ĐỀ TÀI: Nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử EFI động cơ 1TR – FE trên Toyota Inova G

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô MÉu trang phô b×a §ATN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI (Times New Roman, hoa, 14) KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ (Times New Roman, hoa, đậm, 16) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: Nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử EFI động cơ 1TR – FE trên Toyota Inova G ngêi híng dÉn khoa häc : Hà Nội - 2013 Mục lục. Lời nói đầu…………………………………………………………………… 3 Chương 1: Tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử EFI…………………….4 1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử……………… ….4 2. Hệ thống phun xăng điện tử EFI……………………………………… 9 Chương 2: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ 1TR – FE dùng 1 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô trên xe Inova G của Toyota………………………………………………… 19 1. Giới thiệu chung về động cơ 1TR – FE trên xe Inova G…… ……… 19 2. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu…………………………………………… 21 3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu………………………….22 Chương 3: Phân tích đặc điểm kết cấu của hệ thống phun xăng điện tử của động cơ 1TR – FE trên xe Inova G…………….………………………….… 23 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính……………….23 1.1 Bơm nhiên liệu……………………………………………………… 23 1.2 Bộ lọc nhiên liệu…………………………………………………….….25 1.3 Bộ ổn định áp suất……………………………………………… …….26 1.4 Vòi phun xăng điện tử……………………………………………….…27 1.5 Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu…………………………………… 29 2. Hệ thống cung cấp không khí động cơ 1TR – FE trên xe Inova G…….30 2.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp không khí……………….……………………30 2.2 Các bộ phận của hệ thống cung cấp không khí…………………………30 3. Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử động cơ 1TR – FE trên xe Inova G…… ………………………………………………………… 32 3.1 Nguyên lý chung……………………………………………………… 32 3.2 Các cảm biến…………………………………………………………………… 32 4. Hệ thống điều khiển điện tử ECU………………………………………44 Chương 4: Các hư hỏng thường gặp và chuẩn đoán………………………… 48 Chương 5: Kết luận…………………………………………………………….50 Lời Nói Đầu 2 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô Ngày nay khi ngành công nghiệp ôtô trong nước và trên thế giới đang ngày càng phát triển và đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển chung của toàn xã hội. Nhiều hệ thống trên ô tô được thay thế để đáp ứng nhu cầu của con người trong đó có hệ thống phun xăng điện tử(EFI).Để hiểu sâu về hệ thống này em đã chọn đề tài này. Là sinh viên của khoa Công Nghệ ôtô chúng em được trang bị những kiến thức cơ bản về ngành cơ khí ôtô. Với đề tài : “ Nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử EFI động cơ 1TR – FE trên Toyota Inova G” của bộ môn đồ án chuyên ngành ôtô 2, giúp em hoàn thiện hơn về trang bị kiến thức của mình về ngành mà em theo học và đặc biệt là về hệ thống phun xăng điện tử EFI. Nó đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc tiết kiệm nhiên liệu cũng như kinh tế người sử dụng. Đề tài gồm có 4 chương: o Chương 1: Tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử EFI. o Chương 2: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ 1TR-FE dùng trên xe Inova G. o Chương 3: : Phân tích đặc điểm kết cấu của hệ thống phun xăng điện tử của động cơ 1TR-FE trên xe Inova G . o Chương 4: Các hư hỏng thường gặp và chuẩn đoán. Em xin gửi lời cảm ơn đến hai thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Tuấn Nghĩa và thầy Nguyễn Anh Ngọc, các thầy trong khoa Công Nghệ ôtô cùng tất cả các bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, ngày 25/05/2011 Sinh viên thực hiện NGUYỄN VĂN QUANG Chương 1: 3 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô Tổng quan về hệ thồng phun xăng điện tử EFI 1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử: 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 them các thiết bị hiệu chỉnh khác, làm cho nó trở nên phức tạp hơn rất nhiều. 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 4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô Hình vẽ: Hệ thống EFI 1.2 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 goi 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 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 5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô 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 dung 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 dung 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 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: 6 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô Hình vẽ: Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điện tử 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. 1.3 Phân loại hệ thống phun xăng: Hệ thống phun nhiên liệu có thể được phân loại theo nhiều kiểu.Nếu phân biệt theo cấu tạo kim phun, ta có 2 loại: Loại CIS : Đây là hệ thống kiểu sử dụng kim phun cơ khí, chỉ sử dụng trên một số động cơ, bộ phun mở liên tục, sự thay đổi áp suất đối với nhiên liệu sẽ làm thay đổi lượng nhiên liệu được phun. Gồm ba loại cơ bản sau: Hệ thống K – Jectronic: Đây là hệ thống phun nhiên liệu được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí và thủy lực sau đó được cải thiện thành hệ thống KE – Jectronic với hệ thống ECM mạnh hơn. Là hệ thống phun xăng cơ bản của các kiểu phun xăng điển tự ngày nay. Nó có các đặc điểm như không cần những cơ cấu dẫn động của động cơ, có nghĩa là động tác điều chỉnh xăng phun ra do chính độ chân không trong ống hút điều khiển,xăng phun ra liên tục và được xác định tùy theo khối lượng không khí nạp. Được sử dụng cho các xe như Audi : coupe, Quattro, 80, 90, 100, 200 .xe BMW: 318, 520…. 7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô • Hệ thống K – Jectronic có cảm biến khí thải: Có thêm cảm biến oxy • Hệ thống KE – Jectronic: Là hệ thống được phát triển từ hệ thống K – Jectronic với mạch điều chỉnh áp lực phun bằng điện tử. 1.3.1 Loại AFC: Đây là hệ thống phun xăng sử dụng kim phun điều khiển bằng điện. Hệ thống phun xăng với kim phun điện có thể chia làm 2 loại chính: • L – Jectronic (xuất phát từ chữ Luft trong tiếng Đức là không khí): là hệ thống phun xăng đa điểm điều khiển bằng điện tử. Xăng được phun vào cửa nạp của các xylanh động cơ theo từng lúc chứ không phun 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. Chức năng của L – Jectronic là cung cấp cho từng xylanh động cơ một lượng xăng đáp ứng nhiều chế độ tải khác nhau của động cơ. Một hệ thống các bộ cảm biến ghi nhận thông tin về chế độ làm việc của ôtô, về tình trạng thực tế của động cơ, chuyển đổi các thông tin này thành tín hiệu điện . ECU sẽ xử lý, phân tích các thông tin nhận được và tính toán chính xác lượng xăng cần phun ra. Lưu lượng phun xăng phun ra ấn định do thời lượng mở van của béc phun xăng. • D – Jectronic: Với lượng xăng phun được xác định bởi áp suất sau cánh bướm ga bằng cảm biến MAP. Nếu phân biệt theo vị trí lắp đặt kim phun , ta có thể chia hệ thống phun xăng thành hai loại:  Loại TBI(throttle body injection): Phun xăng đơn điểm, gồm một hoặc hai béc phun xăng và phun trực tiếp vào cánh bướm ga tại đầu họng hút.  Loại MPI(multi points injection): Phun xăng đa điểm, trên hệ thống phun xăng này động cơ có bao nhiêu xy lanh thì sẽ có bây nhiêu kim phun béc phun xăng. Béc được bố trí xịt xăng vào ngay cửa hút gần sát xu páp hút. Hệ thống phun xăng điển tử đa điểm là hệ thống định lượng và điều khiển hiện đại nhất hiên nay, nó tối ưu cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa của động cơ. 8 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô 2. Hệ thống phun xăng điện tử EFI: 2.1 Thành phần hòa khí: Thành phần hòa khí thể hiện tỷ lệ hòa trộn giữa xăng và không khí trong hòa khí, được đặc trưng bằng hệ số dư không khí α (hoặc λ) hoặc bằng hệ số tỷ lệ không khí – nhiên liệu m – đó là tỷ số lượng không khí Gk và số lượng xăng Gx chứa trong hòa khí (m= ). Với m= 14,7:1 – đủ không khí, ta có α=1 và có hòa khí chuẩn (lý tưởng) Với m >14,7:1 – dư không khí, ta có α >1 và có hòa khí nhạt (nghèo xăng) Với m <14,7:1 – thiếu không khí, ta có α <1 và có hòa khí đậm (giàu xăng) Thành phần hòa khí gây ảnh hưởng lớn tới tính năng hoạt động của xe đòi hỏi một thành phần hòa khí nhất định. 9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô Hình vẽ 1.1: biến thiên cua tỷ số không khí – nhiên liệu theo điều kiện hoạt động của xe. Ký hiệu : A: khởi động B: cầm chừng C: bướm ga mở một phần D: gia tốc E: bướm ga mở hoàn toàn Hình trên giới thiệu các thành phần hòa khí nhất định.hình 1.2 giới thiệu các các hòa khí yêu cầu động cơ khi hoạt đông ở các chế độ khác nhau. Lúc khởi động lạnh yêu cầu hòa khí đậm ( m ≈ 9:1), ở tốc độ trung bình bướm ga mở một phần m ≈ 15:1. Khi mở bướm ga đột ngột để tăng tốc, cũng phải làm đậm tạm thời cho hòa khí , nếu không xe sẽ chết máy. Hòa khí cũng được làm đậm m ≈ 13:1 khi mở rộng bướm ga (vì lúc này cần đốt hết ôxy trong buồng cháy để phát hết công suất). 10 [...]... 2.2 cho động cơ trở thành vấn đề cốt lõi của hệ thống nhiên liệu 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 2.2.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Hệ thống cung cấp nhiên liệu đảm nhiệm các chức năng là: − Hút xăng từ thùng chứa để bơm đến các béc phun − Tạo áp suất cần thiết để phun xăng − Duy... làm việc của động cơ 1TR- FE dùng trên xe Inova G của Toyota 1 Giới thiệu chung về động cơ 1TR- FE trên xe Inova G : Toyota Inova có 2 loại là : Inova G và Inova J Loại xe Động cơ Hộp số Số chỗ ngồi Innova G 2.0 lít (1TR- FE) 5 số tay 8 chỗ Loại xe Trọng lượng toàn tải Trọng lượng không tải Dài x rộng x cao toàn bộ Chiều dài cơ sở Chiều rộng cơ sở Khoảng sáng g m xe Innova J 2.0 lít (1TR- FE) 5 số tay... liệu cố định trong ống chia béc phun (fuel rail) Trong hệ thống phun xăng điện tử, hệ thống cung cấp nhiên liệu bao g m năm bộ phận chính sau đây: − Bơm xăng điện 11 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội − − − − Khoa CNKT Ô Tô Bộ lọc xăng ống chia xăng của các béc phun Bộ điều áp xăng (pressure regulator) Các béc phun xăng a) Bơm xăng điện: bơm xăng điện được thiết kế để bơm cung cấp một lượng xăng nhiều hơn mức... béc phun xăng được g lắp trên các vòng đệm cao su đặc biệt Các vòng đệm này giúp béc phun không bị rung động, đồng thời được cách nhiệt tốt với động cơ tránh hiện tượng tạo bọt hơi xăng bên trong béc phun 2.2.2 Hệ thống điều khiển điện tử: 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... trạng hoạt động của động cơ 21 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô Chương 3 Phân tích đặc điểm kết cấu của hệ thống phun xăng điện tử của động cơ 1TR- FE trên xe Toyota Inova G 1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính: 1.1 Bơm nhiên liệu: Bơm nhiên liệu là loại bơm cánh g t được đặt trong thùng xăng, do đó loại bơm này ít sinh ra tiếng ồn và rung động hơn so với loại trên đường ống... xăng hơn bình thường vì thời tiết lạnh làm cho xăng bốc hơi kém và bị ngưng đọng trên vách ống g p hút, do đó phải cung cấp nhiều xăng hơn để xylanh động cơ có thể nhận đủ số xăng cần thiết giúp khởi động được Số xăng phun thêm này được thực hiện nhờ béc phun khởi động lạnh phun xăng vào trong ống g p b) Quá trình sưởi nóng động cơ: Quá trình sưởi nóng động cơ được thực hiện tiếp theo ngay sau khi chấm... 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 15 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô e) ECU động cơ: 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. .. thời gian mở van béc phun xăng 2.2.3 Hệ thống nạp khí: a) Bầu lọc khí: Bầu lọc khí có tác dụng lọc sạch không khí trước khi đưa vào cổ họng gió và đi vào đường ống nạp b) Bướm ga: Lượng khí đi vào động cơ phụ thuộc vào độ mở của bướm ga Bướm ga mở càng rộng thì lượng khí đi vào động cơ càng nhiều và ngược lại bướm ga mở nhỏ thì lượng khí đi vào động cơ ít đi c) Cổ họng gió: Cổ họng gió bao g m:Bướm ga... giữ ở g c mở khoảng 70, xe vẫn có thể chạy đến nơi an toàn 2.2.3 Ống g p hút và đường ống nạp: Ống g p hút và đường ống nạp được chế tạo bằng nhựa nhằm mục đích giảm trọng lượng và sự truyền nhiệt đến nắp qui lát Hình 3.10: Ống g p hút và đường ống nạp 30 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa CNKT Ô Tô 1:Ống g p hút; 2:Đường ống nạp 3 Hệ thống điều khiển phun xăng điển tự động cơ 1TR_ FE trên xe Inova G :... của động cơ Yếu tố này tạo được áp suất cần thiết trong mạch ở bất kỳ chế độ hoạt động nào của động cơ Bơm được thiết kế van chặn bố trí tại cửa thoát của bơm xăng ngăn không cho xăng tháo lui thùng chứa khi bơm nhiên liệu ngừng bơm Van giới hạn áp suất giới hạn áp suất xăng đi Khi nối mạch công tắc máy và công tắc khởi động thì bơm xăng hoạt động tức thì và liên tục sau khi khởi động xong Bơm xăng điện