NGHIÊN CỨU VỀ ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI

1.1 Lý do chọn đề tài Nền công nghiệp ô tô trên thế giới ngày nay đã đạt được những thành tựu cao về mặt khoa học kĩ thuật nhưng đi với sự phát triển đó thì sự tăng giá của nhiên liệu nên những yêu cầu đòi hỏi về mặt tiết kiệm nhiên liệu và tối ưu hóa hiệu suất cho động cơ ngày càng được chú trọng, bên cạnh đó các tiêu chuẩn khí thải về ô nhiễm môi trường ngày càng phải được áp dụng chặt chẽ nhằm giảm thiểu sự biến đổi khí hậu góp phần bảo vệ cho hành tinh xanh của chúng ta, điều này là cơ sở cho sự phát triển của một số hệ thống trong đó có hệ thống nhiên liệu. Hệ thống này đã phát triển theo thời gian, cho đến nay thì hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp đã đánh một cột mốc quan trọng cho hệ thống nhiên liệu và được áp dụng hầu hết trên các phương tiện giao thông. Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp là một hệ thống tương đối phức tạp được phát triển trong suốt một thời gian rất dài, đây là một hệ thống rất quan trọng góp phần giúp động cơ có thể hoạt động mà vẫn đáp ứng được các nhu cầu mong muốn của con người. Việt Nam ta là một nước đang phát triển, nhu cầu học hỏi về kiến thức về các công nghệ mới ngày càng gia tăng. Nhận thức về vấn đề đó nhóm đã quyết định nghiên cứu đã quyết định thực hiện nghiên cứu về hệ thống phun xăng trực tiếp GDI. 1.2 Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu về sự hình thành của hệ thống nhiên liệu qua các thời kì. Nghiên cứu về cơ sở lý thuyết, các khái niệm về hệ thống phun xăng trực tiếp. Nghiên cứu tổng quan về động cơ phun xăng trực tiếp L3T của Mazda. Đưa ra các nhận định đánh giá về ưu điểm, khuyết điểm của hệ thống từ đó đưa ra các hướng phát triển cho hệ thống. 1.3 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập chung nghiên cứu về lịch sử hình thành, các cơ sở lý thuyết hình thành quá trình cháy của hệ thống phun xăng trực tiếp và nghiên cứu tổng quan về động cơ phun xăng trực tiếp L3T của hãng Mazda, bên cạnh đó nhóm sẽ nghiên cứu tìm hiểu về quy trình chẩn đoán và một số lỗi ảnh hưởng đến hệ thống phun xăng trực tiếp. 1.4 Phương pháp nghiên cứu Sử dụng các tài liệu của hãng, các bài viết và nghiên cứu khóa học, đánh giá trên internet. Nghiên cứu các cuốn từ điển chuyên ngành để biên soạn phân tích, mô phỏng lại toàn bộ những kiến thức đã học được. Phương pháp biên dịch: phân tích, tổng hợp, tìm kiếm, kham khảo các tài liệu của giảng viên hướng dẫn cung cấp, dịch tài liệu để tổng hợp hệ thống hóa kiến thức phục vụ cho đề tài nghiên cứu. 1.5 Bố cục của đề tài Đồ án gồm 5 chương với các nội dung sau Chương 1: Tổng quan. Ở chương này nhóm sẽ trình bày về các lí do, mục đích chọn đề tài, các phương pháp nghiên cứu và phạm vi giới hạn đề tài mà nhóm hướng đến Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Tại chương này nhóm sẽ trình bày về nguyên nhân mục đích cho việc hình thành hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp, lịch sử hình thành của hệ thống qua các thời kì, các nguyên lí khái niệm về lý thuyết, các bộ phận cấu tạo và ưu điểm của hệ thống so với hệ thống trước đó. Chương 3: Nghiên cứu về động cơ L3T phun xăng trực tiếp trên xe mazda. Ở phần này nhóm sẽ tập chung nghiên cứu các cảm biến của động cơ và các hệ thống liên quan đến phun xăng trực tiếp được thiết kế trên động cơ.

Tìm hiểu về sự hình thành của hệ thống nhiên liệu qua các thời kì.

Nghiên cứu về cơ sở lý thuyết, các khái niệm về hệ thống phun xăng trực tiếp.

Nghiên cứu tổng quan về động cơ phun xăng trực tiếp L3T của Mazda. Đưa ra các nhận định đánh giá về ưu điểm, khuyết điểm của hệ thống từ đó đưa ra các hướng phát triển cho hệ thống.

Đề tài tập chung nghiên cứu về lịch sử hình thành, các cơ sở lý thuyết hình thành quá trình cháy của hệ thống phun xăng trực tiếp và nghiên cứu tổng quan về động cơ phun xăng trực tiếp L3T của hãng Mazda, bên cạnh đó nhóm sẽ nghiên cứu tìm hiểu về quy trình chẩn đoán và một số lỗi ảnh hưởng đến hệ thống phun xăng trực tiếp.

Sử dụng các tài liệu của hãng, các bài viết và nghiên cứu khóa học, đánh giá trên internet.

Nghiên cứu các cuốn từ điển chuyên ngành để biên soạn phân tích, mô phỏng lại toàn bộ những kiến thức đã học được.

Phương pháp biên dịch: phân tích, tổng hợp, tìm kiếm, kham khảo các tài liệu của giảng viên hướng dẫn cung cấp, dịch tài liệu để tổng hợp hệ thống hóa kiến thức phục vụ cho đề tài nghiên cứu.

Đồ án gồm 5 chương với các nội dung sau

Chương 1: Tổng quan Ở chương này nhóm sẽ trình bày về các lí do, mục đích chọn đề tài, các phương pháp nghiên cứu và phạm vi giới hạn đề tài mà nhóm hướng đến

Chương 2: Cơ sở lý thuyết Tại chương này nhóm sẽ trình bày về nguyên nhân mục đích cho việc hình thành hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp, lịch sử hình thành của hệ thống qua các thời kì, các nguyên lí khái niệm về lý thuyết, các bộ phận cấu tạo và ưu điểm của hệ thống so với hệ thống trước đó.

Chương 3: Nghiên cứu về động cơ L3T phun xăng trực tiếp trên xe mazda Ở phần này nhóm sẽ tập chung nghiên cứu các cảm biến của động cơ và các hệ thống liên quan đến phun xăng trực tiếp được thiết kế trên động cơ

Chương 4: Chẩn đoán trên động cơ ô tô Tại phần này nhóm sẽ tìm hiểu về quy trình chẩn đoán, phần mềm chẩn đoán M-MDS của mazda và tìm hiểu một số lỗi mà động cơ phun xăng trực tiếp có thể xảy ra

Chương 5: Kết luận và xu hướng phát triển Ở phần này nhóm sẽ trình bày các ưu nhược điểm của động cơ và xu hướng phát triển trong tương lai của động cơ này.

Hình 2.1 Sự bùng phát khí thải CO 2 năm 1994

CO2 là một trong những yếu tố gây ra hiệu ứng nhà kính ảnh hưởng lên trái đất của chúng ta và nhu cầu giảm thiểu khí CO2 là một điều mà con người chúng ta từ trước đến nay luôn luôn quan tâm đến theo nghiên cứu từ năm 1994 thì lượng khí thải từ phương tiện giao thông chiếm 17% tổng lượng khí CO2 toàn cầu, trong đó 33% đến từ xe vận tải,32% đến từ xe chở khách .

Hình 2.2 Sự giảm thiểu khí CO 2 thông qua giảm tiêu hao nhiên liệu.

Hơn nữa với điều kiện đường sá, giao thông của con người ngày càng phát triển nên việc hành trình hoạt động và số lượng của xe ô tô càng gia tăng nên việc giảm thiểu lượng khí CO2 thải ra được cải thiện thông qua phương pháp giảm tiêu hao mức nhiên liệu Năm 2008 hiệp hội sản xuất ô tô Châu Âu (ACEA) cam kết rằng đã giảm mức phát thải khí CO2 ra môi trường xuống đi 25% so với thời điểm năm 1995 bằng các phương pháp giảm sự tiêu hao nhiên liệu.

Hình 2.3 Các phương pháp giảm tiêu hao nhiên liệu

Như vậy thống kê các phương pháp đã có mặt ra nhằm giảm mức tiêu hao nhiêu liệu như EGR, quản lí nhiệt độ, start/stop, chế độ hoạt động nạp đồng nhất loãng, trục cam biến thiên trong đó nổi bật nhất là hệ thống phun xăng trực tiếp giúp giảm lượng tiêu hao nhiên liệu đi 10%- 15% và dự kiến tiềm năng có thể đạt được lên đến hơn mức 25%

Chúng ta có thể giả định rằng hệ thống phun xăng trực tiếp giúp chúng ta tiết kiệm được 12% lượng nhiên liệu và với sự hỗ trợ của các phương thức khác như quản lí nhiệt thêm 4%, chế độ start/stop thêm 3%, giảm kích thước bằng cách sử dụng động cơ nạp giúp tiết kiệm thêm 6-9% Tuy nhiên đây là một thách thức về việc tăng cường công suất tối ưu cho động cơ hay nói cách khác là tạo ra nhiều momen xoắn và công suất hơn bằng các phương pháp thay thế nhằm đóng góp cho quá trình tiết kiệm nhiên liệu

Hình 2.4 Tiêu hao nhiên liệu của hệ thống phun trực tiếp khi kết hợp cùng các phương pháp khác Điều kiện quan trọng cho việc sử dụng các phương pháp này là việc đáp ứng các quy định về luật khí thải, nhưng các nhà lập pháp thì luôn muốn nâng cao mức độ chặt chẽ hơn, biểu đồ dưới đây cho ta thấy được mức độ phát thải đối với động cơ đánh lửa từ năm 1970 đến năm 2005

Hình 2.5 Tiêu chuẩn khí thải của Châu Âu từ năm 1970 đến 2005

Tính từ năm 1992 tới năm 2005, mức khí thải thải ra bên ngoài của động cơ đã giảm đi 37% đối với khí CO và lượng khí sót dư sau quá trình cháy là NOx và HC nên được giảm xuống còn 20%.

