BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu hệ thống điều khiển động cơ xăng
trên xe Mazda cx5

Giảng viên hướng dẫn

: TS. Nguyễn Mạnh Dũng

Lớp

: 20211AT6009003

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Minh Hiếu

Mã sinh viên

: 2019607968

Hà Nội - 2021


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XĂNG7
1.1. Khái quát hệ thống phun xăng điện tử EFI............................................7
1.1.1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử........................7
1.1.2. Ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử........................................8
1.2. Thuật tốn điều khiển lập trình và ngun lý điều khiển động cơ........9
1.2.1. Một số khái niệm về hệ thống điều khiển tự động sử dụng trên ôtô 9
1.2.2. Thuật tốn điều khiển lập trình cho ECU......................................11
1.3. Phân loại hệ thống phun xăng................................................................12
1.3.1. Phân loại theo điểm phun................................................................12
1.3.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun.......................12
1.3.3. Phân loại theo thời điểm phun xăng...............................................12
1.3.4. Phân loại theo mối quan hệ giữa các kim phun............................13
1.3.5. Nguyên lý hoạt động:.......................................................................13
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XĂNG
TRÊN XE MAZDA CX 5..............................................................................15
2.1. Giới thiệu về động cơ lắp trên Mazda CX 5..........................................15
2.1.1. Tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ...................................15
2.1.2. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử.....................................18
2.2. Hệ thống nhiên liệu..................................................................................19
2.2.1. Bơm nhiên liệu.................................................................................20
2.2.2. Bộ ổn định áp suất............................................................................21
2.2.3. Bộ giảm rung động...........................................................................22
2.2.4. Bộ lọc nhiên liệu...............................................................................22
2.2.5. Vịi phun nhiên liệu..........................................................................23
2.3. Hệ thống nạp khí......................................................................................25
2.3.1. Lọc khơng khí...................................................................................26
2.3.2. Cổ họng gió.......................................................................................26
2.3.3. Ống góp hút và đường ống nạp:.....................................................27
2.4. Hệ thống đánh lửa...................................................................................28



2.4.1. Các cảm biến chính sử dụng cho hệ thống đánh lửa....................29
2.4.2. Cấu tạo chính của hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe Mazda CX-5
......................................................................................................................38
2.4.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa.................................46
CHƯƠNG 3. QUY TRÌNH KIỂM TRA, CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN ĐỘNG CƠ XĂNG TRÊN XE MAZDA CX-5...............................51
3.1. Các hư hỏng thường gặp.........................................................................51
3.2. Chẩn đoán hệ thống đánh lửa................................................................51
3.3. Kiểm tra hệ thống đánh lửa....................................................................53
3.3.1. Kiểm tra nhanh bằng quan sát.......................................................53
3.3.2. Kiểm tra bằng dụng cụ đo...............................................................54
3.3.3. Bảo trì hệ thống đánh lửa................................................................57
3.3.4. Kiểm tra các dây điện thứ cấp........................................................58
3.3.5. Kiểm tra roto và nắp bộ phân phối................................................58
3.3.6. Kiểm tra cuộn dây đánh lửa............................................................58
KẾT LUẬN.........................................................................................................60
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................61


DANH MỤC HÌNH Ả
Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống hở..........................................................................9
Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển có cơ cấu phản hồi..............................9
Hình 1. 3: Sơ đồ nguyên lý điều khiển tự động trên ơ tơ.....................................10
Hình 1. 4: Thuật tốn điều khiển động cơ............................................................11
Hình 1. 5: Kết cấu cơ bản của EFI....................................................................14Y
Hình 2. 1: Sơ đồ các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ Mazda cx-5...16
Hình 2. 2: Tổng quan sơ đồ cấu trúc điều khiển..................................................17
Hình 2. 3: Thơng số cơ bản của xe Mazda CX-5.................................................18
Hình 2. 4: Thơng số hệ thống đánh lửa Mazda CX5...........................................19

