Chương 1. Giới thiệu về hệ thống phun xăng và đánh lửa 1. Giới thiệu chung về hệ về thống phun xăng 1. Khái niệm về phun xăng điện tử Chữ EFI ở phía sau thân xe ô tô đời mới và trên động cơ là viết tắt của Electronic Fuel Injection, có nghĩa là hệ thống phun xăng được điều khiển điện tử.
Hệ thống này đảm bảo hỗn hợp khí và xăng hoàn hảo. Tuy nhiên, tùy thuộc vào chế độ làm việc của xe, EFI thay đổi tỷ lệ khí nhiên liệu để luôn cung cấp cho động cơ một hỗn hợp khí tối ưu. Đặc biệt khi xuất phát trong thời tiết lạnh, hỗn hợp khí được cung cấp sẽ đậm đặc xăng hơn, sau khi động cơ đã có đủ nhiệt độ hoạt động, hỗn hợp khí sẽ loãng xăng hơn. Ở chế độ tốc độ cao, hỗn hợp khí sẽ đậm đặc xăng trở lại.
Ô tô sử dụng một trong hai thiết bị hoặc hệ thống để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu theo một tỷ lệ cụ thể đến các xi-lanh của động cơ ở các dải tốc độ; bộ chế hòa khí hoặc hệ thống phun xăng điện tử. Hai hệ thống đo lượng khí nạp này nếu thay đổi theo góc mở bướm ga và tốc độ động cơ sẽ cung cấp tỷ lệ không khí-nhiên liệu thích hợp cho các xi-lanh dựa trên lượng khí nạp. Do thiết kế tương đối đơn giản của bộ chế hòa khí, nó đã được sử dụng trong hầu hết các động cơ xăng cho đến nay. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu ngày nay về khí thải sạch hơn, tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn, nâng cao khả năng vận chuyển, v., bộ chế hòa khí hiện tại cần phải được trang bị thêm các thiết bị hiệu chỉnh khác, điều này khiến nó trở nên phức tạp hơn rất nhiều.
Do đó, thay vì bộ chế hòa khí, hệ thống EFI được sử dụng, thông qua phun xăng điện tử, đảm bảo tỷ lệ nhiên liệu không khí chính xác cho động cơ tùy thuộc vào chế độ lái. SVTH : Nam, Điền, Hoàng, Tài, BảoTrang 10 Đồ án tốt nghiệp Hình 1-1: Hệ thống EFI điển hình SVTH : Nam, Điền, Hoàng, Tài, BảoTrang 11 Đồ án tốt nghiệp 1. Lịch sử phát triển Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Mỹ tên là Stenvan đã phát minh ra cách bơm nhiên liệu vào máy nén khí. Sau một thời gian, một người Đức thực hiện phun nhiên liệu vào buồng đốt, nhưng nó không hiệu quả.
Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun xăng cho động cơ 4 kỳ tĩnh tại (nhiên liệu sử dụng trong động cơ này là dầu hỏa nên dễ bị kích nổ và hiệu suất thấp). Dù vậy, sáng kiến này đã đóng góp rất lớn trong việc chế tạo hệ thống phun xăng cơ khí. Với hệ thống phun này, nhiên liệu được phun trực tiếp vào phía trước xupap , do đó có tên là K-Jetronic.K-Jetronic đã được đưa vào sản xuất và sử dụng trên xe Mercedes và một số loại xe khác, tạo cơ sở cho việc phát triển các hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE-Jetronic,Mono-Jetronic,L-Jetronic,Motronic,vv. Do hệ thống phun xăng cơ khí vẫn còn nhiều nhược điểm nên đầu những năm 1980, BOSCH đã ra mắt hệ thống phun xăng sử dụng hai loại kim phun điều khiển bằng điện: Hệ thống L - Jetronic (lượng nhiên liệu phun được xác định bởi cảm biến lưu lượng khí nạp) và D - Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định bởi áp suất trong đường ống nạp).
Năm 1984, người Nhật mua bản quyền từ BOSCH và áp dụng hệ thống phun xăng L- Jetronic và D-Jetronic cho xe Toyota (dùng với động cơ 4A-ELU). Năm 1987, Nissan sử dụng L-Jetronic để thay thế bộ chế hòa khí trên xe Sunny. Điều khiển EFI có thể được chia thành hai loại dựa trên các phương pháp khác nhau được sử dụng để xác định lượng nhiên liệu phun vào. Một là loại mạch tương tự điều khiển lượng phun dựa trên thời gian để sạc và phóng vào tụ điện.
Loại còn lại được điều khiển bằng bộ vi xử lý, sử dụng dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ nhằm xác định lượng phun. Loại điều khiển tương tự bằng mạch của hệ thống EFI là loại đầu tiên được Toyota sử dụng trong hệ thống EFI của mình. Còn loại điều khiển bằng bộ vi xử lý đã được sử dụng vào năm 1983. Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi xử lý đã được sử dụng trên xe Toyota được gọi là TCCS (Toyota Computer Control System- Hệ thống điều khiển bằng máy tính của Toyota ), nó không chỉ kiểm soát lượng phun mà còn bao gồm ESA (Electronic Spark Advance - Đánh lửa sớm điện tử) để kiểm soát thời điểm đánh lửa; ISC (Idle speed control - SVTH : Nam, Điền, Hoàng, Tài, BảoTrang 12 Đồ án tốt nghiệp Kiểm soát tốc độ không tải) và các hệ thống điều khiển khác, cũng như các chức năng chẩn đoán và sao lưu.
Hai hệ thống này có thể được phân loại như sau: Hình 1-2: Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điện tử Loại mạch tương tự EFI và vi điều khiển dựa trên bộ vi xử lý về cơ bản thì đều giống nhau, nhưng ta có thể nhận ra một số khác biệt ví dụ là trong các lĩnh vực điều khiển và độ chính xác. Giới thiệu chung về hệ thống đánh lửa 1. Lịch sử hình thành Sự ra đời của hệ thống đánh lửa gắn liền với sự ra đời của động cơ đốt trong đánh dấu bước khởi đầu cho nền công nghiệp ô tô. Ban đầu động cơ sử dụng hệ thống đánh lửa điều khiển bằng má vít.
Hệ thống này có nhược điểm thời điểm đánh lửa không chính xác cùng với kết cấu cơ khí nên hay phải bảo dưỡng. Năm 1964 hệ thống đánh lửa CDI (capacitor discharge ignition) đã được nghiên cứu và ứng dụng trên xe NSU sprider. Bên cạnh đó khi xã hội phát triển, các yêu cầu ngày càng cao về môi trường, sự | tiêu hao nhiên liệu đã khiến cho hệ thống đánh lửa thường và hệ thống đánh lửa CDI SVTH : Nam, Điền, Hoàng, Tài, BảoTrang 13 Đồ án tốt nghiệp không còn đáp ứng được những yêu cầu đặt ra. Chính điều đó đã khiến cho các nhà khoa học tìm tòi phát minh ra hệ thống đánh lửa mới đáp ứng tốt hơn tính kinh tế nhiên liệu và tính ô nhiễm môi trường.
Đến năm 1978 các hãng xe BMW,Chrysler, Fiat, Lancia, Leyland, Mercedes, Peugeot, Porsche, và Volvo, cho ra đời hệ thống đánh lửa bán dẫn TCI (Transistorized coil ignition) sự phát triển tiếp theo của đánh lửa CDI. Sự hỗ trợ của khoa học kỹ thuật, lịch sử phát triển cho ra đời hệ thống đánh lửa điện tử SI (Semiconductor ignition) và hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện BSI (Breakerless semiconductor ignition). Trong đó hệ thống đánh lửa SI vẫn sử dụng bộ chia điện và một bôbin còn BSI sử dụng với nhiều bôbin hơn và không có bộ chia điện. Ứng dụng đầu tiên của hệ thống BSI trên xe Citroën Visa giới thiệu ra công chúng năm 1978.Với đà phát triển đó năm 1979 hãng Bosch đã cho ra đời hệ thống điều khiển động cơ “Motronic” với sự tích hợp điều khiển nhiều hệ thống như điều khiển thời điểm đánh lửa, điều khiển nhiên liệu, điều khiển tốc độ không tải.