Hình 2.6 Tiêu chuẩn khí thải của Châu Âu từ năm 1992 đến 2005

Hình 2.7 Hòa khí thông qua tiếp xúc bề mặt nhiên liệu

Có một số phương pháp tạo hỗn hợp khác nhau được sử dụng để tạo ra hỗn hợp dễ bắt lửa trong quá trình đốt cháy Ban đầu chỉ là sử dụng bộ chế hòa khí bề mặt đơn giản , không khí đi qua bề mặt nhiên liệu tạo ra một hỗn hợp đồng nhất dễ cháy nhưng với nhu cầu công suất ngày càng tăng cao thì bộ chế hòa khí không còn có thể đáp ứng được lượng hỗn hợp hòa trộn cần thiết điều này đã dẫn đến sư ra đời của kim phun Sau đó hàng loạt các hệ thống kim phun được phát triển Để đáp ứng được các yêu cầu cao của luật khí thải, việc đạt được một hỗn hợp hình thành có tỉ lệ chính xác là một yếu tố thúc đẩy tiếp tục sự phát triển của hệ thống phun nhiên liệu, vốn đã được áp dụng vào một số trường hợp đặc biệt thì hệ thống PFI được lấy làm tiêu chuẩn thước đo để so sánh với các hệ thống nhiên liệu.

Hình 2.8 Phương pháp phun trước van nạp (PFI) Ở hệ thống phun xăng trước đường ống nạp (PFI) nhiên liệu được phun van điện từ đến trước đường ống nạp ở buồng đốt, khi không khí đi qua xupap nạp sẽ hòa trộn với nhiên liệu và được đưa vào bên trong buồng đốt Thành phần hỗn hợp sẽ được duy trì theo tỷ lệ A/F dựa trên sự tính toán của cảm biến oxy.

Với cam kết tự nguyện về việc giảm lượng khí thải CO của các nhà sản suất ô tô đã buộc các nhà thiết kế thời đó tìm ra nhiều phương án bổ sung Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của phương pháp phun xăng trực tiếp với các công nghệ góp phần vào đó bao gồm :

 Công nghệ kiểm soát khí thải

 Hệ thống bơm cao áp

 Kiểm soát thông qua các chế độ hoạt động khác nhau

Hình 2.9 Phương pháp phun trực tiếp trong buồng đốt (GDI)

Hệ thống phun nhiên liệu đã có một lịch sử lâu đời, từ những năm 1889 và 1890, các cuộc thử nghiệm do Otto đã xác định rằng nhiên liệu khi được phun dưới dạng sương sẽ có khả năng dễ bắt lửa và cháy hoàn toàn hơn khi tự hóa hơi Động cơ đầu tiên hoạt động theo ý tưởng của Otto với nhiên liệu được bơm vào ống nạp được đưa ra thị trường từ năm 1891 đến 1892 bởi nhà sản xuất động cơ tên là Deautz.

Hình 2.10 Động cơ đầu tiên sử dụng hệ thống phun nhiên liệu Đầu những năm 1920, Borsch đã tiến hành các cuộc thử nghiệm về hệ thống bơm xăng

Năm 1923 các kĩ sư đã thành công chế tạo ra chiếc bơm xăng đầu tiên cho mục đích thử nghiệm, nhưng câú tạo phức tạp của bơm phun không thể cạnh tranh với hệ thống bộ chế hòa khí đơn giản nên hệ thống này chỉ được xem là giải pháp đặc biệt ở thời điểm đó.

Hình 2.11 Động cơ máy bay sử dụng hệ thống phun nhiên liệu của Borch

Năm 1937, động cơ máy bay đầu tiên (1200 HP) được sản xuất với hệ thống phun xăng của Bosch Sự không ổn định của công nghệ chế hòa khí do hiện tượng đóng băng và nguy cơ hỏa hoạn tiềm ẩn đã thúc đẩy sự phát triển của phun xăng Kỷ nguyên thực tế của hệ thống phun xăng Bosch đã bắt đầu, nhưng vẫn còn rất lâu về sau mới có thể trang bị hệ thống phun xăng trên xe du lịch

Năm 1952, hệ thống phun trực tiếp của Bosch lần đầu tiên được lắp đặt trên một chiếc ô tô nhỏ sản xuất hàng loạt.

Hình 2.12 Mẫu xe Gutbrod Superior 600

Năm 1954, được trang bị trên chiếc 300SL huyền thoại, một chiếc xe thể thao được sản xuất hàng loạt của Daimler-Benz Trong những năm tiếp theo, máy bơm phun cơ khí đã được phát triển hơn nữa.

Hình 2.13 Xe mercedes 300SL

Vào năm 1967, hệ thống phun nhiên liệu đã tiến thêm một bước nữa với hệ thống phun điện tử đầu tiên, D-Jetronic được điều khiển bằng áp suất đường ống nạp.

Hình 2.14 Xe hơi trang bị hệ thống D-jetronic

Hình 2.15 Sơ đồ cấu tạo hệ thống D-jetronic

1 Ecubo 9 Hiệu chỉnh áp suất nhiên liệu

2 Kim phun 10 Bộ điều khiển cầm chừng nhanh

3 Cảm biến áp suất 11 Công tắc bướm ga4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 12 Bộ khởi động kim phun

5 Công tắc nhiệt 13 Cảm biến áp suất khí nạp 6 Kim phun khởi động P0 Áp suất không khí

7 Bơm xăng điện tử P1 Áp suất trong đường ống nạp 8 Lọc xăng

Năm 1973, L-Jetronic, là một thiết bị đo lường không khí, đã có mặt trên thị trường cùng thời điểm với K-Jetronic là một hệ thống điều khiển bằng thủy lực được dùng để đo lường không khí.

Hình 2.17 Sơ đồ cấu tạo hệ thống K-jetronic

2 Bơm xăng điện tử 12 Cảm biến lambda 3 Bộ tích lũy nhiên liệu 13 Công tắc quản lí nhiệt

4 Lọc nhiên liệu 14 Bộ chia điện

5 Bộ điều chỉnh khởi động 15 Van điều khiển cầm chừng nhanh

6 Kim phun 16 Công tắc bướm ga

7 Đường ống nạp 17 Hiệu chỉnh áp suất sơ cấp

8 Kim phun khởi động 18 ECU

9 Bộ phân chia nhiên liệu 19 Công tắc khởi động10 Cảm biến dòng khí nạp 20 Accu

Hình 2.19 Sơ đồ hệ thống L-jetronic

1 Bình chứa 10 Cảm biến lưu lượng khí nạp

2 Bơm xăng điện 11 Cảm biến lambda

3 Lọc xăng 12 Công tắc kiểm soát nhiệt

4 ECU 13 Cảm biến nhiệt độ động cơ

5 Kim phun 14 Bộ chia điện

6 Bộ hiệu chỉnh áp suất đường ống cao áp 15 Van cầm chừng nhanh

8 Kim phun khởi động lạnh 17 Công tắc khởi động 9 Công tắc vị trí bướm ga

Năm 1979, một hệ thống mới được giới thiệu Motronic có tính năng xử lý tín hiệu kỹ thuật số cho một số chức năng động cơ Hệ thống này tích hợp đánh lửa L-Jetronic và bản đồ điện tử đây là vi xử lý đầu tiên trên xe hơi.

Hình 2.20 Xe BMW 732i trang bị hệ thống Motronic

Năm 1982, K-Jetronic nâng cấp với mạch điều khiển điện tử và cảm biến ôxy đã được tạo ra với tên gọi KE-Jetronic.

Hình 2.21 Xe Mercedes 190E trang bị hệ thống KE- jetronic

Năm 1983, Bosch đã cung cấp hộp điều khiển phun trung tâm Mono-Jetronic.

Hình 2.22 Xe Chryler Le Baron 2.2i trang bị hệ thống Mono-jetronic

Từ năm 1987 trở đi, Mono-Jetronic với hệ thống quản lý động cơ hoàn chỉnh đã được cho ra mắt Ngay khi được giới thiệu trên thị trường, hệ thống phun xăng tiết kiệm chi phí này thậm chí có thể được sử dụng trên những chiếc xe nhỏ gần như có thể thay thế hoàn toàn bộ chế hòa khí.

Hình 2.23 Xe Chrysler New Yorker

Hình 2 24 Sơ đồ cấu tạo hệ thống Mono-jetronic

1 Bình chứa 11 Bình chứa hơi xăng

2 Bơm xăng 12 Cảm biến lambda

3 Lọc xăng 13 Cảm biến nhiệt độ động cơ

4 Hiệu chỉnh áp suất 14 Bộ chia điện

6 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 16 Công tắc khởi động

8 Điều khiển bướm ga 18 Cổng chẩn đoán 9 Bộ đo vị trí bướm ga 19 Hộp điều khiển phun trung tâm 10 Van xả hơi xăng

Cho đến những 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 hơn400.000 động cơ cho dòng xe 4 chỗ đến trước năm 1999.

Hình 2.25 Bên trong động cơ đốt trong GDI

2 Van nạp 5 Kim phun nhiên liệu áp suất cao

3 Cuộn dây đánh lửa và bugi 6 Đường truyền nhiên liệu

Hình 2.26 Hệ thống GDI hoàn chỉnh

1 Cảm biến nhiệt độ và lưu lượng khí nạp 11 Bộ xúc tác khí thải sơ cấp

2 Bướm ga điện tử 12 Cảm biến lambda

3 Cảm biến áp suất đường ống nạp 13 Cảm biến nhiệt độ khí xả

4 Bơm cao áp 14 Bộ lưu trữ khí thải NOx

5 Bướm ga phụ điều khiển dòng nạp 15 Cảm biến Lambda

6 Đường ống rail và kim phun cao áp 16 Cảm biến kích nổ 7 Bộ điều khiển biến thiên trục cam 17 Cảm biến nhiệt độ động cơ

8 Bugi đánh lửa 18 Cảm biến tốc độ

9 Cảm biến vị trí trục cam 19 Bơm xăng thấp áp10 Cảm biến lambda

Bơm xy lanh đơn là bơm tạo ra áp suất cao với hiệu suất rất lớn, đặc tính đặc biệt của bơm là kiểm soát áp suất theo nhu cầu , giúp tiết kiệm nhiên liệu Ngoài ra, với kích thước nhỏ và kết cấu tối ưu bơm cao áp có thể được tích hợp trực tiếp vào phần nắp máy và được truyền động bởi trục cam.