Hình 2. 5: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử..........................................19
Hình 2. 6: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu....................................................20
Hình 2. 7: Kết cấu của bơm xăng điện.................................................................21
Hình 2. 8: Kết cấu bộ ổn định áp suất..................................................................22
Hình 2. 9: Bộ giảm rung động..............................................................................23
Hình 2. 10: Kết cấu bộ lọc nhiên liệu..................................................................24
Hình 2. 11: Kết cấu vịi phun nhiên liệu..............................................................25
Hình 2. 12: Kết cấu cổ họng gió..........................................................................28
Hình 2. 13: Ống góp hút và đường ống nạp.........................................................29
Hình 2. 14: Hệ thống đánh lửa trực tiếp...............................................................29
Hình 2. 15: Cảm biến vị trí trục cam....................................................................31
Hình 2. 16: Dạng sóng tín hiệu của cảm biến vị trí trục cam...............................32
Hình 2. 17: Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga..................................................32
Hình 2. 18: Cảm biến lưu lượng khí nạp..............................................................34
Hình 2. 19: Mạch điện của cảm biến lưu lượng khí nạp......................................34
Hình 2. 20: Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ.....................36
Hình 2. 21: Góc đánh lửa sớm và q trình cháy.................................................37


Hình 2. 22: Điều khiển góc đánh lửa sớm............................................................38
Hình 2. 23: Cấu tạo bugi......................................................................................40
Hình 2. 24: Sự lan truyền của ngọn lửa...............................................................42
Hình 2. 25: Đặc tính phóng điện..........................................................................43
Hình 2. 26: Đặc tính đánh lửa..............................................................................43
Hình 2. 27: Trạng thái làm việc của bugi.............................................................44
Hình 2. 28: Cuộn đánh lửa IC và giắc cắm..........................................................45
Hình 2. 29: Cấu tạo bơ bin đánh lửa....................................................................46
Hình 2. 30: Mạch điện đóng sơ cấp.....................................................................47
Hình 2. 31: Sơ đồ mạch điện dịng thứ cấp..........................................................48
Hình 2. 32: Sơ đồ ngun lý của hệ thống đánh lửa trên xe Mazda CX-5..........48

Hình 2. 33: Sơ đồ khái hệ thống đánh lửa kỹ thuật số.........................................50


MỞ ĐẦU
 Lí do chọn đề tài
Ngày nay nền cơng nghiệp ơ tơ nói chung nền cơng nghiệp ơ tơ Việt Nam nói
riêng ngày càng lớn mạnh. Nhiều hãng xe, thương hiệu với nhiều mẫu mã chủng
loại với kỹ thuật tiên tiến lần lượt được ra đời. Bên cạnh đó khoa học, kỹ thuật
không ngừng phát triển làm cho mức sống của người dân được tăng cao, do đó
nhu cầu đi lại cũng được nâng cao. Điều đó buộc các nhà sản xuất và cung cấp
các phương tiện giao thông phải cho ra đời nhiều sản phẩm với những mẫu mã đa
dạng và hồn thiện hơn. Cùng với đó tính tiện nghi ngày càng hiện đại hơn. Trong
đó, phải kể đến tính năng êm dịu và tiết kiệm nhiên liệu phải được tính đến để
đem lại lợi ích kinh tế cho người tiêu dùng.
Để có được sự êm dịu và tiết kiệm nhiên liệu đó, ngồi những quy định nghiêm
ngặt khơng thể thiếu trong q trình chế tạo lắp rắp, làm thế nào để sử dụng
chúng một cách hiệu quả nhất cũng là một vấn đề quan trọng không kém.
Vấn đề đặt ra làm thế nào để khai thác hiệu quả nhất động cơ hiện đại của một
chiếc ô tô hiện đại.
Động cơ với hệ thống điều khiển điện tử chính là xu hướng phát triển của động
cơ ơ tơ ngày nay và trong tương lai. Nó làm việc dựa trên nguyên lý: dùng các
cảm biến để thu nhập các thơng số trong q trình điều khiển xe (như cảm biến
tốc độ động cơ, cảm biến lưu lượng khí nạp. v. v..) sau đó được mã hóa và đưa
vào bộ xử lý trung tâm ECU, bộ xử lý này sẽ xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển
động cơ. Do đó, việc khai thác và sử dụng động cơ hiện đại này là một tất yếu
cho sự phát triển ngành công nghiệp ô tô ở Việt Nam.
Hiện nay, ở nước ta có rất nhiều loại xe sử dụng hệ thống điều khiển điện tử.
Trong đó, động cơ Skyactive trên xe Mazda CX-5 sử dụng công nghệ này. Điều
này không chỉ đáp ứng nhu cầu của người sử dụng mà còn đáp ứng về nhu cầu
tiết kiệm nhiên liệu và những quy định gắt gao về khí thải và ơ nhiễm môi trường.



Đó cũng là lý do em chọn đề tài của mình là: “NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XĂNG TRÊN XE MAZDA CX5”. Đề tài của em
bao gồm các phần sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ xăng trên ơ tơ.
Chương 2: Phân tích hệ thống điều khiển động cơ xăng trên xe Mazda CX-5.
Chương 3: Quy trình kiểm tra, chẩn đốn hệ thống điều khiển động cơ xăng trên
xe Mazda CX-5.
Trong quá trình làm đồ án do trình độ và kiến thức thực tế cịn hạn chế, thời
gian ngắn nên khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp
ý kiến của các thầy.
Đồ án được hoàn thành đúng tiến độ nhờ có sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của
thầy giáo trong bộ môn công nghệ ô tô cùng với sự đóng góp ý kiến của bạn bè.
Đặc biệt là sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo Nguyễn Mạnh Dũng và bạn bè đã
đóng góp ý kiến.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Hiếu
Nguyễn Minh Hiếu


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XĂNG
1.1. Khái quát hệ thống phun xăng điện tử EFI
1.1.1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử
Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp – ông Stevan – đã nghĩ ra cách phun
nhiên liệu cho một máy nén khí. Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phun
nhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả. Đầu thế kỷ 20, người Đức
áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 thì tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên

động cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất thấp). Tuy nhiên, sau đó
sáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung cấp
nhiên liệu cho máy bay ở Đức. Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành công trong
việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí. Trong hệ thống phun xăng này, nhiên
liệu được phun liên tục vào trước supap hút nên có tên gọi là K – Jetronic (K –
Konstant – liên tục, Jetronic – phun). K – Jetronic được đưa vào sản xuất và ứng dụng
trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng cho việc phát triển các
hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE – Jetronic, Mono – Jetronic, L – Jetronic,
Motronic…
Tên tiếng Anh của K – Jetronic là CIS (continuous injection system) đặc trưng
cho các hãng xe Châu Âu và có 4 loại cơ bản cho CIS là: K – Jetronic, K – Jetronic
với các cảm biến oxy và KE – Jetronic (có kết hợp điều khiển bằng điện tử) hoặc KE
– Motronic (kèm điều khiển góc đánh lửa sớm). Do hệ thống phun cơ khí cịn nhiều
nhược điểm nên đầu những năm 80, BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun sử dụng
kim phun điều khiển bằng điện. Có hai loại: hệ thống L – Jetronic (lượng nhiên liệu
phun được xác định nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp) và D – Jetronic (lượng nhiên
liệu phun được xác định dựa vào áp suất trên đường ống nạp).
Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng hệ
thống phun xăng L – Jetronic và D – Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với
động cơ 4A – ELU). Đến năm 1987, hãng Nissan dùng L– Jetronic thay cho bộ chế
hồ khí của xe Nissan Sunny.
Song song với sự phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển đánh
lửa theo chương trình (ESA – Electronic Spark Advance) cũng được đưa vào sử dụng
vào những năm đầu thập kỷ 80. Sau đó, vào đầu những năm 90, hệ thống đánh lửa
trực tiếp (DIS – Direct Ignition System) ra đời, cho phép không sử dụng delco và hệ
thống này đã có mặt trên hầu hết các xe thế hệ mới.
Ngày nay, gần như tất cả các ôtô đều được trang bị hệ thống điều khiển động cơ
cả động cơ xăng và động cơ Diesel theo chương trình, giúp động cơ đáp ứng được các
yêu cầu gắt gao về khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu. Thêm vào đó cơng suất động cơ
cũng được cải thiện rõ rệt.



Những năm gần đây, một thế hệ mới của động cơ phun xăng đã ra đời. Đó là
động cơ phun xăng trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection). Trong tương lai gần,
chắc chắn GDI sẽ được sử dụng rộng rãi.

