Xây dựng mô hình hệ thống phun xăng điện tử EFI

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 xylanh phụ thuộc vàolượng khí nạp.. Do

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất nhanh mang lại lợi ích rất to lớncho con người cả về vật chất lẫn tinh thần Để nâng cao đời sống của nhân dân

và hòa nhập với sự phát triển chung của đất nước trong khu vực khác trên thếgiới Nhà nước ta đẩy mạnh công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Một trongnhững mục tiêu đặt ra là phát triển ngành công nghiệp cơ khí ôtô Ngành côngnghiệp cơ khí ôtô đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển chung của toàn xãhội về giải quyết việc làm, thúc đẩy nền kinh tế quốc dân Trong những thập niêngần đây sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, nhu cầu vận chuyển hàng hóa vànhu cầu đi lại ngày càng cao Mạng lưới giao thông phát triển nhanh phương tiệngiao thông đi lại bằng ôtô ngày càng chiếm vị trí quan trọng và không thể thiếuđược đối với xã hội

Và kèm theo đó nghàng công ngiệp oto cũng càng trở nên hiện đại với dâychuyền sảm xuất ngày càng hoàn thiện sảm phẩm là những chiếc oto càng thânthiện với môi trường, hiện đai , đỡ tồn nhiên liệu tiện ngi , vì vậy hệ thốngphun xăng điện tử EFI đã ra đời để đáp úng cho nhu cầu của xã hội, trong tươnglai hệ thống phun xăng điện tử xẽ ngày càng hoàn thiện và phát triển hơn

Đề tài: ‘ Xây dựng mô hình hệ thống phun xăng điện tử EFI ` Đây là một đềtài bổ ích mang tính thiết thực, giúp bọn em hoàn thiện hơn trong việc kết hợp lýthuyết trên lớp và thực hành xưởng và là nền tảng quan trọng để em bước vàonghề sau khi tốt nghiệp dưới sự chỉ đạo và hướng dẫn của thầy giáo NguyễnCao Cường giúp bọn em nắm vững về hệ thống này cũng như hoàn thành tốt đồán

Chương I Tổng quan về hệ thống phun xăng

Ôtô sử dụng một trong hai thiết bị hay hệ thống để cung cấp hỗn hợp khí-nhiênliệu với một tỷ lệ chính xác đến các xylanh của động cơ tại tất cả các dải tốc độ;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 xylanh phụ thuộc vàolượng khí nạp

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 sạchhơn, tiêu hao nhiên liệu kinh tế hơn, cải thiện khả năng tải…., bộ chế hòa khí

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

tử theo các chế độ lái xe khác nhau

Hình 1 Hệ thống EFI điển hình

I.1.2 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

nhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả Đầu thế kỷ 20, ngườiĐức đã cho phun nhiên liệu trong động cơ 4 kỳ tĩnh tại ( nhiên liệu dùng trênđộng cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu quả thấp ) Tuy nhiên, sau đósáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cungcấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành côngtrong việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí Trong hệ thống phun xăngnày nhiên liệu được phun trực tiếp vào trước supap hút nên có tên gọi là K-Jetronic (K-Konstan- liên tục, Jetronic- phun) K-Jetronic được đưa vào sản xuất

và ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng choviệc phát triển hệ thống phun xăng 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 bằngđiện Có hai loại: hệ thống L- Jetronic ( lượng nhiên liệu được xác định nhờ cảmbiến đo lưu lượng khí nạp ) và D-Jetronic ( lượng nhiên liệu được xác định dựavào áp suất trên 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 bộchế hòa 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 kiển lượng phun dựa vào thời gian

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 màcòn bao gồm ESA ( Electronic Spark Advance- Đánh lửa sớm điện tử ) để điềukhiển thời điểm đánh lửa; ISC ( Idle Speed Control- Điều khiển tốc độ khôngtải ) và các hệ thống điều khiển khác cũng như chức năng chuẩn đoán và dựphòng Hai hệ thống này có thể được phân loại như sau:

I.2 Khái quát về hệ thống phun xăng điện tử EFI

I.2.1 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 để

phát hiện tình trạng khác nhau của động cơ và điều kiện chạy xe Và ECU động

cơ tính toán lượng phun nhiên liệu tối ưu, cung cấp xăng cho các vòi phun xăngchính và vòi phun xăng khởi động lạnh

hình 2: hệ thống phun xăng cơ bảnI.2.2 Ưu, nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử EFI

I.2.2.1 Ưu điểm

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

1) Dùng áp suất làm tơi xăng thành những hạt bụi sương hết sức nhỏ

2) Phân phối hơi xăng đồng đều đến từng xylanh một và giảm thiểu xu

4) Tiết kiệm nhiên liệu nhờ đều khiển được lượng xăng chính xác, bốc hơitốt, phân phối xăng đồng đều.

5) Giảm được các khí thải độc hại nhờ hòa khí loãng

6) Mômen xoắn của động cơ phát ra lớn hơn, khởi động nhanh hơn, xấynóng máy nhanh và động cơ làm việc ổn định hơn

7) 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

8) 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

9) Gia tốc nhanh hơn nhờ xăng bốc hơn tốt hơn lại được phun vào xylanhtận nơi

10) Đạt được tỷ lệ hòa khí dễ dàng và tỷ lệ hòa khí tối ưu cho động cơ.11) Duy trì được hoạt động lý tưởng trên phạm vi rộng trong các điềukiện vận hành

12) Giảm bớt được các hệ thống chống ô nhiễm môi trường

I.2.2.2 nhược điểm

Nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử so với chế hòa khí là: để hoạtđộng bình thường, EFI cần rất nhiều thông số như góc quay và tốc độ trụckhuỷu, lưu lượng khí nạp, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát, tỷ lệ hỗnhợp, nồng độ oxy ở khí thải…Những số liệu này được thu thập từ các cảm biếnđặt khắp nơi trong động cơ Chẳng hạn như cảm biến phát hiện nồng độ oxy dưtrong khí thải quá lớn, bộ điều khiển trung tâm (ECU) sẽ ra lệnh cho hệ thốngbươm 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 mộtcảm 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 “ checkengine”

Ngoài ra trong quá trình phun, nếu chất lượng nhiên liệu không tốt, bộ lọc làmviệc không hiệu quả sẽ rất 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 và thườngxuyên chết máy Những yếu tố khác ảnh hưởng tới hoạt động của kim phun còn

có thể dòng điện không đáp ứng yêu cầu

I.2.3 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 phậncảm biến nào đó bị hỏng thì cần phải đem ngay đến trạm bảo dưỡng để kịp thờigiải quyết 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 thấp nênviệc 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 vàđống cặn Làm cho hiệu suất động cơ thấp, không hiệu quả và ảnh hưởng tới tốnnhiên liệu cũng như làm sản sinh ra công cho động cơ kém

a Hệ thống phun xăng đơn điểm (phun một điểm): Kim phun đặt ở cổ

ống góp hút chung cho toàn bộ các xi lanh của động cơ, bên trên bướmga

b Hệ thống phun xăng đa điểm (phun đa điểm): mỗi xy lanh của động

cơ được bố trí 1 vòi phun phía trước xupáp nạp

I.3.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun.

a Phun xăng điện tử: Được trang bị các cảm biến để nhận biết chế độ

hoạt động của động cơ (các sensors) và bộ điều khiển trung tâm

(computer) để điều khiển chế độ hoạt động của động cơ ở điều kiện tối

ưu nhất

b Phun xăng thủy lực: Được trang bị các bộ phận di động bởi áp lực của

gió hay của nhiên liệu Điều khiển thủy lực sử dụng cảm biến cánhbướm gió và bộ phân phối nhiên liệu để điều khiển lượng xăng phunvào động cơ Có một vài loại xe trang bị hệ thống này

c Phun xăng cơ khí: Được điều khiển bằng cần ga, bơm cơ khí và bộ

điều tốc để kiểm soát số lượng nhiên liệu phun vào động cơ

I.3.3 Phân loại theo thời điểm phun xăng

a Hệ thống phun xăng gián đoạn: Đóng mở kim phun một cách độc

lập, không phụ thuộc vào xupáp Loại này phun xăng vào động cơ khicác xupáp mở ra hay đóng lại Hệ thống phun xăng gián đoạn còn cótên là hệ thống phun xăng biến điệu

b Hệ thống phun xăng đồng loạt: Là phun xăng vào động cơ ngay

trước khi xupáp nạp mở ra hoặc khi xupáp nạp mở ra Áp dụng cho hệthống phun dầu

c Hệ thống phun xăng liên tục: Là phun xăng vào ống góp hút mọi lúc.

