CẢI TIẾN VÀ XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ECU TRÊN MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 98

CẢI TIẾN VÀ XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN ECU TRÊN MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ
TOYOTA CAMRY 98

Tác giả:
HỒ NGỌC HOÀNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Công nghệ kỹ thuật ô tô

Giáo viên hướng dẫn:
Thạc sỹ BÙI CÔNG HẠNH

Tháng 6 năm 2012

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập ở trường đại học Nông Lâm tp HCM đã để lại cho em
biết bao tình cảm tốt đẹp. Chúng em được sự dạy dỗ đầy nhiệt huyết của thầy cô, cũng
như sự giúp đỡ từ bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến:
 Cha Mẹ đã sinh thành, nuôi dưỡng, dạy bảo em nên người.
 Ban Giám Hiệu và Ban Chủ Nhiệm Khoa: Cơ Khí Công Nghệ.
 Toàn thể quý thầy cô đã giảng dạy chúng em trong suốt quá trình học tập.
 Thầy Th.S Bùi Công Hạnh đã hướng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện cho em
hoàn thành khóa luận này.
 Tất cả các bạn giúp sức để hoàn thành tốt khóa luận này.
Em nhận thức được rằng, chuyên môn và kinh nghiệm của em còn nhiều hạn chế,
mặc dù đã cố gắng để hoàn thành báo cáo nhưng vẫn không thể nào tránh khỏi những

thiếu sót. Em rất mong nhận được nhiều hơn nữa những ý kiến đóng góp quý báu của
quý thầy cô.
Kính chúc: Quý thầy cô sức khỏe dồi dào để dìu dắt thế hệ trẻ tương lai của đất
nước ngày càng tiến xa hơn.
Xin chân thành cảm ơn.

Đại học Nông Lâm tp HCM, tháng 6 năm 2012
Sinh viên: Hồ Ngọc Hoàng

ii


TÓM TẮT
1. Tên đề tài.
“Thiết kế, cải tiến và xây dựng các bài thực hành thí nghiệm hệ thống điều
khiển trên mô hình động cơ TOYOTA CAMRY 98”.
2. Thời gian và địa điểm thực hiện.
- Thời gian thực hiện: Từ ngày 19/03/2012 đến ngày 24/04/2012.
- Địa điểm thực hiện:
 Trường trung cấp nghề Củ Chi, tp HCM.
 Xưởng thực hành thí nghiệm ô tô khoa cơ khí trường Đại
học Nông Lâm tp HCM.
3. Mục đích đề tài.
- Thiết kế, cải tiến hệ thống điều khiển trên mô hình động cơ phun xăng
TOYOTA CAMRY 98.
 Đi lại và ghi tên các đường dây điện từ các cảm biến đến hộp điều
khiển (ECU).
 Ghi tên vị trí các cực trên các cảm biến.
 Gắn thêm đồng hồ báo áp suất nhiên liệu.
 Ghi tên các cầu chì, relay của hệ thống.

 Gắn thêm đèn báo mã code (mã hư hỏng).
- Xây dựng các bài thực hành: Giúp cho sinh viên ứng dụng ngay bài học lý
thuyết vào bài học thực hành.
- Sinh viên có điều kiện quan sát hệ thống điều khiển ECU trên mô hình động cơ
một cách trực quan, dễ cảm nhận được hình dạng và vị trí các chi tiết lắp đặt
trên mô hình hệ thống phun xăng điện tử EFI (Electronic Fuel Injection).
- Giúp sinh viên kiểm tra và đo đạc các thông số dễ dàng hơn trên mô hình động
cơ phun xăng.
4. Phƣơng pháp thực hiện.
- Phương pháp lý thuyết: Tra cứu các tài liệu có liên quan.
- Phương pháp thực nghiệm:
iii


 Thiết kế sa bàn.
 Dùng băng keo giấy đánh dấu vị trí các đầu dây điện.
 Đi toàn bộ lại dây hệ thống điều khiển, ECU cho mô hình động
cơ.
 Xây dựng các bài thực hành thí nghiệm trên mô hình động cơ.
5. Kết quả.
- Mô hình động cơ phun xăng TOYOTA CAMRY 98 hoạt động hoàn chỉnh (khi
đã thay thế hộp điều khiển ECU động cơ).
- Sinh viên có thể quan sát mô hình động cơ một cách trực quan, sinh động hơn.
- Tiến hành thực hiện các bài thực hành trên mô hình động cơ góp phần giúp sinh
viên hiểu rõ lý thuyết đã học.

iv


MỤC LỤC

Trang
Trang tựa........................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ....................................................................................................................... ii
Tóm tắt ............................................................................................................................ iii
Mục lục ............................................................................................................................ v
Danh sách các hình ........................................................................................................ vii
Danh sách các bảng ........................................................................................................ ix
Danh sách các từ viết tắt .................................................................................................. x
Chƣơng 1 MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1.1.

Đặt vấn đề. ...................................................................................................... 1

1.2.

Mục đích đề tài. .............................................................................................. 1

Chƣơng 2 TỔNG QUAN ............................................................................................... 2
2.1.

Tổng quan mô hình động cơ. .......................................................................... 2

2.2.

Các thông số kỹ thuật về động cơ phun xăng TOYOTA CAMRY 98........... 3

2.3.

Các loại cảm biến mô hình. ............................................................................ 4

2.4.

Lịch sử phát triển hệ thống phun xăng điện tử EFI. ....................................... 4

2.5.

Các cảm biến và vị trí lắp đặt. ...................................................................... 11

2.5.1.

Cảm biến vị trí bướm ga. .......................................................................... 11

2.5.2.

Cảm biến nhiệt độ khí nạp và nhiệt độ nước............................................. 14

2.5.3.

Cảm biến vị trí trục khuỷu và vị trí trục cam. ........................................... 15

2.5.4.

Cảm biến áp suất tuyệt đối đường nạp ……………….............................18

2.5.5.

Cảm biến kích nổ. ..................................................................................... 19

2.5.6.

Cảm biến oxy. ........................................................................................... 19

2.5.7.

Công tắc áp suất nhớt. ................................................................................ 21

2.5.8.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu. ................................................................... 21

2.5.9.

Công tắc nhiệt thời gian. ........................................................................... 24

2.5.10. Vòi phun xăng. .......................................................................................... 25
Chƣơng 3 PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN ................................................... 26
3.1.

Địa điểm thực hiện. ...................................................................................... 26
v


3.2.

Phương tiện. .................................................................................................. 26

3.3.

Phương pháp. ................................................................................................ 26

Chƣơng 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................... 27
4.1.

Mô tả trạng thái ban đầu của mô hình động cơ phun xăng. ......................... 27

4.2.

Kết quả sau khi thiết kế lắp đặt lại hệ thống................................................. 28

4.3.

Xây dựng các bài thực hành trên mô hình động cơ phun xăng. ................... 30

4.3.1.

An toàn khi thực hành. .............................................................................. 30

4.3.2

Tên các bài thực hành................................................................................ 31

Bài 1: Kiểm tra áp suất cuối kỳ nén ........................................................................ 31
Bài 2: Kiểm tra hệ thống đánh lửa .......................................................................... 33
Bài 3: Phương pháp cân lửa .................................................................................... 35
Bài 4: Kiểm tra điện áp và điện trở ......................................................................... 37
Bài 5: Kiểm tra hệ thống cung cấp nhiên liệu ........................................................ 39
Bài 6: Kiểm tra kim phun nhiên liệu ...................................................................... 41
Bài 7: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát ................................................... 43
Bài 8: Kiểm tra hệ thống bôi trơn ........................................................................... 45
Bài 9: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ không khí nạp .................................................. 46

Bài 10: Kiểm tra cảm biến vị trí cánh bướm ga...................................................... 47
Bài 11: Kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu và trục cam ....................................... 49
Bài 12: Kiểm tra cảm biến áp suất tuyệt đối đường nạp ........................................ 50
Chƣơng 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................... 52
5.1.

Kết luận. ........................................................................................................ 52

5.2.

Kiến nghị. ..................................................................................................... 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Mô hình động cơ phun xăng điện tử TOYOTA CAMRY 98......................... 2
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí hệ thống phun xăng đa điểm cơ bản ........................................... 8
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí hệ thống phun xăng động cơ TOYOTA 3S-FE ......................... 9
Hình 2.4. Cảm biến vị trí cánh bướm ga....................................................................... 11
Hình 2.5. Cảm biến vị trí cánh bướm ga loại tiếp điểm ............................................... 11
Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga ......................................................... 12
Hình 2.7. Cấu tạo, sơ đồ mạch điện và đường đặc tính của loại phần tử Hall ............. 13
Hình 2.8. Vị trí lắp đạt nhiệt độ nước làm mát ............................................................. 14
Hình 2.9. Cấu tạo, sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước ....................................... 14
Hình 2.10. Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước và nhiệt độ không khí nạp .................. 15

Hình 2.11. Vi trí lắp đạt cảm biến vị trí trục khuỷu và vị trí trục cam ......................... 15
Hình 2.12. Kết cấu, sơ đồ và đường đặc tính cảm biến vị trí trục cam ........................ 16
Hình 2.13. Kết cấu, sơ đồ và đường đặc tính cảm biến vị trí trục khuỷu ..................... 17
Hình 2.14. Vị trí lắp đạt cảm biến áp suất tuyệt đối đường nạp ................................... 18
Hình 2.15. Cấu tạo cảm biến áp suất đường ống nạp ................................................... 18
Hình 2.16. Kết cấu cảm biến kích nổ ............................................................................ 19
Hình 2.17. Đường đặc tính của cảm biến kích nổ ........................................................ 19
Hình 2.18. Cấu tạo của cảm biến oxy ........................................................................... 20
Hình 2.19. Sơ đồ và đường đặc tính cảm biến oxy....................................................... 20
Hình 2.20. Công tắc áp suất nhớt .................................................................................. 21
Hình 2.21. Vị trí lắp đặt công tắc áp suất nhớt ............................................................. 21
Hình 2.22. Bơm nhiên liệu ............................................................................................ 22
Hinh 2.23. Sơ đồ mạch điều khiển bơm xăng bằng ECU ............................................. 22
Hình 2.24. Bộ dập dao động ......................................................................................... 23
Hình 2.25. Lọc nhiên liệu ............................................................................................. 23
Hình 2.26. Cấu tạo và hoạt động của bộ điều áp .......................................................... 24
Hình 2.27. Công tắc nhiệt thời gian .............................................................................. 24
Hình 2.28. Vòi phun của hệ thống nhiên liệu EFI đa điểm .......................................... 25
vii


Hình 2.29. Vòi phun xăng kiểu điện từ......................................................................... 25
Hình 4.1. Mô hình động cơ phun xăng trước khi cải tiến ............................................. 27
Hình 4.2. Mô hình động cơ phun xăng sau khi thực hiện cải tiến ................................ 28
Hình 4.3. Hộp điều khiển ECU động cơ sau khi được cải tiến..................................... 28
Hình 4.4. Đồng hồ áp suất nhiên liệu ........................................................................... 29
Hình 4.5. Đèn báo mã lổi ............................................................................................. 29
Hình 4.6. Kiểm tra áp suất cuối kỳ nén ........................................................................ 32
Hình 4.7. Kiểm tra khe hở bugi .................................................................................... 34
Hình 4.8. Vị trí cân lửa trục khuỷu ............................................................................... 36

Hình 4.9. Dấu chuẩn của nhà chế tạo ........................................................................... 36
Hình 4.10. Vị trí kiểm tra điện áp ................................................................................ 37
Hình 4.11. Sơ đồ mạch điện bơm xăng......................................................................... 40
Hình 4.12. Đồng hồ đo áp suất nhiên liệu ................................................................... 41
Hình 4.13. Kiểm tra điện trở kim phun ......................................................................... 42
Hình 4.14. Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát .................................................. 44
Hình 4.15. Kiểm tra que thăm nhớt .............................................................................. 45
Hình 4.16. Công tắc đèn báo áp suất nhớt .................................................................... 45
Hình 4.17. Kiểm tra áp suất nhớt động cơ ................................................................... 46
Hình 4.18. Cảm biến nhiệt độ khí nạp .......................................................................... 47
Hình 4.19. Kiểm tra cảm biến vị trí cánh bướm ga ...................................................... 48
Hình 4.20. Vị trí cảm biến vị trí trục khuỷu và trục cam .............................................. 49
Hình 4.21. Kiểm tra cảm biến áp suất tuyệt đối không khí nạp ................................... 51

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của động cơ trên mô hình ................................................. 3
Bảng 2.2. Các cảm biến trên mô hình động cơ ............................................................... 4
Bảng 4.1. Giá trị đo áp suất cuối kỳ nén ....................................................................... 32
Bảng 4.2. Kết quả kiểm tra khe hở bugi ....................................................................... 34
Bảng 4.3. Kết quả kiểm tra điện áp ............................................................................... 38
Bảng 4.4. Kết quả kiểm tra điện trở .............................................................................. 39
Bảng 4.5. Kết quả đo điện trở kim phun ...................................................................... 43
Bảng 4.6. Giá trị tiêu chuẩn của cảm biến vị trí bướm ga ............................................ 48
Bảng 4.7. Giá trị tiêu chuẩn của cảm biến vị trí trục khuỷu và trục cam ..................... 50

ix

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

ECU: Engine Control Unit
ECM: Engine Control Modul
CAN: Control Area Network
DOHC: Double Over Head Camshafts
ESA: Electronic Spark Advance
EFI: Electronic Fuel Injection
MAP: Manifold Absolute Pressure
FI: Fuel Injection
EFI: Electronic Fuel Injection
A/F: Air/Fuel
SPI: Single Point Injection
BPI: BiPoint Injection
MPI: MultiPoint Injection
GDI: Gasonline Direct Injection
TPS: Throttle position Sensor
IATS: Intake air temperature sensor
ECTS: Engine Coolant Temperature Sensor
CKPS: Crankshaft Position Sensor
CMPS: Camshaft Position Sensor
KS: Knock Sensor
HO2S: Heated Oxygen Sensor
TPS: Throttle Position Sensor
TDC: Top Dead Centre

x

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề.
Tăng công suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí xả độc hại vào môi trường là
những vấn đề mà các hãng xe luôn vươn tới. Lần lượt, hệ thống phun xăng điện tử rồi
phun xăng trực tiếp ra đời thay thế hoàn toàn cho bộ chế hòa khí. Để có được kết quả
này là nhờ ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật của các ngành như điều khiển
điện tử và công nghệ thông tin vào trong lĩnh vực công nghệ chế tạo ô tô; như sử dụng
ECU (Engine Control Unit) để điều khiển động cơ, sử dụng mạng CAN (Control Area
Network) mạng thông tin cục bộ, trong đó cáp truyền dử liệu chỉ sử dụng 2 dây tín
hiệu do đó giảm số lượng dây điện trên xe và có thể chẩn đoán những hư hỏng bằng
những thiết bị tiên tiến như: máy chẩn đoán Scan-X 431, Carman Scan VG+….
Ngày nay, hầu hết các ô tô đều được trang bị động cơ với hệ thống phun nhiên liệu
điều khiển điện tử. Vì vậy, chương trình giảng dạy về chuyên ngành công nghệ ô tô có
nhiều đổi mới, phần lớn chương trình là học tập, nghiên cứu về hệ thống phun nhiên
liệu điều khiển điện tử, giảm bớt thời lượng nghiên cứu về bộ chế hòa khí.
Sau bốn năm học tập, nghiên cứu về chuyên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, tôi rất
thích thú với chuyên đề về hệ thống phun xăng điện tử. Vì vậy, tôi quyết định chọn
mảng này để thực hiện khóa luận cuối khóa học. Qua đó củng cố kiến thức và phần
nào đóng góp tài liệu tham khảo cho các sinh viên tham khảo học tập.
1.2. Mục đích đề tài.
Theo sự hướng dẫn của thầy Th.s Bùi Công Hạnh thực hiện thiết kế và cải tiến mô
hình động cơ Toyota Camry 98 tại xưởng thực hành công nghệ ô tô trường trung cấp
nghề Củ Chi, tp HCM.
- Giúp sinh viên dễ quan sát hệ thống điều khiển ECU động cơ, vị trí các cảm
biến, cầu chì, relay, thuận tiện cho việc đo điện thế và điện trở các chi tiết trên
mô hình động cơ khi thực hiện các bài thực hành thí nghiệm.
- Xây dựng các bài thực hành hệ thống điều khiển EFI trên mô hình động cơ.
1

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1.

