Nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử trên xe Toyota Innova 1 TRFE

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ ĐỘNG
CƠ 1TR-FE TRÊN TOYOTA INNOVA G

Giáo viên hướng dẫn : Ths.Trịnh Đắc Phong
Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Văn Đức

Lớp

: Ôtô 3_K10

Mã sinh viên

: 1041030282

HÀ NỘI – 2019


BỘ CÔNG THƯƠNG
CỘNG HÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Số : ..........................
Họ và tên sinh viên: Nguyễn văn Đức
Khoá : 10

Lớp : ĐH Ô 3- K10

Khoa : Công nghệ ô tô

Giáo viên hướng dẫn : TRỊNH ĐẮC PHONG
NỘI DUNG:
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ ĐỘNG CƠ 1TRFE TRÊN TOYOTA INNOVA G
TT
1
2

3

Tên bản vẽ

Khổ giấy

Số lượng

Sơ đồ tổng quan hệ thống
phun xăng điện tử trên ô tô
Kết cấu các bộ phận chính hệ
thống phun xăng điện tử trên
Innova G

A0

1

A0

1

Quy trình kiểm tra bảo dưỡng
kim phun trên Innova G

A0

1

PHẦN THUYẾT MINH
-

MỞ ĐẦU

-

Chương 1. Tổng quan về hệ thống nhiên liệu trên ôtô

-

Chương 2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc hệ thống phun xăng điện tử
động cơ 1TR-FE trên Toyota Inova

-

Chương 3. Phân tích đặc điểm kết cấu các bộ phận chính trên hệ thống
phun xăng điện tử động cơ 1TR-FE Toyota Inova

-

Chương 4. Quy trình kiểm tra, chẩn đoán hệ thống phun xăng điện tử
động cơ 1TR-FE trên Toyota Inova

-

KẾT LUẬN

Ngày giao đề tài: 02/03/2019
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trịnh Đắc Phong

Ngày hoàn thành: 20/04/2019
TRƯỞNG KHOA

Nguyễn Anh Ngọc


3

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

4

DANH MỤC BẢNG


5

Kí hiệu
λ

L
L0
DTC
IGT
IGF
KNK
STA
THA
MAF
THW
VTA
TCCS
ESA
ISC
EFI
VVT-i

Tên
Đơn vị
Hệ số dư lượng không khí

Lượng không khí thực tế đi vào buồng cháy
Kg/kg nhiên liệu
Lượng không khí lý thuyết
Kg/kg nhiên liệu
Mã chẩn đoán
Bộ đánh lửa
Bộ đánh lửa
Cảm biến tiếng gõ
Công tắc khởi động
Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Cảm biến lưu lượng khí nạp
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến vị trí bướm ga
Hệ thống điều khiển bằng máy tính của Toyota
Hệ thống đánh lửa sớm
Điều khiển tốc độ không tải
Hệ thống phun xăng điện tử
Hệ thống điều khiển xu-páp với góc mở biến
thiên thông minh
BẢNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT VÀ RẮC CẮM


6

LỜI NÓI ĐẦU
Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng
trước những cơ hội đầy tiềm năng và ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cũng
không ngoại lệ. Ở nước ta số lượng ô tô hiện đại đang được lưu hành ngày
một tăng. Các loại ô tô này đều được cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc
độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hoá quá trình điều khiển và hạn chế

mức thấp nhất thành phần ô nhiễm trong khí xả động cơ.
Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, quá
trình tự động hóa đã đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm của
chúng, một trong số đó là ô tô. Nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện quá
trình làm việc nhằm đạt hiệu quả cao, chống ô nhiễm môi trường, tối ưu hoá
quá trình điều khiển dẫn đến kết cấu của động cơ và ô tô thay đổi rất phức tạp,
làm cho người sử dụng và cán bộ công nhân kỹ thuật ngành ôtô ở nước ta còn
nhiều lúng túng và sai sót nên cần có những nghiên cứu cụ thể về hệ thống
điện tử trên ô tô.
Vì vậy là sinh viên của nghành công nghệ kỹ thuật ôtô trường đại học
Công Nghiệp Hà Nội sắp ra trường, em chọn đề tài: "NGHIÊN CỨU HỆ
THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI ĐỘNG CƠ 1TR-FE TRÊN XE
INNOVA G" làm đề tài cho Đồ án tốt nghiệp của mình. Em rất mong với đề
tài này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thức của mình để khi ra trường em có thể
đóng góp vào ngành công nghiệp ô tô của nước ta, để góp phần vào sự phát
triển chung của ngành.
Hà Nội, ngày 22, tháng 04,năm 2019
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Đức


7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
TRÊN ÔTÔ
1.1. Yêu cầu
1.1.1. Nhiên liệu phải được hòa trộn đồng đều với toàn bộ lượng khí có
trong buồng cháy
Hỗn hợp cháy được coi là đồng nhất khi nó có thành phần như nhau

tại mọi khu vực trong buồng cháy, để đạt được trạng thái này nhiên liệu phải
được bốc hơi hoàn toàn và phải trộn đều với lượng không khí trong xy lanh.
Mức độ đồng nhất của hỗn hợp có ảnh hưởng trực tiếp đến công suất,
hiệu suất và hàm lượng các chất độc hại trong khí thải. Hỗn hợp cháy các
đồng nhất thì lượng không khí thực tế để đốt cháy hoàn toàn một khối lượng
nhiên liệu càng nhỏ. Nếu hỗn hợp cháy không đồng nhất, sẽ có khu vực trong
buồng cháy thiếu hoặc thừa oxy. Tại khu vực thiếu oxy nhiên liệu cháy không
hoàn toàn sẽ làm giảm hiệu suất nhiệt của động cơ và tăng hàm lượng các chất
độc hại trong khí thải. Việc làm thừa oxy quá mức cũng làm giảm hiệu suất
của động cơ do phải tiêu hao năng lượng cho việc sấy nóng, nạp và xả các
phần khí dư quá mức, đồng thời làm giảm hiệu quả sử dụng công tác xy lanh.
Đồng nhất của hỗn hợp cháy được quyết định bởi các yếu tố: tính chất
vật lý của nhiên liệu (tính hóa hơi, sức căng bề mặt, độ nhớt), nhiệt độ không
khí và của các bề mặt tiếp xúc với hỗn hợp cháy (vách đường nạp, đỉnh
piston, thành xylanh), chuyển động rối của khí trong đường ống nạp và trong
xylanh.
Các biện pháp để nâng cao tính đồng nhất của hỗn hợp cháy là:
- Sấy nóng đường ống nạp để xăng hóa hơi nhanh;
- Phun xăng thành những hạt có kích thước nhỏ;
- Tạo vận động rối của môi chất công tác trong ống nạp và xylanh bằng
cách thiết kế đường ống nạp, buồng cháy có kết cấu hợp lý
Như thế nhiên liệu sẽ đồng đều trong buồng cháy, tăng được công suất


8

1.1.2. Thành phần hỗn hợp cháy phải phù hợp với các chế dộ làm việc
của động cơ
Trong lĩnh vực động cơ đốt trong, thành phần của hỗn hợp cháy
thường được đánh giá bằng một đại lượng có tên là hệ số dư lượng không khí,

kí hiệu là λ.
Hệ số dư lượng không khí được định nghĩa là tỷ số giữa lượng không
khí thực tế đi vào buồng cháy (L) và lượng không khí lý thuyết cần thiết để
đốt cháy hoàn toàn một đơn vị số lượng nhiên liệu (Lo).
λ=
Về mặt lý thuyết, hệ số dư lượng không khí λ có thể biến động trong
giới hạn bốc cháy của khí hỗn hợp, giới hạn bốc cháy dưới là λ=1.3÷1.4 và
giới hạn bốc cháy trên là λ=0.4÷0.5.
- λ=1: Lượng không khí nạp bằng lượng không khí lý thuyết, hỗn hợp
này gọi là hỗn hợp lý thuyết hay hỗn hợp hoá định lượng.
- λ=1.05÷1.1: Hỗn hợp cháy hơi nhạt, nhiên liệu bốc cháy gần hết, lượng
không khí dư ít, lúc đó hiệu suất ηi đạt giá trị cực đại và tiêu hao nhiên
liệu ge có giá trị nhỏ nhất.
- λ>1.1: Lượng không khí dư nhiều, tốc độ cháy giảm, quá trình cháy kéo
dài sang đường dãn nở làm cho công suất, hiệu suất giảm.
- λ=0.85÷0.9: Lượng không khí thiếu so với lượng không khí lý thuyết,
tốc độ cháy lớn, công suất động cơ đạt cực đại.
- λ<0.85: Lượng không khí thiếu so với lượng không khí lý thuyết
khoảng 15÷25%, nhiên liệu cháy không hết, công suất giảm, suất tiêu
hao nhiên liệu tăng, sinh nhiều muội than trong buồng cháy, khói đen…
1.1.3. Hỗn hợp cháy phải được phân bố đồng đều cho các xylanh của
động cơ nhiều xylanh
Đối với động cơ nhiều xylanh, hỗn hợp cháy được cung cấp cho từng
xylanh phải như nhau về phương diện số lượng và thành phần.


9

Sự phân bố không đồng đều hỗn hợp cháy cho các xylanh sẽ dẫn đến
những hậu quả sau:

- Giảm công suất danh nghĩa và tăng suất tiêu hao nhiên liệu.
- Phụ tải cơ và phụ tải nhiệt không đồng đều giữa các xylanh.
- Có thể xuất hiện hiện tượng kích nổ ở một số xylanh do thành phần
chưng cất của nhiên liệu ở những xylanh đó có số octane nhỏ.
- Tăng hàm lượng các chất độc trong khí thải.
Các biện pháp thường được sử dụng nhằm hạn chế độ định lượng
không đồng đều ở động cơ xăng bao gồm:
- Kết cấu hệ thống nạp hợp lý.
- Sấy nóng đường ống nạp bằng nhiệt của khí thải để tăng cường sự bay
hơi của xăng trong đường ống nạp.
- Sử dụng hệ thống phun xăng nhiều điểm.
1.2. Phân loại
Tiêu chí phân loại
Phân loại
Phương pháp cấp nhiên liệu vào động • Loại dùng bộ chế hòa khí
cơ

• Loại dùng vòi phun

Phương pháp cung cấp nhiên liệu cho • Loại cưỡng bức
bộ chế hoà khí

• Loại tự chảy

Phân loại theo số vòi phun sử dụng

• Hệ thống phun xăng đơn điểm
• Hệ thống phun xăng nhiều điểm

Phân loại theo nguyên lý làm việc của • Loại hút lên

bộ chế hoà khí

• Loại hút xuống

Phân loại theo cách điều khiển phun • Hệ thống phun xăng cơ khí
xăng

• Hệ thống phun xăng cơ điện tử
• Hệ thống phun xăng điện tử
Bảng 1.1: Phân loại tổng quát hệ thống nhiên liệu động cơ xăng.


10

1.2.1. Phân loại theo phương pháp cấp nhiên liệu vào động cơ
a. Loại dùng bộ chế hoà khí
Trong hành trình nạp, không khí đi vào xylanh qua một ống hút, có
một đoạn bị thắt lại để áp suất khí ở đó giảm và xăng được hút ra từ vòi
(zíchlơ) của carburator do sự chênh lệch áp suất. Xăng được hút ra dưới dạng
sương hòa trộn với không khí và đi vào buồng đốt.

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo của động cơ có cacbuarator

1- Ống hút; 2- Ống khuếch tán; 3- Zíclơ; 4- Buồng phao; 5-Cửa gió(bướm
ga); 6- Bugi; 7-Xupap; 8- Pitông.
b. Loại dùng vòi phun
Về mặt quá trình công tác mà nói động cơ phun xăng và động cơ dùng
cacbuarator không khác nhau lắm. Chúng chỉ khác nhau ở chỗ việc hình thành
hỗn hợp cháy. Động cơ phun xăng không dùng cacbuarator (nhiên liệu được
hút vào ống khuyếch tán) mà dùng bơm nhiên liệu vào động cơ.

Hình 1.2: Sơ đồ động cơ phun xăng

1-Vòi phun; 2-Xupap; 3- Pistong.


11

1.2.2. Phân loại theo số vòi phun được sử dụng
a. Loại phun xăng đơn điểm
Chỉ sử dụng một vòi phun duy nhất cho tất cả các xylanh. Việc chuẩn
bị hỗn hợp nhiên liệu - không khí được tiến hành ở một vị trí tương tự như
trường hợp bộ chế hoà khí.
Xăng được phun vào đường nạp bên trên cửa gió (bướm ga). Hỗn hợp
được tạo thành trên đường nạp, hệ thống này khá phổ biến trên động cơ của
các lọai xe công suất nhỏ, do cấu tạo tương đối đơn giản và giá thành không
cao.

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống phun xăng đơn điểm.

1-Vòi phun; 2- Không khí; 3- Bướm ga; 4- Ống hút tới các xylanh; 5- Ống hút
chung; 6- Nắp xylanh
b. Loại phun xăng đa điểm
Mỗi xylanh có một vòi phun bố trí gần xupap hút. Kỹ thuật phun xăng
nhiều điểm cung cấp tỷ lệ xăng – không khí tốt hơn so với kiểu phun xăng
một điểm. Bởi vì, trong kiểu phun xăng nhiều điểm, lượng xăng phun ra cho
các xylanh động cơ được thống nhất, có nghĩa là tỷ lệ cung cấp nhiên liệu cho
các xylanh hoàn toàn thống nhất. Ưu điểm này giúp tiết kiệm nhiên liệu, tăng
hiệu suất động cơ và giảm hơi độc hại trong khí thải.

12

1.2.3. Phương pháp cấp nhiên liệu cho bộ chế hoà khí.
a. Loại cưỡng bức
Trên ô tô thùng chứa xăng đặt thấp hơn bộ chế hòa khí. Xăng được
đưa lên bộ chế hòa khí nhờ bơm xăng. Áp suất trong hệ thống nhiên liệu do
bơm xăng tác động tuỳ thuộc vào sức mạnh của lò xo màng bơm.

Hình 1.4: Tiếp vận nhiên liệu bằng bơm.

b. Loại tự chảy
Thùng xăng đặt cao hơn bộ chế hòa khí. Xăng chảy xuống nhờ trọng
lực. Nắp xăng có lỗ thông hơi để luôn luôn có áp suất không khí trong thùng
xăng.

Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống tiếp vận nhiên liệu bằng trọng lực.

1-Thùng xăng; 2-Nắp có lỗ thông hơi; 3-Ống dẫn; 4- Bộ CHK; 5- Van.


13

1

Phân loại theo nguyên lý làm việc của bộ chế hoà khí

c. Loại hút ngược
Bộ chế hoà khí hút ngược. Dòng khí nạp phải được hút ngược trở lên
để nạp vào xylanh. (Hình 1.6a).

d. Loại hút ngang
Họng bộ chế hoà khí đặt ngang mức buồng cháy. Hướng đi của luồng
khí nạp thuận lợi hơn kiểu trên, giảm được chiều cao khoang động cơ. (Hình
1.6b).
e. Loại hút xuống
Được lắp ráp trên xylanh. Loại này có ưu điểm: Bố trí, lắp ráp đơn
giản, dòng nạp thuận tiện, có thể đặt ống thoát bên dưới ống nạp để sưởi nóng
làm bốc hơi tốt khí hỗn hợp.

Hình 1.6: Các kiểu bố trí vòi phun của carburator.

1.2.4. Phân loại theo cách điều khiển phun xăng
a. Hệ thống phun xăng cơ khí
Các đặc điểm kỹ thuật của hệ thống phun xăng này đó là: được điều
khiển hoàn toàn bằng cơ khí, điều chỉnh lưu lượng xăng phun ra do chính độ
chân không trong ống hút điều khiển, xăng được phun ra liên tục và được định
lượng tuỳ theo khối lượng không khí nạp.


14

Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống phun xăng kiểu cơ khí.

1- Thùng chứa xăng; 2- Bơm xăng điện; 3- Bộ tích luỹ xăng; 4- Lọc xăng; 5Cơ cấu định lượng; 6- Van chênh áp; 7- Van trượt; 8- Khe định lượng; 9- Bộ
phân phối; 10- Bộ điều áp áp suất xăng ban đầu; 11- Bộ tiết chế sưởi nóng
động cơ; 12- Vòi phun nhiên liệu; 13- Vòi phun khởi động lạnh; 14- Cơ cấu
cung cấp không khí phụ trội; 15- Công tắc nhiệt thời gian; 16- Ống góp hút ;
17- Vít chỉnh ralăngti; 18- Bướm ga; 19- Ống khuếch tán; 20- Mâm đo; 21Bộ cảm biến không khí nạp.
Nguyên lý hoạt động
Bơm xăng điện (2) loại bi gạt, hút xăng từ bình chứa (1) bơm đến hệ

thống cung cấp nhiên liệu. Bầu tích lũy xăng (3) có công dụng:
+ Duy trì áp suất nhiên liệu cố định trong thời gian sau khi tắt máy
+ Ngăn chặn tình trạng bốc hơi của xăng tạo thành bọt khí
+ Giúp động cơ khởi động dễ lúc nóng máy
Bầu lọc xăng (4) làm tinh thiết xăng nhằm bảo vệ bộ phân phối và các
vòi phun xăng. Cơ cấu định lượng và phân phối nhiên liệu (5) là một tổng
thành gồm bộ cảm biến không khí nạp (21) và bộ phân phối xăng (9). Kết cấu
bên trong bộ phân phối xăng có các bộ phận sau đây:


15

+ Bộ điều áp áp suất ban đầu (10). Mạch xăng ban đầu tính từ bơm
xăng đến khoang phía bên dưới bộ phân phối xăng, gọi là áp suất ban đầu. Bộ
này có công dụng duy trì cố định áp suất của mạch sơ cấp trong hệ thống.
+ Van chênh áp (6) được thiết kế nhằm đảm bảo lưu lượng chảy của
xăng đến các vòi phun, nó chỉ lệ thuộc vào một yếu tố duy nhất đó là mức độ
mở lớn, mở bé các khe định lượng của van trượt (7).
+ Khe định lượng (8) trên xylanh có chức năng định lượng số xăng cần
cung cấp cho vòi phun. Động cơ có bao nhiêu xylanh thì quanh xylanh bộ
phân phối có bấy nhiêu khe định lượng. Xăng được tiết lưu định lượng xuyên
qua khe định lượng tuỳ thuộc vào tiết diện mở của khe mỗi khi van trượt (7)
dịch lên, xuống.
Vòi phun khởi động lạnh (13) có công dụng phun thêm một lượng xăng
vào ống góp hút chung, nhờ vậy quá trình khởi động động cơ lúc thời tiết giá
lạnh được thực hiện tốt.
Sau khi động cơ đã khởi động được, các vòi phun xăng (12) phun liên
tục vào cửa nạp số xăng đã được định lượng chính xác.
Thiết bị cung cấp không khí phụ trội(14) được điều khiển bằng tấm
lưỡng kim được nung nóng nhờ điện trở. Sau khi khởi động, trong thời gian

cho động cơ nóng máy, đạt đến nhiệt độ vận hành, thiết bị mở mạch thông gió
phụ để cung cấp thêm không khí cho động cơ. Sau khi động cơ đã đạt đến
nhiệt độ vận hành, mạch thông gió phụ trội này được đóng kín.
Công tắc nhiệt thời gian (15) có công dụng điều khiển vòi phun khởi
động lạnh, đóng kín vòi phun này khi động cơ đã đạt đến nhiệt độ quy định.
b. Hệ thống phun xăng - cơ điện tử
Hệ thống được hoàn thiện thêm trên cơ sở của hệ thống phun xăng cơ
khí nhờ một số chức năng được điều khiển bằng điện tử.
Hoàn thiện việc làm đậm hoà khí ở các chế độ chạy ấm máy, khi gia tốc
hoặc chạy toàn tải. Cắt xăng khi giảm tốc độ đột ngột. Hạn chế tốc độ cực đại.


16

c. Hệ thống phun xăng điện tử
Xăng được phun vào cửa nạp của các xylanh động cơ theo từng thời
điểm chứ không liên tục. Quá trình phun xăng và định lượng nhiên liệu được
thực hiện theo hai tín hiệu gốc: Tín hiệu về khối lượng không khí đang nạp
vào và tín hiệu về vận tốc trục khuỷu của động cơ.
1.3. Lịch sử phát triển của phun xăng điện tử
1.3.1. Khái niệm về phun xăng điện tử
Chữ EFI trên động cơ và phía sau thân xe là viết tắt của từ Electronic
Fuel Injection, có nghĩa là hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử. Đây
là hệ thống cung cấp hỗn hợp nhiên liệu tốt nhất hiện nay. Tùy theo các chế độ
làm việc khác nhau của ôtô mà hệ thống tự thay đổi tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu
để cung cấp cho động cơ hoạt động tốt nhất. Cụ thể ở chế độ khởi động trong
thời tiết lạnh giá, hỗn hợp khí được cung cấp giàu xăng, sau khi động cơ đã
được nhiệt độ vận hành, hỗn hợp khí sẽ nghèo xăng hơn. Ở chế độ cao tốc lại
được cung cấp hỗn hợp khí giàu xăng trở lại.
Trên các xe đời cũ sử dụng bộ chế hòa khí để tạo hỗn hợp nhiên liệu

và cung cấp nhiên liệu cho động cơ. Cả hai loại này: bộ chế hòa khí hay hệ
thống phun xăng điện tử đều cung cấp nhiên liệu với một tỷ lệ nhất định phụ
thuộc vào lượng khí nạp. Nhưng do để đáp ứng các yêu cầu về khí xả, tiêu
hao nhiên liệu, cải thiện khả năng tải… thì bộ chế hòa khí ngày nay được lắp
thêm các thiết bị hiệu chỉnh khác, làm cho nó trở nên phức tạp hơn rất nhiều.
Điểm yếu của bộ chế hòa khí là tỷ lệ giữa không khí và xăng không
nhất định phải lúc nào cũng đạt mức tối đa vào khoảng 14,7:1, có thể thừa
hoặc thiếu xăng, từ đó không đạt để đem tới hiệu quả tuyệt vời tiêu thụ nguồn
nhiên liệu.
Cái lợi nữa, công nghệ phun xăng điện tử(EFI) phun chính xác lượng
xăng so với không khí bởi có đồng loạt cảm ứng tích lũy thông tin về góc
quay và tốc độ trục khuỷu, lưu lượng khí nạp, nhiệt lượng khí nạp, nhiệt năng
nước làm mát, tỷ lệ hỗn hợp, nồng độ oxi ở khí thải....


17

Do vậy, hệ thống phun xăng điện tử EFI đã ra đời thay thế cho bộ chế
hòa khí, nó đảm bảo tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu thích hợp cho động cơ bằng việc
phun nhiên liệu điện tử theo các chế độ lái xe khác nhau

Hình 1.8: Hệ thống EFI

1.3.2. Lịch sử phát triển
Vào thế kỷ XIX, một kỹ sư người Mỹ ông Stenvan 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.
Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trong
động cơ 4 kỳ tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên động cơ này là dầu hỏa nên hay bị
kích nổ và hiệu quả thấp). Tuy nhiên, sau đó sáng kiến này đã rất thành công

trong việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí.
Trong hệ thống phun xăng này nhiên liệu được phun trực tiếp vào
trước xupap hút nên có tên gọi là K - Jetronic. K - Jetronic được đưa vào sản
xuất ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng


18

cho việc phát triển hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE - Jetronic, Mono –
Jetronic, L – Jetronic, Motronic…
Do hệ thống phun xăng cơ khí có nhiều nhược điểm nên đầu những
năm 80, BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun xăng sử dụng kim phun điều
khiển bằng điện, có hai loại: hệ thống L – Jetronic (lượng nhiên liệu được xác
định nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp) và D – Jetronic (lượng nhiên liệu
được xác định dựa vào áp suất trên đường ống nạp).
Đến năm 1984, người Nhật đã mua bản quyền của BOSCH và đã ứng
dụng hệ thống phun xăng L – Jetronic và D – Jetronic trên các xe của hãng
Toyota (dung với động cơ 4A – ELU). Đến những năm 1987, hãng Nissan
dùng L – Jetronic thay bộ chế hòa khí của xe Sunny.
Việc điều khiển EFI có thể chia làm hai loại, dựa trên sự khác nhau về
phương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun. Một là một loại mạch
tương tự, loại này điều khiển lượng phun dựa vào thời gian cần thiết để nạp và
phóng vào tụ điện. Loại khác là loại được điều khiển bằng vi xử lý,loại này sử
dụng dữ liệu lưu trong bộ nhớ để xác định lượng phun.
Loại EFI mạch tương tự và vi điều khiển bằng bộ vi xử lý về cơ bản là
giống nhau, nhưng có thể nhận thấy một vài điểm khác nhau như các lĩnh vực
điều khiển và độ chính xác.
Loại hệ thống EFI điều khiển bằng mạch tương tự là loại được Toyota
sử dụng lần đầu tiên trong hệ thống EFI của nó. Loại điều khiển bằng vi xử lý
được bắt đầu sử dụng vào năm 1983. Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi

xử lý được sử dụng trong xe của Toyota gọi là TCCS (Toyota computer
controlled system – hệ thống điều khiển bằng máy tính của Toyota), nó không
chỉ điều khiển lượng phun mà còn bao gồm ESA (Electronic Spark advance –
đánh lửa sớm điện tử) để điều khiển thời điểm đánh lửa ; ISC (Idle speed
control – điều khiển tốc độ không tải) và các hệ thống điều khiển khác cũng
như chức năng chẩn đoán và dự phòng. Hai hệ thống này có thể phân loại như
sau:


19

Hình 1.9: Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điện tử.

1.4. Ưu điểm và nhược điểm của phun xăng điện tử so với bộ chế hòa khí
1.4.1. Ưu điểm
Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ hơn vì đảm bảo chính xác hệ số thừa
không khí α, tối ưu đối với mọi chế độ hoạt động của động cơ, đều nhau trong
các xylanh.
Tạo điều kiện thuận lợi cho việc cường hóa động cơ và tăng áp.
Hạn chế khoang nước sấy nóng ống nạp nên mật độ khí nạp cao hơn
làm tăng lượng oxy cấp vào xylanh.
Tính gia tốc tức thời tốt hơn vì tổng lượng xăng phun tăng cường tức
thời có thể thay đổi đúng theo yêu cầu gia tốc động cơ.
Tối ưu hóa quá trình khởi động, sấy nóng và nhận tải ở trạng thái chưa
được sấy nóng đầy đủ.
Hệ số nạp cao hơn vì không có chỗ thắt như họng khuyếch tán để
giảm áp suất như ở bộ chế hòa khí và không phải sấy nóng đường ống nạp.
Trong hệ thống phun nhiều điểm, hệ số dư lượng không khí giữa các
xy lanh đồng đều hơn. Đồng thời phần lớn lượng xăng phun ra bay hơi trong
xy lanh có tác dụng giảm nhiệt dộ môi chất do đó khi thiết kế có thể tăng tỉ số

nén


20

Không cần hệ thống tăng tốc riêng rẽ do bộ điều khiển phản ứng tức
thời để tăng lượng nhiên liệu phun phù hợp với lượng khí nạp.
Động cơ có tính thích ứng cao trong các điều kiện sử dụng khác nhau
dù là tĩnh tại như ở trạm phát điện hay di động như trên ôtô, xuồng máy, máy
bay…
Công suất cao hơn với hệ số nạp lớn hơn: luôn đảm bảo góc đánh lửa
và thành phần hòa khí tối ưu.
Ở các chế độ chuyển tiếp động cơ hoạt động tốt hơn, đảm bảo chạy
không tải ổn định hơn.
Khí thải ít độc hơn vì thành phần hòa khí được đảm bảo chính xác tối
ưu đối với mọi chế độ hoạt động, chất lượng cháy tốt hơn kết hợp với xử lý
khí thải trên đường thải.
Hoạt động tốt trong mọi mọi điều kiện thời tiết, địa hình hoạt động,
không phụ thuộc vào tư thế của xe.
Có khả năng sử dụng các hệ thống và thiết bị tự chẩn đoán.
1.4.2. Nhược điểm
Cấu tạo phức tạp
Có yêu cầu khắt khe về chất lượng lọc sạch nhiên liệu và không khí.
Bảo dưỡng sửa chữa cần có trình độ chuyên môn cao.
Giá thành cao.


21

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG

PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ ĐỘNG CƠ 1TR-FE TRÊN INNOVA G
2.1. Kết cấu động cơ

Hình 2.1: Cách bố trí xupap, trục cam trên động cơ.

1:Con đội thủy lực; 2:Trục cam; 3:Xupap; 4:Vòi phun.
Động cơ 1TR-FE là động cơ 4 xy lanh thẳng hàng có hệ thống cam
kép (DOHC) gồm bốn xupap cho mỗi xylanh hai xupap nạp và hai xupap thải
đặt lệch nhau một góc 22,850.với các góc phối khí:
Nạp

Mở
Đóng
Mở
Đóng

Xả

520~00 BTDC
120~640 ABDC
440 BTDC
80 ABDC

Bảng 2.1: Bảng thời điểm phối khí.

Do có con đội thủy lực nên luôn duy trì khe hở xupap bằng “0” nhờ áp
lực của dầu và lực của lò xo.
+

Nắp quy lát được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, các trục cam đều được phân

bố trên đầu quy lát.


22
+

Thân máy cũng giống các động cơ cổ điển nhưng hoàn thiện hơn. Lốc máy
được chế tạo bằng thép đúc có dạng gân tăng cứng nhằm giảm rung động và
tiếng ồn.

+

Piston: được làm bằng hợp kim nhôm có kết cấu đặc biệt đỉnh piston vát hình
nón cụt. Rãnh piston trên cùng có tráng lớp ôxit axit, phần đuôi piston có
tráng nhựa.
Cỡ piston

Điều kiện tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn

85,951 đến 95,986mm

Bảng 2.2: Kích thước piston tiêu chuẩn.

+ Sécmăng: có 3 Sécmăng loại có ứng suất thấp secmăng khí số 1
được xử lý PVD(Physical Vapor Deposition - là phương pháp bay hơi lắng
đọng vật lý), secmăng khí số 2 được mạ crôm và Sécmăng dầu

Hình 2.2: Cấu tạo piston, secmăng.

1:Piston; 2:Secmăng khí số 1; 3:Secmăng khí số 2; 4:Secmăng dầu.
Khe hở cho phép của các secmăng cho dưới bảng:
Secmăng

Điều kiện tiêu chuẩn

số 1

0,22 đến 0,34mm

số 2

0,45 đến 0,57mm

dầu

0,1 đến 0,4mm

Bảng 2.3: Khe hở cho phép của secmăng.

+ Thanh truyền: được đúc bằng thép hợp kim có đường kính đầu to:
φ52,989 đến φ53,002mm.
Kết cấu thanh truyền:


23

Hình 2.3: Kết cấu thanh truyền.

1:Thân thanh truyền; 2:Bu lông thanh truyền; 3:Nắp đầu to.
+

Trục khuỷu: có kết cấu khá đặc biệt, bên trong có đường dầu đi bôi trơn các
bạc lót và cổ trục. Đường kính cổ trục tiêu chuẩn: 59,981 đến 59,994mm,
đường kính các cổ biên tiêu chuẩn: 52,989 đến 53,002mm.

Hình 2.4: Kết cấu trục khuỷu.

1:Rãnh then lắp đĩa xích; 2:Chốt khuỷu; 3:Lỗ dầu; 4:Má khuỷu; 5:Cổ trục
chính.
2.2. Sơ đồ nguyên lý
Động cơ 1TR-FE lắp trên xe Innova của hãng Toyota là loại động cơ
xăng thế hệ mới, 4 xy lanh thẳng hàng, dung tích xylanh 2,0lít trục cam kép
DOHC 16 xupap dẫn động bằng xích thông qua con đội thuỷ lực với hệ thống
van nạp biến thiên thông minh VVT-i.
Động cơ có công suất 100Kw/5600v/p có hệ thống đánh lửa trực tiếp
điều khiển bằng điện tử và hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp điều khiển bởi
ECU


24

Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE

1-Bình Xăng; 2-Bơm xăng điện; 3-Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm; 4Lọc Xăng; 5-Bộ lọc than hoạt tính; 6-Lọc không khí; 7-Cảm biến lưu lượng
khí nạp; 8-Van điện từ; 9-Môtơ bước; 10-Bướm ga; 11-Cảm biến vị trí bướm
ga; 12-Ống góp nạp; 13-Cảm biến vị trí bàn đạp ga;14-Bộ ổn định áp suất;15Cảm biến vị trí trục cam; 16-Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu; 17-Ống phân
phối nhiên liệu; 18-Vòi phun; 19-Cảm biến tiếng gõ; 20-Cảm biến nhiệt độ
nước làm mát; 21-Cảm biến vị trí trục khuỷu; 22-Cảm biến ôxy.

2.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng động cơ 1TR-FE
Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử trên động cơ 1TR-FE về cơ
bản được chia thành ba bộ phận chính:


25
- Các cảm biến: có nhiệm vụ nhận biết các hoạt động khác nhau của

động cơ và phát ra các tín hiệu gửi đến ECU hay còn gọi là nhóm tín
hiệu vào.
- ECU: có nhiệm vụ xử lý và tính toán các thông số đầu vào từ đó phát
ra các tín hiệu điều khiển đầu ra.
- Các cơ cấu chấp hành: Trực tiếp điều khiển lựợng phun thông qua các
tín hiệu điều khiển nhận được từ ECU.
Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm cánh gạt qua bình lọc
nhiêu liệu để lọc sách các tạp chất sau đó tới bộ giảm rung, bộ phận này có
nhiệm vụ hấp thụ các dao động nhỏ của nhiên liệu sự phun nhiện liệu gây ra.
Sau đó qua ống phân phối, ở cuối ống phân phối có bộ ổn định áp suất nhằm
điều khiển áp suất của dòng nhiên liệu và giữ cho nó luôn ổn định. Tiếp đến
nhiên liệu được đưa tới vòi phun dưới sự điều khiển của ECU vòi phun sẽ mở
ra nhiên liệu được phun vào buồng cháy để động cơ hoạt động. Nhiên liệu
thừa sẽ được đưa theo đường hồi trở về bình nhiên liệu. Các vòi phun sẽ phun
nhiên liệu vào ống nạp tùy theo các tín hiệu phun của ECU. Các tín hiệu phun
của ECU sẽ được quyết định sau khi nó nhận được các tín hiệu từ các cảm
biến và nhiên liệu sẽ được ECU điều chỉnh phù hợp với tình trạng hoạt động
của động cơ.