Bất kì lúc nào động cơ đang chạy đều có một số xăng được phun rakhỏi kim phun vào động cơ Tỉ lệ hòa khí được điều khiển bằng sự gia

giảm áp suất nhiên liệu taị các kim phun Do đó lưu lượng nhiên liệuphun ra cũng được gia giảm theo

I.3.4 Phân loại theo mối quan hệ giữa các kim phun Phun theo nhóm đơn:

Hệ thống này, các kim phun được chia thành 2 nhóm bằng nhau và phun luânphiên Mỗi nhóm phun một lần vào một vòng quay cốt máy

a Phun theo nhóm đôi: Hệ thống này, các kim phun cũng được chia

thành 2 nhóm bằng nhau và phun luân phiên

b Phun đồng loạt: Hệ thống này, các kim phun đều phun đồng loạt vào

mỗi vòng quay cốt máy Các kim được nối song song với nhau nênECU chỉ cần ra một mệnh lệnh là các kim phun đều đóng mở cùng lúc

c Phun theo thứ tự: Hệ thống này, mỗi kim phun một lần, cái này phun

xong tới cái kế tiếp

Chương II Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý 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: hệthống nhiên liệu, hệ thống nạp khí và hệ thống điều khiển điện tử EFI cũng cóthể 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

II.1 Điều khiển phun cơ bản

Các thiết bị phun cơ bản duy trì một tỷ lệ tối ưu (gọi là tỷ lệ lý thuyết) củakhông khí và nhiên liệu hút vào trong các xylanh Để thực hiện được điều đó,nếu có sự gia tăng lượng khí nạp, lượng nhiên liệu phun vào cũng phải gia tăng

tỷ lệ hoặc là nếu lượng khí nạp giảm xuống, lượng nhiên liệu phun ra cũng giảmxuống

Hình 4 Sơ đồ phun cơ bản

II.1.1 Dòng không khí

Khi bướm ga mở ra, dòng không khí từ lọc gió đến các xylanh sẽ qua cảm biếnlưu lượng gió, bướm ga và đường ống nạp Khi dòng không khí đi qua cảm biếnlưu lượng gió, nó sẽ ấn mở tấm đo Lượng không khí được cảm nhận bằng độ

mở của tấm đo

Hình 5 Sơ đồ dòng không khíII.1.2 Dòng nhiên liệu

Nhiên liệu được nén lại nhờ bơm nhiên liệu chạy bằng điện và chảy đến các vòiphun qua bộ lọc Mỗi xylanh có một vòi phun, nhiên liệu được phun ra khi vanđiện từ của nó mở ngắt quãng Do bộ ổn định áp suất giữ cho áp suất nhiên liệukhông đổi nên lượng nhiên liệu phun ra được điều khiển bằng cách thay đổikhoảng thời gian phun Do vậy, khi lượng khí nạp nhỏ, khoảng thời gian phunngắn còn khi lượng khí nạp lớn, khoảng thời gian phun dài hơn

Hình 6 Sơ đồ dòng nhiên liệuII.1.3 Cảm nhận khí nạp

Bướm ga điều khiển lượng khí nạp vào động cơ Bướm ga mở lớn thì lượng khílớn hơn sẽ được nạp vào các xylanh Khi tốc độ thấp, dòng khí nạp sẽ nhỏ và tấm

đo chỉ mở ra một chút Vậy tốc độ cao và dải tải nặng, dòng khí sẽ lớn hơn vàtấm đo sẽ theo đó mở rộng hơn

Hình 7 Lượng khí nạp ở các chế độII.1.4 Điều khiển lượng phun cơ bản

Lượng không khí cảm nhận tại cảm biến đo lưu lượng gió được chuyển hóathành 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 từcuộn 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 củavòi phun mở ra, nhiên liệu sẽ được phun vào đường ống nạp

