MỤC LỤC

MỤC LỤC............................................................................................................................................................................i

DANH MỤC HÌNH..............................................................................................................................................................iii

DANH MỤC BẢNG............................................................................................................................................................iv

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG GDI (GASOLINE DIRECT INJECTION) TRÊN MAZDA 6.................................2

1.1 Giới thiệu về hệ thống phun nhiên liệu GDI..................................................................................................................2

1.1.1 Lịch sử ra đời các hệ thống phun xăng......................................................................................................................2

1.1.2 Các loại hệ thống phun xăng trên ô tô.......................................................................................................................2

1.1.2.1 Hệ thống phun xăng cơ khí.....................................................................................................................................2

1.1.2.2  Hệ thống phun xăng đơn điểm SPI (Single Point Injection)...................................................................................3

1.1.2.3  Hệ thống phun xăng đa điểm MPI (MultiPoint Injection)........................................................................................4

1.1.2.4  Phun xăng trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection)..............................................................................................5

1.2 Tổng quan về hệ thống GDI..........................................................................................................................................7

1.2.1 Lịch sử hình thành của hệ thống GDI........................................................................................................................7

1.1.2 Bộ phận chính của hệ thống GDI...............................................................................................................................7

1.3 Giới thiệu về xe Mazda 6..............................................................................................................................................8

CHƯƠNG 2. KẾT CẤU HỆ THỐNG GDI TRÊN MAZDA 6.............................................................................................12

2.1 Động cơ Sky-activ và các hệ thống trên xe Mazda 6.................................................................................................12

2.1.1 Động cơ Sky-activ G................................................................................................................................................12

2.1.2 Hệ thống nạp...........................................................................................................................................................13

2.1.3 Hệ thống phối khí.....................................................................................................................................................15

2.1.4 Hệ thống đánh lửa...................................................................................................................................................17

2.1.5 Hệ thống khí xả........................................................................................................................................................19

2.1.6 Hệ thống kiểm soát hơi xăng....................................................................................................................................21

2.2 Kết cấu hệ thống phun xăng GDI trên xe Mazda 6.....................................................................................................23

2.2.1. Phần áp suất cao.....................................................................................................................................................23

2.2.1.1 Bơm cao áp...........................................................................................................................................................23

2.2.1.2 Kim phun cao áp....................................................................................................................................................26

2.2.1.3 Cảm biến áp suất ống Rail, Ống rail và Ống dẫn nhiên liệu cao áp......................................................................29

2.2.2 Phần áp suất thấp.....................................................................................................................................................31

2.3.2 Điều khiển hệ thống phối khí....................................................................................................................................33

2.3.3 Điều khiển hệ thống GDI..........................................................................................................................................34

2.4 Mô phỏng hệ thống GDI trên xe Mazda 6...................................................................................................................36

2.4.1 Giới thiệu phần mềm 3d SOLIDWORKS SIMULATION...........................................................................................36

2.4.2 Mô phỏng hệ thống GDI trên xe Mazda 6................................................................................................................36

2.4.2.1 Mô phỏng các chi tiết 3D.......................................................................................................................................36

2.4.2.2 Mô phỏng Hệ thống GDI.......................................................................................................................................38

2.4.2.3 Mô phỏng dòng nhiên liệu trong hệ thống.............................................................................................................40

CHƯƠNG 3. KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU TRỰC TIẾP GDI TRÊN XE MAZDA 6............41

3.1 Quy trình thực hiện bảo dưỡng định kì.......................................................................................................................41

3.1.1 Bảo dưỡng thường xuyên.......................................................................................................................................41

3.1.2 Bảo dưỡng cấp 1.....................................................................................................................................................41

3.1.3 Bảo dưỡng cấp 2.....................................................................................................................................................41

3.1.4 Các công việc khi thực hiện bảo dưỡng..................................................................................................................41

3.2 Chẩn đoán lỗi bằng máy chẩn đoán...........................................................................................................................44

3.2.1 Giới thiệu máy chẩn doán G-SCAN II.....................................................................................................................44

3.2.1.1 Đặc điểm..............................................................................................................................................................44

3.2.1.2 Chức năng...........................................................................................................................................................44

3.2.1.3 Hướng dẫn sử dụng............................................................................................................................................45

3.2.2 Một số mã lỗi ảnh hưởng đến quá trình cung cấp nhiên liệu của hệ thống...........................................................48

3.3 Quy trình sửa chữa - thay thế các chi tiết trong hệ thống.........................................................................................50

3.3.1 Ống dẫn nhiên liệu.................................................................................................................................................50

3.3.2 Kim phun................................................................................................................................................................53

3.3.3 Bơm cao áp............................................................................................................................................................60

KẾT LUẬN......................................................................................................................................................................63

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................................................................64

MỞ ĐẦU

Hiện nay ở nước ta, công nghệ ô tô là một trong những ngành đang được phát triển rất mạnh chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ đến sự phát triển của nền kinh tế của một quốc gia.

