chuyên đề nghiên cứu tìm hiểu hệ thống phun xăng điện tử

Ở chế độ cao tốc lại được cung cấp hỗn hợpkhí giàu xăng trở lại.Ôtô sử dụng một trong hai thiết bị hay hệ thống để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu với một tỷ lệ chính xác đến các xylanh của

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN KỸ THUẬT Ô TÔ

CHUYÊN ĐỀ: NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU

HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ

Hà Nội, 2023

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất nhanh mang lại lợi ích rất tolớn cho con người cả về vật chất lẫn tinh thần Để nâng cao đời sống của nhândân và hòa nhập với sự phát triển chung của đất nước trong khu vực khác trênthế giới Nhà nước ta đẩy mạnh công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Mộttrong những mục tiêu đặt ra là phát triển ngành công nghiệp cơ khí ôtô Ngànhcông nghiệp cơ khí ôtô đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển chung củatoàn xã hội về giải quyết việc làm, thúc đẩy nền kinh tế quốc dân Trong nhữngthập niên gần đây sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, nhu cầu vận chuyểnhàng hóa và nhu cầu đi lại ngày càng cao Mạng lưới giao thông phát triển nhanhphương tiện giao thông đi lại bằng ôtô ngày càng chiếm vị trí quan trọng vàkhông thể thiếu được đối với xã hội

Là sinh viên của Khoa Công Nghệ Ô tô chúng em được trang bị những kiếnthức cơ bản về ngành cơ khí ôtô Mặc dù còn một năm nữa chúng em mới ratrường nhưng khi được nhận chuyên đề về chuyên ngành mình theo học, tập thểlớp cũng như cá nhân em cảm thấy rất vui Nó sẽ trang bị thêm và bổ trợ nhữngkiến thức chung em vừa được học để tiếp tục cố gắng hơn nữa trong học tập saunày ra trường đóng góp cho sự phát triển ngành công nghiệp ô tô nước nhà, chobản thân cho gia đình và cho toàn xã hội

Em chọn đề tài:‘ Nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử EFI của oto KIARio` Đây là một đề tài bổ ích mang tính thiết thực, giúp em hoàn thiện hơntrong việc kết hợp lý thuyết trên lớp và thực hành xưởng và là nền tảng quantrọng để năm sau em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hy vọng dưới sự chỉđạo của thầy giáo hướng dẫn TS.Trần Đức Hiếu giúp em nắm vững về hệ thốngnày

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

CHƯƠNG I: 3

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI 3

I Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử EFI 3

1 EFI là gì? 3

2 Lịch sử phát triển 4

II Khái quát về hệ thống phun xăng điện tử EFI 6

1 Khái niệm 6

2 Ưu, nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử EFI 7

CHƯƠNG II 10

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 10

I Cấu tạo 10

1 Hệ thống điều khiển điện tử 10

2 Hệ thống nhiên liệu 11

3 Hệ thống nạp khí 11

II Nguyên lý hoạt động 12

1 Hệ thống điều khiển điện tử 12

2 Hệ thống nhiên liệu 12

3 Hệ thống nạp khí 14

CHƯƠNG III 16

CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 16

I Chế độ khởi động lạnh 16

II Chế độ không tải 16

III Chế độ có tải 16

IV Chức năng báo lỗi 16

CHƯƠNG IV 18

TÌM HIỂU KIM PHUN CỦA OTO KIA RIO 18

I Sơ đồ hoạt động của kim phun 18

II Sơ đồ nguyên lý 1 số bộ phận của kim phun 19

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI

I Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử EFI

1 EFI là gì?

Chữ EFI ở phía sau thân của các ôtô đời mới và trên động cơ là chữ viết tắtcủa Electronic Fuel Injection, có nghĩa là hệ thống điều khiển bằng điện tử Hệthống này cung cấp hỗn hợp khí cho động cơ một cách hoàn hảo Tuy nhiên, tùytheo chế độ làm việc của ôtô, EFI thay đổi tỷ lệ khí – nhiên liệu để luôn cung cấpcho động cơ một hỗn hợp khí tối ưu Cụ thể ở chế độ khởi động trong thời tiết lạnhgiá, hỗn hợp khí được cung cấp giàu xăng, sau khi động cơ đã được nhiệt độ vậnhành, hỗn hợp khí sẽ nghèo xăng hơn Ở chế độ cao tốc lại được cung cấp hỗn hợpkhí giàu xăng trở lại

Ôtô sử dụng một trong hai thiết bị hay hệ thống để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu với một tỷ lệ chính xác đến các xylanh của động cơ tại tất cả các dải tốcđộ; một bộ chế hòa khí hay hệ thống EFI (phun xăng điện tử) Cả hai hệ thống đolượng khí nạp ma thay đổi theo góc mở của bướm ga và tốc độ động cơ, đềucung cấp một tỷ lệ nhiên liệu và không thích hợp đến các xy lanh phụ thuộc vào lượngkhí nạp

khí-Do kết cấu của hòa khí khá đơn giản, nó đã được sử dụng trên hầu hết các động

cơ xăng trước đây Mặc dù vậy, để đáp ứng các nhu cầu hiện nay về khí xả sạch hơn,tiêu hao nhiên liệu kinh tế hơn, cải thiện khả năng tải…., bộ chế hòa khí ngày nay phảiđược lắp đặt các thiết bị hiệu chỉnh khác nhau, làm cho nó trở thành một hệ thống phứctạp hơn

Do vậy, hệ thống EFI được sử dụng thay thế cho chế hòa khí, đảm bảo tỷ lệkhí-nhiên liệu thích hợp cho động cơ bằng việc phun nhiên liệu điều khiển điện tửtheo các chế độ lái xe khác nhau

Hình 1.1 Hệ thống EFI điển hình

2 Lịch sử phát triển

Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Mỹ-ông Stevan đã nghĩ ra cách phun nhiênliệu cho một máy khí nén Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phun nhiênliệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả Đầu thế kỷ 20, người Đức đãcho 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 được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho

máy bay ở Đức Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành công trong việc chế tạo hệthống phun xăng kiểu cơ khí Trong hệ thống phun xăng này nhiên liệu đượcphun trực tiếp vào trước su pap hút nên có tên gọi là K- Jetronic (K-Konstan- liêntục, Jetronic- phun) K-Jetronic được đưa vào sản xuất và ứng dụng trên các xe củahãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng cho việc phát triển hệ thống phunxăng thế hệ sau như KE-Jetronic, Mono-Jetronic, L-Jetronic, Motronic…

Do hệ thống phun xăng cơ khí còn 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 đolưu lượng khí nạp) và D-Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định dựa vào áp suấttrên đường ống nạp)

Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệthống phun xăng L-Jetronic và D-Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng vớiđộng cơ 4A-ELU) Đến những năm 1987, hãng Nissan dùng L-Jetronic thay bộ chếhòa khí của xe Nissan Sunny

Việc điều khiển EFI có thể được chia làm hai loại, dựa trên sự khác nhau vềphương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun

Một là loại mạch tương tự, loại này điều khiển lượng phun dựa vào thời giancần thiết để nạp và phóng một tụ điện Loại khác là loại điều khiển bằng vi xử lý,loại này 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 củaTOYOTA gọi là TCCS (TOYOTA Computer Controled System- Hệ thống điềukhiển bằng máy tính của TOYOTA), nó không chỉ điều khiển lượng phun mà cònbao gồm ESA (Electronic Spark Advance- Đánh lửa sớm điện tử) để điều khiểnthời điểm đánh lửa; ISC (Idle Speed Control- Điều khiển tốc độ không tải) và

các hệ thống điều khiển khác cũng như chức năng chuẩn đoán và dự phòng.Hai hệ thống này có thể được phân loại như sau:

II Khái quát về hệ thống phun xăng điện tử EFI

1 Khái niệm

Hệ thống phun xăng điện tử là hệ thống cung cấp xăng dung vòi phun xăngphun cưỡng bức bằng thiết bị điều khiển điện tử ( EFI- Electronic FuelInjection ) Hệ thống phun xăng điện tử EFI sử dụng các cảm biến khác nhau đểphát hiện tình trạng khác nhau của động cơ và điều kiện chạy xe Và ECU động cơtính toán lượng phun nhiên liệu tối ưu, cung cấp xăng cho các vòi phun xăng chính

và vòi phun xăng khởi động lạnh

2 Ưu, nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử EFI

a) Ưu điểm

Hệ thống phun xăng có nhiều ưu điểm hơn bộ chế hòa khí là:

Dùng áp suất làm tơi xăng thành những hạt bụi sương hết sức nhỏ.Phân phối hơi xăng đồng đều đến từng xylanh một và giảm thiểu xu hướng kích nổ bởi hòa khí loãng hơn

Động cơ chạy không tải êm ái hơn

Tiết kiệm nhiên liệu nhờ điều khiển được lượng xăng chính xác, bốc hơi tốt, phân phối xăng đồng đều

Giảm được các khí thải độc hại nhờ hòa khí loãng

Mômen xoắn của động cơ phát ra lớn hơn, khởi động nhanh hơn, sấy nóng máy nhanh và động cơ làm việc ổn định hơn

Tạo ra công suất lớn hơn, khả năng tăng tốc tốt hơn do không khí có họngkhuếch tán gây cản trở như động cơ chế hòa khí.

Hệ thống đơn giản hơn bộ chế hòa khí điện tử vì không cần đến cánhbướm gió khởi động, không cần các vít hiệu chỉnh

Gia tốc nhanh hơn nhờ xăng bốc hơn tốt hơn lại được phun vào xy lanhtận nơi

Đạt được tỷ lệ hòa khí dễ dàng và tỷ lệ hòa khí tối ưu cho động cơ.Duy trì được hoạt động lý tưởng trên phạm vi rộng trong các điều kiện vận hành

Giảm bớt được các hệ thống chống ô nhiễm môi trường

b) Nhược điểm

Nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử so với chế hòa khí là: để hoạt động bình thường, EFI cần rất nhiều thông số như góc quay và tốc độ trục khuỷu, lưu lượngkhí nạp, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát, tỷ lệ hỗn hợp, nồng độ oxy ở khí thải…Những số liệu này được thu thập từ các cảm biến đặt khắp nơi trong động cơ Chẳng hạn như cảm biến phát hiện nồng độ oxy dư trong khí thải quá lớn, bộ điều khiển trung tâm (ECU) sẽ ra lệnh cho hệ thống bơm xăng ít đi, để sao cho nhiên liệu luôn cháy hết Do cần quá nhiều thông số để tối ưu hóa quá trình phun nhiên liệu nên EFI rất dễ gặp sự cố Chỉ cần một cảm biến nào đó hoạt động không bình thường, gửi sai thông tin sẽ ảnh hưởng tới toàn bộ hệ thống Nếu cảm biến “chết” hoặc thiết bị nào

đó hỏng, thông số mà nó chịu trách nhiệm sẽ không tồn tại và ECU sẽ báo lỗi lên đồng hồ “check engine”

Ngoài ra trong quá trình phun, nếu chất lượng nhiên liệu không tốt, bộ lọc làm việc không hiệu quả sẽ rất dễ dẫn tới kim phun bị tắc, đóng cặn Khi kim bị tắc, lượng xăng

cung cấp không đủ theo nhu cầu thực tế nên xe yếu và thường xuyên chết máy Nhữngyếu tố khác ảnh hưởng tới hoạt động của kim phun còn có thể dòng điện không đáp ứng yêu cầu.

c) Biện pháp khắc phục nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử EFI

Để cho hệ thống phun xăng điện tử hoạt động có hiệu quả cần có những biệnpháp sau đây: thứ nhất là phải kiểm tra các cảm biến của hệ thống thường xuyênnhư cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí bướm ga,…bảo đảm cho các cảm biến nàyvẫn còn hoạt động bình thường và không bị lỗi Và khi phát hiện một bộ phận cảmbiến nào đó bị hỏng thì cần phải đem ngay đến trạm bảo dưỡng để kịp thời giảiquyết cũng nhằm tránh những tai nạn đáng tiếc xảy ra

Thứ hai là với điều kiện tiêu chuẩn nhiên liệu xăng ở việt nam vẫn còn thấpnên việc sử dụng xe cộ dùng hệ thống phun xăng điện tử gặp rất nhiều khó khăn vàhay bị hư hỏng Chất lượng xăng ở việt nam còn rất nhiều cặn dẫn đến trong quátrình phun xăng bộ lọc làm không tốt hiệu quả sẽ dẫn đến kim phun bị tắc và đóngcặn Làm cho hiệu suất động cơ thấp, không hiệu quả và ảnh hưởng tới tốn nhiênliệu cũng như làm sản sinh ra công cho động cơ kém

CHƯƠNG II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Hệ thống phun xăng điện tử EFI trên xe KIA Rio được chia thành ba hệthống: hệ thống nhiên liệu, hệ thống nạp khí và hệ thống điều khiển điện tử EFIcũng có thể được chia thành điều khiển phun nhiên liệu cơ bản và điều khiển hiệuchỉnh Ba hệ thống này sẽ được mô tả chi tiết sau đây

Gồm các bộ phận:

Công tắc định thời

Van khí không tải

1 Hệ thống điều khiển điện tử

Hệ thống điều khiển điện tử có nhiệm vụ cung cấp thông tin của động cơ đến bộđiều khiển trung tâm (ECU), thực hiện cung cấp tín hiệu cho các bộ phận thừahành và các bộ phận cảnh báo Các thông tin thu thập được từ cảm biến (CB), phảnánh trạng thái làm việc tức thời của động cơ bao gồm : Nhiệt độ máy,nhiệt độ khínạp, lượng O2 trong khí xả, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga, tín hiệu thời điểmđánh lửa, tín hiệu khởi động, số vòng quay trục khuỷu, tín hiệu kích nổ, ….Cácthông tin này được đưa về ECU ECU xử lí các thông tin, tính toán các trạng tháithực tế và đưa ra các tín hiệu tối ưu điều khiển các cơ cấu thừa hành: vòi phun khởiđộng lạnh, vòi phun chính, điều chỉnh chế độ mở van khí đường không tại Trongquá trình tiếp nhận và xử lý thông tin, ECU còn thông báo về các trạng thái lỗi vàtín hiệu hoạt động bình thường của hệ thống qua tín hiệu trên bảng tablo Các cảmbiến của hệ thống phun xăng thường được tổ hợp với các hệ thống điều khiển tựđộng khác (nếu có ) trên xe: hệ thống điều khiển đánh lửa, tự động điều khiểnchuyển số, hệ thống phanh ABS… Mạch điều khiển thuộc loại mạch kín, liên tục.Tác động điều khiển của người lái thể hiện qua mức độ bàn đạp chân ga( trực tiếphoặc gián tiếp )tác đông lên vị trí bướm ga

2 Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp xăng cho các vòi phun xăngchính và vòi phun xăng khởi động lạnh Mạch cung cấp xăng thực hiện từ thùngxăng, bơm xăng, lọc xăng thô, van điều áp, bộ giảm chấn, qua ống dẫn tới các vòiphun Xăng cung cấp cho các vòi phun qua các phần tử lọc tinh bằng ceramic đặttrong vòi phun Trên đường dẫn sau bơm xăng, áp suất luôn ổn định nhờ vân điều

áp Khi áp suất cao hơn quy định, van điều áp mở, cho phép xăng trở về thùng

Vòi phun xăng chính và vòi phun khởi động lạnh chỉ phun xăng cho các xilanh động cơ, khi có tín hiệu từ ECU

Việc phun xăng được thực hiện phù hợp với vị trí của trục khuỷu (thời điểmbắt đầu phun) lưu lượng không khí vào (CB lưu lượng không khí) và tốc độ làmviệc tức thời của động cơ Lưu lượng phun được thực hiện thông qua việc thay đổithời gian mở lỗ kim phun Thay đổi lưu lượng phun so với trạng thái phun cơ sở

thông qua các chế độ tự động hiệu chỉnh nhằm tạo nên các chế độ cấp nhiên liệuphù hợp với các chế độ làm việc yêu cầu của động cơ: đẩy tải, tăng tốc, khởi động

…

3 Hệ thống nạp khí

Hệ thống nạp khí có nhiệm vụ cung cung cấp khí đã lọc sạch và hòa trộn vớixăng tạo thành hỗn hợp, sau đó được nạp vào xi lanh qua su páp nạp Mạch cấpkhông khí thường xuyên bao gồm không khí từ khí quyển được động cơ hút vàoqua bầu lọc khí, bộ đo lưu lượng khí (lưu lượng kế) tới bướm ga (điều tiết lượngnạp khí theo điều khiển của chân ga) đưa vào khoang chứa khí chung tại Tại ốngdẫn nạp khí, không khí được hòa trộn với xăng, phun ra từ vòi phun chính tạothành hỗn hợp đi qua các su páp đến xi lanh

Khi khởi động động cơ không khí chạy vòng qua bướm ga, qua van khí phụ vàokhoang chứa khí ở khoang chứa chung không khí trộn với xăng, nhờ vòi phun khởiđộng lạnh, tạo thành hỗn hợp và dẫn vào xi lanh.

CHƯƠNG III CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG

ĐIỆN TỬ

Bướm ga đóng, động cơ nhiệt được quay bởi máy khởi động điện Khí nạp điqua CB lưu lượng gió, các van khí phụ vào khoang chứa khí và các ống nạp của xilanh, vòi phun chính phun nhiên liệu với lưu lượng nhỏ, vòi phun khởi động lạnhphun bổ sung tạo hỗn hợp đậm Khi động cơ đã hoạt động, vòi phun khởi độnglạnh tự tắt, động cơ chuyển sang chế độ không tải

Bướm ga vẫn đóng, van khí phụ mở đường khí đi tắt qua bướm ga theo 3 mứcđộ; nhỏ, vừa, lớn

Mở nhỏ ứng với chế độ làm việc của động cơ hoàn toàn không tải, giữ cho động cơlàm việc ổn định, không bị tắt máy, lượng xăng phun từ vòi chính nhỏ

Mở lớn dùng cho chế độ chuyển sang có tải

Mở vừa ứng với chế độ động cơ kéo theo thiết bị phụ tiêu hao công suất (máy lanh,đèn chiếu sáng …) lượng xăng phun từ vòi phun chính tăng lên

ECU làm việc tương tự như máy tính Khi bật khóa điện, toàn bộ hệ thống điệnđược kiểm soát, nếu không có lỗi, đèn CHECK trên bảng tablo sáng rồi tắt Nếu cólỗi đèn sẽ không tắt.Trong quá trình làm việc, bất kì 1 tín hiệu nào bị mất hay vượtngưỡng đèn báo lỗi bật sáng Hệ thống cho phép đọc mã lỗi và xóa mã lỗi khi đãsửa chữa xong Nhờ chức năng báo lỗi hư hỏng được phát hiện kịp thời, giảm thờigian tìm hư hỏng, tiện lợi cho công tác đảm bảo kĩ thuật xe.