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

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

L I NÓI Đ U Ờ Ầ

Ngày nay xã hội ngày càng phát triển đời sống con người ngày càngđược nâng cao Trong đó việc đi lại cũng ngày càng thuận lợi hơn vè đã cócác phương tiện giao thông ra đời Trông công nghiệp phát triển ô tô thời kìđầu các máy như động cơ hoạt động chủ yếu dựa vào nguyên lý động lực học

và các chi tiết cơ khí phức tạp còn thô sơ, hiệu suất mà nó mang lại khôngcao, tốn nhiên liệu và khí thải còn chứa nhiều chất độc hại Ngày nay với sựphát triển vượt bật của ngành công nghiệp điện tử, nó được áp dụng trên hầuhết các bộ phận của ô tô, trong đó có hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện

tử EFI Vì vậy hôm nay em chọn đề tài này để tìm hiểu và làm bài tiểu luận

đồ án chuyên ngành công nghệ kĩ thuật ô tô

Cảm ơn thầy giáo Lê Đức Hiếu cùng với các thầy khoa công nghệ kĩthuật ô tô trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội và các bạn cùng nhóm đã hỗtrợ và hướng dẫn cho em để em có thể hoàn thành được bài tiểu luận củamình Trong khi làm tiểu luận gặp không ít khó khăn, nhưng nhờ được cácthầy giải đáp và có các bạn cùng nhau thảo luận à hỗ trợ lẫn nhau để bài làm

có thể hoàn thành tốt hơn Em xin trân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày 19 tháng 8 năm 2021

DANH M C HÌNH NH Ụ Ả

M C L C Ụ Ụ

CH ƯƠ NG 1 : T NG QUAN V H TH NG PHUN XĂNG ĐI N T EFI Ổ Ề Ệ Ố Ệ Ử

1.1 Lý do ch n đ tàiọ ề

Hệ thống phun xăng điện tử trên ô tô EFI ra đời đánh dấu đánh dấu mộtbước phát triển của nề công nghiệp ô tô Hệ thống này hoạt động với bộ điềukhiển tự động phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ Các quá trình này hoạtđộng có sự giám sát của các cảm biến nên lượng nhiên liệu được phun cânbằng với lượng khí nạp, giúp hạn chế khí độc hại ra sinh ra khi động cơ hoạtđộng và đồng thời giúp động cơ vận hành tiết kiệm nhiên liệu và giảm ônhiễm 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 T ng quan v h th ng phun xăng đi n tổ ề ệ ố ệ ử

Trong hệ thống phun xăng của động cơ thường dùng bộ chế hòa khí đểhòa trộn hỗn hợp khí rồi mới được bơm vào xilanh, nhưng trông hệ thống nàycòn 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 ramột hệ thống phun nhiên liệu hiện đại hơn để có thể khác phục được các hạnchế trên Ngày nay với sự phát triển của nền công nghiệp điện tử - tự động, nóđược sự dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực nhất là trong việc chế tạo ác thiết bịmáy móc tự động nhờ vào việc lập trình vi điều khiển, các cảm biến,… nógiúp cho máy móc hoạt động và làm việc một cách chính xác,nâng cao hiệusuất công việc Cũng từ đây hệ thống phun xăng điều khiển điện tự EFI rađời hệ thống phun xăng điện tự sử dụng một ECU động cơ, các cảm biến vàkim phun, nó hoạt động được là các cảm biến được lắp trên các bộ phận củađộng cơ phát hiện tình trạng hoạt động của động cơ và gửi tín hiệu về choECU, ECU dựa vào tín hiệu này để truyền tín hiệu và các lệnh đã được ECUtính toán đến các bộ phận chấp hành như vòi phun,… giúp cho động cơ hoạtđộng một cách tốt nhất và đạt hiệu suất cao nhất Hệ thống phun xăng điện tửEFI 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 nhiênthì hệ thống phun xăng điều khiển điện tử cũng có một số nhược điểm là: chiphí sản xuất và sửa chữa cao, khả năng hoạt động sai của một số các cảmbiến…

