Khai thác hệ thống phun xăng điện tử dòng xe Mercedes. Xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử

Quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp là giai đoạn quan trọng nhất trong quãng đời mỗi sinh viên. Luận văn tốt nghiệp là tiền đề nhằm trang bị cho chúng em những kỹ năng nghiên cứu, những kiến thức quý báu trước khi lập nghiệp. Trước hết em xin cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Cơ Khí Ô Tô đã tận tình chỉ dạy và trang bị cho em những kiến thức cần thiết trong suốt thời gian ngồi trên ghế nhà trường, làm nền tảng cho em có thể hoàn thành bài luận văn này

VIỆN CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: KHAI THÁC HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ DÒNG XE

MERCEDES XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA

ĐIỆN TỬ

Chuyên ngành: Cơ khí ô tô

Giảng viên hướng dẫn: Cao Đào Nam

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Huy

MSSV:19H1080115 Lớp: CO19CLCC

Tp.Hồ Chí Minh, năm 2023

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH ……… …….iv

LỜI CẢM ƠN………vi

LỜI MỞ ĐẦU……… vii

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN Ô TÔ 1

1.1 Lịch sử phát triển hệ thống cung cấp nhiên liệu của ô tô 1

1.2 Nhiệm vụ của hệ thống phun xăng 6

1.3 Yêu cầu của hệ thống phun xăng 6

1.4 Phân loại hệ thống phun xăng 7

1.4.1 Phân loại theo cấu tạo bộ phận tạo thành hòa khí 7

1.4.1.1 Hệ thống phun xăng cơ khí ( bộ chế hòa khí ) 7

1.4.1.2 Hệ thống phun xăng điện tử 8

1.4.2 Phân loại theo số lượng vòi phun 9

1.4.2.1 Hệ thống phun xăng đơn điểm ( SPI – Single Point Injection ) 9

1.4.2.2 Hệ thống phun đa điểm ( MPI – Multi Point Injection ) 10

1.4.3 Phân loại dựa theo vị trí vòi phun 11

1.4.3.1 Phun xăng điện tử gián tiếp EFI ( Electronic Fuel Injection ) 11

1.4.3.2 Phun xăng trực tiếp GDI ( Gasoline Direct Injection ) 12

1.4.4 Phân loại theo kiểu phun 13

1.4.4.1 Hệ thống phun xăng cơ khí K-Jetronic 13

1.4.4.2 Hệ thống phun xăng điện tử L-Jetronic 14

1.4.4.3 Hệ thống phun xăng kiểu D-Jetronic 15

1.4.4.4 Hệ thống phun xăng kiểu Mono-Jetronic 16

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP MERCEDES BENZ C200 2014 17

2.1 Giới thiệu về xe Mercedes C200 2014 17

2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng trực tiếp 19

2.3 Cấu tạo các bộ phận trong hệ thống phun xăng Mercedes C200 2014 22

2.3.1 Bơm xăng 22

2.3.2 Lọc xăng 25

2.3.3 Bơm cao áp và van điều áp xăng 26

2.3.4 Cảm biến áp suất ống phân phối 28

2.3.5 Ống phân phối nhiên liệu 29

2.3.6 Vòi phun xăng 29

2.3.7 Bộ điều khiển điện tử - ECU ( Electronic Control Unit ) 31

2.4 Một số cảm biến trong hệ thống phun xăng trực tiếp 37

2.4.1 Cảm biến áp suất khí nạp 37

2.4.2 Cảm biến lưu lượng khí nạp 40

2.4.3 Cảm biến vị trí bướm ga 41

2.4.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 42

2.4.5 Cảm biến Oxi 43

2.4.6 Cảm biến vị trí trục ca 45

2.4.7 Cảm biến vị trí trục khuỷu 46

CHƯƠNG III: HƯ HỎNG, PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SỬA CHỮA VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP 48

3.1 Bảo dưỡng hệ thống phun xăng trực tiếp 48

3.1.1 Vệ sinh bảo dưỡng kim phun 48

3.1.2 Lọc xăng: 49

3.1.3 Ống nạp: 49

3.1.4 Cảm biến áp suất khí nạp MAP 49

3.1.5 Cảm biến đo gió dây nhiệt MAF 49

3.2 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa hệ thống phun xăng trực tiếp 50

3.2.1 Bơm xăng 50

3.2.2 Kim phun 51

3.2.3 Kiểm tra tín hiệu chân mass kim phun 53

3.2.4 Cảm biến vị trí bướm ga 53

3.2.5 Cảm biến đo gió dây nhiệt 55

3.2.6 Cảm biến áp suất khí nạp 57

3.2.7 Cảm biến vị trí trục khuỷ 59

3.2.8 Cảm biến vị trí trục cam 61

3.2.9 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 63

3.2.10 Sử dụng máy Gscan 2 Đọc Và Xóa Lỗi Xe Mercedes C200 65

CHƯƠNG IV: MÔ HÌNH 72

5.1Giới thiệu mô hình……… ……… 72

5.2 Yêu cầu của mô hình……… ………73

5.3 Mục đích của mô hình……….……….……73

5.4Nghiên cứu chế tạo ……… ……….………73

5.4.1Quá trình làm khung mô hình……….73

5.4.2 Các bộ phận cần chuẩn bị cho mô hình……… 74

5.4.3 Thiết kế mạch điều khiển……… 78

5.5 Nguyên lý hoạt động……… ……… ………78

5.5.1 Nguyên lý hoạt động kim phun……….78

5.5.2 Nguyên lý hoạt động của đánh lửa………79

5.6 Kiểm tra ……… 79

5.6.1 Kiểm tra rơ-le………79

5.6.2 Kiểm tra bơm xăng………80

5.6.3 Kiểm tra kim phun……….80

5.6.4 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát………80

5.6.5 Kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu, trục cam………81

5.6.6 Kiểm tra bôbin đánh lửa và bugi………81

5.6.7 Kiểm tra mạch cấp nguồn cho ECU……… …82

5.7 Kết luận……… ……… ………82

KẾT LUẬN ……… ……… 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ……….………84

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hệ thống phun xăng cơ khí 7

Hình 1.2 Hệ thống phun xăng điện tử 8

Hình 1.3 Hệ thống phun xăng đơn điểm 9

Hình 1.4 Hệ thống phun xăng đa điểm 10

Hình 1.5 Hệ thống phun xăng điện tử gián tiếp EFI 11

Hình 1.6 Hệ thống phun xăng trực tiếp 12

Hình 1.7 Hệ thống phun xăng cơ khí 13

Hình 1.8 Hệ thống phun xăng điện tử L-Jetronic 14

Hình 1.9 Hệ thống phun xăng kiểu D-Jetronic 15

Hình 1.10 Hệ thống phun xăng kiểu Mono-Jetronic 16

Hình 2.1 Xe Merccedes C200 2014 17

Hình 2.2 Các cảm biến hệ thống phun xăng 20

Hình 2.3 Ba loại buồng đốt hệ thống phun xăng trực tiếp 21

Hình 2.4 Bơm xăng 22

Hình 2.5 Cấu tạo bơm xăng 23

Hình 2.6 Mạch điều khiển bơm nhiên liệu 24

Hình 2.7 Lọc nhiên liệu tinh 25

Hình 2.8 Lọc nhiên liệu thô 25

Hình 2.9 Cấu tạo lọc nhiên liệu tinh 26

Hình 2.10 Bơm cao áp 27

Hình 2.11 Cấu tạo bơm cao áp 27

Hình 2.12 Cảm biến áp suất ống phân phối 28

Hình 2.13 Ống phân phối nhiên liệu 29

Hình 2.14 Vòi phun cao áp 29

Hình 2.15 Cấu tạo vòi phun 30

Hình 2.16 ECU - Electronic Control Unit 31

Hình 2.17 Bên trong ECU 31

Hình 2.18 Cảm biến áp suất đường ống nạp 33

Hình 2.19 Mạch điện của cảm biếp áp suất khí nạp 34

Hình 2.20 Mạch điện cảm biến áp suất khí nạp 38

Hình 2.21 Cảm biến lưu lượng khí nạp 38

Hình 2.22 Cảm biến lưu lượng khí nạp tích hợp cảm biến nhiệt độ khí nạp 39

Hình 2.23 Cảm biến vị trí bướm ga 40

Hình 2.24 Cấu tạo hệ thống bướm ga mô tơ điện 41

Hình 2.25 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 41

Hình 2.26 Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát 42

Hình 2.27 Cảm biến oxi 43

Hình 2.28 Cấu tạo cảm biến oxi 43

Hình 2.29 Mạch điện cảm biến oxy 44

Hình 2.30 Cảm biến vị trí trục cam 44

Hình 2.31 Cấu tạo cảm biến trục cam 45

Hình 2.32 Cảm biến vị trí trục khuỷu 45

Hình 2.33 Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu 46

Hình 4.1 Mô hình phun xăng đánh lửa điện tử………72

Hình 4.2 Sơ đồ mạch điện kim phun……….……….………78

Hình 4.3 Sơ đồ mạch điều khiển đánh lửa……….79

Hình 4.4 Rơ le………79

Hình 4.5 Kiểm tra điện trở kim phun……….80

Hình 4.6 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát……… 81

Hình 4.7 Sơ đồ mạch cấp nguồn ECU ……… 82

LỜI CẢM ƠN

Quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp là giai đoạn quan trọng nhất trong quãng đời

mỗi sinh viên Luận văn tốt nghiệp là tiền đề nhằm trang bị cho chúng em những kỹ

năng nghiên cứu, những kiến thức quý báu trước khi lập nghiệp

Trước hết em xin cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Cơ Khí Ô Tô đã tận tình chỉ dạy và trang

bị cho em những kiến thức cần thiết trong suốt thời gian ngồi trên ghế nhà trường, làm

nền tảng cho em có thể hoàn thành bài luận văn này

Em xin trân trọng cảm ơn thầy Cao Đào Nam cùng thầy Nguyễn Thành Sa đã tận tình

giúp đỡ, định hướng cách tư duy và cách làm việc khoa học Đó là những góp ý hết sức

quý báu không những trong quá trình thực hiện luận văn này mà còn là hành trang tiếp

bước cho em trong quá trình học tập và lập nghiệp sau này

Và cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè cũng như tập thể lớp CO19CLCC, những

người luôn sẵn sàng sẻ chia và giúp đỡ trong học tập và cuộc sống Mong rằng chúng ta

sẽ mãi mãi gắn bó với nhau

Tp.Hồ Chí Minh,ngày 9 tháng 9 năm 2023

Nguyễn Tấn Huy

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây các nhà sản xuất ô tô đang có xu hướng nghiên cứu và phát triển ô điện để dần thay thế những chiếc xe ô tô truyền thống sử dụng nhiên liệu hóa thạch Những chiếc ô tô điện được trang bị rất nhiều tính năng hiện đại và được đánh giá cao về tính thân thiện với môi trường, tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của nó lại nằm

ở tuổi thọ của pin và thời gian để sạc đầy pin Do đó, những chiếc ô tô sử dụng động cơ đốt trong vẫn giữ một vai trò quan trọng và phù hợp hơn trong mọi hoạt động kinh tế và

xã hội của con người Hiện nay tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng được báo động, thêm vào đó số lượng xe ô tô ngày càng tăng nhanh đồng nghĩa với việc sẽ có nhiều khí thải độc hại phát tán vào môi trường, để đảm bảo chất lượng không khí an toàn đối với sức khỏe con người, việc nghiên cứu phát triển để giảm phát thải các khí độc hại trong quá trình hoạt động mà động cơ sinh ra lại càng được chú

trọng Mặt khác với số lượng xe tăng nhanh đồng nghĩa với nhu cầu bảo dưỡng sửa chữa cao Vì vậy, việc nắm rõ và hiểu biết đầy đủ về việc sử dụng, khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa là yếu tố cần thiết và quan trọng của một sinh viên ngành ô tô sắp ra trường Bởi những lý do trên em đã lựa chọn đề tài Đồ án tốt nghiệp “KHAI THÁC HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ DÒNG XE MERCEDES XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ” để nắm rõ hơn kiến thức cơ bản về lý thuyết, cấu tạo, hư hỏng, chẩn đoán của hệ thống nhiên liệu xăng GDI và công nghệ sử

lý khí thải độc hại sinh ra trong quá trình hoạt động của động cơ xăng nhằm hạn chế tối

đa sự ảnh hưởng của khí thải đến môi trường

Trong quá trình thực hiện đề tài, với sự cố gắng của bản thân cùng với sự giúp đỡ, chỉ bảo, tạo điều kiện thuận lợi của thầy Ths.Cao Đào Nam đã giúp em hoàn thành đề tài này Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài này

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN Ô TÔ

1.1 Lịch sử phát triển hệ thống cung cấp nhiên liệu của ô tô:

Động cơ đốt trong là loại động cơ sử dụng lực đẩy do nhiên liệu cháy nổ để đẩy piston bên trong xilanh, chuyển động tịnh tiến của piston làm quay trục cơ sau đó làm bánh xe chuyển động nhờ xích tải hoặc trục chuyển động Cácloại nhiên liệu phổ biến nhất cho ôtô là xăng và điesel Về lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng có một số mốc đáng chú ý dưới đây:

- Vào năm 1860, Lenoir gắn động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng và bộ chế hòa khí đơn giản (đã được cải tiến từ động cơ của Jean Joseph, một kỹ sư người Bỉ xin cấp bằng sáng chế chiếc xe động cơ đốt trong tác động kép, đánh lửa điện sử dụng nhiên liệu khí than năm 1860) vào một chiếc xe ba bánh và thực hiện thành công chuyến đi mang tính lịch sử với quãng đường 50 dặm

- 1862: Kỹ Sư người Pháp ông Alphonse Beau De Rochas đệ đơn cấp bằng sáng chế động cơ bốn kỳ số 52593 ngày 16 tháng 01 năm 1862 (nhưng đãkhông sản xuất)

- 1864: Siegfried Marcus, Kỹ Sư người Áo đã chế tạo một loại động cơ xilanh với bộ chế hòa khí rất thô sơ và sau đó gắn lên một chiếc xe ngựa và đã vận hành thành công trên quãng đường đá dài 500 foot (152,4m) Vài năm sau đó, Marcus thiết kế một chiếc

xe có thể vận hành với tốc độ 10 dặm/giờ và một số sử gia cho rằng đây mới chính là chiếc xe sử dụng động cơ xăng đầu tiên trên thế giới

- 1876: Nikolas August Otto phát minh thành công và được cấp bằng sáng chế động cơ bốn kỳ thì hai loại động cơ này thường được gọi là “Chu kỳ Otto” và ngay sau khi thành công với động cơ này ông đã đưa ra nó vào sử dụng cho xe gắn máy Cống hiến của Otto trong lịch sử được phát triển sử dụng rộng rãi cho đến tận ngày nay cho tất cả các

xe chạy nhiên liệu lỏng Nikolas August Otto (sinh 10 tháng 6 năm 1832 tại Holzhausen ander Haide, Nassau - mất 26 tháng 1 năm 1891 tại Cologne) là một nhà phát minh người Đức, ông là người đã phát minh ra động cơ đốt trong đầu tiên có thể đốt cháy trực tiếp nhiên liệu một cách hiệu quả trong buồng piston Dù trước đó đã có vài loại động

cơ đốt trong được phát minh (ví dụ như của Estienne Lenoir), tuy nhiên những loại động

cơ đó không dựa trên bốn chu kỳ quay riêng biệt Lý thuyết về bốn chu kỳ quay đã hình thành vào khoảng giai đoạn có sự ra đời phát minh của Otto, nhưng ông là người đầu tiên áp dụng thành công vào thực tế

- 1885: Vào năm 1885, Gottleib Daimler cùng với đối tác của mình là Wilhl Mayback cải tiến động cơ đốt trong của Otto và đệ đơn cấp bằng sáng chế cho phát kiến này và đây chính là nguyên mẫu động cơ xăng hiện nay Gottlieb Daimler phát minh loại động

cơ có thể được coi như là nguyên mẫu của động cơ xăng hiện với xilanh thẳng đứng và

sử dụng bộ chế hòa khí (cấp bằng năm 1889) Daimler lần đầu tiên chế tạo xe hai bánh gắn động cơ có tên “Reitwagen”, một năm sau đó loại động cơ này ông chế tạo chiếc ô

tô 4 bánh đầu tiên trên thế giới Động cơ Daimler - Maybach đời 1885 nhỏ, nhẹ, chạy nhanh, dùng bộ chế hòa khí bơm xăng và xilanh thẳng đứng Kích cỡ, tốc độ và hiệu suất của loại động cơ này đã tạo nên cuộc cách mạng về thiết kế xe hơi Vào ngày 08 tháng 03 năm 1886, Daimler lắp loại động cơ này vào khung xe ngựa và qua đây phát kiến này được xem là thiết kế xe ôtô 4 bánh đầu tiên và ông được coi như nhà

thiết kế đầu tiên của loại động cơ đốt trong có tính hữu dụng Vào năm 1889, Daimler phát minh động cơ đốt trong 4 kỳ có van hình nấm và 2 xilanh hình chữ V Cũng giống như động cơ Otto đời 1876, loại động cơ mới của Daimler đặt nền tảng cho động cơ ô

tô hiện đại ngày nay Cũng vào năm 1889, Daimler và Mayback chế tạo chiếc xe ô tô đầu tiên từ con số không, họ đã không cải tiến từ những chiếc xe cũ như trước đây họ

đã từng làm Chiếc Daimler mới có hộp số 4 tốc độ với tốc độ tối đa 10 dặm/giờ Năm 1890, Daimler thành lập Daimler Motoren - Gesllschft để sản xuất các mẫu xe theo thiết kế của ông Mười một năm sau đó, Wilhelm Mayback thiết kế ra xe Mercedes

- Vào cuối thế kỷ 19 một kỹ sư người pháp ông Stevan đã nghĩ ra cách phân phối nhiên liệu khi dùng một máy nén khí Sau đó một thời gian người Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồng đốt, nhưng việc này không đạt được hiệu quả cao nên không được thực hiện

- Đến năm 1887 người mỹ đã có đóng góp to lớn trong việc khai triển hệ thống phun xăng vào sản xuất, áp dụng trên động cơ tỉnh tại

- Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun xăng trên động cơ 4 thì tỉnh tại (nhiên liệu dùng trên động cơ máy là dầu hoả nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất thấp), với sự đóng góp này đã đưa ra một công nghệ chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu máy bay ở Đức

Từ đó trở đi, hệ thống phun xăng được áp dụng trên các ô tô ở Đức và nó đã thay dần động cơ sử dụng chế hoà khí Hãng BOSCH đã áp dụng hệ thống phun xăng trên ô tô hai thì bằng cách cung cấp nhiên liệu với áp lực cao và sử dụng phương pháp phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt nên giá thành chế tạo cao và hiệu quả lại thấp với kỹ thuật

này đã được ứng dụng trong thế chiến thứ II Việc nghiên cứu ứng dụng hệ thống phun xăng bị gián đoạn trong một khoảng thời gian dài do chiến tranh, đến 1962 người Pháp phát triển nó trên ô tô Peugeot 404 Họ điều khiển sự phân phối nhiên liệu bằng cơ khí nên hiệu quả không cao và công nghệ vẫn chưa đáp ứng tốt Đến năm 1966 hãng BOSCH

đã thành công trong việc chế tạo hệ thống phun xăng cơ khí Trong hệ thống này nhiên liệu được phun liên tục vào trước xupáp nạp nên có tên là K-Jetronic

(K- konstant-liên tục, Jetronic-phun) K-jetronic được đưa vào sản xuất và ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng cho việc phát triển hệ thống phun xăng thế hệ sau này

- Vào năm 1981 hệ thống K-jetronic được cải tiến thành hệ thống KE-Jetronic và nó được sản xuất hàng loạt vào năm 1984 và được trang bị trên các xe của hãng Mescedes

- Dù đã được thành công lớn trong ứng dụng hệ thống K-Jetronic và KE-Jetronic trên ô

tô, nhưng các kiểu này có khuyết điểm là bảo dưỡng sửa chữa khó và giá thành chế tạo rất cao Vì vậy các kỹ sư đã không ngừng nghiên cứu và đưa ra các loại khác như Mono-jetronic, L-Jetronic, Motronic

Đến năm 1984 người Nhật mua bản quyền của hãng BOSCH đã ứng dụng hệ thống phun xăng L-Jetronic và D-jetronic trên các xe của hãng Toyota gọi là EFI (Electronic Fuel Injection) Đến năm 1987 hãng Nissan dùng L-Jetronic thay cho bộ chế hoà khí của xe Nissan sunny Song song với việc phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển đánh lửa theo chương trình ESA (Electronic Spane Advance) cũng đã được sử dụng vào những năm đầu thập kỹ 80 và loại tích hợp, tức điều khiển cả phun xăng và đánh lửa của hãng BOSCH đặt tên là Motronic

- Vào năm 1955, Mercedes - Benz đầu tiên ứng dụng phun xăng trực tiếp vào buồng cháy của động cơ 6 xilanh (Mercedes - Benz 300SL) với thiết bị bơm tạo áp suất phun của BOSCH Tuy nhiên, việc ứng dụng này bị quên lãng do vào thời điểm đó các thiết

bị điện tử chưa được phát triển và ứng dụng nhiều cho động cơ ô tô, nên việc điều khiển phun nhiên liệu của động cơ thuần tuý bằng cơ khí, và việc tạo hỗn hợp phân lớp cho động cơ chưa được nghiên cứu như ngày nay Vì vậy, so với quá trình tạo hỗn hợp ngoài động cơ thì quá trình tạo hỗn hợp trong buồng đốt cũng không khả quan hơn nhưng kết cấu và giá thành thì cao hơn nhiều

- Mãi đến năm 1996, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật điện tử, động cơ xăng ứng dụng phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt được Mitsubishi Motors đưa trở lại thị

trường tại Nhật với tên mới đó là GDI (Gasoline direct injection), và tiếp theo đó nó xuất hiện tại châu Âu vào năm 1998 Mitsubishi đã áp dụng kỹ thuật này sản xuất hơn 400.000 động cơ cho dòng xe 4 chỗ đến trước năm 1999

- Tiếp theo sau, là hàng loạt các hãng nổi tiếng như PSA Peugeot Citron, Daimler Chrysler (với sự cho phép của Mitsubishi) cũng đã áp dụng kỹ thuật này cho dòng động

cơ của mình vào khoảng năm 2000-2001 Volkswagen/Audi cũng cho ra mắt động cơ GDI vào năm 2001 nhưng dưới tên gọi FSI (Fuel Stratified Injection) BMW không chịu thua kém đã cho ra đời động cơ GDI V12

- Các nhà sản xuất xe hàng đầu như General Motors cũng đã áp dụng kỹ thuật GDI cho động cơ của mình để cho ra đời dòng xe mới vào những năm 2002 Và sau cùng đó là Toyota cũng phải từ bỏ việc tạo hỗn hợp ngoài động cơ để chuyển sang tạo hỗn hợp trong buồng đốt và đã ra mắt thị trường với động cơ 2GR - FSE V6 vào đầu năm 2006

Xu hướng phát triển của các nhà sản xuất ô tô hiện nay là nghiên cứu hoàn thiện quá trình hình thành hỗn hợp cháy để đạt được sự cháy kiệt, tăng tính kinh tế nhiên liệu và giảm được hàm lượng độc hại của khí xả thải ra môi trường Công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection) là một giải pháp Bộ chế hòa khí giờ đã trở nên lạc hậu Vào những năm 70 của thế kỷ trước, việc hình thành hỗn hợp khí trong động cơ xăng vẫn được thực hiện nhờ bộ chế hoà khí, còn đối với động cơ Diesel được thực hiện nhờ bộ bơm cao áp vòi phun kiểu BOSCH Đến nay, thời của chế hoà khí ngự trị đã qua từ lâu, và ngay cả hệ phun xăng điện tử kiểu cũ (phun xăng một điểm) cũng lùi vào dĩ vãng Kiểu phun xăng điện tử đa điểm với mỗi xilanh một vòi phun và phun vào ngay phía trước họng xupap nạp đã lên ngôi và đang dần trở nên phổ thông, kể cả ở các xe trung bình chứ không chỉ có trên các xe cao cấp như trước kia Tuy nhiên, vào năm 1996 hãng Mitsubishi lần đầu tiên giới thiệu kiểu phun xăng trực tiếp vào buồng cháy GDI trên dòng xe Galant Legnum và là một bước tiến kỳ diệu trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu Với công nghệ GDI, khi động cơ hoạt động ở chế độ tải trọng nhỏ hỗn hợp xăng và không khí được hòa trộn ở trạng thái loãng tới mức khó tưởng tượng, còn khi ở chế độ tải trọng trung bình và lớn thì xăng được phun vào buồng cháy làm hai lần: Lần phun đầu tiên gọi là lần phun mồi được phun ở đầu quá trình nạp, còn lần phun chính được thực hiện ở cuối quá trình nén

Kể từ 1998, động cơ GDI được sản xuất tương đối rộng rãi với nhiều dòng như:

- Toyota: dùng hệ thống GDI D4 với động cơ SZ, NZ, 1AZ-FSE, 3GR- FSE (trên Lexus GS300) Đặc biệt với động cơ 2GR-FSE V6 (trên Lexus IS 350) dùng công nghệ phun nhiên liệu tiên tiến hơn đó là kết hợp giữa phun trực tiếp và phun gián tiếp trên cùng một xilanh (một kim phun gián tiếp kiểu cũ với áp suất thấp và một kim phun trực tiếp

áp suất cao), hệ thống này được gọi là D-4S

- Renault: Động cơ 2.0 IDE (Injection Direct Essence) lắp trên xe

Megane, Laguna

- Volkswagen gọi công nghệ GDI là FSI (Fuel Stratified Injection) với các dòng động

cơ : Lupo 1.4L FSI 16 soupape I4 105 HP, 2.0L FSI 16 soupape turbo tăng áp, Về sau

xu thế của Volkswagen khi sản xuất là dùng công nghệ FSI

- PSA Peugeot Citroen (còn gọi công nghệ GDI là HPI), với dòng động cơ: EW10D 2.0L 16 soupape 140 HP mua bản quyền công nghệ từ Mitsubishi Motor, lắp trên xe Citroen C5 và Peugeot 406

- Alfa Romeo (gọi GDI là JTS -Jet Thrust Stoichiometric) ứng dụng công nghệ này cho hầu hết các động cơ của Alfa

- BMW ban đầu ứng dụng công nghệ GDI cho động cơ N73 V12, tuy nhiên còn nhiều khiếm khuyết như áp suất phun nhiên liệu thấp, không thể đưa động cơ về chế độ nghèo xăng Về sau hãng khắc phục bằng động cơ N52 I6 Động cơ N52 I6 được PSA hợp tác với BMW lắp trên xe Mini Cooper S

- GM với động cơ: Ecotec 2.2L 155 HP lắp trên xe Opel, Vauxhall Vectra, Signum 2.0L Ecotec kết hợp với công nghệ VVTi cho New Opel GT, Pontiac Solstice GXP, Saturn Sky Red Line, xe thể thao Chevrolet Cobalt, Chevrolet HHR Động cơ 3.6L LLT lắp trên Cadillac STS, Cadillac CTS - Mercedes - Benz (gọi GDI là CGI), phát triển động

cơ dùng công nghệ GDI và lắp trên CLS 350.- Mazda (gọi là DISI - Direct Injection Spark Ignition), với các động cơ lắp trên Mazda 6, Mazda 3, xe thể thao Mazda CX-7 Theo các chuyên gia đánh giá, loại động cơ GDI giúp tiết kiệm được 15% nhiên liệu so với động cơ phun xăng điện tử EFI thông thường Tuy vậy, động cơ GDI cũng phải giải quyết một số vấn đề nan giải: Do nhiệt độ quá trình cháy tăng nhanh nên hàm lượng ôxit nitơ trong khí xả khá lớn, do đó phải sử dụng bộ xử lý khí xả (Catalyser) nhiều thành phần để tách NO2 thành khí nitơ và ôxi để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường Động

cơ phun xăng trực tiếp còn thường sử dụng đồng thời với các kỹ thuật khác như VVT, VVTi, luân hồi khí xả EGR để đạt hiệu quả kinh tế và môi trường cao

Hiện nay, tại Việt Nam vẫn chưa có nhà sản xuất nào thuộc VAMA (Hiệp hội Ô tô Việt Nam) sử dụng công nghệ GDI, hy vọng trong thời gian tới công nghệ này sẽ được trang

bị trên các xe sản xuất tại Việt Nam để bắt kịp với xu thế công nghệ trên ô tô, dần loại

bỏ những động cơ sử dụng hệ thống phun xăng đã lỗi thời, hướng đến việc tối ưu lượng nhiên liệu sử dụng trong quá trình động cơ hoạt động trong bối cảnh nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt và khả năng hạn chế tối đa lượng khí thải phát tán ra môi trường của công nghệ phun xăng GDI mang lại

1.2 Nhiệm vụ của hệ thống phun xăng:

_ Hệ thống phun xăng có nhiệm vụ cung cấp hỗn hợp hòa khí vào buồng đốt cho động cơ đốt trong Hòa khí này là một hỗn hợp bao gồm xăng và không khí Và hỗn hợp hòa khí này phải sạch cũng như phải đảm bảo tỉ lệ hòa khí phải thích hợp với từng chế

độ làm việc của ô tô trong quá trình hoạt động

1.3 Yêu cầu của hệ thống phun xăng:

Hỗn hợp hòa khí bao gồm xăng và không khí phải chất lượng, không được lẫn các tạp chất Ngoài ra nhiên liệu nạp vào buồng đốt phải được hòa trộn cũng như được xé tơi thành các dạng hạt nhỏ như hơi sương để làm cho quá trình cháy được triệt để, tiết kiệm nhiên liệu

Lượng nhiên liệu được nạp vào ở mỗi xy lanh của động cơ phải được đảm bảo là đồng đều với nhau Thêm vào đó, lượng nhiên liệu được nạp vào phải được hòa trộn với tỷ lệ phù hợp cũng như đáp ứng kịp thời và chính xác với từng chế độ làm việc của động cơ Trong quá trình hoạt động thì hệ thống nhiên liệu phải đảm bảo thật tin cậy cũng như trong quá trình bảo dưỡng và sửa chữa phải thật dễ dàng hết sức có thể

1.4 Phân loại hệ thống phun xăng:

1.4.1 Phân loại theo cấu tạo bộ phận tạo thành hòa khí:

1.4.1.1 Hệ thống phun xăng cơ khí ( bộ chế hòa khí ):

Hình 1.1 Hệ thống phun xăng cơ khí

Nguyên lý làm việc: Trong quá trình động cơ hoạt động, xăng được bơm bởi bơm xăng

đi từ thùng xăng thông qua ống xăng đi qua lọc xăng và tới bộ chế hòa khí, đồng thời trong quá trình nạp thì piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới tạo ra chân không trong xi lanh, từ đó không khí được hút qua lọc gió rồi đi qua bộ chế hòa khí đồng thời hút xăng từ bộ chế hòa khí và hòa trộn tạo ra hòa khí trong đường ống nạp và đi vào buồng đốt

_ Ưu điểm:

+ Giá thành rẻ, cấu tạo đơn giản vì vậy mà rất dễ bảo dưỡng và sửa chữa

+ Căn chỉnh lượng xăng và gió dễ dàng bằng tay

_ Nhược điểm:

+ Bộ chế hòa khí khi hoạt động có tình trạng là có độ trễ nhẹ khi chúng ta tăng tốc đột ngột vì khả năng hòa trộn nhiên liệu không cao

+ Mức tiêu hao nhiên nhiệu không tối ưu bằng phun xăng điện tử

+ Hỗn hợp hòa khí phân bố không đồng đều giữa các xy lanh

1.4.1.2 Hệ thống phun xăng điện tử:

Hình 1.2 Hệ thống phun xăng điện tử

1.Xăng 11.Cảm biến vị trí bướm ga

2.Bơm xăng điện 12.Ống góp nạp

3.Bình xăng 13.Cảm biến vị trí bàn đạp ga

4.Lọc xăng 14.Bộ ổn định áp suất

5.Bộ lọc than hoạt tính 15.Cảm biến vị trí trục cam

6.Lọc gió 16.Bộ giảm chấn ấp suất nhiên liệu

7.Cảm biến lưu lượng khí nạp 17.Ống phân phối nhiên liệu

8.Van điện từ 18.Kim phun

9.Mô tơ 19.Cảm biến kích nổ

10.Bướm ga 20.Cảm biến oxy

Nguyên lý làm việc: Trong quá trình động cơ hoạt động, xăng được bơm bởi bơm xăng

đi từ thùng xăng thông qua ống xăng đi qua lọc xăng, sau đó đi vào ống phân phối và tới kim phun Và lượng phun cũng như thời gian phun được điều khiển bởi hệ thống điều khiển điện tử hay còn gọi là ECU ( Electronic control unit ) Các cảm biến sẽ gửi

tín hiệu đến ECU để xử lí thông tin nhằm xác định được lượng xăng cần phun dựa vào chương trình đã được lập trình trong ECU

_ Ưu điểm:

+ Lượng xăng phun vào được điều khiển và xử lí bởi ECU vì vậy mà tỉ lệ hòa trộn giữa nhiên liệu và không khí rất chính xác, đáp ứng kịp thời từng dải tốc độ làm việc của động cơ

+Độ trễ gần như không có khi mở bướm ga đột ngột và tiết kiệm nhiên liệu so với

bộ chế hòa khí

+ Tiết kiệm xăng

+ Tiết kiệm thời gian làm nóng động cơ

_ Nhược điểm:

+ Giá thành cao

+ Cấu tạo phức tạp, nhiều chi tiết

+ Quá trình bảo dưỡng và sửa chữa tốn nhiều thời gian

1.4.2 Phân loại theo số lượng vòi phun:

1.4.2.1 Hệ thống phun xăng đơn điểm ( SPI – Single Point Injection ):

Hình 1.3 Hệ thống phun xăng đơn điểm 1.Xăng vào 4.Bướm ga

2.Không khí vào 5.Cổ góp

3.Béc phun 6.Động cơ

_ Hệ thống phun xăng đơn điểm chỉ sử dụng duy nhất một vòi phun và phun vào đường ống nạp tạo hòa khí cho tất cả các xi lanh của động cơ Vị trí vòi phun thường được bố trí ở phía trước bướm ga

_ Ưu điểm:

+ Cấu tạo khá đơn giản

+ Vì chỉ có duy nhất 1 kim phun nên chi phí chế tạo hệ thống rẻ

_ Nhược điểm:

+ Hệ thống phun xăng đơn điểm có thể gây ra hiện tượng rung giật cho động cơ trong quá trình hoạt động vì hỗn hợp hòa khí đi vào buồng đốt không tương đương nhau, vì vậy mà nhiệt lượng được sinh ra ở mỗi xi lanh không giống nhau

+ Vì nhiên liệu phun gián tiếp vào đường ống nạp và vị trí kim phun nằm hơi xa vì vậy

mà xảy ra tình trạng 1 phần nhiên liệu không đi hết vào buồng buồng đốt mà sẽ đọng lại một chút trên đường ống nạp

1.4.2.2 Hệ thống phun đa điểm ( MPI – Multi Point Injection ):

Hình 1.4 Hệ thống phun xăng đa điểm 1.Không khí 4.Xăng

2.Cổ góp 5.Béc phun

3.Bướm ga 6.Động cơ

_ Khác với hệ thống phun xăng đơn điểm, hệ thống phun xăng đa điểm thì sẽ được bố trí mỗi xi lanh có riêng một kim phun nằm trên đường ống nạp để tạo hòa khí nạp vào buồng đốt của động cơ

_ Ưu điểm:

+ Do được bố trí mỗi xi lanh là một vòi phun vì vậy mà lượng nhiên liệu đi vào mỗi xi lanh là đồng đều nhau từ đó mà hiện tượng run giật của động cơ được giảm đáng kể + Lượng hòa khí đi vào mỗi xi lanh chính xác và tương đương nhau vì vậy mà giúp động

cơ tăng công suất

_ Nhược điểm:

+ Vì được bố trí nhiều kim phun nên chi phí sản xuất cao

+ Cấu tạo phức tạp hơn so với phun đơn điểm

+ Chi phí sửa chữa, thay thế cao

1.4.3 Phân loại dựa theo vị trí vòi phun:

1.4.3.1 Phun xăng điện tử gián tiếp EFI ( Electronic Fuel Injection ) :

_ Ở hệ thống này, xăng sẽ được phun và tạo thành hòa khí ngay trên đường ống nạp sau

đó mới đi vào buồng đốt của động cơ

Hình 1.5 Hệ thống phun xăng điện tử gián tiếp EFI 1.Thùng xăng 5.Cảm biến lưu lượng khí nạp

2.Lọc xăng 6.Lọc gió

3.Van điều áp 7.Béc phun

4.Bơm xăng 8.ECU

_ Ưu điểm:

+ Tiết kiệm xăng

+ Động cơ vận hành êm ái

+ Có thể đáp ứng kịp thời khi mở bướm ga đột ngột

+ Vì lượng nhiên liệu nạp vào được tính toán chính xác nên hạn chế tình trạng dư thừa xăng nên rất bảo vệ môi trường

_Nhược điểm:

+ Cấu tạo nhiều chi tiết, phức tạp nên giá thành sản xuất mắc

+ Cũng vì cấu tạo nhiều chi tiết nên quá trình bảo dưỡng và sửa chữa tốn thời gian

1.4.3.2 Phun xăng trực tiếp GDI ( Gasoline Direct Injection ):

_ Thay vì phun xăng và tạo hòa khí trên đường ống nạp sau đó mới đưa vào buồng đốt của động cơ như hệ thống phun xăng điện tử EFI, thì hệ thống phun xăng trực tiếp GDI

sẽ phun xăng thẳng trực tiếp vào buồng đốt của động cơ Ở hệ thống phun xăng này có tới 2 chế độ nạp là: chế độ nạp phân tầng (ở chế độ tải vừa và nhỏ) và chế độ nạp đồng nhất (ở chế độ tải lớn đến toàn tải)

Hình 1.6 Hệ thống phun xăng trực tiếp 1.Bầu lọc than hoạt tính 10.Van EGR

2.Van bầu lọc than hoạt tính 11.Cảm biến áp suất nhiên liệu

3.Bơm cao áp 12.Cảm biến kích nổ

4.Van điều áp 13.Cảm biến trục cam

5.Kim phun 14.Cảm biến oxy

6.Bô-bin 15.Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 7.Bàn đạp ga 16.Thùng xăng

8.Cảm biến áp suất khí nạp 17.Bơm xăng

9.Bướm ga 18.Cảm biến vị trí trục khuỷu

_ Ưu điểm:

+ Nhờ vào công nghệ xử lý khí thải 3 thành phần tân tiến giảm lượng khí thải độc hại

mà hệ thống phun xăng trực tiếp hiện nay rất thân thiện môi trường

+ Hệ thống phun xăng trực tiếp giúp tiết kiệm nhiên liệu nhờ vào 2 chế độ nạp là nạp phân tầng và nạp đồng nhất

+ Động cơ vận hành mượt mà có thể đáp ứng kịp thời khi mở bướm ga đột ngột cũng như từng dãy tốc độ động cơ

_ Nhược điểm:

+ Kết cấu phức tạp, chi phí sản xuất cao

+ Vì kim phun tiếp xúc trực tiếp với buồng đốt nên kim phun rất dễ bị đóng cặn

cacbon Vì vậy mà cần phải được quan tâm bảo dưỡng

+ Kim phun phải được làm bằng vật liệu chịu được nhiệt độ cao

1.4.4 Phân loại theo kiểu phun:

1.4.4.1 Hệ thống phun xăng cơ khí K-Jetronic:

_ Hệ thống phun xăng K-Jetronic là một hệ thống phun xăng hoạt động bằng cơ khí Đây là một hệ thống phun xăng cơ bản của các kiểu phun xăng hiện tại

Hình 1.7 Hệ thống phun xăng cơ khí K-Jetronic

1.Thùng xăng 6.Cảm biến không khí

2.Bơm xăng 7.Bộ điều chỉnh áp lực theo nhiệt độ

3.Bộ tích năng 8.Bướm ga

4.Lọc xăng 9.Bộ điều chỉnh áp suất thông qua độ mở bướm ga 5.Bộ chia xăng 11.Vòi phun khởi động

Nguyên lý hoạt động: Xăng được hút từ thùng xăng bằng bơm xăng, sau đó qua bộ

tích năng đến lọc xăng Tiếp theo lên thiết bị định lượng phân phối Tại đây, lượng xăng

cấp lên vòi phun chính để phun ra được định lượng theo lưu lượng không khí đi vào

đường nạp bởi bộ đo lưu lượng không khí nạp Lượng không khí đi vào xilanh càng

nhiều thì lượng nhiên liệu phun vào đường nạp càng lớn

1.4.4.2 Hệ thống phun xăng điện tử L-Jetronic:

_ Hệ thống phun xăng L-Jetronic là hệ thống phun xăng được điều khiển bằng điện tử,

với lượng nhiên liệu phun được xác định nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp Từ lượng

không khí nạp xác định được, hệ thống phun xăng điện tử điều khiển lượng nhiên liệu

phun vào

Hình 1.8 Hệ thống phun xăng điện tử L-Jetronic

1.Thùng chứa xăng 11.Cảm biến Lamda

2.Bơm xăng điện 12.Công tắc nhiệt thời gian

3.Lọc nhiên liệu 13.Cảm biến nhiệt độ động cơ

4.ECU 14.Bộ chia điện

5.Vòi phun chính 15.Van khí phụ

6.Bộ điều áp xăng 16.Ắc quy

7.Ống góp hút 17.Bộ chia điện

8.Vòi phun khởi động lạnh 18.Cảm biến nhiệt độ khí nạp

9.Cảm biến vị trí bướm ga 19.Rơ le

10.Cảm biến lưu lượng khí nạp

Nguyên lý hoạt động: Xăng từ thùng chứa 1 được bơm xăng 2 hút qua lọc 3 vào dàn

phân phối 4 Xăng ở dàn phân phối được giữ ở một áp suất không đổi bởi bộ điều áp nhiên liệu 5 Lượng xăng phun vào sau xupap nạp được xác định theo lượng không khí

đi vào đường nạp Như vậy, lượng phun xăng ra thực tế được xác định bằng thời gian nhấc kim phun của vòi phun chính Bộ điều khiển trung tâm sẽ tính toán để ra quyết định cho thời gian nhấc kim phun chính xác nhất Muốn vậy, nó phải nhận được tín hiệu quan trọng từ cảm biến lưu lượng không khí và các tín hiệu khác như: nhiệt độ động cơ, lượng ôxy trong đường thải, vị trí bướm ga, tốc độ động cơ, điện áp ắc quy

1.4.4.3 Hệ thống phun xăng kiểu D-Jetronic:

_ Loại này cũng giống như kiểu L-Jectronic nó chỉ khác là không đo lưu lượng không khí mà đo áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp

Hình 1.9 Hệ thống phun xăng kiểu D-Jetronic 1.ECU 9.Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu

2.Kim phun nhiên liệu 10.Thiết bị phụ trợ không khí

3.Cảm biến áp suất 11.Công tắc van tiết lưu

4.Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 12.Tiêm kích hoạt

5.Công tắc thời gian nhiệt 13.Cảm biến nhiệt độ không khí

6.Van khởi động điện p0.Áp suất khí quyết

7.Bơm nhiện liệu điện p1.Áp suất trong đường ống nạp

8.Bộ lọc nhiên liệu

1.4.4.4 Hệ thống phun xăng kiểu Mono-Jetronic:

Hình 1.10 Hệ thống phun xăng kiểu Mono-Jetronic

1.Thùng chứa xăng 10.Van thanh lọc

2.Bơm xăng điện 11.ống đựng cacbon

3.Lọc nhiên liệu 12.Cảm biến Lamda

4.Bộ điều chỉnh áp suất 13.Cảm biến nhiệt độ động cơ

5.Kim phun nhiên liệu điện tử 14.Bộ phân phối đánh lửa

6.Cảm biến nhiệt độ không khí 15.Ac quy

7.ECU 16.Công tắc đánh lửa

8.Cơ cấu chấp hành van tiết lưu 17.Rơ le

9.Van và chiết áp tiếp lưu 18.Kết nối chẩn đoán

Đặc điểm của loại này là phát triển dựa trên nền tảng của hệ thống L-Jectronic

- Hệ thống này ECU điều khiển các chức năng sau :

+ Điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu phun, điều khiển hệ thống an toàn

+ Điều chỉnh thời điểm đánh lửa, điều khiển chống ô nhiễm

+ Điều khiển tốc độ cầm chừng

+ Điều khiển hệ thống tự chuẩn đoán và các điều khiển độ khác

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG

PHUN XĂNG TRỰC TIẾP MERCEDES BENZ C200 2014

2.1 Giới thiệu về xe Mercedes C200 2014:

Hình 2.1 Xe Merccedes C200 2014 Mercedes C200 là một trong những dòng xe sedan cỡ trung của hãng xe Đức Xe được

ra mắt vào năm 1993 và đã trải qua nhiều thế hệ và phiên bản khác nhau Đây là một trong những mẫu xe bán chạy nhất của Mercedes-Benz nhờ vào thiết kế sang trọng, tính năng tiện nghi và khả năng vận hành ấn tượng Đối với C200 đời 2014, phần ngoại thất của xe được thiết kế rất trẻ trung và năng động Mặt khác, phần nội thất xe được bọc da cao cấp kết hợp ốp nhôm rất sang trọng cũng như được trang bị các tiện ích như loa Burmester, ghế chỉnh điện, màn hình cảm ứng hiển thị đa thông tin, đèn trần và cùng nhiều thiết bị tiện nghi khác Bên cạnh đó, hãng xe rất quan tâm đến sự an toàn của người dùng, vì vậy mà xe được trang bị các hệ thống an toàn như : Hệ thống chống bó cứng phanh ABS, chức năng cảnh báo mất tập trung, ổn định thân xe điện tử ESP,túi khí phía trước; túi khí bên hông phía trước; túi khí cửa sổ và cùng rất nhiều các hệ thống

an toàn khác

Các đời xe Mercedes:

Đời xe Mercedes-Benz C-Class đầu tiên: 1993 -2000

Năm 1993, thương hiệu ngôi sao 3 cánh quyết định giới thiệu tới công chúng chiếc Mercedes-Benz C-Class lấy nền tảng từ Mercedes 190 Cùng với S-Class và E-Class,

C-Class là một trong những trụ cột chính của của thương hiệu Mercedes-Benz ở phân khúc xe du lịch Sở hữu vóc dáng nhỏ gọn, nhưng lại có khoang cabin rộng rãi, dòng xe này đem đến một không gian thoải mái cho người dùng

Khoang lái và các trang bị an toàn của dòng xe này được cải thiện khá nhiều C-Class là sản phẩm đặt nền tảng cho động cơ diesel tăng áp phun nhiên liệu trực tiếp của Mercedes Benz

Đời xe Mercedes-Benz C-Class thứ hai: 2000 - 2007

Mercedes-Benz C-Class thế hệ hai chính thức trình làng vào năm 2000 Xe nổi bật với dãy đèn pha bốn mắt đặc biệt cũng kiểu thiết kế sắc nét C-Class được trang bị nhiều cải tiến hiện đại như: hệ thống túi khí, hỗ trợ đèn pha, sợi quang -cáp âm thanh quang, tích hợp Apple iPod, … Bên cạnh đó, vô lăng đa chức năng cũng được nâng cấp mới, giúp người lái điều khiển thuận tiện và dễ dàng hơn, quá trình xử lý các thao tác cũng nhanh gọn

Đời xe Mercedes-Benz C-Class thứ ba: 2007 - 2014

Sang thế hệ ba, Mercedes-Benz C-Class tập trung cải tiến hiệu quả sử dụng nhiên liệu,

ưu tiên thiết kế động cơ hiện đại, kết cấu nhẹ, thân xe cứng hơn và khí động học được tối ưu hóa Chiều dài cơ sở cũng được mở rộng hơn, đem đến không gian nội thất rộng rãi Ở thế hệ này, Mercedes-Benz lần đầu ra mắt trang bị và thiết kế Avantgarde thể thao cho C-Class

Đời xe Mercedes-Benz C-Class thứ tư: 2014 - 2020

Thế hệ thứ tư của Mercedes C-Class này đã trở thành một trong những dòng xe được yêu thích nhất trên toàn cầu, với gần 60.000 chiếc được bán ra chỉ riêng tại Úc Xe có

sự gia tăng về kích thước và không gian nội thất, cộng với thiết kế giống gần gũi, phù hợp với các gia đình hơn

Mercedes C-Class được trang bị động cơ V8 Biturbo 4.0L, cho công suất lên tới 375

kW cùng với hiệu suất nhiên liệu ấn tượng

Đời xe Mercedes-Benz C-Class thứ năm: 2021 - nay

C-Class thế hệ mới có phần đầu xe dài hơn so với chiều dài tổng thể, kết hợp với đèn pha hình giọt nước được thiết kế tinh tế, làm bật lên diện mạo thể thao cho chiếc sedan

cỡ trung này Ở phần đuôi xe, đèn hậu LED có thiết kế hầm hố với các chi tiết sắc nét ở bên trong

2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng trực tiếp:

_ Khi động cơ khởi động, xăng được bơm từ thùng xăng nhờ vào tín hiệu từ động cơ khời động kết hợp với cảm biến lưu lượng khí nạp khiến cho bơm xăng hoạt động Xăng được bơm từ thùng xăng đi qua lọc xăng đi theo đường ống tới bơm xăng cao áp, nhờ vào vấu cam trên trục cam, lượng xăng có áp suất cao được đưa đến ống phân phối nhiên liệu ( hay còn được gọi là ống rail )

Lúc này thì ECU của động cơ sẽ nhờ vào những dữ liệu mà các cảm biến đã gửi về như: cảm biến lưu lượng khí nạp để biết được lượng không khí động cơ hút vào, hay cảm biến oxi để biết được lượng xăng hòa trộn dư hay là thiếu để ECU điều chỉnh lượng xăng phun sao cho hợp lý, cảm biến vị trí bàn đạp ga giúp ECU điều chỉnh lượng xăng phun vào khi đạp ga, cảm biến nhiệt độ nước làm mát gửi thông tin về ECU nhằm tăng thời gian phun

để hâm nóng, cảm biến hiệu điện thế để ECU bù ga khi mở các thiết bị điện trong xe và cảm biến tốc độ động cơ để quyết định thời gian phun nhiên liệu, cảm biến vị trí bàn đạp

ga để giúp cho ECU điều chỉnh lượng xăng phun vào khi đạp ga, cảm biến nhiệt độ nước

làm mát để làm cho ECU tăng lượng phun nhiên liệu khi động cơ vừa mới khởi động để

hâm nóng và cảm biến tốc độ của động cơ để xác định thời gian phun xăng

Nhờ vào tất cả các tín hiệu của tất cả các cảm biến gửi về được bộ điều khiển trung tâm

xử lý để đưa ra tín hiệu nhằm điều khiển làm cho vòi phun có thể hoạt động phun nhiên

liệu vào buồng đốt của động cơ với lượng phun chính xác và đúng thời điểm của trạng

thái làm việc của động cơ

Hình 2.2 Các cảm biến hệ thống phun xăng N3/10.ECU động cơ B17/13.Cảm biến nhiệt độ khí nạp

B70.Cảm biến trục khuỷu B11/4.Cảm biến vị trí bàn đạp ga

B17/12.Cảm biến nhiệt độ khí nạp B28/7.Cảm biến áp suất đường ống nạp Y58/1.Van điện từ G3/2b1.Cảm biến oxy

G3/1b1.Cảm biến oxy

_ Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI ( Gasoline Direct Injection ) có 2 chế độ nạp chính

tùy thuộc vào chế độ tải của xe

Để đạt được quá trình cháy hiệu quả và sạch cũng như là cháy với hỗn hợp nghèo nhưng vẫn đáp ứng yêu cầu công suất đầu ra đó là nhờ vào việc thiết kế hình dạng piston Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI sử dụng 3 loại buồng cháy để giúp nhiên liệu tập trung ngay trước bugi tại thời điểm đánh lửa ở chế độ nạp phân tầng

Hình 2.3 Ba loại buồng đốt hệ thống phun xăng trực tiếp

Wall guided:

Nhiên liệu được đưa đến gần bugi bằng cách sử dụng piston có hình dạng đặc biệt Nhưng ở loại buồng cháy này, nhiên liệu không thể bay hơi hoàn toàn, do đó làm tăng lượng HC và CO phát thải ra môi trường và tăng lượng tiêu hao nhiên liệu

Air guided:

Nhiên liệu được phun vào xuôi theo dòng khí nạp và được đưa đến gần bugi nhờ sự chuyển động của dòng khí Phương pháp này giúp cho bề mặt piston và vách xi lanh không bị ướt bởi nhiên liệu

Spray guided:

Loại buồng cháy này cho hiệu quả cao nhất Với thiết kế Piston đỉnh lõm, việc nạp và làm xoáy lốc không khí nạp với phần lõm nhỏ hơn cũng như nhiên liệu được phun vào

bên lõm sâu hơn sẽ tạo ra một hỗn hợp cháy triệt để hơn do tốc độ do tốc độ chuyển động của dòng khí và xoáy lốc, hướng chuyển động của hòa khí sẽ tạo ra một hỗn hợp đậm đặc xung quanh bugi vì thế quá trình cháy bắt đầu nhanh chóng và cháy sạch nhiên liệu hơn

+ Phương pháp nạp đồng nhất:

_ Khi xe hoạt động ở chế độ tải lớn, nhiên liệu sẽ được phun vào buồng đốt của động cơ

từ đầu quá trình nạp Lúc này, lượng nhiên liệu được phun vào buồng đốt sẽ được hòa trộn với không khí tạo thành hòa khí trong kỳ nạp Ở chế độ nạp đồng nhất, động cơ hoạt động trên hỗn hợp gần như hoàn hảo giữa nhiên liệu và không khí trong xi lanh ( lamda=1) Nhiên liệu được bơm vào ngay khi bắt đầu hành trình nạp để tạo cho nhiên liệu vào có thời gian hòa trộn với không khí nhiều nhất, để tạo thành hỗn hợp không khí nhiên liệu đồng nhất

2.3 Cấu tạo các bộ phận trong hệ thống phun xăng của xe Mercedes C200 2014: 2.3.1 Bơm xăng:

_ Trong hệ thống phun xăng trực tiếp bơm xăng là một bộ phận rất quan trọng không

thể thiếu và kết hợp cùng với bơm cao áp có nhiệm vụ đưa xăng từ thùng xăng đến kim phun

Hình 2.4 Bơm xăng

Cấu tạo:

Bơm xăng được cấu tạo từ nhiều bộ phận khác nhau và là loại bơm cánh gạt hoạt động bởi mô tơ điện Van một chiều sẽ được gắn vào bơm xăng để tránh hiện tượng xăng chảy ngược về thùng xăng

Hình 2.5 Cấu tạo bơm xăng 1.Nhiên liệu vào 4.Mô tơ

2.Lọc nhiên liệu thô 5.Van an toàn 3.Cánh bơm 6.Van một chiều

Nguyên lý làm việc:

Khi ta bật chìa khóa, bơm xăng sẽ được cấp điện làm cho motor quay kéo cánh gạt quay theo và xăng sẽ được hút đi từ thùng xăng đến lọc nhiên liệu thô qua van 1 chiều và tiếp tục theo đường ống dẫn xăng đi đến bơm cao áp Van một chiều có nhiệm vụ sẽ giữ áp suất của đường ống nhiên liệu giúp cho động cơ khi nổ máy trở lại sẽ dễ dàng hơn Khi

áp suất nhiên liệu tăng quá cao thì lúc này van an toàn sẽ mở và giúp giảm áp suất

Mạch điều khiển bơm nhiên liệu:

Hình 2.6 Mạch điều khiển bơm nhiên liệu

Nguyên lý hoạt động:

_ Khi ta bật chìa khóa xe sang vị trí ON ( công tắc ở vị trí IG): Lúc này, sẽ có dòng điện

từ ECU đến cuộn của rờ - le bơm sau đó về mass, nên rờ - le bơm sẽ làm tiếp điểm đóng

và dòng bơm được cấp điện

_ Khi chúng ta đề nổ động cơ ( vị trí ST ): Thì ECU sẽ cấp điện cho rờ le của máy khởi động làm máy khởi động quay

_ Khi động cơ ngừng hoạt động: Không còn tín hiệu của Ne nên ECU sẽ điều khiển ngắt cấp điện nên rờ - le bơm ngắt và bơm xăng ngừng hoạt động

2.3.2 Lọc xăng:

_ Lọc xăng là một bộ phận đơn giản nhưng rất quan trọng trên ô tô Bên trong lọc xăng

có màng lọc có thể được làm từ các vật liệu khác nhau như vải, giấy, nhựa giúp loại bỏ các tập chất có trong nhiên liệu

Hình 2.7 Lọc nhiên liệu tinh

Hình 2.8 Lọc nhiên liệu thô

Cấu tạo:

Hình 2.9 Cấu tạo lọc nhiên liệu tinh

1.Đường xăng vào 4.Thân vỏ

2.Lưới lọc 5.Vòng đệm 3.Đường xăng ra 6.Nắp đậy

Nguyên lý hoạt động:

Xăng được bơm từ thùng nhiên liệu đến đường xăng vào (1) của lọc bởi bơm xăng sau

đó đi qua lưới lọc (2), tại đây xăng sẽ được loại bỏ các tạp chất Tiếp theo lượng xăng

sạch sẽ đi ra và được đưa đến bơm cao áp sau đó đến ống phân phối và vào kim phun

2.3.3 Bơm cao áp và van điều áp xăng:

_ Bơm cao áp có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho kim phun với áp suất cao

_ Van điều áp có nhiệm vụ duy trì và ổn định áp suất của nhiên liệu trong hệ thống phun

xăng của ô tô

Hình 2.10 Bơm cao áp

Cấu tạo:

Ta có thể thấy van điều khiển áp suất nhiên liệu được gắn cùng với bơm cao áp, van điều chỉnh áp suất nhiên liệu có hai đường ống, một đường ống xăng vào, một đường xăng ra và một giắc điện để kết nối với ecu của động cơ

Hình 2.11 Cấu tạo bơm cao áp

19/4.Bộ giam rung động A.Khu vực áp suất cao

19/5.Kim van B.Khu vực áp suất thấp

19/6.Piston

Nguyên lý hoạt động:

Bơm cao áp hệ thống phun xăng trực tiếp được dẫn động bởi vấu cam Pittong bơm nhiên liệu được gắn với một con lăn, con lăn lăn trên biên dạng của vấu cam Khi vấu cam quay, piston đi xuống làm tăng thể tích buồng bơm, nhiên liệu đi vào buồng bơm thông qua van của điều áp xăng Sau đó cam tiếp tục quay, piston đi lên làm tăng áp suất nhiên liệu trong buồng bơm Lúc này ECU sẽ đóng van điều khiển áp suất Khi áp suất tăng cao, đủ mạnh để đẩy van đầu ra, nhiên liệu sẽ thoát ra ngoài và đi tới ống phân phối

nhiên liệu Sau đó quá trình này tiếp tục lặp lại

2.3.4 Cảm biến áp suất ống phân phối:

Cảm biến áp suất ống rail FPS (Fuel Pressure Sensor) thường được gắn ở đầu ống rail dùng để đo áp suất nhiên liệu thực tế ở bên trong ống rail gửi tín hiệu về ECM dưới dạng điện áp

Hình 2.12 Cảm biến áp suất ống phân phối

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Cảm biến áp suất ống rail cũng khá giống với cảm biến áp suất khí nạp, nó có 3 dây bao gồm một dây nguồn 5V lấy từ ECU, một dây mass hộp và một dây tín hiệu gửi về ECU Trên cảm biến có một lỗ nhỏ để xăng áp suất cao đi vào và làm biến dạng màn thép đàn hồi bên trong, từ đó gửi tín hiệu về ECU và điều khiển van điều áp

2.3.5 Ống phân phối nhiên liệu:

Ống phân phối nhiên liệu có chức năng cung cấp lượng nhiên liệu có áp suất cao, ổn định và đồng đều cho các kim phun Các kim phun được gắn trục tiếp vào ống phân phối

Hình 2.13 Ống phân phối nhiên liệu

2.3.6 Vòi phun xăng:

Trong hệ thống phun xăng thì vòi phun xăng có nhiệm nhiệm vụ phun nhiêu liệu vào buồng đốt dưới dạng sương mù với áp suất cao Chính vì vậy mà vòi phun phải chịu được áp suất phun nhiên liệu lớn do bơm cao áp bơm tới và phải xe tơi nhiên liệu thành dạng sương

Hình 2.14 Vòi phun cao áp