NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ TRÊN ĐỘNG CƠ 2AR – EF TOYOTA CAMRY 2013

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI 1.1. Lý do chọn đề tài Hệ thống phun xăng điện tử trên ô tô EFI ra đời đánh dấu đánh dấu một bước phát triển của nề công nghiệp ô tô. Hệ thống này hoạt động với bộ điều khiển tự động phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ. Các quá trình này hoạt động có sự giám sát của các cảm biến nên lượng nhiên liệu được phun cân bằng với lượng khí nạp, giúp hạn chế khí độc hại ra sinh ra khi động cơ hoạt động và đồng thời giúp động cơ vận hành tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường. Đây cũng là lý do em chọn đề tài hệ thống phun xăng điện tử EFI vào môn học đồ án chuyên ngành của em. 1.2. Tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử Trong hệ thống phun xăng của động cơ thường dùng bộ chế hòa khí để hòa trộn hỗn hợp khí rồi mới được bơm vào xilanh, nhưng trông hệ thống này còn nhiều vấn để như là: • Phân phối nhiên liệu không điều trong động cơ nhiều xi lanh. • Vấn đê về kích nổ. • Hao tốn nhiên liệu. • Hiệu suất động cơ kém. Để loại bỏ những vấn đề trên người ta đã luôn tìn cách để sản xuất ra một hệ thống phun nhiên liệu hiện đại hơn để có thể khác phục được các hạn chế trên. Ngày nay với sự phát triển của nền công nghiệp điện tử tự động, nó được sự dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực nhất là trong việc chế tạo ác thiết bị máy móc tự động nhờ vào việc lập trình vi điều khiển, các cảm biến,… nó giúp cho máy móc hoạt động và làm việc một cách chính xác,nâng cao hiệu suất công việc. Cũng từ đây hệ thống phun xăng điều khiển điện tự EFI ra đời. hệ thống phun xăng điện tự sử dụng một ECU động cơ, các cảm biến và kim phun, nó hoạt động được là các cảm biến được lắp trên các bộ phận của động cơ phát hiện tình trạng hoạt động của động cơ và gửi tín hiệu về cho ECU, ECU dựa vào tín hiệu này để truyền tín hiệu và các lệnh đã được ECU tính toán đến các bộ phận chấp hành như vòi phun,… giúp cho động cơ hoạt động một cách tốt nhất và đạt hiệu suất cao nhất. Hệ thống phun xăng điện tử EFI ra đời phải đáp ứng được các yêu cầu sau: • Momen xoắn lớn. • Các đường đặc tuyến tính năng vận hành động cơ tốt. • Tiêu hao ít nhiên liệu. • Phát thải ít ô nhiễm môi trường. • Động cơ đat hiệu suất cao. Đó cũng là những ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử. Tuy nhiên thì hệ thống phun xăng điều khiển điện tử cũng có một số nhược điểm là: chi phí sản xuất và sửa chữa cao, khả năng hoạt động sai của một số các cảm biến… Hệ thống phun xăng điện tử EFI ( Electronic Fuel Injection) là một trong các hệ thống cung cấp hỗn hợp nhiên liệu cho động cơ tốt nhất hiện nay. Hệ thống này dựa vào các chế độ làm việc khac nhau của động cơ mà tự động thay đổi và hiệu chỉnh tỉ lệ hỗn hợp khí và lượng nhiên liệu phun để cung cấp cho động cơ hoạt động tốt nhất. Chẳng hạn như, khi động cơ khởi động trong thời tiết lạnh giá, hỡn hợp khí được cung cấp cho động cơ sẽ đậm đặc hơn, điều này giúp cho động cơ nhanh nóng lên, sau khi động cơ đã hoạt đọng ổn định và nhiệt độ động cơ cũng ổn định thì lượng nhiên liệu trong hôn hợp khí sẽ được giảm. Khi xe đang chạy ở chế độ cao tốc, lượng nhiên liệu trong hỗn hợp khí cũng được tăng lên để đảm bảo cho chế độ hoạt động của động cơ. Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử EFI trên ô tô ngày nay phổ biến và chiến ưu thế so với hệ thống phun nhiên liệu sử dụng bộ chế hòa khí, bởi vì nó có những ưu thế vượt trội như: khả năng đáp ứng tốc độ và tải tốt tiết kiệm nhiên liệu, công suốt cũng như momen cao hơn so với hệ thống phun nhiên liệu sự dụng bộ chế hòa khí. Với sự phát triển vượt bật của nền công nghiệp điện điện tử, ECU đã được các nhà thiết kế tính toán sự dụng để điều khiển lượng nhiên liệu hòa trộn ( động cơ xăng) hay lượng nhiên liệu phun vào buồng cháy ( động cơ xăng hay động cơ Diesel) để đảm bảo quá trình cháy và đạt hiệu suất cao nhất. Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử EFI sự dụng các loại cảm biến khác nhau để giám sát các hoạt động của động cơ và khi xe đang chạy, một bộ điều khiển trung tâm là ECU và các bộ phận chấp hành để thực hiện lệnh mà ECU gửi đi. Các cảm biến này phát hiện các hoạt động của động cơ và truyền tín hiệu về ECU và ECU sự dụng các tín hiệu này để tính toán và hiệu chỉnh sau đó gửi tín hiệu này đến các cơ cấu chấp hành để đảm bảo hệ thống hoạt động một cách tốt nhất, có hiệu suất cao nhất. CHƯƠNG 2 : CẤU TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI 2.1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử Từ những năm trước chiến tranh thế giới thứ 2 hệ thống phun xăng cơ khí được phát triển hoàn thiện và được áp dụng trước hết là áp dụng cho động cơ máy bay. Năm 1903, anh em nhà Wrigh chế tạo máy bay với động cơ phun xăng và có chuyến bay thành công đầu tiên trong lịch sử. Sau đó động cơ phun xăng do hai anh em Wrigh chế tạo được cải tiến và được áp dụng cho động cơ máy bay phổ biến và tốt nhất trong lúc bấy giờ. Năm 1920 động cơ này mới được nghiêm cứu để áp dụng trên ô tô dựa trên các kết quả của động cơ phun xăng ứng dụng trên máy bay. Đến năm 1927, hãng xe Bosch đã đưa động cơ xăng này vào sản xuất động cơ phun xăng nhiều xilanh cao tốc, và từ lúc này việc sản xuất động cơ phun xăng mới thực sự được chú ý. Đức đã nghiêm cứu và hoàn chỉnh một hệ thống phun xăng có điều khiển và được áp trên động cơ máy bay, đặc biệt là loại Messerchmitt đã phá kỉ lúc tốc độ bay thời kì đó và được Đức quốc xã dùng làm chủ lực chính của không quân trong chiến tranh thế giới thứ 2. Sau khi chiến tranh thế giới thứ 2 kết thúc, hệ thống phun xăng tiếp tục được nghiêm cứu và phát triển và được áp dụng trên xe ô tô du lịch. Đến năm 1954 việc phun xăng trực tiếp vào xilanh được áp dụng cho xe Mercedes Benz 300 SL. Hệ thống phun xăng trực tiếp này giảm được tính phức tạp của kết cấu và giá thành nên nó được tập trung đầu tư nhiêm cứu và phát triển,, cho đến năm 1960 hệ thống phun xăng này đã được sự dụng phổ biến trên xe du lịch. Từ những năm 1970 cho đến ngày nay việc ứng dụng vi điều khiển vào điều chỉnh và điều khiển hệ thống phun xăng, nhằm giải quyết các vấn đề mà hệ thống phun xăng cơ khí còn chưa giải quyết được. xu hướng này đã trở thành hướng chung cho các nhà sẩn xuất lơn tập trung nghiêm cứu và chế tạo. Hệ thống phun xăng này sự dụng rất nhiều tín hiệu kiểm soát và chúng được đưa về bộ xử lý trung tâm sau đó được điều chỉnh tạo xung tín hiệu gửi đi điều khiển khoảng thời gian phun, lượng phun và thởi điểm phun tối ưu nhất; nó điều khiển hỗn hợp khí phun sau cho phù hợp với ché độ làm việc của động cơ, nếu đậm quá đốt ko sạch thải ra gây ô n hiễm môi trường và tốn nhiên liệu, nhạt quá thì ảnh hưởng đến công suất của động cơ. Hệ thống phun xăng này được gọi là hệ thống phun xăng điều khiển điện tử. hệ thống phun xăng điện tự được chế tạo và lắp ráp trên ô tô vào năm 1957 nhưng sau đó lại bị trì trệ và bị gián đoạn. cho đến năm 1967 hãng Vollskwagen của đưc mới sự dụng lại hệ thống này. Sau này, ngành công nghiệp vi điều khiển ngày càng phát triển với các bộ xử lý trung tâm ECU và các bộ cảm biến ngày càng hoàn chỉnh, dấn đến giá thành sản xuất cũng giẩm dần trong khi đó hiệu suất mà nó đem lại lại cao và chính xác hơn nhiều, từ đó hệ thống phun xăng cơ khí dần bị chấm dứt và thay vào đó là hệ thống phun xăng điều khiển điện tử được phát triển rộng rãi và nó đáp ứng được nhu cầu của con người là công suất cao, tiết kiệm nhiên liệu và giảm sự gây độc hại do khí xả của ô tô. 2.2. Phân loại hệ thống phun xăng điện tử EFI. 2.2.1 Phân loại theo số điểm phun Hệ thống phun xăng đơn điểm ( Single Point Injection SPI) 1: loại này bộ chế hòa khí được thay thế bằng một kim phun và phun đồng thời cho các máy của động cơ, vì vậy đối với động cơ nhiều xilanh mà chỉ phun nhiên liệu bằng một kim phun dẫn đến lượng nhiên liệu phân bố vào các xilanh sẽ không đều, dẫn đến động cơ nổ không êm Hình 2. 