chủ đề hệ thống phun xăng trực tiếp trên xe huyndai santafe 2019

BỘ LAO ĐỘNG -THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CHUYÊN ĐỀ 1: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG THẾ HỆ MỚI CHỦ ĐỀ: HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP TRÊN XE HU

BỘ LAO ĐỘNG -THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CHUYÊN ĐỀ 1: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG THẾ HỆ MỚI

CHỦ ĐỀ: HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP TRÊN

XE HUYNDAI SANTAFE 2019

GVHD : TS MAI PHƯỚC TRẢI

SVTH : NHÓM 1

LÊ MINH AN MSSV : 19001001

DƯƠNG HOÀI ÂN MSSV : 19001004 NGUYỄN PHÚ CƯỜNG MSSV : 19001021 NGUYỄN HOÀNG GIA BẢO MSSV: 18001010

Tên thành viên Công việc

LÊ MINH AN • CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI.NGUYÊN HOÀNG GIA BẢO

• CHƯƠNG II: KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP Theta II 2.4L GDI CỦA HUYNDAI SANTAFE 2019.

DƯƠNG HOÀI ÂN

• CHƯƠNG III : CẢNH BÁO KHI SỬA CHỮA VỚI ĐỘNG CƠ GDI.

• CHƯƠNG IV BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI TRÊN HUYNDAI

• CHƯƠNG V: ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG

CƠ PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI TRÊN HUYNDAI SANTAFE 2019.

BẢNG PHÂN CÔNG

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC

TIẾP GDI.

1.1 Giới thiệu về động cơ GDI.

- Từ nhiều năm nay, con người luôn luôn ưu tiên hàng đầu đổi mới phát triển về kỹ thuật động cơ đốt trong Các nhà chế tạo ô tô đã có nhiều cố gắng nổ lực tìm tòi, sáng tạo và thiết kế chế tạo ngày càng nhiều động cơ có hiệu suất cao, hoàn hảo hơn Đó là nguồn động lực quan trọng để cho ra đời động cơ GDI Trong

nhiều năm nghiên cứu, các kỹ sư ô tô đều cho rằng “ GDI ” là mẫu động cơ ưu việt về sự cung cấp nhiên liệu và buồng cháy tối ưu nhất, công suất động cơ mạnh nhất, tiêu thụ nhiên liệu thấp nhất và ô nhiễm môi trường ít nhất (hơn cả động cơ MPI: Multi Point Injection) Động cơ này kiểm soát được thời điểm phun nhiên liệu một cách chính xác

1.1 Giới thiệu về động cơ GDI.

- Vào năm 1996 hãng Mitsubishi lần đầu

tiên giới thiệu kiểu phun xăng trực tiếp vào

buồng cháy GDI trên dòng xe Galant

Legnum

Hình 1.1 Xe Galant Legnum

- Xu hướng phát triển của các nhà sản xuất ô

tô 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.

1.2 Những đặc tính kỹ thuật của động cơ GDI.

- Đường ống nạp thẳng góc với piston, tạo được sự lưu thông của lưu lượng gió tối ưu nhất Không khí di chuyển trực tiếp vào đỉnh piston và sẽ tạo xoáy lốc rất mạnh, đó cũng là thời điểm tốt nhất cho việc phun nhiên liệu vào động cơ.

Hình 1.2 Bên trong buồng đốt của động cơ GDI

1.3 Những đặc tính riêng biệt của GDI.

- Tiêu thụ nhiên liệu ít hơn, tối ưu hơn và hiệu suất cao hơn Thời điểm phun được tính toán rất chính xác nhằm đáp ứng được sự thay đổi tải trọng của động cơ Định lượng xăng phun vào các xylanh động cơ lúc khởi động chính xác hơn làm cho động cơ khởi động lạnh dễ hơn.Ở chế độ tải trọng trung bình và xe chạy trong thành phố thì nhiên liệu phun ra ở cuối thì nén, giống như động cơ diesel và như vậy hỗn hợp loãng đi rất nhiều.Ở chế độ đầy tải, nhiên liệu được phun ra cuối thì nạp, điều này có khả năng cung cấp 1 hỗn hợp đồng nhất giống như động cơ MPI nhằm mục đích đạt được hiệu suất cao

- Quá trình cháy với hỗn hợp cực loãng: Ở tốc độ cao (trên 120 Km/h), động cơ “GDI” sẽ đốt 1 hỗn hợp nhiên liệu cực loãng, tiết kiệm được

lượng nhiên liệu tiêu thụ Ở chế độ này, nhiên liệu được phun ra cuối kỳ nén và kỳ nổ: tỉ lệ hỗn hợp là cực loãng (Air/Fuel) = 30-40 (35-55 bao

gồm EGR) Ô nhiễm môi trường do khí thải tạo ra là nhỏ nhất

CHƯƠNG II: KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ

THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP Theta II 2.4L GDI CỦA HUYNDAI SANTAFE 2019.