Giúp quá trình điều khiển linh hoạt hơn, độ chính xác cao hơn tăng tính kinh tế nhiên liệu và giảm tính ô nhiễm của khí thải. SVTH : Nam, Điền, Hoàng, Tài, BảoTrang 14 Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Tổng quan về hệ thống phun xăng và đánh lửa 2. Tổng quan về hệ thống phun xăng 2.
Nhiệm vụ - Cung cấp hỗn hợp nhiên liệu cho từng xilanh của động cơ - Kiểm soát lượng nhiên liệu phun vào theo thời gian tùy theo lượng khí nạp để đạt được tỷ lệ mong muốn - Tăng thêm lượng nhiên liệu ở chế độ làm nóng ngay sau khi khởi động nguội - Bù nhiên liệu bám vào đường ống nạp - Cắt nhiên liệu khi giảm tốc hoặc tốc độ quá nhanh - Điều chỉnh nhiệt độ khí nạp và áp suất của khí nạp - Điều chỉnh vận tốc cầm chừng - Điều chỉnh tuần hoàn khí thải - Góp phần đảm bảo rằng không có nhiên liệu bị thất thoát trong đường ống nạp và hòa khí hòa trộn tốt hơn 2. Yêu cầu - Đảm bảo cho mạch điều khiển hoạt động chính xác trong mọi tình huống - Lưu lượng phun nhiên liệu phải đáp ứng hiệu quả nhất đối với mọi tình huống của người lái và kiểm soát môi trường. - Đảm bảo an toàn điện với mạch điều khiển. - Đảm bảo phòng cháy nổ cho hệ thống bơm nhiên liệu 2.
Phân loại hệ thống phun xăng Hệ thống phun nhiên liệu có thể được chia thành nhiều loại khác nhau. Khác nhau về cấu tạo của kim phun ta có 2 loại: a. Loại CIS Đây là hệ thống sử dụng kim phun cơ, nó chỉ được sử dụng trong một số động cơ, kim phun mở liên tục, khi áp suất thay đổi thì sẽ thay đổi lượng nhiên liệu phun vào. Gồm 4 SVTH : Nam, Điền, Hoàng, Tài, BảoTrang 15 Đồ án tốt nghiệp loại cơ bản như sau: Hệ thống K - Jectronic: Đây là hệ thống phun nhiên liệu mà điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí và thuỷ lực, sau này được nâng cấp thành hệ thống KE - Jectronic, trang bị hệ thống ECM mạnh hơn.
Đây là hệ thống phun nhiên liệu cơ bản của các loại hình phun nhiên liệu điện tử ngày nay. Đặc điểm của hệ thống này là không cần những cơ cấu dẫn động của động cơ, nghĩa là việc phun nhiên liệu được điều khiển bởi độ chân không trong đường ống hút. Việc phun nhiên liệu liên tục được xác định bởi lượng khí nạp. Dùng cho các dòng xe như Audi: coupe, quattro, 80, 90, 100, 200.Xe BMW: 318, 520,vv.
Hệ thống K - Jectronic với cảm biến khí thải: Được trang bị thêm thiết bị cảm biến oxy. Hệ thống KE - Jectronic: Phát triển thêm dựa trên hệ thống K-Jectronic với mạch điều khiển áp suất phun điện tử. Loại AFC Đây là hệ thống phun xăng sử dụng kim phun được điều khiển bằng điện. Hệ thống phun xăng được trang bị kim phun điện sẽ được chia thành 2 loại chính: L - Jectronic (bắt nguồn từ tiếng Đức, Luft có nghĩa là không khí): là hệ thống phun xăng đa điểm điều khiển điện tử.
Xăng được bơm vào các cửa nạp của xi lanh động cơ theo định kỳ, không phải liên tục. Việc phun nhiên liệu và đo nhiên liệu dựa trên hai tín hiệu gốc bao gồm: tín hiệu khối lượng không khí nạp và tín hiệu tốc độ trục khuỷu từ động cơ. Chức năng của L-Jectronic là cung cấp cho mỗi xi-lanh một lượng nhiên liệu khác nhau phù hợp với những chế độ tải khác nhau của động cơ.