1.1.2. Ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử.
Hệ thống phun xăng có nhiều ưu điểm hơn bộ chế hịa khí là:
 Dùng áp suất làm tơi xăng thành những hạt bụi sương hết sức nhỏ.
 Phân phối hơi xăng đồng đều đến từng xylanh một và giảm thiểu xu hướng
kích nổ bởi hịa khí lỗng hơn.
 Động cơ chạy khơng tải êm dịu hơn.
 Tiết kiệm nhiên liệu nhờ điều khiển được lượng xăng chính xác, bốc hơi tốt,
phân phối xăng đồng đều.
 Giảm được các khí thải độc hại nhờ hịa khí lỗng.
 Mơmen xoắn của động cơ phát ra lớn hơn, khởi động nhanh hơn, xấy nóng
máy nhanh và động cơ làm việc ổn định hơn.
 Tạo ra công suất lớn hơn, khả năng tăng tốc tốt hơn do khơng có họng khuếch
tán gây cản trở như động cơ chế hịa khí.
 Hệ thống đơn giản hơn bộ chế hịa khí điện tử vì khơng cần đến cánh bướm gió
khởi động, khơng cần các vít hiệu chỉnh.
 Gia tốc nhanh hơn nhờ xăng bốc hơi tốt hơn lại được phun vào xylanh tận nơi.
 Đạt được tỉ lệ hịa khí dễ dàng.
 Duy trì được hoạt động lý tưởng trên phạm vi rộng trong các điều kiện vận
hành.
 Giảm bớt được các hệ thống chống ô nhiễm môi trường.


1.2. Thuật tốn điều khiển lập trình và ngun lý điều khiển động cơ
1.2.1. Một số khái niệm về hệ thống điều khiển tự động sử dụng trên ôtô

 Hệ thống điều khiển tự động
Hệ thống điều khiển tự động là hệ thống khơng có sự tham gia trực tiếp của con
người trong quá trình điều khiển.
 Hệ thống điều khiển vòng hở
Là hệ thống thực hiện nguyên tắc khống chế cứng. Tức là tín hiệu ra Y khơng cần
đo lường để đưa trở về ban đầu. Mọi sự thay đổi của tín hiệu ra Y khơng phản ánh vào
TBĐK. Tín hiệu X đặt vào như thế nào thì tín hiệu Y ra như thế ấy, khả năng phản hồi
của hệ thống hở khơng có.
X

TBĐK

U

Y

ĐTĐK

Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống hở
 Hệ thống điều khiển vịng kín
Là hệ thống thực hiện điều khiển có phản hồi tức là tín hiệu Y được đo lường và
dẫn đến đầu vào phối hợp với tín hiệu X tác dụng lên TBĐK để tạo ra tín hiệu U sau
đó tác động vào ĐTĐK gây sự biến đổi Y.

Cơ cấu so sánh
U

G(s)

Y


X1
H(s)

Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển có cơ
cấu phản hồi


Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng
Một trong những vấn đề chủ yếu mà điều khiển tự động trên ô tô phải giải quyết là
điều khiển các thông số ra của các hệ thống trang bị trên xe sao cho đảm bảo tính
năng và sự an tồn của ô tô là tốt nhất trong mọi điều kiện hoạt động. Đối với ơtơ khi
vận hành ln có sự thay đổi về tốc độ, tải trọng, khí hậu mơi trường, điều kiện mặt
đường … Vì cần phải điều khiển các thông số ra cho những hệ thống trên ô tô khá đa
dạng và phức tạp, ngoài ra các hệ thống này cịn chịu ảnh hưởng của những tác động
bên ngồi. Do vậy, điều khiển tự động trên ôtô thường áp dụng hệ thống điều khiển
kín và có hồi tiếp. Sự áp dụng loại hệ thống này tạo được mối liên hệ trực tiếp giữa
những tác động cần thiết để điều khiển hệ thống với các thông số hoạt động của hệ
thống đồng thời loại bỏ những tác động nhiễu đến thông số này đảm bảo cho giá trị
của chúng luôn phù hợp với giá trị mà ta mong muốn.
Các hệ thống được điều khiển tự động trang bị trên ôtô hiện nay là những hệ thống
điều khiển bằng máy tính (Computer Control System).
Compurator
Bộ
điều
khiển
Các thiết bị
giao tiếp đầu
vào


Thiết
bị giao
tiếp
đầu ra

Thiết
bị
thực
hiện

Hệ thống cần
điều khiển

Dữ liệu
chứa
trong
bộ nhớ
máy
tính

Các cảm
biến

Hình 1. 3: Sơ đồ ngun lý điều khiển tự động trên ô tô

 Các cảm biến có vai trị xác định thơng tin và hoạt động của động cơ cũng như
các thông tin về môi trường ngồi có liên quan đến sự hoạt động của động cơ, những
thơng tin này ở dạng các tín hiệu địên áp (Electric Signals) được cảm biến gửi về bộ
vi xử lý thông qua thiết bị giao tiếp đầu vào (khuyếch đại, chuyển đổi A/D …)
 Bộ vi xử lý sẽ so sánh những thông tin này so với những thơng tin trong bộ nhớ

máy tính để từ đó phát ra tín hiệu điều khiển thích hợp. Tín hiệu điều khiển U được
gửi đến các thiết bị thực hiện thông qua các thiết bị kiểm soát giao tiếp đầu ra để tác
động điều khiển các thông số hoạt động của động cơ.


1.2.2. Thuật tốn điều khiển lập trình cho ECU.

Hình 1. 4: Thuật toán điều khiển động cơ


1.3. Phân loại hệ thống phun xăng.
1.3.1. Phân loại theo điểm phun.
 Hệ thống phun xăng đơn điểm (phun một điểm): Kim phun đặt ở cổ ống góp
hút chung cho toàn bộ các xi lanh của động cơ, bên trên bướm ga.
 Hệ thống phun xăng đa điểm (phun đa điểm ): mỗi xy lanh của động cơ được
bố trí 1 vịi phun phía trước xupáp nạp.
1.3.2. Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun.
 Phun xăng điện tử: Được trang bị các cảm biến để nhận biết chế độ hoạt động
của động cơ (các sensors) và bộ điều khiển trung tâm (computer) để điều khiển
chế độ hoạt động của động cơ ở điều kiện tối ưu nhất.
 Phun xăng thủy lực: Được trang bị các bộ phận di động bởi áp lực của gió hay
của nhiên liệu. Điều khiển thủy lực sử dụng cảm biến cánh bướm gió và bộ phân
phối nhiên liệu để điều khiển lượng xăng phun vào động cơ. Có một vài loại xe
trang bị hệ thống này.
 Phun xăng cơ khí: Được điều khiển bằng cần ga, bơm cơ khí và bộ điều tốc để
kiểm soát số lượng nhiên liệu phun vào động cơ.
1.3.3. Phân loại theo thời điểm phun xăng.
 Hệ thống phun xăng gián đoạn: Đóng mở kim phun một cách độc lập, không
phụ thuộc vào xupáp. Loại này phun xăng vào động cơ khi các xupáp mở ra hay
đóng lại. Hệ thống phun xăng gián đoạn cịn có tên là hệ thống phun xăng biến

điệu.


 Hệ thống phun xăng đồng loạt: Là phun xăng vào động cơ ngay trước khi
xupáp nạp mở ra hoặc khi xupáp nạp mở ra. Áp dụng cho hệ thống phun dầu.
 Hệ thống phun xăng liên tục: Là phun xăng vào ống góp hút mọi lúc. Bất kì lúc
nào động cơ đang chạy đều có một số xăng được phun ra khỏi kim phun vào động
cơ . Tỉ lệ hịa khí được điều khiển bằng sự gia giảm áp suất nhiên liệu taị các kim
phun. Do đó lưu lượng nhiên liệu phun ra cũng được gia giảm theo.
1.3.4. Phân loại theo mối quan hệ giữa các kim phun.
 Phun theo nhóm đơn: Hệ thống này, các kim phun được chia thành 2 nhóm
bằng nhau và phun luân phiên. Mỗi nhóm phun một lần vào một vịng quay cốt
máy.
 Phun theo nhóm đơi: Hệ thống này, các kim phun cũng được chia thành 2
nhóm bằng nhau và phun luân phiên.
 Phun đồng loạt: Hệ thống này, các kim phun đều phun đồng loạt vào mỗi vòng
quay cốt máy. Các kim được nối song song với nhau nên ECU chỉ cần ra một
mệnh lệnh là các kim phun đều đóng mở cùng lúc.
 Phun theo thứ tự: Hệ thống này, mỗi kim phun một lần, cái này phun xong tới
cái kế tiếp.
1.3.5. Nguyên lý hoạt động:
Hệ thống EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát hiện tình trạng của động
cơ và điều kiện chạy của xe. Và ECU động cơ tính tốn lượng phun nhiên liệu tối ưu
và làm cho các vòi phun phun nhiên liệu.


Hình 1. 5: Kết cấu cơ bản của EFI
 ECU động cơ: ECU này tính thời gian phun nhiên liệu tối ưu dựa vào các tín
hiệu từ các cảm biến.
 Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp: Cảm biến

này phát hiện khối lượng khơng khí nạp hoặc áp suất của ống nạp.
 Cảm biến vị trí trục khuỷu: Cảm biến này phát hiện góc quay trục khuỷu và tốc
độ của động cơ.
 Cảm biến vị trí trục cam: Cảm biến này phát hiện góc quay chuẩn và thời điểm
của trục cam.
 Cảm biến nhiệt độ nước: Cảm biến này phát hiện nhiệt độ của nước làm mát.
 Cảm biến vị trí bướm ga: Cảm biến này phát hiện góc mở của bướm ga.
 Cảm biến oxy: Cảm biến này phát hiện nồng độ của oxy trong khí xả.


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XĂNG
TRÊN XE MAZDA CX 5
2.1. Giới thiệu về động cơ lắp trên Mazda CX 5
2.1.1. Tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ Mazda CX-5
2.1.1.1. Mô tả hệ thống
Các chức năng của hệ thống điều khiển động cơ bao gồm SKYACTIV-G,

SKYACTIV-CNG, SKYACTIV-X.vv,…chúng điều khiển các tính năng cơ bản của động
cơ, chức năng chẩn đốn, rất hữu ích khi sửa chữa, chức năng dự phịng và an tồn chỉ hoạt
động khi có trục trặc trong các hệ thống điều khiển này. Ngồi ra, cịn có các thiết bị điều
khiển phụ trên động cơ như hệ thống điều khiển cắt số truyền tăng, hệ thống điều khiển khí
nạp, hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu v.v. Các chức năng này đều được điều khiển bằng
ECU động cơ.

2.1.1.2. Chức
năng
của
điềutrong
khiển
Hình 2.

1: Sơ
đồhệ
cácthống
bộ phận
hệđộng
thốngcơđiều khiển động cơ
Ngày nay với sự ra đời và phát triển mạnh của khoa học - công nghệ tự động điều
Mazda cx-5
khiển đã làm cơ sở và nền tảng cho việc thiết lập các hệ thống điều khiển theo chương trình
trên động cơ SKYACTIV đã giải quyết được các vấn đề hiện đang đặt ra như: công suất,
suất tiêu hao nhiên liệu, khí thải…


EFI (phun xăng điện tử)
ESA (đánh lửa sớm điện tử)

Hệ thống điều khiển
động cơ

ISC (điều khiển tốc độ không tải)
Chức năng chẩn đốn
Chức năng an tồn
Chức năng dự phịng
Các hệ thống điều khiển khác

2.1.1.3. Kết cấu của hệ thống điều khiển động cơ
TÍN HIỆU VÀO
Tín hiệu G, Ne
Lưu lượng gió
(MAP)

Nhiệt độ nước
làm mát
Nhiệt độ khí nạp
Vị trí bướm ga
Tín hiệu khởi
động
Cảm biến oxy

BỘ PHẬN CHẤP HÀNH

E
C
U

Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống đánh lửa

Điều khiển cầm chừng

Hệ thống chẩn đoán

Điện áp accu
Các cảm biến
khác

Hình 2. 2: Tổng quan sơ đồ cấu trúc điều khiển


Hình 2. 3: Thơng số cơ bản của xe Mazda CX-5

Động cơ lắp trên xe Mazda CX 5 là động cơ: SKYACTIV-G 2.0. Mazda CX 5
mới sử dụng động cơ xăng 4 kỳ 1.997 lít với hệ thống 4 xy lanh thẳng hàng bố trí
nằm ngang mang lại sự vận hành tối ưu cho động cơ, cũng như tiết kiệm nhiên liệu,
tăng độ bền và đặc biệt giảm thiểu ô nhiễm nhờ tuân theo tiêu chuẩn Euro 4 về khí
thải. Công suất cực đại 113/6.200 (hp/rpm), mô-men xoắn tối đa là 194/4.100
(Nm/rpm). Hệ thống đánh lửa dùng bộ chia điện điều khiển điện tử thông minh.


Hình 2. 4: Thơng số hệ thống đánh lửa Mazda CX5
2.1.2. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử

Hình 2. 5: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử
1. Thùng xăng; 2. Bơm xăng; 3. Lọc xăng; 4. Kim phun; 5. Bộ điều áp; 6. Cảm biến
vị trí bướm ga; 7. Cảm biến lưu lượng khí nạp; 8. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát;
9. Cảm biến trục khủy; 10. Cảm biến oxy; 11. Cổ xả; 12. Lọc khơng khí; 13. Cảm
biến nhiệt độ khơng khí; 14. Bướm ga.


