Đồ án môn học tính toán thiết kế ôtô http://www.ebook.edu.vn
GVHD : CHU ĐỨC HÙNG SVTH : HỒ ĐĂNG TRUNG
5
Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điển tử
Loại EFI mạch tương tự và vi điều khiển bằng bộ vi xử lý về cơ bản là giống nhau,
nhưng có thể nhận thấy một vài điểm khác nhau như các lĩnh vực điều khiển và độ chính
xác.
1.3 Phân loại hệ thống phun xăng:
Hệ thống phun nhiên liệu có thể được phân loại theo nhiều kiểu. nếu phân biệt
theo cấu tạo kim phun, ta có 2 loại:
1.3.1 loại CIS :
Đồ án môn học tính toán thiết kế ôtô http://www.ebook.edu.vn
GVHD : CHU ĐỨC HÙNG SVTH : HỒ ĐĂNG TRUNG
6
Đây là hệ thống kiểu sử dụng kim phun cơ khí, chỉ sự dụng trên một số động cơ,
bộ phun mở lien tục, sự thay đổi áp suất đối với nhiên liệu sẽ làm thay đổi lượng nhiên
liệu được phun. Gồm bốn loại cơ bản sau:
• Hệ thống K – Jectronic: Đây là hệ thống phun nhiên liệu được điều khiển hoàn
toàn bằng cơ khí và thủy lực sau đ
ó được cải thiện thành hệ thống KE – Jectronic với hệ
thống ECM mạnh hơn. Là hệ thống phun xăng cơ bản của các kiểu phun xăng điển tự
ngày nay. Nó có các đặc điểm như không cần những cơ cấu dẫn động của động cơ, có
nghĩa là động tác điều chỉnh xăng phun ra do chính độ chân không trong ống hút điều
khiển.xăng phun ra lien tục cà được xác
định tùy theo khối lượng không khí nạp. Được sử
dụng cho các xe như Audi : coupe, Quattro, 80, 90, 100, 200 .xe BMW: 318, 520….
• Hệ thống K – Jectronic có cảm biến khí thải: Có thêm cảm biến oxy
• Hệ thống KE – Jectronic: Là hệ thống được phát triển từ hệ thống K – Jectronic
với mạch điều chỉnh áp lực phun bằng điện tử.
1.3.2 Loại AFC:
Đây là hệ thống phun xăng sử dụng kim phun điều khiển bằng điện. Hệ thống
phun xăng với kim phun điện có thể chia làm 2 loại chính:
• L – Jectronic (xuất phát từ chữ Luft trong tiếng Đức là không khí): là hệ thống
phun xăng đa điểm điều khiển bằng điện tử. xăng được phun vào cửa nạp của các xylanh
động cơ theo từng lúc chứ không phun lien tục. Quá trình phun x
ăng và định lượng nhiên
liệu được thực hiện theo hai tín hiệu gốc: tín hiệu về khối lượng không khí đang nạp vào
và tín hiệu về vận tốc trục khuỷu của động cơ. Chức năng của L – Jectronic là cung cấp
cho từng xylanh động cơ một lượng xăng đáp ứng nhiều chế độ tải khác nhau của động
cơ. Một hệ thống các bộ cảm biế
n ghi nhận thông tin về chế độ làm việc của ôtô, về tình
trạng thực tế của động cơ, chuyển đổi các thông tin này thành tín hiệu điện . ECU sẽ xử
lý, phân tích các thông tin nhận được và tính toán chính xác lượng xăng cần phun ra. Lưu
lượng phun xăng phun ra ấn định do thời lượng mở van của béc phun xăng.
Đồ án môn học tính toán thiết kế ôtô http://www.ebook.edu.vn
GVHD : CHU ĐỨC HÙNG SVTH : HỒ ĐĂNG TRUNG
7
• D – Jectronic: Với lượng xăng phun được xác định bởi áp suất sau cánh bướm ga
bằng cảm biến MAP.
Nếu phân biệt theo vị trí lắp đặt kim phun , ta có thể chia hệ thống phun xăng
thành hai loại:
¾ Loại TBI(throttle body injection): Phun xăng đơn điểm, gồm một hoặc hai béc
phun xăng và phun trực tiếp vào cánh bướm ga tại đầu họng hút.