Hình 8 ECU nhận các tín hiệuII.1.5 Thời điểm và khoảng thời gian phun

Tín hiệu từ cuộn đánh lửa chỉ thị số vòng quay của động cơ và làm cho tất cảcác vòi phun sẽ đồng thời phun nhiên liệu tại mỗi vòng quay của trục khuỷu.Động cơ bốn kỳ sẽ thực hiện các kỳ nạp, nén, nổ, xả trong mỗi vòng quay củatrục khuỷu

Hình 9 Thời điểm và thời gian phun Khoảng thời gian của mỗi lần phun chỉ cần một nửa yêu cầu, do vậy nố phun hailần để cung cấp một lượng nhiên liệu chính xác cho quá trình cháy củ một chutrình.

Kết luận

Tùy theo tốc độ cơ và lượng khí nạp đo được tại cảm biến lưu lượng khí ECU

sẽ thông báo cho các vòi phun bao nhiêu nhiên liệu cần phun và hỗn hợp khí –nhiên liệu được tạo ra bên trong đường ống nạp Khái niệm “ lượng phun cơbản” được sử dụng để chỉ lượng nhiên liệu cần phun để tạo ra hỗn hợp lý thuyết

Hình 10 Sơ đồ tổng quát.

II.2 Điều khiển hiệu chỉnh

Như vậy, hoạt động cơ bản của các thiết bị cần cho việc tạo ra hỗn hợp nhiên liệu lý thuyết đã được mô tả Tuy nhiên, động cơ sẽ không hoạt động tốtchỉ với lượng phun cơ bản Đó là bởi vì động cơ phải vận hành dưới nhiều chế

khí-độ và do đó nó cần có một vài thiết bị hiệu chỉnh để tỷ lệ khí-nhiên liệu tùy theochế độ khác nhau này Ví dụ, khi động cơ còn năng dưới tải nặng, cần có hỗnhợp đậm hơn Hệ thống EFI sẽ thay đổi tỷ lệ khí-nhiên liệu theo các chế độ hoạtđộng của động cơ theo cách giống như chế hòa khí thay đổi hỗn hợp khí-nhiênliệu bằng bướm gió và hệ thống trợ tải Có hai phương pháp để hiệu chỉnh tỷ lệ

phun Phương pháp khác là các thiết bị phụ trợ sẽ thực hiện cùng một chức năng

mà không liên quan tới ECU

II.3 Hiệu chỉnh

Rất nhiều thông tin về các chế độ hoạt động của động cơ ( ví dụ: nhiệt độ nướclàm mát, nhiệt độ khí nạp…) được chuyển đến ECU từ các cảm biến để thêmvào thông tin về lượng khí nạp từ cảm biến lưu lượng khí và tốc độ động cơ từcuộn đánh lửa ECU sẽ tăng lượng nhiện liệu dựa trên các thông tin này Nói mộtcách khác, thậm chí lượng khí nạp không đổi, thì lượng nhiên liệu do các vòiphun ra vẫn tăng hay giảm tùy theo các chế độ hoạt động của động cơ

Hình 11 Sơ đồ hiệu chỉnh phunII.4 Các thiết bị phụ

Có hai thiết bị phụ để hiệu chỉnh tỷ lệ khí-nhiên liệu, vòi phun khởi động lạnh

và một van khí phụ

Vòi phun khởi động lạnh

Mục đích của vòi phun khởi động lạnh là cải tiến tính năng khởi động động cơ

lạnh Khởi động một động cơ lạnh cần có nhiều nhiên liệu và hỗn hợp đậm hơn

Đó chỉ là khi động cơ còn lạnh và đang quay bởi máy khởi động, khi đó vòi phunkhởi 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 phunchính và vòi phun khởi động lạnh