Hệ thống phun xăng điện tử EFI ( Electronic Fuel Injection) là một trongcác hệ thống cung cấp hỗn hợp nhiên liệu cho động cơ tốt nhất hiện nay Hệthống này dựa vào các chế độ làm việc khac nhau của động cơ mà tự độngthay đổi và hiệu chỉnh tỉ lệ hỗn hợp khí và lượng nhiên liệu phun để cung cấpcho động cơ hoạt động tốt nhất Chẳng hạn như, khi động cơ khởi động trongthời 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 ổnđịnh 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 hỗnhợp 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 kiệmnhiên liệu, công suốt cũng như momen cao hơn so với hệ thống phun nhiênliệu sự dụng bộ chế hòa khí Với sự phát triển vượt bật của nền công nghiệpđiện- điện tử, ECU đã được các nhà thiết kế tính toán sự dụng để điều khiểnlượng nhiên liệu hòa trộn ( động cơ xăng) hay lượng nhiên liệu phun vàobuồng cháy ( động cơ xăng hay động cơ Diesel) để đảm bảo quá trình cháy vàđạt hiệu suất cao nhất

Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử EFI sự dụng các loại cảm biếnkhác nhau để giám sát các hoạt động của động cơ và khi xe đang chạy, một bộđiều khiển trung tâm là ECU và các bộ phận chấp hành để thực hiện lệnh màECU gửi đi Các cảm biến này phát hiện các hoạt động của động cơ và truyềntín hiệu về ECU và ECU sự dụng các tín hiệu này để tính toán và hiệu chỉnhsau đó gửi tín hiệu này đến các cơ cấu chấp hành để đảm bảo hệ thống hoạtđộng một cách tốt nhất, có hiệu suất cao nhất

CH ƯƠ NG 2 : C U T O H TH NG PHUN XĂNG ĐI N T EFI Ấ Ạ Ệ Ố Ệ Ử

2.1 L ch s phát tri n c a h th ng phun xăng đi n tị ử ể ủ ệ ố ệ ử

Từ những năm trước chiến tranh thế giới thứ 2 hệ thống phun xăng cơkhí 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 phunxăng và có chuyến bay thành công đầu tiên trong lịch sử Sau đó động cơphun xăng do hai anh em Wrigh chế tạo được cải tiến và được áp dụng chođộng cơ máy bay phổ biến và tốt nhất trong lúc bấy giờ Năm 1920 động cơnày 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 đưađộng cơ xăng này vào sản xuất động cơ phun xăng nhiều xilanh cao tốc, và từlúc này việc sản xuất động cơ phun xăng mới thực sự được chú ý Đức đãnghiêm cứu và hoàn chỉnh một hệ thống phun xăng có điều khiển và được áptrên động cơ máy bay, đặc biệt là loại Messerchmitt đã phá kỉ lúc tốc độ baythời kì đó và được Đức quốc xã dùng làm chủ lực chính của không quân trongchiến tranh thế giới thứ 2

Sau khi chiến tranh thế giới thứ 2 kết thúc, hệ thống phun xăng tiếp tụcđược 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 MercedesBenz 300 SL Hệ thống phun xăng trực tiếp này giảm được tính phức tạp củakết 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

nó điều khiển hỗn hợp khí phun sau cho phù hợp với ché độ làm việc củađộng cơ, nếu đậm quá đốt ko sạch thải ra gây ô n hiễm môi trường và tốnnhiên liệu, nhạt quá thì ảnh hưởng đến công suất của động cơ Hệ thống phunxăng này được gọi là hệ thống phun xăng điều khiển điện tử hệ thống phunxăng 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 càngphát triển với các bộ xử lý trung tâm ECU và các bộ cảm biến ngày càng hoànchỉnh, dấn đến giá thành sản xuất cũng giẩm dần trong khi đó hiệu suất mà nóđem 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 đượcphát triển rộng rãi và nó đáp ứng được nhu cầu của con người là công suấtcao, tiết kiệm nhiên liệu và giảm sự gây độc hại do khí xả của ô tô

2.2 Phân lo i h th ng phun xăng đi n t EFI.ạ ệ ố ệ ử

2.2.1 Phân lo i theo s đi m phun ạ ố ể

- Hệ thống phun xăng đơn điểm ( Single Point Injection - SPI) [1]: loạinày bộ chế hòa khí được thay thế bằng một kim phun và phun đồng thời chocác máy của động cơ, vì vậy đối với động cơ nhiều xilanh mà chỉ phun nhiênliệu bằng một kim phun dẫn đến lượng nhiên liệu phân bố vào các xilanh sẽkhông 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 vàđượng sự dụng nhiều ở các xe có công suất nhỏ Tuy nhiên thì hệ thống nàyvẫn chưa khác phục được vấn đề của bộ chế hòa khí là nhiên liệu phun rakhông đều giữa các xilanh

- Hệ thống phun xăng đa điểm (Multi Point Injection - MPI) [1]: hệthống 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 lo i theo nguyên tác làm vi c c a đ ng c ạ ệ ủ ộ ơ

• 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, dònghỗn hợp khí không đều, kết cấu động cơ phức tạp, khí xả khôngđốt sạch nên gây độc hại cho môi trường

• Hệ thống phun xăng điệm tử: trông hệ thống này nó hoạt động dựavào hệ thống các cảm biến, các cảm biến này thu và phát hiện cáctín hiệu rồi gửi về bộ phận ECU, bộ phận này sẽ tính toán và sovới chương trình chuẩn đã được lập trình sẵn rồi gửi tín hiệu đếncác 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 nógiúp việc điều khiển lượng xăng phun kịp thời và chính xác tùytheo 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 đồngthời nó giúp đảm bảo nồng độ các chất độc hại dưới mức độ quyđịnh cho phép

2.3 C u t o, nguyên lý làm vi c c a các kh i ( c m bi n, x lýấ ạ ệ ủ ố ả ế ửtrung tâm, c c u ch p hành).ơ ấ ấ

Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử EFI có cấu tạo phức tạp, gồmnhiều 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 suấtđường ống nạp, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trụccam, cảm biến nước làm mát, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biếnoxi,…

• Các cơ cấu chấp hành như: vòi phun,…

2.3.1 ECU đ ng c ộ ơ

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 cáchoạt động sản xuất như các máy móc tự động,… trong đó nó cũng được ứngdụng trong ngành công nghệ ô tô trong các hệ thống của ô tô như: hệ thốngphun xăng tự ddoongkj, hệ thống đánh lửa tự động,…

ECU là tên viết tắt của từ Electronic Control Unit Nó tiếp nhận các tínhiệu mà các cảm biến gửi về, đọc và hiểu được các tín hiệu đó, từ đó tínhtoán và gửi tín hiệu đến các cơ cấu chấp hành Các hoạt động nay được thựchiện 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 nhớđược 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 dụnglưu 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 nơilưu 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 lậptức 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 đóchính là khả năng thu nạp và ghi nhớ các thông tin và dữ liệu từ bênngoài mà không phải là thông tin mặc định từ nhà sản xuất Ngoài ra,PROM còn có khả năng sửa đổi sửa đổi các chương trình điều khiểnvới những lựa chọn khác nhau [13]

Hình 2 5 Sơ đồ cấu tạo ECU

- Bộ vi xử lý ( microprocessor): bộ phận này có khả năng tiếp nhận mọitín hiệu và thông tin khác nhau Từ bộ nhớ ECU, tín hiệu sẽ được truyền tảingay đến bộ vi xử lý Khi nhận được tín hiệu từ bộ nhớ của ECU, bộ vi xử lýcần có sự tính toán hợp lý để có thể đưa ra những yêu cầu, mệnh lệnh chínhxác nhất cho các bộ phận khác Vi xử lý là bộ phận quan trọng nhất của ECU,được coi như cánh tay phải của ECU [13]

- Đường truyền BUS: đúng với tên của nó, bộ phận này dùng để truyền

đi các số liệu và mệnh lệnh của ECU BUS có vai trò trong việc truyền thôngtin từ bộ vi xử lý tới các cơ quan, bộ phận chấp hành một cách nhanh nhất.[13]

2.3.2 C m bi n l u l ả ế ư ượ ng khí n p ạ

Cảm biến lưu lượng khí nạp được lắp sau bầu lọc trên đường ốngkhông khí đến cánh bướm ga nó có chức năng đo lượng không khí nạp điqua cửa hút sau bầu lọc khí và truyền tín hiệu đo được đến ECU, ECU dựavào tín hiệu này để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun để đảm bảo hỗn hợpkhí nạp đạt tỉ lệ tốt nhất Việc sự dụng cẳm biến đo lưu lượng khí nạp nàygiúp cho hệ thống có hỗn hợp khí nạp đạt tỉ lệ tốt nhất giúp cho động cơ hoạtđộng êm hơn, khí xả ít gây ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nhiên liệu, hiệusuốt động cơ cao hơn,… Khi cảm biến này bị hỏng hoặc có vấn đề, động cơ

sẽ hoạt động không êm, không đều, công suất của động cơ giảm, bị chếtmáy,…

Tùy theo từng hiệu xe và từng đời xe mà động cơ được bố trí từng loạicảm biến lưu lượng khí nạp khác nhau như sau:

1 Cảm biến lưu lượng khí nạp loại cánh quay: loại cảm biến nay thuộcloại lưu lượng kế thể tích.

Hình 2 6 Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu cánh

+ Cấu tạo của cảm biến đo lưu lượng loại cánh quay [2] :

Hình 2 7 Cấu tạo cảm biến đó lưu lượng loại cánh quay

1 Cánh giảm chấn; 2 Khoang giảm chấn; 3 Đường gió phụ

4 Cánh đo gió; 5 Vít điều chỉnh hỗn hợp không tải

+ Nguyên lý làm việc: khi động cơ làm việc, không khí được hút vàođộng cơ, không khí đi vào tác động vào cánh đo gió 4 làm cho cánh đo quay

đi một góc, đồng thời cần gạt lắp đồng trục với cánh đo gió 4 cũng quay mộtgóc tương ứng, khi áp lực của khối lượng gió hút ào tác động vào cánh đo gió

cân bằng với lò xo hồi vị lúc này cần gạt cũng ở một vị trí với mức điện ápxác định, và tín hiệu điện áp này được gửi về ECU, ECU tính toán và xử lý tínhiệu này rồi gửi yêu cầu đến vòi phun phun một lượng tương ứng đảm bảovới tị lệ hỗn hợp nhiên liệu – không khí lý tưởng Cũng nhờ có cánh giảmchấn 1 mà tín hiệu gió tạo ra ít bị biến động giúp cho ECU kịp thời tiếp nhậntín hiệu và xử lý để truyền đi đảm bảo độ cính xác cao nhất [1]

2.Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nung nóng: cảm biến này đượcđặt trong đường ống nạp

Hình 2 8 Sơ đồ cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây nung nóng.

Cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy này là kiểu phích cắm đượcđặt trong ống không khí nạp của động cơ Dây sấy platin và nhiệt điện trở củacảm biến được sự dụng như một cảm biến, được đặt trong vùng phát hiện vàtrực tiếp đo khối lượng không khí nạp đi vào nên độ chính xác cao[13]

+ Cấu tạo:

Hình 2 9 Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí snapj loại dây nóng.

đó cường độ dòng điện biến đổi thành tín hiệu điện áp để báo về ECU Loạicảm biến này không có sai số cơ học, không có sai số khi làm việc ở nhữngnơi có nhiệt độ khác nhau nên nó có thể xác định chính xác được lượng khôngkhí nạp vào động cơ [1]

3.Cảm biến lưu lượng khí nạp loại phim nóng

Cảm biến này có phần tử chính là một phim điện trở platine, nó cónguyên lý làm việc tương tự như cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu dâynung nóng Tuy nhiên so với cảm biến đo lưu lượng khí nạp thì loại này cótuổi thỏ cao hơn và có độ chính xác cao hơn [1]

+ Cấu tạo:

Hình 2 10 Cấu tạo lưu lượng khí nạp loại phim nóng.

a Vỏ của cảm biến

b Bộ cảm biến phim nung nóng

1 Rế tỏa nhiệt

2 Moduyn trung gian

3 Moduyn công suất

4 Mạch điện tử

5 Phần tử cảm biến

4.Cảm biến lưu lượng khí nạp loại xoáy ốc karman

Loại cảm biến này được chế tạo dựa trên nguyên lý khí động học Khicho dòng khí thổi qua bộ phân dòng thì phía sau dòng khí sẽ biến đổi thànhxoáy lốc, dòng xoáy lốc này gọi là xoáy ốc karman Dòng khí khi đi qua bộphân dòng bị phân làm hai dòng khí và có chiều xoáy ngược nhau [13]

Tuy nhiên trên các dòng xe hiện đại ngày nay, hầu hết đều sự dụng cảmbiến đo lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy, bởi vì nó đo chính xác hơn, trọnglượng nhẹ và độ bền cao hơn.

