Hệ thống phun xăng điện tử gián tiếp

2.1 Hệ thống nhiên liệu xăng phun điện tử gián tiếp EFI
2.2.1 Khái niệm, yêu cầu:
a. Khái niệm:
Hệ thống phun xăng điện tử gián tiếp (EFI- Electronic Fuel Injection) là hệ thống
cung cấp xăng dùng vòi phun xăng cưỡng bức bằng thiết bị điều khiển điện tử. Hệ thống
phun xăng điện tử EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát hiện tình trạng khác nhau
của động cơ và điều kiện chạy xe và gửi tín hiệu đến ECU. Vòi phun được bố trí trên
đường ống nạp hoặc ngay phía trước xupáp nap.

Hình: Sơ đồ khái quát hệ thống phun xăng điện tử.


b. Chức năng:
- Hút xăng từ thùng chứa để bơm đến các vòi phun.
- Tạo áp suất cần thiết để phun xăng.
- Duy trì áp suất nhiên liệu cố định trong ống phân phối.
2.2.2 Giới thiệu chung về động cơ 1TR-FE trên xe Toyota Inova :
Động cơ 1TR-FE lắp trên xe Inova của hãng Toyota là loại động cơ xăng thế hệ mới,
4 xy lanh thẳng hàng, dung tích xylanh 2.0 lít 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 cực đại 100Kw/5600 rpm có hệ thống đánh lửa trực tiếp điều khiển
bằng điện tử và hệ thống nhiên liệu phun gián tiếp điều khiển bởi ECU.
2.2.3 Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống phun xăng điện tử gián tiếp EFI.


Hình: Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử động cơ 1TR-FE.
1:Bình Xăng; 2:Bơm xăng điện; 3:Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm; 4:Lọc 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;15:Cảm 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 kích nổ;

20:Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 21:Cảm biến vị trí trục khuỷu; 22:Cảm biến ôxy.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử.
Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm cánh gạt qua bình lọc nhiêu liệu
để lọc sạch 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.
Hệ thống phun xăng điển tử EFI:EFI có thể chia thành ba hệ thống cơ bản: Hệ thống
cung cấp nhiên liệu, hệ thống điều khiển điện tử và hệ thống nạp khí.
2.2.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính:

Bộ phận bắt đầu
(các cảm biến)

Bộ phận xử lý
(UCU)

Bộ phận thực hiện
(vòi phun)

Các cảm biến sẽ gửi các tín hiệu về chế độ làm việc của động cơ đến ECU thông qua các
tính hiệu điện. ECU sẽ xử các tín hiệu này để điều khiển vòi phun phun theo chế độ làm
việc của động cơ và điều khiển được lượng phun và thời điểm phun.

2.2.4.1 Bộ phận bắt đầu
a. Các cảm biến:
Trong hệ thống phun xăng điển tử, các bộ cảm biến có chức năng theo dõi, dò tìm,
nhận biết tình hình và chế độ hoạt động cụ thể của động cơ để báo lên ECU bằng các tín
hiệu điện. Hệ thống các bộ cảm biến cùng với bộ vi xử lý và điều khiển ECU hình thành
hệ thống điều khiển trung ương.


Nhận được thông tin của các bộ cảm biến, ECU sẽ đánh giá và xử lý thông tin, sau đó
ra lệnh cho hệ thống phun xăng cung cấp một lượng nhiên liệu chính xác thích hợp cho
chế độ đang hoạt động của động cơ.
 Cảm biến lưu lượng khí nạp:

Hình: kết cấu cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nóng
Để đo lưu lượng khí nạp vào động cơ giúp ECU có thể điều chỉnh được lượng nhiên
liệu phun vào sao cho đúng với tỉ lệ hỗn hợp cháy. Cảm biến lưu lượng khí nạp thì được
gắn trên cổ hút.
Dòng điện chạy vào dây sấy làm cho nó nóng lên. Khi không khí chạy qua, dây sấy
được làm nguội tương ứng với khối lượng không khí nạp, bằng cách điều chỉnh dòng
điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ dây sấy không đổi, dòng điện đó sẽ tỉ lệ
thuận với lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó ta xác định được lượng


không khí nạp. Trong trường hợp này, dòng điện có thể chuyển thành điện áp và gửi đến
ECU động cơ.
Khi ECU phát hiện thấy cảm biến lưu lượng bị hỏng một mã nào đó, ECU sẽ
chuyển vào chế độ dự phòng. Khi ở chế độ dự phòng, thời điểm đánh lửa được tính toán
bằng ECU, dựa vào tốc độ động cơ và vị trí của bướm ga. Chế độ dự phòng tiếp tục cho
đến khi hư hỏng được sửa chữa.
Chế độ tải của động cơ được ghi nhận bằng chính khối lượng do động cơ hút.Hệ

thống đo lường khối lượng không khí nạp hoạt động cực kỳ chính xác. Nó có khả năng
đo lường chính xác trong cả tình huống mòn khuyết của động cơ theo thời gian sử dụng
ôtô. Như chúng ta đã biết, trước khi được nạp vào xy lanh động cơ, khối lượng không khí
nạp phải lưu thông xuyên qua bộ cảm biến không khí nạp hay thiết bị đo gió. Điều này có
nghĩa là trong quá trình tăng tốc, tín hiệu thông tin về dòng khí rời bộ cảm biến để đến
ECU trước khi khối lượng không khí này thực sự được nạp vào bên trong xy lanh động
cơ. Đặc điểm này cho hệ thống phun xăng điển tử cung cấp được một tỷ lệ hỗn hợp khí
chính xác, tối ưu và kịp thời vào bất kỳ thời điểm nào trong suốt quá trình thay đổi tải
trọng của động cơ. Có các loại thiết bị đo khí nạp thường được trang bị trên hệ thống
phun xăng điện tử là:


Thiết bị đo khí nạp kiểu mâm đo.



Thiết bị đo khí nạp kiểu dây nung nóng.



Thiêt bị đo khí nạp kiểu phim nung nóng.



Thiết bị đo khí nạp kiểu dòng xoáy lốc Karman.

 Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga sẽ chuyển sự thay đổi mật độ đường sức của từ trường thành tín
hiệu điện.

Hình: Cảm biến vị trí bướm ga.
1:Các IC Hall; 2:Các nam châm; 3:Bướm ga.
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 trên trục của
bướm ga và quay cùng trục 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 thay đổi từ thông gây ra bỡi sự thay đổi vị trí
nam châm và tạo ra điện áp của hiệu ứng Hall từ các cực VTA và VTA2 theo mức thay
đổi này. Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mở bướm ga.


Hình: Sơ đồ điện cảm biến vị trí bướm ga
1:Các IC Hall; 2:Các nam châm
Cảm biến vị trí bướm ga có 2 tín hiệu phát ra VTA và VTA2. VTA được dùng để phát
hiện góc mở bướm ga và VTA2 được dùng để phát hiện hư hỏng trong VTA. Điện áp cấp
vào VTA và VTA2 thay đổi từ 0-5V tỉ lệ thuận với góc mở của bướm ga. ECU thực hiện
một vài phép kiểm tra để xác định đúng hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga và VTA.
ECU đánh giá góc mở bướm ga thực tế từ các tín hiệu này qua các cực VTA và
VTA2, và ECU điều khiển môtơ bướm ga, nó điều khiển góc mở bướm ga đúng với đầu
vào của người lái

Hình 2.19 Cảm biến vị trí bướm ga.
Vị trí lắp đặt bướm ga và bộ cảm biến trên họng hút không khí. Cảm biến vị trí bướm
ga được lắp đặt trên trục bướm ga. Chức năng của cảm biến này là chuyển đổi góc mở


lớn bé khác nhau của bướm ga thành tín hiệu điện áp chuyển về cho ECU. Tùy theo đời
ôtô ta thường thấy hai kiểu cảm biến vị trí bướm ga: kiểu tiếp điểm và kiểu cần trượt.
 Cam biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ khí nạp lắp bên trong cảm biến lưu lượng khí nạp và theo dõi
nhiệt độ khí nạp. Cảm biến nhiệt độ khí nạp sử dụng một nhiệt điện trở - điện trở của nó
thay đổi theo nhiệt độ khí nạp, có đặc điểm là điện trở của nó giảm khi nhiệt độ khí nạp
tăng. Sự thay đổi của điện trở được thông tin gửi đến ECU dưới sự thay đổi của điện áp.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp có một nhiệt điện trở được mắc nối tiếp với điện trở
được gắn trong ECU động cơ sao cho điện áp của tín hiệu được phát hiện bỡi ECU động
cơ sẽ thay đổi theo các thay đổi của nhiệt điện trở này, khi nhiệt độ của khí nạp thấp, điện
trở của nhiệt điện trở lớn tạo nên một tín hiệu điện áp cao trong tín hiệu THA.

Hình 2.22 Cảm biến nhiệt độ khí nạp.
Nếu nhiệt độ không khí cao, tỷ trọng không khí sẽ giảm. Ngược lại nếu nhiệt độ
không khí thấp, tỷ trọng của không khí sẽ tăng. Trong cùng một kỳ hút của piston động
cơ, nếu trong thời tiết se lạnh sẽ hút một lượng không khí nhiều hơn so với lúc khí trời
nóng. Nói một cách khác, khối lượng của khối khí nạp vào xylanh động cơ tùy vào nhiệt
độ của không khí. Bộ cảm biến nhiệt độ không khí nạp có chức năng cung cấp cho ECU
điều khiển phun ra lượng xăng chính xác tạo được tỷ lệ khí hỗn hợp tối ưu. Nếu nhiệt độ
khí nạp cao hơn 20 độ thì ECU sẽ điều khiển giảm lượng xăng phun ra và ngược lại. Bộ
cảm biến được lắp đặt, bố trí trong thiết bị đo gió kiểu cánh van hay bố trí trong bầu lọc
không khí của hệ thống nạp không khí trang bị MAP.


 Cảm biến oxi
Có vai trò kiểm soát luồng khí thải và từ đóa giúp điều chỉnh cái tỷ lệ không khí và
nhiên liệu sao cho việc đốt cháy nhiên liệu là tối ưu nhất. Việc tồn dư nhiều oxi trong khí
thải sẽ góp phần làm gia tăng hàm lượng khi NOx rất độc hại cho môi trường. Cảm biến
oxi thường được đặt trong ống xả thường ở vị trí trước và sau bộ chuyển đổi xúc tác. Khi
luồng khí xả đi qua cảm biến mà có lượng ô xi cao thì điện áp trên cảm biến nó sẽ ở mức
thấp. Ngược lại, nếu hàm lượng oxi thấp thì điện áp sẽ ở mức cao. Dựa vào các mức điện
áp này mà ECU sẽ điều chỉnh thời gian đóng mở kim phun sao cho tỷ lệ hòa trộn giữa
không khí và nhiên liệu được phù hợp

ECU sử dụng tín hiệu này của cảm biến ôxy để tăng hay giảm lượng phun nhằm giữ
cho tỷ lệ xăng và không khí luôn đạt gần lý tưởng ở mọi chế độ làm việc của động cơ.

Hình 2.25 Cảm biến oxy trong khí thải.
Bộ cảm biến ôxy được lắp đặt trong ống thoát khí thải. Công dụng của cảm biến là theo
dõi, ghi nhận lượng ôxy còn sót lại trong khí thải để báo cho ECU. Nếu lượng ôxy còn
nhiều chứng tỏ khí hỗn hợp nghèo xăng, ECU sẽ điều chỉnh phun thêm xăng. Nếu lượng
ôxy còn ít chứng tỏ hỗn hợp giàu xăng, ECU sẽ giảm bớt lượng xăng phun ra.
 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ của nước làm mát giúp động cơ hoạt động một cách
ổn định. Cấu tạo thực ra là một cái nhiệt kế điện trở vì khi nhiệt độ thay đổi thì nó sẽ làm
cho điện trở của đầu đo thay đổi theo. Các tín hiệu của cảm biến nhiệt độ gửi về ECU có
thể giúp cho ECU điều khiển thay đổi việc phun nhiên liệu và thay đổi thời gian đánh lửa.


Hình : Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
1:Điện trở; 2:Thân cảm biến; 3:Lớp cách điện; 4:Giắc cắm dây.
 Nguyên lý làm việc:
Khi động cơ hoạt động, cảm biến nhiệt độ nước làm mát thường xuyên theo dõi và
báo cho ECU biết tình hình nhiệt độ nước làm mát động cơ. Nếu nhiệt độ nước làm mát
của động cơ thấp (động cơ vừa mới khởi động) thì ECU sẽ ra lệnh cho hệ thống phun
thêm xăng khi động cơ còn nguội. Cũng thông tin về nhiệt độ nước làm mát, ECU sẽ thay
đổi điểm đánh lửa thích hợp với nhiệt độ động cơ.
Khi ECU tính toán nhiệt độ nước làm mát thấp hơn -40 0C hoặc lớn hơn 1400C lúc
này ECU sẽ báo hỏng và ECU nhập chế độ dự phòng với nhiệt độ quy ước là 80 0C.


`
Hình : Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
1:Khối cảm biến; 2:Điện trở nhiệt; 3:Khối điều khiển;4:Khối điện trở giới hạn dòng.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và điện trở R được mắc nối tiếp. Khi giá trị điện trở
của cảm biến thay đổi theo sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát, điện áp tại cực THW
cũng thay đổi theo. Dựa trên tín hiệu này ECU tăng lượng phun nhiên liệu nhằm nâng cao
khả năng ổn định khi động cơ nguội.
 Cảm biến vị trí trục cam.
Nguyên tắc chung là nó sẽ có một cuộn dây nhỏ gắng kèm với 1 đĩa sắt có viên răng
cưa, đĩa sắt sắt này được gắng với trục cam, khi mà đĩa sắt quay thì các răng cưa sẽ
chuyển động qua đầu cuộn dây làm cho từ trường trong cuộn dây thay đổi từ đó làm xuất
hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây. Kết quả sẽ tạo ra một cái chũi xung điện. Khi
ECU nhận được các xung điện này thì nó sẽ đếm những số xung này và từ đó nó sẽ tính
toán ra được cái vị trí của trục cam. Tác dụng của cảm biến vị trí cam là giúp cho ECU
quyết định chính xác được thời điểm phun xăng và thời điểm đánh lửa tôi ưu.
a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động:


Hình: Cảm biến vị trí trục cam.
1:Cuộn dây; 2: Thân cảm biến ; 3: Lớp cách điện; 4: Giắc cắm.


Nguyên lý làm việc: trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín

hiệu G có các 3 răng. Khi trục cam quay, khe hở không khí giữa các vấu nhô ra trên trục
cam và cảm biến này sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra một điện áp trong cuộn nhận
tín hiệu được gắn vào cảm biến này, sinh ra tín hiệu G. Tín hiệu G này được truyền đi
như một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động cơ, kết hợp nó với tín hiệu
NE từ trục khuỷu để xác định điểm chết trên kì nén của mỗi xy lanh để đánh lửa và phát
hiện góc quay trục khuỷu. ECU động cơ dùng thông tin này để xác định thời gian phun
và thời điểm đánh lửa.
b) Mạch điện cảm biến vị trí trục cam:

Hình 2.29: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam.
1:Rôto tín hiệu ; 2:Cuộn dây cảm biến vị trí trục cam.
 Cảm biến vị trí trục khuỷu.


Hình: Cảm biến vị trí trục khuỷu.
1:Cuộn dây; 2: Thân cảm biến ; 3: Lớp cách điện; 4: Giắc cắm.