Với kim phun áp suất cao, Borch đã giúp hệ thống kiểm soát lưu lượng nhiên liệu và kiểu phun để điều chỉnh cho phù hợp với các chế độ hoạt động khác nhau So với kim phun cao áp dạng phun thẳng, kim phun cao áp thiết kế phun theo góc có kiểu phun đồng đều và có tính linh hoạt để đáp ứng các yêu cầu khác nhau về việc thiết kế động cơ và các nguyên lí đốt cháy một cách lý tưởng nhất.

Hệ thống nhiên liệu thông qua hai thành phần thấp áp và cao áp giúp nhiên liệu được phun vào bên trong buồng đốt hiệu quả giúp khởi động động cơ dễ dàng hơn.

Kim phun được thiết kế với hành trình di chuyển bên trong khi phun nhỏ đem đến sự ổn định khi động cơ hoạt động giữ lượng khí thải ra và mức độ tiêu hao nhiên liệu thấp.

Thiết kế kim phun với khả nặng chống bám cặn cacbon cao giúp kim phun hoạt động trơn tru tránh đi hiện tượng chân van kim phun bị nảy lên khi phun đảm bảo cho việc phun được diễn ra liên tục trong một thời gian dài không bị mất kiểm soát.

Trong động cơ phun xăng trực tiếp, một quá trình cháy được định nghĩa là quá trình hình thành một hỗn hợp dễ cháy và chuyển hóa năng lượng diễn ra bên trong buồng đốt động cơ Các cơ chế phụ thuộc vào hình dạng của buồng đốt , ống nạp, điểm phun và thời điểm đánh lửa Mối liên hệ giữa nhiên liệu phun ra và không khí được vào rất quan trọng liên quan đến quá trình cháy của động cơ khi làm việc ở từng chế độ nạp khác nhau.

Nhiên liệu sau khi được nén ở áp suất cao và phun vào buồng đốt để tự nó bay hơi ở một khu vực xác định sau đó các luồng không khí di chuyển sẽ hòa trộn vận chuyển hỗn hợp không khí nhiên liệu dễ cháy để sinh ra công suất cho động cơ tùy vào trạng thái hoạt động và các kiểu thiết kế buồng đốt hình thành để đảm bảo yêu cầu này.

2.2.1 Hệ thống buồng đốt wall-Guided. Đa số động cơ thế hệ đầu tiên hoạt động ở chế độ nạp phân tầng đều được thiết kế với hệ thống buồng đốt kiểu wall – guided, hệ thống buồng đốt này không hướng kim phun dòng nhiên liệu trực tiếp vào bugi mà nhiên liệu được phun vào chỏm của đỉnh piston với áp suất từ 50-150bar tại đây nhiên liệu được bốc hơi nhanh chóng nhờ vào nhiệt độ cao của đỉnh piston, sau đó dòng hỗn hợp này sẽ được dẫn hướng đến đỉnh của bugi Dưới đây là hình ảnh thể hiện 2 vị trí đặt kim phun bên trong buồng đốt

Trong hệ thống buồng đốt wall-guided thì với thiết kế như vậy thì sinh ra 2 luồng không khí hình thành trong quá trình đốt cháy: hỗn hợp nhiên liệu phải được vận chuyển đến bugi đánh lửa bằng việc tận dụng 2 luồng không khí được hình thành trong buồng đốt

Dòng không khí di chuyển xoáy: dòng không khi được bơm vào từ qua đường ống nạp tạo ra một luồng không khí di chuyển xoáy theo thành xy lanh áp dụng cho tốc độ thấp

Hình 2.28 Dòng không khí xoáy

Dòng không khí cuộn tròn : dòng khi khí được bơm vào xy lanh và đi theo phương thẳng đứng từ trên xuống di chuyển theo rãnh piston và được đưa đến bugi đánh lửa áp dụng cho tốc độ động cơ cao

Hình 2.27 Vị trí đặt kim phun trong buồng đốt

Hình 2.29 Dòng không khí cuộn

2.2.2 Hệ thống buồng đốt kiểu spray- guided

Hình 2.30 Thiết kế buồng đốt spray- guided

Trong hệ thống buồng đốt kiểu spray-guided, kim phun được đặt ở trung tâm đỉnh trên nóc buồng đốt và bugi đánh lửa được lắp bên cạnh kim phun Ưu điểm của thiết kế này là khả năng nhiên liệu phun ra được dẫn trực tiếp đến bugi mà không cần phải thông qua đỉnh piston hoặc các luồng không khí Tuy nhiên, nhược điểm là thời gian để hỗn hợp được hòa trộn tương đối ngắn vì vậy nên ở hệ thống này chế độ nạp phân tầng yêu cầu áp suất phun nhiên liệu phải đạt tới khoảng 200bar. Để có thể đánh lửa cho hỗn hợp hòa trộn đúng chính xác thời điểm hệ thống buồng đốt này yêu cầu một vị trí thiết kề thích hợp của bugi so với kim phun và hướng kim phun phải được tính toán chính xác để phun nhiên liệu tỏa xung quanh bugi nên ứng suất nhiệt mà bugi phải chịu đứng rất cao do hiện tượng đầu bugi bị ướt trong mốt số trường hợp nhất định điều này nên được cân nhắc giảm thiểu hết mức có thể.

Các mục tiêu cơ bản của ngành công nghiệp động cơ đốt trong là giúp cải thiện động cơ tạo ra công suất cao hơn,giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, giảm lượng khí thải hơn, tiếng ồn thấp hơn và động cơ hoạt động êm dịu hơn Chính vì thế nghiên cứu sự hình thành hòa khí là một trong những phần quan trọng trong việc cải thiện động cơ đốt trong Với sự phát triển của cơ sở hạ tầng và điều kiện các phương tiện giao thông ngày càng gia tăng góp phần làm ô nhiễm không khí và sự ô nhiễm này đang lớn lên từng ngày, cơ quan bảo vệ môi trường ngày càng siết chặt các quy định về khí thải động cơ, cùng với sự gia tăng của giá thành nhiên liệu càng thúc đẩy các nhà sản xuất nâng cao hiệu suất động cơ Vai trò của việc hình thành hỗn hợp là giúp tạo ra một hỗn hợp không khí/ nhiên liệu (A/F) càng đồng nhất càng tốt để cung cấp cho buồng đốt

2.3.1 Yêu cầu Ở chế độ vận hành đồng nhất (đồng nhất với λ ≤ 1) hỗn hợp phải đồng nhất trong toàn bộ buồng đốt Mặt khác, ở chế độ nạp phân tầng, hỗn hợp chỉ đồng nhất trong một khu vực giới hạn trong khi các phần còn lại của không gian buồng đốt chứa đầy khí trơ hoặc không khí trong lành Tất cả nhiên liệu phải hóa hơi hết trước khi hỗn hợp khí hoặc hỗn hợp khí/ nhiên liệu hóa hơi có thể được đồng nhất và phân bổ xung quanh bugi tại thời điểm đánh lửa Ngoài ra bướm ga phải hoạt động ở trạng thái mở.

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng

Tùy thuộc vào nhiệt độ động cơ, áp suất và dạng hình học của buồng đốt hỗn hợp chứa nhiên liệu có thể phân bố trong khoảng 0.6 ≤ λ ≤1.6.

2.3.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ có ảnh hưởng quyết định đến sự bay hơi của nhiên liệu Ở nhiệt độ thấp nhiên liệu có thể không bay hơi hoàn toàn điều này có nghĩa là phải bổ sung thêm nhiên liệu vào buồng đốt để tăng sự bay hơi giúp tạo ra hỗn hợp dễ cháy hơn.

2.3.2.2 Ảnh hưởng của áp suất

Kích thước hạt nhiên liệu khi được phun vào buồng đốt phụ thuộc vào áp suất phun và áp suất trong buồng đốt Khi tăng áp suất phun ta có thể tạo ra hạt nhiên liệu nhỏ hơn giúp nhiên liệu bay hơi nhanh hơn

2.3.2.3 Ảnh hưởng của hình dạng buồng đốt.

Với áp suất buồng đốt không đổi và áp suất phun ngày càng tăng thì độ thẩm thấu càng tăng Độ thẩm thấu được hiểu là khoảng cách di chuyển của một hạt nhiên liệu riêng lẻ trước khi nó bay hơi hoàn toàn Thành xy lanh hoặc pít tông sẽ bị ướt nhiêu liệu nếu khoảng cách cần thiết để bay hơi hoàn toàn vượt quá khoảng cách từ kim phun nhiên liệu đến thành buồng đốt Nếu màng nhiên liên này không kịp bay hơi hoặc bay hơi không hoàn toàn ngay tại thời điểm đánh lửa, nó sẽ không hoặc chỉ tham gia không hoàn toàn vào quá trình đốt cháy Hình dạng của đường ống nạp và buồng đốt động cơ đều tham gia vào quá trình hòa trộn nhiên liệu với không khí Cả hai yếu tố này đều có ảnh hưởng đáng kể cho việc chuẩn bị hỗn hợp và vận chuyển hỗn hợp dễ cháy trong quá trình nạp phân tầng đến bugi.

2.3.3 Hòa khí ở chế độ đồng nhất

Hình 2.31 Hình thành hòa khí ở chế độ đồng nhất

Khi động cơ hoạt động ở yêu cầu momen xoắn cao, cần một lượng lớn nhiên liệu để tạo ra công suất cần thiết Nhiên liệu phải được phun vào càng sớm càng tốt để đảm bảo thời gian cần thiết để hình thành hỗn hợp Đây là lí do nhiên liệu được phun vào ở kì nạp khi hoạt động ở chế độ đồng nhất Lượng không khí nạp được đưa vào giúp nhiên liệu bay hơi nhanh và tạo hỗn hợp đồng nhất.