2.2. Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ có nhiệm vụ cung cấp một lượng
nhiên liệu nhất định, đúng thời điểm và phù hợp với các chế độ làm việc vào buồng
cháy động cơ.
Hệ thống bao gồm thùng nhiên liệu, bơm nhiên liệu, lọc nhiên liệu, các đường
ống, bộ dao động, ống phân phối, các kim phun, kim phun khởi động và bộ điều áp.

Hình 2. 6: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu
1. Tín hiệu từ cảm biến lưu lượng khí nạp; 2. Tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga; 3.
Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam; 4. Tín hiệu từ cảm biến oxy; 5. Tín hiệu từ cảm
biến nhiệt độ nước làm mát; 6. Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khủy; 7. Tín hiệu từ
cảm biến túi khí; 8. Bình chứa nhiên liệu; 9. Bơm xăng; 10. Bộ lọc xăng; 11. Bộ điều

áp; 12. Bộ giảm rung; 13. Ống phân phối; 14. Vòi phun nhiên liệu.


Nhiên liệu được hút từ thùng nhiên liệu bằng bơm và đưa nhiên liệu có áp suất
qua lọc nhiên liệu đến các vịi phun chính. Bộ giảm rung động có tác dụng hấp thụ
các dao động nhỏ của áp suất nhiên liệu do sự phun nhiên liệu gây ra. Các vịi phun
sẽ phun nhiên liệu có áp suất vào đường ống nạp tùy theo các tín hiệu điều khiển của
ECU. Trên xe Madaz Cx5 sử dụng hệ thống nhiên liệu khơng có đường hồi. Bộ điều
áp, lọc nhiên liệu và bơm nhiên liệu lắp thành mơđun và đặt trong bình xăng. Vịi
phun có 12 lỗ đảm bảo sự phun nhiên liệu ở dạng sương.
2.2.1. Bơm nhiên liệu
Bơm nhiên liệu được sử dụng để cung cấp nhiên liệu với áp suất cao cho hệ
thống vòi phun, chúng thường là các bơm điều khiển điện.
Bơm nhiên liệu là loại bơm cánh gạt được đặt trong thùng xăng, do đó loại bơm
này ít sinh ra tiếng ồn, rung động hơn so với loại trên đường ống và nhiên liệu sẽ giúp
làm mát, bôi trơn chi tiết bên trong bơm, làm giảm nguy cơ bị thiếu nhiên liệu khi xe
phanh hoặc tăng tốc khiến xăng dồn về một phía.

Hình 2. 7: Kết cấu của bơm xăng điện
1. Van một chiều; 2. Van an toàn; 3. Chổi than; 4. Rôto; 5. Stato; 6,8. Vỏ bơm;7.
Cánh bơm; 9. Đĩa bơm; 10. Cửa vào; 11. Cửa ra.

Rôto (4) quay, dẫn động cánh bơm (7) quay theo, lúc đó cánh bơm sẽ gạt nhiên
liệu từ cửa vào (10) đến cửa ra (11) của bơm, do đó tạo được độ chân không tại cửa


vào nên hút được nhiên liệu vào và tạo áp suất tại cửa ra để đẩynhiên liệu đi.Van an
toàn (2) mở khi áp suất vượt quá áp suất giới hạn cho phép (khoảng 6 kg/cm2).Van
một chiều (1) có tác dụng khi động cơ ngừng hoạt động. Van một chiều kết hợp với
bộ ổn định áp suất duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu khi động cơ ngừng

chạy, do vậy có thể dễ dàng khởi động lại. Nếu khơng có áp suất dư thì nhiên liệu có
thể dễ dàng bị hố hơi tại nhiệt độ cao gây khó khăn khi khởi động lại động cơ.
2.2.2. Bộ ổn định áp suất
Bộ điều chỉnh áp suất (bộ điều áp) được lắp ở cuối ống phân phối. Nhiệm vụ của
bộ điều áp là duy trì và ổn định độ chênh áp suất trong đường ống.

Hình 2. 8: Kết cấu bộ ổn định áp suất
1. Khoang thơng với đường nạp khí; 2. Lị xo; 3.Van; 4. Màng;5. Khoang thơng với
dàn ống xăng; 6. Ðường xăng hồi về thùng xăng.
Bộ điều áp này điều chỉnh áp suất nhiên liệu vào vòi phun ở 324 kPa (3.3
kgf/cm2). Ngồi ra, bộ điều áp cịn duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu
cũng như cách thức duy trì ở van một chiều của bơm nhiên liệu.
Nguyên lý làm việc của bộ ổn định.


Nhiên liệu có áp suất từ dàn ống phân phối sẽ ấn màng (4) làm mở van (3). Một
phần nhiên liệu chạy ngược trở lại thùng chứa qua đường nhiên liệu trở về (6). Lượng
nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng của lò xo màng, áp suất nhiên liệu thay đổi
tuỳ theo lượng nhiên liệu hồi. Ðộ chân khơng của đường ống nạp được dẫn vào
buồng phía chứa lò xo làm giảm sức căng lò xo và tăng lượng nhiên liệu hồi, do đó
làm giảm áp suất nhiên liệu. Khi độ chân không của đường ống nạp tăng lên (giảm
áp), thì áp suất nhiên liệu chỉ giảm tương ứng với sự giảm áp suất đó. Khi bơm nhiên
liệu ngừng hoạt động, lị xo (2) ấn van (3) đóng lại. Kết quả là van một chiều bên
trong nhiên liệuvà van bên trong bộ điều áp duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên
liệu.
2.2.3. Bộ giảm rung động

Hình 2. 9: Bộ giảm rung động
Bộ giảm rung động hấp thụ các dao động về áp suất của nhiên liệu bằng một lớp
màng. Rung động sinh ra bởi việc phun nhiên liệu và độ nén của bơm nhiêu liệu.

2.2.4. Bộ lọc nhiên liệu
Lọc nhiên liệu lọc tất cả các chất bẩn và tạp chất khác ra khỏi nhiên liệu. Nó
được lắp tại phía có áp suất cao của bơm nhiên liệu. Ưu điểm của loại lọc thấm kiểu
dùng giấy là giá rẻ, lọc sạch. Tuy nhiên loại lọc này cũng có nhược điểm là tuổi thọ
thấp, chu kỳ thay thế trung bình khoảng 4500km.


Lọc nhiên liệu ô tô thường nằm ở dưới gầm xe,nắp capo hoặc trong bình nhiên
liệu.Hiện nay bộ lọc được chế tạo bằng giấy tiêu chuẩn hỗn hợp của giấy xen-lu-lô và
sợi tổng hợp,sợi thủy tinh,đồng.Nhiệm vụ của bộ lọc nhiên liệu là bảo vệ hệ thống
bơm phun và các động cơ khác khỏi các tác nhân gây hại như bụi bẩn,nước và các
chất cặn trong nhiên liệu.

Hình 2. 10: Kết cấu bộ lọc nhiên liệu
1. Thân lọc nhiên liệu; 2. Lõi lọc; 3. Tấm lọc; 4. Cửa xăng ra; 5. Tấm đỡ;
6. Cửa xăng vào.
Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó xăng đi qua lõi lọc (2).
Lõi lọc được làm bằng giấy, độ xốp của lõi giấy khoảng 10 micromet. Các tạp chấtcó
kích thước lớn hơn 10 micromet được giữ lại đây. Sau đó xăng đi qua tấm lọc (3) các
tạp chất nhỏ hơn 10 micromet được giữ lại và xăng đi qua cửa ra (5) của bộ lọc là
xăng tương đối sạch cung cấp q trình nạp cho động cơ.
2.2.5. Vịi phun nhiên liệu
Vòi phun là một loại vòi hoạt động bằng điện tử, nó phun nhiên liệu phụ thuộc
vào tín hiệu điện tử ECU.


Hình 2. 11: Kết cấu vịi phun nhiên liệu

1. Thân vòi phun; 2. Giắc cắm; 3. Đầu vào; 4. Gioăng chữ O; 5. Cuộn dây;
6. Lò xo; 7. Piston; 8. Đệm cao su; 9. Van kim.

Kết cấu và nguyên lý hoạt động của vòi phun:Khi cuộn dây (5) nhận được tín
hiệu từ ECU, piston (7) sẽ bị kéo lên thắng được sức căng của lò xo. Do van kim và
piston là cùng một khối nên van cũng bị kéo lên tách khỏi đế van của nó và nhiên liệu
được phun ra.

Hệ thống nhiên liệu động cơ SKYACTIV-G 2.0 sử dụng vòi phun 12 lỗ được lắp
trong đường ống nạp trước xupap nạp. Các vòi phun được điều khiển theo thứ tự
cơng tác của động cơ. Vịi phun bao gồm một thân và một kim phun đặt trong ống từ.
Thân vòi phun chứa cuộn dây điều khiển sự đóng mở kim phun. Khi khơng có dịng