xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử phục vụ giảng dạy thực tập

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
ĐỀ TÀI :
XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN
XĂNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ
PHỤC VỤ GIẢNG DẠY THỰC TẬP
Thực hiện : PHẠM VĂN THỨC
TP. HỒ CHÍ MINH – 06/2012
1
DANH DÁCH CÁC HÌNH
Hình trang
Hình 1 – 1. Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí
α
đến các đại lượng: Công suất Ne
và nồng độ khí thải gây ô nhiễm môi trường CO , HC, NO
x
.8
Hình 2 – 1. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển 15
Hình 2 – 2. Sơ đồ khối hệ thống D – EFI 16
Hình 2 – 3. Sơ đồ khối của hệ thống EFI 17
Hình 2 – 4. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển phun xăng điện tử trên động cơ 3S-
FE. 18
Hình 3 – 1. Sơ đồ hệ thống nạp khí 19
Hình 2 – 2. Cảm biến áp suất chân không(MAP) 20
Hình 3 – 3. Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp. 20
Hình 3 – 4. Sơ đồ nguyên lý cảm biến MAP 20
Hình 3 – 5. Sơ đồ mạch điện cảm biến MAP. 21
Hình 3 – 6. Cổ họng gió 21
Hình 3 – 7. Cảm biến vị trí bướm ga và mạch điện. 22
Hình 3 – 8. Van ISC 22

Hình 3 – 9. Sơ đồ van ISC 23
Hình 3 – 10. Cấu tạo van ISC. 23
Hình 3 – 11. Khoang nạp khí và đường ống nạp liền nhau. 24
Hình 3 – 12. Sơ đồ khối hệ thống nhiên liệu của hệ thống phun xăng điện tử
trên động cơ 3S-FE 24
Hình 3 – 13. Kết cấu bơm nhiên liệu 25
Hình 3 – 14. Sơ đồ mạch điện Role bơm xăng 25
Hình 3 – 15. Sơ đồ mạch điện Role bơm xăng khi bật khóa điện đề máy 26
Hình 3 – 16. Sơ đồ mạch điện Role bơm xăng khi máy nổ bình thường 26
Hình 3 – 17. Sơ đồ mạch điện Role bơm xăng khi chết máy. 27
Hình 3 – 18. Sơ đồ mạch điện điều khiển tốc độ bơm. 27
Hình 3 – 19. Sơ đồ mạch điện ECU của bơm xăng 28
Hình 3 – 20. Bộ giảm rung 28
Hình 3 – 21. Đặc tính hoạt động của bộ điều áp. 29
Hình 3 – 22. Kết cấu bộ điều áp 29
2
a)
Hình 3 – 23. Ống phân phối nhiên liệu 30
Hình 3 – 24. Kết cấu ống phân phối nhiên liệu 30
Hình 3 – 25. Kim phun 31
Hình 3 – 26. Kết cấu kim phun 31
Hình 3 – 27. Sơ đồ điều khiển kim phun 32
Hình 3 – 28. Cảm biến tốc độ động cơ NE 32
Hình 3 – 29. Sơ đồ nguyên lý của cảm biến tốc độ động cơ NE 33
Hình 3 – 30. Tín hiệu NE 33
Hình 3 – 31. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cấu tạo 34
Hình 3 – 32. Đường đặc tuyến của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 34
Hình 3 – 33. Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 35
Hình 3 – 34. Cảm biến nhiệt độ khí nạp 35
Hình 3 – 35. Mạch điện của cảm biến nhiệt độ khí nạp 35

Hình 3 – 36. Cấu tạo của cảm biến OXY 36
Hình 3 – 37. Cảm biến OXY. 36
Hình 3 – 38. Sơ đồ mạch điện cảm biến OXY 37
Hình 3 – 39 Sơ đồ mạch điện tín hiệu máy khởi động 37
Hình 3 – 40. ECU 38
Hình 3 – 41. Phương pháp phun xăng theo 2 nhóm 38
Hình 3 – 42. Sơ đồ ECU điều khiển lượng phun 39
Hình 3 – 43. Chế độ phun khởi động 40
Hình 3 – 44. Hiệu chỉnh phun khi khởi động 41
Hình 3 – 45. Hiệu chỉnh phun sau khởi động 41
Hình 3 – 46. Hiệu chỉnh phun cơ bản 41
Hình 3 – 47. Hiệu chỉnh phun theo nhiệt độ khí nạp 42
Hình 3 – 48. Hiệu chỉnh làm đậm sau khi khởi động 43
Hình 3 – 49. Hiệu chỉnh đậm khi hâm nóng động cơ 44
Hình 3 – 50. Hiệu chỉnh làm đậm khi trợ tải 45
Hình 3 – 51. Làm đậm khi tăng tốc động cơ lạnh 46
Hình 3 – 52. Cắt nhiên liệu 47
Hình 3 – 53. Bản đồ góc đánh lửa sớm lý tưởng 49
Hình 3 – 54. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của mô bin đôi 49
Hình 3 – 55. Nguyên lý hoạt động của mô bin đôi 50
3
Hình 3 – 56. Cấu tạo bugi 50
Hình 3 – 57. Các dạng bugi 51
Hình 3 – 58. Các dạng điện cực bugi 51
Hình 3 – 59. Ảnh hưởng của hình dạng điện cực đến điện áp yêu cầu 52
Hình 3 – 60. Ảnh hưởng của áp suất nén đến điện áp yêu cầu 52
Hình 3 – 61. Tín hiệu cảm biến kích nổ 53
Hình 3 – 62. Sự chênh lệch đánh lửa tối ưu 53
Hình 3 – 63. Tín hiệu răng khuyết của tín hiệu NE 54
Hình 3 – 64. Tín hiệu IGF 55

4
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ TIẾT TẮT
5
6
1 E
01
, E
02
Nối mass động cơ
2 ≠10, ≠20 Nối với kim phun
3 STA Nối với công tắc ST
4 IGT1, IGT2 Tín hiệu đánh lửa, nối với IC
5 E2 Mass của các cảm biến
6
KNK Tín hiệu cảm viến kích nổ
7 ISC Điều chỉnh không tải
8 M - REL Chân cấp dương từ ECU tới rơ chính
9 IGF Tín hiệu phản hồi đánh lửa
10 OX Tín hiệu cảm biến oxy
11 PIM
Tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp
12
Fc Chân nối rơ le bơm về ECU
13 NE Cảm biến số vòng quay động cơ
14
VTA Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga
15 THA Nối với cảm biến nhiệt độ khí nạp
16 THW Nối với cảm biến nhiệt độ nước làm mát
17 Vc Điện áp không đổi Vc từ ECU đưa đến các cảm biến
18 BATT Nối với dương accu

