Nghiên cứu hệ thống phun xăng gián tiếp EFI

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất nhanh mang lại lợi ích rất to lớn cho 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 thế giới. Nhà nước ta đẩy mạnh công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Một trong những mục tiêu đặt ra là phát triển ngành công nghiệp cơ khí ôtô. Ngành công nghiệp cơ khí ôtô đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển chung của toàn xã hội về giải quyết việc làm, thúc đẩy nền kinh tế quốc dân. Trong những thập niên gần đây sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, nhu cầu vận chuyển hàng hóa và nhu cầu đi lại ngày càng cao. Mạng lưới giao thông phát triển nhanh phương tiện giao thông đi lại bằng ôtô ngày càng chiếm vị trí quan trọng và không thể thiếu được đối với xã hội. Là sinh viên của Khoa Kỹ thuật Ôtô và Máy động lực, chúng em được trang bị những kiến thức cơ bản về ngành cơ khí động lực. Mặc dù còn một năm nữa chúng em mới ra trường nhưng khi được nhận đồ án về chuyên ngành mình theo học, tập thể lớp cũng như cá nhân em cảm thấy rất vui. Nó sẽ trang bị thêm và bổ trợ những kiến thức chung em vừa được học để tiếp tục cố gắng hơn nữa trong học tập sau này ra trường đóng góp cho sự phát triển ngành công nghiệp ôtô nước nhà, cho bản thân cho gia đình và cho toàn xã hội. Em nhận được đề tài: ‘ Nghiên cứu hệ thống phun xăng gián tiếp EFI `. Đây là một đề tài bổ ích mang tính thiết thực, giúp em hoàn thiện hơn trong việc kết hợp lý thuyết trên lớp và thực hành xưởng và là nền tảng quan trong để năm sau em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Hy vọng dưới sự chỉ đạo của thầy giáo hướng dẫn giúp em nắm vững về hệ thống này cũng như hoàn thành tốt đồ án.

Mục lục.

Lời nói đầu

Chương 1 3

Tổng quan về hệ thồng phun xăng điện tử EFI 4

1.1 Khái niệm về phun xăng điện tử: 4

1.2 Lịch sử phát triển: 5

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

1.3.1 Ưu điểm 7

1.3.2 Nhược điểm 8

1.4 Phân loại hệ thống phun xăng: 8

Chương 2 Kết cấu và hoạt động của một số bộ phận cơ bản của hệ thống phun xăng điện tử 12

2.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng điện tử 12

2.1.1 Giới thiệu chung về động cơ 1TR-FE trên xe Inova G : 12

2.1.2 Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống phun xăng điện tử 14

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính: 15

2.2.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu: 15

2.2.1.1Bơm nhiên liệu………15

2.2.1.2 Bầu lọc nhiên liệu 18

2.2.1.3 Ống phân phối nhiên liệu: 19

2.2.1.4 Bộ ổn định áp suất……… 19

2.2.1.5 Vòi phun xăng điện tử……….… 20

2.2.1.6 Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu……… 23

2.3 Hệ thống điều khiển điện tử: 25

2.3.1 Các loại cảm biến 25

2.3.1.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp………24

2.3.1.2 Cảm biến vị trí bướm ga……….27

2.3.1.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp……… 29

2.3.1.4 Cảm biến oxy……… 31

2.3.1.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát………33

2.3.1.6 Cảm biến vị trí trục cam……….34

2.3.1.7 Cảm biến vị trí trục khuỷu 36

2.3.1.8 Cảm biến kích nổ: 37

2.3.1.9 Cảm biến vị trí bàn đạp ga: 38

2.4 Hệ thống điều khiển điện tử ECU……….38

2.4.1 Chức năng của ECU: 40

2.4.2 Các bộ phận của ECU: 40

2.4.3 Các thông số hoạt động của ECU 40

2.4.4 Các chế độ làm việc: 41

2.5 Hệ thống cung cấp không khí 44

Chương 3 Các hư hỏng thường gặp và chẩn đoán 46

3.1 Các hư hỏng thường gặp……… ……46

3.1.1 Triệu chứng phổ biến của một máy bơm nhiên liệu bị hỏng hóc………46

3.1.2 Triệu chứng của một bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu xấu……….46

3.1.3 Các dấu hiệu hư hỏng cảm biến tốc độ động cơ ở vị trí piston… 47

Chương 4: Kết Luận 50 Tài liệu tham khảo.