1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng đơn điêm SPI Ưu điểm ủa hệ thống này là có cậu tại đơn giản, nên giá thành rẻ hơn và đượng sự dụng nhiều ở các xe có công suất nhỏ. Tuy nhiên thì hệ thống này vẫn chưa khác phục được vấn đề của bộ chế hòa khí là nhiên liệu phun ra không đều giữa các xilanh. Hệ thống phun xăng đa điểm (Multi Point Injection MPI) 1: hệ thống này giải quyết được vấn đề mà hệ thống phun xăng đơn điểm còn thiếu, phân bố đều hỗn hợp khí giữa các xilanh giúp nâng cao hiệu suất của động cơ. Tuy nhiên thì hệ thống này có kết cấu phức nên giá thành cao hơn Hình 2. 2 Cấu tạo hệ thống phun xăng đa điểm MPI 2.2.2 phân loại theo nguyên tác làm việc của động cơ • Hệ thống phun xăng cơ khí: hệ thống này hoạt động dựa trên một số nguyên lý cơ bản của động học, động lực học nên nó biểu hiện rõ nhiều nhược điểm như điều chỉnh lượng phun không đều, dòng hỗn hợp khí không đều, kết cấu động cơ phức tạp, khí xả không đốt sạch nên gây độc hại cho môi trường. • Hệ thống phun xăng điệm tử: trông hệ thống này nó hoạt động dựa vào hệ thống các cảm biến, các cảm biến này thu và phát hiện các tín hiệu rồi gửi về bộ phận ECU, bộ phận này sẽ tính toán và so với chương trình chuẩn đã được lập trình sẵn rồi gửi tín hiệu đến các bộ phận chấp hành là các vòi phun phun cho đúng thời điểm, lượng nhiên liệu cần phun,… Bởi sự điều khiển chính xác này nó giúp việc điều khiển lượng xăng phun kịp thời và chính xác tùy theo chế độ làm việc của động cơ, công suất của động cơ tăng lên, mang lại sự an toàn cho người dùng bởi vì ít xẩy ra sự cố đồng thời nó giúp đảm bảo nồng độ các chất độc hại dưới mức độ quy định cho phép. 2.3. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của các khối ( cảm biến, xử lý trung tâm, cơ cấu chấp hành). Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử EFI có cấu tạo phức tạp, gồm nhiều bộ phận tạo thành,nhưng về cơ bản nó được tạo thành từ ba bộ phận chính như: Hình 2. 3 Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử EFI • Bộ điều khiển trung tâm: ECU động cơ • Các cảm biến: Cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến áp suất đường ống nạp, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến nước làm mát, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến oxi,… • Các cơ cấu chấp hành như: vòi phun,… 2.3.1 ECU động cơ ECU là một bộ phận quan trọng hệ thống điều khiển điện tử. Ngày nay, xã hội ngày càng phát triển và hiện đại, ECU được ứng dụng nhiều trong các hoạt động sản xuất như các máy móc tự động,… trong đó nó cũng được ứng dụng trong ngành công nghệ ô tô trong các hệ thống của ô tô như: hệ thống phun xăng tự ddoongkj, hệ thống đánh lửa tự động,… ECU là tên viết tắt của từ Electronic Control Unit. Nó tiếp nhận các tín hiệu mà các cảm biến gửi về, đọc và hiểu được các tín hiệu đó, từ đó tính toán và gửi tín hiệu đến các cơ cấu chấp hành. Các hoạt động nay được thực hiện một cách tự động và mang lại độ chính xác cao, nên ECU được sự dụng ở rất nhiều lĩnh vực hiện nay. Hình 2. 4 Cấu tạo ECU ECU đươc cấu tạo từ ba bộ phận chính, trong ba bộ phận đó còn có các bộ phận cấu tạo nhỏ hơn, cấu tạo củ thể của các bộ phận củ thể như sau: Bộ nhớ trong của ECU: gồm 4 yếu tố nhỏ hơn cấu thành nên là RAM, ROM, KAM và PROM • RAM: đây là từ viết tắt của cụm từ Random Access Memory, là bọ nhớ được xác định bởi vi xử lý, có vai trò lưu trữ các thông tin mới. RAM có thể đọc và ghi nhớ mọi số liệu ở mọi vị trí khác nhau. 13 • ROM: đây là từ viết của cụm từ Random Only Memory, có tác dụng lưu trữ thông tin thường trực. ROM được mặc định và cài đặt sẵn cho xe ô tô không thể tiếp nhận thêm các thông tin chuyển cào từ bên ngoài. Chính vì vậy đây là nơi cung cấp mọi thông tin cho bộ vi xử lý.13 • KAM: là cụm từ viết tắt của cụm từ Keep Alive Memory. Đây là nơi lưu trữ của tất cả các thông tin mới nhất để cung cấp cho bộ vi xử lý. Ngoài ra, nó còn có chức năng duy trì bộ nhớ của xe mặc dù đọng cơ đã ngừng hoạt động hoặc ngay cả khi đã tắt xe. KAM sẽ biến ngay lập tức nếu ta tháo nguồn cung cấp từ áp quy tới máy tính. 13 • PROM: là từ viết tắt của cụm từ Programmable Read Only Memory, nó có cấu trúc tương tự như ROM. Những điểm khác biệt so với ROM đó chính là khả năng thu nạp và ghi nhớ các thông tin và dữ liệu từ bên

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ TRÊN ĐỘNG CƠ 2AR – EF TOYOTA CAMRY 2013 GVHD: Lớp: 20203AT6009001 Sinh Viên: MSV: 2018606149 Hà Nợi - 08/2021 LỜI NĨI ĐẦU Ngày xã hội ngày phát triển đời sống người ngày nâng cao Trong việc lại ngày thuận lợi vè có phương tiện giao thông đời Trông công nghiệp phát triển tơ thời kì đầu máy động hoạt động chủ yếu dựa vào nguyên lý động lực học chi tiết khí phức tạp cịn thơ sơ, hiệu suất mà mang lại khơng cao, tốn nhiên liệu khí thải cịn chứa nhiều chất độc hại Ngày với phát triển vượt bật ngành cơng nghiệp điện tử, áp dụng hầu hết phận ô tơ, có hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử EFI Vì hơm em chọn đề tài để tìm hiểu làm tiểu luận đồ án chuyên ngành công nghệ kĩ thuật ô tô Cảm ơn thầy giáo Lê Đức Hiếu với thầy khoa công nghệ kĩ thuật ô tô trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội bạn nhóm hỗ trợ hướng dẫn cho em để em hồn thành tiểu luận Trong làm tiểu luận gặp khơng khó khăn, nhờ thầy giải đáp có bạn thảo luận hỗ trợ lẫn để làm hồn thành tốt Em xin trân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 19 tháng năm 2021 DANH MỤC HÌNH ẢNH MỤC LỤC CHƯƠNG : 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI Lý chọn đề tài Hệ thống phun xăng điện tử ô tô EFI đời đánh dấu đánh dấu bước phát triển nề công nghiệp ô tô Hệ thống hoạt động với điều khiển tự động phun nhiên liệu vào buồng đốt động Các trình hoạt động có giám sát cảm biến nên lượng nhiên liệu phun cân với lượng khí nạp, giúp hạn chế khí độc hại sinh động hoạt động đồng thời giúp động vận hành tiết kiệm nhiên liệu giảm ô nhiễm môi trường Đây lý em chọn đề tài hệ thống phun xăng điện tử EFI vào môn học đồ án chuyên ngành em 1.2 Tổng quan hệ thống phun xăng điện tử Trong hệ thống phun xăng động thường dùng chế hịa khí để hịa trộn hỗn hợp khí bơm vào xilanh, trơng hệ thống cịn nhiều vấn để là: • • • • Phân phối nhiên liệu không điều động nhiều xi lanh Vấn đê kích nổ Hao tốn nhiên liệu Hiệu suất động Để loại bỏ vấn đề người ta ln tìn cách để sản xuất hệ thống phun nhiên liệu đại để khác phục hạn chế Ngày với phát triển cơng nghiệp điện tử - tự động, dụng rộng rãi lĩnh vực việc chế tạo ác thiết bị máy móc tự động nhờ vào việc lập trình vi điều khiển, cảm biến,… giúp cho máy móc hoạt động làm việc cách xác,nâng cao hiệu suất công việc Cũng từ hệ thống phun xăng điều khiển điện tự EFI đời hệ thống phun xăng điện tự sử dụng ECU động cơ, cảm biến kim phun, hoạt động cảm biến lắp phận động phát tình trạng hoạt động động gửi tín hiệu cho ECU, ECU dựa vào tín hiệu để truyền tín hiệu lệnh ECU tính tốn đến phận chấp hành vòi phun,… giúp cho động hoạt động cách tốt đạt hiệu suất cao Hệ thống phun xăng điện tử EFI đời phải đáp ứng yêu cầu sau: • Momen xoắn lớn • Các đường đặc tuyến tính vận hành động tốt • Tiêu hao nhiên liệu • Phát thải nhiễm mơi trường • Động đat hiệu suất cao Đó ưu điểm hệ thống phun xăng điện tử Tuy nhiên hệ thống phun xăng điều khiển điện tử có số nhược điểm là: chi phí sản xuất sửa chữa cao, khả hoạt động sai số cảm biến… Hệ thống phun xăng điện tử EFI ( Electronic Fuel Injection) hệ thống cung cấp hỗn hợp nhiên liệu cho động tốt Hệ thống dựa vào chế độ làm việc khac động mà tự động thay đổi hiệu chỉnh tỉ lệ hỗn hợp khí lượng nhiên liệu phun để cung cấp cho động hoạt động tốt Chẳng hạn như, động khởi động thời tiết lạnh giá, hỡn hợp khí cung cấp cho động đậm đặc hơn, điều giúp cho động nhanh nóng lên, sau động hoạt đọng ổn định nhiệt độ động ổn định lượng nhiên liệu hợp khí giảm Khi xe chạy chế độ cao tốc, lượng nhiên liệu hỗn hợp khí tăng lên để đảm bảo cho chế độ hoạt động động Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử EFI ô tô ngày phổ biến chiến ưu so với hệ thống phun nhiên liệu sử dụng chế hịa khí, có ưu vượt trội như: khả đáp ứng tốc độ tải tốt tiết kiệm nhiên liệu, công suốt momen cao so với hệ thống phun nhiên liệu dụng chế hịa khí Với phát triển vượt bật công nghiệp điện- điện tử, ECU nhà thiết kế tính tốn dụng để điều khiển lượng nhiên liệu hịa trộn ( động xăng) hay lượng nhiên liệu phun vào buồng cháy ( động xăng hay động Diesel) để đảm bảo trình cháy đạt hiệu suất cao Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử EFI dụng loại cảm biến khác để giám sát hoạt động động xe chạy, điều khiển trung tâm ECU phận chấp hành để thực lệnh mà ECU gửi Các cảm biến phát hoạt động động truyền tín hiệu ECU ECU dụng tín hiệu để tính tốn hiệu chỉnh sau gửi tín hiệu đến cấu chấp hành để đảm bảo hệ thống hoạt động cách tốt nhất, có hiệu suất cao CHƯƠNG : 2.1 CẤU TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI Lịch sử phát triển hệ thống phun xăng điện t Từ năm trước chiến tranh giới thứ hệ thống phun xăng khí phát triển hoàn thiện áp dụng trước hết áp dụng cho động máy bay Năm 1903, anh em nhà Wrigh chế tạo máy bay với động phun xăng có chuyến bay thành cơng lịch sử Sau động phun xăng hai anh em Wrigh chế tạo cải tiến áp dụng cho động máy bay phổ biến tốt lúc Năm 1920 động nghiêm cứu để áp dụng ô tô dựa kết động phun xăng ứng dụng máy bay Đến năm 1927, hãng xe Bosch đưa động xăng vào sản xuất động phun xăng nhiều xilanh cao tốc, từ lúc việc sản xuất động phun xăng thực ý Đức nghiêm cứu hoàn chỉnh hệ thống phun xăng có điều khiển áp động máy bay, đặc biệt loại Messerchmitt phá kỉ lúc tốc độ bay thời kì Đức quốc xã dùng làm chủ lực khơng qn chiến tranh giới thứ Sau chiến tranh giới thứ kết thúc, hệ thống phun xăng tiếp tục nghiêm cứu phát triển áp dụng xe ô tô du lịch Đến năm 1954 việc phun xăng trực tiếp vào xilanh áp dụng cho xe Mercedes Benz 300 SL Hệ thống phun xăng trực tiếp giảm tính phức tạp kết cấu giá thành nên tập trung đầu tư nhiêm cứu phát triển,, năm 1960 hệ thống phun xăng dụng phổ biến xe du lịch Từ năm 1970 ngày việc ứng dụng vi điều khiển vào điều chỉnh điều khiển hệ thống phun xăng, nhằm giải vấn đề mà hệ thống phun xăng khí cịn chưa giải xu hướng trở thành hướng chung cho nhà sẩn xuất lơn tập trung nghiêm cứu chế tạo Hệ thống phun xăng dụng nhiều tín hiệu kiểm soát chúng đưa xử lý trung tâm sau điều chỉnh tạo xung tín hiệu gửi điều khiển khoảng thời gian phun, lượng phun thởi điểm phun tối ưu nhất; điều khiển hỗn hợp khí phun sau cho phù hợp với ché độ làm việc động cơ, đậm đốt ko thải gây ô n hiễm môi trường tốn nhiên liệu, nhạt ảnh hưởng đến công suất động Hệ thống phun xăng gọi hệ thống phun xăng điều khiển điện tử hệ thống phun xăng điện tự chế tạo lắp ráp ô tô vào năm 1957 sau lại bị trì trệ bị gián đoạn năm 1967 hãng Vollskwagen đưc dụng lại hệ thống Sau này, ngành công nghiệp vi điều khiển ngày phát triển với xử lý trung tâm ECU cảm biến ngày hoàn chỉnh, dấn đến giá thành sản xuất giẩm dần hiệu suất mà đem lại lại cao xác nhiều, từ hệ thống phun xăng khí dần bị chấm dứt thay vào hệ thống phun xăng điều khiển điện tử phát triển rộng rãi đáp ứng nhu cầu người công suất cao, tiết kiệm nhiên liệu giảm gây độc hại khí xả tô 2.2 Phân loại hệ thống phun xăng điện tử EFI 