19 B1, +B Dương accu, sau khi qua relay
20 VF Nối với giắc chẩn đoán
21 T Nối với giắc chẩn đoán
22 E1 Mass của ECU, nối với thân động cơ
23 PSD Nối với cảm biến tốc độ
24
IG Vị trí công tắc máy ON
25 EFI Phun xăng điện tử
26 ESA Đánh lửa sớm điện tử
27
α
Hệ số dư lượng không khí
28
o
L
Khối lượng không khí cần đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu
lỏng
29
C
Khối lượng nguyên tố cacbon có trong 1kg nhiên liệu lỏng
30
H
Khối lượng nguyên tố hidro có trong 1kg nhiên liệu lỏng
31
nl
O
Khối lượng nguyên tố ô xy có trong 1kg nhiên liệu lỏng.
32
L
lượng không khí thực tế cần đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên

liệu lỏng
33 U
2m
Hiệu điện thế thứ cấp cực đại
34 U
đl
Hiệu điện thế đánh lửa
35 P Áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
36
δ
Khe hở bugi.
37 T Nhiệt độ của điện cực trung tâm bugi tại thời điểm đánh lửa.
38 K Hằng số phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp hòa khí.
39 K
dt
Hệ số dự trữ
40 W
dt
Năng lượng dự trữ
41 W
dt
Năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp.
42 L
1
Độ tự cảm của cuộn sơ cấp bobine.
43 Ing Cường độ dòng diện cuộn sơ cấp tại thời điểm transistor công
suất ngắt.
44 S Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
45
∆u

2
Độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
46
∆t
Thời gian biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
47
f
Tần số đánh lửa.
48
T
Chu kỳ đánh lửa.
49 0 Góc đánh lửa sớm
Phần A
DẪN NHẬP
I. ĐẶT VẤN ĐỀ.
Ngành công nghiệp ô tô là một ngành kinh tế quan trọng của đất nước ta
trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay. Trên thế giới, ngành
công nghiệp ô tô đã có những bước phát triển rất nhanh về mặt kỹ thuật và
sản lượng nhằm đáp ứng nhu cầu ngày một cao của con người. Phải công
nhận một điều là ô tô đã góp phần không nhỏ vào việc phát triển kinh tế của
thế giới và nâng cao chất lượng cuộc sống của con người. Mặt khác, sự phát
triển ngành công nghiệp ô tô trên thế giới đang đặt ra vấn đề lớn là ô nhiễm
môi trường không khí do khí thải của ô tô sinh ra khi chúng hoạt động. Khí
thải của ô tô cũng được coi là tác nhân lớn gây ra hiện tượng ấm lên của trái
đất. Nhiên liệu của ô tô hiện nay vẫn chủ yếu là từ dầu mỏ. Tuy nhiên, loại
nhiên liệu dầu khí không phải là tài nguyên vô tận. Trong những thập kỷ đã
qua và dự báo trong những thập kỷ tới, loại nhiên liệu này ngày càng đắt đỏ
và sản lượng cũng giảm nhanh. Chính vì vậy, cùng với việc phát triển của
lĩnh vực điều khiển điện tử, sự cải tiến trong thiết kế chế tạo động cơ được
chú trọng và cải tiến không ngừng. Điều này nhằm giảm thiểu tối đa việc đốt

nhiên liệu từ đó giảm ô nhiễm khí thải và nâng cao hiệu quả sử dụng ô tô.
Một trong những cải tiến kỹ thuật đó là thay thế loại động cơ xăng dùng
chế hòa khí bằng loại động cơ tiên tiến hơn, đó là động cơ xăng có điều khiển
phun xăng, đánh lửa điện tử. Hiện nay, loại động cơ này hầu như là bắt buộc
gắn lên các ô tô mới xuất xưởng. Chính vì vậy, việc vận hành, bảo dưỡng và
sửa chữa những ô tô này là phức tạp hơn, đòi hỏi phải có các thiết bị hỗ trợ và
kỹ thuật viên phải được đào tạo có bài bản.
Ở nước ta hiện nay, ngành công nghiệp ô tô đã và đang từng bước phát
triển. Tuy nhiên, so với thế giới thì vẫn còn non kém hơn rất nhiều. Điều này
là kết quả tất yếu do trình độ nền kinh tế của nước ta còn lạc hậu, nền khoa
học kỹ thuật phát triển chưa theo kịp các nước tiên tiến. Các ngành công
nghiệp phụ trợ cho ngành công nghiệp ô tô chưa được đầu tư phát triển.
Chính vì vậy đặt ra vấn đề là việc nâng cao chất lượng nhân lực trong ngành
công nghiệp ô tô để góp phần củng cố cho sự phát triển ngành giao thông vận
tải, từ đó đẩy nhanh quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Bộ môn Cơ Khí Động Lực trực thuộc khoa Cơ Khí trường Đại Học Giao
Thông Vận Tải Tp Hồ Chí Minh được thành lập chưa lâu, Các trang thiết bị
phục vụ cho việc học tập thực hành của sinh viên còn hạn chế. Điều này ảnh
hưởng không nhỏ đến chất lượng giảng dạy và học tập của thầy và trò. Mặt
khác, nhu cầu xã hội hiện nay đang cần có những sinh viên vừa mới tốt
nghiệp không chỉ vững vàng về khoa học lý thuyết của ngành được đào tạo,
mà còn phải có khả năng thực thi công việc tốt. Đây chính là yếu tố quan
trọng cần được trang bị cho sinh viên sau khi tốt nghiệp. Vì vậy, đề tài này
được tác giả thực hiện nhằm làm tài liệu, mô hình học cụ trong việc giảng dạy
7
thực hành cơ khí ô tô của trường Đại học Giao thông vận tải TP Hồ Chí
Minh.
8
II. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI.
Hệ thống phun xăng đánh lửa được điều khiển bằng điện tử ngày nay được