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất nhanh mang lại lợi ích rất to

lớn cho 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 thế giới Nhà nước ta đẩy mạnh công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Một trong những mục tiêu đặt ra là phát triển ngành công nghiệp cơ khí ôtô Ngành công nghiệp cơ khí ôtô đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển chung của toàn xã hội về giải quyết việc làm, thúc đẩy nền kinh tế quốc dân Trong những thập niên gần đây sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, nhu cầu vận chuyển hàng hóa và nhu cầu đi lại ngày càng cao Mạng lưới giao thông phát triển nhanh phương tiện giao thông đi lại bằng ôtô ngày càng chiếm vị trí quan trọng và không thể thiếu được đối với xã hội.

Là sinh viên của Khoa Kỹ thuật Ôtô và Máy động lực, chúng em được trang bị những kiến thức cơ bản về ngành cơ khí động lực Mặc dù còn một năm nữa chúng em mới ra trường nhưng khi được nhận đồ án về chuyên ngành mình theo học, tập thể lớp cũng như cá nhân em cảm thấy rất vui Nó

sẽ trang bị thêm và bổ trợ những kiến thức chung em vừa được học để tiếp tục

cố gắng hơn nữa trong học tập sau này ra trường đóng góp cho sự phát triển ngành công nghiệp ôtô nước nhà, cho bản thân cho gia đình và cho toàn xã hội.

Em nhận được đề tài: ‘ Nghiên cứu hệ thống phun xăng gián tiếp EFI ` Đây

là một đề tài bổ ích mang tính thiết thực, giúp em hoàn thiện hơn trong việc kết hợp lý thuyết trên lớp và thực hành xưởng và là nền tảng quan trong để năm sau em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hy vọng dưới sự chỉ đạo của thầy giáo hướng dẫn giúp em nắm vững về hệ thống này cũng như hoàn thành tốt đồ án.

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 xăng chính và vòi phun xăng khởi động lạnh.

Hệ thống gồm hai thành phần chính là các bộ phận cảm biến và bộ phận điều khiển trung tâm Bộ phận cảm biến liên tục theo dõi quá trình hoạt động của động cơ, bao gồm vị trí bướm ga, áp suất ống nạp, nhiệt độ khí nạp, nhiệt

độ dầu, tốc độ động cơ… và truyền tải thông tin tới bộ điều khiển.

Hình 1.1 Sơ đồ khái quát hệ thống phun xăng điện tử.

Chữ EFI trên động cơ và phía sau thân xe là viết tắt của từ ElectronicFuel 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 độngtrong 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 caotốc 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 hệthống phun xăng điện tử đều cung cấp nhiên liệu với một tỷ lệ nhất định phụthuộc vào lượng khí nạp Nhưng do để đáp ứng các yêu cầu về khí xả, tiêuhao nhiên liệu, cải thiện khả năng tải… thì bộ chế hòa khí ngày nay được lắpthêm 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 chếhòa khí, nó đảm bảo tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu thích hợp cho động cơ bằngviệc phun nhiên liệu điện tử theo các chế độ lái xe khác nhau

Hình 1.2: Hệ thống EFI

1.2 Lịch sử phát triển:

Vào thế kỷ XIX, một kỹ sư người mỹ ông Stenvan đã nghĩ ra cách phunnhiên liệu cho một máy nén khí Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phunnhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả Đầu thế kỷ 20, ngườiĐức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 kỳ tĩnh tại ( nhiên liệu dùngtrên 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 hútnên 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 thốngphun 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 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 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 (dungvới 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 vềphương 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 giancần thiết để nạp và phóng vào tụ điện Loại khác là loại được điều khiển bằng vi xửlý,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 sửdụng lần đầu tiên trong hệ thống EFI của nó Loại điều khiển bằng vi xử lý được bắtđầu 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 controlled system – hệ thống điều khiểnbằng máy tính của Toyota), nó không chỉ điều khiển lượng phun mà còn bao gồmESA (Electronic Spark advance – đánh lửa sớm điện tử) để điều khiển thời điểmđánh lửa ; ISC (Idle speed control – điều khiển tốc độ không tải) và các hệ thốngđiều khiển khác cũng như chức năng chẩn đoán và dự phòng Hai hệ thống này cóthể phân loại như sau:

Hình 1.3: Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điện tửLoại EFI mạch tương tự và vi điều khiển bằng bộ vi xử lý về cơ bản là giốngnhau, nhưng có thể nhận thấy một vài điểm khác nhau như các lĩnh vực điều khiển

và độ chính xác

1.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử.

