BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP & XÂY DỰNG

BÀI GIẢNG HỌC PHẦN
HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU
Dùng cho hệ CĐ đào tạo theo tín chỉ
(Lưu hành nội bộ)
Người biên soạn: Trương Văn Toản
Uông Bí, năm 2011
1
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ với ngành công nghệ Thông tin, Điện
tử, vật liệu mới, cùng với sự phát triển của nó là sự phát triển các hệ thống trên
ÔTô hiện đại trong đó có hệ thống nhiên liệu. Hệ thống nhiên liệu được các
hãng phát triển theo các hướng sau đây: Tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao
nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường ......Do đó một loạt hệ thống mới được ra
đời như hệ thống EFI (Electronic Fuel Injection ),GDI (Gasoline Direct
Injection) trên các động cơ xăng và CDI (Common Direct Injection) trên động
cơ Diesel.
Trong bài giảng này các kết cấu và nguyên lý làm việc của các hệ thống này trên
các xe hiện đại của FOR, TOYOTA, MITSUBISHI, MERCEDES. Bài giảng
này dựa theo chương trình khung đào tạo ngành cơ khí Động lực và dựa vào các
tài liệu của một số tác giả đặc biệt là các tài liệu hướng dẫn của hãng TOYOTA,
MITSUBISHI. Trong bài giảng thể hiện những kết cấu đặc biệt mới trên các xe
hiện nay. Do đó nó là một bài giảng tốt cho sinh viên ngành Cơ Khí Động Lực.
Nội dung của bài giảng
- Khái quát chung về động cơ phun xăng
- Khái quát về nguyên lý điều chỉnh thành phần hỗn hợp và phương pháp
xây dựng chương trình điều chỉnh cung cấp nhiên liệu cho động cơ phun xăng.
- Kết cấu và hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common rail
Do là lần đầu tiên biên soạn và do trình độ có hạn nên không thể tránh
khỏi những thiếu sót mong các đồng nghiệp và độc giả góp ý kiến.
Uông Bí, ngày 28 tháng 08 năm 2010
Biên soạn
Trương Văn Toản
2
Chương 1. HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
1.1. Khái quát về hệ thống phun xăng
1.1.1. Lịch sử phát triển
Giai đoạn phát triện của động cơ phun xăng có thể chia làm 3 giai đoạn như sau:
1.1.1.1. Giai đoạn tính tới trước chiến tranh thế giới thứ hai
Trong giai đoạn này hệ thống phun xăng ( HTPX) cơ khí được phát triển,
hoàn thiện và áp dụng, trước hết là cho động cơ máy bay, sau đó mới áp dụng
vào lĩnh vực động cơ ôtô.
- Năm 1903, máy bay do anh em nhà Wrigh (USA) chế tạo với động cơ
pitton phun xăng thực hiện thành công chuyến bay đầu tiên trong lịch sử động
cơ phun xăng.
- Năm 1908 hệ thống phun xăng cơ khí của anh em nhà Wrigh được cải
tiến, lắp cho động cơ máy bay Antonêtt và trở thành loại máy bay tốt nhất thời
bấy giờ. Từ đó HTPX cơ khí dùng rộng rãi trong ngành hàng không nhưng chưa
thông dụng trong ngành ôtô vì lúc đó BCHK đã được cải tiến nhiều lần và còn
đáp ứng được các yêu cầu đối với các chế độ hoạt động của động cơ.
- Tới năm 1920, việc phun xăng kiểu cơ khí mới đựơc tâp trung nghiên
cứu để lắp trên động cơ ôtô dựa trên các kết quả phun xăng trên máy bay.
- Năm 1927 hãng Bosch (Đức) đã đưa vào sản xuất bơm xăng dùng cho
động cơ nhiều xylanh cao tốc và tới thời gian này, các nhà chế tạo ô tô mới thực
sự quan tâm tới việc phun xăng cho động cơ.
Viện nghiên cứu hàng không của hãng Bosch và hãng BMV, hãng
Daimler Benz công tác nghiên cứu và hoàn chỉnh một hệ thống phun xăng
cơ khí có điều khiển.
Năm 1937 hệ thống này được áp dụng cho động cơ máy bay, đặc biệt là
loại Messerchmitt đã phá kỷ lục về tốc độ bay thời đó và được Đức quốc xã
dùng làm chủ lực của không quân trong chiến tranh thế giới thứ hai
1.1.1.2. Giai đoạn từ sau chiến tranh thế giới thứ hai tới cuối những năm 1960
Đây là giai đoạn tăng công suất cho động cơ ô tô du lịch, hai hướng hoàn
thiện là BCHK cải tiến và phun xăng đều đựơc thực hiện .
Năm 1954 phương án phun xăng trực tiếp và bên trong xi lanh được thực
hiện cho xe Mercedes Benz 300 SL. Để giảm tính phức tạp về kết cấu và giá
thành, hãng Mercedes Benz đưa ra kết luận và phun vào đường ống nạp sẽ có
nhiều ưu điểm hơn và thế hướng phun xăng này được tập trung phát triển và đầu
những năm 1960 HTPX này đã đựơc dùng phổ biến cho se du lịch. Ngoài hãng
Bosch còn có những hãng khác.
Hãng Luscas (Anh) dùng hệ thông phun xăng với van trượt phân phối có
điều chỉnh chân không lắp trên xe Maserati, Triumph.
1.1.1.3. Giai đoạn từ đầu những năm 1970 đến nay
Nét nổi bật là việc ứng dụng kỹ thuật điện tử và vi mạch và hiệu chỉnh và
điều chỉnh quá trình phun xăng đồng thời chú trọng việc tuân thủ các giới hạn
độc hại trong khí thải. Ta biết rằng ở các chế độ đặc biệt như cầm chừng không
tải, Nmax , tăng tốc …… hỗn hợp quá đậm, quá trình cháy không phải là hoàn
toàn nên các thành phần độc hại như COx,NOx,CHx quá lớn làm ô nhiễm môi
trường. Xu hướng và trở thành nguyên tắc chung của các hệ thống phun xăng
3
giai đoạn này và sử dụng rất nhiều tín hiệu kiểm soát mà chúng được đưa về bộ
xử lý trung tâm kiểu điện tử để tạo thành xung điều khiển ở đầu ra nhằm quyết
định thời điểm phun, lưu lượng phun và tổng thời gian phun xăng tối ưu nhất .
Các hệ thống phun xăng này có tên gọi chung là HTPX điều khiển bằng điện tử ,
gọi tắt là HTPX điện tử.
Hệ thống phun xăng điện tử đầu tiên được hãng Bendix ( USA) chế tạo
lắp trên ô tô năm 1957 nhưng sau đó bị gián đoạn, không đựơc chế tạo tiếp nữa .
Tới năm 1967 hãng Vollkswagen( Đức) mới sử dụng đại trà các hệ thống
phun xăng điện tử . Với sự phát triển của nghành công nghiệp vi mạch, các bộ
xử lý trung tâm (ECU), và các bộ cảm biến ngày được càng hoàn thiện nên chất
lượng hoạt động và độ tin cậy, tuổi thọ của HTPXĐT ngày càng tăng trong khi
giá thành ngày càng giảm để đáp ứng các yêu cầu của con người là công suất
cao, giảm tiêu hao nhiên liệu đồng thời giảm tối thiểu mức độ độc hại .cũng
chính vì những lý do đó HTPX cơ khí không thể cạnh tranh nổi và tự chấm dứt
sự tồn tại của mình nhưng chúng ta cũng thời nhận rằng, các HTPX cơ khí có
nghĩa là phần thu thập và xử lý đồng thời nhiều tín hiệu kiểm soát được thực
hiện bằng hệ thống xử lý điện tử với kỹ thuật vi mạch tiên tiến để tạo một tín
hiệu đầu ra cho khâu chấp hành bằng cơ khí hay điện tử .
1.1.2. Phân loại hệ thống phun xăng - Ưu, nhược điểm
1.1.2.1 Phân loại theo số điểm phun
1. Hệ thống phun xăng một điểm
Việc chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu được tiến hành ở vị trí tương tự như ở bộ
chế hoà khí, sử dụng một hoặc hai vòi phun. Xăng được phun vào đường nạp,
trên bướm ga.
*Ưu điểm: Có cấu tạo đơn giản nên giá thành không quá cao. Được sử
dụng phổ biến ở các xe có công suất nhỏ.
*Nhược điểm: Không khắc phục nhược điểm cố hữu của bộ chế hoà khí là
hỗn hợp tạo ra không đồng đều giữa các xilanh.
2. Hệ thống phun xăng nhiều điểm
Mỗi xilanh động cơ được cung cấp nhiên liệu bởi một vòi phun riêng biệt.
Xăng được phun vào đường ống nạp ví trí gần xupap nạp.
*Ưu điểm: Hỗn hợp tạo ra đồng đều giữa các xilanh.
*Nhược điểm : Kết cấu phức tạp, giá thành cao.
1.1.2. 2.Phân loại theo nguyên tắc làm việc của hệ thống
1. Hệ thống phun xăng cơ khí
ở hệ thống này việc dẫn động, điều khiển, điều chỉnh hỗn hợp nhiên liệu
được thực hiện theo một số nguyên lý cơ bản của động học, động lực học.
Hệ thống phun xăng này bộc lộ rất nhiều các nhược điểm. Đó là lượng
xăng phun ra không điều chỉnh chính xác, không đáp ứng kịp thời sự thay đổi
của dòng khí nạp, kết cấu của các chi tiết phức tạp,…
2. Hệ thống phun xăng điện tử
Trong hệ thống phun xăng loại này, bộ điều khiển trung tâm sẽ thu thập
các thông số làm viêc của động cơ ( thông qua hệ thống các cảm biến), sau đó
xử lý các thông tin này, so sánh với chương trình chuẩn đã được lập trình. Từ đó
xác định lượng xăng cần cung cấp cho động cơ và chỉ huy sự hoạt động của các
4
vòi phun ( thời điểm phun và thời gian phun).
*Ưu điểm
- Lượng xăng phun ra được điểu chỉnh kịp thời, chính xác theo sự thay
đổi của lượng khí nạp.
- Công suất động cơ tăng.
- Độ tin cậy cao( tức là trong thời gian sử dụng ít xảy ra sự cố)
- đảm bảo nồng độ các chất động hại dưới quy định cho phép.
*Nhược điểm :
- Kết cấu phức tạp.
- Đòi hỏi cao về chất lượng của xăng và không khí.
- Giá thành cao.
- Khi bảo dưỡng, sửa chữa đòi hỏi người thợ có trình độ cao.
1.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số hệ thống phun xăng
1.2.1. Hệ thống phun xăng cơ khí nhiều điểm K – Jetronic
H×nh 1.1. HÖ thèng phun x¨ng c¬ khÝ nhiÒu ®iÓm
1. B×nh chøa x¨ng; 2. B¬m x¨ng ®iÖn; 3. Bé tÝch tô x¨ng; 4. Bé läc x¨ng; 5. ThiÕt
bÞ hiÖu chØnh ch¹y Êm m¸y; 6. Vßi phun chÝnh; 7. §êng èng n¹p; 8. Vßi phun khëi
®éng l¹nh; 9. ThiÕt bÞ ®iÒu chØnh ®é chªnh ¸p; 9a. ThiÕt bÞ ®iÒu chØnh ¸p suÊt nhiªn
liÖu; 9b. ThiÕt bÞ ®Þnh lîng- ph©n phèi; 10. Lu lîng kÕ kh«ng khÝ; 10a. M©n ®o cña
lu lîng kÕ kh«ng khÝ; 11. Van ®iÖn; 12. C¶m biÕn Lambda; 13. C«ng t¾c nhiÖt thêi
gian; 14. Bé ®¸nh löa; 15. Van khÝ phô; 16. C¶m biÕn vÞ trÝ bím ga; 17. R¬ le ®iÒu
khiÓn b¬m x¨ng;18. ECU; 19. Kho¸ ®iÖn; 20. ¾c quy
Nguyên lý làm việc
Bơm xăng điện loại bi gạt (2) hút xăng từ thùng chứa (1 )đưa đến bầu tích luỹ
xăng (3) dưới áp suất 5 Kg/cm2, xuyên qua bầu lọc (4) đến cụm chi tiết 9, 9a, 9b.
Tại đây xăng được định lượng và đưa đến các vòi phun (6). Các vòi phun này sẽ
phun liên tục vào các cửa nạp của động cơ ( áp suất mở vòi phun khoảng 3,5
Kg/cm2). Xăng phun vào được trộn với không khí tạo thành hỗn hợp, đến lúc
xupap nạp mở thì hỗn hợp sẽ được nạp vào xy lanh động cơ.
Do kết cấu đặc biệt của bộ phân phối xăng và lưu lượng kế không khí mà
lượng xăng phun ra phụ thuộc vào khối lượng không khí hút vào động cơ. Giúp