ứng dụng rất phổ biến và được gắn trên rất nhiều các chủng loại ô tô của các
hãng sản suất khác nhau. Cấu trúc hệ thống phun xăng đánh lửa điều khiển
bằng điện tử là khác nhau với các hãng khác nhau. Tuy nhiên, chúng đều được
xây dựng trên một nguyên lý chung là dùng chương trình trong ECU (Electronic
Control Unit) để điều khiển phun xăng và đánh lửa dựa vào các tín hiệu do các
cảm biến gửi về. Trong điều kiện thực tế của đất nước ta hiện nay, hệ thống
này được ứng dụng trên xe con của hãng TOYOTA có thể được xem là phổ
biến nhất. Do tính chất rộng lớn của các hệ thống này nên người viết chỉ giới
hạn việc nghiên cứu ứng dụng hệ thống phun xăng, đánh lửa được điều khiển
bằng điện tử trên xe CAMRY với chủng loại động cơ 3S – FE với nội dung
chính như sau:
• Nghiên cứu cấu tạo và hoạt động của hệ thống phun xăng đánh lửa
bằng điện tử của động cơ 3S – FE của hãng TOYOTA;
• Xây dựng mô hình học cụ hệ thống này;
• Biên soạn các bài thực hành ứng dụng trên mô hình học cụ vừa xây
dựng.
III. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI.
Việc nghiên cứu và thực hiện đề tài nhằm xây dựng tài liệu học tập, cung
cấp kiến khức về hệ thống phun xăng đánh lửa bằng điện tử trên động cơ 3S –
FE. Thông qua các bài thực hành có ứng dụng trên mô hình học cụ giúp cho
sinh viên nắm rõ hệ thống này và củng cố những kiến thức về phun xăng, đánh
lửa trên động cơ đã được học.
Từ đây giúp sinh viên ngành cơ khí Động lực của trường được trang bị kiến
thức và khả năng vận hành, chẩn đoán hư hỏng và sửa chữa hệ thống phun
xăng đánh lửa bẳng điện tử trên động cơ.
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Tham khảo tài liệu, phân tích và tổng hợp tài liệu để thực hiện đề tài.
V. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN.
• Thu thập cái tài liệu về lý thuyết phun xăng, đánh lửa bằng điện tử;
• Tiến hành nghiên cứu lý thuyết, phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt

động của các bộ phận, của cả hệ thống;
• Thực hiện xây dựng mô hình;
• Biên soạn các bài tập thực hành có ứng dụng của mô hình.
• Viết báo cáo.
9
Phần B
NỘI DUNG
Chương I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1.CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC THAY THẾ BỘ CHẾ HOÀ KHÍ BẰNG
HỆ THỐNG PHUN XĂNG EFI.
1.1.1. Tỉ lệ không khí, nhiên liệu.
Hoà khí dùng cho động cơ đốt trong có hai thành phần: Thành phần thứ nhất là nhiên
liệu, còn thành phần thứ hai là không khí. Muốn xác định lượng hòa khí cho động cơ,
trước tiên phải xác định lượng không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu.
Theo tài liệu Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong thì khối lượng không khí (kg) cần thiết để
đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu lỏng là:
1 8
8
0,23 3
o nl
L C H O
 
= + −
 ÷
 
(1-1)
Trong đó:
o
L

- là khối lượng không khí cần đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu lỏng;
C
- là khối lượng của nguyên tố cacbon có trong 1kg nhiên liệu lỏng;
H
- là khối lượng của nguyên tố hidro có trong 1kg nhiên liệu lỏng;
nl
O
- là khối lượng của nguyên tố ô xy có trong 1kg nhiên liệu lỏng.
1.1.2. Hệ số dư lượng không khí (α).
Hệ số dư lượng không khí là hệ số giữa khối lượng không khí thực tế cung cấp cho
động cơ để đốt cháy 1kg nhiên liệu xăng với khối lượng không khí lý thuyết cần thiết khi
đốt cháy hoàn toàn 1kg kiên liệu xăng.

o
L
L
α
=
(1-2)
Trong đó:
•
L
là lượng không khí thực tế;
•
0
L
là lượng không khí lý thuyết.
α = 1 tương ứng lượng không khí nạp bằng lượng không khí yêu cầu lý
tưởng.
α <1 tương ứng khi thiếu không khí nạp hay hỗn hợp khí giàu nhiên liệu.

Công suất động cơ tăng, trong khoảng 0,85 – 0,95.
10
α >1 tương ứng khi dư không khí nạp hay hỗn hợp khí nghèo nhiên liệu.
Công suất động cơ giảm, trong khoảng 1,05 – 1,30, đồng thời suất tiêu hao nhiên
liệu cũng giảm.
α > 1,3 tương ứng khi hỗn hợp quá nghèo nhiên liệu, không thể tiếp tục cháy
được.
α = 0,85 – 0,95 tương ứng khi hỗn hợp cháy tốt, phát huy hết công suất tối
đa cho động cơ. Lượng không khí thiếu so với lý tưởng khoảng 5% - 15%.
α = 1,1 – 1,2 tương ứng khi suất tiêu hao nhiên liệu bé. Dư lượng không
khí khoảng 20%.
Hình 1-1. Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí
α
đến các đại lượng: Công suất Ne
và nồng độ khí thải gây ô nhiễm môi trường CO , HC, NO
x
Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp cháy đến công suất (N) và suất tiêu hao
nhiên liệu (g) của động cơ :
Hình 1-1 giới thiệu dạng điển hình của đường Ne và ge theo đặc tính điều
chỉnh hỗn hợp cháy của động cơ xăng, tức là đường cong thể hiện đặc điểm biến
thiên của Ne và ge theo α khi động cơ chạy ở tốc độ quay không đổi trong điều
kiện giữ nguyên vị trí bướm ga.
Theo đặc tính điều chỉnh hỗn hợp cháy của động cơ xăng, Ne giảm dần theo
chiều tăng của λ do tốc độ cấp nhiệt giảm. Khi hỗn hợp cháy được làm đậm dần,
công suất của động cơ sẽ tăng và đạt trị số cực đại ứng với α = α
N
, tại đó lượng
nhiên liệu được tăng thêm do giảm α cân bằng với lượng nhiên liệu cháy không
hoàn toàn do thiếu oxy. Nếu tiếp tục làm đậm hỗn hợp cháy, công suất của động cơ
giảm do chất lượng quá trình cháy bị ảnh hưởng, nhiên liệu cháy không hoàn toàn.

