Efi trên ô to là gì

1
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

MỤC LỤC

1
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

1

MSV: 66DCCO22996

2
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

LỜI NÓI ĐẦU
Lời đầu tiên em muốn nói là bày tỏ lòng biết ơn chân thành của em tới
các thầy cô giáo đã giảng dạy và dẫn dắt em trong suốt quá trình học tập.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Thầy PGS TS Nguyễn Ngọc Quế và
Gv Nông Văn Nam đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ em trong suốt
quá trình thực tập và thực hiện đề tài của mình.
Em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo trong Khoa Cơ Khí,
Đại Học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải đã tạo điều kiện và giúp đỡ em
trong suốt thời gian vừa qua, tuy nhiên trong quá trình thực hiện không tránh
khỏi sai sót và hạn chế của em ,thì em cũng mong sẽ nhận được nhiều ý kiến
phản hồi của các thầy cô góp ý giúp em để cho đề tài được hoàn thiện hơn.
Em Xin Cảm Ơn !

Hà Nội, ngày tháng năm 2020
Sinh Viên

Đồng Văn Doanh

2
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

2

MSV: 66DCCO22996

3
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

3
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

3

MSV: 66DCCO22996

4
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ

1.1.

Khái niệm cơ điện tử

1.1.1. Định nghĩa
Cơ điện tử ( Mechatronics) ra đời như là kết quả tất yếu của sự phát triển công
nghệ hiện đại. Cơ điện tử hình thành trên một nền công nghệ cao, thông minh, linh
hoạt. Những xu hướng mới đang tạo ra ra cơ hội và thách thức cho cơ điện tử như hệ
cơ sinh học tích hợp, máy tính lượng tử, hệ thống pico và nano, và những công nghệ
khác đang triển khai. Tương lai của cơ điện tử đầy tiềm năng.
Cơ điện tử là sự “liên kết cộng năng của nhiều lĩnh vực để tạo ra những sản
phẩm mới có những tính năng vượt trội”. Sự liên kết cộng năng này mang lại nhiều cơ
hội và không ít thách thức cho sự phát triển của chính cơ điện tử. Hay có thể hiểu một
cách giản đơn: Cơ điện tử về cơ bản là sự kết hợp phức hợp của các ngành cơ khí, điện
tử, và tin học. Sản phẩm cơ điện tử có những đặc trưng riêng và ưu thế so với các hệ
thống công nghệ độc lập khác.

Hình 1.1 Cơ điện tử
Sản phẩm Cơ điện tử là các sản phẩm cho người sử dụng cuối cùng như các đồ
dùng, thiết bị gia dụng được chế tạo hàng loạt, hoặc các sản phẩm chất lượng cao như
điện thoại thông minh, ôtô, máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ, thiết bị y tế, các bộ phận cơ
thể nhân tạo thay thế cho con người vv… Các sản phẩm này được thiết kế và chế tạo
một cách tiện ích nhất, phù hợp với các yêu cầu riêng cho người sử dụng và người sử
dụng không quan tâm đến các công nghệ được dùng trong nó mà họ mua và dùng các
4
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

4

MSV: 66DCCO22996

5
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

sản phẩm này vì nó tốt hơn, kinh tế hơn, tiện dụng hơn phù hợp với những yêu cầu
riêng của mình.
Cơ điện tử có thể được định nghĩa như sau:
“Cơ điện tử là một lĩnh vực khoa học và công nghệ được hình thành từ sự cộng
năng của nhiều ngành khoa học công nghệ nhằm hoàn thiện, thông minh hoá tạo nên
linh hồn và cảm xúc cho các sản phẩm và công cụ phục vụ cho con người”.
1.1.2. Các thành phần của hệ thống cơ điện tử
a) Thiết bị công nghệ cơ khí:

Đây chính là cơ cấu máy công tác, thực hiện các thao tác của quá trình
công nghệ.
b) Cảm biến ( sensor )

Là thiết trị các đại lượng vật lý. Ví dụ như cảm biến vận tốc, cảm biến áp
suất, cảm biến lưu lượng... bị chuyển đổi năng lượng từ dạng này qua dạng
khác được dùng để xác định giá.
c) Cơ cấu chấp hành ( actuator)
Đây là thiết bị nhận nguồn năng lượng từ bên ngoài và tác động vào thiết
bị công nghệ trên cơ sở tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển. Trong hệ thống cơ
điện tử thường gặp 3 loại cơ cấu chấp hành là công tắc, động cơ ( điện ) tịnh
tiến và động cơ ( điện ) quay.
d) Bộ vi xử lý ( microprocessor)

Dùng làm lõ cho bộ điều khiển. Cấu trúc của nó gồm 4 thành phần

chính: bộ tính toán số học và logic, bộ điều khiển, các thanh ghi và casc bus
truyền thông.
e) Phần mềm điều khiển.
Phần mềm điều khiển thể hiện thuật toán điều khiển có tác dụng chỉ ra
các cách thức hệ thống hoạt động.

5
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

5

MSV: 66DCCO22996

6
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

1.2.

Hệ thống cơ điện tử trên ô tô

Hình 1.2 Hệ thống cơ điện tử trên ô tô
Hệ thống cơ điện tử là hệ thống thực hiện các việc điều khiển toàn bộ động cơ,
hệ thống truyền lực, hệ thống phanh và các hệ thống khác với độ chính xác cao bằng
ECU ( bộ xử lý). Đây là hệ thống điều khiển tôrng hợp các hệ thống điều khiển bởi các
ECU khác nhau đảm bảo tính năng cơ bản của ô tô.
Trong đó:
EFI: Hệ thống phun xăng điện tử.
ESA: Hệ thống đánh lửa sớm điện tử.

ISC: Hệ thống điều khiển tốc độ không tải.
ECT: Hộp số tự động điều khiển điện tử.
ABS: Hệ thống phanh chống bó cứng.
TEMS: Hệ thống treo điều khiển điện tử.
TRC: Hệ thống chống trượt bánh xe.
A/C: Hệ thống điều hòa không khí.

6
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

6

MSV: 66DCCO22996

7
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

1.2.1. Các hệ thống điều khiển động cơ
a) Hệ thống phun xăng điện tử EFI

Hình 1.3 Hệ thống phun xăng điện tử
Một bơm nhiên liệu cung cấp đủ nhên liệu cung cấp đủ nhiên liệu dưới áp suất
không đổi đến các vòi phun. Các vòi phun sẽ phun 1 lượng nhiên liệu định trước vào
đường ống nạp theo các tín hiệu từ ECU động cơ. ECU nhận các tín hiệu từ nhiều cảm
biến thông báo về sự thay đổi các chế độ hoạt động như sau:
Áp suất đường ống nạp hay khí nạp. Góc quay trục khuỷu G, tốc độ động cơ NE, tăng
tốc/ giảm tốc VTA, nhiệt độ nước làm mát THW, nhiệt độ khí nạp.
ECU sử dụng casc tín hiệu này để xác định khoảng thời gian phun cần thiết nhằm đạt

được hòa khí với tỉ lệ tối ưu phù hợp từng điều kiện hoạt động của động cơ.
b) Đánh lửa sớm điện tử ESA

Hình 1.4 Hệ thống đánh lửa sớm điện tử ESA
ECU được lập trình với số liệu đảm bảo thời điểm đánh lửa tối ưu của mọi chế
độ hoạt động của động cơ. Dựa vào các số liệu do các các biến theo dõi hoạt động của
7
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

7

MSV: 66DCCO22996

8
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

động cơ gửi về, ECU sẽ gửi tín hiệu điều khiển IGT ( thời điểm đánh lửa ) đến IC đánh
lửa để đánh lửa tại thời điểm chính xác.
Các tín hiệu như sau: tốc độ động cơ NE, góc quay trục khuỷu G, áp suất đường ống
nạp PIM, lưu lượng khí nạp ( VS, KS và VG). Nhiệt độ nước làm mát THW.
c) Điều khiển tốc độ không tải ISC

Hình 1.5 Hệ thống điều khiển tốc độ không tải
ECU được lập trình với các giá trị tốc độ động cơ tiêu chuẩn tương ứng với các
điều kiện sau: nhiệt độ nước làm mát THW, điều hòa không bật hay tắt A/C. Các
cảm biến truyền dẫn tín hiệu đến ECU, nó sẽ điều khiển dòng khí bằng van ISC, qua
đường khí phụ điều chỉnh tốc độ không tải đến tiêu chuẩn.
d) Phanh ABS

Hình 1.6 Hệ thống ABS trên oto
Thành phần chính đó là cảm biến tốc độ, cảm biến hồi chuyển

8
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

8

MSV: 66DCCO22996

9
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Bộ điều khiển (ECU) là bộ điều khiển bằng điện tử, bộ não của Abs. Nhiệm vụ
chính là tiếp nhận, phân tích, so sánh những thông tin mà bộ phận cảm biến gửi về.
Trường hợp nhận thấy xe rơi vào trạng thái an toàn, Ecu sẽ ra lệnh cho các bộ phận
khác kích hoạt.
Bơm thủy lực và các van điều chỉnh: bơm thủy lực cũng như bất cứ một hệ
thống phanh nữa nào khác với xilanh hay piston thì đều có tác dụng điều chỉnh lực đẩy
lượng dầu tác động lên má phanh. Khi lực bóp phanh quá lớn với mức an toàn sẽ cần
đến van điều chỉnh trợ giúp.
Khi khả năng trượt bánh không còn thì các van sẽ di chuyển đến vị trí khác giúp
phục hồi tác động mạnh nhất giúp xe dừng một cách nhanh. Quá trình này chỉ trong 1
phần nhỏ của một giây và được lặp đi lặp lại cho đến khi xe đạt trạng thái cân bằng ổn
định nhất.
- Nguyên lý hoạt động của phanh ABS.
Nếu như đường bình thường thì sự có mặt của phanh ABS sẽ rất khó nhận diện

