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 Công Nghệ Ôtô chúng em được trang bị những kiến thức cơ bản về ngành cơ khí ôtô. 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 điện tử 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. Chương I Tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử EFI I Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử EFI I.1 EFI là gì Chữ EFI ở phía sau thân của các ôtô đời mới và trên động cơ là chữ viết tắt của Electronic Fuel Injection, có nghĩa là hệ thống điều khiển bằng điện tử. Hệ thống này cung cấp hỗn hợp khí cho động cơ một cách hoàn hảo. Tuy nhiên, tùy theo chế độ làm việc của ôtô, EFI thay đổi tỷ lệ khí – nhiên liệu để luôn cung cấp cho động cơ một hỗn hợp khí tối ưu. Cụ thể ở chế độ khởi động trong 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 cao tốc lại được cung cấp hỗn hợp khí giàu xăng trở lại. Ôtô sử dụng một trong hai thiết bị hay hệ thống để cung cấp hỗn hợp khí-nhiên liệu 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 đo lượng khí nạp ma thay đổi theo góc mở của bướm ga và tốc độ động cơ, đều cung cấp một tỷ lệ nhiên liệu và không thích hợp đến các xylanh phụ thuộc vào lượng 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 sạch hơn, tiêu hao nhiên liệu kinh tế hơn, cải thiện khả năng tải…., bộ chế hòa khí ngày nay phải được lắp đặt các thiết bị hiệu chỉnh khác nhau, làm cho nó trở thành một hệ thống phức tạp hơn. Do vậy, hệ thống EFI được sử dụng thay thế cho chế hòa khí, đảm bảo tỷ lệ khí-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 1.1 Hệ thống EFI điển hình I.2 Lịch sử phát triển Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Mỹ- ông Stevan-đã nghĩ ra cách phun nhiên liệu 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, người Đức đã cho phun nhiên liệu trong động cơ 4 kỳ tĩnh tại ( nhiên liệu dùng trên động cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu quả thấp ). Tuy nhiên, sau đó sáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức. Đến năm 1966, hãng BOSCH đã 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 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 cho việc 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 bằng điện. Có hai loại: hệ thống L- Jetronic ( lượng nhiên liệu được xác định nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp ) và D-Jetronic ( lượng nhiên liệu được xác định dựa vào áp suất trên đường ống nạp). Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệ thống phun xăng L-Jetronic và D-Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với động cơ 4A-ELU). Đến những năm 1987, hãng Nissan dùng L-Jetronic thay bộ chế hòa khí của xe Nissan Sunny. Việc điều khiển EFI có thể được chia làm hai loại, dựa trên sự khác nhau về phương 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 cần thiết để nạp và phóng một tụ điện. Loại khác là loại điều khiển bằng vi xử lý, 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 của TOYOTA gọi là TCCS ( TOYOTA Computer Controled System- Hệ thống điều khiển bằng máy tính của TOYOTA), nó không chỉ điều khiển lượng phun mà còn bao gồm ESA ( Electronic Spark Advance- Đánh lửa sớm điện tử ) để điều khiển thời điểm đánh lửa; ISC ( Idle Speed Control- Điều khiển tốc độ không tải ) và các hệ thống điều khiển khác cũng như chức năng chuẩn đoán và dự phòng. Hai hệ thống này có thể được phân loại như sau: II Khái quát về hệ thống phun xăng điện tử EFI II.1 Khái niệm Hệ thống phun xăng điện tử là hệ thống cung cấp xăng dung vòi phun xăng phun cưỡng bức bằng thiết bị điều khiển điện tử ( EFI- Electronic Fuel Injection ). 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 xăng chính và vòi phun xăng khởi động lạnh II.2 Ưu, nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử EFI II.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 hướng kích nổ bởi hòa khí loãng hơn. 3) Động cơ chạy không tải êm dịa hơn. 4) Tiết kiệm nhiên liệu nhờ đều khiển được lượng xăng chính xác, bốc hơi tốt, 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, xấy nóng 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 họng khuếch 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 cánh bướm gió khởi động, không cần các vít hiệu chỉnh. 9) Gia tốc nhanh hơn nhờ xăng bốc hơn tốt hơn lại được phun vào xylanh tận 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 điều kiện vận hành. 12) Giảm bớt được các hệ thống chống ô nhiễm môi trường. II.2.1 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 bươm 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, lưựong 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. II.