Thành phần hỗn hợp cháy cũng ảnh hưởng rõ rệt đến độ độc hại của khí thải. Hình
1-1 giới thiệu ảnh hưởng của hỗn hợp cháy đến nồng độ một số thành phần độc hại
trong khí thải của động cơ xăng.
Qua đồ thị ta thấy khi động cơ phải làm việc với hỗn hợp đậm (lúc đó α ≤ 1),
trong trường hợp này do thiếu oxy nên sinh ra nhiều khí độc như hydrocacbon
(HC) do nhiên liệu cháy không hết và cacbon monoxit (CO) do nhiên liệu cháy
không hoàn toàn. Ngược lại, nếu hỗn hợp khí nhiều xăng sẽ sinh ra khí độc oxit
nitrogen (NO
x
). Hàm lượng NO
x
trong khí thải có giá trị cực đại khi α = (1,05 –
11
1,1). Khi nhiên liệu loãng được đốt cháy hoàn toàn (α ≥ 1) sản phẩm cháy chủ yếu
sẽ gồm: CO
2
, H
2
O, O
2
còn thừa và N
2
của không khí.
1.2. LÝ THUYẾT ĐÁNH LỬA CHO ĐỘNG CƠ XĂNG.
1.2.1. Áp suất cực đại trong quá trình cháy của động cơ đánh lửa cưỡng
bức.
Ô tô lấy năng lượng để hoạt động là từ động cơ đốt trong gắn trên nó. Một yêu cầu
đặt ra là giá trị kinh tế của việc sử dụng động cơ, động cơ đốt trong tiêu hao càng ít
nhiêu liệu, hiệu suất càng cao, càng bền, giá thành càng rẻ thì càng tốt. Để có được
hiệu suất cao thì phụ thuộc vào nhiều yếu tố, một trong những yếu tố đó là điểm

tăng áp suất cực đại ứng với góc quay trục khuỷu động cơ một cách hợp lý ở chu
kỳ cháy giãn nở. Như ta đã biết, nếu áp suất cực đại tăng quá gần (trong khoảng từ
0
0
- 10
0
sau điểm chết trên) thì làm tăng tải trọng động cho các chi tiết như piston,
trục khuỷu, thanh truyền của động cơ. Nếu tăng suất cực đại quá 15
0
sau điểm
chết trên thì làm giảm công suất có ích tại trục khuỷu động cơ. Do đó, cần phải
điều khiển áp suất cực đại ứng với góc quay 10
0
- 15
0
sau điểm chết trên thì dung
hòa được yếu tố vừa có công suất có ích lớn nhưng ít gây tải trọng động cho các chi
tiết như piston, trục khuỷu, thanh truyền
Vì vậy, trên động cơ đánh lửa cưỡng bức (động cơ xăng), người ta đã điều khiển
thời điểm đánh lửa sớm (đánh lửa trước tử điểm thượng) để đạt được mục đích kể
trên.
1.2.2. Các thông số chủ yếu của hệ thống đánh lửa.
1.2.2.1. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U
2m.
Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U
2m
là hiệu điện thế cực đại đo được ở hai đầu
cuộn dây thứ cấp khi tách dây cao áp ra khỏi bugi. Hiệu điện thế thứ cấp cưc đại
U
2m

phải đủ lớn để có khả năng tạo đươc tia lửa điện giữa hai điện cực của bugi,
đặc biệt lúc khởi động.
1.2.2.2. Hiệu điện thế đánh lửa U
đl
Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó quá trình đánh lửa xảy ra, được gọi là hiệu
điện thế đánh lửa U
dl
. Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào nhiều yếu
tố. Tuân theo định luật Pashen.
U
đl
=
T
KP
δ
Trong đó :
P: Áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
δ: Khe hở bugi.
K: Hằng số phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp hòa khí.
T: Nhiệt độ của điện cực trung tâm bugi tại thời điểm đánh lửa.
Ở chế độ khởi dộng lạnh, hiệu điện thế đánh lửa U
đl
tăng khoảng 20 – 30%
do nhiệt độ điện cực bugi thấp.
12
Khi động cơ tăng tốc, lúc đầu U
đl
tăng do áp suất nén tăng nhưng sau đó U
đl
giảm từ từ do nhiệt độ điện cực tăng và áp suất nén giảm do quá trình nạp xấu đi.

Hiệu điện thế đánh lửa có giá trị cực đại ở chế độ khởi động và tăng tốc, có giá trị
cực tiểu ở chế độ ổn định khi công suất cực đại. Trong quá trình vận hành xe mới
sau 2000km đầu tiên, U
đl
tăng 20% do điện cực bugi bị mài mòn. Sau đó U
đl
tiếp
tục tăng do khe hở bugi tăng. Vì vậy để giảm U
đl
phải hiệu chỉnh lại khe hở bugi
sau mỗi 10.000km.
1.2.2.3. Hệ số dự trữ K
dt
Hệ số dự trữ là tỷ số giữa hiệu điện thế thứ cấp cực đại U
2m
và hiệu điện thế
đánh lửa U
đl
:
K
dt
=
2m
dl
U
U
Đối với hệ thống đánh lửa thường do U
2m
thấp nên K
dt

thường nhỏ hơn 1.5. Trên
động cơ xăng hiện đại với hệ thống đánh lửa điện tử hệ số dự trữ có giá trị khá cao
(K
dt
= 1.5 – 2.0), đáp ứng được việc tăng tỷ số nén, tăng số vòng quay và tăng khe
hở bugi.
1.2.2.4.Năng lượng dự trữ W
dt
Năng lượng dự trữ W
dt
là năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường trong
cuộn dây sơ cấp của mô bin. Để đảm bảo tia lửa điện có đủ năng lượng để đốt cháy
hoàn toàn hòa khí, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo được năng lượng dự trữ trên
cuộn sơ cấp của mô bin ở một giá trị xác định.