Theo cách này, tỷ lệ nhiên liệu so với không khí tăng lên nhờ vào lượng phunnhiên liệu từ vòi phun khởi động lạnh, tạo nên hỗn hợp đậm hơn Vòi phun khởiđộng lạnh là một van điện tử sử dụng nguồn năng lượng của accu để mở và đóngvan bên trong và phun nhiên liệu Để tránh cho hỗn hợp quá đậm, khoảng thờigian phun được điều khiển bằng một công tắc định thời gian bao gồm một phần

tử lưỡng kim và cuộn dây sấy

Hình 12 Hoạt động của vòi phun khởi động lạnh

Van khí phụ

Khi nhiệt độ còn thấp van khí phụ sẽ tăng tốc độ không tải của động cơ đến chế

độ không tải nhanh Khi động cơ còn lạnh, thậm chí nếu bướm ga đóng, khôngkhí nạp vào động cơ qua van khí phụ Lượng không khí đi qua van khí phụ sẽthay đổi theo nhiệt độ Khi nhiệt độ thấp, van khí phụ mở hoàn toàn cho phépmột lượng lớn không khí đi qua

Hình 13 Hoạt động của van khí phụ Khi nhiệt độ tăng lên, van sẽ đóng dần lại cho đến khi động cơ đạt được nhiệt

độ hoạt động bình thường, nó sẽ đóng hoàn toàn để cắt dòng khí Tốc độ khôngtải nhanh tỷ lệ lượng khí đi qua van khí phụ Nó sẽ cao khi nhiệt độ thấp và giảmđến tốc độ không tải khi nhiệt độ tăng lên

Việc đóng và mở van khí phụ được điều chỉnh ở bên trong bằng một van giãn

nở nhiệt tùy theo nhiệt đọ nước làm mát động cơ

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 nơiđặt bơm nhiên liệu

III.1.3 Bơm nhiên liệu

Có hai loại bơm nhiên liệu, loại trong bình và loại trên đường ống Hai loạibơm nhiên liệu này cũng được gọi là loại ướt, do môtơ được gắn liền với bơm vàphần bên trong của bơm được điền đầy nhiên liêu Ở đây ta đi tìm hiểu loại bơmtrong bình

Hình 14 Bơm nhiên liệu loại trong bình.

A Kết cấu bơm

Bơm được lắp bên trong bình xăng So với loại bơm trên đường ống, loại này

có độ ồn thấp Một bơm tuabin, với đặc điểm là độ rung động nhiên liệu khi bơmnhỏ được sử dụng

Loại bơm này bao gồm môtơ và bơm, với một van một chiều, van an toàn vàcũng có bộ lọc gắn liền thành một khối

Bơm tuabin

Hình 16 Bơm tuabin Bơm tuabin bao gồm một hoặc hai cánh được dẫn động bằng môtơ, vỏ và nắpbơm tạo thành bộ bơm Khi môtơ quay, các cánh bơm sẽ quay cùng với nó Cáccánh gạt bố trí dọc chu vi bên ngoài của cánh bơm để đưa nhiên liệu từ cửa vàođến cửa ra.

Nhiên liệu bơm từ cửa ra đi qua môtơ và được bơm ra từ bơm qua van mộtchiều

Van an toàn

Van an toàn mở khi áp suất bơm ra đạt sấp xỉ 3,5 – 6 Kgf/cm2, và nhiên liệu có

áp suất cao quay trở về bình xăng Van an toàn ngăn không cho áp suất nhiênliệu vượt quá mức này

Van một chiều

Van một chiều đóng khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động Van một chiều và bộ

ổn áp đều làm việc để duy trì áp suất dư trong hệ thống nhiên liệu khi động cơngừng chạy, do vậy có thể dễ dàng khởi động lại

Nếu không có áp suất dư, khóa hơi có thể dễ dàng xỷa ra tại nhiệt độ cao, gâykhó khăn khi khởi động lại động cơ

III.1.4 Ống dẫn nhiên liệu

Ống dẫn nhiên liệu được dùng để nối tất cả các thiết bị của hệ thống nhiên liệulại với nhau, khi hệ thống nhiên liệu hoạt động thì nhiên liệu sẽ chạy trong ốngnày đến các thiết bị

III.1.5 Lọc nhiên liệu

Lọc nhiên liệu lọc tất cả các chất bẩn và tạp chất ra khỏi nhiên liệu Nó đượclắp tại phía có áp suất cao của bơm nhiên liệu.

Hình 17 Bộ lọc nhiên liệuIII.1.6 Bộ giảm rung động

nhỏ trong áp suất đường ống do phun nhiên liệu Bộ giảm rung động có tác dụnghấp thụ các dao động bằng một lớp màng.

III.1.7 Ống phân phối

Ống phân phối nhiên liệu là nơi đặt bộ giảm rung, bộ ổn định áp suất và cácvòi phun Tại đây nhiên liệu được phân phối đến từng vòi phun

III.1.8.a Vòi phun khởi động

Vòi phun khởi động lạnh được lắp ở trung tâm của khoang nạp khí và có chứcnăng cải thiện tính khơi động của động cơ 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 nướclàm mát thấp Thêm vào đó, khoảng thời gian phun cực đại bị giới hạn bằngcông tắc định thời vòi phun khởi động để ngăn hiện tượng ngẹt xăng (các bugi bịướt) 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 pittôngchống lại lực lò xo Do vậy, van sẽ mở và nhiên liệu sẽ chảy qua pittông đến đầuvòi phun

III.1.8.b Vòi phun chính

Vòi phun là một vòi phun hoạt động bằng điện tử, nó phun nhiên liệu phụthuộc vào tín hiệu từ ECU Vòi phun được lắp vào đường ống nạp hay nắp quylát gần cổng nạp của nắp quy lát qua một tấm đệm cách nhiệt và được bắt chặtvào ống phân phối

Hoạt động

Khi cuộn dây nhận được tín hiệu từ ECU, quả van sẽ bị kéo lên chống lại sự

căng của lò xo Do van kim và quả van là cùng một khối nên van cũng bị kéo lêntách 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 hànhtrình của van kim là cố định, việc phun nhiên liệu diễn ra liên tục khi van kimkhông mở

Hình 20 Hoạt động vòi phunIII.1.9 Xylanh

Xylanh là nơi tiếp nhận lượng nhiên liệu do các vòi phun phun vào, sau đó tạiđây sẽ thực hiện các chu kỳ tiếp theo

III.1.10 Bộ ổn định áp suất

Bộ ổn định áp suất là ổn định áp suất nhiên liệu đến các vòi phun Lượng phunnhiên liệu được điều khiển bằng chu kỳ của tín hiệu cung cấp đến các vòi phun.Mặc dù vậy, do sự thay đổi độ chân không trong đường ống nạp, lượng phunnhiên liệu sẽ thay đổi một chút thậm chí nếu tín hiệu phun và áp suất không đổi

Do đó, để đạt được lượng nhiên liệu chính xác, tổng áp suất nhiên liệu A và độchân không đường ống nạp B phải được duy trì tại 2,55 hay 2,9 Kgf/cm2

Nhiên liệu có áp suất từ ống phân phối sẽ ấn vào màng mở van Một phần

Độ chân không của đường ống nạp được dẫn vào buồng phía lò xo màng, làmgiảm sức căng của lò xo và tăng lượng nhiên liệu hồi làm giảm áp suất Nói tómlại, khi độ chân không của đường ống nạp tăng lên ( giảm áp), áp suất nhiên liệuchỉ giảm tương ứng với sự giảm áp suất đó Vì vậy tổng áp suất của nhiên liệu A

và độ chân không đường nạp B được duy trì không đổi

Hình 21 Bộ ổn định áp suất Van đóng lại bằng lò xo khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động Kết quả là vanmột chiều bên trong bơm nhiên liệu và van bên trong bộ ổn định áp suất duy trì

áp suất dư trên đường ống nhiên liệu

III.1.11 Ống hồi nhiên liệu

Nhiên liệu thừa từ bộ ổn định áp suất sẽ theo ống này trở lại bình chứa

Sơ đồ về nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu

Hình 22 Sơ đồ khối của hệ thống nhiên liệu trên ôtô

Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm và đưa (dưới áp suất) qua lọcnhiên liệu đến các vòi phun và vòi phun khởi động lạnh Bộ ổn định áp suất, điềukhiển áp suất của đường nhiên liệu (phía có áp suất cao) Nhiên liệu thừa đượcđưa trở lại bình xăng qua ống ngoài

Bộ giảm rung động cơ có tác dụng hấp thụ các dao động nhỏ của áp suất nhiênliệu do sự phun nhiên liệu gây ra

Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp tùy theo các tín hiệu phunđược bộ vi xử lý tính toán

Vòi phun khởi động lạnh nâng cao tính năng khởi động bằng cách phun nhiênliệu 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

Hình 23 Vị trí các bộ phận của hệ thống nạp khí trên ôtôIII.2.2 Lọc gió

Lọc gió sẽ lọc các bụi bẩn trong không khí bằng lớp màng lưới Gió sau khi qua lọc sẽ đến bộ cảm biến đo lưu lượng khí

III.2.3 Cảm biến lưu lượng khí

Để xác định lượng khí nạp (lượng gió) đi vào xylanh, người ta sử dụng các loạicảm biến khác nhau, nhưng có thể phân làm hai loại: đo lưu lượng với thể tích dòng khí (cánh trượt, Karman…) và đo lưu lượng bằng khối lượng dòng khí (dâynhiệt) Mục đích đề tài này là tìm hiểu một trong các loại đó là: cảm biến đo gí dạng xoáy lốc – Karman Trong loại cảm biến này có hai loại là: Loại Karman quang và Karman siêu âm Trong phần này ta sẽ đi tìm hiểu loại Karman kiểu quang

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cảm biến karman quang có cấu tạo như trình bày trên hình vẽ dưới đây, baogồm một trụ đứng vai trò của bộ tạo dòng xoáy, được đặt ở giữa dòng khí nạp.Khi dòng khí đi qua, sự xoáy lốc sẽ được hình thành phía sau bộ tạo xoáy còngọi là các dòng xoáy karman

Hình 24 Bộ đo gió kiểu Karman quang Các dòng xoáy Karman đi theo rãnh hướng làm rung một tấm gương mỏng được phủ nhôm làm thay đổi hướng phản chiếu từ đèn LED đến photo-transistor.Như vậy, tần số đóng mở của transistor sẽ thay đổi theo lưu lượng khí nạp Tần

số f được xác định theo công thức sau:

f =

d SV

V: vận tốc dòng khíd: đường kính ốngS: số Struhall (S=0.2 đối với cảm biến này )

Căn cứ vào tần số f, ECU sẽ xác định thể tích không khí đi vào các xylanh, từ

đó tính ra lượng xăng phun cần thiết

Khi lượng gió vào ít, tấm gương rung ít và photo-transistor sẽ đóng mở ở tần số

f thấp Ngược lại, khi lượng gió vào nhiều, gương rung nhanh và tần số f cao.

Hình 25 Cấu tạo và dạng xung loại KarmanIII.2.4 Ống nối

Ống nối dùng để nối giữa bộ cảm biến vị trí bướm ga với cổ họng gió Ống nốiđược làm bằng cao su

III.2.5.a Cổ họng gió

Kết cấu

cũng được lắp một van khí phụ loại nhiệt hay một bộ đệm bướm ga để làm chobướm ga không đóng đột ngột Nước làm mát được dẫn qua cổ họng gió để ngănkhông cho nó bị đóng băng tại thời tiết lạnh.

Bướm ga đóng hoàn toàn khi chạy không tải Kết quả là dòng khí nạp vào sẽ điqua khoang khí phụ vào trong khoang khí nạp Tốc độ không tải của động cơ cóthể được điều chỉnh bằng vít điều chỉnh lựong khí nạp đi qua khoang khí phụ:xoay vít chỉnh tốc độ không tải (theo chiều kim đồng hồ) sẽ làm giảm dòng khíphụ và làm giảm tốc độ không tải của động cơ, nớt lỏng vít chỉnh (xoay nóngược chiều kim đồng hồ) sẽ làm tăng lượng khí đi qua khoang khí phụ và tăngtốc độ không tải của động cơ

III.2.5.b Van khí phụ

Có hai loại van khí phụ để điều chỉnh tốc độ không tải khi động cơ còn lạnh.Một là loại có thanh lưỡng kim, nó hoạt động bằng thanh lưỡng kim và cuộn dâysấy, còn loại kia là loại sáp, hoạt động bằng sự thay đổi của nhiệt độ làm mát