Tổng quan mô hình động cơ.

Hình 2.1. Mô hình động cơ phun xăng điện tử TOYOTA CAMRY 98

2


2.2.

Các thông số kỹ thuật về động cơ phun xăng TOYOTA CAMRY 98.
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của động cơ trên mô hình

Mã code động cơ

3S-FE

Số xylanh

4 xylanh

Cơ cấu phân phối khí

DOHC

Dung tích (cc)

1998

Công suất

93 (126)/5600 kW (DIN hp)/rpm

Tỷ số nén

1 : 9.8

Trị số octane nhiên liệu sử dụng

95

Hệ thống đánh lửa

ESA

Hệ thống nhiên liệu

EFI

Loại cảm biến đo gió

MAP

Điện thế cung cấp cuộn đánh lửa

12 (V)

Thứ tự làm việc

1-3-4-2

Góc đánh lửa sớm ban đầu

100 ± 20/750 (rpm)

Điều khiển đánh lửa sớm

ECM điều khiển

Tốc độ cầm chừng

750 ± 50 (rpm)

Khe hở điện cực bugi

1.1 (mm)

Áp suất hệ thống nhiên liệu

2.7 - 3.1 (bar)

Áp suất dầu bôi trơn

2.5 - 5.0/3000 (bar/rpm)

Khe hở supap nạp

0.19 - 0.29 mm nguội

Khe hở supap xả

0.28 - 0.38 mm nguội

Loại accu sử dụng

12/80 (V/AH)

Dòng điện khởi động

216 - 264 (A)

Điện thế ra của máy phát điện

70/14/2500 (A/V/rpm)

3


2.3.

Các loại cảm biến trên mô hình động cơ.
Bảng 2.2. Các cảm biến trên mô hình động cơ
Các bộ phận chính

Cảm biến lưu lượng khí nạp

Khái quát
MAP áp suất tuyệt đối đường nạp

Cảm biến vị trí trục khuỷu Loại cuôn dây phát tín hiệu
(số răng roto)
Cảm biến vị trí trục cam

Loại cuôn dây phát tín hiệu

(số răng roto)

Số lượng
1
1

1

Cảm biến vị trí bướm ga

Loại tuyến tính

1

Vòi phun

Điều khiền điện

4

Cảm biến nhiệt độ nước làm Nhiệt điên trở
mát
Kim phun khởi động lạnh

Điều khiển điện

1
1

2.4. Lịch sử phát triển hệ thống phun xăng điện tử EFI ( Electronic Fuel
Injection).
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 kinh tế, kỹ thuật đã giúp cho các hãng chế tạo hoàn thiện và phát triển hệ
thống phun xăng.
Vào cuối thế kỹ 19, một kỹ sư người Pháp ông Stévaan đã nghĩ ra cách phân phối
nhiên liệu khi dùng một máy nén khí. Sau một thời gian người Đức đã cho phun nhiên
liệu vào buồng đốt, nhưng việc này không đạt được hiệu quả cao.
Đến năm 1887 người Mỹ đã có đóng góp to lớn trong việc triển khai hệ thống phun
xăng vào sản xuất động cơ tỉnh tại. Đầu thế kỹ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun
xăng trên động cơ 4 kỳ tỉnh tại và sau đó được áp dụng cho hệ thống nhiên liệu cho
máy bay của Đức.
Từ đó hệ thống phun xăng được áp dụng trên các loại ô tô ở Đức và nó đã thay dần
động cơ sử dụng bộ chế hoà khí. Công ty Bosch đã áp dụng hệ thống phun xăng trên
mô tô 2 kỳ, bằng cách cung cấp nhiên liệu ở một áp lực cao.
4


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 đã được ứng dụng trong

thế chiến thứ hai.
Việc nghiên cứu và ứng dụng hệ thống phun xăng đã bị gián đoạn trong một 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 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 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 hệ thống KE-Jetronic, nó được sản
xuất hàng loạt vào năm 1984 và nó được trang bị trên các xe của Hãng Mercedes.
Dù đã có nhiều thành công lớn khi ứng dụng hệ thống K-Jetronic và KE-Jetronic trên ô
tô. Nhưng 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 chế tạo thành công các hệ thống
phun xăng điện tử (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 ứng dụng hệ thống phun xăng điện tử trên các xe
Cadilac.
Đến năm 1984, người Nhật mới thật sự ứng dụng hệ thống phun xăng trên các xe
của hãng Toyota. Sau đó các hãng khác như Nissan của Nhật mới ứng dụng hệ thống
phun xăng điện tử thay cho bộ chế hoà khí.
Ngày nay, hệ thống phun xăng được phát triển mạnh mẽ và ứng dụng hầu hết trên
các xe du lịch. Một kiểu hệ thống phun xăng khác đang chế tạo và thử nghiệm, đó là
kiểu phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt.
Hệ thống EFI là hệ thống phun xăng điện tử (Electronic Fuel Injection), bằng cách
kiểm tra lượng không khí nạp vào động cơ từ đó định ra lượng nhiên liệu cung cấp qua
các kim phun theo đúng tỉ lệ lý thuyết (A/F = 14.7/1). Ngoài ra, trên động cơ người ta
còn bố trí các cảm biến khác để hiệu chỉnh phun cho chính xác khi trạng thái làm việc
của động cơ thay đổi. Hệ thống EFI có các đặc điểm sau:
 Nhiên liệu được cung cấp bằng một bơm điện.
5

 Nhiên liệu sử dụng là xăng.
 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 solenoid khi có dòng
điện đi qua nó.
 Các kim phun được điều khiển từ bộ điều khiển điện tử, gọi tắt là ECU
(Engine Control Unit). ECU điều khiển khiển các kim phun bằng xung điện
dạng xung vuông, có độ rộng xung thay đổi. Dựa vào độ rộng của xung này
các kim phun sẽ mở với thời gian dài hay ngắn, từ đó định lượng nhiên liệu
phun nhiều hay ít.
 ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến để xác định tình trạng hoạt động của động
cơ, điều kiện môi trường, từ đó điều khiển thời gian phun nhiên liệu.
 Ngày nay, ECU (Engine Control Unit) động cơ không chỉ có chức năng điều
khiển phun nhiên liệu mà nó còn điều khiển thời điểm đánh lửa sớm, tốc độ
cầm chừng, chẩn đoán, quạt làm mát, thời điểm mở của supap, đường ống
nạp, bướm ga, hệ thống chống ô nhiểm…
Hệ thống EFI được chia làm 3 loại chính:
 Hệ thống phun xăng đơn điểm (Single Point Injection - SPI): Hệ thống này chỉ
dùng một vòi phun trung tâm duy nhất thay thế cho bộ chế hoà khí. Vòi phun
nhiên liệu được đặt ngay trước bướm ga và tạo thành hổn hợp hòa khí trên
đường nạp. Hệ thống có cấu tạo khá đơn giản, chi phí chế tạo rẻ, thường chỉ
xuất hiện ở những xe nhỏ.
 Hệ thống phun xăng hai điểm (BiPoint Injection - BPI): Được nâng cấp từ hệ
thống phun nhiên liệu đơn điểm. Hệ thống này sử dụng thêm một vòi phun đặt
sau bướm ga nhằm tăng cường nhiên liệu cho hỗn hợp. Thông thường hệ thống
BPI ít được sử dụng do không cải thiện nhiều so với SPI.
 Hệ thống phun xăng đa điểm (MultiPoint Injection - MPI): Mỗi xylanh được
trang bị một vòi phun riêng biệt đặt ngay trước supap nạp. Hệ thống vòi phun
được lấy tín hiệu từ góc quay trục khuỷu để xác định thời điểm phun chính xác.