2
1
50 150
2
dt
Ing
x mJ
w
L
= = ÷
Trong đó:
W
dt
: Năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp.
L

1
: Độ tự cảm của cuộn sơ cấp bobine.
Ing : Cường độ dòng diện cuộn sơ cấp tại thời điểm transistor công suất
ngắt.
1.2.1.5. Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S

s
t
u
dt
du
S
µ
600300
22
−=
∆
∆
==
Trong đó:
S : Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
∆u
2
: Độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
∆t : Thời gian biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
13
1.2.1.6.Tần số và chu kỳ đánh lửa.
Đối với động cơ 4 kỳ, số tia lửa xảy ra trong một giây hay còn gọi là tần số
đánh lửa, được xác định bởi công thức:

120
nZ
f
=
(Hz)
Đối với động cơ hai kỳ:

60
nZ
f
=
(Hz)
Trong đó:
f : tần số đánh lửa
n: số vòng quay trục khuỷu động cơ (min
-1
)
Z: số xi lanh động cơ
1.2.1.7. Chu kỳ đánh lửa T là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa:

tmtd
f
T
+==
1
Trong đó:
• td :thời gian vít ngậm hay transistor cộng suất dẫn bão hòa .
• tm: thời gian vít mở hay transistor công suất ngắt.
Tần số đánh lửa f tỷ lệ thuận với vòng quay trục khuỷu động cơ và số xy lanh.
Khi tăng số vòng quay trục khuỷu và số xy lanh thì tần số đánh lửa f tăng và chu kỳ

đánh lửa T giảm xuống. Vì vậy, khi thiết kế cần chú ý đến hai thông số chu kỳ và
tần số đánh lửa để đảm bảo ở số vòng quay cao nhất của động cơ tia lửa vẫn mạnh.
1.2.1.8. Góc đánh lửa sớm 0
Góc đánh lửa sớm là góc quay của trục khuỷu động cơ tính từ thời điểm xuất hiện
tia lửa điện tại bugi cho đến khi piston đến tử điểm thượng.
θ = ƒ (p
bđ
, t
bđ
, p, t
wt
, t
mt
, n , No )
Trong đó:
p
bđ
: Áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
t
bđ
: Nhiệt dộ buồng đốt.
p: Áp suất trên đường ống nạp.
t
wt
: Nhiệt độ nước làm mát động cơ
t
mt
: Nhiệt độ môi trường.
n : Số vòng quay động cơ.
No : Chỉ số ốc tan của xăng.

Để tăng công suất của động cơ, thời điểm đánh lửa phải được điều khiển
theo sự thay đổi của các yếu tố như tốc độ góc quay trục khuỷu, tải ngoài, hiện
tượng kích nổ Ở các động cơ đời cũ, thời điểm đánh lửa sớm được điều khiển
14
bằng cơ khí hoặc kết hợp cơ khí và chân không. Góc đánh lửa sớm của động cơ
được xác định bằng tổng góc đánh lửa cơ bản (góc đánh lửa sớm ban đầu do nhà
chế tạo quy định) với góc đánh lửa sớm bằng cơ khí và chân không.
Hiện nay, các động cơ hiện đại được ứng dụng điều khiển điện tử vào việc
điều khiển động cơ, trong đó có hệ thống đánh lửa. Góc đánh lửa sớm được lập
trình và lưu trong bộ nhớ của máy tính (ECU), tùy vào trình trạng hoạt động như
tốc độ góc quay trục khuỷu, tải ngoài, mà máy tính điều khiển góc đánh lửa thích
hợp nhằm có được công suất tối ưu mà ít gây ảnh hưởng ô nhiễn môi trường, giảm
tiêu hao nhiên liệu.
1.2.1.9. Năng lượng tia lửa
Thông thường tia lửa điện bao gồm hai thành phần là thành phần điện dung và
thành phần điện cảm. Năng lượng của tia lửa tính bằng công thức :
W
p
= W
C
+ W
L
Trong đó:
W
C
= C
2
.U
đl
2

/2
W
L
= L
2
.i
2
2
/2
W
p
: Năng lượng của tia lửa.
W
C
: Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện dung.
W
L
: Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm.
C
2
: Điện dung ký sinh của mạch thứ cấp của bugi (F)
U
đl
: Hiệu điện thế đánh lửa.
L
2
: Độ tự cảm của mạch thứ cấp (H)
i
2
: Cường độ dòng điện mạch thứ cấp .

Tùy thuộc vào loại hệ thống đánh lửa mà năng lượng tia lửa có đủ hai thành
phần điện cảm (thời gian phóng điện dài) và điện dung ( thời gian phóng điện
ngắn) hoặc chỉ có một thành phần.
Thời gian phóng điện giữa hai điện cực bugi tùy thuộc vào loại hệ thống đánh lửa.
Tuy nhiên hệ thống đánh lửa phải đảm bảo năng lượng tia lửa đủ lớn và thời gian
phóng điện đủ dài để đốt cháy hòa khí ở mọi chế độ hoạt động của động cơ.
1.3. TÍNH ƯU VIỆT CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH TRỰC
TIẾP ĐIỀU KHIỂN BẰNG ECU.
Ô tô là một phương tiện di chuyển cá nhân, vận tải Một trong những vấn
đề khi sử dụng ô tô là giá thành nhiên liệu, công suất động cơ và ô nhiễn môi
trường do khí thải của nó sinh ra. Qua sự phân tích ở trên ta thấy rằng, muốn tăng
công suất động cơ thì một trong những biện pháp là cung cấp nhiều nhiên liệu
(cung cấp nhiên liệu nhiều hơn so với lý thuyết. Tức là hệ số dư lượng không khí
nằm trong khoảng α = 0,85 – 0,95). Nhưng cung cấp nhiều nhiên liệu cho động cơ
lại sinh ra một vấn đề khác là ô nhiễn khí thải động cơ. Nếu cung cấp cho động cơ
ít nhiên liệu, tức là hệ số dư lượng không khí nằm trong khoảng α = 1,1 – 1,2) công
15
suất động cơ giảm và cũng làm tăng ô nhiễn khí thải. Như vậy yêu cầu đặt ra là cần
phải điều khiển chính xác lượng không khí và nhiên liệu cung cấp cho động cơ để
nhận được công suất tối ưu mà ô nhiễn khí thải ít nhất có thể.
Mặt khác, yếu tố đánh lửa cũng tác động đến công suất của động cơ và ô
nhiễn môi trường. Yêu cầu đặt ra là cần phải điều khiển góc đánh lửa sớm thay đổi
linh hoạt theo sự thay đổi của các yếu tố như số vòng quay của động cơ, tải ngoài,
nhiện độ động cơ để vừa có được công suất tối ưu vừa giảm ô nhiễm khí khải.
Chính vì các yếu tố nêu trên nên hệ thống phun xăng đánh lửa có điều khiển
bằng điện tử được nghiên cứu, phát triển và ứng dụng rộng rãi như ngày nay.
Với hệ thống phun xăng, lượng xăng cung cấp cho động cơ được ECU tính
toán dựa trên các yếu tố như khối lượng khí nạp, tải ngoài, nhiệt độ động cơ
Lượng xăng được cung cấp vào động cơ theo kiểu hòa trộn trước với phương pháp
phun vào đường ống nạp. Việc phun xăng với áp suất cao nhằm hòa trộn đều giữa

