Giao trinh phun xăng điện tử

TRNG CAO NG NGH QUY NHN

KHOA CễNG NGH ễ Tễ

GIO TRèNH

BO DNG SA CHA
H THNG PHUN XNG IN T
NGH:CễNG NGH ễ Tễ
TRèNH TRUNG CP NGH/CAO NG NGH
Ban hnh kốm theo Quyt nh s:

/Q-... ngy ..... thỏng.... nm 20

.. ca

Quy Nhn, nm 2014

Heọ thoỏng phun xaờng ủieọn tửỷ

1


TUYấN B BN QUYN :
TI LIU NY THUC LOI SCH GIO TRèNH NấN CC NGUN THễNG
TIN Cể TH C PHẫP DNG NGUYấN BN HOC TRCH DNG CHO
CC MC CH V O TO V THAM KHO.
MI MC CH KHC MANG TNH LCH LC HOC S DNG VI MC
CH KINH DOANH THIU LNH MNH S B NGHIấM CM.

Heọ thoỏng phun xaờng ủieọn tửỷ

2


LI NểI U
Hin nay, cựng vi s phỏt trin ca khoa hc cụng ngh trờn th gii, lnh vc
c khớ ch to núi chung v ngh Cụng ngh ụtụ Vit Nam núi riờng ó cú nhng
bc phỏt trin mnh m c v s lng v cht lng úng gúp cho s nghip cụng
nghip húa, hin i húa t nc.
Thc hin Lut Dy ngh ngy 29 thỏng 11 nm 2006 v theo quyt nh s
37/2008/Q-BLTBXH ngy 16 thỏng 04 nm 2008 ca B trng B Lao ngThng binh v Xó hi v vic Ban hnh tm thi Danh mc ngh o to trỡnh
Trung cp ngh, trỡnh Cao ng ngh.
Thc hin chng trỡnh o to Cao ng Ngh Cụng ngh ụtụ ban hnh theo
quyt nh s
/Q-CN ngy
thỏng
nm 2011 ca Hiu trng Trng
Cao ng ngh Quy Nhn.
Vic biờn son giỏo trỡnh Cụng ngh ụtụ nhm ỏp ng nhu cu ging dy ca
i ng giỏo viờn cng nh hc tp ca hc sinh ngh Cụng ngh ụtụ to s thng nht
trong quỏ trỡnh o to ngh Cụng ngh ụtụ ỏp ng nhu cu thc t sn xut ca cỏc
doanh nghip ca mi thnh phn kinh t l vn cp thit cn thc hin.
Xut phỏt t nhng nhu cu o to v thc t sn xut, Trng Cao ng ngh
Quy Nhn ó tin hnh biờn son giỏo trỡnh ngh Cụng ngh ụtụ gm: 03 tp giỏo
trỡnh ca cỏc mụn hc k thut c s; 23 tp giỏo trỡnh ca cỏc mụ-un chuyờn mụn
ngh Cụng ngh ụtụ. Ni dung biờn son theo hỡnh thc tớch hp gia lý thuyt v
thc hnh vi nhng kin thc, k nng ngh c b trớ kt hp khoa hc nhm m
bo tt nht mc tiờu ra ca tng mụn hc, mụ-un. Trong quỏ trỡnh biờn son, tỏc
gi ó tham kho nhiu chuyờn gia o to ngh Cụng ngh ụtụ, cỏc cụng nhõn bc
cao ti cỏc c s sn xut v c gng a nhng kin thc v k nng c bn nht phự

hp vi thc t sn xut, c bit d nh, d hiu khụng ngoi mc ớch nõng cao cht
lng o to, ỏp ng tt nhu cu sn xut hin nay.
Trong quỏ trỡnh biờn son giỏo trỡnh, mc dự ó cú nhiu c gng ca cỏc tỏc
gi, xong khụng th trỏnh khi nhng thiu sút, hn ch. ng thi giỏo trỡnh ngy
cng hon thin, phc v tt hn cụng tỏc ging dy v hc tp, Nh trng mong
nhn c nhng gúp ý ca bn c.

Heọ thoỏng phun xaờng ủieọn tửỷ

3


Bài 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
1. Khái niệm
Hệ thống phun xăng đã được phát minh từ lâu, nhưng vào thời kỳ đó công
nghệ chế tạo còn rất kém, nên nó không được sử dụng trong thực tế. Ngày nay nhờ
vào các thành tựu về 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 bằng các bộ phận bằng cơ khí hay điện tử, chứù không nhờ vào sức
hút của dòng khí như ở các động cơ dùng bộ chế hòa khí.
Khi nhiên liệu phun vào, nó sẽ đïc hòa trộn với không khí để tạo thành
hỗn hợp có tỉ lệ không khí và nhiên liệu là tối ưu. Sau khi hòa trộn, hỗn hợp được
hút vào xy lanh của động cơ khi xú pap nạp mở.
Trong hệ thống phun xăng, nhiên liệu được phun vào với một áp suất nhất
đònh. p 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. Lòch sử phát triển
Vào cuối thế kỹ 19, một kỹ sư người Pháp ông Stévaan đã nghó 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 việc này không đạt được hiệu quả cao nên
không 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 tỉnh tại. Đầu thế kỹ 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 ôtô ở Đức và nó
đã thay dần động cơ sử dụng bộ chế hòa khí. Công 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 gía thành chế tạo cao và hiệu quả lại thấp. Với kỹ thuật này nó được ứng
dụng trong thế chiến thứ hai một cách có hiệu quả.
Việc nghiên cứu ứng dụng hệ thống phun xăng bò gián đoạn trong một
khoảng thời gian dài. Đến năm 1962, người Pháp triển khai nó trên ôtô Peugoet
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 được. Đến năm 1966, người Đức đã đưa thế giới
tiến bộ bằng kỹ thuật áp dụng trong điều khiển
Năm 1973, các kỹ sư người Đức đã đưa ra hệ thống phun xăng kiểu cơ khí 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 bò trên các xe của hãng Mercedes.
Hệ thống phun xăng điện tử

4


Dù đã có nhiều thành công lớn khi ứng dụng hệ thống K-Jetronic và KEJetronic trên ôtô. Nhưng các kiểu này có khuyết điểm là bảo dưỡng sửa chữa khó
và giá thành chế tạo rất cao. Do vậy các kỹ sư đã không ngừng nghiên cứu và đưa
ra các loại khác như L-Jetronic, Mono-jetronic và Motronic.
Người Mỹ đã theo người Đức cho chế tạo K-Jetronic dùng trên các xe của

hãng GM, Chrysler, Ngoài ra họ còn cho ứng dụng hệ thống L-Jetronic, MonoJetronic và Motronic trên các xe Cadilac.
Đến năm 1984, người Nhật mới ứng dụng hệ thống phun xăng trên các xe
của hãng Toyota. Sau đó các hãng khác như Nissan của Nhật cũng ứng dụng kiểu
L-Jetronic thay cho bộ chế hoà khí.
3. Các yêu cầu của hệ thống phun xăng.
• Tỉ lệ không khí và nhiên liệu phải thích hợp với các chế độ làm việc của
động cơ.
• Hạt nhiên liệu cung cấp phải nhỏ và phần lớn phải ở dạng hơi.
• Hỗn hợp phải đồng nhất trong xy lanh và như nhau ở mỗi xy lanh.
• Thời gian hình thành hỗn hợp phải đáp ứng tốt khi động cơ làm việc ở số
vòng quay cao.
• Hỗn hợp cung cấp phải phù hợp với sự ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất môi
trường và nhiệt độ của động cơ.
• Lượng nhiên liệu sử dụng phải có chất lượng tốt.
a. Tỉ lệ hỗn hợp.
Công suất động cơ, suất tiêu hao nhiên liệu và thành phần của khí thải phụ
thuộc vào tỉ lệ hỗn hợp đưa vào động cơ.
Trong quá trình làm việc, chế độ tốc độ và tải của động cơ luôn thay đổi. Theo
lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu thì phải cần 14,7 kg không khí hay
A/F = 14,7/1.
Trong thực tế phạm vi tải và tốc độ động cơ thay đổi rất rộng, để đáp ứng với
từng chế độ làm việc, thì tỉ lệ hỗn hợp phải được cung cấp đúng với đặc tính làm
việc của động cơ theo các chế độ như: Tải nhỏ, một phần tải, đầy tải, tăng tốc…
- Khi khởi động lạnh.
Khi động cơ lạnh, do nhiệt độ động cơ thấp nên nhiên liệu khó bay hơi và
lượng nhiên liệu bám vào vách đường ống nạp và vách buồng đốt nhiều, nên hỗn
hợp bò nghèo. Do đó phải có sự phun thêm nhiên liệu để bù trừ hiện tượng trên,
giúp cho động cơ khởi động dễ dàng và nhanh chóng khi lạnh.
Sau khi khời động ở nhiệt độ thấp, sự làm giàu hỗn hợp phải được tiếp tục
trong một khoảng thời gian ngắn để bù trừ hỗn hợp không khí xấu do ngưng tụ,

giúp cho động cơ làm việc tốt hơn từ lúc khởi động chuyển sang chế độ cầm chừng.
- Chế độ làm ấm.
Tiếp theo sự khởi động lạnh, sự làm giàu hỗn hợp phải được coi là cần thiết,
để bù trừ lượng nhiên liệu ngưng tụ trên thành đường ống nạp, vách xy lanh… cho
Hệ thống phun xăng điện tử

5


đến khi nhiệt độ động cơ đạt bình thường. Ở chế độ này tốc độ cầm chừng động cơ
cao hơn bình thường, còn gọi là cầm chừng nhanh.
- Khi tăng tốc.
Sự mở đột ngột của cánh bướm ga làm cho áp thấp sau cánh bướm ga giảm đột
ngột, nhưng áp thấp trên cánh bướm ga gia tăng không kòp sẽ làm cho hỗn hợp
nghèo đi tức thời. Hiện tượng này được khắc phục bằng cách làm giàu hỗn hợp để
đảm bảo cho động cơ tăng tốc đạt hiệu quả nhất.
- Chế độ tải trung bình.
Ở chế độ này đòi hỏi phải có sự tiêu hao nhiên liệu là nhỏ nhất, đảm bảo tính
tiết kiệm. Đồng thời phải đảm bảo được vấn đề ô nhiểm môi trường (χ = 1).
- Chế độ đầy tải.
Ở chế độ này đòi hỏi công suất của động cơ phát ra là lớn nhất, do vậy hỗn
hợp đòi hỏi phải giàu nhiên liệu ( χ = 0,85 – 0,95).
- Tốc độ cầm chừng.
Hệ thống phun xăng cung cấp một lượng hỗn hợp cần thiết ở chế độ cầm
chừng. Tùy theo điều kiện của động cơ nóng hay lạnh mà lượng hỗn hợp được cung
cấp cho động cơ nhiều hay ít, chủ yếu để khắc phục ma sát.
- Chế độ giảm tốc đột ngột.
Khi giảm tốc đột ngột, sự cung cấp nhiên liệu cho động cơ là không cần thiết.
Đồng thời do độ chân không tăng mạnh ở sau bướm ga làm cho nhiên liệu phun ra
nhiều hơn. Chính vì vậy, phải cắt nhiên liệu khi giảm tốc để tiết kiệm nhiên liệu và

chống ô nhiểm môi trường.
- Chế độ hạn chế tốc độ.
Số vòng quay của động cơ xăng được giới hạn để đảm bảo động cơ không bò
hỏng do lực quán tính gây nên. Ở động cơ phun xăng chế độ hạn chế tốc độ được
thực hiện bằng cách cắt nhiên liệu hoàn toàn đến các kim phun khi số vòng quay
của động cơ vượt qúa qui đònh của nhà chế tạo.
b. Hệ số không khí χ:
Là tỉ số giữa không khí nạp thực tế vào các xy lanh của động cơ và lượng không
khí theo lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu.
Căn cứ vào đònh nghóa trên chúng ta có các trường hợp sau:
 Khi χ = 1 thì lượng không khí nạp thực tế bằng với lượng không khí
lý thuyết.
 Khi χ < 1 hỗn hợp cháy thiếu không khí hay gọi là hỗn hợp giàu
nhiên liệu. Khi χ = 0,85 – 0,95 thì tốc độ cháy đạt cực đại, công suất
động cơ phát ra là lớn nhất, nhưng sự tiêu hao nhiên liệu gia tăng.
 Khi χ > 1 lượng không khí nạp nhiều, hỗn hợp nghèo nhiên liệu.
Động cơ làm việc ở chế độ tiết kiệm nhưng công suất động cơ thấp
hơn.
 Khi χ > 1,3 hỗn hợp quá nghèo và sự cháy kéo dài.
Hệ thống phun xăng điện tử

6


Hình 1.1. Đồ thò tính năng động cơ phụ thuộc vào hệ số dư lượng không khí
Theo đồ thò chúng ta thấy, công suất động cơ Ne, suất tiêu hao nhiên liệu ge và
hàm lượng khí CO, HC, NOx… có trong khí thải ảnh hưởng rất nhiều theo hệ số
không khí χ và không có một giá trò χ nào thích hợp cho mọi chế độ làm việc của
động cơ.
Trong thực tế người ta thấy rằng, hệ số không khí χ = 0,90 – 1,10 là thích hợp

nhất. Để đạt được giới hạn này, người ta phải đo lưu lượng không khí nạp vào động
cơ, từ đó cung cấp lượng nhiên liệu phù hợp với lượng không khí nạp.
 Khi χ = 1,1 – 1,2 thì suất tiêu hao nhiên liệu ge là bé nhất, lượng không khí
nạp thừa khoảng 10 – 20%.
 Khi χ = 1,1 – 1,2 thì hàm lượng khí CO và HC có trong khí thải là bé nhất,
nhưng hàm lượng ôxyt Nitơ sinh ra lại là lớn nhất.
Để có được hòa khí đáp ứng tốt nhất các yêu cầu làm việc của động cơ thì
điều khiển phun xăng bằng điện tử là phương pháp tối ưu nhất hiện nay. Nó vừa
nâng cao được công suất của động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và hạn chế ô nhiểm
môi trường là tốt nhất.
- Nhiên liệu được cung cấp bằng một bơm dẫn động bằng điện.
- Nhiên liệu phun nhờ sự mở của các van kim phun. Bên trong các kim phun
có các van được điều khiển đóng mở bằng một cuộn dây khi có dòng điện đi qua
nó.
- Các kim phun được điều khiển từ bộ điều khiển điện tử, gọi tắt là ECU
(Electronic Control Unit). ECU điều khiển khiển các kim phun bằng xung điện
dạng xung vuông, có chiều dài xung thay đổi. Dựa vào chiều dài xung này các kim
phun sẽ mở với thời gian dài hay ngắn, từ đó đònh lượng nhiên liệu phun nhiều hay
ít.
- ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến để xác đònh tình trạng hoạt động của
động cơ, điều kiện môi trường, từ đó điều khiển thời gian phun nhiên liệu.
4. Cấu trúc hệ thống điều khiển phun xăng điện tử.
Hệ thống phun xăng điện tử

7


Để biết được các điều kiện làm việc của động cơ và điều khiển lượng phun
xăng là tối ưu và điều khiển các hệ thống có liên quan thì cấu trúc của hệ thống
điều khiển phun xăng điện tử gồm các phần như sơ đồ sau:

Hình1.2. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển phun xăng điện tử
5. Ưu điểm của hệ thống phun xăng.
a. Khởi động động dễ dàng và nhanh chóng:
•
Trong quá trình khởi động lượng nhiên liệu phun cơ bản căn cứ vào tín
hiệu khởi động STA từ contact máy và cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Lượng
phun hiệu chỉnh thêm nhiên liệu được lấy từ cảm biến nhiệt độ không khí nạp và
điện áp của ắc quy.
•
Thời điểm đánh lửa sớm ứng với chế độ khởi động.
•
Van ISC mở tối đa để khởi động dễ dàng.
b. Hỗn hợp không khí nhiên liệu của các xy lanh được phân phối đồng đều.
c. Tỉ lệ hỗn hợp được đáp ứng tối ưu ở mọi chế độ làm việc của động cơ.
d. Do không sử dụng độ chân không để hút nhiên liệu như bộ chế hoà khí.
Do vậy người ta tăng đường kính và chiều dài của đường ống nạp để làm giảm sức
cản và tận dụng quán tính lớn của dòng khí để nạp đầy. Ngoài ra, người ta còn

Hệ thống phun xăng điện tử

8


dùng các phương án như thay đổi chiều dài đường ống nạp hoặc dùng hai đường
ống nạp cho mỗi xy lanh để tăng hiệu quả nạp cho động cơ.
e. Ở chế độ cầm chừng nhanh, tốc độ cầm chừng của động cơ được điều
khiển từ van không khí hoặc van điều khiển tốc độ cầm chừng, nên tốc độ cầm
chừng nhanh thay đổi đều và rất ổn đònh theo nhiệt độ của nước làm mát.
f. Nhiên liệu được cung cấp qua kim phun ở dạng sương dưới một góc độ

phun hợp lý nên sự hình thành hỗn hợp đạt hiệu quả cao hơn bộ chế hoà khí.
g. Điều khiển cắt nhiên liệu khi giảm tốc nhằm tiết kiệm được nhiên liệu và
giải quyết được vấn đề ô nhiểm môi sinh.
h. Lượng khí thải được kiểm tra để hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun cho
chính xác…
Từ các ưu điểm trên nên ở động cơ phun xăng người ta nâng cao được công
suất, hiệu suất, tỉ số nén của động cơ và giải quyết được phần lớn vấn đề ô
nhiểm môi sinh.

Hệ thống phun xăng điện tử

9


BÀI 2. NHẬN DẠNG HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
Hệ thống phun xăng điện tử được ra đời nhằm khắc phục sự bất lợi của hệ
thống phun xăng kiểu cơ khí. Nó có ưu điểm là loại bỏ hoàn toàn việc đònh lượng
và phân phối nhiên liệu bằng cơ khí. Hệ thống phun xăng kiểu cơ khí có đặc điểm:
Nó là hệ thống phun đa điểm, các kim phun phun liên tục, áp suất phun thay đổi và
để đònh lượng nhiên liệu phun bằng cách người ta thay đổi áp suất phun. Còn ở hệ
thống phun xăng điện tử, nó là hệ thống phun xăng đơn điểm hoặc đa điểm, áp suất
phun của kim phun được giữ không đổi, kim phun phun gián đoạn và có chu kỳ, để
đònh lượng nhiên liệu phun bằng cách người ta thay đổi thời gian mở kim phun.

Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử
Hệ thống phun xăng điện tử

10

1. Phân loại hệ thống phun xăng điện tử:
Theo cách bố trí kim phun, hệ thống phun xăng điện tử chia là 2 loại:
- Hệ thống phun đơn điểm: Là hệ thống phun xăng điện tử, người ta sử dụng
một hoặc hai kim phun bố trí ở trung tâm để phân phối nhiên liệu cho các xy lanh
của động cơ. Ở kiểu này sự phân phối nhiên liệu cho các xy lanh gần giống động
cơ sử dụng bộ chế hòa khí.
- Hệ thống phun xăng đa điểm: Số lượng kim phun được bố trí bằng với số xy
lanh của động cơ. Các kim phun được bố trí trên đường ống nạp, bên cạnh xú pap
nạp.

Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử đơn điểm và đa điểm
Căn cứ vào phương pháp kiểm tra lưu lượng không khí nạp, người ta chia hệ
thống phun xăng điện tử làm hai kiểu như sau.
- Kiểu D – EFI.

Hệ thống phun xăng điện tử

11


Ở kiểu này lưu lượng không khí nạp được kiểm tra gián tiếp bằng cách kiểm tra
độ chân không sau bướm ga bằng một cảm biến gọi là cảm biến chân không
(Vacuum Sensor). Độ chân không trong đường ống nạp được chuyển thành tín
hiệu điện áp và được ECU xác đònh
- Kiểu L – EFI.
Ở kiểu này bộ đo gió được đặt sau lọc gió. Do vậy tất cả lượng không khí nạp
vào động cơ đều được kiểm tra trực tiếp bởi bộ đo gió và tín hiệu này được
ECU xác đònh.

Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử kiểu L-EFI và D-EFI

Theo nội dung điều khiển hệ thống phun xăng điện tử có thể chia làm hai loại:
- Hệ thống kiểu L-Jetronic. (EFI)
Ở hệ thống này người ta sử dụng các cảm biến bố trí xung quanh của động
cơ và ECU dùng các tín hiệu này chỉ để điều khiển thời gian mở của các kim phun.
- Hệ thống Motronic. ( TCCS, ECCS, PGM-FI, MPI…)
Hệ thống Motronic được hiểu là hệ thống điều khiển phun nhiên liệu và
điều khiển thời điểm đánh lửa sớm bằng điện tử. Ngoài ra nó còn có một số chức
năng điều khiển khác như điều khiển tốc độ cầm chừng, hệ thống chẩn đoán...
ECU động cơ còn là ECU chính để điều khiển các hệ thống khác trên ôtô như: Hệ
thống phanh chống hãm cứng, hệ thống điều hòa không khí, điều khiển hộp số
bằng điện tử, hệ thống túi khí, hệ thống treo điện tử, hệ thống điều khiển lực kéo…
Ngày nay, người ta đang nghiên cứu để ứng dụng một kiểu phun xăng kiểu
khác đó là hệ thống phun xăng trực tiếp. Có nghóa là các kim phun sẽ phun nhiên
liệu trực tiếp vào xy lanh của động cơ.

Hệ thống phun xăng điện tử

12


Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử đơn điểm và đa điểm
2. Cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử:
Hệ thống phun xăng điện tử gồm 3 phần:
- Hệ thống nhiên liệu xăng gồm: Thùng xăng, bơm xăng, lọc xăng, giàn phân
phối, van điều áp, các vòi phun xăng và hệ thống ống xăng.

Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu xăng của hệ thống phun xăng điện tử
-

Hệ thống nạp khí gồm: Lọc gió, bộ đo gió, bướm ga, vít CO, van không tải

Hệ thống phun xăng điện tử

13


Hình 2.6. Sơ đồ hệ thống nạp khí của hệ thống phun xăng điện tử
-

Hệ thống điện điều khiển hệ thống phun xăng điện tử gồm:

+ Hệ thống tín hiệu đầu vào gồm các cảm biến và công tắc: Cảm biến lượng khí
nạp, cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến vò trí trục cam, cảm biến vò trí bướm ga,
cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến oxy, cảm
biến kích nổ …
+ Bộ điều khiển trung tâm ECU
+ Các bộ chấp hành: Vòi phun, van không tải, hệ thống chẩn đoán …

Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống điện điều khiển phun xăng điện tử

Hệ thống phun xăng điện tử

14


BÀI 3. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU XĂNG
1. Sơ đồ hệ thống
Hệ thống bao gồm: thùng nhiên liệu, bơm nhiên liệu, lọc nhiên liệu, các
đường ống, bộ dập dao động, ống phân phối, các kim phun, kim phun khởi động và
bộ điều áp.

Thùng nhiên liệu

Bơm nhiên liệu

Lọc nhiên liệu

Bộ dập dao động

Đường ống hồi

Bộ điều áp

Ống phân phối

Kim phun khởi động

Các kim phun
15

Hệ thống phun xăng điện tử

Các xy lanh


Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu xăng của hệ thống phun xăng điện tử
Khi bơm nhiên liệu chuyển động, nó sẽ hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu
cung cấp qua bộ lọc nhiên liệu đến bộ dập dao động để đi vào ống phân phối. Tại
ống phân phối nhiên liệu được cung cấp đến các kim phun, kim phun khởi động và
lượng nhiên liệu thừa đi qua bộ điều áp theo đường ống hồi trở về thùng chứa

nhiên liệu.
2. Các bộ phận của hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử
2.1. Bơm xăng.
Bơm xăng được đặt bên trong hoặc bên ngoài thùng xăng, nó được sử dụng
rộng rãi là kiểu rotor con lăn hoặc kiểu tuốc bin. Bơm được dẫn động bằng động cơ
điện một chiều 12 vôn. Khi bơm quay, nó sẽ hút xăng từ thùng xăng và cung cấp
dưới một áp suất nhất đònh đến lọc xăng, đi qua bộ dập dao động để vào ống phân
phối. Lượng xăng thừa qua bộ điều áp trở về thùng chứa. Tại ống phân phối xăng
sẽ được cung cấp đến kim phun khởi động lạnh và cung cấp đến các kim phun bố
trí trên đường ống nạp của động cơ. Dưới tác dụng của áp suất xăng, khi van kim
mở xăng được phun gián đoạn vào đường ống nạp và có chu kỳ.
Áp suất xăng do bơm cung cấp vào khoảng 3,5 đến 6,0 kg/cm 2, nhưng áp
suất xăng trong hệ thống khoảng 2,7 đến 3,1 kg/cm2 do sự khống chế bởi bộ điều
áp.
Cấu tạo bơm xăng gồm các phần chính là Động cơ điện, đầu bơm và các van

Hệ thống phun xăng điện tử

16


Hình 3.2. Cấu tạo bơm xăng điện
a. Động cơ điện.
Động cơ điện dẫn động bơm là động cơ điện một chiều 12 vôn với các cực từ
là nam châm vónh cửu. Như vậy chiều quay của rotor phải được xác đònh trước để
bơm làm việc đúng. Để đơn giản trong qúa trình lắp ráp, trên các cực của động cơ
điện có đánh dấu (+) và (-). Ngoài ra đường kính các cực còn được chế tạo khác
nhau tương ứng với các khoen điện để đảm bảo cho rotor quay đúng chiều qui đònh.
b. Đầu bơm.
- Đầu bơm loại rô to

Khi có dòng điện 12 vôn cung
cấp cho động cơ điện sẽ làm cho rotor
của động cơ điện quay. Khi rotor quay
làm cho đóa bơm quay theo làm cho
các con lăn văng ra ép sát vào vỏ
bơm và làm kín khoảng không gian
giữa các con lăn. Khoảng không gian
giữa hai con lăn khi quay có thể tích
tăng dần là mạch hút của bơm,
khoảng không gian có thể tích giảm
dần là mạch thoát của bơm.

Hình 3.3. Sơ đồ cấu tạo đầu bơm xăng loại rô to
Hệ thống phun xăng điện tử

17


Lượng nhiên liệu từ bơm cung cấp sẽ qua kẽ hở giữa rotor và stator của
động cơ điện, dưới tác dụng của áp suất nhiên liệu làm van một chiều mở và nhiên
liệu được cung cấp vào hệ thống. Van an toàn bố trí bên trong bơm có chức năng
khống chế áp suất cung cấp của bơm nhằm kéo dài tuổi thọ của bơm xăng.
- Đầu bơm loại turbine.
Kiểu bơm này được đặt bên
trong thùng nhiên liệu, nó gồm một
hoặc hai cánh bơm, khi rotor của động
cơ điện quay làm cho các cánh bơm
quay theo, các cánh nhỏ bố trí ở mép
ngoài sẽ đẩy nhiên liệu từ mạch hút ra
mạch thoát của bơm. Lượng nhiên liệu

cung cấp đi qua kẻ hở của rotor và
stator đẩy van một chiều mở để cung
cấp nhiên liệu vào hệ thống. Bên trong
bơm cũng có bố trí một van an toàn để
giảm áp lực cho bơm xăng.
Hình 3.4. Sơ đồ cấu tạo đầu bơm xăng loại turbine
Bơm bố trí bên trong thùng nhiên liệu có ưu điểm là cách âm tốt, luôn được
làm mát bởi nhiên liệu nhưng có khuyết điểm là bảo dưỡng và thay thế rất khó
khăn.
c. Van bơm.
Trong bơm xăng có 2 cụm van đó là van một chiều và van an toàn. Van một
chiều được bố trí ở đường ra của bơm, nó dùng để tạo một áp suất dư trong hệ
thống khi động cơ dừng. Điều này sẽ làm cho động cơ khởi động dễ dàng và nhanh
chóng. Trong trường hợp dừng động cơ khi động cơ nóng, nhiệt độ xăng trong
đường ống bố trí xung quanh ôtô sẽ gia tăng, áp suất dư trong hệ thống sẽ ngăn
ngừa được sự tạo bọt trong xăng
Van an toàn sẽ mở xả xăng nếu vì một lý do nào đó áp suất xăng trong hệ
thống vượt quá giới hạn quy đònh thì van mở xả xăng về thùng chứa.
2.2. Mạch điện điều khiển bơm xăng.
Về mặt nguyên lý thì mạch điện điều khiển bơm xăng của các hãng gần
giống nhau, chúng chỉ khác nhau về một số đặc trưng riêng từng hãng. Sau đây
chúng tôi trình bày một số sơ đồ mạch điện mà chúng ta thường gặp ở Việt Nam
của tất cả các loại hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử.
Hãng Toyota.
Mạch điện điều khiển bơm xăng của Hãng Toyota bao gồm các kiểu sau.
Hệ thống phun xăng điện tử

18

1. Điều khiển bơm xăng 1 tốc độ.
* Điều khiển On/Off bởi ECU.
Kiểu 1:

Hình 3.5. Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng bằng ECU
• Khi contact máy từ Off -> On, dòng điện từ cực IG của contact máy -> cuộn
dây rơ le chính EFI, làm cho tiếp điểm rơ le chính đóng.
• Khi contact máy ở vò trí ST, dòng qua cuộn dây L 2 -> tiếp điểm rơ le bơm
đóng. Lúc này có dòng điện từ dương ắc quy -> tiếp điểm rơ le chính -> tiếp điểm
rơ le bơm (Open Circuit Relay) -> bơm xăng làm cho bơm quay.
• Khi động cơ hoạt động: Tín hiệu số vòng quay Ne -> ECU, ECU điều khiển
transistor T mở, dòng điện -> cuộn dây L 1 làm cho tiếp điểm rơ le bơm tiếp tục
đóng và bơm tiếp tục quay.
• Khi contact máy từ On chuyển sang Off bơm tiếp tục quay trong khoảng 2
giây.
Tóm lại: Bơm nhiên liệu chỉ quay khi.
- Contact máy ở vò trí ST.
- Contact máy On và có tín hiệu số vòng quay gữi về ECU.
- Contact máy On và cực +B nối với Fp ở đầu kiểm tra.
Kiểu thứ 2:
Hiện nay để đơn giản hóa trong mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu, hãng
Toyota và một số hãng khác sử dụng rơ le bơm gồm một tiếp điểm và một cuộn
dây. Phương pháp điều khiển giống hãng Honda.

Hệ thống phun xăng điện tử

19


Hình 3.6. Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng bằng ECU đơn giản hóa

• Khi contact máy On: Dòng điện từ cực IG contact máy cung cấp cho cuộn
dây của rơ le chính, làm cho tiếp điểm rơ le chính đóng.
• Khi khởi động: Dòng điện từ cực ST -> STA(ECU). ECU điều khiển
transistor mở -> dòng điện đi qua cuộn dây rơ le bơm. Dòng điện cung cấp cho bơm
xăng như sau: + Accu -> tiếp điểm rơ le chính -> tiếp điểm rơ le bơm -> bơm xăng.
• Khi động cơ hoạt động, có tín hiệu số vòng quay động cơ Ne gữi về ECU,
ECU tiếp tục điều khiển để giữ cho tiếp điểm rơ le bơm đóng và bơm tiếp tục quay.
• Khi contact máy từ On chuyển sang Off bơm tiếp tục quay trong khoảng thời
gian là 2 giây.
Tóm lại: Bơm xăng quay khi.
- Contact máy ở vò trí ST.
- Contact máy On và có tín hiệu số vòng quay gữi về ECU.
- Contact máy On và cực +B nối với Fp ở đầu kiểm tra
b. Điều khiển On/Off bằng contact bơm.
Contact điều khiển bơm xăng được bố trí bên trong bộ đo gió van trượt. Khi
động cơ hoạt động, không khí đi qua tấm cảm biến của bộ đo gió làm cho contact
điều khiển bơm xăng On.
•

Khi contact máy từ Off chuyển sang On, rơ le chính đóng.

•
Khi contact máy ở vò trí ST, dòng điện qua cuộn dây L 2 -> tiếp điểm rơ
le bơm đóng và bơm quay.
•
Khi động cơ hoạt động, không khí đi qua bộ đo gió làm cho contact điều
khiển bơm đóng. Dòng điện từ rơ le chính qua cuộn dây L 1 làm cho tiếp điểm rơ le
bơm tiếp tục đóng và bơm tiếp tục quay.

Hệ thống phun xăng điện tử

20


•
Khi động cơ dừng và contact máy On, không có không khí đi qua bộ đo
gió, tiếp điểm điều khiển bơm xăng mở, không có dòng qua cuộn dây L1 và bơm
dừng quay.

Hình 3.7. Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng bằng công tắc
Tóm lại: Bơm xăng chỉ quay khi.
Contact máy ở vò trí ST.
Contact máy On và contact điều khiển bơm xăng On.
Contact máy On và cực +B nối với Fp ở đầu kiểm tra.
2. Điều khiển bơm xăng nhiều tốc độ.
a. Điều khiển bơm quay hai tốc độ: Dùng rơ le và Điện trở:
Kiểu 1:
•
Ở tốc độ chậm: Khi động cơ hoạt động ở tốc độ chậm, ECU điều khiển
để nối mát cho cực Fp ở ECU, dòng điện qua cuộn dây rơ le bơm và về mát ở ECU,
tiếp điểm rơ le bơm bò hút xuống ở vò trí B và dòng điện cung cấp cho bơm xăng
như sau: + ắc quy qua tiếp điểm rơ le chính qua tiếp điểm rơ le mở mạch qua tiếp
điểm rơ le bơm qua điện trở qua bơm xăng. Bơm quay ở tốc độ chậm để giảm sự
mài mòn của bơm.

Hệ thống phun xăng điện tử

21

Hình 3.8. Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng 2 tốc độ dùng rơ le và điện trở
•
Ở tốc độ cao và khi khởi động: ECU không điều khiển nối mát cho
cuộn dây rơ le bơm, lò xo kéo tiếp điểm rơ le bơm bật trở lại vò trí A và dòng điện
cung cấp cho bơm không qua điện trở nên bơm hoạt động ở số vòng quay cao.
•
Nguyên lý hoạt động của rơ le chính và rơ le mở mạch hoạt động tương
tự như các kiểu trên.

Hình 3.9. Sơ đồ mạch điện rơ le điều khiển bơm xăng
Kiểu 2:
Ở kiểu này khác kiểu trên là khi khởi động, có tín hiệu khởi động từ
contact máy ở vò trí ST gởi về ECU ở cực STA, ECU điều khiển transistor bên dưới
mở, nên rơ le mở mạch là On làm cho bơm nhiên liệu quay khi khởi động.

Hệ thống phun xăng điện tử

22


Hình 3.10. Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng 2 tốc độ dùng rơ le và điện trở
b. Điều khiển bơm quay hai tốc độ: Dùng ECU bơm nhiên liệu
Phương pháp điều khiển tương tự các kiểu khác, nhưng người ta sử dụng
một ECU (ECM) bơm nhiên liệu để điều khiển. Trong hệ thống này sự điều khiển
bơm quay hoăïc dừng và điều khiển tốc độ của bơm xăng cơ bản dựa vào tín hiệu từ
ECU của động cơ để điều khiển ECU bơm nhiên liệu. Trong ECU của bơm nhiên
liệu có trang bò hệ thống tự chẩn đoán mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu. Khi
có trục trặc xảy ra, các tín hiệu được gởi từ cực DI tới ECU động cơ.

Hình 3.11. Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng 2 tốc độ dùng ECU

Tốc độ cao: Trong quá trình khởi động hoặc tải lớn, ECU gởi tín hiệu số vòng
quay cao vào khoảng 5 vôn tới cực FPC của ECU bơm nhiên liệu. ECU bơm nhiên
liệu sẽ cung cấp nguồn 12 vôn cho bơm xăng hoạt động.
Tốc độ thấp: Sau khi khởi động, nếu động cơ hoạt động ở tốc độ cầm chừng
hoặc tải nhỏ, ECU động cơ sẽ cho ra tín hiệu điện áp khoảng 2,5 vôn tới ECU bơm
và ECU của bơm nhiên liệu sẽ cung cấp một điện áp khoảng 9 vôn để cho bơm
hoạt động ở tốc độ chậm.
c. Điều khiển bơm 3 tốc độ: Dùng ECU bơm nhiên liệu
Với hệ thống này, bơm xăng được điều khiển hoạt động ở tốc độ chậm, tốc độ
trung bình và tốc độ cao.
Tốc độ cao: Khi động cơ khởi
động, hoặc khi hoạt động ở chế độ tải
lớn hoặc số vòng quay cao, ECU sẽ gữi
Hệ thống phun xăng điện tử

23


tín hiệu điện áp là 5 vôn tới ECU của
bơm nhiên liệu. ECU bơm nhiên liệu sẽ
cung cấp điện áp ắc quy (12v) tới bơm
nhiên liệu và bơm sẽ hoạt động ở số
vòng quay cao

Tốc độ trung bình: Khi động cơ hoạt động ở tải lớn và tốc độ động cơ chậm,
ECU sẽ gữi tín hiệu điện áp là 2,5 vôn để điều khiển bơm nhiên liệu. ECU bơm
nhiên liệu cung cấp điện áp là 10 vôn cho bơm và bơm hoạt động ở tốc độ trung
bình.

Hình 3.12. Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng 3 tốc độ bằng ECU

Tốc độ chậm: Khi động cơ chạy ở chế độ cầm chừng hoặc tải nhẹ, ECU sẽ gữi
một tín hiệu điện áp là 1,3 vôn tới ECU bơm nhiên liệu. ECU bơm nhiên liệu cung
cấp điện áp 8,5 vôn tới bơm xăng để giảm tiếng ồn và giảm điện năng cung cấp
cũng như kéo dài tuổi thọ của bơm.
Hãng Honda.
Hãng Honda sử dụng bộ đo gió kiểu kiểm tra độ chân không trong đường
ống nạp (Vacuum Sensor). Bơm nhiên liệu được bố trí bên trong thùng nhiên liệu,
rơ le chính và rơ bơm được ghép chung lại với nhau được gọi là rơ le PGM - FI.

Hệ thống phun xăng điện tử

24


Hình 3.13. Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng bằng ECU của Honda

Khi contact máy On có dòng điện qua cuộc dây L 1 của rơ le chính -> tiếp
điểm rơ le chính đóng. Khi tiếp điểm đóng thì sẽ có điện cung cấp cho ECU và các
kim phun.

Khi ECU tiếp nhận dòng điện cung cấp từ contact máy ở cực +B thì nó sẽ
điều khiển dòng điện qua cuộn dây L2 trong thời gian là 2 giây -> tiếp điểm rơ le
bơm đóng -> bơm quay 2 giây để cung cấp áp lực nhiên liệu tức thời cho hệ thống.

Khi contact máy ở vò trí khởi động, có tín hiệu khởi động từ cực ST của
contact máy -> ECU . ECU sẽ điều khiển dòng điện qua cuộn dây L2 và bơm quay.

Khi động cơ hoạt động, có tín hiệu số vòng quay (Crank) -> ECU và
ECU tiếp tục điều khiển bơm xăng hoạt động.


Khi động cơ dừng, ECU cắt dòng điện qua cuộn dây L 2 làm cho tiếp
điểm rơ le bơm mở và bơm ngừng quay.

Khi xoay contact máy ở vò trí Off thì không có dòng qua cuộn dây L 1 và
tiếp điểm rơ le chính mở.
Tóm lại: bơm xăng chuyển động khi.
-

Contact máy từ Off chuyển sang On (Quay 2 giây).
Khi khởi động động cơ.
Khi động cơ hoạt động.

Các hãng Isuzu – Daewoo - Ford.
Nguyên lý làm việc tương tự như hãng Honda.
 Khi contact máy On thì bơm quay.
 Khi khởi động thì bơm quay.
 Khi động cơ hoạt động và ECM tiếp nhận xung tín hiệu số vòng quay
động cơ thì nó sẽ điều khiển bơm quay.
 Khi contact máy On, nhưng ECM (Electronic Control Module) không tiếp
nhận các xung đánh lửa trong khoảng thời gian từ 2 đến 3 giây thì nó sẽ điều khiển
bơm Off.

Hệ thống phun xăng điện tử

25