2.3.3 C m bi n áp su t đ ả ế ấ ườ ng ng n p ố ạ

Cảm biến áp suất đường ống nạp cũng gần như tương tự như cảm biếnlưu lượng khí nạp, nó được lắp với đường ống nạp sau bướm ga nhằm pháthiện áp suất trong đường ống nạp của động cơ Cảm biến này có chức năngphát hiện áp suất trong đường ống nạp tới vòi phun Tín hiệu áp suất này đượccảm biến chuyển về ECU, sau khi tiếp nhận tín hiệu thông tin ECU sẽ đọc vàtính toán hiệu chỉnh thời gian phun sao cho phù hợp với điều kiện mà động cơđang hoạt động

Cấu tạo của ảm biến áp suất của động cơ gồm:

• Một buồng chân không

Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất đường ống nạp: khi động cơ hoạtđộng, không khí sau cánh bướm ga được đưa đến màng silicon của cảm biến,lượng không khí này làm cho màng silicon bị biến dạng đồng thời cũng làmthay đổi điện trở của màn silicon Khi điện trợ của màn silicon biến đổi tạo ramột tín hiệu gửi về con chip silic (IC) và IC xuất ra một điện áp tương ứng đểgửi về ECU ECU sẽ dựa vào tín hiệu này và hiểu được áp suất ở trong đườngống nạp là bao nhiêu để tính toán và hiệu chỉnh lượng phun sao cho phù hợp.

Sơ đồ mạch điện của cảm biến áp suất đường ống nạp:

Cảm biến trục khuỷu gồm có ba loại chính:

1 Cảm biến vị trí trục khuỷu loại cảm biến từ: gồm có cuộn dâyđiện từ, lõi nam châm vĩnh cửu và vành răng tạo xung

Hình 2 13 Cấu tạo cảm biến trục khuỷu loại điện từ

e = k.w.n.d /dt [2]ϴTrng đó:

− k : h s ph thu c ch t li u t c a lõi thép và khe h gi a lõiệ ố ụ ộ ấ ệ ừ ủ ở ữthép và răng c m bi n c a roto.ả ế ủ

− w: s vòng dây qu n trên lõi thép t ố ấ ừ

− n: t c đ quay c a đ ng cố ộ ủ ộ ơ

− d /dt: đ bi n thiên c a t thông qua lõi thép t ϴ ộ ế ủ ừ ừ

Nguyên lí làm vi c [2] : ệ

Hình 2 14 Sơ đồ nguyên lý làm việc của cảm biến trục khuỷu loại điện từ

− Khi roto nh hình A, đi n áp trên cu n dây c m bi n b ng ư ở ệ ộ ả ế ằkhông

− Khi răng c m bi n c a roto ti n l i g n c c t c a lõi thép.ả ế ủ ế ạ ầ ự ừ ủKhe h gi a roto và lõi thép gi m d n và t trở ữ ả ầ ừ ường m nh d nạ ầlên S bi n thiên c a t thông xuyên qua cu n dây sẽ t o raự ế ủ ừ ộ ạ

m t s c điên đ ng e.ộ ứ ộ

− Khi răng c m bi n c a roto đ i dien v i lõi thép, đ bi n ả ế ủ ố ớ ộ ếthiên c a t trủ ừ ường b ng không và s đi n đ ng trong cuar ằ ứ ệ ộ

c m bi n nhanh chóng gi m v không.ả ế ả ề

− Khi roto đi xa ra lõi thép, t thong qua lõi thép gi m d n và ừ ả ầ

xu t hi n s c đi n đ ng trong cu n dây c m bi n có chi u ấ ệ ứ ệ ộ ộ ả ế ề

ra tín hiệu xung điện áp gửi đến ECU và ECU dựa ào tín hiệu này để tính toán

và xác định được vị trí của trục khuỷu

3 Cảm biến vị trí trục khuỷu loại quang : cảm biến này nằm trong bộchia điện

Hình 2 16 Cấu tạo cảm biến trục khuỷu loại quang.