2.3.4 Hòa khí ở chế độ phân tầng

Hình 2.32 Hình thành hòa khí ở chế độ phân tầng

Sự hình thành hỗn hợp bay hơi dễ cháy gần bugi tại thời điểm đánh lửa là yếu tố quyết định khi động cơ hoạt động ở chế độ phân tầng Nhiên liệu được phun vào ở kì nén để tạo ra một vùng hỗn hợp sau đó được vận chuyển đến khu vực xung quanh bugi bởi luồng không khí hình thành bên trong buồng đốt và hành trình đi lên của piston Thời điểm phun phụ thuộc vào mức tải và tốc độ động cơ.

Hình 2.33 Sơ đồ cấu tạo hệ thống GDI

Dựa vào sơ đồ cấu tạo của hệ thống ta có thể thấy các thành phần quản trọng của động cơ GDI

Hình 2.34 Modun điều khiển của hệ thống GDI

2.4.1 Hệ thống bơm cao áp

Về cơ bản hệ thống GDI dựa trên nguyên lý phun nhiên liệu dưới áp suất cao trực tiếp vào buồng đốt Tương tư kiểu phun đa điểm, nhiên liệu được chuyển từ bình chứa đến bơm cao áp bằng một áp suất từ 3 đến 5 bar thông qua bơm xăng Tại bơm cao áp nhiên liệu được nén ở áp suất 50 đến 120bar( tùy thuộc vào mức tải và tốc độ động cơ) lưu trữ ở đường ống rail và phân phối trực tiếp vào buồng đốt thông qua kim phun Hệ thống được kiểm soát bằng một cảm biến áp suất đặt trong đường ống phân phối.

Hình 2.35 Hệ thống bơm cao áp

2.4.2 Hệ thống kiểm soát khí thải

Hình 2.36 Hệ thống kiểm soát khí thải

Mục tiêu của hệ thống phun xăng trực tiếp là tiết kiệm nhiên liệu ở mức tối ưu nhất

(25%) Hiệu suất của động cơ đánh lửa được cải thiện với tỉ lệ khôngkhí/nhiênliệu ngày càng tăng, vì vậy động cơ cần hoạt động ở lượng không khí nạp dư, nồng độ NOx sẽ bị giảm xuống Các khí NOx còn lại vẫn lưu giữ vì bộ xúc tác ba chiều đòi hỏi một hỗn hợp cân bằng để hoạt động tối ưu.

Sự phát triển của bộ lọc khí thải đã góp phần giúp cho động cơ có thể vận hành chế độ nghèo, NOx sẽ được lưu giữ và khử thành N2, CO2,H2O khi động cơ chuyển sang chế độ hòa khí giàu Hệ thống này xác định lượng NOx thải thông qua tỷ lệ không khí và nhiên liệu ( lambda) và toàn bộ lượng khí thải đi qua lượng khí thải vượt quá ngưỡng nhất định thì sẽ kích hoạt quá trình tái tạo.

Hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu tạo ra sunfat bao phủ các vật liệu xúc tác gây giảm hiệu suất khử, để tránh hiện tượng này ta có thể tránh hiện tượng này bằng cách tăng nhiệt độ chất xúc tác đến 650 o C trong vài phút Mức độ ô nhiễm sunfat được xác định bằng cách khử NOx trong quá trình chuyển hóa Nếu thấp hơn ngưỡng nhất định quá trình này sẽ kích hoạt.

2.4.3 Hệ thống tuần hoàn khí xả( EGR)

Dựa vào sơ đồ cấu tạo hình 2.33 ta có thể thấy cấu tạo của một hệ thống tuần hoàn khí xả gồm cảm biến khối lượng không khí và cảm biến nhiệt độ để tính đo lường không khí đi qua trước khi đi qua cánh bướm ga để vào đường ống nạp (hình 2.37) Tại đường ống nạp gồm van kiểm soát sự bay hơi nhiên liệu, cảm biến áp suất và van tuần hoàn khí xả(ERG) nối tiếp đường ống nạp và ống xả Tại đường ống xả gồm 2 cảm biến không khí, 1 cảm biến nhiệt độ, và hệ thống kiếm soát khí thải để kiếm soát lượng khí thải ra ngoài môi trường

Hình 2.37 Hệ thống tuần hoàn khí xả

2.4.4 Hệ thống nhiên liệu và hệ thống khí nạp

Hình 2.40 Sơ đồ khối hệ thống khí nạp và nhiên liệu

2.4.4.1 Hệ thống khí nạp

Hình 2.41 Sơ đồ khối hệ thống khí nạp

Khả năng nạp và các cơ cấu chấp hành cần thiết để chuyển đổi momen xoắn được đảm bảo thông qua hệ thống khí nạp Ta có một van tiết lưu giúp hạ áp suất ở đường ống nạp tạo điều kiện cho quá trình tuần hoàn và lọc khí có thể xảy ra Vị trí đóng mơ van xả phụ thuộc vào chế dộ vận hành, tải trọng và tốc độ động cơ Với hệ thống biến thiến trục cam, góc trùng điệp được xác định tùy vào tốc độ động cơ lượng khí dư ở trường hợp này cũng kích hoạt van tuần hoàn ở bên ngoài hoạt động

2.4.4.1 Hệ thống nhiên liệu

Hình 2.42 Sơ đồ khối hệ thống nhiên liệu

Quá trình lọc và cung cấp nhiên liệu được tính toán trong hệ thống nhiên liệu , khả năng thông hơi của van kiểm soát ảnh hưởng đến lượng nhiên liệu được phun vào Vì vậy kết quả tính toán của hệ thống nhiên liệu cũng là đầu vào của các hệ thống như đánh lửa,hệ thống khí nạp Khả năng chính của hệ thống là cung cấp nhiên liệu thông qua điều chỉnh áp suất đường ống cao áp Áp suất này ảnh hưởng đến việc tính toán thời điểm phun của hệ thống phun nhiên liệu.

Ngoài ra thì trong quá trình vận hành thì vẫn có một số sai số nhất định ở hệ thống này thì có các khối tính toán giá trị để điều chỉnh hỗn hợp phun ra cho phù hợp

2.4.5 Hệ thống đánh lửa

Hình 2.43 Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa

Hệ thống này nhận tính hiệu thử các cảm biến kích nổ để kiểm soát hiện tượng này từ đó điều khiển hệ thống đánh lửa , các nhu cầu tải mong muốn cũng là đầu vào của hệ thống này.

Ở chế độ phân tầng khả năng dòng không khí được nạp vào với áp suất cao hơn ở trạng thái bướm ga tải phụ đóng Ở chế độ này nhiên liệu được phun bên trong buồng đốt ngay trước thời điểm đánh lửa Cũng do bướm ga phụ đóng đã tạo nên dòng không khí cuộn giúp mang hỗn hợp hòa trộn đến quanh bugi Quá trình cháy này chỉ diễn ra ở một phần bên trong buồng đốt mà không gây ra hiện tượng mất mát nhiệt

Quá trình chuẩn bị và hình thành hỗn hợp cháy tương đối ngắn nên chỉ đáp ứng được nhu cầu momen xoắn ở mức nhất định nhưng ưu điểm là chế độ này đáp ứng khả năng tiết kiệm nhiên liệu từ 15% đến 20% nhờ khả năng nạp và không bị hiện tượng tổn thất nhiệt trên thành piston xy lanh.

2.5.2 chế độ nạp đồng nhất

Chế độ đồng nhất là chế độ được đáp ứng cho toàn bộ dải tốc độ và yêu cầu momen xoắn cao của động cơ Khối lượng nhiên liệu được tính toán và phun vào buồng đốt ở kỳ nạp và có thời gian để tạo ra hỗn hợp hòa trộn đồng nhất phân bố đều khắp buồng đốt.

Chế độ này tạo ra công suất tối ưu với lượng khí thải thấp do được kiểm soát với hệ thống kiểm soát khí thải 3 tầng.

2.5.3 chế độ đồng nhất nghèo

Sự khác biệt là chế độ này hoạt động với mức dư lượng không khí hơn (lambda>1).

Van bướm ga phụ hầu như đóng mà nhiên liệu được phun vào kỳ nạp nhằm tận dụng lợi thế của chế độ nạp phân tầng mà vẫn giảm tiêu hao nhiên liệu ở mức tải tốc độ và momen xoắn cao hơn Ngoài ra thì việc cung cấp momen xoắn cũng được mượt mà hơn thông qua việc chuyển đổi luân phiên giữa chế độ phân tầng và đồng nhất

2.5.4 Chế độ đồng nhất kết hợp phân tầng Ở chế độ này thì nhiên liệu được phun 2 lần để tạo thành hỗn hợp Lần đầu được phun ở kỳ nạp tạo ra một hỗn hợp đồng nhất, sau đó được phun tiếp vào kỳ nén Hai lần phun này đã tạo ra một hỗn hợp đồng nhất dễ cháy góp và luân chuyển xung quanh bugi đánh lửa điều này giúp động cơ có thể tối ưu công suất khi luân chuyển giữa hai chế độ hoạt động chính là đồng nhất và phân tầng mà vẫn có thể truyền động momen xoắn một cách êm dịu.

2.5.5 Chế độ đồng nhất chống kích nổ

Chế độ này giúp giảm hiện tượng kích nổ ở tốc độ động cơ thấp mà chuyển sang dải tốc độ đầy tải Kích nổ là hiện tượng hỗn hợp tự cháy trước khi đánh lửa trong lần đầu phun thì giúp tạo ra một hỗn hợp và cũng làm giảm khả năng tự cháy của hỗn hợp trong buồng đốt sau đó phun lần hai để điều chỉnh tỉ lệ không khí/nhiên liệu

Ngoài ra ta có thể thấy khi nhiên liệu bay hơi đã góp phần hạ nhiệt độ bên trong buồng đốt nhằm giảm xu hướng kích nổ Các biện pháp giúp làm giàu hỗn hợp và làm chậm quá trình cháy ở động cơ phun nhiên liệu PFI đã làm giảm đáng kể hiện tượng này. Đây là những biện pháp tốt góp phần giảm lượng khí thải và tiêu hao nhiên liệu

2.5.6 Chế độ gia nhiệt bộ xúc tác Ở chế độ này động cơ hoạt động ở chế độ phân tầng nhưng cũng phun hai lần với lần phun thứ hai là phun trễ sau khí đi qua TDC Nhiên liệu phun ở lần hai giúp tăng nhiệt độ để làm nóng vật liệu xúc tác ở hệ thống kiểm soát khí thải chế độ này được áp dụng để giúp khử khí thải NOx.

