, lượng nhiên liệu phun ra cũng giảm
xuống.


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục

Hình II.1 Sơ đồ phun cơ bản

I.1 Dịng khơng khí
Khi bướm ga mở ra, dịng khơng khí từ lọc gió đến các xylanh sẽ qua cảm biến
lưu lượng gió, bướm ga và đường ống nạp. Khi dịng khơng khí đi qua cảm biến
lưu lượng gió, nó sẽ ấn mở tấm đo. Lượng khơng khí được cảm nhận bằng độ
mở của tấm đo.


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục

Hình II.2 Sơ đồ dịng khơng khí
I.2 Dịng nhiên liệu
Nhiên liệu được nén lại nhờ bơm nhiên liệu chạy bằng điện và chảy đến các vịi
phun qua bộ lọc. Mỗi xylanh có một vịi phun, nhiên liệu được phun ra khi van
điện từ của nó mở ngắt quãng. Do bộ ổn định áp suất giữ cho áp suất nhiên liệu
không đổi nên lượng nhiên liệu phun ra được điều khiển bằng cách thay đổi
khoảng thời gian phun. Do vậy, khi lượng khí nạp nhỏ, khoảng thời gian phun
ngắn cịn khi lượng khí nạp lớn, khoảng thời gian phun dài hơn.

Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục

Hình II.3 Sơ đồ dịng nhiên liệu
I.3 Cảm nhận khí nạp
Bướm ga điều khiển lượng khí nạp vào động cơ. Bướm ga mở lớn thì lượng khí
lớn hơn sẽ được nạp vào các xylanh. Khi tốc độ thấp, dịng khí nạp sẽ nhỏ và tấm
đo chỉ mở ra một chút. Vậy tốc độ cao và dải tải nặng, dịng khí sẽ lớn hơn và
tấm đo sẽ theo đó mở rộng hơn.


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục

Hình II.4 Lượng khí nạp ở các chế độ
I.4 Điều khiển lượng phun cơ bản
Lượng khơng khí cảm nhận tại cảm biến đo lưu lượng gió được chuyển hóa
thành điện áp, điện áp này được gửi đến ECU như một tín hiệu.
Tín hiệu đánh lửa sơ cấp theo số vòng quay động cơ cũng được gửi đến ECU từ
cuộn dây đánh lửa. ECU sau đó tính tốn bao nhiêu nhiên liệu cần cho lượng khí
đó và thơng báo cho mỗi vịi phun bằng thời gian mở van điện. Khi van điện của
vòi phun mở ra, nhiên liệu sẽ được phun vào đường ống nạp.


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục

Hình II.5 ECU nhận các tín hiệu
I.5 Thời điểm và khoảng thời gian phun
Tín hiệu từ cuộn đánh lửa chỉ thị số vòng quay của động cơ và làm cho tất cả
các vòi phun sẽ đồng thời phun nhiên liệu tại mỗi vòng quay của trục khuỷu.
Động cơ bốn kỳ sẽ thực hiện các kỳ nạp, nén, nổ, xả trong mỗi vòng quay của
trục khuỷu.

Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục

Hình II.6 Thời điểm và thời gian phun
Khoảng thời gian của mỗi lần phun chỉ cần một nửa yêu cầu, do vậy nố phun hai
lần để cung cấp một lượng nhiên liệu chính xác cho quá trình cháy củ một chu
trình.
Kết luận
Tùy theo tốc độ cơ và lượng khí nạp đo được tại cảm biến lưu lượng khí. ECU
sẽ thơng báo cho các vịi phun bao nhiêu nhiên liệu cần phun và hỗn hợp khí –
nhiên liệu được tạo ra bên trong đường ống nạp. Khái niệm “ lượng phun cơ
bản” được sử dụng để chỉ lượng nhiên liệu cần phun để tạo ra hỗn hợp lý thuyết.


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục

Hình II.7 Sơ đồ tổng quát.
II Điều khiển hiệu chỉnh
Như vậy, hoạt động cơ bản của các thiết bị cần cho việc tạo ra hỗn hợp khínhiên liệu lý thuyết đã được mơ tả. Tuy nhiên, động cơ sẽ không hoạt động tốt
chỉ với lượng phun cơ bản. Đó là bởi vì động cơ phải vận hành dưới nhiều chế
độ và do đó nó cần có một vài thiết bị hiệu chỉnh để tỷ lệ khí-nhiên liệu tùy theo
chế độ khác nhau này. Ví dụ, khi động cơ còn năng dưới tải nặng, cần có hỗn
hợp đậm hơn. Hệ thống EFI sẽ thay đổi tỷ lệ khí-nhiên liệu theo các chế độ hoạt
động của động cơ theo cách giống như chế hịa khí thay đổi hỗn hợp khí-nhiên
liệu bằng bướm gió và hệ thống trợ tải. Có hai phương pháp để hiệu chỉnh tỷ lệ
khí-nhiên liệu. Một được coi là “hiệu chỉnh đậm” ECU hoạt động để tăng lượng


Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục

phun. Phương pháp khác là các thiết bị phụ trợ sẽ thực hiện cùng một chức năng
mà không liên quan tới ECU.
II.1 Hiệu chỉnh
Rất nhiều thông tin về các chế độ hoạt động của động cơ ( ví dụ: nhiệt độ nước
làm mát, nhiệt độ khí nạp…) được chuyển đến ECU từ các cảm biến để thêm
vào thơng tin về lượng khí nạp từ cảm biến lưu lượng khí và tốc độ động cơ từ
cuộn đánh lửa. ECU sẽ tăng lượng nhiện liệu dựa trên các thơng tin này. Nói một
cách khác, thậm chí lượng khí nạp khơng đổi, thì lượng nhiên liệu do các vòi
phun ra vẫn tăng hay giảm tùy theo các chế độ hoạt động của động cơ.

Hình II.8 Sơ đồ hiệu chỉnh phun
II.2 Các thiết bị phụ
Có hai thiết bị phụ để hiệu chỉnh tỷ lệ khí-nhiên liệu, vịi phun khởi động lạnh
và một van khí phụ.
Vịi phun khởi động lạnh


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục

Mục đích của vịi phun khởi động lạnh là cải tiến tính năng khởi động động cơ
lạnh. Khởi động một động cơ lạnh cần có nhiều nhiên liệu và hỗn hợp đậm hơn.
Đó chỉ là khi động cơ còn lạnh và đang quay bởi máy khởi động, khi đó vịi phun
khởi động lạnh sẽ phun nhiên liệu để làm đậm hỗn hợp. Nói theo một cách khác,
trong khi khởi động động cơ lạnh, nhiên liệu được cung cấp bằng cả vịi phun
chính và vịi phun khởi động lạnh.
Theo cách này, tỷ lệ nhiên liệu so với khơng khí tăng lên nhờ vào lượng phun
nhiên liệu từ vòi phun khởi động lạnh, tạo nên hỗn hợp đậm hơn. Vòi phun khởi
động lạnh là một van điện tử sử dụng nguồn năng lượng của accu để mở và đóng
van bên trong và phun nhiên liệu. Để tránh cho hỗn hợp quá đậm, khoảng thời

gian phun được điều khiển bằng một công tắc định thời gian bao gồm một phần
tử lưỡng kim và cuộn dây sấy.


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục

Hình II.9 Hoạt động của vịi phun khởi động lạnh
Van khí phụ
Khi nhiệt độ cịn thấp van khí phụ sẽ tăng tốc độ khơng tải của động cơ đến chế
độ không tải nhanh. Khi động cơ cịn lạnh, thậm chí nếu bướm ga đóng, khơng
khí nạp vào động cơ qua van khí phụ. Lượng khơng khí đi qua van khí phụ sẽ
thay đổi theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ thấp, van khí phụ mở hồn tồn cho phép
một lượng lớn khơng khí đi qua.