Xây dựng mô hình hệ thống phun xăng điện tử EFI

LỜI NÓI ĐẦU Hiện khoa học kỹ thuật phát triển nhanh mang lại lợi ích to lớn cho người vật chất lẫn tinh thần Để nâng cao đời sống nhân dân hòa nhập với phát triển chung đất nước khu vực khác giới Nhà nước ta đẩy mạnh công nghiệp hóa đại hóa đất nước Một mục tiêu đặt phát triển ngành công nghiệp khí ôtô Ngành công nghiệp khí ôtô đóng vai trò quan trọng phát triển chung toàn xã hội giải việc làm, thúc đẩy kinh tế quốc dân Trong thập niên gần phát triển mạnh mẽ kinh tế, nhu cầu vận chuyển hàng hóa nhu cầu lại ngày cao Mạng lưới giao thông phát triển nhanh phương tiện giao thông lại ôtô ngày chiếm vị trí quan trọng thiếu xã hội Và kèm theo nghàng công ngiệp oto trở nên đại với dây chuyền sảm xuất ngày hoàn thiện sảm phẩm oto thân thiện với môi trường, đai , đỡ tồn nhiên liệu tiện ngi , hệ thống phun xăng điện tử EFI đời để đáp úng cho nhu cầu xã hội, tương lai hệ thống phun xăng điện tử xẽ ngày hoàn thiện phát triển Đề tài: ‘ Xây dựng mô hình hệ thống phun xăng điện tử EFI ` Đây đề tài bổ ích mang tính thiết thực, giúp bọn em hoàn thiện việc kết hợp lý thuyết lớp thực hành xưởng tảng quan trọng để em bước vào nghề sau tốt nghiệp đạo hướng dẫn thầy giáo Nguyễn Cao Cường giúp bọn em nắm vững hệ thống hoàn thành tốt đồ án Chương I Tổng quan hệ thống phun xăng điện tử EFI I.1 Lịch sử phát triển hệ thống phun xăng điện tử EFI I.1.1 EFI Chữ EFI phía sau thân ôtô đời động chữ viết tắt Electronic Fuel Injection, có nghĩa hệ thống điều khiển điện tử Hệ thống cung cấp hỗn hợp khí cho động cách hoàn hảo Tuy nhiên, tùy theo chế độ làm việc ôtô, EFI thay đổi tỷ lệ khí – nhiên liệu để cung cấp cho động hỗn hợp khí tối ưu Cụ thể chế độ khởi động thời tiết lạnh giá, hỗn hợp khí cung cấp giàu xăng, sau động nhiệt độ vận hành, hỗn hợp khí nghèo xăng Ở chế độ cao tốc lại cung cấp hỗn hợp khí giàu xăng trở lại Ôtô sử dụng hai thiết bị hay hệ thống để cung cấp hỗn hợp khí-nhiên liệu với tỷ lệ xác đến xylanh động tất dải tốc độ; chế hòa khí hay hệ thống EFI (phun xăng điện tử) Cả hai hệ thống đo lượng khí nạp ma thay đổi theo góc mở bướm ga tốc độ động cơ, cung cấp tỷ lệ nhiên liệu không thích hợp đến xylanh phụ thuộc vào lượng khí nạp Do kết cấu hòa khí đơn giản, sử dụng hầu hết động xăng trước Mặc dù vậy, để đáp ứng nhu cầu khí xả hơn, tiêu hao nhiên liệu kinh tế hơn, cải thiện khả tải…., chế hòa khí ngày phải lắp đặt thiết bị hiệu chỉnh khác nhau, làm cho trở thành hệ thống phức tạp Do vậy, hệ thống EFI sử dụng thay cho chế hòa khí, đảm bảo tỷ lệ khí-nhiên liệu thích hợp cho động việc phun nhiên liệu điều khiển điện tử theo chế độ lái xe khác Hình Hệ thống EFI điển hình I.1.2 Lịch sử phát triển Vào kỷ 19, kỹ sư người Mỹ- ông Stevan-đã nghĩ cách phun nhiên liệu cho máy khí nén Sau thời gian, người Đức cho phun nhiên liệu vào buồng cháy không mang lại hiệu Đầu kỷ 20, người Đức cho phun nhiên liệu động kỳ tĩnh ( nhiên liệu dùng động dầu hỏa nên hay bị kích nổ hiệu thấp ) Tuy nhiên, sau sáng kiến ứng dụng thành công việc chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay Đức Đến năm 1966, hãng BOSCH thành công việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu khí Trong hệ thống phun xăng nhiên liệu phun trực tiếp vào trước supap hút nên có tên gọi KJetronic (K-Konstan- liên