Hình 27 Cấu tạo van khí phụ Loại van khí phụ này là một thiết bị không tải hoạt động bằng thanh lưỡng kim

và cuộn dây sấy để nâng cao tốc độ đọng cơ khi nó còn lạnh

Khi khởi động động cơ còn lạnh, van chắn mở cho phép không khí đi từ ốngnối khoang nạp khí bỏ qua bướm ga đóng lượng khí nạp tăng lên và tốc độkhông tải sẽ cao hơn một chút so với tốc độ bình thường (tốc độ không tảinhanh)

Hình 28 Hoạt động của van khí phụ tại tốc độ thấp Sau khi động cơ đã khởi dộng, dòng điện bắt đầu chạy qua cuộn dây sấy Dothanh lưỡng kim bị nung nóng nên van chắn sẽ từ từ đóng lại và tốc độ động cơ

sẽ giảm xuống

III.2.6 Khoang khí nạp

Do không khí hút vào trong các xylanh bị ngắt quãng nên sẽ xảy ra rung độngtrong khí nạp Rung động này sẽ làm cho tấm đo gió cửa của cảm biến lưu lượnggió rung động, kết quả là không thể đo chính xác lượng khí nạp Do vậy, mộtkhoang khí nạp có thể tích lớn được dùng để giảm rung động khoang khí này

Hình 29 Khoang khí nạp loại liềnIII.2.7 Dường ống nạp

Các đường ống nạp sẽ đưa không khí tới từng xylanh Tất cả những đườngống này được đúc trong một khối thống nhất

III.2.8 Xylanh động cơ

Gió từ các đường ống nạp sẽ vào xylanh, sau đó tại đây sẽ diễn ra quá trình hòatrộn và các quá trình tiếp theo

Sơ đồ về nguyên lý làm việc của hệ thống nạp khí

Hình 30 Sơ đồ nạp khí trên ôtô

Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Không khí từ lọc gió sẽ qua cảm biến đo lưu lượng gió và đẩy mở tấm đo giótrước khi vào khoang nạp khí Lượng khí nạp đi vào khoang nạp khí được xácđịnh bằng độ mở của bướm ga Từ khoang nạp khí, không khí sẽ được phân phốiđến từng đường ống nạp và hút vào trong buồng cháy Khi động cơ còn lạnh, vankhí phụ mở cho phép không khí đi vào khoang nạp khí Không khí sẽ đi vàokhoang nạp khí để tăng tốc độ không tải của động cơ (gọi là “tốc độ không tảinhanh”) thậm chí bướm ga còn đóng.

III.3 Hệ thống điều khiển diện tử

III.3.1 Hệ thống điều khiển điện tử trên ôtô

Hình 31 Vị trí các bộ phận của hệ thống điều khiển điện tử trên ôtô

Hệ thống điều khiển bao gồm:

 Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

 Tín hiệu đánh lửa của động cơ (IG)

 Rơle chính

 Bộ ECU

III.3.2 Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió (thân bướm ga) Cảm biếnnày sẽ biến đổi góc mở của bướm ga thành một tín hiệu điện áp và gửi nó đếnECU như là tín hiệu góc mở bướm ga

Hình 32 Bộ cảm biến vị trí bướm ga

Kết cấu

1 Cần quay (được bắt chặt với trục của bướm ga).

2 Cam dẫn hướng (dẫn động bằng cam quay)

3 Tiếp điểm động (di chuyển dọc theo rãnh cam dẫn hướng)

4 Tiếp điểm không tải (cực ra của tín hiệu)

5 Tiếp điểm trợ tải (cực ra của tín hiệu)

Hoạt động

Khi bướm ga ở vị trí đóng, tiếp điểm động và tiếp điểm không tải tiếp xúc vớinhau báo cho ECU biết động cơ ở chế độ không tải Tín hiệu này cũng đượcdùng cho việc cắt nhiên liệu khi giảm tốc

Hình 33 Tiếp điểm không tải bật

Tiếp điểm trợ tải

Khi bướm ga mở một góc khoảng 500 hay 600 (tùy theo động cơ) từ vị tríđóng tiếp động và tiếp điểm trợ tải tiếp xúcvới nhau và xác định chế độ trợtải

Trong tất cả các thời gian con lại, tiếp điểm không tiếp xúc