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 biện pháp sau đây: thứ nhất là phải kiểm tra các cảm biến của hệ thống thường xuyên như cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí bướm ga,…bảo đảm cho các cảm biến này vẫn còn hoạt động bình thường và không bị lỗi. Và khi phát hiện một bộ phận cảm biến nào đó bị hỏng thì cần phải đem ngay đến trạm bảo dưỡng để kịp thời giải 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 nên việc sử dụng xe cộ dùng hệ thống phun xăng điện tử gặp rất nhiều khó khăn và hay bị hư hỏng. Chất lượng xăng ở việt nam còn rất nhiều cặn dẫn đến trong quá trình phun xăng bộ lọc làm không tốt hiệu quả sẽ dẫn đến kim phun bị tắc và đống cặn. Làm cho hiệu suất động cơ thấp, không hiệu quả và ảnh hưởng tới tốn nhiên liệu cũng như làm sản sinh ra công cho động cơ kém. 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: hệ thống nhiên liệu, hệ thống nạp khí và hệ thống điều khiển điện tử. EFI cũng có thể được chia thành điều khiển phun nhiên liệu cơ bản và điều khiển hiệu chỉnh. Ba hệ thống này sẽ được mô tả chi tiết sau đây. I Điều khiển phun cơ bản Các thiết bị phun cơ bản duy trì một tỷ lệ tối ưu (gọi là tỷ lệ lý thuyết) của không 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 giảm xuống. [...]... 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 I Hệ thống nhiên liệu I.1 Hệ thống nhiên liệu trên ôtô Hình III.1 Vị trí các bộ phận của hệ thống nhiên liệu trên ôtô I.1.1 Bình nhiên liệu Đây là nơi dùng để chứa nhiên liệu, nó có nhiều ngăn khác nhau và cũng là nơi đặt bơm nhiên... của áp suất nhiên liệu do sự phun nhiên liệu gây ra Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp tùy theo các tín hiệu phun được bộ vi xử lý tính toán Vòi phun khởi động lạnh nâng cao tính năng khởi động bằng cách phun nhiên liệu vào khoang nạp khí chỉ khi nhiệt độ nước làm mát thấp II Hệ thống nạp khí II.1 Hệ thống nạp khí trên ôtô Hình III.10 Vị trí các bộ phận của hệ thống nạp khí trên ôtô II.1.1... chứa Sơ đồ về nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu Hình III.9 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 lọc nhiên liệu đến các vòi phun và vòi phun khởi động lạnh Bộ ổn định áp suất, điều khiển áp suất của đường nhiên liệu (phía có áp suất cao) Nhiên liệu thừa được đưa trở lại bình xăng qua... 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 II.9 Hoạt động của vòi phun khởi động lạnh... khiển lượng phun cơ bản Lượng không khí cảm nhận tại cảm biến đo lưu lượng gió được chuyển hóa thành điện áp, điện áp này được gửi đến ECU như một tín hiệu Tín hiệu đánh lửa sơ cấp theo số vòng quay động cơ cũng được gửi đến ECU từ cuộn dây đánh lửa ECU sau đó tính toán bao nhiêu nhiên liệu cần cho lượng khí đó và thông báo cho mỗi vòi phun bằng thời gian mở van điện Khi van điện của vòi phun mở ra,... đến các vòi phun qua bộ lọc Mỗi xylanh có một vòi phun, nhiên liệu được phun ra khi van điện từ của nó mở ngắt quãng Do bộ ổn định áp suất giữ cho áp suất nhiên liệu không đổi nên lượng nhiên liệu phun ra được điều khiển bằng cách thay đổi khoảng thời gian phun Do vậy, khi lượng khí nạp nhỏ, khoảng thời gian phun ngắn còn khi lượng khí nạp lớn, khoảng thời gian phun dài hơn Hình II.3 Sơ đồ dòng nhiên... lạnh Hình III.6 Cấu tạo của vòi phun khởi động lạnh Vòi phun chỉ hoạt động khi đang quay động cơ ( khởi động) tại nhiệt độ nước làm mát thấp Thêm vào đó, khoảng thời gian phun cực đại bị giới hạn bằng công tắc định thời vòi phun khởi động để ngăn hiện tượng ngẹt xăng (các bugi bị ướt) do sự phun liên tục của vòi phun khởi động gây ra Khi khóa điện bật đến vị trí ST, dòng điện chạy qua cuộn dây và kéo... trí ST, dòng điện chạy qua cuộn dây và kéo pittông chống lại lực lò xo Do vậy, van sẽ mở và nhiên liệu sẽ chảy qua pittông đến đầu vòi phun I.1.7.b Vòi phun chính Vòi phun là một vòi phun hoạt động bằng điện tử, nó phun nhiên liệu phụ thuộc vào tín hiệu từ ECU Vòi phun được lắp vào đường ống nạp hay nắp quy lát gần cổng nạp của nắp quy lát qua một tấm đệm cách nhiệt và được bắt chặt vào ống phân phối... nhiên liệu sẽ được phun vào đường ống nạp Hình II.5 ECU nhận các tín hiệu I.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 cả các 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 của trục khuỷu Hình II.6 Thời điểm và thời gian phun Khoảng thời... không khí tới từng xylanh Tất cả những đường ống này được đúc trong một khối thống nhất II.1.7 Xylanh động cơ Gió từ các đường ống nạp sẽ vào xylanh, sau đó tại đây sẽ diễn ra quá trình hòa trộn và các quá trình tiếp theo Sơ đồ về nguyên lý làm việc của hệ thống nạp khí Hình III.17 Sơ đồ nạp khí trên ôtô Nguyên lý hoạt động của hệ thống . 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: hệ thống nhiên liệu, hệ thống nạp khí và hệ thống. thống phun xăng điện tử là hệ thống cung cấp xăng dung vòi phun xăng phun cưỡng bức bằng thiết bị điều khiển điện tử ( EFI- Electronic Fuel Injection ). Hệ thống phun xăng điện tử EFI sử dụng. toán lượng phun nhiên liệu tối ưu, cung cấp xăng cho các vòi phun xăng chính và vòi phun xăng khởi động lạnh II.2 Ưu, nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử EFI II.2.1 Ưu điểm Hệ thống phun