1.3.1 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 dịu hơn.

- Tiết kiệm nhiên liệu nhờ đều 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, xấy 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 họng khuếch 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 cánh bướm gió khởi động, không cần các vít hiệu chỉnh.

- Gia tốc nhanh hơn nhờ xăng bốc hơn tốt hơn lại được phun vào xylanh tận 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.

1.3.2 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 lượng khí 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, đống cặn Khi kim bị tắc, lượng xăng cung cấp không đủ theo nhu cầu thực tế nên xe yếu và thường xuyên chết máy Những yếu tố khác ảnh hưởng tới hoạt động của kim phun còn có thể dòng điện không đáp ứng yêu cầu.

1.4 Phân loại hệ thống phun xăng:

Hệ thống phun nhiên liệu có thể được phân loại theo nhiều kiểu

a) Theo cách điều khiển vòi phun:

- Điều khiển bằng cơ khí:

- Điều khiển bằng điện tử:

b) Theo số lượng điểm phun thì được chia làm 2 loại:

-Phun đơn điểm (single point injection)

Đây là loại phun trung tâm Kim phun được bố trí phía trên cánh bướm ga(phun trên đường ống nạp) Nhược điểm của hệ thống này là tốc độ dịchchuyển của hòa khí tương đối thấp do nhiên liệu được phun ở vị trí xa supaphút và khả năng thất thoát trên đường ống nạp

Hình 1.4 Phun đơn điểm

- Phun đa điểm (Multi Point Fuel Injection)

Đây là hệ thống phun nhiên liệu đa điểm, với mỗi kim phun cho từng xylanhđược bố trí gần supap nạp (cách khoảng 10 - 15 mm) Ống góp hút được thiết

kế sao cho đường đi của không khí từ bướm ga đến xylanh khá dài, nhờ vậy,nhiên liệu phun ra được hòa trộn tốt với không khí nhờ xoáy lốc Nhiên liệucũng không còn thất thoát trên đường ống nạp Hệ thống phun xăng đa điểm

ra đời đã khắc phục được các nhược điểm cơ bản của hệ thống phun xăngđơn điểm

Hình 1.5 Phun đa điểm.

c) Theo cách thức phun thì được chia làm 2 loại:

- Phun gián tiếp, EFI ( Electronic Fuel Injection ): Vòi phun được bố trí trên đườngống nạp hoặc ngay phía trước xupáp nap

Hình 1.6 Phun gián tiếp

- Phun trực tiếp,GDI( Gasoline Direct Injection): Vòi phun được bố trí trực tiếptrong xilanh.

Hình 1.7 Phun trực tiếp.

Chương 2 Kết cấu và hoạt động của một số bộ phận cơ bản của hệ

thống phun xăng điện tử.

2.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng điện tử

2.1.1 Giới thiệu chung về động cơ 1TR-FE trên xe Inova G :

Toyota Inova có 2 loại là : Inova G và Inova J

Động cơ 2.0 lít (1TR-FE) 2.0 lít (1TR-FE)

Loại động cơ

1TR-FEKiểu 4 xilanh thẳng hàng, 16 van, cam kép DOHC có VVT-I, dẫn

Xả Mở

440 BTDCĐón

Độ nhớt /cấp độ

của dầu bôi trơn 5W-30/API SL, SJ, EC or ILSAC

Động cơ 1TR-FE lắp trên xe Inova của hãng Toyota là loại động cơ xăng thế hệmới, 4 xy lanh thẳng hàng, dung tích xylanh 2.0 lít trục cam kép DOHC 16 xupapdẫn động bằng xích thông qua con đội thuỷ lực với hệ thống van nạp biến thiênthông minh VVT-i Động cơ có công suất cực đại 100Kw/5600 rpm có hệ thốngđánh lửa trực tiếp điều khiển bằng điện tử và hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp điềukhiển bởi ECU

2.1.2 Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống phun xăng điện tử.

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử động cơ 1TR-FE.