2.2.1 Phân loại theo số điểm phun - Hệ thống phun xăng đơn điểm ( Single Point Injection - SPI) [1]: loại chế hịa khí thay kim phun phun đồng thời cho máy động cơ, động nhiều xilanh mà phun nhiên liệu kim phun dẫn đến lượng nhiên liệu phân bố vào xilanh không đều, dẫn đến động nổ khơng êm Hình Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng đơn điêm SPI Ưu điểm hệ thống có cậu đơn giản, nên giá thành rẻ đượng dụng nhiều xe có cơng suất nhỏ Tuy nhiên hệ thống chưa khác phục vấn đề chế hịa khí nhiên liệu phun khơng xilanh - Hệ thống phun xăng đa điểm (Multi Point Injection - MPI) [1]: hệ thống giải vấn đề mà hệ thống phun xăng đơn điểm cịn thiếu, phân bố hỗn hợp khí xilanh giúp nâng cao hiệu suất động Tuy nhiên hệ thống có kết cấu phức nên giá thành cao 10 Hình 2 Cấu tạo hệ thống phun xăng đa điểm MPI 2.2.2 phân loại theo nguyên tác làm việc động • Hệ thống phun xăng khí: hệ thống hoạt động dựa số nguyên lý động học, động lực học nên biểu rõ nhiều nhược điểm điều chỉnh lượng phun không đều, dịng hỗn hợp khí khơng đều, kết cấu động phức tạp, khí xả khơng đốt nên gây độc hại cho mơi trường • Hệ thống phun xăng điệm tử: trơng hệ thống hoạt động dựa vào hệ thống cảm biến, cảm biến thu phát tín hiệu gửi phận ECU, phận tính tốn so với chương trình chuẩn lập trình sẵn gửi tín hiệu đến phận chấp hành vòi phun phun cho thời điểm, lượng nhiên liệu cần phun,… Bởi điều khiển xác giúp việc điều khiển lượng xăng phun kịp thời xác tùy theo chế độ làm việc động cơ, công suất động tăng lên, mang lại an tồn cho người dùng xẩy cố đồng thời giúp đảm bảo nồng độ chất độc hại mức độ quy định cho phép 2.3 Cấu tạo, nguyên lý làm việc khối ( cảm biến, x lý trung tâm, cấu chấp hành) Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử EFI có cấu tạo phức tạp, gồm nhiều phận tạo thành,nhưng tạo thành từ ba phận 30 Hình 25 Loại dùng cẩm biến oxi Trên xe đời có bầu catalytic thường dùng hai cảm biến oxi nhánh, trước bầu trung hịa khí thải, phía Hình 26 Ống xả có bầu catalytic Cảm biến oxi có chức đo lượng khí oxi cịn thừa khí xả để ECU biết tình trạng hịa khí động Nếu hịa khí đậm, giàu nhiên liệu khí xả xả ngồi cịn oxi, cịn hịa khí nhạt, nghèo nhiên liệu khí xả xả cịn nhiều oxi ECU dựa vào điều để tính tốn hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu động cho phù hợp, giúp cho động vận hành tốt hơn, tiết kiệm nhiên liệu bảo vệ mơi trường 31 Hình 27 Cấu tạo cảm biến oxi Cảm biến oxi có loại bản: 1.Cảm biến oxi loại Narrowband: Loại chia thành hai loại nhơ loiaj làm gốm Ziconium loại làm Titanium: - Loại làm gốm Ziconium: làm gốm ziconium phủ lớp platin bề mặt tiếp xúc với khí xả, có đường dẫn khơng khí vào bên lõi cảm biến Ở điều kiện nhiệt độ cao ( 350 độ C) với chênh lệch nồng đọ khí xả hai bề mặt lõi cảm biến, cảm biến tạo tín hiệu điện áp nằm khoảng 0.1V – 0.9V Điện áp nhỏ nghèo nhiên liệu ngược lại điện áp lớn giàu nhiên liệu [1] Hình 28 Cấu tạo cảm biến oxi loại Narrowband 32 - Loại làm Titanium: loại làm titaniun, loại dùng giá thành đắt ( phản ứng nhanh hơn, khơng cần đưa khơng khí vào lõi cảm biến , độ bền cao hơn), loại thay đổi điện trợ theo nồng độ oxi khí xả cảm biến có thêm điện trở nung nóng để nung nóng biến trở nổ máy 2.Cảm biến oxi loại Wideband ( A/F sensor): Loại cảm biến phúc tạp hơn, gồm Nernst Cell giống cảm biến oxi Ziconium đồng thời có Pump Cell để oxi hóa oxi buồng tham chiếu Loại cảm biến khác với lượng cảm biến oxi thơng thường, xung điện áp truyền lớn thể lượng phun nghèo nhiên liệu ngược lại xung điện áp truyền nghèo lượng phun nhiên liệu đậm Hình 29 Cấu tạo cẩm biến oxi loại Wideband 2.4 Cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử EFI động c 2AR – FE Toyota Camry 2013 Các phận cấu thành hệ thống phun xăng điện tự động 2AE FE gồm cảm biến, xử lý trung tâm phận chấp hành sau: 33 Hình 30 Sơ đồ tổng quan hẹ thống phun xăng EFI - ECU động cơ: phận xử lý trung tâm hệ thống phun xăng điều khiển điện tử EFI ECU có nhiệm vụ tính tốn thời gian phun nhiên liệu tối ưu dựa vào tín hiệu từ cảm biến Hình 31 ECU động - Cảm biến lưu lượng khí nạp: Tín hiệu khối lượng thể tích khơng khí nạp dược ECU dụng để tính tốn lượng phun nhiên liệu góc đánh lửa sớm ( phun đầu sớm động Diesel) bản.cảm biến áp suất đường ống nạp dùng để báo áp suất hệ thống phu xăng trực tiếp 34 ECU tính tốn điều khiển áp suất xang phù hợp với chế độ làm việc động Hình 32 Cảm biến lưu lượng khí nạp - Cảm biến áp suất đường ống nạp: cảm biến gần tương tự cảm biến lưu lượng khí nạp, lắp với đường ống nạp sau bướm ga nhằm phát áp suất đường ống nạp động Cảm biến có chức phát áp suất đường ống nạp tới vịi phun Tín hiệu áp suất cảm biến chuyển ECU, sau tiếp nhận tín hiệu thơng tin ECU đọc tính tốn hiệu chỉnh thời gian phun cho phù hợp với điều kiện mà động hoạt động Hình 33 Cảm biến áp suất đường ống nạp 35 - Cảm biến vị trí tục khuỷu : Cảm biến có chức phát góc quay trục khuỷu tốc độ động Tín hiệu gửi ECU ECU dụng để tính tốn góc đánh lửa sớm bản, thời gian phun nhiên liệu cho động Hình 34 Cảm biến trục khuỷu - Cảm biến vị trí trục cam: Cảm biến phát góc quay chuẩn thời điểm động cơ.ECU dụng tín hiệu để xác định điểm chét máy số máy, đồng thời xác định vị rí trục cam để xác định thời điểm đánh lửa ( với động xăng) hay thời điểm phun nhiên liệu (động phun dầu điện tử Common Rail) cho xác Hình 35 Cảm biến trục cam 36 - Cảm biến nước làm mát: Từ cảm biến này, ECU biết tình trạng hoạt động động điều chỉnh lượng nhiên liệu phun phù hợp giúp q trình hịa trộn hỗn hợp nhiên liệu khơng khí tốt cải thiện q trình cháy từ nâng cao hiệu suất hoạt động động Hình 36 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát - Cảm biến vị trí bướm ga: Cảm biến phát góc mở bướm ga để báo ECU Từ đó, ECU dụng thơng tin tín hiệu mà cảm biến vị trí bướm ga gửi để tính tốn mức độ tải động nhằm hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điểu khiển bù ga cầm chừng điều khiển chuyển số 37 Hình 37 Cảm biến vị trí bướm ga - Cảm biến oxi: Cảm biến phát nồng độ oxy khí xả gửi ECU ECU dựa vào tín hiệu cảm biến oxi gửi hiểu tình trạng nguyên liệu đậm hay nhạt, từ đưa tín hiệu điều chỉnh lượng phun cho thích hợp 38 Hình 38 Cảm biến oxi Cơ cấu chấp hành hệ thống vòi phun, bobin đánh lửa… CHƯƠNG : PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ EFI Sơ đồ mạch điện tổng quan hệ thống phun xăng điện tử EFI: 39 Hình Sơ đồ mạch điện tổng quan hệ thống phun xăng điện tử Phân tích mạch điện bơm nhiên liệu: 40 C/OPN EC Uc Hình Sơ đồ mạch điện hệ thống bơm nhiên liệu Khi khóa điện bật vị trí ON, dịng điện từ ắc quy qua khóa điện cấp điện cho rơlê IG2 sau mass Lúc cuộn dây rơlê IG2 có dịng điện qua tạo từ trường hút cơng tắc đóng lại, có dịng điện từ ắc quy qua cầu chì FL – MAIN sau qua cầu chì IG2 – MAIN qua rơlê đến ECU Lúc ECU xuất tín hiệu MREL dạng điện áp có điện áp 12V, tín hiệu chạy điều khiển rơlê EFI MAIN sau Mass Lúc rơlê EFI MAIN hoạt động, cuộn dây rơlê hút đóng cơng tắc rơlê, có dịng điện từ ắc quy qua cầu chì FL – MAIN sau qua cầu chì EFI – MAIN số qua rơlê EFI MAIN, lúc có dịng điện chạy ECU để cung cấp cho ECU lúc ECU hoạt động, đồng thời có dịng điện chạy đến rơlê C/OPN đứng chờ Quay lại bật khố điện có dịng điện chạy qua rơlê IG2, lúc có địng điện chạy đến ECU đồng thời có dịng điện chạy đến rơlê C/OPN qua cuộn dây rơlê sau chạy chân FC ECU Lúc này, FC điểu khiển transitor Tr1 đóng lại dịng điện chạy Mass Như vậy, lúc cuộn dây rơlê C/OPN có dịng điện chạy qua 41 tạo từ trường hút đóng cơng tác rơlê lúc rơlê hoạt động có dòng điện chạy bơm nhiên liệu điều khiển cho bơm nhiên liệu hoạt động Bơm hút nhiên liệu từ bình nhiển liệu đến bầu lọc đến ống dẫn chung Phân tích mạch phun xăng; Nhiên liệu bơm