¾ Loại MPI(multi points injection): Phun xăng đa điểm, trên hệ thống phun xă
ng này
động cơ có bao nhiêu xy lanh thì sẽ có bây nhiêu kim phun béc phun xăng. Béc được bố
trí xịt xăng vào ngay cửa hút gần sát xu páp hút. Hệ thống phun xăng điển tử đa điểm là
hệ thống định lượng và điều khiển hiện đại nhất hiên nay, nó tối ưu cả hai quá trình phun
xăng và đánh lửa của động cơ.
Hệ thống MPI Hệ thống TBI
2. Hệ thống phun xăng điện tử EFI:
Đồ án môn học tính toán thiết kế ôtô http://www.ebook.edu.vn
GVHD : CHU ĐỨC HÙNG SVTH : HỒ ĐĂNG TRUNG
8
2.1 Thành phần hòa khí:
Thành phần hòa khí thể hiện tỷ lệ hòa trộn giữa xăng và không khí trong hòa khí,
được đặc trưng bằng hệ số dư không khí α (hoặc λ) hoặc bằng hệ số tỷ lệ không khí –
nhiên liệu m – đó là tỷ số lượng không khí G
k và số lượng xăng Gx chứa trong hòa khí
(m=
).
Với m= 14,7:1 – đủ không khí, ta có α=1 và có hòa khí chuẩn (lý tưởng)
Với m >14,7:1 – dư không khí, ta có α >1 và có hòa khí nhạt (nghèo xăng)
Với m <14,7:1 – thiếu không khí, ta có α <1 và có hòa khí đậm (giàu xăng)
Thành phần hòa khí gây ảnh hưởng lớn tới tính năng hoạt động của xe đòi hỏi một
thành phần hòa khí nhất định.
Hình vẽ 1.1: biến thiên cua tỷ số không khí – nhiên liệu theo điều kiện hoạt
động của xe. Ký hiệu :
A: khởi động
Đồ án môn học tính toán thiết kế ôtô http://www.ebook.edu.vn
GVHD : CHU ĐỨC HÙNG SVTH : HỒ ĐĂNG TRUNG
9
B: cầm chừng
C: bướm ga mở một phần
D: gia tốc
E: bướm ga mở hoàn toàn
Hình trên giới thiệu các thành phần hòa khí nhất định.hình 1.2 giới thiệu các các
hòa khí yêu cầu động cơ khi hoạt đông ở các chế độ khác nhau. Lúc khởi động
lạnh yêu cầu hòa khí đậm ( m ≈ 9:1), ở tốc độ trung bình bướm ga mở một phần
m ≈ 15:1. Khi mở bướm ga đột ngột để tăng tốc, cũng phải làm đậm tạm thời cho
hòa khí , nếu không xe sẽ chết máy. Hòa khí cũng được làm đậm m ≈ 13:1 khi m
ở
rộng bướm ga (vì lúc này cần đốt hết ôxy trong buồng cháy để phát hết công suất).
Hình vẽ 1.2: biến thiên của hiệu suất bộ xúc tác hóa khử theo tỷ số m (không
khí – nhiên liệu).
Đồ án môn học tính toán thiết kế ôtô http://www.ebook.edu.vn
GVHD : CHU ĐỨC HÙNG SVTH : HỒ ĐĂNG TRUNG
10
Với thành phần hòa khí m ≈ 14,7:1 động cơ đạt các chỉ tiêu công suất cao
cũng như suất tiêu thụ nhiên liệu thấp, đồng thời hiệu suất khử độc hại của bộ xúc
tác hóa khử ba dòng là cao nhất. Từ đó có thể thấy việc định lượng chính xác số
xăng theo tỷ số không khí nhiên liệu m của hòa khí cấp cho động cơ trở thành vấn
đề cốt lõi của hệ thống nhiên li
ệu.
2.2 Hệ thống phun xăng điển tử EFI:
EFI có thể chia thành ba hệ thống cơ bản: Hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống
điều khiển điện tử và hệ thống nạp khí.
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 béc phun.
− Tạo áp suất cần thiết để phun xăng.
− Duy trì áp suất nhiên liệu cố điịnh trong ống chia béc phun (fuel rail).
Trong hệ thống phun xăng điện tử, hệ thống cung cấp nhiên liệu bao gồm năm
bộ phận chính sau đây:
− Bơm xă
ng điện.
− Bộ lọc xăng.
− ống chia xăng của các béc phun.