1:Bình Xăng; 2:Bơm xăng điện; 3:Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm; 4:LọcXăng; 5:Bộ lọc than hoạt tính; 6:Lọc không khí; 7:Cảm biến lưu lượng khí nạp;8:Van điện từ; 9: Môtơ bước; 10:Bướm ga; 11:Cảm biến vị trí bướm ga; 12:Ốnggóp nạp; 13:Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 14:Bộ ổn định áp suất;15:Cảm biến vị trítrục cam; 16:Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu; 17:Ống phân phối nhiên liệu;18:Vòi phun; 19:Cảm biến kích nổ; 20:Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 21:Cảmbiến vị trí trục khuỷu; 22:Cảm biến ôxy

Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử

Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm cánh gạt qua bình lọc nhiêuliệu để lọc sách các tạp chất sau đó tới bộ giảm rung, bộ phận này có nhiệm vụ hấpthụ các dao động nhỏ của nhiên liệu sự phun nhiện liệu gây ra Sau đó qua ống phânphối, ở cuối ống phân phối có bộ ổn định áp suất nhằm điều khiển áp suất của dòngnhiên liệu và giữ cho nó luôn ổn định Tiếp đến nhiên liệu được đưa tới vòi phundưới sự điều khiển của ECU vòi phun sẽ mở ra nhiên liệu được phun vào buồngcháy để động cơ hoạt động nhiên liệu thừa sẽ được đưa theo đường hồi trở về bìnhnhiên liệu Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào ống nạp tùy theo các tín hiệu phuncủa ECU Các tín hiệu phun của ECU sẽ được quyết định sau khi nó nhận được cáctín hiệu từ các cảm biến và nhiên liệu sẽ được ECU điều chỉnh phù hợp với tìnhtrạng hoạt động của động cơ.

Hệ thống phun xăng điển tử EFI:EFI có thể chia thành ba hệ thống cơ bản: Hệthống cung cấp nhiên liệu, hệ thống điều khiển điện tử và hệ thống nạp khí

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính:

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 vòi phun

- Tạo áp suất cần thiết để phun xăng

- Duy trì áp suất nhiên liệu cố định trong ống phân phối

Trong hệ thống phun xăng điện tử, hệ thống cung cấp nhiên liệu bao gồm năm bộphận chính sau đây:

+ Bơm nhiên liệu

+ Bộ lọc nhiên liệu

+ Ống phân phối nhiên liệu

+ Bộ điều áp xăng (pressure regulator)

+ Các vòi phun xăng

2.2.1.1 Bơm nhiên liệu

Bơm nhiên liệu là loại bơm cánh gạt 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 Các chi tiết chínhcủa bơm bao gồm: Mô tơ, hệ thống bơm nhiên liệu, van một chiều, van an toàn và

bộ lọc được gắn liền thành một khối

Hình 2.3: Kết cấu của bơm xăng điện

1:Van một chiều; 2:Van an toàn; 3:Chổi than; 4:Rôto; 5:Stato; 6,8:Vỏ bơm;

7,9:Cánh bơm; 10:Cửa xăng ra; 11:Cửa xăng vào

Nguyên lý làm việc:

Rôto (4) quay, dẫn động cánh bơm (7) quay theo, lúc đó cánh bơm sẽ gạt nhiên liệu từ

cửa vào (11) đến cửa ra (10) của bơm, do đó tạo được độ chân không tại cửa vào nên

hút được nhiên liệu vào và tạo áp suất tại cửa ra để đẩy nhiên liệu đi.

Van an toàn (2) mở khi áp suất vượt quá áp suất giới hạn cho phép (khoảng

6 kG/cm2)

Van một chiều (1) có tác dụng khi động cơ ngừng hoạt động Van một chiềukết hợp với bộ ổn định áp suất duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu khiđộng cơ ngừng chạy, do vậy có thể dễ dàng khởi động lại Nếu không có áp suất

dư thì nhiên liệu có thể dễ dàng bị hoá hơi tại nhiệt độ cao gây khó khăn khi khởiđộng lại động cơ

 Ðiều khiển bơm nhiên liệu:

Bơm nhiên liệu chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy Ðiều này tránh chonhiên liệu không bị bơm đến động cơ trong trường hợp khóa điện bật ON nhưngđộng cơ chưa chạy Hiện nay có nhiều phương pháp điều khiển bơm nhiên liệuKhi động cơ đang quay khởi động

Dòng điện chạy qua cực ST2 của khóa điện đến cuộn dây máy khởi động(kí hiệu ST) và dòng diện vẫn chạy từ cực STAcủa ECU (tín hiệu STA).

Khi tín hiệu STA và tín hiệu NE được truyền đến ECU, transitor công suấtbật ON, dòng điện chạy đến cuộn dây mở mạch (C/OPN), rơle mở mạch bật lên,nguồn điện cấp đến bơm nhiên liệu và bơm hoạt động

Khi động cơ đã khởi động.

Sau khi động cơ đã khởi động, khóa điện được trở về vị trí ON (cực IG2) từ

vị trí Start cực (ST), trong khi tín hiệu NE đang phát ra (động cơ đang nổ máy),ECU giữ Tr bật ON, rơle mở mạch ON bơm nhiên liệu được duy trì hoạt động

Khi động cơ ngừng.

Khi động cơ ngừng, tín hiệu NE đến ECU động cơ bị tắt Nó tắt Transistor,

do đó cắt dòng điện chạy đến cuộn dây của rơle mở mạch Kết quả là, rơle mởmạch tắt ngừng bơm nhiên liệu

Hình 2.4: Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu

1:Cầu chì dòng cao; 2,6,8,9:Cầu chì; 3,4,10:Rơ le; 5:Bơm;

7:Khóa điện; 11:Máy khởi động

Bơm xăng điện được thiết kế để bơm cung cấp một lượng xăng nhiều hơn mứcyêu cầu tối đa 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 liệungừng bơm Van giới hạn áp suất giới hạn áp suất xăng đi Khi nối mạch công tắcmáy và công tắc khởi động thì bơm xăng hoạt động tức thì và liên tục sau khi khởiđộng xong Bơm xăng điện được bố trí trực tiếp kế bên thùng chứa xăng và khôngđòi hỏi phải bảo trì bảo dưỡng.

Hình 2.5 Bơm nhiên liệu

2.2.1.2 Bầu lọc nhiên liệu.

Lọc nhiên liệu lọc tất cả các chất bẩn và tạp chất khác ra khỏi nhiên liệu Nóđược lắp tại phía có áp suất cao của bơm nhiên liệu

Ưu điểm của loại lọc thấm kiểu dùng giấy là giá rẻ, lọc sạch Tuy nhiên loại lọcnày cũng có nhược điểm là tuổi thọ thấp, chu kỳ thay thế trung bình khoảng4500km

Hình 2.6: Kết cấu bộ lọc nhiên liệu

1:Thân lọc nhiên liệu; 2:Lõi lọc; 3:Tấm lọc;

4:Cửa xăng ra; 5:Tấm đỡ; 6:Cửa xăng vào

Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó xăng đi qua phần tửlọc (2) Lõi lọc được làm bằng giấy, độ xốp của lõi giấy khoảng 10m Các tạpchất có kích thước lớn hơn 10m được giữ lại đây Sau đó xăng đi qua tấm lọc (3)các tạp chất nhỏ hơn 10m được giữ lại và xăng đi qua cửa ra (5) của bộ lọc làxăng tương đối sạch cung cấp quá trình nạp cho động cơ.

Nó có công dụng lọc sạch các tạp chất trong xăng nhằm bảo vệ các béc phun xăng.Bầu lọc có hai phần tử lọc: Một lõi lọc bằng giấy và một tấm lọc Độ xốp của lõigiấy khoảng 10m Xăng phải chiu xuyên qua lõi giấy và tấm lọc trước khi chảyvào bộ phân phối Lõi lọc phải được thay mới đúng định kỳ Trong quá trình lắp rápcần lưu ý chiều mũi tên chỉ hướng vào và ra

Hình 2.7 Bầu lọc nhiên liệu

2.2.1.3 Ống phân phối nhiên liệu

Ống phân phối xăng có chức năng như một kho chứa nhiên liệu của các vòi phun.Dung tích của nó lớn hơn nhiều lần so với lượng xăng cần thiết cung cấp cho chu kỳhoạt động của động cơ Nhờ vậy tránh được tình trạng làm thay đổi áp suất trongống chia Ống phân phối có công dụng sau đây:

 Cung cấp xăng đồng đều cho các vòi phun dưới áp suất bằng nhau

 Làm nơi gá lắp các béc phun và giúp cho việc tháo ráp các vòi phun được dễdàng

2.2.1.4 Bộ ổn định áp suất:

Bộ điều chỉnh áp suất được bắt ở cuối ống phân phối Nhiệm vụ của bộ điều

áp là duy trì và ổn định độ chênh áp trong đường ống.

Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu cấp đến vòi phun phụ thuộc vào áp suấttrên đường ống nạp Lượng nhiên liệu được điều khiển bằng thời gian của tín hiệuphun, nên để lượng nhiên liệu được phun ra chính xác thì mức chênh áp giữa xăngcung cấp đến vòi phun và không gian đầu vòi phun phải luôn luôn giữ ở mức 2,9kG/cm2 và chính bộ điều chỉnh áp suất bảo đảm trách nhiệm này

Hình 2.8 Sự điều chỉnh áp suất nhiên liệu theo áp suất đường ống nạp

của bộ ổn định áp suất

Hình 2.9 : Kết cấu bộ ổn định áp suất.

1:Khoang thông với đường nạp khí; 2:Lò xo; 3:Van; 4:Màng;

5: Khoang thông với dàn ống xăng; 6:Ðường xăng hồi về thùng xăng.Nguyên lý làm việc của bộ ổn định

Nhiên liệu có áp suất từ dàn ống phân phối sẽ ấn màng (4) làm mở van (3).Một phần nhiên liệu chạy ngược trở lại thùng chứa qua đường nhiên liệu trở vềthùng (6) Lượng nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng của lò xo màng, áp suấtnhiên liệu thay đổi tuỳ theo lượng nhiên liệu hồi Ðộ chân không của đường ốngnạp được dẫn vào buồng phía chứa lò xo làm giảm sức căng lò xo và tăng lượngnhiên liệu hồi, do đó làm giảm áp suất nhiên liệu Nói tóm lại, khi độ chân khôngcủa đường ống nạp tăng lên (giảm áp), thì áp suất nhiên liệu chỉ giảm tương ứngvới sự giảm áp suất đó Vì vậy áp suất của nhiên liệu A và độ chân không đườngnạp B được duy trì không đổi Khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động, lò xo (2) ấnvan (3) đóng lại Kết quả là van một chiều bên trong nhiên liệu và van bên trong bộđiều áp duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu

Trong mạch cung cấp nhiên liệu, bộ điều áp có công dụng cố định áp suấtnhiên liệu trong ống chia xăng của các béc phun Việc điều áp này rất cần thiết, vìnhờ áp suất xăng không đổi nên lượng xăng phun ra chỉ còn phụ thuộc vào một yếu

tố duy nhất là thời gian mở van cho béc phun xăng hay thời lượng phun xăng

Bộ điều áp xăng được lắp đặt ở phía cuối ống xăng chia các béc phun Nóduy trì áp suất khoảng 2,5 đến 3 bar tùy theo kiểu thiết kế

2.2.1.5 Vòi phun xăng điện tử:

a) Vòi phun chính

Vòi phun trên động cơ 1TR-FE là loại vòi phun đầu dài, trên thân vòi phun

có tấm cao su cách nhiệt và giảm rung cho vòi phun, các ống dẫn nhiên liệu đếnvòi phun được nối bằng các giắc nối nhanh

Vòi phun hoạt động bằng điện từ, lượng phun và thời điểm phun nhiên liệuphụ thuộc vào tín hiệu từ ECU Vòi phun được lắp vào nắp quy lát ở gần cửa nạpcủa từng xy lanh qua một tấm đệm cách nhiệt và được bắt chặt vào ống phân phối xăng.

 Kết cấu và nguyên lý hoạt động của vòi phun

Khi cuộn dây (4) nhận được tín hiệu từ ECU, piston (7) sẽ bị kéo lên thắngđược sức căng của lò xo Do van kim và piston là cùng một khối nên van cũng bịkéo lên tách khỏi đế van của nó và nhiên liệu được phun ra

Hình 2.10: Kết cấu vòi phun nhiên liệu

Lượng phun được điều khiển bằng khoảng thời gian phát ra tín hiệu củaECU Do độ mở của van được giữ cố định trong khoảng thời gian ECU phát tínhiệu, vậy lượng nhiên liệu phun ra chỉ phụ thuộc vào thời gian ECU phát tín hiệu