Về cơ bản hai hệ thống PFI và GDI đều là những hệ thống với thiết kế phức tạp nhằm mục đích đáp ứng các tiêu chuẩn của Châu âu và đồng thời cũng tăng cường hiệu suất tối ưu nhưng cả hai hệ thống vẫn có sư khác nhau

Hệ thống này được thiết kế với kim phun được đặt trước đường ống nạp và phun dưới áp suất thấp Hệ thống điều khiển phun nhận tín hiệu từ các cảm biến trục khuỷa, cảm biến khối lượng khí nạp, cảm biến oxy theo vòng lặp kín để quyết định phun nhiên liệu với thiết kế đơn giản thì chi phi cũng rẻ hơn mà vẫn đáp ứng đủ các tiêu chuẩn Châu Âu nên vẫn rất được sử dụng rộng rãi

Với kim phun được thiết kế phun trực tiếp bên trọng buồng đốt và được trang bị thêm bơm cao áp giúp điều khiển áp suất phun theo nhu cầu điều này giúp động cơ có thể hoạt động ở các điều kiện hòa khí nghèo cho đến cực nghèo mà vẫn đáp ứng mức phát thải thấp Ngoài ra với thiết kế buồng đốt lí tưởng giúp giảm thiểu hiện tượng mất mát nhiệt từ đó cũng giúp cải thiện quá trình cháy , tăng cường hiệu suất cho động cơ giúp giảm kích cở động cơ nhỏ lại nhưng bên cạnh đó hệ thống này có phần phức tạp hơn vì vậy nên chi phí thay thế khi hư hỏng cũng sẽ cao hơn.

Mazda3 và Mazda6 với động cơ L3T được trang bị hệ thống phun trực tiếp Mazda Hệ thống này có các tính năng sau:

 Bộ tăng áp với bộ làm mát không khí nạp

 Hệ thống nhiên liệu không có đường hồi với bơm áp suất cao

 Hệ thống đánh lửa trực tiếp với cuộn dây đánh lửa trực tiếp

Hình 3.2 Động cơ L3T của Mazda

Một số thành phần của hệ thống phun trực tiếp Mazda rất giống nhau về thiết kế và vận hành so với hệ thống phun đa điểm mazda Do đó, phần này chỉ mô tả các thành phần mới hoặc hoạt động theo một cách khác với các thành phần của hệ thống phun đa điểm Mazda.

3.3 Các cảm biến trên động cơ 3.3.1 Cảm biến vị trí trục cam

Cảm biến vị trí trục cam CPS (Camshaft Position Sensor) nắm một vai trò quan trọng trong hệ thống điều khiển của động cơ GDI ECU sử dụng tín hiệu này để xác định điểm chết trên của máy số 1 hoặc các máy, đồng thời xác định vị trí của trục cam để xác định thời điểm đánh lửa (với động cơ xăng) hay thời điểm phun nhiên liệu (động cơ phun xăng trực tiếp GDI) cho chính xác.

Hình 3.3 Cảm biến vị trí trục cam

Xe Mazda hiện nay đa số sử dụng loại Hall được cấu tạo bởi những bộ phận chính là một phần tử Hall đặt ở đầu cảm biến, một nam châm vĩnh cửu và một IC tổ hợp nằm trong cảm biến.

Hình 3.4 Cấu tạo cảm biến Hall

1 Vỏ cảm biến 4 Nam châm vĩnh cửu

2 Dây tín hiệu ra 5 Phần tử Hall

3 IC 6 Bánh răng kích từ

3.3.2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Engine Coolant Temperature (ECT) trên xe Mazda sử dụng để đo nhiệt độ nước làm mát của động cơ và gửi tín hiệu về ECU để ECU thực hiện những hiệu chỉnh sau:

 Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm: Khi nhiệt độ động cơ thấp ECU sẽ thực hiện hiệu chỉnh tăng góc đánh lửa sớm, và nhiệt độ động cơ cao ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm.

 Hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu: Khi nhiệt độ động cơ thấp ECU sẽ điều khiển tăng thời gian phun nhiên liệu (tăng độ rộng xung nhấc kim phun) để làm đậm, Khi nhiệt độ động cơ cao ECU sẽ điều khiển giảm thời gian phun nhiên liệu.

 Điều khiển quạt làm mát: Khi nhiệt độ nước làm mát đạt xấp xỉ 80-87 ECU điều khiển quạt làm mát động cơ bắt đầu quay tốc độ thấp (quay chậm), Khi nhiệt độ nước làm mát đạt xấp xỉ 95-98 ECU điều khiển quạt làm mát quay tốc độ cao hơn.

 Điều khiển tốc độ không tải: Khi mới khởi động động cơ, nhiệt độ động cơ thấp

ECU điều khiển van không tải (Hoặc bướm ga điện tử) mở rộng ra để chạy ở tốc độ không tải nhanh (tốc độ động cơ đạt xấp xỉ 900-1000V/P) để hâm nóng động cơ giúp giảm ma sát giữa các bộ phận trong động cơ và nhanh chóng đạt được nhiệt độ vận hành ổn định.

 Điều khiển chuyển số: ECU điều khiển hộp số tự động sử dụng thêm tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát để điều khiển chuyển số, nếu nhiệt độ nước làm mát còn thấp ECU điều khiển hộp số tự động sẽ không điều khiển chuyển lên số truyền tăng OD.

Hình 3.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cấu tạo của cảm biến ECT có dạng trụ rỗng với ren ngoài, bên trong có lắp một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm.( điện trở tăng lên khi nhiệt độ thấp và ngược lại).

Hình 3.6 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát

3.3.3 Cảm biến áp suất khí nạp

Cảm biến áp suất khí nạp có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu áp suất chân không dưới dạng điện áp hoặc tần số về bộ xử lý trung tâm để tính toán lượng nhiên liệu cần cung cấp cho động cơ Khi xe ở chế độ không tải hoặc nhả ga, áp suất chân không giảm

Ngược lại, khi tăng tốc hoặc tải nặng, áp suất chân không tăng lên.

Khi xe không có cảm biến MAP, động cơ sẽ nổ không êm, công suất động cơ kém, tốn nhiên liệu và xe thải ra nhiều khói.

Hình 3.7 Cảm biến áp suất khí nạp

Cảm biến áp suất khí nạp được cấu tạo từ một buồng chân không có gắn một con chip silicon, lưới lọc, đường ống dẫn và giắc cắm.

Hình 3.8 Cấu tạo cảm biến áp suất khí nạp

3.3.4 Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí bướm ga được sử dụng để đo độ mở vị trí của cánh bướm ga để báo về hộp ECU Từ đó, ECU sẽ sử dụng thông tin tín hiệu mà cảm biến vị trí bướm ga gửi về để tính toán mức độ tải của động cơ nhằm hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều chỉnh bù ga cầm chừng và điều khiển chuyển số.

Khi đạp gấp ga ở trong chế độ toàn tải, ECM sẽ tự động ngắt A/C, ECU chuyển về chế độ “Open loop” để điều khiển phun nhiên liệu, bỏ qua tín hiệu từ cảm biến ôxy.

Hình 3.9 Cảm biến vị trí bướm ga

Các thế hệ động cơ đời mới sử dụng bướm ga điện tử sẽ có 2 tín hiệu cảm biến bướm ga để tăng độ tin cậy, và cb bướm ga cũng không sử dụng loại mạch tuyến tính trở than nữa mà sử dụng loại hiệu ứng Hall để tăng độ bền.

Hình 3.10 Cấu tạo vị trí bướm ga

3.3.5 Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Cảm biến bàn đạp chân ga được sử dụng để đo độ mở của bàn đạp chân ga khi người lái xe nhấn vào bàn đạp Lúc này, tín hiệu từ cảm biến bàn đạp ga sẽ được gửi về ECU vàECU sẽ sử dụng các dữ liệu này để điều khiển mô tơ bướm ga mở bướm ga cho động cơ tăng tốc theo độ mở của bàn đạp chân ga và theo chế độ lái hiện thời hợp lý nhất

Hình 3.11 Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Hệ thống không khí nạp của hệ thống phun trực tiếp Mazda có các tính năng sau:

 Cảm biến khối lượng không khí nạp loại dây sấy tích hợp cảm biến nhiệt độ không khí nạp

 Bộ tăng áp với tuabin hình học cố định và van điều khiển tăng áp với bộ truyền động áp suất

 Bộ làm mát không khí nạp

 Van điều hòa khí nạp bypass

 Bướm ga điện tử với cảm biến vị trí bàn đạp ga kiểu hall cho Mazda6 MPS

 Bướm ga điện tử với cảm biến vị trí bàn đạp ga kiểu cảm ứng cho Mazda3 MPS

 Cảm biến áp suất khí nạp tích hợp cảm biến nhiệt độ.

 Hệ thống khí nạp không biến thiên

 Hệ thống van điều khiển khí nạp VSC.

Hình 3.18 Vị trí bộ phận hệ thống khí nạp

1 Bộ làm mát không khí 7 Ống dẫn khí nạp

2 Bộ tăng áp 8 Van điện từ VSC

3 bộ lọc không khí 9 Bộ truyền động chân không VSC

4 Bàn đạp ga 10 Bướm ga điện tử

5 Buồng cộng hưởng 11 Van điện từ VBC

6 Van điều khiển khí nạp bypass 12 Bộ truyền động áp suất VBC

3.4.1.3 Tổng quan hệ thống

Hình 3.19 Tổng quan hệ thống khí nạp

1 Bộ truyền động chân không VSC 9 Bộ lọc không khí 2 Van điện từ VSC 10 Bộ giới hạn dòng chảy

3 Buồng chân không 11 Bộ tăng áp

4 Van một chiều 12 Van điều khiển áp suất 5 Bướm ga điện tử 13 Bộ truyền động áp suất VBC 6 Van điều hòa khí nạp bypass 14 Van điện từ VBC

7 Bộ làm mát không khí nạp 15 van cửa trập VSC 8 Cảm biến MAF/IAT

Bộ tăng áp cải thiện hiệu quả nạp của động cơ, do đó mô-men xoắn và công suất của động cơ được tăng lên tương ứng Các khí thải đi ra từ xi lanh dẫn động cho tuabin thông qua trục tuabin tạo thành một máy nén Máy nén ép không khí nạp vào xi lanh ở áp suất lên tới 120 kPa (tùy thuộc vào tải trọng động cơ)

Trong quá trình vận hành động cơ, trục tuabin quay với tốc độ lên tới 200.000 phút -1

Ngoài ra, nó phải chịu được tải nhiệt cao do nhiệt độ khí thải cao khoảng 1000 ° C Chỉ có vòng bi thủy lực mới có thể đối phó với các điều kiện hoạt động này Để bôi trơn vòng bi thủy lực, bộ tăng áp được kết nối với hệ thống bôi trơn của động cơ Ngoài ra, phần vỏ của bộ tăng áp được làm mát bằng hệ thống làm mát động cơ.