− Bộ điều áp xăng (pressure regulator)
− Các béc phun xăng.
a) Bơm xăng điện: bơm xăng điện được thiết kế để bơm cung cấp một lượng
xăng nhiều hơn mức yêu cầu tối đa của động cơ. Yếu tố này tạo
được áp suất cần thiết
Đồ án môn học tính toán thiết kế ôtô http://www.ebook.edu.vn
GVHD : CHU ĐỨC HÙNG SVTH : HỒ ĐĂNG TRUNG
11
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 liệu ngừng bơm. Van giới hạn áp suất giới hạn áp suất xăng đi. Khi nối mạch
công tắc máy và công tắc khởi động thì bơm xăng hoạt động tức thì và lien tụ
c sau
khi khởi động xong. Bơm xăng điện được bố trí trực tiếp kế bên thùng chứa xăng và
không đòi hỏi phải bảo trì bảo dưỡng.
b) Bầu lọc xăng: 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 củ
a lõi giấy khoảng 10μm. Xăng phải chiu xuyên qua lõi giấy và tấm lọc
trước khi chảy vào bộ phân phối. Lõi lọc phảu được thay mới đúng định kỳ. Trong
quá trình lắp ráp cần lưu ý chiều nũi tên chỉ hướng vào và ra.
c) Ống chia các béc phun xăng: Ống chia xăng có chức năng như một kho
chứa nhiên liệu của các béc phun. Dung tích của nó lớn hơn nhiều lần so với lượng
xăng cần thiết cung c
ấp cho chu kỳ hoạt động của động cơ. Nhờ vậy tránh được tình
trạng làm thay đổi áp suất trong ống chia. Ống chia có công dụng sau đây:
− Cung cấp xăng đồng đều cho các béc phun dưới áp suất bằng nhau
− Làm nơi gá lắp các béc phun và giúp cho việc tháo ráp các béc phun được dễ dàng.
d) Bộ điều áp nhiên liệu:
Trong mạch cung cấp nhiên liệu, bộ điều áp có công dụng cố định áp suất nhiên
liệu trong ố
ng chia xăng của các béc phun. Việc điều áp này rất cần thiết, vì nhờ 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. Nó duy trì
áp suất khoảng 2,5 đến 3 bar tùy theo kiểu thiết kế.
e) Béc phun xăng: Béc phun xăng thuộc loạ
i điện từ được điều khiển do hộp ECU
động cơ, béc có chức năng phun vào cửa nạp ở xupap hút một lượng xăng đã được định
lượng chính xác. Mỗi xy lanh động cơ có riêng cho nó một béc xăng (ở hệ thống phun
Đồ án môn học tính toán thiết kế ôtô http://www.ebook.edu.vn
GVHD : CHU ĐỨC HÙNG SVTH : HỒ ĐĂNG TRUNG
12
xăng đa điểm). Còn ở hệ thống phun xăng đơn điểm thì có một hoặc hai béc xăng cho tất
cả các xy lanh. Béc phun hoạt động nhờ xôlênoy. Mỗi khi nhận được tín hiệu điện của
ECU, cuộn dây xôlênoy được từ hóa và dẫn động van kim mở cho xăng phun ra.
Hình vẽ 1.3 vòi phun xăng kiểu điện tử:
1-lọc xăng; 2-đầu nối điện; 3-cuộn dây kích từ; 4-lõi từ tính; 5-kim phun;
6-đầu kim phun; 7- dàn phân phối xăng; 8-chụp bảo vệ; 9,10-joăng.
Trên hình 1.3 giới thiệu kết cấu của một béc phun xăng. Khi chưa có dòng điện
chạy qua cuộn dây của xôlênoy, lò xo ấn kim phun bịt kin lỗ phun, đây là trạng thái đóng
của béc. Đến lúc ECU đánh tín hiệu đặt một điện áp vào cuộn dây xôlênoy, nam châm
điện sẽ nhấc lõi từ và kim phun lên khoảng 0,1 ly và xăng được phun vào đường nạp.
Đồ án môn học tính toán thiết kế ôtô http://www.ebook.edu.vn
GVHD : CHU ĐỨC HÙNG SVTH : HỒ ĐĂNG TRUNG
13
Đầu của van kim có chuôi hình dáng đặc biệt giúp tán sương nhiên liệu xịt ra. Thời gian
mở và đóng béc phun xăng xảy ra trong khoảng khắc từ 1 đến 1,5 mili giây.
Để phân phối tốt tia xăng phun vào cửa nạp xy lanh, tránh tổn thất do bị ngưng
đọng, người ra phải bố trí lắp đặt béc phun thế nào cho vách ống góp hút không bị đẫm
nhiên liệu. Điều này có nghĩa là góc phun của các tia xăng xũng như khoảng cách giữa
các béc phun và xupáp hút phải được tính toán thật chính xác và ph
ải được duy trì cố
định.