chỉ khi xe khó phanh, đường trơn, ướt và cần phanh bất ngờ thì khi đó phanh ABS mới
phát huy tác dụng của nó.
Phanh ABS sẽ đảm nhiệm vai trò phát hiện ra tình huống phanh xấu và hệ thống
sẽ duy trì mức độ trượt và tốc độ quay bánh ở một giới hạn cho phép.
Khi trượt bánh thì hầu hết tay lái đều mất kiểm soát nên ABS sẽ hỗ trợ việc
bóp- nhả liên tục nhằm hạn chế lực tác động vào đĩa phanh khi người lái bóp hoặc đạp
phanh quá nhanh, lực lớn và bánh xe quay. Sau đó hệ thống sẽ tự áp dụng lực phanh
lớn nhất để dừng phanh hoặc phát hiện ra mối nguy khóa bánh mới.
Trong quá trình phan tích những dữ liệu mà bộ cảm biến ở các bánh xe cung
cấp thì nếu như bộ điều khiển ABS cảm thấy một chiếc bánh nào đó sẽ bị khóa cứng
thì lúc này ABS đóng Valve để ngăn không cho dầu đổ xuống nữa và mở Valve khi cần

9
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

9

MSV: 66DCCO22996

10
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

thiết để dầu thắng lưu thông bình thường trở lại nhằm đảm bảo cho bánh xe lăn đều
khi giảm tốc hoặc tránh được tình trạng bị khóa cứng.
Từ vận tốc 20km/h trở đi thì ABS sẽ tự động vận hành một cách nhanh chóng
và chúng ta sẽ nghe thấy tiếng click ở bên trong máy. Khi xe di chuyển với vận tốc
dưới 20km/h thì lúc này ABS sẽ ngừng hoạt động.
1.2.2. Các hệ thống điều khiển thân xe

Các hệ thống điều khiển thân xe gồm VSC-ESP-VSA ổn định thân xe.
Sở dĩ ESP (Electronic Stability Program) rất quan trọng là vì điều này bạn sẽ
cảm nhận thấy thực sự rất cần thiết như thế nào khi bạn đánh lái xe vào những khúc
cua gấp ở tốc độ cao. Như bạn đã biết, khi bạn đang đi xe ở tốc độ cao, vì một lý do
nào đó lái xe phanh gấp khi đánh tay lái trên khúc cua tay áo hệ quả xe của bạn có thể
bị lật xảy ra rất lớn (do đánh lái thiếu hoặc thừa). Ngoài lý do của lực quán tính, độ ma
sát, tính chất đường, một trong những nguyên nhân chính từ yếu tố kỹ thuật của xe ô tô
là bộ truyền động vi sai sẽ không thể giữ chiếc xe của bạn vững được trong tình huống
này do mất cân bằng hai bên thân xe khi lái vào đường vòng cua.

Hình 1.7 Tác dụng của hệ thống cân bằng điện tử.
10
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

10

MSV: 66DCCO22996

11
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân bằng điện tử ESP đó là tín hiệu từ các
cảm biến gia tốc, cảm biến tốc độ các bánh xe… tất cả sẽ được thu thập để xác định
trạng thái chuyển động thực tế. Bộ điều khiển CPU sẽ so sánh kết quả này với góc
quay vô-lăng từ đó đưa ra các lệnh điều khiển góc xoay và tốc độ của từng bánh xe
qua hệ thống phanh hoặc thậm chí giảm công suất động cơ để rút bớt lực tác động vào
bánh xe làm cho chiếc xe của bạn nhanh chóng được đưa về trạng thái cân bằng theo
đúng mong muốn của người lái mà trong hành vi điều khiển con người thì luôn có sự

sai sót nhất định, ESP sẽ làm điều này hệ thống cân bằng điệntử sẽ điều chỉnh lại hành
vi lái xe của bạn cho đúng.

Hình 1.8 Hiệu quả của hệ thống phanh cân bằng điện tử ESP
Bên cạnh đó, ESP sẽ phân tích tốc độ quay của từng bánh xe để phối hợp với hệ
thống chống bó cứng phanh ABS - một hệ thống nhấp nhả phanh liên tục nhằm triệt
tiêu quán tính lăng của xe để điều tiết lực trượt và lệch hướng của bánh xe. Bất kỳ xe
nào có trang bị hệ thống cân bằng điện từ thì đều có hệ thống chống bó phanh ABS,
nhưng một xe có ABS chưa chắc đã có hệ thống cân bằng điện tử ESP.
1.2.3. Các hệ thống điều khiển gầm ô tô

11
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

11

MSV: 66DCCO22996

12
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Hệ thống điều khiển gầm ô tô gồm: hộp số tự động điều khiển tự động ECT.
Với các xe có hộp số tự động thì người lái xe không cần phải suy tính khi nào cần lên
số hoặc xuống số. Các bánh răng tự động chuyển số tùy thuộc vào tốc độ xe và mức
phức tạp bàn đạp ga. Một hộp số mà trong đó việc chuyể số bánh răng được điều khiển
bằng một ECU được gọi là ECT và một hộp số không sử dụng ECU được gọi là hộp số
tự động thuần thủy lực. Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT.
Các hộp số tự động có thể chia thành hai loại chính đó là hộp số được sử dụng

tron gcasc xe FF( động cơ ở phía trước, dẫn động bánh trước) và casc xe FR ( động cơ
phía trước, dẫn động bánh sau). Các hộp số của xe FF thì có bộ dẫn động cuối cùng
( vi sai) lắp bên ngoài. Loại hộp số tư động dùng trong xe FR được gọi là hộp truyền
động. Trong hộp só truyền động đặt ngang, hộp truyền động và bộ dẫn động cuối cùng
được bố trí trong cùng một vỏ hộp. Bộ dẫn động cuối cùng gồm một cặp basnh răng
giảm tốc ( bánh răng dẫn và bánh răng bị dẫn) và các bánh răng vi sai.
Hộp số ECT sử dụng áp suất thủy lực để tự động chuyển đổi số theo các tín
hiệu điều khiển của ECU. Nhờ bộ cảm biến ECU điều khiển các van điện từ theo tình
trạng của động cơ và của xe. Sơ đồ các bộ phận hộp số ECT được cho như hình sau:

Hình 1.9 Sơ đồ bố trí chi tiết hộp số tự động ECT
12
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

12

MSV: 66DCCO22996

13
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

1.3.

Lựa chọn đề tài

Nghiên cứu và điều chỉnh nhằm giảm chi phí nhiên liệu trên hệ thống điều khiển điện
tử phun nhiên liệu điện tử trên ô tô ISUZU biển số 31A-4335.
1.3.1. Mục tiêu của đồ án

- Thực hiện đồ án giúp cho sinh viên tốt nghiệp hiểu rõ hơn về ứng dụng của cơ điện
tử trên ô tô nói chung và cụ thể là ứng dụng cơ điện tử vào việc điều khiển hệ thống
cung cấp nhiên liệu cho động cơ ô tô ISUZU đời 1998.
- Trên cơ sở nắm vững kiến thức về điểu khiển điện tử hệ thống cung cấp, sinh viên đề
xuất được giải pháp can thiệp vào hệ thống cung cấp nhằm giảm lượng cung cấp nhiên
liệu cho động cơ ô tô ISUZU phục vụ cho công tác đào tạo và học tập của bộ môn. (Ô
tô này chỉ dùng cho việc học tập tại phòng thực tập và tham gia tập lái, không cần
công suất lớn vì vậy, cần điều chỉnh giảm lượng cung cấp, nhờ đó giảm công suất cho
động cơ, giảm chi phí nhiên liệu khi học tập).
- Tiến hành thực hiện việc cải tiến hệ thống điều khiển điện tử cho hệ thống cung cấp
nhằm làm giảm lượng cung cấp nhiên liệu cho ô tô ISUZU biển kiểm soát 31A-4335.
1.3.2. Nhiệm vụ của đồ án
-

Tìm hiểu chung về cơ điện tử ứng dụng trên ô tô hiện đại
Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ phun xăng điện tử nói chung
và hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ trên ô tô ISUZU biển kiểm soát 31A-

-

4335.
Để xuất các giải pháp nhằm giảm lượng cung cấp cho động cơ trên ô tô dùng phun

-

xăng điện tử.
Tiến hành cải tiến một số bộ phận trong hệ thống cung cấp nhằm giảm lượng cung
cấp nhiên liệu trên ô tô ISUZU biển kiểm soát 31A-4335 phục vụ giảng dạy và đào

-

tạo của bộ môn động lực, Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
Thí nghiệm kiểm tra kết quả thực hiện đồ án.

13
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

13

MSV: 66DCCO22996

14
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Hình 1.10 Xe Isuzu Trooper 1999
*) Thông số kỹ thuật động cơ trên Isuzu Trooper 1999

Loại động cơ xăng
Cấu hình xy lanh V-6 (6 xy lanh sắp theo hình chữ V)
Hệ thống van điều khiển với cam đôi trên thân máy (DOHC)
Sử dụng nhiên liệu xăng
Hệ thống đánh lửa điện tử
Hệ thống nhiên liệu phun đa điểm điều khiển điện tử MPI
Dung tích công tác (lít)

3.2

Đường kính X Hành trình piston (mm)

93.4 x 77

Tỷ số nén

9.1

Công suất cực đại

202bhp tại 5400 vòng/ phút

Mô-men xoắn cực đại

29kg.m tại 3000 vòng/ phút

Số van

24

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG
ĐIỆN TỬ EFI TRÊN Ô TÔ
2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng điện tử EFI
2.1.1. Khái niệm chung
14
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

14

MSV: 66DCCO22996

15
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

- Hệ thống phun xăng điện tử là hệ thống phun xăng có bộ điều khiển trung tâm sẽ thu
thập các thông số làm viêc của động cơ sau đó xử lý các thông tin này, so sánh với
chương trình chuẩn được lập trình. Từ đó xác định lượng xăng cần cung cấp cho động
cơ và chỉ huy sự hoạt động của các vòi phun.
* Đặc điểm hệ thống phun xăng điện tử :
- Cấp hoà khí đồng đều, tỉ lệ hoà khí chính xác đến từng xi lanh của động cơ.
- Đáp ứng kịp thời lượng xăng phun ra khi góc mở của bướm ga thay đổi.
- Hiệu chỉnh hỗn hợp khí nhiên liệu phù hợp với từng chế độ tải khác nhau.
- Cắt nhiên liệu khi giảm tốc.
- Hiệu suất nạp lớn.
Ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử.
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 dịu hơn.
4) Tiết kiệm nhiên liệu nhờ điều 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 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 hơi tốt hơn lại được phun vào xylanh tận nơi.
10) Đạt được tỉ lệ hòa khí dễ dàng.
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.
2.1.2. Phân loại
2.1.2.1. Phân loại theo điểm phun.
15
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

15

MSV: 66DCCO22996

16
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

- Hệ thống phun xăng đơn điểm (Single Point Injection – SPI).
- Hệ thống phun xăng hai điểm (Bi Point Injection – BPI).
- Hệ thống phun xăng đa điểm (Multi Point Injection – MPI).
Tuy nhiên, các hệ thống phun xăng này chỉ là nhưng cải tiến của hệ thống phun xăng
điện tử EFI trên ô tô thôi chứ không phải là hệ thống phun xăng hoàn toàn khác. Ví dụ,
hệ thống phun xăng điện tử đơn điểm SPI do lượng phun ban đầu quá nhiều dẫn đến
hòa trộn không đều nên ta tách ra làm 2 lần phun và ta có hệ thống phun xăng 2 điểm
BPI, phun trước ống nạp và phun sau Xupap chẳng hạn. Tiếp tục khi phát hiện là việc
phun tại 2 điểm cũng không thể đảm bảo được lượng hòa khí hòa trộn tốt. Ta tiến hành
phun nhiên liệu riêng biệt cho các máy trên động cơ và do đó ta có hệ thống phun xăng
điện tử MPI. Khi đó, lượng phun được giới hạn và còn có sự trợ giúp tạo xoáy lốc của
đường ống nạp nên nhiên liệu được hòa trộn thành hòa khí tốt hơn gần đạt đến hòa khí

lý tưởng theo tình trạng hoạt động của động cơ ( hệ số dư lượng không khí dao động từ
0.9-1.1 hơn 1 ít).
2.1.2.2. 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.
2.1.2.3. Phân loại theo thời điểm phun xăng .
•

Hệ thống phun xăng gián đoạn: Đóng mở kim phun một cách độc lập, không phụ
thuộc vào xupáp. Loại này phun xăng vào động cơ khi các xupáp 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 xupáp nạp
mở ra hoặc khi xupáp 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
16
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

16

MSV: 66DCCO22996

17
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

động cơ đang chạy đều có một số xăng được phun ra khỏi kim phun vào động cơ . Tỉ
lệ hòa khí được điều khiển bằng sự gia giảm áp suất nhiên liệu taị các kim phun. Do đó
lưu lượng nhiên liệu phun ra cũng được gia giảm theo.
2.1.2.4. Phân loại theo mối quan hệ giữa các kim phun
a. Phun theo nhóm đơn: Hệ thống này, các kim phun được chia thành 2 nhóm bằng
nhau và phun luân phiên. Mỗi nhóm phun một lần vào một vòng quay cốt máy.
b. Phun theo nhóm đôi: Hệ thống này, các kim phun cũng được chia thành 2 nhóm
bằng nhau và phun luân phiên.
c. Phun đồng loạt: Hệ thống này, các kim phun đều phun đồng loạt vào mỗi vòng
quay cốt máy. Các kim được nối song song với nhau nên ECU chỉ cần ra một mệnh
lệnh là các kim phun đều đóng mở cùng lúc.
d. Phun theo thứ tự : Hệ thống này, mỗi kim phun một lần, cái này phun xong tới cái
kế tiếp.
2.1.3. Sơ đồ cấu tạo chung

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô

17
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

17

MSV: 66DCCO22996

18
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

1. Bình chứa xăng

11. Bướm ga

2. Bơm xăng điện

12. Cảm biến lưu lượng khí nạp

3. Bầu lọc xăng

13. Rơle mở mạch

4. Dàn phân phối xăng

14. Cảm biến lambda

5. Bộ điều chỉnh áp suất xăng

15. Cảm biến nhiệt độ động cơ

6. Bộ điều khiển trung tâm( ECU)

16. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

7. Vòi phun chính

17. Bộ phân phối đánh lửa

8. Vòi phun khởi động

18. Bơm khí bổ sung

9. Vít điều chỉnh tốc độ chạy không tải

19. Vít điều chỉnh hỗn hợp nhàn rỗi

10. Cảm biến vị trí bướm ga

20. Ắc quy
21. Khóa điện

2.1.4. Nguyên lý hoạt động

18
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

18

MSV: 66DCCO22996

19

Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý hệ thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô
- Khi động cơ làm việc bơm xăng 2 hút xăng từ thùng chứa 1 đẩy qua bầu lọc 3 nạp
đầy vào dàn phân phối với áp Suất khoảng 2,5 - 3 bar. Xăng từ dàn phân phối nạp đầy
vào các vòi phun chính và phụ của hệ thống. Đến kỳ nạp xupap nạp mở không khí
sạch được hút vào buồng đốt của động cơ, lượng không khí nạp và độ mở của bứơm
ga được cảm biến đo gió và cảm biến vị trí bướm ga ghi lại và báo về cho ECU
- Tại bộ điều khiển trung tâm ECU các thông số về chế độ làm việc của động cơ do các
cảm biến ghi nhận và gửi về sẽ được tính toán theo một chương trình đã được cài đặt
sẵn. Từ đó ECU sẽ điều chỉnh lượng xăng phun ra thích hợp nhất với từng chế độ tải
của động cơ.
+ Chế độ khởi động:

19
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

19

MSV: 66DCCO22996

20
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Khi bật công tắc khởi động, từ công tắc điều khiển bơm hoặc từ máy khởi động
một tín hiệu khởi động STA được gởi về ECU, khi nhận được tín hiệu này ECU sẽ
hiểu được động cơ đang ở chế độ khởi động. Dựa vào bảng dữ liệu đã lưu sẵn trong bộ

nhớ, bộ điều khiển trung tâm sẽ phát đi các tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp
hành làm cho kim phun mở với thời gian phù hợp giúp cho động cơ khởi động một
cách dễ dàng. Vì lúc khởi động, động cơ còn lạnh vì vậy sự bay hơi và hoà trộn của
nhiên liệu với không khí kém, nếu phun lượng nhiên liệu như ở chế độ bình thường sẽ
làm cho động cơ khó khởi động, vì thế lúc khởi động kim phun sẽ được điều khiển
lượng phun nhiều hơn bình thường.
+ Chế độ hâm nóng sau khởi động:
Dựa vào tín hiệu gởi về từ cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến vị trí bứơm ga và cảm
biến nhiệt độ nước làm mát, mà ECU sẽ biết được động cơ đang ở chế độ chạy ấm
máy. ở chế độ này, vì nhiệt độ động cơ vẫn còn thấp nên độ bay hơi và sự hòa trộn của
nhiên liệu và khí nạp vẫn chưa được như mong muốn. Vì vậy để động cơ nhanh chóng
đạt đến nhiệt độ hoạt động bình thường và hoạt động một cách ổn định thì kim phun
phải phun một lượng nhiên liệu lớn hơn lượng nhiên liệu lý thuyết được tính thông qua
tốc độ động cơ và lượng khí nạp vào.
+ Chế độ hoạt động ổn định:
Sau khi động cơ đã đạt đến nhiệt độ hoạt động ổn định, thông qua các tín hiệu từ các
cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến áp suất đường ống nạp, cảm biến nhiệt độ khí nạp,
cảm biến nồng độ oxy trong khí xả ECU sẽ tính toán để đưa ra tín hiệu điều khiển thời
gian mở kim phun hợp lý nhất làm cho thành phần hòa khí trở nên lý tưởng λ=1. Với
thành phần hòa khí này, độ ô nhiễm của khí xả là nhỏ nhất và hiệu suất và công suất
động cơ cũng tương đối cao.
+ Chế độ toàn tải:
Thông qua tín hiệu PSW gởi về từ cảm biến vị trí bứơm ga mà ECU hiểu rằng động cơ
đang hoạt động ở chế độ toàn tải, ở chế độ này ngoài lượng nhiên liệu lý thuyết được
tính toán nhờ các cảm biến như ở chế độ hoạt động ổn định ECU còn cộng thêm vào
thời gian mở kim phun một lượng làm tăng công suất động cơ.
+ Chế độ giảm tốc:
20
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

20

MSV: 66DCCO22996

21
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Nhờ sự kết hợp các tín hiệu gởi về từ các cảm biến tốc độ động cơ và cảm biến vị trí
bướm ga mà ECU biết rằng động cơ đang ở chế độ giảm tốc, trong chế độ này tốc độ
động cơ cao và cảm biến vị trí bướm ga gởi về là tín hiệu IDL. Để điều khiển cho chế
độ này ECU sẽ gởi tín hiệu điều khiển làm cho thời gian phun là nhỏ nhất thậm chí có
thể cắt phun nhiên liệu ở một số vòi phun để tiết kiệm nhiên liệu.
+ Chế độ cầm chừng:
Tín hiệu gởi về để nhận biết chế độ cầm chừng là tín hiệu IDL và tín hiệu tốc độ động
cơ nằm trong dải tốc độ cầm chừng quy định. ECU sẽ điều khiển lượng phun là nhỏ
nhất sao cho vẫn đảm bảo được động cơ hoạt động ổn định mà không bị chết máy.
+Chế độ dự phòng:
Chế độ chỉ hoạt động khi nào có một hoặc một số cảm biến cung cấp tín hiệu đầu vào
bị hư hỏng không hoạt động. giả sử rằng cảm biến nhiệt độ khí nạp không gởi tín hiệu
về ECU, về lý thuyết nếu trường hợp này xảy ra sẽ làm cho ECU không thể biết được
lượng khí nạp là bao nhiêu vì vậy không thể xác định được thời gian mở kim phun
điều này có thể làm cho động cơ chết máy. Tuy nhiên nhờ có chế độ dự phòng này mà
ECU mặc định rằng giá trị khí nạp là 20oc để cho động cơ tiếp tục hoạt động.
Tuy nhiên, vì chức năng an toàn có một số tín hiệu không thể thay thế được ví dụ như
khi mất tín hiệu IGF từ hệ thống đánh lửa thì động cơ không thể hoạt động được vì
kim phun không được mở.
-

Trong quá trình làm việc lưu lượng xăng do bơm cung cấp luôn nhiều hơn lưu
lượng cần thiết của động cơ. Vì vậy nhiên liệu luôn được lưu thông giúp quá trình
làm mát hệ thống được tốt và loại trừ các bọt xăng, động cơ khởi động dễ dàng.

- Trong hệ thống phun xăng điện tử EFI trên ô tô cần phải có một số các cảm biến
quan trọng như:
+ Cảm biến lưu lượng khí nạp.
+ Cảm biến vị trí bướm ga.
+ Cảm biến vị trí trục khuỷu và trục cam.
21
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

21

MSV: 66DCCO22996

22
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

+ Cảm biến nhiệt độ nước làm mát,…
2.2. Các tín hiệu đầu vào của hệ thống điều khiển động cơ
2.2.1. Tín hiệu điện áp
2.2.1.1. Mạch nguồn
Mạch nguồn là các mạch điện
cung cấp điện cho ECU của động cơ.
Các mạch điện này bao gồm khoá
điện, relay chính EFI, v.v... Mạch
nguồn được xe ô tô sử dụng thực sự

gồm có 2 loại sau đây:
Thuật toán điều khiển động cơ
bằng bộ vi sử lý được trình bày dưới
mô hình sau:
Hình 2.3 Mạch nguồn điều khiển bằng khóa điện

.Hình 2.4 Thuật toán điều khiển động cơ
- Loại điều khiển bằng khoá điện
Như trình bày ở hình minh họa, sơ đồ chỉ ra loại trong đó relay chính EFI được
điều khiển trực tiếp từ khoá điện. Khi bật khoá điện ON, dòng điện chạy vào cuộn dây
của relay chính EFI, làm cho tiếp điểm đóng lại. Việc này cung cấp điện cho các cực +
22
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

22

MSV: 66DCCO22996

23
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

B và + B1 của ECU động cơ. Điện áp của ắc quy luôn luôn cung cấp cho cực BATT
của ECU động cơ để tránh cho các mã chẩn đoán và các dữ liệu khác trong bộ nhớ của
nó bị xóa khi tắt khoá điện OFF.
- Loại điều khiển bằng ECU động cơ
Mạch nguồn trong hình minh họa là
loại trong đó hoạt động của relay chính
EFI được điều khiển bởi ECU động cơ.

Loại này yêu cầu cung cấp điện cho ECU
động cơ trong vài giây sau sau khi tắt
khoá điện OFF. Do đó việc đóng hoặc
ngắt của relay chính EFI được ECU động
cơ điều khiển. Khi bật khóa điện ON,
điện áp của ắc quy được cấp đến cực
IGSW của ECU động cơ và mạch điều
khiển relay chính EFI trong ECU động
cơ truyền một tín hiệu đến cực M-REL
của ECU động cơ, bật mở relay chínhHình 2.5 Mạch cấp nguồn điều khiển bằng ECU
EFI. Tín hiệu này làm cho dòng điện chạy vào cuộn dây, đóng tiếp điểm của relay
chính EFI và cấp điện cho cực +B của ECU động cơ. Điện áp của ắc quy luôn luôn
cung cấp cho cực BATT có lí do giống như cho loại điều khiển bằng khoá điện. Ngoài
ra một số kiểu xe có một relay đặc biệt cho mạch sấy nóng cảm biến tỷ lệ hòa khí, yêu
cầu một lượng dòng điện lớn.
Trong các kiểu xe mà ECU động cơ điều khiển hệ thống khoá động cơ (chống
trộm), relay chính EFI cũng được điều khiển bởi tín hiệu của công tắc báo mở khóa
bằng chìa.