tục, Jetronic- phun) K-Jetronic đưa vào sản xuất ứng dụng xe hãng Mercedes số xe khác, tảng cho việc phát triển hệ thống phun xăng hệ sau KE-Jetronic, Mono-Jetronic, L-Jetronic, Motronic… Do hệ thống phun xăng khí nhiều nhược điểm nên đầu năm 80, BOSCH cho đời hệ thống phun xăng sử dụng kim phun điều khiển điện Có hai loại: hệ thống L- Jetronic ( lượng nhiên liệu xác định nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp ) D-Jetronic ( lượng nhiên liệu xác định dựa vào áp suất đường ống nạp) Đến năm 1984, người Nhật (mua quyền BOSCH) ứng dụng hệ thống phun xăng L-Jetronic D-Jetronic xe hãng Toyota (dùng với động 4A-ELU) Đến năm 1987, hãng Nissan dùng L-Jetronic thay chế hòa khí xe Nissan Sunny Việc điều khiển EFI chia làm hai loại, dựa khác phương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun Một loại mạch tương tự, loại điều kiển lượng phun dựa vào thời gian cần thiết để nạp phóng tụ điện Loại khác loại điều khiển vi xử lý, loại sử dụng lần hệ thống EFI Loại điều khiển vi xử lý bắt đầu sử dụng vào năm 1983 Loại hệ thống EFI điều khiển vi xử lý sử dụng xe TOYOTA gọi TCCS ( TOYOTA Computer Controled System- Hệ thống điều khiển máy tính TOYOTA), không điều khiển lượng phun mà 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 ) hệ thống điều khiển khác chức chuẩn đoán dự phòng Hai hệ thống phân loại sau: I.2 Khái quát hệ thống phun xăng điện tử EFI I.2.1 Khái niệm Hệ thống phun xăng điện tử hệ thống cung cấp xăng dung vòi phun xăng phun cưỡng thiết bị điều khiển điện tử ( EFI- Electronic Fuel Injection ) Hệ thống phun xăng điện tử EFI sử dụng cảm biến khác để phát tình trạng khác động điều kiện chạy xe Và ECU động tính toán lượng phun nhiên liệu tối ưu, cung cấp xăng cho vòi phun xăng vòi phun xăng khởi động lạnh hình 2: hệ thống phun xăng I.2.2 Ưu, nhược điểm hệ thống phun xăng điện tử EFI I.2.2.1 Ưu điểm Hệ thống phun xăng có nhiều ưu điểm chế hòa khí là: 1) Dùng áp suất làm tơi xăng thành hạt bụi sương nhỏ 2) Phân phối xăng đồng đến xylanh giảm thiểu xu hướng kích nổ hòa khí loãng 3) Động chạy không tải êm dịa 4) Tiết kiệm nhiên liệu nhờ khiển lượng xăng xác, bốc tốt, phân phối xăng đồng 5) Giảm khí thải độc hại nhờ hòa khí loãng 6) Mômen xoắn động phát lớn hơn, khởi động nhanh hơn, xấy nóng máy nhanh động làm việc ổn định 7) Tạo công suất lớn hơn, khả tăng tốc tốt không khí có họng khuếch tán gây cản trở động chế hòa khí 8) Hệ thống đơn giản chế hòa khí điện tử không cần đến cánh bướm gió khởi động, không cần vít hiệu chỉnh 9) Gia tốc nhanh nhờ xăng bốc tốt lại phun vào xylanh tận nơi 10) Đạt tỷ lệ hòa khí dễ dàng tỷ lệ hòa khí tối ưu cho động 11) Duy trì hoạt động lý tưởng phạm vi rộng điều kiện vận hành 12) Giảm bớt hệ thống chống ô nhiễm môi trường I.2.2.2 nhược điểm Nhược điểm hệ thống phun xăng điện tử so với chế hòa khí là: để hoạt động bình thường, EFI cần nhiều thông số góc quay tốc độ trục khuỷu, lưu lượng khí nạp, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát, tỷ lệ hỗn hợp, nồng độ oxy khí thải…Những số liệu thu thập từ cảm biến đặt khắp nơi động Chẳng hạn cảm biến phát nồng độ oxy dư khí thải lớn, điều khiển trung tâm (ECU) lệnh cho hệ thống bươm xăng đi, để cho nhiên liệu cháy hết Do cần nhiều thông số để tối ưu hóa trình phun nhiên liệu nên EFI dễ gặp cố Chỉ cần cảm biến hoạt động không bình thường, gửi sai thông tin ảnh hưởng tới toàn hệ thống Nếu cảm biến “chết” thiết bị hỏng, thông số mà chịu trách nhiệm không tồn ECU báo lỗi lên đồng hồ “ check engine” Ngoài trình phun, chất lượng nhiên liệu không tốt, lọc làm việc không hiệu dễ dẫn tới kim phun bị tắc, đống cặn Khi kim bị tắc, lưựong xăng cung cấp không đủ theo nhu cầu thực tế nên xe yếu thường xuyên chết máy Những yếu tố khác ảnh hưởng tới hoạt động kim phun dòng điện không đáp ứng yêu cầu I.2.3 Biện pháp khắc phục nhược điểm hệ thống phun xăng điện tử EFI Để cho hệ thống phun xăng điện tử hoạt động có hiệu cần có biện pháp sau đây: thứ phải kiểm tra cảm biến hệ thống thường xuyên cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí bướm ga,…bảo đảm cho cảm biến hoạt động bình thường không bị lỗi Và phát phận cảm biến bị hỏng cần phải đem đến trạm bảo dưỡng để kịp thời giải nhằm tránh tai nạn đáng tiếc xảy Thứ hai với điều kiện tiêu chuẩn nhiên liệu xăng việt nam thấp nên việc sử dụng xe cộ dùng hệ thống phun xăng điện tử gặp nhiều khó khăn hay bị hư hỏng Chất lượng xăng việt nam nhiều cặn dẫn đến trình phun xăng lọc làm không tốt hiệu dẫn đến kim phun bị tắc đống cặn Làm cho hiệu suất động thấp, không hiệu ảnh hưởng tới tốn nhiên liệu làm sản sinh công cho động I.3 Phân loại I.3.1 Phân loại theo điểm phun α Hệ thống phun xăng đơn điểm (phun điểm): Kim phun đặt cổ ống góp hút chung cho toàn xi lanh động cơ, bên bướm ga β Hệ thống phun xăng đa điểm (phun đa điểm): xy lanh động bố trí vòi phun phía trước xupáp nạp I.3.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun α Phun xăng điện tử: Được trang bị cảm biến để nhận biết chế độ hoạt động động (các sensors) điều khiển trung tâm (computer) để điều khiển chế độ hoạt động động điều kiện tối ưu β Phun xăng thủy lực: Được trang bị phận di động áp lực gió hay nhiên liệu Điều khiển thủy lực sử dụng cảm biến cánh bướm gió phân phối nhiên liệu để điều khiển lượng xăng phun vào động Có vài loại xe trang bị hệ thống χ Phun xăng khí: Được điều khiển cần ga, bơm khí điều tốc để kiểm soát số lượng nhiên liệu phun vào động I.3.3 Phân loại theo thời điểm phun xăng α Hệ thống phun xăng gián đoạn: Đóng mở kim phun cách độc lập, không phụ thuộc vào xupáp Loại phun xăng vào động xupáp mở hay đóng lại Hệ thống phun xăng gián đoạn có tên hệ thống phun xăng biến điệu β Hệ thống phun xăng đồng loạt: Là phun xăng vào động trước xupáp nạp mở xupáp nạp mở Áp dụng cho hệ thống phun dầu χ Hệ thống phun xăng liên tục: Là phun xăng vào ống góp hút lúc Bất kì lúc động chạy có số xăng phun khỏi kim phun vào động Tỉ lệ hòa khí điều khiển gia giảm áp suất nhiên liệu taị kim phun Do lưu lượng nhiên liệu phun gia giảm theo I.3.4 Phân loại theo mối quan hệ kim phun Phun theo nhóm đơn: Hệ thống này, kim phun chia thành nhóm phun luân phiên Mỗi nhóm phun lần vào vòng quay cốt máy a Phun theo nhóm đôi: Hệ thống này, kim phun chia thành nhóm phun luân phiên b Phun đồng loạt: Hệ thống này, kim phun phun đồng loạt vào vòng quay cốt máy Các kim nối song song với nên ECU cần mệnh lệnh kim phun đóng mở lúc c Phun theo thứ tự: Hệ thống này, kim phun lần, phun xong tới 10 Hình 51 So sánh điện áp cảm biến oxy điện áp cực VF B Sử dụng cực VF xác định tỷ lệ không /khí nhiên liệu Cực VF sử dụng vào chức chẩn đoán phụ thuộc trạng thái cực T Khi cực T off, điện áp cực VF mô tả giá trị thông số sửa chữa Khi cực T on, cực VF thể tín hiệu cảm biến oxy (bướm ga mở) cho biết mã chẩn đoán lưu nhớ ECU (bướm ga đóng) Mức độ hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí – nhiên liệu phát theo hay mức tù cực VF hay VF1 giắc kiểm tra Khi giá trị bình thường, tín hiệu cố định 2,5V, hiệu chỉnh phản hồi phía gia tăng, thấp 2,5V hiệu chỉnh phản hồi phía suy giảm 68 Hình 53 Điện áp xác định tỷ lệ không khí/nhiên liệu Chương V: Xây dựng mô hình chẩn đoán động matiz 69 V.1 Thông số kỹ thuật xe Matiz 70 Động Loại động M-TEC Matiz SE Kiểu 3L.SOHC Dung tích xy lanh (cc) 796 Tỷ số nén Công suất cực đại 52/6.000 Momen xoắn cực đại (Nm) 65/4.600 Đường kính x hành trình piston (mm) Thiết kế tăng áp (Turbo) Tốc độ tối đa (km/h) 144 Thời gian tăng tốc từ đến 100 km/h (giây) Hộp số truyền động Hộp số Kiểu dẫn động Tỷ số truyền Matiz SE số tay - Nhiên liệu Matiz SE Loại nhiên liệu Xăng Hệ thống nạp nhiên Phun xăng đa điểm liệu Mức tiêu thụ nhiên Trung bình 6.1 liệu 71 V.2 Mô hình thiết kế khung gá Mặt trước khung gá 72 Mặt sau khung gá 73 Mặt ngang khung gá 74 V.3 Sơ đồ đấu nối cảm biến, máy khởi động, máy phát điện V.3.1 Vị trí cụm chi tiết ô tô 75 V 3.2 Sơ đồ đấu nối 76 V.3.3 Sơ đồ đấu nối ECU 77 78 79 Chương VI: Kết luận chung Trong thời gian ngắn nhón em giao nhiện vụ xây dựng mô hình hệ thống phun xăng điện tử EFI nhón chúng em cố gắng sưu tầm tài liệu vận dụng kiến thức học để hoàn thành nhiệm vụ giao Trong thời gian quy định nhà trường nhón em hoàn thành việc xây dựng mô hình hệ thống phun xăng điện tử EFI Qua ngiên cứu thấy ngiên cứu bảo đảm thông số làm việc đủ bền Trong trình làm đồ án, nhón em cố gắng tìm hiểu thực tế giải nội dung kỹ thuật hợp lí Đây bước khởi đầu quan trọng để nhóm em nhanh chóng tiếp cận với ngành công nghiệp oto nước ta Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp bổ xung thầy, bạn để đề tài em hoàn thiện hơn, góp phàn nhỏ bé nhu cầu sử dụng xe Một lần chúng em cảm ơn hướng dẫn bảo tận tình thầy Nguyễn Cao Cường thầy môn ô tô giúp em hoàn thành đồ án 80 Chương VII: Tài liệu tham khảo • Sách sửa chữa bảo trì động xăng ( loại xe đời mới) Kỹ Sư : Đức Long Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật • Sách chẩn đoán bảo dưỡng kỹ thuật ôtô Ngô Khắc Hùng Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật • Sách giáo trình Kỹ thuật sửa chữa ôtô, máy nổ Nhà Xuất Bản Giáo Dục 81 82 [...]... hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử EFI Hệ thống phun xăng điện tử EFI có thể được chia thành ba hệ thống: hệ thống nhiên liệu, hệ thống nạp khí và hệ thống điều khiển điện tử EFI cũng có thể được chia thành điều khiển phun nhiên liệu cơ bản và điều khiển hiệu chỉnh Ba hệ thống này sẽ được mô tả chi tiết sau đây hình 3:sơ đồ nguyên lí của hệ thống phun xăng cơ bản 11 II.1 Điều khiển phun cơ bản... được điều chỉnh ở bên trong bằng một van giãn nở nhiệt tùy theo nhiệt đọ nước làm mát động cơ 22 Chương III Phân tích đặc điểm kết cấu của hệ thống phun xăng điện tử EFI III.1 Hệ thống nhiên liệu III.1.1 Hệ thống nhiên liệu trên ôtô Hình 14 Vị trí các bộ phận của hệ thống nhiên liệu trên ôtô III.1.2 Bình nhiên liệu Đây là nơi dùng để chứa nhiên liệu, nó có nhiều ngăn khác nhau và cũng là nơi đặt bơm nhiên... do sự phun nhiên liệu gây ra Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp tùy theo các tín hiệu phun được bộ vi xử lý tính toán Vòi phun khởi động lạnh nâng cao tính năng khởi động bằng cách phun nhiên liệu vào khoang nạp khí chỉ khi nhiệt độ nước làm mát thấp III.2 Hệ thống nạp khí II.2.1 Hệ thống nạp khí trên ôtô 30 Hình 23 Vị trí các bộ phận của hệ thống nạp khí trên ôtô III.2.2 Lọc gió Lọc gió... lạnh Hình 19 Cấu tạo của vòi phun khởi động lạnh Vòi phun chỉ hoạt động khi đang quay động cơ ( khởi động) tại nhiệt độ nước làm mát thấp Thêm vào đó, khoảng thời gian phun cực đại bị giới hạn bằng công tắc định thời vòi phun khởi động để ngăn hiện tượng ngẹt xăng (các bugi bị ướt) do sự phun liên tục của vòi phun khởi động gây ra Khi khóa điện bật đến vị trí ST, dòng điện chạy qua cuộn dây và kéo... động, khi đó vòi phun khởi động lạnh sẽ phun nhiên liệu để làm đậm hỗn hợp Nói theo một cách khác, trong khi khởi động động cơ lạnh, nhiên liệu được cung cấp bằng cả vòi phun chính và vòi phun khởi động lạnh Theo cách này, tỷ lệ nhiên liệu so với không khí tăng lên nhờ vào lượng phun nhiên liệu từ vòi phun khởi động lạnh, tạo nên hỗn hợp đậm hơn Vòi phun khởi động lạnh là một van điện tử sử dụng nguồn... trí ST, dòng điện chạy qua cuộn dây và kéo pittông chống lại lực lò xo Do vậy, van sẽ mở và nhiên liệu sẽ chảy qua pittông đến đầu vòi phun III.1.8.b Vòi phun chính Vòi phun là một vòi phun hoạt động bằng điện tử, nó phun nhiên liệu phụ thuộc vào tín hiệu từ ECU Vòi phun được lắp vào đường ống nạp hay nắp quy lát gần cổng nạp của nắp quy lát qua một tấm đệm cách nhiệt và được bắt chặt vào ống phân phối... bị kéo lên tách khỏi đế của nó và nhiên liệu được phun ra theo hướng mũi tên như hình vẽ Lượng phun được điều khiển bằng khoảng thời gian phát ra tín hiệu Do hành trình của van kim là cố định, việc phun nhiên liệu diễn ra liên tục khi van kim không mở Hình 20 Hoạt động vòi phun III.1.9 Xylanh Xylanh là nơi tiếp nhận lượng nhiên liệu do các vòi phun phun vào, sau đó tại đây sẽ thực hiện các chu kỳ tiếp... của tấm đo 12 Hình 5 Sơ đồ dòng không khí II.1.2 Dòng nhiên liệu Nhiên liệu được nén lại nhờ bơm nhiên liệu chạy bằng điện và chảy đến các vòi phun qua bộ lọc Mỗi xylanh có một vòi phun, nhiên liệu được phun ra khi van điện từ của nó mở ngắt quãng Do bộ ổn định áp suất giữ cho áp suất nhiên liệu không đổi nên lượng nhiên liệu phun ra được điều khiển bằng cách thay đổi khoảng thời gian phun Do vậy, khi... khiển lượng phun cơ bản Lượng không khí cảm nhận tại cảm biến đo lưu lượng gió được chuyển hóa thành điện áp, điện áp này được gửi đến ECU như một tín hiệu Tín hiệu đánh lửa sơ cấp theo số vòng quay động cơ cũng được gửi đến ECU từ cuộn dây đánh lửa ECU sau đó tính toán bao nhiêu nhiên liệu cần cho lượng khí đó và thông báo cho mỗi vòi phun bằng thời gian mở van điện Khi van điện của vòi phun mở ra,... của hệ thống Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm và đưa (dưới áp suất) qua lọc nhiên liệu đến các vòi phun và vòi phun khởi động lạnh Bộ ổn định áp suất, điều khiển áp suất của đường nhiên liệu (phía có áp suất cao) Nhiên liệu thừa được đưa trở lại bình xăng qua ống ngoài Bộ giảm rung động cơ có tác dụng hấp thụ các dao động nhỏ của áp suất nhiên liệu do sự phun nhiên liệu gây ra Các vòi phun