2.1 Tổng quan về động cơ Theta II GDI.

Động cơ 2.4L Theta II GDI (Phun xăng trực tiếp)

mới của Hyundai được phát triển trong thời gian dài

46 tháng và có giá 145 triệu đô la Động cơ 2.4L

GDI Theta II là động cơ sản xuất đầu tiên với công

nghệ phun xăng trực tiếp

Hình 2.1 Động cơ GDI Theta II.

Bảng so sánh giữa 2.4 GDI và 2.0 MPI

2.2 Các bộ phận chính của hệ thống.

Gồm các bộ phận chính sau:

- Hình ảnh trên minh họa những

chi tiết chính tạo nên sự khác

biệt so với hệ thống phun xăng

đa điểm MPI thông thường đó là

trục cam, bơm cao áp, kim phun,

cảm biến áp suất ống rail và

piston

Hình 2.2 Các bộ phận chính của hệ thống GDI

2.2.1 Dòng khí di chuyển trong xi lanh.

- Đường ống nạp thẳng góc với

piston, tạo được sự lưu thông của

lưu lượng gió tối ưu nhất Không

khí di chuyển trực tiếp vào đỉnh

piston và sẽ tạo xoáy lốc rất

mạnh, đó cũng là thời điểm tốt

nhất cho việc phun nhiên liệu

vào động cơ

Hình 2.3 Dòng khí chuyển động xoáy lốc trong xy lanh

động cơ GDI rất mạnh

2.2.2 Hình dạng kim phun.

- Đây là loại kim phun lý

tưởng Ở cùng một thời điểm

nó tạo được dòng xoáy lốc

lớn nên phun ra những tia

nhiên liệu rất mịn, đây cũng

chính là đặc điểm về kim

phun của GDI

Hình 2.4 Nhiên liệu phun ở đông cơ GDI được xoáy lốc nhiều hơn

2.3 Hiệu suất của động cơ GDI.

- Cải thiện hiệu suất (6-14%) hiệu suất cao do sự tính toán chính xác của ECU và áp lực nhiên liệu rất cao 100bar, bộ lọc không khí hữu hiệu Hiệu suất buồng đốt tốt hơn nhiều Với ống hút thẳng góc xy lanh, gió đi vào xy lanh êm dịu hơn Điều này làm cho quá trình cháy xảy ra nhanh hơn, hoàn hảo hơn, nâng cao được hiệu suất buồng đốt

2.3.1 Giảm tiêu thụ nhiên liệu (3-5%).

- Trong những loại động

cơ trước đây, hỗn hợp :

nhiên liệu + không khí

phân tán không hoàn

hảo nên sự phóng tia lửa

điện ở các bougie là rất

khó Tuy nhiên, điều này

được động cơ GDI khắc

phục

- Cách phun nhiên liệu

(phun trong hành trình

nén) và sự cháy của hỗn

hợp cực loãng (tỉ lệ hòa

khí = 40) Hình 2.5 Quá trình cháy của hỗn hợp siêu nghèo

Hình 2.4.1. Hình 2.4.2. Hình 2.4.3.

Chú thích: 1: bougie , 2: Kim phun , 3: Phun nhiên liệu , 4: Piston Hình 2.9.1: Phun trước tử điểm thượng 40 độ Hình 1.9.2: Phun trước tử điểm thượng 30 độ Hình 1.9.3: Phun trước tử điểm thượng 20 độ.

2- 4-

3-2.3.2 Giảm phát thải (50%).

- Ngày nay, động cơ GDI đã giảm được đáng kể lượng khí NOX phát ra, điều này đạt được do có sự tham gia của khí thải hoàn lưu qua EGR cao và nhờ vào sự đốt cháy ổn định hoàn hảo ECM động cơ bắt đầu điều khiển phun cách biệt ngay lập tức sau khi khi động cơ khởi động để nhanh chóng gia tăng nhiệt độ của bộ chuyển đổi xúc tác và phát thải khí thấp hơn

2.4 Cải tiến trục cam và giá đỡ bơm HP.

- Lắp đặt bơm áp suất cao: Bơm nhiên liệu áp suất cao được lắp trên nắp che nắp xy lanh, phía cam xả

- Nắp che nắp xy lanh (nắp che trục cam và xupap): Có một lỗ trên nắp che phía cam xả để lắp bơm nhiên liệu áp suất cao

- Trục cam xả (với gối cam): Một gối cam hình chữ nhật tích hợp trên trục cam xả Gối cam này dẫn động piston bơm nhiên liệu áp suất cao khi động

cơ hoạt động và tạo ra áp suất nhiên liệu cao

Hình 2.6 Trục cam và giá đỡ bơm cao áp.

2.5 Hệ thống cân chỉnh thời điểm đánh lửa.

- Xích dẫn động cam kiểu con

lăn: Sử dụng xích dẫn động cam

kiểu con lăn là mục bắt buộc đối

với động cơ GDI để bảo đảm độ

bền của nó từ các sản phẩm cháy

chẳng hạn như bồ hóng

- Điều khiển thay đổi thời điểm

đóng mở xupap nạp và xả (Dual

CVVT - Continuously Variable

Valve Timing) giúp gia tăng

công suất, tính kinh tế nhiên liệu

và giảm khí thải

Hình 2.7 Các bộ phận của hệ thống cân chỉnh thời điểm đánh lửa

2.6 Hệ thống cung cấp nhiên liệu.

Dòng nhiên liệu:

Thùng chứa → Bơm áp suất thấp (LP) → Bộ lọc

→ Bơm nhiên liệu áp suất cao (HP) → Ống dẫn

cao áp → Thanh rail → Kim phun áp suất cao

Bơm nhiên liệu áp suất cung cấp nhiên liệu có áp

suất khoảng 5 bar qua bộ lọc đến bơm áp suất cao

Bơm áp suất cao cung cấp nhiên liệu có áp suất 35

bar ở tốc độ cầm chừng và lớn nhất là 150 bar qua

ống dẫn cao áp đến thanh rail và các kim phun áp

suất cao Khi áp suất nhiên liệu vượt quá 170 bar,

van xả áp (relief valve) mở, nhiên liệu không đi

đến thanh rail mà quay trở về buồng bơm

Hoạt động:

Trục cam xả có gối cam để dẫn động bơm áp suất

cao có dạng hình chữ nhật, khi trục cam quay, con

đội con lăn di chuyển lên xuống nhờ gối cam dẫn

động bơm và vận hành bơm áp suất cao cung cấp

nhiên liệu áp suất cao

Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu.

2.7 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm cao áp.

2.7.1 Cấu tạo.

-Nhiệm vụ chính của bơm

cao áp là tiếp nhận và phân

phối nhiên liệu cho vòi

phun với áp suất cao, giúp

xe hoạt động với công suất

tối đa, tiết kiệm nhiên liệu,

giảm khí thải gây ô nhiễm

môi trường

Hình 2.8 Cấu tạo của bơm cao áp.

2.7.2 Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp.

Bước 1: Nạp nhiên liệu: Khi piston bơm chuyển động sang

trái, một trong 4 rãnh hút trên piston sẽ thẳng hàng với cửa

hút và nhiên liệu sẽ được hút vào đường bên trong piston.

Bước 2: Phân phối nhiên liệu: Khi đĩa cam và piston quay,

cửa hút đóng và cửa phân phối của piston sẽ thẳng hàng với

một trong bốn trên nắp phân phối Khi đĩa cam lăn trên các

con lăn, piston vừa quay vừa dịch chuyển sang phải, làm

nhiên liệu bị nén Khi nhiên liệu bị nén đến một áp suất nhất

định nó được phun ra khỏi vòi phun.

Bước 3: Kết thúc việc cung cấp nhiên liệu: Khi piston dịch

chuyển thêm về phía bên phải, hai cửa tràn của piston sẽ lộ

ra khỏi van định lượng và nhiên liệu dưới áp suất cao sẽ bị

đẩy về buồng bơm qua các cửa tràn này Vì vậy áp suất

nhiên liệu sẽ giảm đột ngột và quá trình phun kết thúc.

Bước 4: Cân bằng áp suất: Khi piston quay 180 độ sau khi

phân phối nhiên liệu, rãnh cân bằng áp suất trên piston thẳng

hàng với đường phân phối để cân bằng áp suất nhiên liệu

trong đường phân phối và trong buồng bơm.

Hình 2.9 Hoạt động của bơm cao áp.

2.8 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 hiệu

đưa về hộp Hình 2.10 Cảm biến FPS.

2.9 Van điều chỉnh nhiên liệu FPRV.

- Trên bơm có một van điện từ

điều khiển điện, thường gọi là van

điều chỉnh áp suất nhiên liệu

FPRV (Fuel Pressure Regular

Valve) (tên gọi này đối với hãng

Hyundai, Kia, đối với các hãng

khác có thể có tên khác nhau)

- Van này nhìn chung chức năng

giống như van SCV (Suction

Control 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

Hình 2.11 Van điều chỉnh áp suất nhiên liệu.

2.10 Kim phun.

- Một chi tiết cực kỳ quan

trọng trong hệ thống này 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 ở

động cơ GDI, kim phun sẽ

phun thẳng trực tiếp vào trong

buồng đốt của động cơ giống

như động cơ Diesel

Hình 2.12 Cấu tạo kim phun xăng động cơ GDI.

CHƯƠNG III : CẢNH BÁO KHI SỬA CHỮA VỚI

ĐỘNG CƠ GDI.

- Luôn chắc chắn rằng không có

áp suất cao trong hệ thống khi

tiến hành tháo lắp (để biết được

áp suất bao nhiêu có thể xem

thông số áp suất bằng thiết bị

chẩn đoán)

- Một số máy chẩn đoán có chức

năng xả áp, bạn có thể tham khảo

trong phần chức năng đặc biệt

Hình 3.1 Cảnh báo sửa chữa kim phun

- Có thể tháo relay bơm ra để động cơ hoạt động đến khi tắt hẳn.

- Chú ý bơm cao áp phải luôn được cấp nhiên liệu khi quay, nếu bơm cao áp chỉ quay mà không có nhiên liệu sẽ làm giảm tuổi thọ bơm

- Khi tháo và lắp bơm phải sử dụng đệm mới không sử dụng lại điệm cũ

- Khi tháo kim phun ra ngoài phải có nắp đậy lại Trường hợp tháo nắp đậy kim phun, phải hoàn thành và lắp lại trong khoảng 1 giờ Nếu tháo kim phun ra mà không đậy nắp lại trong một khoảng thời gian dài, phốt kim phun có thể bị nở ra và gây khó khăn khi lắp vào

CHƯƠNG IV BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI TRÊN HUYNDAI SANTAFE 2019.

4.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp GDI.

4.1.1 Bảo dưỡng thường xuyên.

- Dùng mắt kiểm tra tình trạng các bộ phận thuộc hệ thống cung cấp

nhiên liệu, độ kín khít các mối nối, và nếu cần thì khắc phục những

hư hỏng

- Thay dầu máy, kiểm tra mức nước làm mát nếu cần bổ sung thêm

4.1.2 Bảo dưỡng cấp một.

- Rửa và thay dầu ở bầu lọc không khí

- Kiểm tra độ kín khít giữa các mối nối, siết chặt các bu long

- Kiểm tra sự làm việc của van tắt máy bằng điện mà dẫn động cơ cấu dẫn động bàn đạp ga điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu bằng máy chẩn đoán

4.1.3 Bảo dưỡng cấp hai.

- Kiểm tra độ kẹp chặt và độ kín khít của thùng chứa nhiên liệu, ống dẫn nhiên liệu, bơm cao áp, vòi phun, bầu lọc và cơ cấu dẫn động bơm

- Kiểm tra dòng chảy nhiên liệu nếu cần thì xả nhiên liệu cho không khí lẫn trong hệ thống ra ngoài

4.1.4 Các công việc khi bảo dưỡng kỹ thuật

a Lọc nhiên liệu

- Lọc nhiên liệu tách các tạp chất ra khỏi nhiên liệu và tránh không để xảy ra những hư hỏng kể trên Tuy nhiên, nếu các chất bẩn tích tụ trong lọc nhiên liệu, tính năng lọc của bộ lọc sẽ giảm Vì vậy, lọc nhiên liệu phải được thay thế định kỳ

c Ống xả và giá treo

- Kiểm tra ống xả và ống giảm thanh định kỳ bao gồm:

+ Kiểm tra sự ăn mòn hay hư hỏng, biến dạng quá mức trên thân ống xả + Kiểm tra sự lắp của ống xả và ống giảm thanh, trong quá trình hoạt

động, do sự rung sóc mà có thể làm các bu lông lắp ghép bị nới lỏng hoặc tuột các giá treo ống xả

4.2 Các hư hỏng của hệ thống cung cấp nhiên liệu

4.2.1 Các hư hỏng của bộ lọc nhiên liệu

- Bộ lọc dùng để khử tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu vào bơm chuyển nhiên liệu Lõi lọc quá cũ, bẩn do sử dụng lâu ngày gây mất chức năng lọc dẫn đến tắc lọc

- Cặn bẩn, tạp chất nhiều trong cốc lọc gây tắc lọc giảm tính thông qua của lọc

4.2.2 Các hư hỏng bơm cao áp

- Cặp piston - xy lanh bơm cao áp bị mòn: do có lẫn tạp chất cơ học có trong nhiên liệu tạo ra các hạt mài, khi pít tông chuyển động trong xy lanh các hạt mài này gây mòn piston - xy lanh