Hệ thống GDI (Gasonline Direct Injection) sử dụng vòi phun nhiên liệu trực tiếp
vào trong buồng cháy với áp suất lớn. Hệ thống GDI thì phải tới tận năm 1996, hãng
Mitsubishi mới chính thức sử dụng trên mẫu xe Galant Legnum. Đây là một bước đột
6


phá trong lịch sử phát triển hệ thống nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Cho dù ý tưởng
sử dụng vòi phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng cháy cho động cơ xăng đã có từ
rất lâu nhưng do quá nhiều yếu tố chủ quan và khách quan khiến cho nhiều hãng tên
tuổi phải “lùi bước”. Với việc lắp một vòi phun nhiên liệu bên trong xylanh (giống
động cơ diesel) với áp suất phun cao, nhà sản xuất hoàn toàn có thể đẩy tỉ số nén của
động cơ lên cao, giúp hỗn hợp không khí - nhiên liệu “tơi” hơn. Quá trình cháy diễn ra
“hoàn hảo”, hiệu suất động cơ cao hơn, công suất lớn hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí về cơ bản chỉ có ưu điểm là cấu
tạo đơn giản, giá thành thấp hơn so với hệ thống phun xăng điện tử. Nhưng bên cạnh
đó bộ chế hòa khí lại tồn tại nhiều khuyết điểm như:
- Tiêu hao nhiều nhiên liệu.
- Tỷ lệ hỗn hợp không khí và nhiên liệu không được tối ưu với các chế độ tải
trọng khác nhau.
- Tỷ lệ hỗn hợp hòa khí không đáp ứng kịp thời theo góc mở bướm ga.
- Các xylanh trên cùng một động cơ nhận được tỷ lệ hỗn hợp hòa khí không bằng
nhau.
- Xăng cháy không hết, sản sinh ra khí độc như HC, CO và ngược lại nếu hỗn
hợp quá nghèo sẽ sinh ra khí độc NOx.
Sự ra đời của hệ thống phun xăng điện tử đã giải quyết được các vấn đề trên.
Ƣu điểm: của hệ thống phun xăng đa điểm so với hệ thống sử dụng bộ chế hòa khí là
 Hỗn hợp nhiên liệu đồng nhất giữa các xylanh động cơ.
 Kiểm soát được chính xác tỉ lệ không khí/ nhiên liệu (A/F) ở từng chế độ hoạt
động của động cơ.
 Cải thiện momen động cơ và đáp ứng nhanh của bướm ga.

 Tiết kiệm nhiên liệu và cải thiện việc kiểm soát khí thải.
 Cải thiện khả năng khởi động và hoạt động ở nhiệt độ thấp.
 Hệ thống có ít các bộ phận cơ khí và giảm thiểu các điều chỉnh phức tạp.
Trong khóa luận này chủ yếu tìm hiểu về hệ thống phun xăng đa điểm.

7


Hình 2.2. Sơ đồ bố trí hệ thống phun xăng đa điểm cơ bản

8


Hình 2.3. Sơ đồ bố trí hệ thống phun xăng động cơ TOYOTA 3S-FE

9


Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển phun xăng điện tử

OUTPUT (Actuators)
BỘ PHẬN CHẤP HÀNH

INPUT (Sensors)
TÍN HIỆU ĐẦU VÀO

Tốc độ động cơ
CB khối lượng
không khí nạp
CB áp suất tuyệt đối

đường nạp (MAP)

Kim phun nhiên
liệu

CB nhiệt độ nước
làm mát
CB nhiệt độ khí nạp
CB vị trí cánh bướm
ga
CB oxy
Điện áp accu

E
Hệ thống đánh lửa

C
U

Điều khiển tốc độ
cầm chừng

CB vị trí trục cam
Điều khiển chẩn
đoán mã lỗi

CB vị trí truc khuỷu

Các cảm biến khác

10


2.5.

Các cảm biến và vị trí lắp đặt.

2.5.1. Cảm biến vị trí cánh bƣớm ga (Throttle position Sensor – TPS).

Cảm
biến
vị trí
cánh
bướm
ga

Hình 2.4. Cảm biến vị trí cánh bướm ga
Cảm biến vị trí cánh bướm ga được lắp trên cổ họng gió. Cảm biến này biến đổi
góc mở cánh bướm ga thành tín hiệu điện áp được truyền đến ECU động cơ.
 Loại tiếp điểm

Hình 2.5. Cảm biến vị trí cánh bướm ga loại tiếp điểm
Gồm một cần xoay đồng trục với cánh bướm ga, cam dẩn hướng xoay theo cần,
tiếp điểm di động di chuyển dọc theo rảnh của cam dẩn hướng, tiếp điểm cầm chừng
(IDL), tiếp điểm toàn tải (PSW).
Hoạt động: Khi cánh bướm ga đóng (mở nhỏ hơn 50 ) thì tiếp điểm di động sẻ tiếp
xúc với tiếp điểm cầm chừng và gửi tín hiệu điện thế thông báo cho ECU biết động cơ
11

đang hoạt động ở chế độ cầm chừng, khi cánh bướm ga mở ở vị trí 500 - 700 so với vị
trí đóng hoàn toàn thì tiếp điểm di động tiếp xúc với tiếp điểm toàn tải và gửi tín hiệu
điện thế để ECU biết tình trạng tải lớn của động cơ.
Loại tuyến tính
Như trình bày trong hình minh họa, cảm biến này gồm có 2 con trượt và một điện
trở, các tiếp điểm cho các tín hiệu IDL và VTA được cung cấp ở các đầu của mỗi tiếp
điểm.
Khi tiếp điểm này trượt dọc theo điện trở đồng thời với góc mở bướm ga, điện áp
này được đặt vào cực VTA theo tỷ lệ thuận với góc mở của bướm ga.
Khi bướm ga được đóng lại hoàn toàn, tiếp điểm của tín hiệu IDL được nối với
các cực IDL và E2.
- Các cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính hiện nay có các kiểu không có tiếp
điểm IDL hoặc các kiểu có tiếp điểm IDL nhưng nó không được nối với ECU
động cơ. Các kiểu này dùng tín hiệu VTA để thực hiện việc điều khiển đã nhớ
và phát hiện trạng thái chạy không tải.
- Một số kiểu sử dụng tín hiệu ra hai hệ thống (VTA1, VTA2) để tăng độ tin cậy.

Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga

12


Hình 2.7. Cấu tạo, sơ đồ mạch điện và đường đặc tính của loại
phần tử Hall
 Loại phần tử Hall
Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall gồm có các mạch IC Hall làm bằng các
phần tử Hall và các nam châm quay quanh chúng. Các nam châm được lắp ở trên trục
bướm ga và quay cùng với bướm ga.
Khi bướm ga mở, các nam châm quay cùng một lúc và các nam châm này thay
đổi vị trí của chúng. Vào lúc đó, IC Hall phát hiện sự thay đổi từ thông gây ra bởi sự

thay đổi của vị trí nam châm và tạo ra điện áp ra của hiệu ứng Hall từ các cực VTA1 và
VTA2 theo mức thay đổi này. Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu
mở bướm ga.

13


2.5.2. Cảm biến nhiệt độ khí nạp (Intake air temperature sensor – IATS) và nhiệt
độ nƣớc (Engine Coolant Temperature Sensor - ECTS).

Cảm biến nhiệt
độ nước làm
mát ( THW )

Hình 2.8. Vị trí lắp đạt nhiệt độ nước làm mát

Hình 2.9. Cấu tạo, sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước
Cảm biến nhiệt độ nước và cảm biến nhiệt độ khí nạp đã được gắn các nhiệt điện
trở bên trong, khi mà nhiệt độ càng thấp thì trị số điện trở càng lớn. Ngược lại, nhiệt
độ càng cao thì trị số điện trở càng thấp. Và sự thay đổi về giá trị điện trở của nhiệt
điện trở này được sử dụng để phát hiện các thay đổi về nhiệt độ của nước làm mát và
không khí nạp.

14


Hình 2.10. Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước và nhiệt độ không khí nạp

2.5.3. Cảm biến vị trí trục khuỷu (Crankshaft Position Sensor - CKPS), vị trí
trục cam (Camshaft Position Sensor - CMPS).

Cảm biến vị trí trục khuỷu
(NE)

Cảm biến vị trí trục
cam (G)

Hình 2.11. Vi trí lắp đạt cảm biến vị trí trục khuỷu và vị trí trục cam

15