Giáo trình phun xăng điện tử

Lời mở đầu Trong vòng 20 năm trở lại đây, công nghiệp ô tô đ có thay đổi to lớn Đặc biệt hệ thống điện điện tử ô tô đ có bớc phát triển vợt bậc nhằm đáp ứng yêu cầu: Tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm độ độc hại khí thải tăng tính tiện nghi nh độ an toàn ô tô Ngày nay, gần nh tất ô tô đợc trang bị hệ thống điều khiển động theo chơng trình Trong có hệ thống phun xăng điện tử EFI (với động xăng) hệ thống CDI (với động diesel) Giáo trình Hệ thống phun xăng điện tử đợc biên soạn theo chơng trình Trung cấp nghề công nghệ ô tô đợc hiệu trởng trờng dạy nghề số 17 - BQP ban hành ngày 07 tháng 10 năm 2008 Khi biên soạn giáo trình, đ cố gắng tham khảo nhiều nguồn tài liệu để cập nhật kiÕn thøc míi nh»m gióp cho ng−êi sư dơng cã hiểu biết nguyên lý kết cấu thiết bị điện điện tử đợc trang bị hệ thống điện số h ng sản xuất xe tiêu biểu sử dụng phổ biến ë thÞ tr−êng n−íc ta nh−: Ford, Toyota… Tuy vËy,do khuôn khổ chơng trình nên vấn đề liên quan đến lý thuyết điện điện tử, ngời đọc cần phải tham khảo giáo trình chuyên sâu kỹ thuật điện tử để nắm vấn đề cách toàn diện Trong trình biên soạn giáo trình Chúng đ cố gắng, song thời gian ngắn trình độ hạn chế nên tránh khỏi sai sót Rất mong nhận đợc ý kiến đóng góp ngời sử dụng để giáo trình đợc hoàn chỉnh Tác Giả Kỹ S: Vơng Ngọc Chất Khoa CN ô tô - Trờng trung cấp nghề 17 Bài 1: khái niệm chung nguyên lý làm việc hệ thống phun xăng điện tử I- Những khái niệm chung Khái quát lịch sử phát triển kỹ thuật phun xăng Năm 1892 Rudolph Diesel đăng kí sáng chế ông động phun dầu, sau loại động đợc mang tên ông động diesel Năm 1903 máy bay hai anh em Wright (Mỹ) chế tạo trang bị động phun xăng thực chuyến bay lịch sử giới Năm 1908 hệ thống phun xăng (HTPX) anh em Wright tiếp tục đợc cải tiến đợc lắp loại động máy bay Kỹ thuật HTPX đợc sử dụng phổ biến vào công nghiệp hàng không thúc đẩy nghành phát triển Đối với động ô tô, hệ thống hầu nh bị l ng quên thời gian dài Lý lúc giờ, chế hoà khí đợc tập trung nghiên cứu cải tiến đ đáp ứng đợc yêu cầu cung cấp nhiên liệu cho động xăng Năm 1927, h ng Bosh (Đức) nghiên cứu đa vào sản xuất loại bơm phun dùng cho động cao tốc nhiều xi lanh Một số nhà chế tạo ô tô bắt đầu quan tâm đến việc ứng dụng trình phun xăng vào động ô tô Những nghiên cứu viện nghiên cứu hàng không Đức thực với cộng tác h ng B.M.W Daimler Benz Bosh đ dẫn đến việc hoàn chỉnh hệ thống phun xăng khí có dẫn động đợc áp dụng đại trà vào năm 1937 Năm 1943 kỹ s ngời pháp J B Retel đ hoàn tất hệ thống phun xăng dùng cho động ô tô chạy cồn Tõ sau chiÕn tranh thÕ giíi thø II Nh÷ng nghiÕn cứu phun xăng đợc tiến hành cách có hệ thống giới, đặc biệt Mỹ (Bendix), Anh (Rolls Royce) Đức (Bosch, B M W Mercedes Benz) Năm 1950 động máy bay Hệ thống phun xăng bắt đầu ứng dụng cho xe du lịch cao cấp xe đua Mỹ Năm 1960 động phun xăng bắt đầu đợc trang bị cho xe ô tô sản xuất hàng loạt nh: Peugeot 404 (Ph¸p), Lancia Flavia (Mü) Tuy vËy hƯ thèng phun xăng khí lúc phức tạp đắt tiền Năm 1967 kỹ thuật trình phun xăng đợc phát triển mạnh, HTPX liên tục kiểu khí kết hợp với hệ thống điều khiển điện tử đợc nghiên cứu phát triển nhờ thành tựu công nghệ điện tử Từ năm 1971 đến 1980 kỹ thuật phun xăng ngày đợc nghiên cứu hoàn thiện đợc trang bị cho nhiều loại xe, xe h ng sản xuất nớc nh Mü, Anh, Ph¸p, ý… Tõ sau 1980 NhiỊu h ng chế tạo xe đ nghiên cứu, phát triển HTPX dùng cho xe h ng sản xuất Năm 1984, ngời Nhật mua quyền h ng Bosch phát triển HTPX nh: H ng Toyota cã HTPX ®iƯn tư TCCS, H ng Nissan cã HTPX ®iƯn tư ECCS, H ng Hon ®a cã HTPX ®iƯn tư PGM – F1… Song song víi sù ph¸t triĨn HTPX, hệ thống điều khiển đánh lửa theo chơng trình (ESA) đợc đa vào sử dụng vào năm đầu thập kỉ 80 Ngày nay, hầu nh tất loại ô tô đợc trang bị hệ thống điều khiển động theo chơng trình (điều khiển điện tử), giúp động đáp ứng đợc yêu cầu gắt gao khí xả tính tiết kiệm nhiên liệu Mặt khác, công suất động đợc cải thiện rõ rệt Phân loại HTPX đợc phân loại theo nhiều kiểu với khác Sau Khoa CN ô tô - Trờng trung cấp nghề 17 số cách phân loại chính: a) Dựa vào đặc điểm cấu tạo kim phun: ngời ta chia làm hai loại: - Loại kim phun khí (CIS): Loại gồm loại theo thứ tự đợc cải tiến phát triển dựa nguyên tắc phun nhiên liệu điều khiển hoàn toàn khí Đó loại K Jetronic, K- Jetronic (Có thêm cảm biến ô xy), KE Jetronic (điều chỉnh áp lực phun điện tử), KE Motronic (kết hợp điều khiển đánh lửa điện tử) Các hệ thống đợc sử dụng xe Châu âu trớc năm 1987 Hiện đ lỗi thời nên không sử dụng - Loại kim phun điều khiển điện (AFC): Loại đợc chia làm hai loại: + Loại D Jetronic: Lợng xăng phun đợc xác định áp suất sau cánh b−ím ga b»ng c¶m biÕn MAP + L – Jetronic: Lợng xăng phun đợc tính toán dựa vào lu lợng khí nạp lấy từ cảm biến đo gió loại cánh trợt Sau có phiên bản: LH Jetronic với cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt, LU Jetronic với cảm biến đo gió kiểu siêu âm b) Dựa vào số vòi phun: Ngời ta chia làm hai loại - Loại phun đơn điểm (TBI): Đây loại phun trung tâm Kim phun đợc bố trí phía bớm ga nhiên liệu đợc phun vào hay hai kim phun Nhợc điểm hệ thống nhiên liệu đợc phun xa xupáp hút nên chất lợng tạo hỗn hợp cha đợc tốt - Loại phun đa điểm (MPI): Đây hệ thống phun nhiên liệu với kim phun cho xi lanh đợc bố trí gần xupáp nạp HTPX đa điểm đời đ khắc phục đợc nhợc điểm HTPX đơn điểm Tuỳ theo cách điều khiển kim phun, hệ thống chia làm ba loại chính: Phun độc lập hay phun vòi phun theo pha phèi khÝ, Phun tõng nhãm vµ phun đồng loạt (hình 1-1) Hình 1-1: Ba phơng pháp tạo xung cho vòi phun nhiên liệu động xăng c) Dựa vào đối tợng điều khiển theo chơng trình: Ngời ta chia làm ba loại: - Chỉ điều khiển phun xăng: Gọi HTPX điện tử EFI - Chỉ điều khiển đánh lửa : Gọi hệ thống đánh lửa điện tử ESA - Loại tích hợp: Điều khiển trình phun xăng đánh lửa Hệ thống có nhiều tên gọi khác : Bosch đặt tên Môtronic, Toyota có tên TCCS, Nissan có tên ECCS Nhờ tốc độ sử lý ECU cao nên ngày việc điều khiển động điều khiển nhiều chức khác nh điều khiển hộp số tự động, máy điều hoà không khí d) Phân theo kỹ thuật điều khiển: Ngời ta chia làm hai loại: Khoa CN ô tô - Tr−êng trung cÊp nghỊ 17 - Kü tht ®iỊu kiển mạch tơng tự (analog): Kỹ thuật điều khiển chủ yếu dựa mạch tơng tự Chúng đợc ứng dụng hệ từ 1980 1990 Hiện kỹ thuật đợc dùng - Kỹ thuật điều khiển số (Digital): Kỹ thuật dựa tảng vi xử lý Hiện chúng đợc ứng dụng hầu hết hệ thống điều khiển động xe đại Tỷ lệ không khí nhiên liệu hỗn hợp a) Yêu cầu tỷ lệ xăng không khí Qua tính toán thực tế kiểm nghiệm ngời ta thấy tỷ lệ khí hỗn hợp xăng không khí lý tởng 1/ 14,7, nghĩa cần Kg xăng hoà trộn với 14,7 Kg không khí Lợng khí hỗn hợp hoàn toàn thích ứng với lợng Hidrro cacbon xăng giúp cho trình cháy động đợc hoàn thiện Hỗn hợp với tỷ lệ khác trên: - Nếu ( > 1/ 14,7) ta có hỗn hợp nghèo xăng Hình 1-2: đờng biểu diễn thành phần tỷ lệ khí hỗn hợp cung cấp cho động chế độ tải khác - Nếu (< 1/ 14,7) hỗn hợp giàu xăng Hình cho thấy đờng biểu diễn tỷ lệ khí hỗn hợp cung cấp cho động nhiều chế độ làm việc khác Lúc khởi động trời lạnh, tỷ lệ khí hỗn hợp 1/9 Trong chế độ chạy cầm chừng 1/12 chế độ vận tốc trung bình tỷ lệ khí hỗn hợp 1/15 Lúc lái xe tăng tốc, tỷ lệ khí hỗn hợp thể đờng cong ®øt qu ng më tèi ®a b−ím ga Nh»m giảm tình trạng ô nhiễm môi trờng khí thải gây ra, ô tô hệ đợc trang bị trung hoà khí xả đợc bố trí ống xả Để hoạt động hiệu cần phải trì tỷ lệ hỗn hợp mức lý Hình 1-3: Ngỡng tỷ lệ xăng không khí cần trì để tởng nh hình chuyển đổi xúc tác hoá khử hoật động tốt b) Hệ số d không khí Để rõ mức độ sai biệt xăng không khí cung cấp cho động so với hỗn hợp lý tởng, ngời ta dùng hệ số d lamđa () Lợng không khí nạp = Lợng không khí yêu cầu lý t−ëng Khoa CN « t« - Tr−êng trung cÊp nghỊ 17 - Thùc tÕ λ sÏ biÕn ®ỉi tõ 0,75 – 1,3 + NÕu λ >1: D− kh«ng khí nạp,tức hỗn hợp nghèo xăng = 1.05 1.3, Công suất động giảm, đồng thời suất tiêu hao nhiên liệu giảm + Nếu