Tốc độ quay cực cao của trục tuabin khiến vòng bi của nó chịu một lượng hao mòn nhất định Kết quả là, dầu động cơ có thể thoát khỏi ổ trục bị lỗi và xâm nhập vào hệ thống hút không khí, làm ô nhiễm các thành phần của nó (chẳng hạn như bộ làm mát không khí sạc, v.v.) Ngoài ra, dầu bị cháy trong động cơ, có thể dẫn đến hư hỏng các thành phần động cơ (như ô nhiễm bugi, HO2S, TWC, v.v.).

1 Bộ làm mát không khí nạp 3 Trục tuabin

3.4.1.4.1 Tăng cường kiểm soát áp suất

Việc kiểm soát áp suất tăng thay đổi áp suất tăng theo điều kiện hoạt động của động cơ

PCM xử lý thông tin đến, tính toán từ nó áp suất tăng mục tiêu và điều khiển van điều khiển áp suất tăng cho phù hợp Các thông số chính để tính áp suất tăng là:

 Luồng không khí khối lượng

3.4.1.5 Bộ làm mát không khí nạp

Bộ làm mát không khí nạp (còn được gọi là intercooler) cải thiện hiệu quả nạp của động cơ tăng áp, do đó mô-men xoắn và do đó công suất được tăng lên tương ứng Khi không khí nạp được nén trong bộ tăng áp, không chỉ áp suất mà cả nhiệt độ của không khí tăng lên Kết quả là, mật độ của không khí nạp giảm, dẫn đến thể tích lớn hơn và kết quả đó là khả năng nạp vào xi lanh thấp hơn Để bù đắp trường hợp này, không khí nạp được làm mát phù hợp

Ngoài ra, làm mát không khí nạp vào làm giảm nhiệt độ trong buồng đốt, ngăn chặn kích nổ động cơ

Hình 3.21 Bộ làm mát không khí nạp

1 Bộ làm mát không khí nạp 2 Van điều hòa khí nạp bypass

3.4.1.6 Van điều hòa khí nạp bypass

Van điều hòa không khí nạp bảo vệ cánh quạt nén của bộ tăng áp chống lại sóng áp suất Những sóng áp lực này xảy ra khi bướm ga đóng đột ngột, nhưng cánh quạt máy nén vẫn quay rất nhanh và bơm không khí khi bướm ga đang đóng.

Van không khí nạp được đặt trong đường ống nạp giữa bộ làm mát không khí nạp và van ga điện tử, và được điều khiển bởi một bộ truyền động chân không.

Khi van tiết lưu được đóng hoặc mở một phần (ở tải nhàn rỗi hoặc một phần) có chân không trong đa dạng nạp Kết quả là, van không khí nạp mở ra và không khí dư thừa được trả lại cho đường ống nạp ngược dòng của bộ tăng áp Bằng cách này, không khí được bơm ở van tiết lưu kín không chảy ngược về máy nén, cho phép cánh quạt máy nén quay tự do.

Hình 3.22 Van bypass điều khiển khí nạp

1 Bướm ga mở 6 Bướm ga

2 Bướm ga đóng 7 Van điều hòa bypass mở

3 Van điều hòa bypass đóng 8 Áp suất khí quyển hoặc áp suất dư thừa4 Bộ truyền động chân không 9 Chân không

3.4.1.7 Hệ thống thay đổi tiết diện đường ống nạp

Hệ thống VSC (Variable Swirl Control) được tích hợp trong đường ống nạp và giảm lượng khí thải của động cơ lạnh Các van cửa trập VSC được điều khiển bởi một bộ truyền động chân không, và mở hoặc đóng một trong hai cổng nạp cho mỗi xi lanh

Hình 3.23 Hệ thống thay đổi tiết diện đường ống nạp

1 Bộ truyền động chân không VSC 3 Ống dẫn khí nạp 2 Van cửa trập VSC 4 Chuyển đổi vị trí VSC Vị trí của van cửa trập VSC được điều khiển bởi PCM, kích hoạt van điện từ VSC bằng tín hiệu BẬT / TẮT.

Hình 3.24 Vị trí van cửa trập

1 Từ rơle điều khiển PCM 3 PCM 2 Van điện từ VCS

Khi tốc độ động cơ dưới 3250 phút -1 (tùy theo mô hình), nhiệt độ làm mát động cơ dưới 60 °C và góc mở bướm ga dưới một giá trị nhất định (tải động cơ nhẹ), PCM cung cấp năng lượng cho van điện từ VSC, áp dụng chân không cho bộ truyền động chân không

Kết quả là, các van cửa trập VSC đóng cổng nạp thứ hai của mỗi xi lanh, do đó không khí nạp được gây ra trong xi lanh chỉ thông qua một cổng nạp Do đó, tốc độ dòng chảy của không khí đi vào xi lanh được tăng lên, dẫn đến một dòng không khí xoáy mạnh và hỗn hợp tốt của nhiên liệu được bơm với không khí Điều này cải thiện quá trình đốt cháy và làm giảm mức phát thải.

Trong bất kỳ điều kiện nào khác ngoài điều kiên trên, PCM khử năng lượng cho van điện từ VSC, áp dụng áp suất khí quyển cho bộ truyền động chân không Kết quả là, các van cửa trập VSC mở cổng nạp thứ hai của mỗi xi lanh, để không khí nạp được đưa vào xi lanh thông qua cả hai cổng nạp Do đó, không khí nạp được gây ra trong xi lanh mà không cần điều tiết, dẫn đến lượng không khí thông qua cao và nạp vào xi lanh tốt Điều này đảm bảo rằng động cơ cung cấp công suất đầu ra cần thiết.

3.4.2 Hệ thống nhiên liệu

Hình 3.25 Hệ thống nhiên liệu

1 Kiểm soát chống tràn solenoid 4 Đường ống phân phối nhiên liệu2 Bơm áp suất cao 5 Kim phun nhiên liệu

3 Điện trở chấn lưu 6 Cảm biến áp suất nhiên liệu

Hình 3.26 Bình nhiên liệu

1 Van cuộn 3 Bộ phận bình xăng

2 Bộ phận bơm nhiên liệu 4 Bình nhiên liệu

3.4.2.2 Tổng quan hệ thống

Hình 3.27 Tổng quan hệ thống nhiên liệu

1 Nắp nhiên liệu phụ 8 Bơm áp suất cao 2 Bình nhiên liệu 9 Đường nhiên liệu 3 Bộ lọc nhiên liệu (áp suất cao) 10 Van giới hạn áp suất 4 Bộ điều chỉnh áp suất 11 Cảm biến áp suất nhiên liệu

5 Màn lọc 12 Kim phun nhiên liệu

6 Bơm nhiên liệu 13 Lưu lượng nhiên liệu

3.4.2.3 Nguyên tắc làm việc trên hệ thống phun xăng trực tiếp

Công việc trên hệ thống phun xăng trực tiếp phải được thực hiện bởi các nhân viên chuyên nghiệp lành nghề, những người quen thuộc với các quy định an toàn và những người thực hiện các biện pháp đặc biệt để đảm bảo rằng những điều này được tuân thủ Các quy tắc và chỉ thị có liên quan phải được tuân thủ, đặc biệt là liên quan đến:

 Chỉ thị của cơ quan y tế có trách nhiệm

 Phòng ngừa tai nạn

Trước khi làm việc trên một hệ thống phun xăng trực tiếp, công việc chuẩn bị sau đây phải được thực hiện:

 Khu vực làm việc phải sạch sẽ và không có bụi.

 Công nhân phải mặc quần áo sạch sẽ.

 Các bộ phận đang được sửa chữa phải được lưu trữ trong môi trường không có bụi.

 Luôn quan sát mô-men xoắn thắt chặt cho dòng áp suất cao và sử dụng cờ lê mô- men xoắn được kiểm soát thường xuyên.

 Hướng dẫn an toàn

Khi xem xét áp suất cao (tối đa 12 MPa) trong hệ thống phun xăng trực tiếp, các hướng dẫn sau đây phải được quan sát:

 Cấm tuyệt đối hút thuốc trong vùng lân cận của hệ thống nhiên liệu trong khi làm việc trên nó.

 Không có công việc nào được thực hiện trong vùng lân cận của ngọn lửa hoặc tia lửa mở.

 Không có công việc để được thực hiện trên hệ thống nhiên liệu khi động cơ đang chạy.

Tại phần này nhóm sẽ trình bày về phần kĩ thuật, cách sử dụng máy chẩn đoán để phần tích từ đó tìm ra các lỗi trên xe xử lí Quy trình này gồm 6 bước:

1 Xác nhận ý kiến khách hàng: tại bước này chúng ta sẽ lắng nghe phân tích các ý kiến của khách hàng từ đó có thể phân tích các triệu chứng xuất hiện trên xe với mục đích tìm ra lỗi trên xe Ngoài ra chúng ta phải giải thích với các khách hàng về các nguyên nhân không phải lỗi mà do kết cấu nhà sản xuất.

2 Xác định các triệu chứng: ở bước này chúng ta sẽ kiếm tra các mã lỗi thống, kiếm tra các dữ liệu hiện hành, kiếm tra điện áp accu, lịch sử sửa chữa của xe

3 Phân tích các triệu chứng: sử dụng máy chẩn đoán đọc mã lỗi và thực hiện các bước sửa chửa trong danh mục Repair manual kết hợp phân tích các triệu chứng

4 Khoanh vùng mã lỗi: tại bước này thu gọn lại các nguyên nhân có thể xảy ra lỗi từ đó có thể xác định chính xác các hư hỏng, tại bước này ta có thể kham khảo danh mục sửa chửa các bước thực hiện từ bảng RM.