Hình : minh họa
Đĩa tạo tín hiệu NE được làm liền với puly trục khuỷu và có 36 răng, thiếu 2 răng
(thiếu 2 răng vì ứng với từng tín hiệu được tạo ra do sự chuyển động quay của một răng
ta sẽ xác định được 100 của góc quay trục khuỷu và xác định được góc đánh lửa sớm của
động cơ). Chuyển động quay của đĩa tạo tín hiệu sẽ làm làm thay đổi khe hở không khí
giữa các răng của đĩa và cuộn nhận tín hiệu NE, điều đó tạo ra tín hiệu NE. ECU sẽ xác
định khoảng thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản dựa vào tín hiệu này. Khi
răng càng ra xa cực nam châm thì khe hở không khí càng lớn, nên từ trở cao, do đó từ
trường yếu đi. Tại vị trí đối diện, khe hở nhỏ, nên từ trường mạnh, tức là có nhiều đường
sức từ cắt, trong cuộn dây sẽ xuất hiện một dòng điện xoay chiều, đường sức qua nó càng
nhiều, thì dòng điện phát sinh càng lớn. Tín hiệu sinh ra thay đổi theo vị trí của răng, và
nó được ECU đọc xung điện thế sinh ra, nhờ đó mà ECU nhận biết vị trí trục khuỷu và
tốc động cơ.
Loại tín hiệu NE này có thể nhận biết được cả tốc độ động cơ và góc quay trục
khuỷu tại vị trí răng thiếu của đĩa tạo tín hiệu, nhưng không xác định được điểm chết trên
của kỳ nén hay kỳ thải.


Hình : Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu.
1:Rôto tín hiệu ; 2:Cuộn dây cảm biến vị trí trục cam.
 Cảm biến kích nổ.

Cảm biến này được chế tạo bằng tinh thể thạch anh. Khi có áp lực tác dụng lên nó thì
nó sẽ sinh ra điện áp. Cảm biến kích nổ được lắp vào thành xilanh hoặc ở trên nắp máy.
Nó có nhiệm vụ là phát hiện ra hiện tượng kích nổ sớm của nhiên liệu nhất là khi ta sử
dụng xăng có chỉ số octan thấp hơn so với mức mà sản xuất ô tô quy định tức là nó có thể
giúp ngăn chặn sự tự kích nổ của xăng trước khi bugi đánh lửa. Khi kích nổ sớm thì máy
sẽ rung hơn bình thường và thường phát ra tiếng gõ lớn. Cảm biến này được thiết kế có
tần số hoạt động trùng với tấn số rung của động cơ khi có hiện tượng kích nổ xảy ra. Khi
xảy ra hiện tượng kích nổ thì áp lực tác dụng lên tinh thể thạch anh và sinh ra một điện
áp. Nhờ đó mà ECU nhận biết được hiện tượng kích nổ xảy ra và đưa ra các điều chỉnh
phù hợp như là giảm góc đánh lửa của bugi.
Cảm biến kích nổ trong động cơ là loại phẳng (không cộng hưởng) có cấu tạo để phát
hiện rung động trong phạm vi từ 6- 15khz.


Hình: cảm biến kích nổ

Cảm biến này có một phần tử áp điện tạo ra một điện áp khi tiếng gõ gây ra rung động
trong thân máy và làm biến dạng phần tử này.

Trạng thái bình thường

Khi có hiện tượng kích nổ

Cảm biến kích nổ trong động cơ là loại phẳng (không cộng hưởng) có cấu tạo để phát
hiện rung động trong phạm vi từ 6- 15khz.
-

Mạch điện cảm biến kích nổ.

1

2
5V
KNK1
EKNK

Hình : Sơ đồ mạch điện cảm biến tiếng gõ.
1:phần tử áp điện; 2:điện trở.
Cảm biến kích nổ được gắn vào thân máy và truyền tín hiệu KNK tới ECU động cơ khi
phát hiện tiếng nổ động cơ. ECU động cơ nhận tín hiệu KNK và làm trễ thời điểm đánh
lửa để giảm tiếng nổ.
 Cảm biến vị trí bướm ga.
a. Kết cấu và nguyên lý hoạt động.

Hình 2.34: Kết cấu cảm biến vị trí bàn đạp ga.
1:Mạch IC Hall; 2:Nam châm.


Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga loại phần tử Hall: có cấu tạo và nguyên lý hoạt động về
cơ bản giống như cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall.
Cảm biến vị trí bàn đạp chân 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 trên
trục của bàn đạp chân ga và quay cùng trục bàn đạp chân ga.
Khi đạp chân ga 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 thay đổi từ thông gây ra bởi sự thay đổi vị trí
nam châm và tạo ra điện áp của hiệu ứng Hall từ các cực VPA và VPA2 theo mức thay
đổi này. Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu đạp chân ga.
b.Mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga.

Hình Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga.
1: Mạch IC Hall; 2: Nam châm.
Trong cảm biến vị trí bàn đạp ga, điện áp được cấp đến cực VPA và VPA2 của
ECU, thay đổi từ 0-5V tỷ lệ với góc của bàn đạp ga. VPA là tín hiệu chỉ ra góc mở bàn
đạp thực tế và dùng để điều khiển động cơ. VPA2 thường được dùng để phát hiện các hư
hỏng của cảm biến.
ECU kiểm soát góc bàn đạp ga từ tín hiệu VPA và VPA2 phát ra và điều khiển
môtơ bướm ga theo các tín hiệu này.
2.2.4.2. Bộ phận xử lý ( ECU)


Detonation sensor: cảm biến kích nổ
camshaft position sensor : Cảm biến vị trí
trục cam
Sfsfsf
crankshaft position sensor : cam bien vi tri
truc
khuyu
 Sfsfs
exhaust
 sdfs gas oxygen sensor :cam bien oxy
coolant temt sensor : cam bien nhiet do nuoc
lam mat
t-map sensor : cam bien ban do
throttle position sensor : cam bien vi tri buom
ga
throttle body : buom ga
idle air control valve : van dieu khien khong
khi
iqnition coil ; cuon day danh lua

spark plugs : bugi
fuel filter : loc nhien lieu
fuel injector : voi phun


Bộ điều khiển điện tử đảm nhiện nhiều chức năng khác nhau tùy theo từng loại của
nhà chế tạo. Chung nhất là bộ tổng hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín
hiệu, lưu trử thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi các tín hiệu đi
thích hợp. Những bộ phận phụ hỗ trợ cho nó là các bộ ổn áp, điện trở hạn chế dòng. Vì lí
do này bộ điều khiển có nhiều tên gọi khác nhau tùy theo nhà chế tạo. Trong đồ án này ta
thường dùng ECU để chỉ chung cho bộ điều khiển điện tử.
ECU tiếp nhận thông tin về chế độ đang hoạt động của động cơ do hệ thống các bộ
cảm biến cung cấp. ECU xử lý các thông tin này và quyết định phát tín hiệu điều khiển
mở béc phun xăng, lượng xăng phun ra nhiều hay ít tùy thuộc vào độ dài thời gian mở
van kim của béc xăng, có nghĩa là tùy thuộc vào thời lượng mở van phun xăng.
Trên ôtô, hộp ECU động cơ của hệ thống phun xăng điển tử EFI là một hộp kim loại
được lắp đặt vào nơi thoáng mát, không bị ảnh hưởng của nhiệt độ động cơ. Thông tin về
vận tốc trục khuỷu và thông tin về khối lượng không khí nạp là hai yếu tố cơ bản quyết
định độ dài của thời gian mở van béc phun xăng.
a. Chức năng của ECU
ECU có hai chức năng chính:
- Điều khiển thời điểm phun: được quyết định theo thời điểm đánh lửa.
- Điều khiển lượng xăng phun: tức là xác định thời điểm phun, thời gian này quyết định
theo:
+ Tín hiệu phun cơ bản: được xác định theo tín hiệu tốc độ động cơ và tín hiệu lượng gió
nạp.
+ Tín hiệu hiệu chỉnh: được xác định từ các cảm biến (nhiệt độ, vị trí, mức độ tải, thành
phần khí thải và từ các điều kiện của động cơ như: điện áp bình).
b. Các bộ phận của ECU.
ECU được đặt trong vỏ kim loại để tránh nước văng. Nó được đặt ở nơi ít bị ảnh

hưởng bởi nhiệt độ. Các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp trong một mạch kín.


Các linh kiện công suất của tầng cuối bắt liền với một khung kim loại của ECU mục đích
để tản nhiệt tốt. Vì dùng IC và linh kiện tổ hợp nên ECU rất gọn, sự tổ hợp các nhóm
chức năng trong IC (bộ tạo xung, bộ chia xung, bộ dao động đa hài điều khiển việc chia
tần số) giúp ECU đạt độ tin cậy cao. Một đầu ghim đa chấu dùng nối ECU với hệ thống
điện trên xe, với kim phun và các cảm biến.
c. Các thông số hoạt động của ECU.
 Các thông số chính.
Là tốc độ động cơ và lượng gió nạp. Các thông số này là thước đo trực tiếp tình
trạng tải của động cơ.
 Các thông số thích nghi.
Điều kiện hoạt động của động cơ luôn thay đổi thì tỷ lệ hoà khí phải thích ứng
theo. Chúng ta sẽ đề cập đến các điều kiện hoạt động sau:
Khởi động.
Làm ấm.
Thích ứng tải.
Đối với khởi động và làm ấm ECU sẽ tính toán xử lý các tín hiệu của cảm biến
nhiệt độ động cơ. Đối với tình trạng thay đổi tải thì mức tải không tải, một phần tải, toàn
tải được chuyển tín hiêu đến ECU nhờ cảm biến vị trí bướm ga.
 Các thông số chính xác.
Để đạt được chế độ vận hành tối ưu ECU xem thêm các yếu tố ảnh hưởng:
Trạng thái chuyển tiếp khi gia tốc.
Sự giới hạn tốc độ tối đa.
Sự giảm tốc.
Những yếu tố này được xác định từ các cảm biến đã nêu, nó có quan hệ và tác
động tín hiệu điều khiển đến kim phun một cách tương ứng.
ECU sẽ tính toán các thông số thay đổi cùng với nhau, mục đích cung cấp cho
động cơ một lượng xăng cần thiết theo từng thời điểm.

d. Các chế độ làm việc.


 Làm đậm trong và sau khi khởi động.
Quá trình làm đậm này sẽ tăng lượng phun phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát
(lượng phun sẽ lớn khi nhiệt độ nước làm mát thấp) để nâng cao khả năng khởi động và
cải thiện tính ổn định hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định sau khi động cơ đã
khởi động. Lượng phun sẽ giảm dần đến lượng phun cơ bản 1/15.
Khởi động ban đầu là 1/9, sau đó chạy cầm chùng hỗn hợp giảm xuống 1/12.
 Chạy ấm máy:
Trong suất quá trình làm ấm, động cơ nhận thêm nhiều xăng hơn, quá trình làm ấm
sẽ tiếp theo sau quá trình khởi động lạnh. Trong quá trình này động cơ cần một lượng hỗn
hợp tương đối giàu xăng, vì khi đó vách thành xylanh còn lạnh và xăng còn ngưng tụ
chưa bay hơi hết. Quá trình cấp xăng chạy ấm máy được chia thành hai thời kỳ:
 Thời kỳ đầu: việc làm giàu xăng khi chạy ấm máy sẽ phụ thuộc vào thời gian
được gọi là làm giàu xăng khi khởi động, thời kỳ này được kéo dài 30s và tuỳ thuộc động
cơ mà cung cấp thêm khoảng 30 - 60 % lượng xăng.
 Thời kỳ sau: động cơ cần hỗn hợp loãng hơn, phần này được điều khiển theo
nhiệt độ động cơ.
Khi động cơ đạt đến nhiệt độ hoạt động bình thường thì cảm biến nhiệt độ gửi
nhiệt độ đến ECU, từ đó ECU sẽ ngừng quá trình chạy ấm máy.
 Thích ứng theo điều kiện tải:
Các mức tải khác nhau sẽ cần thành phần hỗn hợp khác nhau, đường cong về
lượng xăng cần thiết được xác định từ đường cong của bộ đo gió trong từng điều kiện
hoạt động của từng động cơ riêng.
+ Không tải:
Khi không tải vì hỗn hợp xăng - không khí quá loãng có thể dẫn đến không tải
không ổn định hoặc thậm chí động cơ không nổ. Vì vậy cần phải có hỗn hợp giàu xăng
cho điều kiện này. Tỉ lệ xăng không khí lớn hơn 1/15

+ Một phần tải:
Một phần thời gian động cơ sẽ hoạt động ở chế độ một phần tải. ECU sẽ lập trình
đường cong lượng xăng cần thiết và quyết định lượng xăng cung cấp. Đường cong được
thiết lập sao cho ở chế độ một phần tải sẽ lợi xăng nhất.
+ Toàn tải:
Động cơ phát ra công suất cực đại, tín hiệu toàn tải được cảm biến vị trí bướm ga
gửi đến ECU, mức độ giàu xăng được định sẵn chương trình trong ECU.
+ Tăng tốc:
Khi ECU nhận thấy xe đang tăng tốc bằng tín hiệu từ các cảm biến, nó tăng lượng
phun để nâng cao tính năng tăng tốc. Giá trị hiệu chỉnh ban đầu được xác định bằng nhiệt
độ nước làm mát và mức độ tăng tốc. Lượng phun tăng dần tính từ thời điểm này.
 Thích ứng theo nhiệt độ khí nạp
Lượng xăng phun sẽ thích hợp với nhiệt độ gió. Lượng gió cần thiết cho quá trình
cháy sẽ tuỳ thuộc vào nhiệt độ gió hút vào, không khí lạnh sẽ đặc hơn, điều này có nghĩa
là với cùng một vị trí cánh bướm ga thì hệ số dung tích gió trong xylanh sẽ giảm, khi
nhiệt độ tăng, thông tin ghi nhận nhờ cảm biến nhiệt độ không khí nạp tại bộ đo gió gửi
về ECU. ECU xem nhiệt độ ở 200C là mức chuẩn.
Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 200c lượng xăng phun tăng.
Nếu nhiệt độ lớn hơn 200c lượng xăng phun giảm.
 Giới hạn tốc độ động cơ.
Thực hiện nhờ một mạch giới hạn trong ECU. Tín hiệu tốc độ động cơ được so
sánh với một giới hạn cố định. Nếu vượt quá ECU điều khiển việc hạn chế phun hoặc
ngưng phun. Việc này đảm bảo an toàn cho động cơ.
 Giảm tốc.


Khi ECU động cơ nhận thấy động cơ đang giảm tốc, nó giảm lượng phun để tránh
cho hỗn hợp quá đậm trong khi giảm tốc.
Các tín hiệu điều khiển: lượng khí nạp, tốc độ động cơ, vị trí bướm ga, nhiệt độ

nước làm mát.
 Điều khiển tốc độ không tải:
Khi động cơ chạy ở tốc độ không tải ECU nhận được các tín hiệu từ các cảm biến
khi đó ECU tự động điều khiển bướm ga đến vị trí tối ưu nhất. Tại vị trí này động cơ nổ
với tốc độ thấp nhất và lượng nhiên liệu phun vào thấp.
e. ECU điều khiển bơm nhiên liệu.
a,Khi khóa điện ở vị trí OFF.
Rơle EFI và Rơle mở mạch đều tắt. Tranzito ngắt mạch.
Bơm nhiên liệu chỉ hoạt động khi động cơ đang nổ máy.
Thậm chí khi khoá điện được bật đến vị trí ON, nếu động cơ chưa nổ máy, thì bơm nhiên
liệu sẽ không làm việc.

b, Khi khóa điện bật ON (ở vị trí IG)