Các béc phun xăng được gá lắp trên các vòng đệm cao su đặc biệt. Các vòng đệm
này giúp béc phun không bị rung động, đồng thời được cách nhiệt tốt với động cơ tránh
hiện tượng tạo bọt hơi xăng bên trong béc phun.
2.2.2 Hệ thống điều khiển điện tử:
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 ECU bằng các tín
hiệu điện. Hệ thống các bộ cảm biến cùng với bộ vi xử lý và điều khiển ECU hình thành
hệ thống điều khiển trung ương.
Nhận được thông tin của các bộ c
ảm biến, ECU sẽ đánh giá và xử lý thông tin, sau
đó ra lệnh cho hệ thống phun xăng cung cấp một lượng nhiên liệu chính xác thich hợp
cho chế độ đang hoạt động của động cơ.
a) Cảm biến đo lượng khí nạp vào xy lanh động cơ:
Chế độ tải của động cơ được ghi nhận bằng chính khối lượng do động cơ hút.Hệ
thống đo lường khố
i lượng không khí nạp hoạt động cực kỳ chính xác. Nó có khả năng
đo lường chính xác trong cả tình huống mòn khuyết của động cơ thei thời gian sử dụng
ôtô. Như chúng ta đã biết, trước khi được nạp vào xy lanh động cơ, khối lượng không khí
nạp phải lưu thông xuyên qua bộ cảm biến không khí nạp hay thiết bị đo gió. Điều này có
nghĩa là trong quá trình tăng tốc, tín hiệu thông tin về dòng khí rời bộ c
ảm biến để đến
Đồ án môn học tính toán thiết kế ôtô http://www.ebook.edu.vn
GVHD : CHU ĐỨC HÙNG SVTH : HỒ ĐĂNG TRUNG
14
ECU trước khi khối lượng không khí này thực sự được nạp vào bên trong xy lanh động
cơ. Đặc điểm này cho hệ thống phun xăng điển tử cung cấp được một tỷ lệ hỗn hợp khí
chính xác, tối ưu và kịp thời vào bất kỳ thời điểm nào trong suốt quá trình thay đổi tải
trọng của động cơ. Có các loại thiết bị đo khí nạp thường được trang bị
trên hệ thống
phun xăng điện tử là:
− Thiết bị đo khí nạp kiểu mâm đo.
− Thiết bị đo khí nạp kiểu dây nung nóng.
− Thiêt bị đo khí nạp kiểu phim nung nóng.
− Thiết bị đo khí nạp kiểu phim nung nóng.
− Thiết bị đo khí nạp kiểu dòng xoáy lốc Karman.
− Bộ cảm biến chân không tuyệt đối trong ống góp hút MAP.
b) Cảm bi
ến vị trí chân ga (throttle – position sensor):
Vị trí lắp đặt bướm ga và bộ cảm biến trên họng hút không khí. Cảm biến vị trí
bướm ga được lắp đặt trên trục bướm ga. Chức năng của cảm biến này là chuyển đổi góc
mở lớn bé khác nhau của bướm ga thành tín hiệu điện áp chuyển về cho ECU. Tùy theo
đời ôtô ta thường thấy hai kiểu cảm biến vị trí bướm ga: kiểu tiếp điểm và kiểu cần tr
ượt.
c) Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (air-temperature sensor):
Nếu nhiệt độ không khí cao, tỷ trọng không khí sẽ giảm. Ngược lại nếu nhiệt độ
không khí thấp, tỷ trọng của không khí sẽ tăng. Trong cùng một kỳ hút của piston động
cơ, nếu trong thời tiết se lạnh sẽ hút một lượng không khí nhiều hơn so với lúc khí trời
nóng. Nói một cách khác, khối lượng của khối khí nạp vào xylanh động c
ơ tùy vào nhiệt
độ của không khí. Bộ cảm biến nhiệt độ không khí nạp có chức năng cung cấp cho ECU
điều khiển phun ra lượng xăng chính xác tạo được tỷ lệ khí hỗn hợp tối ưu. Nếu nhiệt độ
khí nạp cao hơn 20 độ thì ECU sẽ điều khiển giảm lượng xăng phun ra và ngược lại. Bộ
cảm biến được lắp đặt, bố trí trong thiết bị
đo gió kiểu cánh van hay bố trí trong bầu lọc
không khí của hệ thống nạp không khí trang bị MAP.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét