CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ 1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử: Hệ thống phun xăng điện tử đầu tiên được thương mại hóa bởi Bosch 1955 trên Wright R-3350. Hệ thống này cải biến trên trên hệ thống diesel có áp lực cao được gắn cánh bướm ga (diesel cổ điển không có bướm ga). Nó dùng một bơm xăng bình thường cung cấp nhiên liệu cho vòi phun được tăng áp vào buồng đốt.
Khi kết hợp với valve Desmo trong xe đua 300SL tạo ra một sức >100 mã lực /mỗi 1000 cc xem ra còn tốt hơn các xe ngày nay không xài turbo. Sản phẩm điện tử EFI thương mại đầu tiên là Electrojector ra đời 1957 do American Motors cho động cơ 288 bhp (214. Nhưng chưa đưa vào đại trà. Năm 1957 Chrysler sử dụng hệ phun xăng điện tử EFI (electronic fuel injection) ra đời trên thương mại bởi Bendix Corporation và năm 1958 Chrysler sử dụng trên xe Chrysler 300D, Dodge D500, Plymouth Fury và DeSoto Adventurer.
Nhưng bản quyền sáng chế lại về tay Bosch. Bosch phát minh hệ EFI gọi là D-Jetronic (D for Druck, German =áp suất) trên xe VW 1600TL in 1967. Đây là một hệ dùng vận tốc và tỉ trọng không khí để tính toán khối lượng khí cần rồi từ đó tính thể tích nhiện liệu cần. Hệ thống này sử dụng những cảm biến cơ điện tử là những thứ bị ảnh hưởng bởi rung động và tạp chất.
Sau đó các hệ K-Jetronic và L-Jetronic ra đời 1974 dùng cảm biến lưu lượng khí rồi kế tiếp các cảm biến về áp suất, nhiệt độ rồi khối lượng ra đời. Năm 1982 Bosch giới thiệu một hệ có cảm biến đo trực tiếp khối lượng khí nạp gọi đó là LH-Jetronic (L for Luftmasse and H for Hitzdraht, German for "air mass" and "hot wire", respectively). Cảm biến này dùng một cuộn platin nung nóng đặt trong luồng khí nạp. Tốc độ làm lạnh cuộn dây tỉ lệ với khối lượng khí thổi qua.
Vì đo trực tiếp khối lượng khí nên các cảm biến về áp suất và nhiệt độ không cần. Một hệ LH Jetronic như thế là một hệ EFI hoàn chỉnh đầu tiên làm cơ bản cho sau này. Sự tiến bộ của việc tạo ra những vi mạch số (digital microprocessor) cho phép tổng hợp về một nguồn điều khiển chung. Với sự phát minh của EFI, Honda đã áp dụng ngay phương pháp này để làm lợi cho mình.
Honda giới thiệu một số kiểu xe giá rẻ ở Bắc Mỹ dùng EFI dưới tên gọi PGM-FI. Khởi nguồn từ xe đua, PGM-FI đã tìm đường vào xe hơi Honda vào cuối thập niên 1980 trong xe Accord và Prelude trong các máy Honda A20A, A20A3 & A20A4. Năm 1986 Honda Civic gắn PGMFI. Năm 1998 xe gắn máy đầu tiên trên thế giới sử dụng PGMFI là VFR800FI.
Trang 9 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Văn Thanh Hình 1.1: Hệ thống phun xăng điện tử EFI Hệ thống phun xăng điện tử hoạt động dựa trên sự kiểm soát của hệ thống điều khiển trung tâm – ECU. Các tín hiệu cảm biến khác nhau trên xe sẽ truyền về cho ECU, từ đó bộ phận này sẽ có nhiệm vụ xác định lượng nhiên liệu cần thiết, giúp tiết kiệm xăng tối đa. Nhờ hệ thống phun xăng điện tử, các nhà chế tạo tiết kiệm nhiên liệu và giải quyết phần lớn về vấn đề độc hại của khí thải. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống phun xăng điện tử: 1.
Nhiệm vụ của hệ thống phun xăng điện tử: Hệ thống phun xăng điện tử có nhiệm vụ tối ưu hóa tỷ lệ cung cấp nhiên liệu và không khí vào động cơ, tránh gây lãng phí nhưng vẫn đảm bảo động cơ hoạt động ổn định. Yêu cầu của hệ thống phun xăng điện tử: Lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ phải chính xác để động cơ hoạt động tốt nhất và tiết kiệm nhiên liệu. Nhiên liệu cung cấp tới kim phun phải sạch và không chứacặn bẩn. Thời điểm phun được tính toán để động cơ đạt công suất tốt nhất.
Tiết kiệm nhiên liệu. Có tuổi thọ cao, chi phí bảo dưỡng sửa chửa thấp. Có kết cấu nhỏ gọn, bền bỉ, dễ bảo dưỡng sửa chữa. Trang 10 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Văn Thanh Hỗn hợp nhiên liệu khi phun vào xy lanh phải tơi và có từng tỷ lệ A/F khác nhau tùy vào từng chế độ làm việc của động cơ.
Lượng nhiên liệu cung cấp vào từng xy lanh phải như nhau. Phân loại hệ thống phun xăng điện tử 1. Phân loại theo điểm phun 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 bướm ga. Hệ thống phun xăng đa điểm (phun đa điểm): mỗi xy lanh của động cơ được bố trí1 vòi phun phía trước xupáp nạp.
Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun 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. 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 cánh bướm gió và bộ phân phối nhiên liệu để điều khiển lượng xăng phun vào động cơ. Có một vài loại xe trang bị hệ thống này.
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. Phân loại theo thời điểm phun xăng Hệ thống phun xăng gian đoạn: đóng mở kim phun một cách độc lập, không phụ thuộc vào xupap. Loại này phun xăng vào động cơ khi các xupap mở ra hay đóng lại. Hệ thống phun xăng gián đoạn còn có tên là hệ thống phun xăng biến điệu.
Hệ thống phun xăng đồng loạt: Là phun xăng vào động cơ ngay trước khi xupap nạp mở ra hoặc khi xupap nạp mở ra. Áp dụng cho hệ thống phun dầu. 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 sô xăng được phun ra khỏi kim phun vào động cơ.
Tỉ lệ hòa khí được điều khiển bằng sự giảm áp suất nhiên liệu tại các kim phun. Do đó lưu lượng phun ra cũng được giảm theo. Phân loại theo mối quan hệ giữa các kim phun Phun theo nhóm đơn: Hệ thống này, các kim phun được chia thanh 2 nhóm bằng Trang 11 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Văn Thanh nhau và phun luân phiên. Mỗi nhôm phun một lần vào một vòng quay trục khuỷu.
Phun theo nhóm đôi: Hệ thống này, các kim phun cũng được chia thanh 2 nhóm bằng nhau và phun luân phiên. Phun đồng loạt: Hệ thống này, các kim phun đều phun đồng loạt vào mỗi vòng quay trục khủy. Các kim được nối song song với nhau nên ECU chỉ cần ra một lệnh là các kim phun đều đóng mở cùng lúc. Phun theo thứ tự: Hệ thống này, mỗi kim phun một lần, cái này phun xong tới cái kế tiếp.
Khái quát về hệ thống phun xăng điện tử: 1. Ưu và nhược điểm hệ thống phun xăng điện tử: 1. Ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử: Giảm thành phần độc hại trong khí thải như lượng nhiên liệu dư hay chưa cháy hoàn toàn, từ đó giúp bảo vệ môi trường hơn. ECU tính toán được chính xác lượng nhiên liệu cần phun trong những trạng thái khác nhau của động cơ.
Giúp xe tiết kiệm nhiên liệu hơn, khởi động và tăng tốc dễ dàng, giảm tối đa thời gian trễ khi tăng tốc. Không có các họng khuếch tán, giúp tăng áp suất khí nạp, giúp cải thiện hệ số nạp của động cơ từ đó tăng hiệu suất của động cơ lên. Thời điểm phun và lượng nhiên liệu được ECU tính toán chính xác từ đó giúp tiết kiệm nhiên liệu và động cơ hoạt động hoan hảo. Nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử: Yêu cầu nhiều cảm biến hơn dẫn tới việc sửa chữa, bảo dưỡng khó khăn hơn so với bộ chế hòa khí.
Do hệ thống nhiên liệu có cấu tạo phức tạp, có độ nhảy cảm cao nên yêu cấu rất khắt khe về chất lượng nhiên liệu và không khí. Trong quá trình hoạt động, nếu chất lượng xăng không tốt, bộ lọc làm việc không hiệu quả sẽ rất dễ dẫn tới việc kim phun bị tắc, đóng cặn. Cấu tạo cơ bản hệ thống phun xăng điện tử: Cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử gồm 3 bộ phận chính: Cảm biến, bộ điều khiển điện tử, bộ phận bơm-phun nhiên liệu. Cảm biến: Là bộ phận không thể thiếu trong hệ thống phun xăng điện tử.
Thiết bị này được lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau của động cơ với nhiệm vụ thu thập số liệu, Trang 12 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Văn Thanh gửi đến bộ phận điều khiển ECU. Sau đó, ECU sẽ tổng hợp và phân tích thông tin, đưa ra các phương pháp xử lý.2: Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử Các loại cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử gồm có: Cảm biến nhiệt độ, cảm biến nhiệt độ khí thải, cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến vị trí bướm ga… Bộ điều khiển điện tử: Bộ điều khiển điện tử trung tâm ECU được ví như “cơ quan đầu não” của hệ thống phun xăng điện tử. Bộ phận này nhận thông tin từ tất cả các cảm biến. Sau đó, tổng hợp và xử lý thông tin, truyền tín hiệu đến kim phun nhiên liệu để thực hiện việc phun xăng với tỷ lệ vừa đủ, giúp tiết kiệm nhiên liệu.
Bộ phận bơm phun nhiên liệu: Bộ phận bơm phun nhiên liệu bao gồm kim phun, vòi phun và bơm nhận lệnh từ bộ điều khiển để bơm nhiên liệu vào buồng đốt. Đây là một trong những bộ phận dễ hư hỏng dẫn đến lỗi phun xăng điện tử nên chủ xe cần chú ý hơn khi vận hành. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử Trang 13 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Văn Thanh Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lí hoạt động của HT phun xăng điện tử Nguyên lí hoạt động: Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm cánh gạt qua bình lọc nhiên liệu để lọc sạch các tạp chất sau đó đi qua ống phân phối, ở cuối ống phân phối có bộ ổn định áp suất nhằm điều khiển áp suất của dòng nhiên liệu và giữ cho nó luôn ổn định.