Ô tô được sử dụng chung trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như giao thông vận tải, công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng và quốc phòng, chúng ta để thiết kế chế tạo lắp ráp thanh công một số loại ôtô với sự liên doanh hợp tác với các công ty nước ngoài. Việc sản xuất lắp ráp và cải tạo ô tô ở trong nước đã đem lại những lợi ích kinh tế rất lớn như: Hạ được giá thành sản phẩm, tận dụng được nguồn nhân lực trong nước, cải tiến được một số kết cấu để phù hợp với nhu cầu và điều kiện sử dụng ở nước ta. Ngày nay với sự phát triển rất nhanh của khoa học kỹ thuật và công nghệ tiên tiến, nền công nghiệp ôtô trên thế giới có những phát triển vượt bậc. Đó là sự ra đời của những thế hệ xe “thông minh” được lắp đặt những trang thiết bị hiện đại điều khiển điện tử. Hiện nay trên thị trường Việt Nam các doanh nghiệp nhập khẩu ôtô thường nhập các loại ôtô từ hãng TOYOTA, MAZDA, HUYNDAI,…

Để giảm giá thành của những chiếc xe đó việc chế tạo lắp ráp trong nước là một trong những biện pháp hữu hiệu nhất để giảm giá thành sản phẩm, nâng cao khả năng nội địa hóa, phát triển ngành cơ khí ôtô và giải quyết việc làm cho lao động. Chính vì thế, em lựa chọn đề tài “Khai thác kỹ thuật hệ thống phun xăng trực tiếp GDI trên xe Mazda 6 2018”, trong phần này em đi sâu vào các kết cấu chính trên xe mà em đã chọn. Em xin chân thành cảm ơn thầy : PGS.TS .…………… trưởng bộ môn cơ khí ô tô trường Đại Học Giao Thông Vận Tải đã nhiệt tình hướng dẫn và tạo điều kiện để em hoàn thành đề tài này. Sau gần một học kì làm việc, dù đã cố gắng nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn non trẻ nên không thể tránh khỏi sai sót. Kính mong sự tham gia góp ý xây dựng của các thầy trong bộ môn. Em xin chân thành cảm ơn.

                                                                                                                                TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng …năm 20…

                                                                                                                             Sinh viên thực hiện

                                                                                                                           ……………………

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG GDI (GASOLINE DIRECT INJECTION) TRÊN MAZDA 6

1.1 Giới thiệu về hệ thống phun nhiên liệu GDI

1.1.1 Lịch sử ra đời các hệ thống phun xăng

Động cơ phun xăng trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection) là phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt động cơ. Công nghệ này được giới thiệu những năm 1925 trên động cơ Hesselman giành cho máy bay. Tiếp sau đó, trong những năm 50, Mercedes cũng đã ứng dụng công nghệ này trên chiếc xe Mercedes Benz Gullwing (1953), những động cơ phun xăng trực tiếp khi đó không giống với GDI hiện tại nhưng nó tạo nên nền tảng cho công nghệ phun xăng trực tiếp GDI sau này.

1.1.2 Các loại hệ thống phun xăng trên ô tô

1.1.2.1 Hệ thống phun xăng cơ khí

Trong hệ thống này, việc dẫn động điều khiển điều chỉnh định lượng hỗn hợp được thực hiện theo một nguyên lý cơ bản như động học, động lực học, cơ học chất lỏng, nhiệt động lực học…Cần phân biệt hai loại hệ thống phun xăng cơ khí. Loại thứ nhất được dẫn động bởi động cơ đốt trong, bao gồm bơm xăng và một bộ phận định lượng nhiên liệu, hoạt động giống như hệ thống phun nhiên liệu của động cơ diesel. Loại thứ hai hoạt động độc lập, không có dẫn động từ động cơ.

Hệ thống trên có những ưu điểm:

- Định lượng xăng phun vào xilanh động cơ lúc khởi động chính xác hơn làm cho động cơ khởi động lạnh dễ hơn;

- Công suất động cơ cao hơn;

- Động cơ hoạt động tốt ở mọi thời tiết, địa hình, tư thế xe;

Hệ thống có những nhược điểm:

- Số lượng và thành phần hòa khí vào các xilanh đều hơn nhờ đó trong điều kiện sử dụng có thể dùng hòa khí nhạt hơn;

- Hệ số nạp của động cơ lớn hơn;

1.1.2.3  Hệ thống phun xăng đa điểm MPI (MultiPoint Injection)

Hệ thống bao gồm nhiều vòi phun xăng, mỗi vòi phun sẽ phun xăng vào vùng có nhiệt độ cao nhất của từng xilanh để xăng bay hơi nhanh.

Hệ thống có những ưu điểm:

- Công suất do động cơ tạo ra lớn hơn;

- Động cơ ít rung hơn, do đó tăng sự thoải mái khi lái xe;

Hệ thống có những nhược điểm:

- Không có động lực tốt, ổ đĩa nóng;

- Chất lượng nhiên liệu yêu cầu phải tốt;

- Chi phí sửa chữa cao;

1.1.2.4  Phun xăng trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection)

Xăng được phun thẳng vào bên trong xilanh, áp suất phun phụ thuộc vào phương án phun (phun vào ở cuối kì nén đòi hỏi áp suất phải cao hơn nhiều so với phương án phun ở đầu kì nạp). Áp suất phun ban đầu có thể điều chỉnh trong phạm vi giới hạn cho từng kim. Việc điều khiển kim phun và đánh lửa được thực hiện riêng lẻ. Tùy thuộc vào chế độ tải của xe mà có 2 chế độ nạp chính: Phương pháp nạp phân tầng (ở chế độ tải vừa và nhỏ) và Phương pháp nạp đồng nhất (ở chế độ tải lớn đến toàn tải).

Hệ thống có những ưu điểm:

- Giảm lượng khí thải độc hại ra môi trường do sử dụng công nghệ sử lý chất thải ba thành phần;

- Tăng hiệu suất thể tích và do đó tăng công suất đầu ra và mômen xoắn;

Hệ thống thông hơi ngăn cản không khí và do đó, hiệu suất thể tích giảm.

- Mức tiêu thụ nhiên liệu riêng thấp. Trong động cơ có bộ chế hòa khí, nhiên liệu không thể cung cấp cùng một lượng giống nhau và cùng một tỷ lệ không khí/nhiên liệu trên mỗi chu kỳ, cho mỗi xilanh;

- Động cơ phản ứng nhanh hơn với những thay đổi ở vị trí bướm ga, điều này làm tăng lái xe thoải mái;

Hệ thống có những nhược điểm:

- Cấu tạo phức tạp, có yêu cầu khắt khe về chất lượng lọc sạch nhiên liệu và không khí, nên giá thành cao;

- Vòi phun xăng cần phải chế tạo bằng vật liệu có tính chịu nhiệt cao và chống ôxi hóa tốt;

1.2 Tổng quan về hệ thống GDI

1.2.1 Lịch sử hình thành của hệ thống GDI

Hệ thống phun xăng trực tiếp (Gasoline Direct Injection) ra đời vào những năm 1920, nhưng chỉ được hoàn thiện và thương mại hóa rộng rãi vào cuối thế kỷ 20.

Năm 1925, tập đoàn Bosch phát triển hệ thống phun xăng cơ học cho máy bay. Đến những năm 1950, GDI đầu tiên được trang bị trên ô tô cụ thể là động cơ Mercedes-Benz 300SL, tuy nhiên công nghệ còn đắt đỏ và khó bảo trì. Đến những năm 90 của thế kỷ 20, Mitsubishi là hãng tiên phong đưa công nghệ GDI lê xe thương mại (Mitsubishi Galant 1996), nhờ tiến bộ trong cảm biến và điều khiển điện tử. Về sau này GDI trở thành tiêu chuẩn trên nhiều dòng xe do hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu, giảm lượng khí thải và tốt ưu công suất động cơ.

1.1.2 Bộ phận chính của hệ thống GDI

Hệ thống gồm: Trục cam, bơm cao áp, kim phun, cảm biến áp suất ống rail, piston.

Trục cam xả sẽ có thêm vấu cam để dẫn động bơm cao áp và cả hai trục cam xả và nạp đều được xẻ rãnh để làm giảm khối lượng.

Piston được thiết kế dạng lõm theo vị trí đặt bugi, kết hợp với nắp máy tạo nên buồng đốt có hình dạng đặc biệt để tập trung nhiên liệu vị trí gần bugi, cộng thêm việc tạo xoáy giúp quá trình đốt cháy tốt hơn.

1.3 Giới thiệu về xe Mazda 6

Mazda 6 là tên gọi mới của mẫu xe thay thế dòng xe Mazda 626. Mazda đã chính thức khởi động dây chuyền sản xuất mẫu Mazda 6 - 2018 tại nhà máy đặt tại Yamaguchi, Nhật Bản. Nhà máy có thể sản xuất 120.000 sản phẩm Mazda 6 mỗi năm. Mazda 6 sẽ được phát triển trên 2 phiên bản: sedan cho toàn thế giới và wagon dành riêng cho thị trường châu Âu.

Mazda 6 có 3 phiên bản: Skyactiv - G 2.0L; Skyactiv - G 2.5L; Skyactiv - D 2.2L turbo. Kết hợp với 3 phiên bản trên là hộp số sàn và hộp số tự động 6 cấp.

Không gian nội thất thiết kế hiện đại, ghế bọc da cao cấp, chiều dài đệm ghế trước và sau lớn cùng độ cao từ sàn đến mặt ghế hàng phía sau cao nhất phân khúc tăng sự thoải mái cho người dùng trong những hành trình dài.

Về hệ thống giải trí, Mazda 6 2018 sở hữu màn hình cảm ứng giải trí trung tâm có kích thước 8 inch, hỗ trợ kết nối AUX/USB/Bluetooth cũng như Apple CarPlay/Android Auto. Bản Luxury được trang bị dàn âm thanh 6 loa, trong khi 2 phiên bản cao cấp sở hữu hệ thống 11 loa Bose cao cấp, mang đến trải nghiệm âm thanh chân thực và tăng giá trị hưởng thụ cho khách hàng.

CHƯƠNG 2. KẾT CẤU HỆ THỐNG GDI TRÊN MAZDA 6

2.1 Động cơ Sky-activ và các hệ thống trên xe Mazda 6

2.1.1 Động cơ Sky-activ G

SkyActiv-G là động cơ phun xăng trực tiếp được Mazda tối ưu hóa cấu hình bề mặt thân piston. Hãng thay đổi thiết kế đầu piston cùng kết cấu xéc măng để giảm thiểu tối đa lượng nhiên liệu dùng vào quá trình đốt cháy, đồng thời hạn chế tiếng gõ động cơ.

Công nghệ SkyActiv G đã giúp hoàn thiện quá trình đốt cháy nhiên liệu trong buồng xăng. Thực tế, động cơ đốt trong trong quá trình đốt cháy nhiên liệu chỉ sử dụng khoảng 30% hiệu suất để tạo ra động năng cho xe chạy. Phần nhiêu liệu còn lại vẫn chưa sử dụng hết và biến thành thải nhiệt tỏa ra môi trường.

2.1.2 Hệ thống nạp

Hệ thống nạp có nhiệm vụ nạp đầy hỗn hợp hòa khí (xăng + không khí) hay không khí sạch vào xylanh trong kỳ nạp và thải sạch khí cháy ra khỏi xylanh trong kỳ xả. Dựa vào nhiệm vụ trên, hệ thống phân phối pháp đáp ứng được các yêu cầu khắc khe như:

- Xupap cần được mở sớm và đóng muộn tùy theo kết cấu của từng loại động cơ và điều kiện vận hành của động cơ;

- Phải đóng mở đúng thời gian quy định;

- Phải đảm bảo đóng kín buồng cháy trong kỳ nén và nổ;

- Bộ làm mát không khí;

- Van nạp khí;

- Van tiết lưu điện tử cảm biến vị trí chân ga kiểu Hall;

- Cảm biến áp ống nạp tích hợp cảm biến nhiệt độ khí nạp;

Khi tốc độ động cơ thấp hơn 3250/phút (tùy thuộc vào kiểu máy), nhiệt độ nước làm mát động cơ thấp hơn 60 °C và góc mở bướm ga dưới một giá trị nhất định (tải động cơ nhẹ), PCM sẽ cấp điện cho cuộn điện từ VSC van, áp dụng chân không cho bộ truyền động chân không. Kết quả là các van chớp VSC đóng cửa nạp thứ hai của mỗi xi lanh, do đó khí nạp chỉ được tạo ra trong xi lanh thông qua một cửa nạp. 

2.1.3 Hệ thống phối khí

Hệ thống phân phối khí biến thiên trên mazda 6 sử dụng motor điện có trục lệch tâm để điều khiển thời điểm phân phối khí.

Phối khí biến thiên là giúp cho động cơ hoạt động tối ưu ở mọi dải tốc độ. Tăng mô-men xoắn ở tốc độ thấp, tăng hiệu suất ở tốc độ cao và giảm phát thải. Một số động cơ dùng van biến thiên đã loại bỏ hệ thống tuần hoàn khí thải. Bằng cách thay đổi góc trùng điệp, điều mà động cơ dùng trục cam cố định không làm được.

* Cấu tạo của motor điện:

Những lợi ích mà phối khí biến thiên mang lại:

Thời điểm mở xupap nạp:

- Mở sớm: cải thiện thể tích khí nạp và xả sạch khí cháy, nhưng làm tăng góc trùng điệp;

- Mở trễ: làm giảm góc trùng điệp, kết hợp việc điều khiển thời điểm đóng xupap xả làm giảm lực cản trong quá trình piston đi xuống;

Thời điểm đóng xupap nạp:

- Đóng sớm: cải thiện thể tích khí nạp bằng cách giảm thể tích bị đẩy ngược trở lại cổ góp nạp;

- Đóng trễ: làm giảm lực cản trong quá trình piston di chuyển bằng cách đẩy bớt khí nạp ra khỏi buồng đốt, giảm hiện tượng kích nổ hoặc cháy sớm từ đó tăng được tỷ số nén, tăng hiệu quả sử dụng lại khí xả EGR;

2.1.5 Hệ thống khí xả

Ống xả được áp dụng bởi công nghệ Skyactiv trên Mazda 6 hoàn toàn khác biệt. Hệ thống các đường ống xe có tiết diện lớn hơn, nhằm tăng khả năng tiếp xúc, đồng thời giảm áp suất. Hệ thống ống xả này cũng dài hơn nhằm giảm áp lực làm khí xả tạo ra tác dụng lên động cơ trong quá trình hoạt động và giảm nhiệt độ khí thải ra bên ngoài môi trường.

Hệ thống ống xả của hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp Mazda có các tính năng sau:

- Bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều khởi động;

- Bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều;

- Cảm biến oxy loại tuyến tính với bộ gia nhiệt ngược dòng của bộ chuyển đổi xúc tác;

2.2 Kết cấu hệ thống phun xăng GDI trên xe Mazda 6

2.2.1. Phần áp suất cao

2.2.1.1 Bơm cao áp

* Nhiệm vụ, chúc năng:

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. 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. Áp suất nhiên liệu cao lúc này từ 200 - 235 bar.

* Cấu tạo:

Trong bơm cao áp có một van solenoid, thường gọi là van điều chỉnh áp suất nhiên liệu FPRV (Fuel Pressure Regular Valve) van này có 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. Nếu van mở càng nhiều, lượng nhiên liệu đi qua sẽ càng nhiều dẫn đến áp suất nhiên liệu tăng cao và ngược lại.

* Nguyên lý làm việc:

Giai đoạn nạp: Pít tông tải lò xo của bơm cao áp được điều khiển bởi một cam hình trochoid trên trục cam, quay với một nửa tốc độ động cơ.

Khi pít tông từ ĐCT sang ĐCD, van đầu vào mở cho nhiên liệu đi vào buồng áp suất cao

Giai đoạn làm đầy - tràn: Khi pít tông di chuyển từ ĐCD sang ĐCT (hành trình làm việc) và van điện từ kiểm soát tràn giữ cho van đầu vào mở, nhiên liệu trong buồng áp suất cao được đẩy ngược lại phía hút của bơm (giai đoạn đầy - tràn)

Giai đoạn cao áp: Khi cấp điện vào cuộn dây, nam châm điện điều khiển tràn nhả van đầu vào, van này sẽ đóng lại và nhiên liệu được nén trong buồng áp suất cao (bắt đầu giai đoạn áp suất cao). Khi áp suất trong buồng áp suất cao tăng lên cao hơn lực đẩy của lò xo sẽ làm van xả mở ra và nhiên liệu được đẩy qua đường áp suất cao đến đường ray nhiên liệu.

2.2.1.2 Kim phun cao áp

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.

* Chức năng:

Kim phun nhiên liệu áp suất cao có chức năng phun nhiên liệu vào buồng đốt dưới tia (đối với kim phun trang bị công nghệ Skyactiv của Mazda). Mặc khác thông qua quá trình phun tạo sự pha trộn có kiểm soát giữa nhiên liệu và không khí trong khu vực cụ thể của buồng đốt.

* Cấu tạo :

Cấu tạo của kim phun cao áp có bao gồm các thành phần sau:

- Đầu vào có bộ lọc (1);

- Giắc kết nối điện (2);

- Lò xo (3);

- Cuộn dây (4);

- Ống lót van (5);

2.2.2 Phần áp suất thấp

Cấu tạo phần thấp áp hoàn toàn giống với hệ thống phun xăng đa điểm MPI thông thường: Gồm có bơm nhiên liệu, lọc nhiên liệu, van điều áp, tất cả được đặt trong thùng nhiên liệu. Nhiên liệu 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 3 – 6 bar, 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.

* Thùng nhiên liệu: là nơi chứa tất cả các bộ phận thấp áp (bơm xăng, lưới lọc, van điều áp, phao xăng,…)

* Cụm bơm nhiên liệu: cụm bơm nhiên liệu của hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp của Mazda cung cấp nhiên liệu theo tín hiệu của hệ thống. Hệ thống thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm cao áp phụ thuộc vào các chế độ vận hành.

Cụm bơm nhiên liệu như hình 2.34.

2.3 Hệ thống điều khiển

2.3.1 Hệ thống điều khiển kim phun

Cấp điện cho cuộn dây kim phun và do đó thời gian mở của kim phun thay đổi tùy thuộc vào tín hiệu điều khiển từ IDM, do đó phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển từ PCM.

IDM kích hoạt các kim phun theo ba giai đoạn. Khi tín hiệu điều khiển cho một kim phun nhất định được nhập từ PCM đến IDM, IDM sẽ cung cấp năng lượng cho kim phun được đề cập với điện áp cao xấp xỉ. 100V (giai đoạn kéo lên). Do dòng điện kéo lên cao (khoảng 10A), kim phun mở nhanh.

Trong giai đoạn giữ, IDM giảm điện áp khởi động xuống 12V, dẫn đến dòng điện giữ thấp hơn (khoảng 7A). Kết quả là giảm thiểu tối đa tổn thất điện năng trong IDM và trong kim phun, tránh làm các bộ phận này quá nóng.

2.3.3 Điều khiển hệ thống GDI

Hệ thống điều khiển điện tử của động cơ Skyactiv bao gồm hộp điều khiển PCM và các cảm biến.

PCM có chứ năng nhận các tín hiệu từ các cảm biến từ đó nhận biết được tình trạng hoạt động của động cơ từ đó để hiệu chỉnh lượng phun và góc đánh lửa sớm.

Các cảm biến có nhiệm vụ biến tín hiệu vật lý có trong động cơ thành tín hiệu điện gửi về PCM từ đó PCM sẽ phân tích và điều khiển lượng phun của động cũng như góc đánh lửa sớm để phù hợp với tình trạng hoạt động của động cơ.

2.4 Mô phỏng hệ thống GDI trên xe Mazda 6

2.4.1 Giới thiệu phần mềm 3d SOLIDWORKS SIMULATION

SolidWorks là phần mềm thiết kế 3D tham số chạy trên hệ điều hành Windows và có mặt từ năm 1995, được tạo bởi công ty SolidWorks Dassault Systèmes. Mặ dù hiện nay có rất nhiều các phần mềm thiết kế 3D như: CATIA, SIEMENS NX, INVENTOR, AUTOCAD,… Nhưng SolidWorks nổi bật trong số các giải pháp phần mềm thiết kế 3D CAD bởi tính trực quan, phương pháp xây dựng mô hình 3D tham số, nhanh chóng, dễ dàng và tiện lợi cho người sử dụng.

SolidWorks Simulation là một hệ thống phân tích thiết kế đầy đủ được tích hợp trong SolidWorks. SolidWorks Simulation cung cấp một giải pháp mô phỏng trên mô hình 3D.

2.4.2 Mô phỏng hệ thống GDI trên xe Mazda 6

2.4.2.1 Mô phỏng các chi tiết 3D

Như mọi phần mềm thiết kế khác, với sự đơn giản dễ dùng, thân thiện, việc mở môi trường Part trong SOLIDWORKS là một điều đơn giản, ta có thể tích hợp bằng nhiều cách, mà cách đơn giản nhất mà nhiều người thiết kế hay dùng là vào File -> New, sau đó click chọn Part.

2.4.2.2 Mô phỏng Hệ thống GDI

Sau khi ta hoàn thành việc vẽ mô phỏng các chi tiết 3D, ta tiến hành lắp ghép tất cả lại thành một hệ thống thống nhất.

Trong công cụ Solidwork, ta tạo một cụm chi tiết (Assemb) và tiến hành lắp ghép (Mate) các chi tiết (Part) lại với nhau.

Mô phỏng hệ thống cung cấp nhiên liệu như hình 2.45.

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

Nhiên liệu được bơm từ bình nhiên liệu (7) thông qua cụm bơm thấp áp (6) (3 - 6 bar) lên bơm cao áp (4), bơm cao áp có nhiệm vụ nén áp suất nhiên liệu (200 - 235 bar) và đưa nhiên liệu qua đường ống dẫn nhiên liệu cao áp đến ống rail, tại ống rail (2) nhiên liệu được tích áp và chia đến các kim phun (1), kim phun sẽ cung cấp lượng nhiên liệu thích hợp vào buồng đốt. Hệ thống cung cấp nhiên liệu được điều khiên bởi hộp điều khiển trung tâm (ECU).

Hộp điều khiển trung tâm (14) nhận thông tin từ các cảm biến trong động cơ, tính toán và điều chỉnh thời gian phun xăng, lượng nhiên liệu và các thông số khác sao cho động cơ hoạt động tối ưu nhất, truyền tín hiệu đến kim phun và điều khiển hoạt động của kim phun. ECU sẽ liên tục điều khiển các thành phần của hệ thống phun xăng dựa trên các yếu tố như:

- Cảm biến trục cam (11) và trục cơ (13) xác định vị trí, thời điểm phối khí và tốc độ quay của động cơ;

- Cảm biến oxy (9) , cảm biến đo gió (8), và nhiều cảm biến khác để tính toán chính xác lượng nhiên liệu cần phun;

2.4.2.3 Mô phỏng dòng nhiên liệu trong hệ thống

SolidWorks Flow Simulation là một công cụ hỗ trợ kiểm tra mô phỏng chất lỏng dòng chảy bên trong và bên ngoài và phân tích nhiệt để các nhà thiết kế có thể tiến hành thử nghiệm trên nguyên mẫu ảo.

Việc sử dụng dụng cụ này, ta sẽ mô phỏng được dòng chảy nhiên liệu từ bình xăng đến kim phun cao áp.

Áp suất dòng nhiên liệu tại vùng thấp áp (từ bình nhiên liệu đến bơm cao áp) vào khoảng 3 - 6 bar hay 0,3 - 0,6 MPa.

Áp suất dòng nhiên liệu tại vùng cao áp (từ bơm cao áp đến kim phun) vào khoảng 200 - 235 bar hay 20 - 23,5 MPa.

CHƯƠNG 3. KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU TRỰC TIẾP GDI TRÊN XE MAZDA 6

3.1 Quy trình thực hiện bảo dưỡng định kì

3.1.1 Bảo dưỡng thường xuyên

Dùng mắt tiến hành quan sát kiểm tra tình trạng của hệ thống cung cấp nhiên liệu, bảo đảm cho các chi tiết không có vấn đề ngoại quan phát sinh. Kiểm tra độ khít của các mối nối trên đường ống dẫn. Kiểm tra độ siết chặt của các chốt, bu-long, đai ống,…Nếu có vấn đề phát sinh tiến hành sửa chữa khắc phục hoặc thay thế.

Thay dầu máy, kiểm tra nước làm mát.

3.1.2 Bảo dưỡng cấp 1

Việc bảo dưỡng cấp 1 thực hiện khi xe đạt khoảng 5.000 - 10.000km hoặc theo khuyến nghị của nhà sản xuất.

Các hạng mục bảo dưỡng bao gồm:

- Kiểm tra và làm sạch kim phun;

- Thay lọc nhiên liệu (nếu cần);

- Kiểm tra bơm cao áp;

3.1.4 Các công việc khi thực hiện bảo dưỡng

* Vê sinh kim phun: Để xe có thể vận hành thì động cơ cần phải đốt cháy một lượng hỗn hợp là xăng và không khí, nhiên liệu được phun dưới dạng sương vào buồng đốt. Lâu ngày sẽ sinh ra mụi than và cặn bẩn cacbon bám ở dầu kim phun ảnh hưởng đến quá trình cung cấp nhiên liệu. Vì thế cần  kiểm tra và vệ sinh định kỳ.

* Thay 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.

Đối với dòng xe Mazda 6 2018, lọc nhiên liệu được tích hợp vào trong cụm bơm nhiên liệu và nằm trong bình xăng.

Khi tiến hành kiểm tra thay thế lọc nhiên liệu ta cần thực hiện các thao tác:

Tháo ghế sau - trái

Mở cụm bơm nhiên liệu, tháo các dây kết nối và dây dẫn nhiên liệu, sau đó rút cụm bơm ra khỏi bình xăng.

* Thay lọc gió: Nếu lọc gió bị tắc bởi bụi bẩn, luồng khí sẽ bị ngăn cả, làm giảm tính năng của động cơ. Vì vậy, phải kiểm tra lại lọc gió thường xuyên.

Kiểm tra lọc gió nếu có bụi bẩn cần phải thổi vệ sinh, nếu quá bẩn không thể vệ sinh thì cần phải thay thế, hoặc nếu lọc gió bị ngấm nước, ngấm dầu, rách,…cũng cần phải thay thế để đảm bảo luồng không khí vào động cơ.

3.2 Chẩn đoán lỗi bằng máy chẩn đoán

3.2.1 Giới thiệu máy chẩn doán G-SCAN II

Máy chẩn đoán G-SCAN II là thế hệ nối tiếp của G-SCAN được phát triển dựa trên nền tảng dòng Máy chẩn đoán lỗi đa năng trước đó. Với cải tiến về CPU lõi tám cho hiệu suất cao và khởi động nhanh chóng, G-SCAN II là Máy chẩn đoán lỗi đa năng đọc hộp điều khiển ô tô (hộp đen) và các cảm biến trên xe ô tô cho xe du lịch hiện đại cực kì chuyên nghiệp.

3.2.1.1 Đặc điểm

Một số đặc điểm nổi bật của máy chẩn đoán G-SCAN II đáng kể đến như:

- Được thiết kế với bộ vi xử lý 3 CPU giúp máy hoạt động và truy xuất dữ liệu nhanh hơn.

- Chạy trên hệ điều hành Windows CE 6.0 và với thiết kế màn hình cảm ứng LCD rộng 7 inch, độ phân giải 1024x600 px nên G-scan II sử dụng cảm thấy “mượt”, và thông tin, hình ảnh hiển thị rất sắc nét.

- Máy được trang bị 4 phía cứng, 6 phím chức năng và một cây bút nhựa, người dùng có thể sử dụng linh hoạt và dễ dàng hơn trong quá trình làm việc.

- Công nghệ PIN Li-on Polymer 2100mAh 1 Cell trên G-scan II có thể hoạt động liên tục trong 3 - 4 giờ, tiện lợi trong việc sử dụng hoạt mang đi xa.

3.2.1.2 Chức năng

Chẩn đoán đa năng các dòng xe Châu Á, Châu Âu, Châu Mỹ, xe tải 24V và các dòng xe Trung Quốc.

Tự động chẩn đoán và tìm kiếm mã lỗi tất cả các hệ thống trên xe chỉ bằng 1 lần chọn, giúp tiết kiệm thời gian thao tác mà vẫn đạt hiệu quả cao.

Hiển thị thông tin mã lỗi đầy đủ chi tiết của tất cả các hệ thống trên xe bao gồm: Động cơ, Hộp số, Phanh, Túi khí, Điều hòa, Hệ thống lái, Chống trộm, Smart Key, Điện thân xe,…

3.2.1.3 Hướng dẫn sử dụng

Hướng dẫn sửa dụng máy chẩn đoán Gscan II như bảng 3.2.

3.2.2 Một số mã lỗi ảnh hưởng đến quá trình cung cấp nhiên liệu của hệ thống

Một số mã lỗi thường gặp như bảng 3.3.

3.3 Quy trình sửa chữa - thay thế các chi tiết trong hệ thống

3.3.1 Ống dẫn nhiên liệu

Quy trình sửa chữa - thay thế ống dẫn nhiên liệu như bảng 3.4.

3.3.2 Kim phun

Quy trình sửa chữa - thay thế kim phun như bảng 3.5.

3.3.3 Bơm cao áp

Quy trình sửa chữa - thay thế bơm cao áp như bảng 3.6.

KẾT LUẬN

Việc ứng dụng các thành tựu ngành công nghiệp điện tử nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện quá trình làm việc nhằm đạt hiệu quả cao và chống ô nhiễm môi trường, tối ưu hóa quá trình điều khiển dẫn đến kết cấu của động cơ và ô tô thay đổi rất phức tạp, làm cho người sử dụng và cán bộ kỹ thuật ngành ô tô ở nước ta gặp nhiều lúng túng và sai sót, nhất là những sinh viên ngành công nghệ ô tô sắp ra trường như chúng em. Chính vì vậy cần có những nghiên cứu cụ thể về hệ thống trên động cơ ô tô, nhằm cập nhật hóa kiến thức cho người sử dụng cũng như những ai quan tâm và muốn tìm hiểu về chuyên ngành động cơ ô tô. Tuy chỉ nghiên cứu tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp GDI một cách tổng quát trong một thời gian ngắn nhưng em cũng đã nhận ra được những ưu điểm cũng như đặc tính vượt trội của hệ thống này. Chính vì vậy hệ thống phun xăng trực tiếp GDI đã vượt lên trên những hạn chế của những hệ thống nhiên liệu trước đây. Tuy chỉ mới ra đời nhưng nó đã được ứng dụng rộng rãi trên các loại phương tiện xe du lịch đặc biệt là xe con, và những tiềm năng của hệ thống này vẫn chưa được khai thác hết.

Qua thời gian nghiên cứu với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy: PGS.TS .…………… và sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa cơ khí, em đã hoàn thành đồ án trong việc tìm hiểu về hệ thống phun xăng trực tiếp GDI trên xe Mazda 6 2018.

Vì kiến thức còn nhiều hạn chế và thời gian có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Tài liệu kĩ thuật Mazda 6 Service Manual.

[2]. Tài liệu kĩ thuật GDI Mazda.

[3]. Mazda 6 Wiring Diagram.

[4]. Mazda Injection System.

[5]. Gasoline Direct Injection.

[6]. SkyActiv Engine - Mazda technician training.

[8]. Hệ thống phun xăng trực tiếp - Nguyễn Lương Căn.

[9]. Động cơ đốt trong - PGS.TS Phạm Minh Tuấn.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"