xăng và không khí. Việc này nhằm tạo điều kiện tốt cho việc đốt cháy hoàn toàn
nhiên liệu, từ đó tối ưu hóa công suất thu được mà giảm độ ô nhiễm môi trường.
Đối với hệ thống đánh lửa trực tiếp điều khiển bằng ECU việc điều khiển
góc đánh lửa sớm và góc ngậm điện ( dwell engle ) được máy vi tính đảm nhận.
Các thông số như số vòng quay động cơ, tải, nhiệt độ, lưu lượng khí nạp … được
các cảm biến mã hoá thành tín hiệu đưa vào ECU xử lý tính toán để đưa ra tín hiệu
điều khiển góc đánh lửa sớm phù hợp nhất theo từng chế độ hoạt động của động cơ.
So với các hệ thống đánh lửa trước đây, hệ thống đánh lửa trực tiếp điều
khiển bằng ECU có các ưu điểm sau:
- Góc đánh lửa được điều chỉnh tối ưu nhất theo từng chế độ hoạt động
của động cơ.
- Góc ngậm điện luôn được điều chỉnh theo tốc độ động, bảo đảm điện
áp thứ cấp ở mọi thời điểm là không đổi.
- Động cơ khởi động dễ dàng, cầm chừng êm dịu, tiết kiệm nhiên liệu
và giảm ô nhiễm môi trường.
- Có khả năng chống kích nổ tốt.
Với những ưu điểm trên, nên hiện nay và trong tương lai hệ thống đánh lửa
điện tử kết hợp với hệ thống phun xăng điện tử điều khiển bằng ECU đã và đang
thay thế dần hệ thống đánh lửa bán dẫn thông thường và bộ chế hoà khí, với mục
đích được đặt lên hàng đầu trong ngành ô tô hiện nay là đạt được công suất tối ưu
mà vẫn tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường do khí thải của động cơ ô tô
sinh ra.
16
Chương 2
TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA
2.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG VÀ ĐÁNH LỬA
Vào cuối thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp ông Stevan đã nghĩ ra cách phun
nhiên liệu cho một máy nén khí. Sau đó một thời gian một người Đức đã cho phun
nhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả nên không được thực
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 tĩnh tại. Đầu thế kỷ 20, người Đức
áp dụng hệ thống phun xăng trên động cơ bốn thì tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên
động cơ máy là dầu hoả nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất thấp), với sự đóng góp
này đã đưa ra một công nghệ chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu máy bay ở Đức.
Từ đó trở đi, hệ thống phun xăng được áp dụng trên các ô tô ở Đức và nó đã
thay dần động cơ sử dụng chế hoà khí. Hãng BOSCH đã áp dụng hệ thống phun
xăng trên ô tô hai thì bằng cách cung cấp nhiên liệu với áp lực cao và 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 đã được ứng dụng trong thế chiến thứ II.
Việc nghiên cứu ứng dụng hệ thống phun xăng bị gián đoạn trong một
khoảng thời gian dài do chiến tranh, đến 1962 người Pháp phát triển nó trên ô tô
Peugocut 404. Họ điều khiển sự phân phối nhiên liệu bằng cơ khí nên hiệu quả
không cao và công nghệ vẫn chưa đáp ứng tốt. Đến năm 1966 hãng BOSCH đã
thành công trong việc chế tạo hệ thống phun xăng cơ khí. Trong hệ thống này
nhiên liệu được phun liên tục vào trước xupáp nạp nên có tên là K-Jetronic(K-
konstant-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 này.
Vào năm 1981 hệ thống K-jetronic được cải tiến thành hệ thống KE-Jetronic
và nó được sản xuất hàng loạt vào năm1984 và được trang bị trên các xe của hãng
Mescedes.
Dù đã được thành công lớn trong ứng dụng hệ thống K-Jetronic và KE-
Jetronic trên ô tô, nhưng các kiểu này có khuyết điểm là bão dưỡng sửa chữa khó
và giá thành chế tạo rất cao. Vì vậy các kỹ sư đã không ngừng nghiên cứu và đưa
ra các loại khác như L-Jetronic, Mono-jetronic, Motronic.
Đến năm 1984 người Nhật mua bản quyền của hãng BOSCH đã ứng dụng
hệ thống phun xăng L-Jetronic(còn gọi là hệ thống EFI –Electronic Fuel Injecion)
và D-jetronic(…) trên các xe của hãng Toyota. Đến năm 1987 hãng Nissan dùng L-
jetronic(EFI) thay cho bộ chế hoà khí của xe Nissan sunny.
Hiện nay các hãng ôtô trên thế giới đều sử dụng phổ biến là hệ thống phun

xăng (EFI) điều khiển bằng bộ vi xử lý (CPU) được điều khiển kết hợp bởi ECU
của các hệ thống khác trên động cơ như: Hệ thống điều khiển thời điểm đánh lửa
sớm điện tử ESA (Electronic Spark Advance), hệ thống điều khiển tốc độ không tải
ISC (Idle Speed Control), hệ thống tự chẩn đoán, hệ thống kiểm soát khí thải, chức
năng dự phòng, các hệ thống khác…
17
Đối với hãng TOYOTA hệ thống điều khiển kết hợp của động cơ được gọi
chung là TCCS (Toyota Computor Cotroled System). hệ thống điều khiển bằng
máy tính của TOYOTA.
Đối với hãng NISSAN hệ thống điều khiển kết hợp của động cơ được gọi
chung là ECCS (electronic concentrated control sytem).
Đối với hãng MITSUBISHI hệ thống điều khiển kết hợp của động cơ được
gọi chung là MPI (Multipont Fuel Injection).
Bên cạnh đó, xu hướng tự động hóa không chỉ có trên ô tô mà hầu như có
mặt ở tất cả các ngành công nghiệp khác. Một trong những vấn đề chủ yếu mà điều
khiển tự động trên ôtô phải giải quyết là điều khiển các thông số ra của các hệ
thống trang bị trên xe sao cho đảm bảo tính năng và sự an toàn của ô tô là tốt nhất
trong mọi điều kiện hoạt động. Đối với ôtô khi vận hành luôn có sự thay đổi về tốc
độ xe, điều kiện mặt đường, điều kiện tải, điều kiện khí hậu môi trường … Nên yêu
cầu điều khiển các thông số ra của những hệ thống ô tô khá đa dạng và phức tạp,
bên cạnh đó những hệ thống này cũng chịu ảnh hưởng của những tác động biến đổi
phức tạp bên ngoài. Tự động trên ô tô được điều khiển thông qua hệ thống điều
khiển điện tử được lập trình sẵn. Bộ vi xử lý dùng để điều khiển mỗi hệ thống được
gọi là ECU (Electronic Control Unit ). ECU dựa trên cơ sở dữ liệu lập trình sẵn v
cc tín hiệu từ cc cảm biến đưa về, từ đó đưa ra tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu
chấp hành (Actuators)
18
Hình 2- 1. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển
Các hệ thống được điều khiển tự động trang bị trên ôtô hiện nay là những hệ
thống điều khiển bằng máy tính (Computer Control Sytems). Trong đó phần tử điểu

khiển (Controller) gồm một máy tính có phối hợp thêm các thiết bị đầu vào và đầu
ra, các cảm biến và các cơ cấu chấp hành (Actuators). Các thuật toán điều khiển
được tính toán và lập chương trình ghi vào bộ nhớ máy tính.
Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử bao gồm các cảm biến - chúng nhận
biết chế độ hoạt động khác nhau của động cơ; bộ ECU - nó tính toán lượng phun
(chu kỳ) dựa trên các tín hiệu (dữ liệu) từ các cảm biến ; và bộ chấp hành - nó điều
khiển việc phun nhiên liệu trên các tín hiệu từ ECU. Các cảm biến nhận biết lượng
khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ của nước làm mát và khí nạp, sự tăng tốc/ giảm
tốc, và gửi các tín hiệu này đến ECU. ECU sau đó sẽ xác định khoảng thời gian
phun chính xác và gửi tín hiệu đến các vòi phun. Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu
vào đường ống nạp phụ thuộc vào các tín hiệu này. Lượng phun phụ thuộc vào
khoảng thời gian của tín hiệu đến từ ECU.
Hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử ngày càng được TOYOTA phát
triển nhằm tối ưu hoá các tính năng của hệ thống và ngày càng hoàn thiện các chức
năng của nó.
Hình 2 – 2. Sơ đồ khối hệ thống D – EFI.
Song song với sự phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển
đánh lửa theo chương trình (ESA- Electronic Spark Adyance) cũng được đưa vào
sử dụng vào những năm đầu thập kỷ 80. Sau đó vào đầu những năm 90, hệ thống
đánh lửa trực tiếp (DIS- Direct Ignition Sytem) ra đời, cho phép không sử dụng
Delco (bộ chia điện) và hệ thống này có mặt trên hầu hết các xe thế hệ mới. DIS là
một hệ thống phân phối trực tiếp điện cao áp đến các bugi từ các cuộn đánh lửa mà
không dùng bộ chia điện (delco). Hiện nay có rất nhiều hệ thống DIS, bao gồm loại
19
có cuộn đánh lửa cho từng xylanh và cuộn đánh lửa cho 2 xylanh, loại sử dụng mỗi
mô bin cho từng cặp bugi , v v
Các cảm biến không chỉ có vai trò quan trọng trong hệ thống EFI và ESA, mà còn
đóng vai trò rất quan trọng đối với các hệ thống khác, như : hệ thống điều khiển
hộp số tự động ( gồm Cảm biến tốc độ xe, cảm biến vị trí bướm ga…), điều khiển
hệ thống phanh ABS( cảm biến tốc độ, cảm biến giảm tốc,…), điều khiển hệ thống

treo( cảm biến tốc độ, cảm biến độ cao, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lực quán
tính,…), điều khiển hệ thống trợ lực lái( cảm biến tốc độ xe, cảm biến góc lái,
…).v.v…
Hình 2 – 3. Sơ đồ khối của hệ thống EFI
2.2 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT HỆ THỐNG HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN
ĐỘNG CƠ 3S-FE.
Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử trên các loại động cơ EFI đều giống
nhau về nguyên lý làm việc nhưng khác nhau ở điểm là mỗi đời động cơ sử dụng
các hệ thống cảm biến khác nhau để xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun
xăng tối ưu.
Động cơ 3S-FE sử dụng cảm biến đo độ áp thấp chân không trên đường ống
nạp(cảm biến MAP) để xác định lưu lượng khí nạp vào xy lanh động cơ.
Đó là đặc điểm điển hình của động cơ 3S-FE. Bên cạnh đó thì động cơ 3S-
FE có cảm biến tốc độ động cơ (NE) có 36 răng, bị khuyết 4 răng để cảm biến dựa
20
-CB nhiệt độ nước
-Nhiệt độ khí nạp
-Vị trí bướm ga
-Tín hiệu khởi động
-CB ô xy
-Cảm biến áp suất khí nạp
Tín hiệu đánh lửa
(tốc độ động cơ)
Điều khiển lượng phun
nhiên liệu
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
ĐIỆN TỬ
Nhiên liệu
Bơm nhiên
liệu

Lọc nhiên liệu
Bộ ổn áp
Các vòi phun
HỆ THỐNG NHIÊN
LIỆU
Lọc không khí
Cảm biến áp suất
khí nạp
Cổ họng
Van ISC
Khoang nạp khí
Đường ống nạp
HỆ THỐNG NẠP
KHÍ
Các cảm biến
ECU
Các xi lanh
vào tín hiệu này xác định vị trí piston số 1 và đưa ra thời điểm đánh lửa cơ bản, còn
các piston còn lại sẽ được ECU tính toán và đưa ra tín hiệu đánh lửa tiếp theo,
ngoài ra các cảm biến nhiệt độ khí nạp(THA), cảm biến khí thải(OXY), cảm biến
vị trí bướm ga(VTA), cảm biến kích nổ(KNK), cảm biến nhiệt độ nước làm
mát(THW) cũng nằm trong hệ thống các cảm biến của động cơ và đưa các tín hiệu
về ECU để động cơ nhận biết được tình trạng làm việc hiện tại và đưa ra các hiệu
chỉnh thích hợp.
Hình 2 – 4. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển phun xăng điện tử trên động cơ
3S-FE
21
Chương 3
KẾT CẤU VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN
TỬ TRÊN ĐỘNG CƠ 3S-FE

3.1. HỆ THỐNG NẠP KHÍ.
Hệ thống nạp đảm nhiệm chức năng cung cấp không khí cần thiết cho sự
cháy trong xylanh. Không khí từ môi trường đi vào bầu lọc gió đến các xylanh đã
được trải qua một quá trình kiểm soát và điều chỉnh của các thiết bị. Từ bầu lọc gió
không khí được đưa đến cổ họng gió, đến khoang nạp khí chung rồi được đưa đến
đường ống nạp riêng cho từng xylanh.
Trong động cơ sử dụng hệ thống phun xăng điên tử EFI thì bướm ga sẽ đóng
hoàn toàn khi nhả bàn đạp ga, do vậy để đáp ứng lượng không khí cho quá trình
chạy không tải thì người ta sử dụng một van ISC, có chức năng điều chỉnh tốc độ
không tải và tốc độ chạy không tải nhanh. Van ISC sẽ cho một lượng không khí đi
tắt qua bướm ga. Khi bướm ga đóng hoàn toàn, lượng không khí này ít hay nhiều
phụ thuộc vào tốc độ của động cơ biến động theo phụ tải.
Lượng không khí từ lọc gió đi vào khoang nạp khí được xác định một cách
gián tiếp bằng cảm biến áp suất khí nạp. Lượng khí nạp đi vào khoang nạp khí được
xác định bằng độ mở của bớm ga. Từ khoang nạp khí, không khí sẽ được phân phối
đến từng đường ống nạp và hút vào buồng cháy.
Hệ thống nạp khí bao gồm các bộ phận sau:
Hình 3 – 1. Sơ đồ hệ thống nạp khí
3.1.1. Bầu lọc.
Đảm nhiệm chức năng lọc sạch không khí của môi trường cung cấp cho
động cơ.
3.1.2. Cảm biến áp suất khí nạp: (MAP).
Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (cảm biến MAP - Manifold
Absolute Pressure).
Loại cảm biến này dựa trên nguyên lý cầu Wheatstone. Mạch cầu Wheatstone
được sử dụng trong thiết bị nhằm tạo ra một điện áp phù hợp với sự thay đổi điện
trở.
22
Hình 3 – 2. Cảm biến áp suất chân không(MAP).
Cảm biến bao gồm một tấm silicon nhỏ (hay gọi là màng ngăn), dày hơn ở hai

mép ngoài và mỏng ở giữa. Hai mép được làm kín cùng với mặt trong của tấm
silicon tạo thành buồng chân không trong cảm biến. Mặt ngoài tấm silicon tiếp xúc
với áp suất đường ống nạp. Hai mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để tạo
thành điện trở áp điện.
Hình 3 – 3. Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp
Khi áp suất đường ống nạp thay đổi,
giá trị của điện trở áp điện cũng thay đổi.
Các điện trở áp điện được nối thành cầu
Wheatstone. Khi màng ngăn không bị
biến dạng, tương ứng với trường hợp
động cơ chưa hoạt động hoặc tải lớn, tất
cả bốn điện trở áp điện đều có giá trị bằng
nhau và lúc đó không có sự chênh lệch
điện áp giữa hai đầu cầu. Khi áp suất
đường ống nạp giảm (màng silicon bị
biến dạng) dẫn đến giá trị điện trở áp điện
thay đổi và làm mất cân bằng cầu
Wheatstone. Kết quả là giữa hai đầu cầu có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu này
23
Hình 3 – 4. Sơ đồ nguyên lý cảm biến
MAP
được khuếch đại để điều khiển mở transistor ở ngõ ra của cảm biến. Độ mở của
transistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn tới sự thay đổi điện áp báo về
ECU. Ngoài kiểu điện áp này, cảm biến MAP còn có kiểu sai lệch từ tuyến trính
hay kiểu điện dung.
Hình 3 – 5. Sơ đồ mạch điện cảm biến MAP
3.1.3. Cổ họng gió.
Bao gồm: Bướm ga để điều khiển lượng
không khí nạp trong quá trình hoạt động của
động cơ, trên đó còn gắn thêm một đường

khí tắt cho phép không khí đi tắt qua do van
ISC để điều khiển quá trình chạy không tải.
Ngoài ra trên cổ họng gió còn gắn cảm biến
vị trí bướm ga loại tuyến tính.
3.1.4. Cảm biến bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên
cổ họng gió. Có nhiệm vụ xác nhận vị trí
của góc mở bướm ga. Cảm biến này biến
đổi góc mở của cánh bướm ga thành điện
áp, được truyền đến ECU như tín hiệu của
góc mở bướm ga (VTA). Trên TOYOTA CAMRY được trang bị cảm biến vị trí
bướm ga loại tuyến tính lắp trong cổ họng gió để cảm nhận góc mở của bướm ga.
Tùy vào việc lập trình cảm biến vị trí bướm ga ở loại này không có chân IDL.
Cảm biến vị trí cánh bướm ga sử dụng tín hiệu VTA để xác định vị trí cầm chừng
và các vị trí khác khi bướm ga mở.
24

Hình 3 – 6. Cổ họng gió
Hình 3 – 7. Cảm biến vị trí bướm ga và mạch điện.
Chân VC nhận điện áp không đổi 5V từ ECU về cảm biến này. Khi bướm ga
đóng hoàn toàn điện áp khoảng 0,3 ÷ 1,0 V được cấp đến cực VTA của ECU. Điện
áp ở cực VTA của ECU sẽ thay đổi tỉ lệ với góc
mở của bướm ga và bằng khoảng 3,5V đến 5V
khi bướm ga mở hoàn toàn. ECU sẽ đánh giá
điều kiện tải động cơ từ những tín hiệu điện được
gửi đi từ cực VTA này, dùng chúng như một
điều kiện để quyết định hiệu chỉnh tỉ lệ không
khí – nhiên liệu, hiệu chỉnh tăng tải, điều khiển
cắt nhiên liệu, điều khiển phun cơ bản
3.1.5. Van ISC

Hình 3 – 9. Sơ đồ van ISC
25
Hình 3 – 8. Van ISC