23
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

23

MSV: 66DCCO22996

24
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

2.2.1.2. Mạch nối mát
ECU động cơ có 3 mạch nối mát cơ bản sau đây:
- Nối mát để điều khiển ECU động cơ (E1)
Cực E1 này là cực tiếp mát của ECU động cơ.
- Nối mát cho cảm biến (E2, E21)
Các cực E2 và E21 là các cực tiếp mát
của cảm biến, và chúng được nối với cực E1
trong ECU động cơ. Chúng tránh cho các cảm
biến không bị phát hiện các trị số điện áp lỗi
bằng cách duy trì điện thế tiếp mát của cảm
biến và điện thế tiếp mát của ECU động cơ ở
cùng một mức.
- Nối mát để điều khiển bộ chấp hành (E01,

Hình 2.6 Mạch nối mát

E02)
Các cực E01 và E02 là các cực tiếp mát cho bộ chấp hành, như cho các bộ chấp
hành, van ISC và bộ sấy cảm biến tỷ lệ hòa khí.
2.2.1.3. Điện áp cực của cảm biến
Các cảm biến biến đổi các thông tin khác nhau thành những thay đổi điện áp mà
ECU động cơ có thể phát hiện. Có nhiều loại tín hiệu cảm biến, nhưng có 5 loại
phương pháp chính để biến đổi thông tin thành điện áp. Hiểu đặc tính của các loại này
để có thể xác định trong khi đo điện áp ở cực có chính xác hay không.
2.2.1.3.1. Điện áp VC (VTA, PIM)
Một điện áp không đổi 5V (Điện áp VC)
để điều khiển bộ vi xử lý ở bên trong ECU
động cơ. Điện áp không đổi này, cực VC, làm
nguồn điện cho cảm biến. Trong loại cảm biến

này, một điện áp (5V) được đặt giữa các cực
VC và E2. Sau đó thay góc mở bướm ga hoặc
áp suất đường ống nạp, tín hiệu điện áp ra
thay đổi giữa 0 và 5V.

Hình 2.7 Điện áp của cảm biến

Nếu có sự cố trong mạch ổn áp hoặc ngắn mạch VC, nguồn điện cấp cho bộ vi xử
24
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

24

MSV: 66DCCO22996

25
Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

lý sẽ bị ngắt, làm cho ECU động cơ ngừng hoạt động và động cơ bị chết máy.
2.2.1.3.2. Điện áp nhiệt điện trở (THW,
THA)
Giá trị điện trở của nhiệt điện trở thay
đổi theo nhiệt độ. Vì vậy các nhiệt điện trở
được sử dụng trong các thiết bị như cảm
biến nhiệt độ nước và cảm biến nhiệt độ khí
nạp, để phát hiện các thay đổi của nhiệt độ.
Như trình bày trong hình minh họa, điện áp

Hình 2.8 Điện áp nhiệt điện trở

được cấp vào nhiệt điện trở của cảm biến từ mạch ổn áp (5V) trong ECU động cơ qua
điện trở R. Các đặc tính của nhiệt điện trở này
được ECU động cơ sử dụng để phát hiện nhiệt
độ bằng sự thay đổi điện áp tại điểm A trong
hình minh họa. Khi nhiệt điện trở hoặc mạch
của dây dẫn này bị hở, điện áp tại điểm A sẽ là
5V, và khi có ngắn mạch từ điểm A đến cảm
biến này, điện áp sẽ là 0V. Vì vậy, ECU động
cơ sẽ phát hiện một sự cố bằng chức năng
chẩn đoán.

Hình 2.9 Điện áp ON/OFF

2.2.1.3.3. Điện áp ON/OFF
- Các thiết bị dùng công tắc (IDL, NSW).
Khi điện áp bật ON và tắt OFF, làm cho cảm biến này phát hiện được tình trạng
Bật/Tắt của công tắc. Một điện áp 5V được ECU động cơ cấp vào công tắc này. Điện
áp ở cực ECU động cơ là 5V khi công tắc này Tắt OFF, và 0V khi công tắc này Bật
ON. ECU động cơ dùng sự thay đổi điện áp này để phát hiện tình trạng của cảm biến.
Ngoài ra, một số thiết bị sử dụng điện áp của 12V ắcquy.
- Các thiết bị dùng transistor (IGF, SPD).
Đây là một thiết bị dùng chuyển mạch của transistor thay cho công tắc. Như với
thiết bị trên đây, việc Bật ON và Tắt OFF điện áp được dùng để phát hiện điều kiện
làm việc của cảm biến. Đối với các thiết bị sử dụng transistor, một điện áp 5V được
đặt vào cảm biến từ ECU động cơ, và ECU động cơ sử dụng sự thay đổi điện áp đầu
25
SVTH: ĐỒNG VĂN DOANH

25

MSV: 66DCCO22996