5 Xác định lỗi và sửa chửa: khi đã biết chính xác lỗi chúng ta sẽ phân tích xem cách xử lí lỗi này bằng các cách như hiệu chỉnh, thay thế hay sửa chữa thông qua mức độ hư hỏng.

6 Kiểm tra lại: tại bước này chúng ta sẽ kiểm tra lại sau khi thay thế thực hiện xóa mã lỗi sau đó sử dụng chức năng check DTC để xem thử còn lỗi nào trên xe, kiếm tra xe đã hoạt động bình thường từ đó giao xe cho khách hàng.

Hiện nay thì trên thị trường đã xuất hiện rất nhiều các loại máy chẩn đoán nhưng vì nội dung tìm hiểu ở phần chương 3 là động cơ của hãng Mazda nên nhóm cũng sẽ tìm hiểu về phần mềm chuyên dụng của hãng.

M-MDS (Mazda Modular Diagnostic System) đã được phát triển dựa trên WDS (Worldwide Diagnostic System) Hệ thống chẩn đoán phổ quát này cho phép kỹ thuật viên sử dụng các chức năng phức tạp, chẳng hạn như lập trình lại mô-đun, cũng như chẩn đoán chính xác hơn trên hệ thống điều khiển phương tiện vi tính M-MDS kế thừa các chức năng được đánh giá cao từ WDS và ngoài ra còn các tính năng mới giúp cải thiện hiệu suất.

4.3 Cấu tạo thành phần của M-MDS4.3.1 Phần cứng

 Cổng giao tiếp với xe (VCM): đây là cổng giao tiếp có độ bền và mang lại hiệu suất cao giúp kết nối với giao diện xe

 Cáp kết nối : cáp kết nối gồm loại có cổng 16 chân để kết nối xe với hộp VCM

Hình 4.2 Váp kết nối 16 chân

 Cáp kết nối cổng 17 chân : dùng cho các xe mazda đời cũ

Hình 4.3 Cáp kết nối 17 chân

 Cáp kết nối USB: dùng kết nối VCM với máy tính cài sẵn phần mềm.

Hình 4.4 Cáp kết nổi cổng USB

 Bộ nguồn sạc: thiết bị dùng để cấp nguồn cho máy tính

 Máy tính cài đặt phần mềm chẩn đoán:

Hình 4.6 Máy tính cài phần mềm M-MDS

 Kết nối hệ thống chẩn đoán hoàn chỉnh

Hình 4.7 Quy trình kết nối

Hình 4.8 Màn hình phần mềm M-MDS

1 Trình đơn chính 5 Cửa sổ hiện thị nhỏ 2 Màn hình hiển thị 6 Thanh điều khiển 3 Trình đơn phụ 7 Lựa chọn các tùy chỉnh hệ thống

Tại mục IDS setting có chức năng Menu cài đặt IDS chứa tất cả các cài đặt thiết lập cơ bản cần kiểm tra và điều chỉnh Nó bao gồm các menu phụ là : “User

Preferences” , “System Information” và “System Utilities”

 Tại mục user preferences dùng để thiết lập các thông tin cơ bản của người dùng mong muốn như ngôn ngữ, các chuẩn đơn vị đo

Hình 4 8 Màn hình phần mềm M-MDS

1 Biểu tượng người màu xanh lá cây 4 Điều chỉnh tham số người dùng 2 Thêm người dùng 5 Kích hoạt người dùng

• Tùy chọn này cho phép lựa chọn các ngôn ngữ khác nhau.

• Tùy chọn này cho phép ghi đè các lỗi được chỉ định trong một bài kiểm tra chính xác, tức là nó cho phép người dùng tiếp tục kiểm tra chính xác mà không cần phải sửa lỗi.

Menu cung cấp các lựa chọn Có, Không và Chỉ có lỗi

• Tùy chọn này cho phép người dùng chọn độ C hoặc Fahrenheit Áp suất

• Tùy chọn này cho phép người dùng chọn kPa, thanh, psi hoặc inch nước

• Tùy chọn này cho phép người dùng chọn km hoặc dặm

• Tùy chọn này cho phép người dùng chọn kPa, inch thủy ngân, thanh hoặc inch nước

• Tùy chọn này cho phép người dùng lựa chọn giữa kg hoặc lb

• Tùy chọn này cho phép bật hoặc vô hiệu hóa màn hình đơn đặt hàng sửa chữa

• Trên menu chọn “System Information” hiển thị thông tin về cài đặt hệ thống (thời gian hệ thống, thông tin đại lý, phần mềm, cập nhật hiệu chuẩn, phiên bản cáp, VCM,VMM (Vehicle Measuring Module) Thông tin thời gian và thử thách có thể được đặt trong menu phần System Utilities.

4.3.2.1.2 Tiện ích hệ thống

• Trên menu chọn “System Utilities” cho phép điều chỉnh và lựa chọn một loạt các thông số và chức năng hệ thống cụ thể Các mục riêng lẻ được mô tả chi tiết trong các trang sau.

– Tùy chọn này cho phép người dùng đặt thông tin đại lý Đây là báo cáo không chính xác cần thiết về các vấn đề đến đường dây nóng M-MDS

– Tùy chọn này cho phép thay đổi tùy chọn kết nối internet IDS

• Cấu hình ID/Mật khẩu Internet công cộng

– Nếu kết nối internet cục bộ của bạn yêu cầu nhập ID và mật khẩu người dùng, bạn phải lưu trữ thông tin tại đây

– Tùy chọn này cho phép phần mềm IDS được cập nhật từ nhiều nguồn khác nhau khi từ bỏ:

– Phần mềm ứng dụng, Phần mềm hiệu chuẩn, Bản vá phần mềm và Cập nhật hiệu chuẩn CD hoặc DVD,

– Cập nhật hiệu chuẩn thủ công sử dụng kết nối internet để cập nhật Nếu Bản cập nhật hiệu chuẩn thủ công không kích hoạt lại thành công kết nối internet của bạn khi sử dụng các tùy chọn mạng Sau một vài phút, một cửa sổ bật lên dường như xác nhận kết nối thành công.)

– Tùy chọn này cho phép người dùng chạy tự kiểm tra trên hệ thống IDS Việc tự kiểm tra nên được thực hiện khi được khuyến nghị bởi chính hệ thống hoặc bởi M-MDS hotline.

– Tùy chọn này cho phép người dùng kiểm tra ghi chú trên phần mềm mới nhất Mỗi

DVD chẩn đoán được kèm theo một ghi chú phát hành phần mềm, trong đó cung cấp một mô tả ngắn gọn về nội dung của bản phát hành phần mềm cũng như tổng quan về contentchanges, bổ sung cho phạm vi bảo hiểm xe và chỉnh sửa phần mềm.

– Hướng dẫn này hiển thị gợi ý và mẹo kích hoạt kết nối internet.

– Tùy chọn này cho phép người dùng xem các mẹo công nghệ IDS.

– Tùy chọn này cho phép người dùng xem hướng dẫn khắc phục sự cố IDS.

Chế độ hệ thống

– Tùy chọn này sẽ cho phép lựa chọn chế độ bình thường, đường dây nóng hoặc chế độ đào tạo Việc đào tạo cho phép người dùng tiến hành chẩn đoán mô phỏng mà không cần kết nối với xe Ngoài ra, các biểu tượng khác nhau sẽ được giải thích.

– Chức năng này cho phép truy cập vào các chức năng đặc biệt, khi một mã nhất định được nhập (chỉ dành cho nhà sản xuất) Tính năng cập nhật chỉ được sử dụng khi được hướng dẫn để làm như vậy bởi đường dây nóng M-MDS Nó không được sử dụng trong việc cập nhật phần mềm IDS.

– Tùy chọn này cho phép người dùng sao lưu cài đặt IDS và khôi phục chúng

– Tùy chọn này cho phép người dùng truy cập các chức năng VDR (Vehicle Data

Recorder) (không áp dụng cho các đại lý Mazda).

Menu lựa chọn xe cho phép người dùng chọn xe để kiểm tra hoặc chẩn đoán đã được hoàn thành trước đó Nó bao gồm các menu sau (hàng tab dưới cùng):

“Vehicle Identification” : cho phép người dùng nhận dạng xe đang kết nối, trên menu chọn “Vehicle Identification" chứa một số tùy chọn để bắt đầu chẩn đoán hoặc hiển thị thông tin về chiếc xe hiện đang được xác định Khi IDS được sử dụng và thủ tục khởi tạo được hoàn thành, menu nhận dạng xe sẽ được thực hiện Các mục riêng lẻ được mô tả chi tiết trong các trang sau.

“Log Viewer” : cho phép xem thông tin xe đã lưu

“End Session : đăng xuất khỏi xe đang kết nối

Hình 4.11 Màn hình M-MDS

Hình 4.12 Màn hình M-MDS

Self test: Tự kiểm tra là một công cụ dành riêng cho xe, tức là nó chỉ có thể được truy cập sau khi xác định thevehicle Nó cho phép người dùng lấy lại DTC Sau khi chọn chức năng self test, màn hình System Selection sẽ xuất hiện.

System Selection: tại bảng công cụ này người sử dụng có thể thực hiện test ở chế độ

Code Display : chức năng hiển thị các lỗi đã xảy ra trên màn hình trước khi thực hiện quá trình kiểm tra KOEO hoặc KOER

Xe ô tô là một phương tiện với hệ thống kết cấu phức tạp nên các lỗi hư hỏng sẽ rất nhiều theo đề tài tìm hiểu thì nhóm sẽ nghiên cứu các lỗi liên quan đến động cơ.

Misfire là một thuật ngữ chỉ hiện tượng không diễn ra sự cháy bên trong một hoặc nhiều các xy lanh Thuật ngữ Misfire – bỏ máy hay đúng hơn là bỏ lửa có nghĩa là không có sự cháy trong một hoặc nhiều xi lanh Máy tính động cơ ECM hoặc PCM có thể phát hiện xi lanh bị bỏ lửa bằng cách theo dõi tốc độ động cơ. Động cơ bỏ lửa sẽ có mã chẩn đoán OBD-II là P030X (từ P0300 đến P30308) Chữ số cuối cùng của mã P030X là viết tắt của số xi lanh bỏ lửa Mã P0302 có nghĩa là xi lanh 2 bị bỏ lửa, P0303 là xi lanh 3, v.v Mã P0300 là chỉ ra động cơ bị bỏ lửa ngẫu nhiên.

4.4.1 Các nguyên nhân gây ra lỗi

 Cuộn đánh lửa bị hỏng hoặc nứt.

 Bugi bị mòn, nứt hoặc bám bẩn.

 Dây đánh lửa bị nứt hoặc chập

 Carbon tích tụ trên xupap và kim phun ( lỗi này thường xảy ra trên đông cơ GDI)

 Kim phun nhiên liệu bị lỗi.

4.4.2 Cách kiểm tra và chẩn đoán

Nguyên nhân của bỏ lửa sẽ khá dễ xác định nếu vấn đề luôn xuất hiện Nhìn sơ qua về bugi có thể biết được rất nhiều điều Dấu hiệu phóng hồ quang trên cuộn dây đánh lửa, nắp bộ phân phối hoặc rôto cũng có thể chỉ ra một bộ phận bị lỗi Những điều cơ bản, chẳng hạn như độ nén, thời điểm và áp suất nhiên liệu cũng có thể cần được kiểm tra.

Cuộn mobin đánh lửa bị lỗi thường được xác định bằng cách hoán đổi các cuộn dây giữa các xi lanh và kiểm tra xem hiện tượng bỏ lửa có di chuyển với cuộn dây hay vẫn ở cùng một xi lanh. Động cơ có thể cần được kiểm tra xem có rò rỉ chân không Bù nhiên liệu ngắn hạn(STFT) và bù nhiên liệu dài hạn (LTFT) cần được kiểm tra bằng công cụ quét (máy chẩn đoán) để xem liệu hỗn hợp không khí/nhiên liệu có quá loãng hay không Thông thường, một cảm biến lưu lượng khối không khí kém sẽ làm cho hòa khí động cơ nhạt gây ra bỏ lửa ngẫu nhiên.

Kiểm tra áp suất hệ thống làm mát có thể giúp xác định đệm đầu bị rò rỉ.

Nếu bỏ lửa chỉ xảy ra khi không tải, van EGR và van thanh lọc EVAP cần được kiểm tra, vì một trong hai có thể bị kẹt mở.

Các bộ phận dẫn động xupap cơ khí bị lỗi như các thùy trục cam bị mòn hoặc xích định thường bị kéo căng cũng có thể khiến động cơ bỏ lửa; chúng cũng có thể cần được kiểm tra cẩn thận. Đôi khi, một răng bị gãy hoặc hư hỏng ở bánh răng cảm biến trục khuỷu hoặc trục cam có thể là nguồn gây ra bỏ lửa; kiểm tra tín hiệu cảm biến bằng máy hiện sóng có thể hữu ích nếu nghi ngờ cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) hoặc cảm biến vị trí trục cam (CMP).

Khi sự cố được sửa chữa hoặc không còn được phát hiện, mã báo bỏ lửa sẽ tự xóa sau một số lần lái xe.

Về cơ bản nhiên liệu được vận chuyển từ bình chứa đến bơm cao áp thông qua bơm xăng và bơm cao áp sẽ vận chuyển nhiên liệu đến đường ống phân phối thông bằng áp suất cao, một cảm biến áp suất nhiên liệu sẽ được đặt ở đường ống phân phối để giám sát và đưa tín hiệu hồi về để các cơ cấu chấp hành điều khiển áp suất này Khi giá trị áp suất thực tế thấp hoặc cao hơn mức ngưỡng quy định sẽ xảy ra các triệu chứng gây ảnh hưởng đến xe thông thường khi xe trải qua tình trạng này thường sẽ có mã lỗi P0087,P0088,P0089.

4.5.1 Triệu chứng khi áp suất đường ống nhiên liệu quá thấp. Động cơ nổ không êm: khi áp xuất nhiên liệu không đáp ứng đủ thì bên trong thì sẽ gây ra hiện tượng động cơ làm việc quá nghèo dẫn đến kích nổ hoặc mất lửa làm động cơ nổ có hiện tượng rung lắc Động cơ tăng tốc chậm: tất cả các xe ô tô đều yêu cầu cung cấp nhiên liệu thích hợp đến từng xi lanh để có thể chạy bình thường nếu xe tăng tốc yếu bị chậm, hụt ga thì rất có thể xảy ra sự cố với áp suất nhiên liệu của động cơ ô tô. Động cơ khó khởi động: Áp suất nhiên liệu thấp cũng sẽ khiến hệ thống đánh lửa khó khởi động động cơ Vào thời điểm bắt đầu, chiếc xe cần rất nhiều nhiên liệu, và nếu nó không được cung cấp đúng lượng nhiên liệu, nó có thể sẽ không khởi động được.

Mất mất công suất: khi xe đang chạy ở chế độ không tải mà chuyển qua có tải ta có thể nhận thấy động cơ không đáp ứng được nhu cầu điều khiển có thể chết máy hoặc lên dốc yếu. Đèn check engine sáng.

4.5.2 Các nguyên nhân khi áp suất nhiên liệu thấp

Bộ lọc nhiên liệu bị tắc: bộ lọc nhiên liệu sau một thời gian làm việc dễ dẫn đến tình trạng cặn bẩn làm nghẹt

Bơm cao áp bị hư hỏng: bơm cao áp đảm nhận việc tạo ra áp suất lớn để nén nhiên liệu và chuyển đến ống phân phối với việc bơm cao áp bị hư hỏng sẽ không đáp ứng được áp suất, tại bơm cao áp ta phải kiếm tra cò cam dẫn động cho bơm cao áp có bị mòn, van solenoid kiểm soát tràn có bị hư hỏng. Đường ray nhiên liệu bị cong, móp, rò rỉ. Đường ống phân phối bị tắc, nghẽn.

Bơm xăng ở phần thấp áp bị hư hỏng.

Cảm biến áp suất nhiên liệu bị hư hỏng: cảm biến đảm nhận nhiệm vụ kiếm tra áp suất nếu cảm biến hư hỏng thì sẽ không tính toán được áp suất chính xác trong đường ống rail.

Bình chứa nhiên liệu có bị móp hoặc rò rỉ.

Hộp PCM bị hư hỏng.

4.5.3 Triệu chứng khí áp suất đường ống nhiên liệu quá cao Đèn check engine sáng.

Hao nhiên liệu: khi áp suất nhiên liệu quá cao lượng nhiên liệu phun vào cũng cao hơn bình thường gây ra sự tiêu hao nhiên liệu không cần thiết.

Khí xả có mùi xăng và khói đen nhiều: lượng nhiên liệu dư thừa không cháy hết sẽ tạo ra ra khói đen và có mùi xăng rò rỉ ở khí xả.

Hiệu suất động cơ kém, dễ bị chết máy.

Bugi đánh lửa bị đen và ướt.

4.5.4 Nguyên nhân khi áp suất nhiên liệu cao

Bộ hiệu chỉnh áp suất bị hư hỏng Bơm cao áp bị hư hỏng

Nghẹt đường đường ống của hệ thống nhiên liệu Cảm biến áp suất nhiên liệu bị hư hỏng

Lỗi hệ thống kết nối kém.

4.5.5 Các triệu chứng khi kim phun hư hỏng

Kim phun là một bộ phận quan trọng giúp nhiên liệu được phun vào trực tiếp trong buồng đốt giúp động cơ vận hành tối ưu Hơn nữa, nhiên liệu có thể được giữ từ thể tích xi lanh cho đến khi rất gần điểm đánh lửa, giảm nguy cơ đánh lửa trước hoặc kích nổ và cho phép sử dụng tỷ số nén cao hơn, tất cả đều dẫn đến hiệu suất nhiệt và nhiên liệu tốt hơn Việc kim phun hoạt động kém, hư hỏng có thể dẫn đến các triệu chứng sau đây Động cơ nổ không êm, cầm chứng kém dễ bị chết máy: Xe có thể rung và chết máy khi chạy không tải nếu không nạp đủ nhiên liệu vào buồng đốt. Động cơ bị mất lửa: việc kim phun bị bẩn, tắc nghẽn không đáp ứng đủ yêu cầu hòa khí bên trong buồng đốt khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao hơn hoặc vào tải thì ECU tự động điều khiển ngắt hoạt động kim phun gây ra mất lửa.

Có mùi xăng rò rỉ : kim phun có thể bị rò rỉ, hoặc phun quá nhiều nhiên liệu

Khó khởi động: kim phun không phun hoặc phun không đủ nhu cầu hình thành hòa khí để khởi động xe.

Tiêu hao nhiên liệu hơn mất bình thường Đèn check engine báo lỗi.

4.5.6 Nguyên nhân gây hư hỏng kim phun

Hiện tượng nghẹt kim phun: chất lượng nhiên liệu kém, cặn cacbon bám vào kim phun làm kim phun không hoạt động hết năng suất.

Rò rỉ kim phun: vấn đề này có thể xảy ra khi bị quá nhiệt, roan làm kín trong kim phun, vòi phun hỏng Khi đó kim phun sẽ không đáp ứng được hỗn hợp nhiên liệu chính xác.

Kim phun bị hở mạch, cuộn dây solenoid trong kim phun bị hư hỏng: ECU điều khiển thông qua việc cho dòng điện đi qua cuộn dây nên nguyên nhân có thể xảy ra do kết nối kém, ngắn mạch tới mass.

Lỗi PCM: hệ thống này giúp điều khiển kim phun phun nhiên liệu đúng thời điểm khi PCM hư hỏng thì kim phun có thể hoạt động sai hoặc không điều khiển được.

Tiêu đề	Nghiên cứu về động cơ phun xăng trực tiếp GDI
Tác giả	Ngô Thế Vỹ, Lê Chí Hiếu
Người hướng dẫn	ThS. Huỳnh Quốc Việt
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	154
Dung lượng	16,57 MB