 Mạch điện điều khiển vòi phun:

Hiện có 2 loại vòi phun, loại có điện trở thấp1,5-3 và loại có điện trởcao13,8, nhưng mạch điện của hai loại vòi phun này về cơ bản là giống nhau.Điện áp ắc quy được cung cấp trực tiếp đến các vòi phun qua khóa điện Các vòiphun được mắt song song

Động cơ 2TR-FE với kiểu phun độc lập nên mỗi vòi phun của nó có mộttransitor điều khiển phun

1:Thân vòi phun ;2:Giắc cắm; 3:Đầu vào;4:Gioăng chữ O; 5:Cuộn dây;

6:Lò xo; 7:Piston ; 8:Đệm cao su; 9:Van kim

Hình 2.11: Sơ đồ mạch điện điều khiển vòi phun động cơ 1TR-FE.

1:Ắc quy; 2:Cầu chì dòng cao; 3:Khóa điện; 4:Cầu chì; 5:Vòi phun

b) 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 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 năng lượng của accu

để mở và đóng van bên trong và phun nhiên liệu Để tránh cho hỗn hợp quá đậm, khoảng thời gian phun được điều khiển bằng một công tắc định thời gian bao gồm một phần tử lưỡng kim và cuộn dây sấy.

Hình 2.12 Hoạt động của vòi phun khởi động lạnh

2.2.1.6 Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu:

Do yêu cầu bảo vệ môi trường ngày càng khắt khe, hơi xăng tạo ra trongtrong thùng chứa trên xe hiện đại sẽ không được thải ra ngoài mà được đưa trở lạiđường nạp động cơ

Hình 2.13: Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu 1:Bướm ga; 2:Van điện từ; 3:Van một chiều; 4:Thùng xăng;

5:Van chân không của nắp bình xăng; 6:Bộ lọc than hoạt tính

Hơi nhiên liệu bốc lên từ bình nhiên liệu, đi qua van một chiều (3) và đi vào

bộ lọc than hoạt tính(6) Than sẽ hấp thụ hơi nhiên liệu Lượng hơi được hấp thụnày sẽ được hút từ cửa lọc của cổ họng gió vào xy lanh để đốt cháy khi động cơhoạt động ECU điều khiển dòng khí bằng cách điều chỉnh độ mở của van điện từ

Van chân không (5) của nắp bình nhiên liệu được mở ra để hút không khí từbên ngoài vào bình nhiên liệu khi trong thùng có áp suất chân không

2.3 Hệ thống điều khiển điện tử:

2.3.1 Các loại cảm biến.

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 ECUbằng các tín hiệu điện Hệ thống các bộ cảm biến cùng với bộ vi xử lý và điều khiểnECU hình thành hệ thống điều khiển trung ương

Nhận được thông tin của các bộ cảm biến, ECU sẽ đánh giá và xử lý thôngtin, sau đó ra lệnh cho hệ thống phun xăng cung cấp một lượng nhiên liệu chính xácthích hợp cho chế độ đang hoạt động của động cơ

2.3.1.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp:

a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động:

Hình 2.14: kết cấu cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nóngDòng điện chạy vào dây sấy làm cho nó nóng lên Khi không khí chạy qua,dây sấy được làm nguội tương ứng với khối lượng không khí nạp, bằng cách điềuchỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ dây sấy không đổi, dòngđiện đó sẽ tỉ lệ thuận với lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó taxác định được lượng không khí nạp Trong trường hợp này, dòng điện có thểchuyển thành điện áp và gửi đến ECU động cơ.

b) Mạch cảm biến đo lường khí:

Hình 2.15: Sơ đồ kết cấu và điều khiển củacảm biến đo lưu lượng không khí

1:Bộ khuyếch đại; 2:Ra(nhiệt điện trở); 3:Ra(bộ sấy)

Cảm biến lưu lượng khí nạp có một dây sấy được ghép vào mạch cầu Mạchcầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích của điện trởtheo đường chéo bằng nhau (Ra + R3)*R1=Rh*R2

Khi dây sấy (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở tăng lên dẫnđến sự hình thành độ chênh giữa các điện thế của các điểm A và B Một bộkhuyếch đại xử lý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt vào mạch này(làm tăng dòng điện chạy qua dây sấy) Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây