Khai thác hệ thống phun xăng trực tiếp trên xe Audi. Thiết kế mô hình hệ thống phun xăng – đánh lửa điện tử

Được học tập và rèn luyện tại trường Đại học Giao Thông Vận Tải Thành phố Hồ Chí Minh là niềm vinh dự và tự hào của mỗi sinh viên. Tuy ngành Cơ khí Ô tô là ngành mới so với các trường khác, cơ sở vật chất còn thiếu thốn. Nhưng đội ngũ thầy cô nhiệt tình, tâm huyết giảng dạy. Đặc biệt là các thầy trong viện Cơ Khí đã trang bị cho chúng cho em một nền tảng cơ bản về kiến thức chuyên ngành để phần nào đáp ứng cho nhu cầu phát triển của xã hội. Trên nền tảng kiến thức đó, Nhà trường đã khuyến khích và tạo điều kiện cho chúng em được tham gia nghiên cứu các đề tài khoa học.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG

Lịch sử phát triển

Vào cuối thế kỷ 19, người Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồn cháy nhưng không mang lại hiệu quả nên không thực hiện Đến năm 1887, người Mỹ đã có đóng góp to lớn trong việc triển khai hệ thống phun xăng vào sản xuất, áp dụng làm động cơ hoạt động Đầu thế kỷ 20, người Đức đã áp dụng hệ thống phun xăng vào động cơ (nhiên liệu dùng trong động cơ là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu quả rất thấp) Với sự đóng góp to lớn 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 xe ô tô ở Đức và nó đã thay dần động cơ sử dụng bộ chế hòa phí Năm 1962, người Pháp triển khai nó trên ô tô Peugoet 404 Năm 1973, các kỹ sư người Đức đã đưa ra hệ thống phun xăng kiểu cơ khí gọi là K-Jetronic

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

Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Đức Huy

Hình ảnh – Ô tô Mercedes 380SE (1982) sử dụng hệ thống K-Jetronic Đến năm 1984, người Nhật mới ứng dụng hệ thống 1984 phun xăng trên các xe của Hãng Toyota Sau đó các hảng khác như Nissan của Nhật cũng ứng dụng kiểu L-Jetronic thay cho bộ chế hoà khí

Dù đã có nhiều thành công lớn khi ứng dụng hệ thống K-Jetronic trên ô tô Nhưng các kiểu này có khuyết điểm là bảo dưỡng sửa chữa khó và giá thành chế tạo rất cao Do vậy các kỹ sư đã không ngừng nghiên cứu và đưa ra các loại khác như L-Jetronic, Mono-Jetronic và Motronic.

Công dụng

Cung cấp hỗn hợp nhiên liệu cho động cơ một cách hiệu quả nhất trong mọi chế độ và điều khiện làm việc của động cơ

Hệ thống phun xăng trực tiếp (GDI) thực hiện việc phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt động cơ, thay vì phun ở ngay cửa nạp Hệ thống này hạn chế tình trạng cặn bám trên đường ống nạp ngay phía trước xupap, giúp tăng công suất hoạt động, giảm khí thải, tiết kiệm nhiên liệu

9 Được ứng dụng lần đầu trên ô tô vào năm 1953, cho tới nay, hệ thống phun xăng GDI vẫn không ngừng được cải tiến, hoàn thiện về cấu tạo, nguyên lý hoạt động nhằm đạt hiệu quả cao nhất trong vận hành

Hình ảnh - Động cơ phun xăng trực tiếp GDI

Phân loại

- Hệ thống phun xăng đơn điểm: hệ thống này sử dụng một vòi phun trung tâm, xăng được phun vào ống hút của động cơ rồi được hút vào các xylanh qua các cổ hút

Hình ảnh - Hệ thống phun xăng đơn điểm

- Hệ thống phun xăng đa điểm: hệ thống này dùng nhiều vòi phun để phun xăng vào cổ hút của động cơ (phun trước xupap nạp) Nhờ vậy lượng xăng phun vào các xylanh được đồng đều

Hình ảnh - Hệ thống phun xăng đa điểm

Nhiên liệu được phun độc lập cho từng xylanh mỗi vòng hai vòng quay của trục khuỷu

Hình ảnh - Phun độc lập

Nhiên liệu được phun cho mỗi nhóm mỗi lần sau hai vòng quay của trục khuỷu

Hình ảnh - Phun theo nhóm

Với phương pháp này sau mỗi vòng quay của trục khuỷu, nhiên liệu sẽ được phun đồng thời vào các xylanh tương ứng một lần Lượng nhiên liệu cần thiết để đốt cháy được phun trong hai lần phun

Hình ảnh - Phun đồng thời

 Theo phương pháp điều khiển

- Điều khiển bằng cơ khí: được điều khiển bằng cần ga, bơm cơ khí và bộ điều tốc để kiểm soát lượng nhiên liệu phun vào động cơ

- Điều khiển bằng thủy lực: được trang bị các bộ phận di động bởi áp lực của gió hay của nhiên liệu

- Điều khiển bằng điện tử: được trang bị các cảm biến để nhận biết chế độ hoạt động của động cơ và bộ điều khiển trung tâm để điều khiển chế độ hoạt động của động cơ ở điều khiện tối ưu nhất.

Yêu cầu

 Tỷ lệ không khí và nhiên liệu phải thích hợp với các chế độ làm việc của động cơ

 Hạt nhiên liệu cung cấp phải nhỏ và phần lớn phải ở dạng hơi

 Hỗn hợp phải đồng nhất trong xylanh và như nhau ở mỗi xylanh

 Thời gian hình thành hỗn hợp phải đáp ứng tốt khi động cơ làm việc ở số vòng quay cao

 Hỗn hợp cung cấp phải phù hợp với sự ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất môi trường và nhiệt độ của động cơ

 Lượng nhiên liệu sử dụng phải có chất lượng tốt

HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP

Giới thiệu xe Audi Q3

Audi Q3 lần đầu tiên được giới thiệu đến người tiêu dùng toàn cầu tại Triển lãm Ô tô Thượng Hải diễn ra vào tháng 04/2011 Đầu năm 2018, thế hệ thứ 2 của mẫu xe này chính thức ra mắt tại triển lãm Paris Motor Show 2018

Thế hệ thứ 2 của Audi Q3 được giới thiệu với khách hàng Việt tại triển lãm VMS 2019 được tổ chức vào tháng 10/2019 nhưng phải đến ngày 8/5/2020, Audi Q3 mới mở bán chính thức trên dải đất hình chữ S

Audi Q3 là mẫu SUV hạng sang cỡ nhỏ vốn rất được lòng khách hàng trẻ tuổi, thành đạt tại Việt Nam nhờ thiết kế trẻ trung, hiện đại Giá xe Audi Q3 ở mức phải chăng và khá cạnh tranh với loạt đối thủ như Mercedes-Benz GLA Class, BMW X1 hay Volvo XC40 cũng là một trong những yếu tố giúp mẫu xe này dễ tiếp cận người tiêu dùng

Chiều dài cơ sở (mm) 2.648

Trọng lượng xe (mm) 1.495 Động cơ Xăng 4 xylanh thẳng hàng, phun xăng trực tiếp

Hộp số Tự động 7 cấp S tronic

Vận tốc tối đa (km/h) 207

Mức tiêu hao nhiên liệu (L/100km) 6.32

Cấu tạo hệ thống phun xăng trực tiếp

Cấu tạo của hệ thống phun xăng trực tiếp GDI gồm hai phần thấp áp và cao áp Chúng có sự tương quan, hỗ trợ lẫn nhau trong quá trình hoạt động

