MỤC LỤC Mục Lục Lời nói đầu 3 Chương 1 Tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử 5 A Lịch sử 5 1 1 Cấu trúc nguyên lí hoạt động 6 1 1 1 Hệ thống nạp không khí 6 1 1 2 Hệ thống nạp nhiên liệu 7 Chương 2[.]
Tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử
A Lịch sử phát triển về hệ thống phun xăng điện tử Động cơ đốt trong ra đời đã đánh dấu một bước ngoặt lớn trong lịch sử phát triển của ngành cơ khí động lực Cùng với sự phát triển đó là sự gia tăng nhanh chóng cả về số lượng lẫn chủng loại ôtô trên toàn thế giới Đã đến lúc con người nhận ra rằng nguồn năng lượng hoá thạch không phải là vô hạn mà ngày càng cạn kiệt dần Đồng thời mức độ ô nhiễm do động cơ đốt trong phát ra quá lớn dẫn đến nguy cơ biến đổi khí hậu toàn cầu.Vào thế kỷ 19 một kĩ sư người Mỹ ông Stenvan đã nghĩ ra một cách phun nhiên liệu cho một máy, 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 đã áp dụng vào hệ thống phun nhiên liệu cho vào động cơ 4 kỳ tĩnh tại (nhiên liệu dùng trong động cơ nay 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 sáng tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí Trong hệ thống phun xăng này, nhiên liệu được phun trực tiếp vào trước supap hút và có tên gọi là K- Jetronic K-jetronic được đưa vào sử dụng trên các hãng Mecredes và một số xe khác nó là nền tảng cho sự phát triển sau này của hệ thống phun xăng điện tử như: KE-Jetronic,Mono-Jetronic, L-Jetronic……
Do hệ thống phun xăng cơ khí có nhiều nhược điểm nên đầu năm 80 Bosch đã cho ra hệ thống phun xăng sử dụng kim phun điều khiển bằng điện, có hai loại: L-jetronic (lượng nhiên liệu được xác định nhờ cam biến đo lưu lượng cảm biến khí nạp) và D-Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định dựa vào áp suất trên đường ống nạp). Đi tiên phong trong lĩnh vực nghiên cứu phát triển hệ thống phun nhiên liệu điện tử cho động cơ đốt trong sử dụng trên ôtô là hãng Bosch (Đức) từ những thập niên cuối thế kỷ trước Đến năm 1984, người Nhật mua bản quyền của Bosch và ứng dụng hệ thống phun nhiên liệu điện tử cho các xe của Toyota Ngày nay, hầu hết các xe ôtô du lịch trên thế giới sử dụng động cơ đốt trong đều được trang bị hệ thống phun nhiên liệu điện tử (Electronic Fuel Injection-EFI)
Với các loại hệ thống phun xăng điện tử và một trong một loại hệ thống đó là hệ thống KE-JETRONIC được hãng Bosch chế tạo dựa trên nền tảng của hệ thống K-JETRONIC, K-JETRONIC với van tần số Các nhà thiết kế nhận thấy rằng ở hệ thống K-JETRONIC với van tần số thì độ chính xác không được cao lắm, do các cảm biến sử dụng van tần số để nhận biết tình trạng làm việc của động cơ còn quá ít và việc sử dụng van tần số để điều chỉnh áp lực buồng đốt.
Vì các chế độ làm việc của động cơ phụ thuộc rất nhiều vào thời gian mở và đóng của van tần số và sự thay đổi áp suất trên đỉnh piston Nếu sự phân phối cả hai yếu tố trên là không đồng bộ thì độ tin cậy của hệ thống không đảm bảo. Để khắc phục nhược điểm trên cũng như dựa vào cơ sở hệ thống K- JETRONIC với van tần số này, các nhà chế tạo đã đưa ra loại KE-JETRONIC Ở hệ thống này tỷ lệ hỗn hợp đáp ứng với các điều kiện làm việc của động cơ dựa vào thay đổi áp lực nhiên liệu của buồng đốt Các cảm biến được bố trí xung quanh của hệ thống KE-JETRONIC được sử dụng nhiều hơn, tín hiệu cảm biến được gửi về ECU và từ đó bộ điều khiển điện tử sẽ thay đổi áp suất trong hệ thống, để đáp ứng các yêu cầu làm việc của động cơ.
Như vậy chúng ta thấy ngoài việc định hướng nhiên liệu bằng cơ khí kiểu K-JETRONIC hệ thống điện điều kiển KE-JETRONIC, sẽ điều chỉnh lại lượng nhiên liệu cung cấp đến các kim phun dựa vào tình trạng làm việc của động cơ, theo các chế độ tải điều kiện môi trường và nhiệt độ động cơ.
1.1 Cấu trúc nguyên lí hoạt động.
Hệ thống KE-JETRONIC được chia làm ba hệ thống chính.
+ Hệ thống nạp không khí.
+ Hệ thống nạp nhiên liệu
+ Và hệ thống điện điều khiển
1.1.1 Hệ thống nạp không khí.
Lượng không khí vào động cơ phụ thuộc vào độ mở của cánh bướm ga.Trong quá trình làm việc độ chân không từ trong các xy lanh ở quá trình nạp sẽ hút không khí từ bên ngoài đi qua lọc gió Sau khi lọc sạch xong, lượng không khí nạp được kiểm tra bởi bộ đo gió rồi sau đó thông qua bướm ga để đi vào buồng nạp Tại buồng nạp không khí đi vào đường ống nạp để đi vào xy lanh của động cơ.
Như vậy mạch không khí nạp của KE-JETRONIC hoàn toàn giống hệ thống K-JETRONIC.
1.1.2 Hệ thống nạp nhiên liệu.
Hệ thống nạp nhiên liệu cung cấp hỗn hợp xăng và không khí vào xilanh Phân loại thành 3 loại chính: Chế hòa khí, phun nhiên liệu gián tiếp và phun nhiên liệu trực tiếp Động cơ ô tô và xe máy trước kia thường sử dụng chế hòa khí do dễ chế tạo, kích thước nhỏ gọn và giá thành hợp lý.
Hinh 1.1 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu
Tuy nhiên sau những năm 1980, hầu hết các động cơ ô tô chạy xăng đều sử dụng bộ phun nhiên liệu trực tiếp Sau này, các động cơ được trang bị công nghệ hiện đại hơn với hệ thống phun nhiêu liệu điện tử EFI (Electronic Fuel Injection). EFI có rất nhiều ưu điểm so với bộ chế hòa khí, như có thể tạo tỷ lệ gần lí tưởng ở tất cả các xi-lanh, tùy theo điều kiện vận hành của chúng Bên cạnh đó EFI có thể điều chỉnh lượng xăng theo từng chế độ vận hành của động cơ Tuy nhiên, rắc rối của EFI bắt nguồn từ chính sự phức tạp của nó, khiến cho việc bảo dưỡng và sửa chữa gặp nhiều khó khăn.
Cấu tạo chung và nguyên lí làm việc của HTPXĐT
HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 2.1 Cấu tạo chung về hệ thống phun xăng điện tử
Hình 2.1 : Sơ đồ nguyên lí chung của hệ thống phun xăng điện tử
Cấu tạo chung của hệ thống phun xăng điện tử bao gồm: Các cảm biến, bộ vi xử lí trung tâm và các cơ cấu chấp hành.
2.1.1 Ưu điểm nhược điểm của hệ thống phun nhiên liệu điện tử: a) Ưu điểm
+ Cung cấp hỗn hợp không khí - nhiên liệu đến từng xy-lanh đồng đều.
+ Điều khiển được tỷ lệ không khí - nhiên liệu dễ dàng, chính xác với tất cả các dải tốc độ làm việc của động cơ.
+ Đáp ứng nhanh chóng, chính xác với sự thay đổi góc mở bướm ga.
+ Hiệu suất nạp hỗn hợp không khí - nhiên liệu cao.
+ Hỗn hợp không khí - nhiên liệu trước khi cháy được phun tơi hơn, dẫn đến quá trình cháy được hoàn thiện làm tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường đáng kể b) Nhược điểm
Nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử so cới chế hoà khí la: Để hoạt động bình thường hệ thống cần nhiều thông số như góc quay và tốc độ trục khuỷu, lưu lượng khí nạp, nhiệt độ khí nạp và nhiệt độ nước làm mát tỷ lệ hỗn hợp và nồng độ ô xy khí thải… Những dữ liệu này được thu nhập từ các cảm biến được đặt trong động cơ, chẳng hạn như cảm biến phát hiện nồng độ ô xy trong khí thải quá lớn.Lúc đó ECU sẽ điều chỉnh laị lượng xăng phun ra để cho lượng xăng phun ra sẽ cháy hết, do quá trình nhiều thông số quá nhiều để tối ưu hoá quá trình phun nhiên liệu nên rất dễ gặp sự cố, chỉ cần một cảm biến gửi sai thông tin thì sẽ ảnh hưởng tới hệ thống
Bên cạnh đó, nếu chất lượng nhiên liệu không tốt hoặc bộ lọc không hoạt động hiệu quả trong quá trình phun, rất dễ dẫn đến tắc kim phun Khi kim phun bị tắc, lượng xăng cung cấp thực tế không đủ, khiến xe yếu và dễ chết máy.
2.1.2 Sơ đồ bố trí cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử
Hình 2.2 : Sơ đồ bố trí cảm biến trên hệ thống phun xăng điện tử Điểm khác nhau căn bản giữa hệ thống cung cấp nhiên liệu thông thường với hệ thống phun xăng điện tử ở chỗ: Với hệ thống cung cấp nhiên liệu thông thường, chế độ làm việc của động cơ phụ thuộc hoàn toàn vào bàn đạp chân ga, hỗn hợp nhiên liệu và không khí được hòa trộn trong xy-lanh nhờ sự tụt áp
Trong khi đó, với hệ thống phun xăng điện tử, chế độ làm việc của động cơ không chỉ phụ thuộc vào bàn đạp chân ga mà còn phụ thuộc vào trạng thái môi trường làm việc (nhiệt độ nước), phụ tải (có bật điều hòa hay không), mức độ và thành phần khí thải (cảm biến ô xy), số vòng quay của trục khuỷu động cơ, trục cam (cảm biến vị trí trục khuỷu, trục cam), lưu lượng không khí (cảm biến lưu lượng khí), áp suất đường ống nạp (cảm biến áp suất đường ống nạp)
Do đó, hỗn hợp không khí được pha trộn theo tỷ lệ hợp lí hơn, giúp cho quá trình cháy hoàn hoàn hảo hơn Chính vì lí do đó mà động cơ có hệ thống phun xăng điện tử sẽ tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường hơn động cơ với hệ thống cung cấp nhiên liệu thông thường.
Khi động cơ hoạt động, bướm ga mở cho phép không khí đi qua bộ lọc gió tới các xy-lanh và cảm biến lưu lượng gió sẽ kích hoạt tấm đo Cảm biến này đo lượng không khí nạp và đồng thời, nhiên liệu được bơm qua bộ lọc tới giàn phân phối và các vòi phun tại mỗi xy-lanh Quá trình phun nhiên liệu được điều khiển bởi van điện từ, còn bộ điều chỉnh áp suất duy trì áp suất không đổi Do đó, lượng nhiên liệu phun ra được kiểm soát bằng cách điều chỉnh thời gian phun, với lượng không khí nạp nhỏ thì thời gian phun ngắn và ngược lại, lượng không khí nạp lớn thì thời gian phun dài hơn.
Cảm nhậm lượng khí nạp bằng cách, bướm ga điều khiển khí nạp vào động cơ, bướm ga mở lớn thì lượng khí nạp vào buồng xy lanh nhiều hơn.Khi tốc độ động cơ thấp thì lượng khí nạp vào động cơ ít và tấm đo sẽ mở nhỏ khi tốc độ cao và tải nặng thì dòng khí nạp sẽ lớn hơn và tấm đo mở rộng hơn.
2.2 Phân loại hệ thống phun xăng điện tử
2.2.1 Phân loại theo điểm phun a) Hệ thống phun xăng đơn điểm: ( phun một điểm ) là kim phun đặt ở cổ ống góp hút chung cho toàn bộ các xy lanh của động cơ, bên trên bướm ga b) Hệ thống phun xăng đa điểm: ( phun đa điểm ) mỗi xy lanh động cơ được đặt một vòi phun trước supap nạp.
2.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun a) Phun xăng điện tử : Được trang bị các cảm biến để nhận biết được các chế độ của động cơ và bộ điều khiển trung tâm để điều khiển chế độ của động cơ ở điều kiện tối ưu nhất. b) Phun xăng thủy lực : Đươc trang bị các bộ phận di động bởi áp lực của gió hay của nhiên liệu Điều kiện thủy lực sử dụng cảm biến cánh bướn gió và bộ phân phối nhiên liệu để điều khiển lượng xăng phun vào động cơ. c) Phun xăng cơ khí : Được điều khiển bằng cần ga bơm cơ khí và bộ điều tốc để kiểm soát lượng nhiên liệu phun vào động cơ.
2.2.3 Phân loại theo thời điểm phun xăng a) Hệ thống phun xăng gián đoạn : Là đóng mở kim phun một cách độc lập không phụ thuộc vào suppap Loại này phun xăng vào động cơ khi xuppap mở ra hay đóng lại Hệ thống phun xăng gián đoạn còn có tên là hệ thống phun xăng biến điệu. b) Hệ thống phun xăng đồng loạt : Là phun xăng vào động cơ ngay trước xuppap nạp mở ra áp dụng cho hệ thống phun dầu. c) Hệ thống phun xăng liên tục : Là phun xăng vào ống góp hút mọi lúc Bất kỳ lúc nào động cơ đang chạy đều có một số lượng xăng phun ra khỏi kim phun vào động cơ Tỉ lệ hòa khí được điều khiển bằng sự gia giảm áp suất tại các kim phun, do đó lưu lượng nhiên liệu phun ra cũng được giảm theo
Hình 2.3 : Sơ đồ hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa có tác dụng sinh ra nguồn điện cao áp và đưa đến bugi sinh ra tia lửa đốt cháy nhiên liệu trong buồng đốt Chúng ta sẽ dễ dàng tìm ngay ra hệ thống đánh lửa nhờ bộ phân phối điện (chia điện) Bộ chia điện có một đường dây cao áp nối vào trung tâm (c̣òn gọi là dây cao áp chính) và có 4, 6 hoặc
8 dây cao áp nối với các bugi (gọi là dây cao áp con, số dây cao áp con phụ thuộc vào số xilanh của động cơ) Bộ chia điện sẽ phân phối cho mỗi xilanh nhận được nguồn điện cao áp một lần trong một chu trình vào đúng thời điểm thích hợp của kỳ nén để quá trình cháy hoàn hảo nhất, động cơ sẽ hoạt động hiệu quả và êm dịu nhất.
Ngày nay trên các ô tô hiện đại người ta sử dụng hệ thống đánh lửa sớm điện tử nhằm tăng hiệu suất và công suất động cơ tối ưu nhất
ECU sẽ tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến và cho ra tín hiệu điều khiển thời điểm đánh lửa phù hợp với chế độ hoạt động của động cơ.
2.4 Cấu tạo và chức năng các cảm biến trên xe
2.4.1 Cảm biến vị trí bướm ga
Hình 2.4 : Vị trí CB bướm ga
Cảm biến này được bố trí bên trong cổ hút để theo dõi độ mở của bướm ga và truyền thông số về ECU để sử lí.