từ bình xăng đến bầu lọc thơ, sau đến bơm xăng, bơm xăng tạo áp suất để bơm nhiên liệu từ -10 kg/cm2 Sau nhiên liệu bơm đến bầu lọc tinh nhiên liệu lọc lần Sau lọc lần nhiên liệu đẩy vào ống dẫn chung chứa sau đưa đến kim phun, nhiên liệu có áp suất từ – kg/cm2 Để có áp suất ổn định hệ thống trang bị thêm điều áp Tại áp suất bơm xăng cao áp suất đường ống dẫn chung, cần có điều áp để hồi nhiên liệu trở bình xăng Khi cần phun nhiên liệu ECU điều khiển cáp xung điện từ đến kim phun làm cho kim phun phun phun nhiên liệu vào đường ống nạp xilanh ( qua xupap) phun tới xi lanh Dưới tác dụng lực hút pitong hỗn hợp nhiên liệu không khí hút vào buồng cháy lúc hệ thống đánh lửa đánh lửa để đốt cháy nhiên liệu 42 Để ECU điều khiển được, dựa vào tín hiệu gửi từ cảm biến, sau tính tốn hiệu chỉnh theo chương trình chuẩn lập trình sãn để phun xác thời điểm, lượng phun nhiên liệu đảm bảo, đảm bảo điều kiện không thải chất thải độc vượt mức quy định, đồng thời giúp tiết kiệm nhiên liệu động vận hành đạt hiệu suất cao 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trương Văn Toản, 2011, Hệ thống phun nhiên liệu Bộ công thương trường cao đẳng Công Nghiệp Xây Dựng, ng Bí [2] Đinh Ngọc ÂN, Hồ Xn Năng, 2020, Cảm biến cấu chấp hành hệ thống điện tử ô tô Nhà xuất khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội [3] Lê Văn Anh, Nguyễn Thanh Quang, Nguyễn Tuấn Nghĩa, 2017, Giáo trình Nguyên lý động đốt NHà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội [4] Nguyễn Tuấn Nghĩa, Nguyễn Mạnh Dũng, Phạm Minh Hiếu, 2015, Giáo trình thí nghiệm động đốt Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội [5] Lê Văn Anh, Nguyễn Tuấn Nghĩa, Phạm Minh Hiếu, 2017, Giáo trình Kết cấu động đốt Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội [6] Nguyễn Thành Bắc, Chu Đức Hùng, Thân Quốc Việt, Phạm Việt Thành, Nguyễn Tiến Hán, 2017, Giáo trình hệ thống điện điện - tử Ơ tơ Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội [7] Hồ Xuân Năng, Đinh Ngọc Ân,2020, Kĩ thuật Động ô tô Nhà xuất bách khoa Hà Nội, Hà Nội [8] Lâm Quang Tùng, 2013, Hệ thống điều khiển động 2AR – FE Luận văn tốt nghiệp kĩ sư khí động lực, Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM [9] Nguyễn Huyền, 2019 Giới thiệu hệ thống phun xăng điện tử EFI Truy cập ngày 16 tháng năm 2019 https://hotroontap.com/gioi-thieu-hethong-phun-xang-dien-tu-efi/ [10] PGS.TS Đỗ Văn Dũng, 2018 Hệ thống điện Động Truy cập ngày 26 tháng 10 năm 2018 Hệ thống điện động – PGS.TS Đỗ Văn Dũng – Tailieuoto [11] Trần Tuấn Dũ, 2018 Hệ thống phun xăng điện tử EFI động Truy cập ngày 28 tháng 10 năm 2018 https://tailieuoto.vn/phun-xangdien-tu-efi/ [12] Hồ Doãn Bào, 2017, Hệ thống phun xăng điện tử EFI Luận văn tốt nghiệp kĩ sư ô tô, Đại học sư phạm Kĩ Thuật Vinh 44 [13] Nguyễn Nhi, 2011, Hệ thống tín hiệu Ơ tơ Truy cập ngày 24/11/2011 https://tailieu.vn/doc/he-thong-tin-hieu-tren-oto-998648.html [14] Trần Tuấn Dũ, 2019, Thiết kế hệ thống phun xăng điện tử EFI Luận văn tốt nghiệp, trường Đại học Sư Phạm TP.HCM [15] Phạm Việt Thành, Lê Hồng Quân, Phạm Văn Thoan, Nguyễn Thành Bắc, Nguyễn Tiến Hán, 2017, Giáo trình hệ thống điện Thân xe Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội ... Cũng từ hệ thống phun xăng điều khiển điện tự EFI đời hệ thống phun xăng điện tự sử dụng ECU động cơ, cảm biến kim phun, hoạt động cảm biến lắp phận động phát tình trạng hoạt động động gửi tín hiệu... HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI Lý chọn đề tài Hệ thống phun xăng điện tử ô tô EFI đời đánh dấu đánh dấu bước phát triển nề công nghiệp ô tô Hệ thống hoạt động với điều khiển tự động phun nhiên... thống phun xăng điện tử EFI 2.2.1 Phân loại theo số điểm phun - Hệ thống phun xăng đơn điểm ( Single Point Injection - SPI) [1]: loại chế hịa khí thay kim phun phun đồng thời cho máy động cơ, động