Hình ảnh – Hệ thống phun xăng trực tiếp

* Phần thấp áp: Cấu tạo phần thấp áp hoàn toàn giống với hệ thống phun xăng đa điểm MPI thông thường: Gồm có bơm xăng, lọc xăng, van điều áp, tất cả được đặt trong thùng xăng Xăng được bơm hút qua lọc thô, lọc tinh theo đường ống nhiên liệu dẫn đến bơm cao áp Áp suất nhiên liệu thấp áp: từ 4.5 – 6 kg/cm 2 tùy theo xe, nhìn chung áp suất này cao hơn áp suất của hệ thống phun xăng đa điểm MPI thông thường nhằm duy trì sự mạnh và ổn định lên bơm cao áp

Bơm nhiên liệu là một máy bơm áp suất thấp, cung cấp áp suất nhiên liệu tối đa ở mức 400 KPa hệ thống cung cấp nhiên liệu Chức năng cơ bản của bơm nhiên liệu là chuyển nhiên liệu từ thùng nhiên liệu đến các hệ thống nhiên liệu áp suất cao và áp suất thấp, để kiểm soát và điều chỉnh tốc độ động cơ, tải và điều kiện hoạt động

Xe được trang bị loại bơm nhiên liệu với dòng làm việc thấp, giúp giảm tiêu thụ năng lượng và tiết kiệm nhiên liệu Ngoài ra trong bơm nhiên liệu còn được trang bị một bộ lọc và máy đo mức nhiên liệu

Thùng xăng là nơi chứa xăng để phục vụ cho ô tô trong suốt quá trình ô tô hoạt động c Lọc xăng

Tác dụng của lọc xăng oto là lọc các cặn bẩn, tạp chất có trong xăng trước khi xăng đi qua bơm xăng, tới kim phun và vào buồng đốt động cơ Điều này sẽ giúp quá trình đốt cháy hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí được diễn ra một cách hiệu quả nhất, qua đó kéo dài tuổi thọ các chi tiết bên trong động cơ

* Phần cao áp: Phần áp suất cao áp gồm có bơm cao áp, ống rail, cảm biến áp suất ống rail và kim phun

Hình ảnh - các bộ phận phần cao áp a Bơm cao áp: Bơm cao áp có nhiệm vụ nén nhiên liệu áp suất thấp từ bơm xăng lên thành nhiên liệu có áp suất cao để tích trữ trong ống rail Nhờ có cảm biến áp suất ống rail mà ECU nhận biết được áp suất thực tế trong ống rail là bao nhiêu để điều chỉnh van FPRV (Fuel Pressure Regular Valve: van điều áp) trên bơm cao áp Sau đó ECM sẽ điều khiển kim phun nhiên liệu phun dưới áp suất cao vào buồng đốt động cơ

Hình ảnh - Cấu tạo bơm cao áp

Trong bơm cao áp có cả van an toàn để đưa nhiên liệu về trường hợp áp suất cao bất thường Bơm cao áp được dẫn động bởi trục cam, do đó bơm được đặt trên nắp giàn cò và tiếp xúc với vấu cam Thường thì bơm này được dẫn động bởi

2, 3 hoặc 4 vấu cam Một số động cơ dạng chữ V có thể có tới 2 bơm cao áp (mỗi dãy 1 bơm)

Hình ảnh - Bơm cao áp

Trong bơm cao áp có một van solenoid điều khiển điện, thường gọi là van điều chỉnh áp suất nhiên liệu FPRV (Fuel Pressure Regular Valve) van này có chức năng giống như van hút (Suction Valve) trên động cơ phun dầu điện tử Van có 2 dây được điều khiển từ hộp ECM động cơ theo dạng điều chế độ rộng xung Nếu van mở càng nhiều, lượng dầu đi qua sẽ càng nhiều dẫn đến áp suất nhiên liệu tăng cao và ngược lại Van này thường được kiểm tra bằng cách đo điện trở nằm trong khoảng 0.5Ω kết hợp với việc kích hoạt trên máy chẩn đoán, khi kích họat, van di chuyển và có nghe tiếng kêu có nghĩa là van vẫn còn hoạt động b Cảm biến áp suất ống rail FPS

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 Cảm biến áp suất ống rail có 3 dây: 1 dây dương 5V lấy từ hộp, 1 dây mass hộp và 1 dây tín hiêu đưa về hộp

Chức năng: ECM dựa vào tín hiệu này để điều khiển lượng phun nhiên liệu vào trong buồng đốt động cơ Điều khiển van điều chỉnh áp suất nhiên liệu (FPRV) như đã nói ở trên tùy thuộc vào từng chế độ hoạt động của động cơ Giám sát van FPRV có hoạt động tốt hay không

Hình ảnh - Cảm biến áp suất c Các đường ống cao áp và ống rail (ống phân phối)

Tất cả các đường ống này đều được làm từ thép hợp kim không gỉ chống ăn mòn về hóa học Ống rail thuật ngữ rail này lấy từ hệ thống phun dầu điện tử Common Rail vì hình dạng của nó tương tự bên hệ thống phun dầu và nhiệm vụ cũng là để tích trữ nhiên liệu áp suất cao từ bơm cao áp lên

Hình ảnh - Các đường ống cao áp và ống rail d Kim phun

Một chi tiết quan trọng trong hệ thống là kim phun Không giống như động cơ phun xăng thông thường, kim phun GDI được thiết kế với độ chính xác và phun áp suất cao hơn rất nhiều Nếu như động cơ phun xăng đa điểm MPI, kim phun phun vào trước đường ống nạp thì động cơ GDI, kim phun phun thẳng trực tiếp vào trong buồng đốt của động cơ giống như động cơ Diesel Ở động cơ MPI, kim phun được cấp nguồn dương sẵn 12V và được điều khiển mass Còn trên GDI cả hai dây của kim phun đều được điều khiển bởi hộp ECM Đối với loại kim bằng cuộn từ điện áp mở kim khoảng từ 50 - 60 V tùy loại

Hình ảnh – Cấu tạo kim phun

Các yêu cầu cơ bản của buồng cháy GDI

Hệ thống buồng cháy của động cơ GDI hoàn thiện phải đảm bảo được cả hai yếu tố:

 Tạo hỗn hợp đồng nhất và phân lớp, giữa các lớp không có đường chuyển tiếp

 Tạo được một vùng hỗn hợp đậm (dễ cháy) xung quanh bougie và phải đúng ngay thời điểm đánh lửa của động cơ.

Vị trí đặt kim phun và bougie

Bougie được đặt ngay trung tâm kim phun được bố trí sao cho dòng nhiên liệu khi phun vào giai đoạn đầu sẽ bốc hơi tạo thành hỗn hợp đồng nhất, giai đoạn piston lên gần điểm chết trên sẽ cuộn xoáy theo biên dạng của buồng cháy và tạo ra hỗn hợp đậm xung quanh đỉnh bougie

Hình ảnh – Bougie và kim phun

Các cảm biến và tín hiệu đầu vào

- Cảm biến oxy ( Heated Oxygen Sensor )

Hình ảnh - Cấu tạo của cảm biến oxy

Cảm biến oxy được gắn trên đường ống xả, tiếp xúc trực tiếp với khí xả động cơ Chất xúc tác sẽ phản ứng với oxy có trong khí xả làm điện trở của nó thay đổi Tín hiệu điện áp đó giúp ECM biết được trong khí xả có dư nhiều hay ít khí oxy Biết rằng với tỷ lệ không khí/nhiên liệu là 14,7/1 oxy sẽ được đốt hết trong quá trình cháy ở buồng đốt ECM sử dụng tín hiệu từ cảm biến oxy để điều chỉnh tỉ lệ không khí / nhiên liệu

- Cảm biến kích nổ ( Knock Sensor )

Cảm biến kích nổ còn gọi là cảm biến tiếng gõ, được chế tạo bằng vật liệu áp điện Nó được gắn trên thân xy lanh hoặc nắp máy để cảm nhận sóng kích nổ sinh ra trong động cơ và gởi tín hiệu về ECM Dựa vào tín hiệu này, ECM làm trễ thời điểm đánh lửa nhằm ngăn chặn hiện tượng kích nổ

Hình ảnh - Cấu tạo cảm biến kích nổ

Thành phần áp điện trong cảm biến kích nố được chế tạo bằng tinh thể thạch anh là vật liệu khi bị ép sẽ sinh ra điện áp (piezo element) Phần tử áp điện được thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung của động cơ khi có hiện tượng kích nổ để xảy ra hiệu ứng cộng hưởng (f= 7kHz) Như vậy, khi có kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu áp lực lớn nhất và sinh ra một điện áp, có giá trị nhỏ hơn 2,5 F Nhờ tín hiệu này, ECM nhận biết hiện tượng kích nổ và

27 điều chỉnh giảm góc đánh lửa sớm cho đến khi không còn kích nổ ECM sau đó sẽ chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại

Hình ảnh - Mạch điện cảm biến kích nổ

- Cảm biến vị trí trục cam, vị trí trục khuỷa ( Crankshaft Position sensor and Camshaft Position Sensor )

Hình ảnh - Vị trí đặt cảm biến

Cảm biến vị trí trục cam: một tín hiệu điện AC được tạo ra phù hợp với tốc độ trục cam Khi trục cam quay nhanh hơn thì tần số AC được tạo ra cũng tăng Công dụng của cảm biến này là để ECM xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun

Cảm biến vị trí trục khuỷu: ECM sử dụng tín hiệu cảm biến tốc độ trục khuỷu để nhận biết tốc độ của động cơ, vị trí trục khuỷu và sự bỏ máy của động cơ Tín hiệu được gọi là tín hiệu NE Tín hiệu NE kết hợp với tín hiệu G chỉ ra được vị trí của xy lanh ở trong kỳ nén và ECM xác định được thứ tự đánh lửa của động cơ

Những khoảng hở tuần hoàn trên biểu đồ tín hiệu rô-to là do răng tín hiệu bị khuyết Những khoảng hở đó được ECM sử dụng để nhận biết vị trí trục khuỷu Khi kết hợp với tín hiệu G, ECM có thể xác định được vị trí của xy lanh và thì của nó

Hình ảnh - Dạng sóng đầu ra của cảm biến

Hình ảnh - Cảm biến vị trí trục cam, trục khuỷu

- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ( Coolant Temperature Sensor )

Hình ảnh - Mạch điện và đặc tính cảm biến nhiệt độ nước làm mát

30 Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ, nó làm bằng vật liệu có hệ số điện trở âm Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp gởi đến ECM

ECM gởi một điện áp từ bộ ổn áp qua điện trở giới hạn dòng (điện trở này có giá trị không đổi) tới cảm biến rồi về ECM và ra mass Nối song song với cảm biến là một bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự thành số (bộ chuyển đổi A/D) Bộ chuyển đổi A/D sẽ đo điện áp rơi trên cảm biến

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở của cảm biến cao và điện áp đặt giữa hai đầu của bộ chuyển đổi A/D cao Tính hiệu điện áp cao được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý sẽ thông báo cho ECM biết động cơ đang lạnh ECM sẽ tăng lượng xăng phun cải thiện tính năng hoạt động khi động cơ lạnh

Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm,điện áp đặt giữa hai đầu của bộ chuyển đổi A/D giảm Tín hiệu điện áp giảm sẽ báo cho ECM biết động cơ đang nóng, ECM sẽ giảm lượng xăng phun

Hình ảnh - Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

- Cảm biến vị trí bướm ga ( Throttle Position Sensor )

Cảm biến vị trí bướm ga có chức năng xác định vị trí của bướm ga và gửi thông tin về bộ xử lý trung tâm để giúp điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tối ưu theo độ mở bướm ga

Hình ảnh - Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga

Khi bướm ga mở làm các nam châm quay theo, từ đó các nam châm này thay đổi vị trí của chúng Vào lúc đó, IC Hall nhận biết sự thay đổi từ thông gây ra nhờ sự thay đổi của vị trí các nam châm và tạo ra điện áp của hiệu ứng Hall từ đó các cực VTA1 và VTA2 thay đổi theo mức điện áp này Tín hiệu được truyền đến ECM động cơ giống tín hiệu mở bướm ga

- Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp

Hình ảnh - Cấu tạo cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp

Tấm silicon (hay còn gọi là màng ngăn) dày ở hai mép ngoài và mỏng hơn ở giữa Một mặt của tấm silicon tiếp xúc với buồng chân không, mặt còn lại nối với đường ống nạp Bằng cách so sánh áp suất trong buồng chân không và áp suất trong đường ống nạp, chip silic sẽ thay đổi điện trở của nó khi áp suất trong đường ống nạp thay đổi Sự dao động của tín hiệu điện trở này được chuyển hóa thành một tín hiệu điện áp gửi đến ECM động cơ ở cực PIM Áp suất đường ống nạp có liên quan trực tiếp đến tải động cơ ECM cần biết áp suất của đường ống nạp để tính toán lượng nhiên liệu cần thiết phun vào xy lanh và góc đánh lửa sớm cơ bản

Hình ảnh - Mạch điện cảm biến áp suất đường ống nạp

- Cực VC của ECM cung cấp điện áp 5V cho cảm biến

- Cực PIM gửi tín hiệu điện áp về ECM

- Cực E2 của ECM nối mass cho cảm biến

Tín hiệu điện áp của cảm biến là cao nhất khi áp suất trong đường ống nạp là lớn nhất (công tắc máy ON, động cơ OFF hoặc khi bướm ga được mở rông một cách đột ngột) Tín hiệu điện áp là thấp nhất khi cánh bướm ga đóng hoặc giảm tốc

Sơ đồ mạch điện điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu:

Hình ảnh - Sơ đồ mạch điện hệ thống cung cấp nhiên liệu

Hệ thống phun xăng trên xe được điều khiển bởi ECM (Engine Control Module) và được kết nối bằng 2 giắc kí hiệu A13 và A14

Hình ảnh - ECU trên động cơ

2.7 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng

Xăng sẽ được bơm tiếp vận ở thùng xăng bơm xăng đi qua lọc xăng và đến bơm cao áp Bơm cao áp sẽ được dẫn động bằng trục cam của động cơ khi hoạt động Khi bơm cao áp hoạt động thì nhiên liệu sẽ được bơm cao áp tang áp suất lên khoảng 200 bar và được tích lại trong ống rail Sau khi nhận được các tín hiệu của các cảm biến như: cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến lưu lượng khí nạp,… thì hộp ECU sẽ xử lý tín hiệu và điều khiển mạch điện kim phun, đánh lửa hoạt động Thời gian phun và lưu lượng phun nhiên liệu sẽ được ECU tính toán chính xác nhất để tang công suất động cơ và tiết kiệm nhiên liệu nhất Khi cảm biến áp suất nhiên liệu trên ống rail có áp suất lớn hơn định mức quy định thì ECU sẽ điều khiển lượng nhiên liệu bơm vào bơm cao áp ít lại để giảm áp suất trên ống rail

Ưu và nhược điểm của hệ thống phun xăng trực tiếp GDI

- Tỉ số nén được tăng lên: hệ thống phun xăng trực tiếp GDI có tỉ số nén cao hơn hệ thống phun xăng đa điểm thông thường Do vậy áp suất nén cũng được tăng theo

- Nhờ phun nhiên liệu trực tiếp với áp suất cao, nhiên liệu tơi hơn, hạt nhỏ mịn hơn nên dễ dàng bốc hơi Khi nhiên liệu bốc hơi như vậy sẽ hấp thụ nhiệt lượng làm cho nhiệt độ khí nạp thấp hơn Nhiệt độ khí nạp thấp làm cho lượng không khí nạp vào cao hơn dẫn đến tăng hiệu suất nạp Tăng hiệu suất nạp sẽ làm tăng hiệu suất của động cơ 6 - 14% Bên cạnh đó giảm nhiệt độ khí nạp còn giúp giảm hiện tượng kích trong khi động cơ này rất dễ bị kích nổ bởi có tỉ số nén cao

- Hiệu quả quét sạch khí cháy được cải thiện nhờ tăng góc trùng điệp xupap giúp khí nạp được sạch hơn

- Nhiệt độ khí xả tăng nhanh rút ngắn thời gian nung nóng bầu catalytic làm giảm lượng khí thải độc hại thải ra môi trường Lượng nhiên liệu được đốt cháy gần như tối ưu làm giảm khí thải 50%

- Tăng công suất và mô men trong khi kích thước động cơ nhỏ hơn

- Hiệu suất động cơ cao giúp tăng tính kinh tế nhiên liệu từ 8 – 22%

+ Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm cũng có những hạn chế của loại động cơ này

- Tăng tải điện cho kim phun

- Các chi tiết phụ tùng đắc đỏ

- Rất nhiều chi tiết bắt buộc phải dùng 1 lần:

- Công nghệ mới đòi hỏi phải đào tạo kỹ thuật nhiều

- Đòi hỏi bảo dưỡng đúng và chính xác

- Cần đến nhiều công cụ hỗ trợ, các dụng cụ chuyên dùng trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa động cơ

So sánh giữa động cơ sử dụng hệ thống phun xăng trực tiếp GDI và động cơ sử dụng hệ thống phun xăng điện tử EFI

tr ự c ti ế p GDI và đ ộ ng c ơ s ử d ụ ng h ệ th ố ng phun xăng đi ệ n t ử EFI

Sự khác biệ t chính giữ a độ ng cơ EFI và độ ng cơ GDI là trong việ c hình thành hỗ n hợ p đư ợ c minh họ a như hình 1.3 Trong độ ng cơ EFI, kim phun đư ợ c gắ n trên đư ờ ng ố ng nạ p gầ n vớ i cổ góp hút riêng củ a xi lanh trư ớ c xupap nạ p và nhiên liệ u đư ợ c phun vào trong đư ờ ng ố ng nạ p củ a mỗ i xilanh, hỗ n hợ p (nhiên liệ u-không khí) đư ợ c hình thành phía ngoai buồ ng đố t Còn ở độ ng cơ GDI thì kim phun nhiên liệ u đư ợ c gắ n trự c tiế p vào trong buồ ngcháy vớ i áp suấ t phun lớ n và xăng đư ợ c phun thẳ ng vào buồ ng cháy củ a các xy-lanh Như vậ y hệ thố ng GDI hỗ n hợ p (nhiên liệ u-không khí) sẽ hình thành bên trong buồ ng cháy Trong quá trình phun, nhiên liệ u đư ợ c phun theo các giai đoạ n khác nhau tùy theo chế độ tả i

Hình ảnh - So sánh về sự hình thành hỗn hợp của EFI và GDI

Cấu tạo: Động cơ phun xăng trực tiếp GDI bao gồm những bộ phận hoạt động ở áp suất cao: bơm nhiên liệu áp suất cao (ở áp suất 4-20MPa), áp suất đường ống phân

40 phối cao (4-13 MPa), có thêm cảm biến áp suất nhiên liệu, các chất xúc tác, ở bộ xử lý khí thải thìcó bố trí thêm một bộ xúc tác nữa, đỉnh piston là lồi-lõm… Động cơ EFI: áp suất bơm khoảng chừng 0.5MPa, áp suất đường ống phân phối từ 0.25-0.3MPa, đỉnh piston thường là đỉnh bằng hoặc lồi…

Phun trực tiếp xăng vào xi-lanh của động cơ GDI loại bỏ màng nhiên liệu tích hợp trên đường nạp và việc nhiên liệu làm ướt thành xilanh tại cổng nạp, trong khi việc điều khiển khả năng phun nhiên liệu cho mỗi lần đốt tốt hơn động cơ EFI Động cơ GDI cung cấp khả năng đốt cháy nghèo tốt hơn, ít sự không đồng nhất giữa các xi lanh trong tỷ lệ không khí-nhiên liệu

Phun trực tiếp xăng với việc làm giàu kinh tế nhiên liệu khi khởi động lạnh ít hơn hoặc không cần làm đậm nhiên liệu và giảm đáng kể lượng khí hydro cacbon không cháy (UBHC) trong quá trình chuyển tải Một ví dụ việc so sánh về số lượng nhiên liệu cần thiết để bắt đầu khởi động động cơ GDI và EFI được cung cấp trong hình 2.8 Khá hiển nhiên rằng động cơ GDI đòi hỏi nhiên liệu ít hơn nhiều để khởi động động cơ và đó là sự khác biệt trong các yêu cầu nhiên liệu tối thiểu trở nên lớn hơn khi giảm nhiệt độ môi trường xung quanh

Hình ảnh - So sánh lượng nhiên liệu cần thiết cho việc khởi động động cơ

Một hạn chế khác của động cơ EFI là việc điều chỉnh bướm ga để kiểm soát khả năng tải trọng động cơ Mặc dù việc điều chỉnh bướm ga là một cơ chế tốt và đáng tin cậyđể kiểm soát tải trọng động cơ EFI nhưng sự mất mát nhiệt động lực học khi điều chỉnh galà khá lớn Bất kỳ hệ thống nào mà có điều chỉnh mức độ tải

41 sẽ dẫn tới sự mất mát nhiệt động lực học đi kèm với tổn thất trong chu kỳ bơm và sẽ dẫn tới suy giảm hiệu suất nhiệt ở mức độ thấp của tải trọng động cơ Còn động cơ GDI không dùng bướm ga để điều chỉnh lượng khí nạp như động cơ xăng dùng chế hoà khí (Việc phân lớp hỗn hợp không phải là tối ưu ở tất cả các chế độ hoạt động của động cơ nên sẽ có việc lựa chọn chế độ hòa trộn hỗn hợp phù hợp với điều kiện hoạt động động cơ, còn "không dùng bướm ga để điều chỉnh lượng khí nạp" là trong trường hợp chọn chế độ phân lớp hỗn hợp Lúc này bướm ga sẽ gần như là nằm song song thành ống nạp và ít cản gió trên đường nạp) nên đường nạp thông thoáng như đường nạp của động cơ Diezel Động cơ GDI thay đổi lượng nhiên liệu phun vào buồng cháy tuỳ thuộc vào công suất cần thiết Nguyên lý điều chỉnh này cũng giống như nguyên lý làm việc của động cơ diesel là điều chỉnh nhiên liệu để có các tỷ lệ hoà khí khác nhau.

NHỮNG HƯ HỎNG VÀ CÁCH BẢO DƯỠNG CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG

Các hư hỏng thường gặp

Các hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng của hệ thống phun xăng GDI

Hiện tượng Nguyên nhân Động cơ không khởi động được

 Do bơm nhiên liệu ở thùng xăng không hoạt động dẫn đến xăng không được cung cấp đến bơm cao áp

 Do các kim phun không được cung cấp tín hiệu điện dẫn đến kim phun không hoạt động và không có xăng được cung cấp vào buồng đốt

 Do cảm biến áp suất nhiên liệu bị hư hỏng dẫn đến báo sai áp suất trong ống phân phối và ECU điều khiển hồi xăng về thung chứa Động cơ hoạt động rung giật

 Nguyên nhân có thể do lọc thô lâu ngày đóng cặn bẩn dẫn đến bị nghẹt và xăng cung cấp không đủ cho đông cơ

 Có thể do 1 hoặc 2 kim phun bị mất tín hiệu hoặc kim phun bị hư hỏng dẫn đến động cơ bị rung giật Động cơ tăng tốc kém

 Do bơm cao áp tạo ra áp suất nhiên liệu yếu nên lượng nhiên liệu phun không đủ làm cho động cơ hoạt động yếu

 Do lọc nhiên liệu bị cặn bả làm nghẹt

 Do đường ống của hệ thống nhiên liệu bị tắc nghẽn hoặc gấp khúc Động cơ bị tắt máy khi đang hoạt động

 Do nhiên liệu không được cung cấp cho động cơ

 Cảm biến vị trí trục cam, cảm biến vị trí trục khuỷu bị hư hỏng

Xe đang hoạt động và bị òa ga hoặc tăng tốc kém

 Do cảm biến bàn đạp chân ga bị hỏng hoặc cảm biến vị trí bướm ga hỏng Động cơ thải ra khói đen

 Do kim phun nhiên liệu bị rò rỉ nhiên liệu hoặc lâu ngày bị bụi bẩn đóng lại đầu béc phun gây tắc kim phun

 Do bơm cao áp yếu đi tạo ra áp suất thấp nên lượng nhiên liệu hòa phun xy lanh giảm làm sai tỷ lệ hòa trộn hỗn hợp nhiên liệu

 Do lọc gió động cơ bị bụi bẩn bám gây tắc nghẽn nên lượng không khí nạp cho động cơ bị thiếu

Khó khởi động khi động cơ nóng

 Do bơm nhiên liệu sau một thời gian hoạt động thì nóng lên và hoạt động yếu làm cho nguồn nhiên liệu cung cấp cho bơm cao áp bị thiếu Đồng hồ báo nhiên liệu bị sai  Do phao báo nhiên liệu được gắn ở bơm nhiên liệu báo sai Động cơ hoạt động ở chế độ không tải kém

 Do lọc không khí nạp bị bẩn

 Lượng nhiên liệu phun không chính xác hoặc nhiên liệu bị bẩn

 Kim phun có thể bị nghẹt hoặc phun không tơi nhiên liệu

 Cảm biến vị trí trục cam hoặc cảm biến vị trí trục khuỷu bị hư hỏng Động cơ tăng tốc bị giật

 Do cảm biến vị trí bướm ga bị hư hỏng

 Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga bị hư hỏng ở 1 khoảng ga Động cơ có tiếng gõ

 Nhiên liệu bị bẩn hoặc phun sai thời điểm

 Cảm biến vị trí trục cam bị hư hỏng nên báo sai thời điểm phun nhiên liệu

 Cảm biến vị trí trục khuỷu bị hư hỏng

 Nhớt động cơ bị thiếu

Tiêu hao nhiều nhiên liệu

 Lọc gió của động cơ bị nghẹt

 Lọc nhiên liệu bị nghẹt

 Rò rỉ nhiên liệu trên hệ thống

 Kim phun nhiên liệu bị rò rỉ

 Van định thời gian bị hư hỏng

 Lọc gió bị nghẹt hoặc bị bụi bẩn

 Phun sai lượng nhiên liệu hoặc nhiên liệu bị bẩn

 Cảm biến vị trí trục khuỷu bị hư hỏng

 Kim phun bị hư hỏng

 Cảm biến áp suất nhiên liệu bị hư hỏng

 Bộ chuyển đổi xúc tác bị tắc nghẽn

Khí thải có màu xanh

 Do nhớt của động cơ bị rò rỉ vào xy lanh động cơ

 Nhiên liệu phun không chinh xác hoặc bị ô nhiễm

 Mòn hoặc hư hỏng các rảnh pittong…

Chẩn đoán hư hỏng hệ thống

3.2.1 Bằng đèn báo động cơ

Khi khởi động động cơ nếu đèn báo động cơ trên đồng hồ táp lô sáng lên thể hiện xe đang bị lỗi ở các hệ thống của động cơ và rất có thể nó liên quan đến hệ thống phun xăng

Hình ảnh - Đèn check engine sáng báo hiệu có thể hệ thống phun xăng gặp sự cố

 Các dấu hiệu đèn Check Engine sáng và dựa vào tình trạng hoạt động của động cơ có thể chuẩn đoán do hệ thống phun xăng hư hỏng gây nên:

 Động cơ hoạt động rung giật

 Động cơ tăng tốc kém, tốc độ động cơ cầm chừng không ổn định

 Động cơ hoạt động ra khói đen

 Khó khởi động khi động cơ nguội

 Các nguyên nhân hệ thống phun xăng bị lỗi và đèn Check Engine sáng lên:

 Có một hoặc vài kim phun không hoạt động

 Áp suất nhiên liệu quá cao hoặc quá thấp

 Bơm cao áp nén nhiên liệu không đủ áp suất

 Kim phun phun không đúng lượng nhiên liệu hoặc sai thời điểm

3.2.2 Bằng máy chuẩn đoán Để kiểm tra chính xác hệ thống phun xăng đang gặp phải thì chúng ta phải sử dụng máy chuẩn đoán để kiểm tra Máy chuẩn đoán ô tô hay còn gọi là thiết bị đọc lỗi ô tô là loại máy được thiết kế với công nghệ hiện đại với một hệ thống chuẩn đoán lỗi chính xác và sửa chữa hoàn hảo Thiết bị này được tạo ra để đọc và hiển thị các vấn đề và các lỗi mà xe đang gặp phải Máy chẩn đoán Autel được dùng để xác định các lỗi liên quan đến các phần điện trên xe Hình bên dưới chính là máy Autel MaxiSys S906 là máy đọc lỗi thông minh có thể chẩn đoán, đọc lỗi hơn 80 hãng xe ô tô, xe vận tải, xe bus MaxiSys MS906 được trang bị chip vi xử lý Samsung Exynos Hexa-Core Processor (1.3GHz+1.7GHz), chạy trên hệ điều hành Android 4.4.2 KitKat, tích hợp camera 8.0 Megapixel siêu nét, kết nối wifi cực nhanh giúp người thợ có thể thao tác dễ dàng nhanh chóng

Hình ảnh - Máy chuẩn đoán Autel MaxiSys S906

Các bước để kiểm tra lỗi bằng máy chuẩn đoán gồm:

Bước 1: Bước đầu tiên cần làm đó là kết nối VCI vào giắc chẩn đoán OBD

II trên xe Hầu hết tất cả các giắc OBD II đều nằm ở vị trí dưới vô lăng Sau khi cắm vào giắc, VCI sẽ sáng đèn nguồn và hiển thị trên tablet

Hình ảnh - VCI kết nối thành công với máy chuẩn đoán Bước 2: Chọn vào ô Diagnostics để chuẩn đoán

Bước 3: Chọn hãng xe Audi trên màn hình

Hình ảnh - Chọn ô hãng xe Audi

Bước 4: Chọn Automatic Selection, bạn có thể nhập số VIN hoặc chọn Read để máy tự đọc số VIN của xe Sau khi máy đọc ra số VIN thì nhấn OK để xác nhận số VIN của xe, và bạn kiểm tra bảng thông số của xe hiện lên trên màn hình, nếu đúng thông số thì ta nhấn YES

Hình ảnh - Số VIN của xe

Bước 5: Chọn phần chẩn đoán Diagnoisis

Hình ảnh - Chọn ô Diagnoisis trên màn hình máy chẩn đoán

Bước 6: Chọn Auto Scan để máy tự chuẩn đoán

Hình ảnh - Chọn Auto Scan để máy chuẩn đoán tự động

Kiểm tra khắc phục hư hỏng

Bước 7: Sau khi máy chuẩn đoán quét qua các hộp trong xe thì các hộp trong xe bị lỗi sẽ hiện chữ Fault màu đỏ, chúng ta chọn vào các mục bị lỗi và xem máy chuẩn đoán báo mã lỗi xảy ra ở vị trí nào trên hệ thống phun xăng và tiến hành sửa chữa và xóa lỗi

Hình ảnh - Các mã lỗi hệ thống mà xe gặp phải sẽ hiển thị trên màn hình

3.3 Kiểm tra và khắc phục hư hỏng

3.3.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu

 Các dấu hiệu thường gặp khi cảm biến vị trí trục khuỷu bị hư hỏng:

- Xe không thể khởi động được hoặc khó khởi động

- Ở chế độ cầm chừng tua máy không ổn định và động cơ bị rung giật

- Khi tăng tốc thì xe bị ì máy và rung giật, hao xăng

Công tác chuẩn bị: Đồng hồ VOM, nguồn điện 12V, giắc cắm, tấm kim loại kích từ, thước lá Trước tiên hãy bật chìa khóa sang nút ON Tiếp theo hãy sử dụng đồng hồ đo xung để đo chân Signal khi đề máy, tín hiệu tương tự như trong phần thông số kỹ thuật (chân dương 12V, signal 5V và mát 0V) Và cuối cùng hãy phân tích tín hiệu cảm biến trục khuỷu bằng phương pháp phân tích dữ liệu Engine Speed Nếu trong quá trình kiểm tra cảm biến trục khuỷu bị hư hỏng thì sẽ có một số dấu hiện như: động cơ khó khởi động, trên bảng taplo đồng hồ vòng tua không

51 báo, điện trở của 2 chân lúc nguội sẽ báo từ 900 – 1600 ohmvà lúc nóng từ 1200 – 1900 Ohm

Kiểm tra khe hở của cảm biến với vòng răng kích từ Khe hở tiêu chuẩn là từ 0,5- 1,5mm

Nếu như không có tín hiệu vòng tua máy, kiểm tra giắc cảm biến có bị hỏng hoặc tiếp xúc kém hay không Kiểm tra khe hở giữa cảm biến và vành răng có quá lớn hay quá nhỏ hay không Bánh răng kích từ có bị gãy hay hư hỏng gì hay không

 Khắc phục hư hỏng: o Trong quá trình kiểm tra nếu cảm biến bị hư hỏng thì ta thay thế bằng cảm biến mới o Nếu kiểm tra khe hở của cảm biến với banh răng kích từ quá lớn thì cần điều chỉnh lại khe hở từ 0.5-1.5mm o Kiểm tra các giắc điện của cảm biến để đảm bảo giắc điện không bị lỏng o Thay thế banh răng kích từ nếu banh răng kích từ bị gãy răng, nếu bánh răng kích từ bị cong vênh thì ta làm phẳng lại

3.3.2 Cảm biến vị trí bướm ga Động cơ có thể xuất hiện các tình trạng sau nếu tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga bất thường:

 Nhiên liệu tiêu hao tăng đột biến

 Tốc độ không tải không ổn định

 Nồng độ HC, CO trong khí thải cao

Các nguyên nhân thường gặp khi cảm biến vị trí bướm ga bị hư hỏng

 Đứt dây tín hiệu của cảm biến

 Mòn mạch trở than hoặc IC hall hư hỏng

 Dây tín hiệu chạm mát, chạm dương

 Trong quá trinh vệ sinh họng ga thì ta làm cho bướm ga bị quay 1 góc và

52 khi gắn họng ga lại thì xe có hiện tượng xe bị òa ga hoặc ở garanti thì động cơ có tua máy không ổn định

 Họng ga lâu ngày bị bụi bẩn làm bướm ga đóng không hết làm cho bướm ga bị lệch dẫn đến tín hiệu của cảm biến vị trí bướm ga gửi về hộp ECU bị sai

Công tác chuẩn bị: Đồng hồ VOM, máy chuẩn đoán, nguồn điện 5V, giắc cắm

Hình ảnh - Máy chẩn đoán Autel Hình ảnh - Đồng hồ vạn năng

1) Việc đầu tiên bạn cần làm là rút giắc điện của cảm biến

2) Sau đó tiến hành sử dụng đồng hồ VOM kiểm tra chân mát và chân nguồn của cảm biến có nguồn 5V hay không

3) Sau khi kiểm tra chân nguồn 5V và chân mát thì ta kiểm tra chân tín hiệu bằng cách di chuyển vị trí của bướm ga Giá trị điện áp phải tăng dần hoặc giảm dần tại chân tín hiệu khi cánh bướm ga thay đổi độ mở và không bị gián đoạn ở điểm nào

4) Dùng máy chuẩn đoán để đọc các mã lỗi của bướm ga, mã cảm biến vị trí bướm ga phổ biến nhất là P0122 - Cảm biến vị trí bướm ga / Switch A Circuit Low Input Nó được kích hoạt khi ECU phát hiện ra rằng mạch TPS A đang tạo ra điện áp thấp hơn mong đợi

Các mã lỗi thường gặp khác:

 P0120 - Cảm biến vị trí bướm ga / Công tắc A Trục trặc mạch

 P0121 - Cảm biến vị trí bướm ga / Công tắc A Dải mạch / Vấn đề hiệu suất

 P0123 Cảm biến vị trí bướm ga / Công tắc A Mạch đầu vào cao

 P0124 Cảm biến vị trí bướm ga / Công tắc A ngắt mạch

Nếu cảm biến sau khi kiểm tra có dấu hiệu bị hư hỏng thì ta nên thay thế bằng cảm biến mới

Nếu sau khi kiểm tra cảm biến không bị hư hỏng thì ta sử dụng máy chuẩn đoán để reset lại cảm biến vị trí bướm ga và đồng thời xóa đi các lỗi của xe

Dùng dung dịch vệ sinh chuyên dụng để vệ sinh bướm ga trước khi lắp họng ga vào động cơ

 Các dấu hiệu của động cơ khi bơm xăng bị hư hỏng:

 Động cơ không thể khởi động

 Khi động cơ hoạt động nóng thì động cơ bị rung giật hoặc tắt máy Xe khó nổ vào buổi sáng

 Xe đang chạy thì tắt máy

 Sáng sớm đề xe thì động cơ không hoạt động và phải ON OFF chìa khóa 3-4 lần đề lại thì động cơ mới nổ

 Các nguyên nhân dẫn đến bơm nhiên liệu hư hỏng:

 Lỏng giắc điện của bơm

 Không có nguồn điện cung cấp cho bơm

 Bơm xăng sau quá trình hoạt động lâu ngày thì bị bám bụi và mài mòn, thời gian hoạt động kéo dài làm quá tải làm cho bơm nhiên liệu hoạt động kém

 Van 1 chiều trong bơm nhiên liệu bị hư khiến nhiên liệu bị chảy về bình xăng khi bơm không hoạt động

 Nguồn điện cung cấp cho bơm nhiên liệu bị sụt áp làm cho bơm nhiên liệu hoạt động kém

 Kiểm tra và khắc phục hư hỏng:

Công tác chuẩn bị dụng cụ: đồng hồ VOM, đồng hồ đo áp suất nhiên liệu, các đường ống mềm và đầu nối

Hình ảnh - Bộ dụng cụ kiểm tra áp suất nhiên liệu

Kiểm tra nguồn điện cung cấp cho bơm nhiên liệu: dùng đồ hồ VOM kiểm tra giắc điện cung cấp nguồn cho bơm, nếu chân dương cấp nguồn 12V và chân mát 0V thì nguồn điện cung cấp bình thường

Kiểm tra áp suất của bơm nhiên liệu:

1 Tháo ống nhiên liệu cung cấp ở chỗ bầu lọc nhiên liệu và nối với đồng hồ đo áp suất vào hệ thống của động cơ

2 Khởi động động cơ và cho động cơ hoạt động không tải

3 Đọc thông số trên đồng hồ áp suất nhiên liệu (6.2±0.1 bar maximum)

4 Cho động cơ dừng hoạt động

5 Tháo đồng hồ đo áp suất nhiên liệu khỏi hệ thống

Nếu áp suất khi đồng hồ đo được nhỏ hơn áp suất quy định của nhà sản xuất thì nên bảo dưỡng và vệ sinh lại bơm do hoạt động lâu ngày bị yếu và mài mòn Sau quá trinh bảo dưỡng và vệ sinh thì ta kiểm tra lại áp suất của nhiên liệu, nếu áp suất không đủ theo quy định thì nên thay thế bơm nhiên liệu mới

 Các dấu hiệu thường gặp khi kim phun bị hư hỏng:

 Động cơ hoạt động bị rung giật

 Động cơ hoạt động có nhiều khói đen

 Động cơ không thể khởi động

 Các hư hỏng thường gặp của kim phun:

 Kim phun bị tắc nghẽn vòi phun

 Kim phun không thể phun nhiên liệu

 Kim phun phun không tơi

 Kim phun bị rò rỉ nhiên liệu

 Cách kiểm tra, sửa chữa kim phun:

Công tác chuẩn bị: máy chẩn đoán, thiết bị vệ sinh vòi phun, đồng hồ vạn năng, thiết bị đo lường mức phun nhiên liệu của kim phun

Hình ảnh - Thiết bị kiểm tra và vệ sinh kim phun

 Kiểm tra hoạt động của kim phun:

 Kiểm tra âm thanh hoạt động phát ra từ mỗi kim phun

 Khởi động động cơ, dùng ống nghe để kiểm tra xem kim phun có hoạt động hay không Nếu kim phun không hoạt động thì kiểm tra giắc điện của kim phun có lỏng hay không

 Kiểm tra điện trở kim phun:

 Tháo giắc điện cấp nguồn cho kim phun

 Dùng đồng hồ VOM để đo điện trở giữa các chân của kim phun

 So sánh giá trị đo được với giá trị tiêu chuẩn, nếu giá trị của điện trở không đạt yêu cầu thì thay kim phun mới Điện trở của kim phun đạt chuẩn là 2,6- 16,3Ω

 Kiểm tra lưu lượng phun:

 Tháo cực âm ắc quy

 Tháo các kim phun ra khỏi động cơ

 Gá các kim phun lên lên kệ chuyên dùng

 Cho mỗi kim phun vào trong 1 ống nghiệm khác nhau

 Kiểm tra lưu lượng phun của các kim phun và so sánh lượng phun nhiên liệu với nhau

 Lượng phun của các kim phun từ 39-49cc trong khoảng 15 giây, sự chênh lệch giữa các kim phun phải nhỏ hơn 5cc

 Kiểm tra nguồn cấp cho kim phun:

 Tháo giắc điện cấp cho kim phun

 Cho động cơ khởi động và tiến hành đo điện áp của 2 chân giắc cấp nguồn

 Điện áp quy định của kim phun khi nhấc kim phun là 90-100V và cường độ dòng điện khoảng 10A

 Sử dụng máy chuẩn đoán để kiểm tra các mã lỗi của kim phun và khắc phục các mã lỗi đó

 Các mã lỗi kim phun thường gặp phải:

 P0087 Fuel system pressure too low : áp suất hệ thống nhiên liệu thấp

 P0088 Fuel system pressure too high : áp suất hệ thống nhiên liệu cao

 P0191 Fuel pressure sensor range/performance problem

3.3.5 Kiểm tra bơm cao áp

Các dấu hiệu động cơ gặp phải khi bơm cao áp hư hỏng:

 Động cơ khó khởi động

 Xe tăng tốc kém và không đạt công suất tốt nhất

 Xe không khởi động được

Các nguyên nhân bơm cao áp bị hư hỏng: Mòn pít tông xy lanh, van định lượng nhiên liệu bị hư hỏng, chụp con lăn bị hư

Kiểm tra và sữa chữa:

Trước khi kiểm tra bằng máy móc và các dụng cụ chuyên nghiệp thì chúng ta kiểm tra bằng cách quan sát trực quan kĩ bơm cao áp xem có rò rỉ nhiên liệu

 Đồng hồ đo áp suất cao

 Van định lượng nhiên liệu

 Các chụp kín bảo vệ các đầu nối

 Các ống nối và ống nghiệm

1 Sử dụng máy chuẩn đoán để xem thông số áp suất nhiên liệu

2 Tháo tất cả các ống nối giữa ống rail và vòi phun

3 Gắn van định lượng nhiên liệu vào các đường ống nối nối các đầu nối trên ống rail

4 Tháo cảm biến áp suất ống rail và lắp đồng hồ đo áp suất cao vào ống rail ở vị trí cảm biến vừa tháo

5 Cho động cơ quay khoảng 5-10s và xem thông số đồng hồ áp suất cao

6 So sánh áp suất xem trên đồng hồ với áp suất lúc kiểm tra bằng máy chuẩn đoán, nếu thông số khác nhau thì cảm biến áp suất nhiên liệu bị hư hỏng Trường hợp cả hai thông số không nằm trong khoảng 40-120 bar thì bơm cao áp bị hư hỏng

Các chú ý về việc kiểm tra và sửa chữa bơm cao áp:

 Có nguy cơ bị thương do rò rỉ nhiên liệu

 Trước khi sửa chữa hệ thống nhiên liệu, hãy đảm bảo giảm áp suất nhiên liệu

 Mang kính bảo hộ và quần áo bảo hộ

 Vệ sinh sạch sẽ bề ngoai bơm cao áp trước khi tháo lắp

 Trước khi thay thế, phải ngắt kết nối điện của bơm cấp liệu trước khỏi hệ thống điện của xe hoặc phải ngắt ắc quy

XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG – ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ

Ý tưởng thiết kế

Hệ thống phun xăng đánh – đánh lửa điện tử ngày nay được sử dụng rất thông dụng trên các hãng xe như Toyota, Honda… Đề tài Xây Dựng Mô Hình Hệ Thống Phun Xăng – Đánh Lửa Điện Tử phù hợp với nhu cầu hiện tại để áp dụng mô hình vào việc sửa chữa, bảo dưỡng và có nhiều hướng phát triển mô hình hơn sau này

Mục đích của việc xây dựng mô hình hệ thống phun xăng – đánh lửa điện tử:

 Tóm gọn lại nguyên lý hoạt động của hệ thống trên mô hình thực tế

 Giúp ta hiểu một cách tổng quan, sâu sắc và thực tế hơn về hệ thống điện, điện tử trên động cơ (đặc biệt là hệ thống phun xăng – đánh lửa điện tử)

 Thực hành kiểm tra, chuẩn đoán hư hỏng hệ thống điện-điện tử của động cơ ngay trên mô hình

 Do mô hình là một thiết bị sử dụng trong công tác học tập và giảng dạy nên có những yêu cầu sau:

 Phải thể hiện rõ ràng, dễ hiểu nguyên lý mà nó trình bày

 Dễ dàng sử dụng và điều khiển

 Kích thướt và khối lượng không lớn lắm

 Có độ bền vững cao, hoạt động tin cậy và ổn định.

Chuẩn bị đề tài

Để thực hiện đề tài mô hình phun xăng – đánh lửa điện tử thì em đã tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu, mô hình khác nhau Đề tài mô hình phun xăng – đánh lửa cần nhiều phần tử để thiết kế mô hình nên việc đầu tiên cần làm là chuẩn bị đầy đủ các phần tử Sau khi chuẩn bị đầy đủ các phần tử thì chúng em tiến hành thiết kế cách trình bày mô hình sao cho chi phí thấp, nhỏ gọn và dễ dàng thực hiện mô hình.

Triển khai mô hình

4.3.1 Các phần tử xây dựng mô hình phun xăng - đánh lửa điện tử

Với mô hình hệ thống phun xăng - đánh lửa điện tử thì nhóm chúng em sử dụng kim phun của xe Toyota Vios 2010

Chức năng của kim phun: phun nhiên liệu ở dạng sương tơi để nhiên liệu hòa trộn tốt nhất với không khí để tạo ra hỗn hợp nhiên liệu tốt nhất

Hình ảnh - Kim phun xe Toyota Vios 2010

Hình ảnh - Môbin đánh lửa của xe Toyota Vios 2010

Mô bin đánh lửa có tác dụng cung cấp nguồn điện cao áp cho bugi để bugi có thể đánh lửa đốt cháy hòa khí Môbin mà chúng em sử dụng trong mô hình phun xăng – đánh lửa điện tử là môbin của xe Toyota Vios 2010

Chức năng: Bugi có tác dụng phát ra tia lửa điện dùng để đánh lửa đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu, bugi sử dụng trong mô hình hệ thống phun xăng – đánh lửa điện tử của nhóm chúng em là loại bugi NGK sử dụng cho các loại xe ô tô con thông dụng ở Việt Nam hiện nay

Cấu tạo: Bugi đanh lửa bao gồm các thanh phần sau: đầu nối, lõi đồng, vỏ sứ cách điện, điện trở, điện cực trung tâm

4.3.1.4 Hộp ECU điều khiển động cơ của xe Toyota Vios 2010

ECU ô tô viết tắt của cụm từ Electronic Control Unit, là bộ tổ hợp vi mạch điện tử được trang bị trên xe hơi với nhiệm vụ nhận biết, phân tích tín hiệu để điều khiển và chi phối toàn bộ hoạt động của động cơ Cấu thành nên ECU là các con chip máy tính đã được lập trình sẵn giúp xử lý và kiểm soát dữ liệu một cách nhanh chóng, hiệu quả

Nguyên lý hoạt động: ECU hoạt động được một phần là do cảm biến tốc độ của động cơ và các piston Sự phụ thuộc lẫn nhau này sẽ hỗ trợ ECU xác định được

Hình ảnh - Bugi NGK sử dụng trong mô hình

Hình ảnh - Hộp ECU điều khiển động cơ của xe Toyota Vios 2010 hình 4 1

63 thời điểm phun xăng, đánh lửa để nâng cao hiệu suất xe và đảm bảo khả năng tối ưu nhiên liệu ECU ô tô hoạt động theo ba giai đoạn cụ thể như sau: Đầu vào: ECU ô tô thu thập thông tin từ các thiết bị cảm biến (cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến tốc độ, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, ), tín hiệu bật, tắt và dữ liệu từ các mô-đun khác trong ô tô

Xử lý: Sau khi thu thập dữ liệu, bộ xử lý bắt đầu xác định các thông số kỹ thuật đầu ra theo chỉ dẫn của phần mềm được lưu trữ trong thiết bị Tiếp đó, ECU sẽ tính toán để đưa ra quyết định về hoạt động phù hợp cho từng bộ phận Đầu ra: ECU ô tô tiến hành các công việc điều khiển và quản lý tất cả mọi hoạt động của động cơ thông qua việc tiếp nhận dữ liệu các cảm biến, bao gồm:

 Đưa ra lượng công suất chính xác để đảm bảo động cơ vận hành hiệu quả

 Kiểm soát độ rộng xung của kim phun nhiên liệu để điều chỉnh thời gian kim phun mở

 Dựa trên tín hiệu nhận được từ các loại cảm biến để quyết định thời điểm hoạt động chính xác của hệ thống đánh lửa

 Dùng mô tơ điều khiển bướm ga giúp các góc mở của bộ phận này đạt đến mức giá trị tối ưu

4.3.1.5 Cảm biến vị trí trục khuỷu

Chức năng: Cảm biến vị trí trục khuỷu dùng để ECU xác định được tốc độ động cơ và vị trí piston của các xy lanh để ECU điều khiển phun xăng và đánh lửa đúng thời điểm.Cảm biến vị trí trục khuỷu sử dụng trên mô hình là loại cảm biến điện từ,có nguồn cung cấp cho cảm biến là 5V và một chân tín hiệu truyền về hộp ECU dạng xung hình sin và cao nhất là 5V và thấp nhất 0V

Hình ảnh - Cảm biến vị trí trục khuỷu của xe Toyota Vios 2007

4.3.1.6 Module điều khiển tốc độ động cơ

Hình ảnh - Module điều khiển tốc độ động cơ

Module điều khiển tốc độ động cơ có chức năng giúp điều chỉnh tốc độ động cơ theo tùy ý Trong mô hình hệ thống phun xăng - đánh lửa điện tử sử dụng module điều khiển tốc độ động cơ giúp chúng ta có thể giả lập được tốc độ quay của động cơ, khi động cơ có gắn bánh răng kích từ thì cảm biến vị trí trục khuỷu sẽ nhận được tín hiệu động cơ quay chậm hay nhanh để hộp ECU điều khiển thời điểm phu xăng và đánh lửa

Thông số kĩ thuật của module:

 Điện áp hoạt động: 1.8~12VDC

 Điều chỉnh tốc độ bằng volume

Trong mô hình hệ thống phun xăng – đánh lửa điện tử thì chúng em sử dụng một motor 775 12V để giả lập tốc độ quay của động cơ Motor sử dụng nguồn điện 12V và có tốc độ quay tối đa 8000 v/p

Hình ảnh - Motor 775 12V giả lập tốc độ quay của động cơ

4.3.1.8 Cảm biến vị trí trục cam

Cảm biến vị trí trục cam có nhiệm vụ xác định vị trí piston của từng xy lanh để ECU điều khiển việc phun xăng và đánh lửa đúng thời điểm

Hình ảnh - Cảm biến vị trí trục cam xe Toyota Vios 2010

4.3.1.9 Cảm biến lưu lượng gió nạp MAF

Hình ảnh - Cảm biến lưu lượng gió nạp xe Toyota Vios 2010

Cảm biến đo gió dùng để đo lượng gió nạp vào xy lanh của động cơ từ đó ECU có thể điều khiển lượng xăng phun phù hợp với lượng gió nạp vào Cảm biến có 5 chân bao gồm: 1 chân B+, 1 chân E2, 1 chân VG, 1 chân E2G, 1 chân THA

4.3.1.10 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát có chức năng truyền tín hiệu về hộp ECU để hộp ECU điều khiển điều chỉnh góc đánh lửa sớm và thời gian phun nhiên liệu Ngoài ra nó còn giúp điều khiển quạt làm mát động cơ và giải nhiệt nước làm mát

Hình ảnh - Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Toyota Vios 2010

Cảm biến oxy có chức năng đo lượng khí oxy có trong khí thải để hộp ECU điều khiển lượng phun xăng cho phù hợp, tránh gây lãng phí nhiên liệu và đảm bảo các yêu cầu về khí thải khi thải ra môi trường

Hình ảnh - Cảm biến oxy của xe Toyota Vios 2010

Bơm xăng có chức năng bơm nhiên liệu từ thùng chứa xăng lên ống phân phối để cung cấp xăng cho kim phun hoạt động

Hình ảnh - Bơm xăng xe Toyota Vios 2010

4.3.2 Trình tự các bước xây dựng mô hình Để mô hình hoạt động phải có đủ hai phần: Phần cứng (khung mô hình) và phần mềm (chương trình điều khiển mô hình) Dưới đây là sơ lược các bước để xây dựng một mô hình hoàn thiện:

B1: Chuẩn bị đầy đủ các thiết bị phục vụ quá trình xây dựng mô hình ở phần 4.1

B2: Tiến hành thiết kế và lắp ráp khung mô hình

B3: Xây dựng chương trình điều khiển cho mô hình

B4: Lắp các thiết bị vào các vị trí đã thiết kế lên khung

B5: Sau khi hoàn thiện, cho chạy thử mô hình và kiểm tra các lỗi nếu có

4.3.2.1 Thiết kế và lắp ráp khung mô hình

Yêu cầu khung mô hình:

 Kết cấu chắc chắn, khối lượng nhẹ

 Độ lớn và chiều cao của khung phải bố trí hợp lý để lắp các thiết bị lên khung

 Màu sắc đẹp mắt, giá thành hợp lý

Vật liệu chế tạo khung:

Tiêu đề	Khai Thác Hệ Thống Phun Xăng Trực Tiếp Trên Xe Audi. Thiết Kế Mô Hình Hệ Thống Phun Xăng – Đánh Lửa Điện Tử
Tác giả	Nguyễn Đức Huy
Người hướng dẫn	ThS. Cao Đào Nam
Trường học	Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Cơ Khí
Thể loại	luận văn tốt nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	4,39 MB