Nghiên cứu các hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ Diezel điện tử

[hinhsu89]

LỜI NÓI ĐẦU


Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng những cơ hội đầy tiềm năng và ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cũng không ngoại lệ. Ở nước ta số lượng ô tô hiện đại đang được lưu hành ngày một tăng. Các loại ô tô này đều được cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hoá quá trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thành phần ô nhiễm trong khí xả động cơ.

Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, quá trình tự động hóa đã đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm của chúng, một trong số đó là ô tô. Nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện quá trình làm việc nhằm đạt hiệu quả cao và chống ô nhiểm môi trường, tối ưu hoá 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 công nhân kỹ thuật ngành ô tô ở nước ta còn nhiều lúng túng và sai sót nên cần có những nghiên cứu cụ thể về hệ thống điện tử trên động cơ ô tô.

Vì vậy là một sinh viên của nghành động lực sắp ra trường, em chọn đề tài: "Nghiên cứu các hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ Diezel điện tử" làm đề tài tốt nghiệp của mình. Em rất mong với đề tài này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thức của mình để khi ra trường em có thể đóng góp vào ngành công nghiệp ô tô của nước ta, để góp phần vào sự phát triển chung của ngành.







PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ


I. Tổng quan hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel

1.Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel

1.1. Nhiệm vụ

- Dự trữ nhiên liệu:

Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất định mà không cần cấp thêm nhiên liệu vào, lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu luân chuyển dễ dàng trong hệ thống.

- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ : Đảm bảo tốt các yêu cầu sau.

+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.

+ Phun nhiên liệu vào đúng xy lanh thời điểm, đúng quy luật.

+ Đối với động cơ nhiều xylanh thì lượng nhiên liêu phun vào các xylanh phải đồng đều trong một chu trình công tác.

- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng buồng cháy, cường độ và phương hướng chuyển động của mỗi chất trong buồng cháy để hoà khí được hình thành nhanh và đều.

1.2 Yêu cầu

Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau

- Hoạt động ổn định, có độ tin cậy và tuổi thọ cao.

- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa.

- Dễ chế tạo, giá thành hạ.


1.3 Phân loại

Dựa vào các loại bơm cao áp của hệ thống nhiên liệu ta có thể phân loại sơ bộ hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thành 3 loại sau.

a : Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm dãy.

Bơm cao áp là 1 loại bơm gồm nhiều tổ bơm ghép thành 1 khối có vấu cam điều khiển nằm trong thân bơm và điều khiển chung bằng 1 thanh răng.

Hình 1: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm dãy.

1: Thùng chứa nhiên liệu. 2 : Cốc lọc; 3 : Bơm tay.4 : Bơm cao áp.

5 : Bầu lọc tinh . 6 : Ống dầu cao áp. 7: Vòi phun. 8: Buồng cháy.







b : Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm phân phối.

Hình 2 : Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm cao áp loại bơm phân phối .

1- Thùng chứa nhiên liệu; 2,4- Bơm tiếp vận; 3- Bầu lọc tinh; 4- Van điều áp;

6- Vòi phun; 7- Buồng cháy; 8- Bơm cao áp phân phối; 9- Van cao áp;

10- Piston; 11- Lỗ đưa nhiên liệu đến các vòi phun; 12- Vành điều lượng.











c : Hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail.

Hình 3 : Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail

1- Thùng chứa; 2- Ống tản nhiệt: 3- Bộ lọc: 4- Van đóng mở(theo nhiệt độ):

5-Bơm chuyển nhiên liệu; 6- Van điều áp suất thấp: 7- Van điều áp suất cao:

8- Đường ống dự trữ: 9 -Cảm biến áp suất nhiên liệu: 10-Bơm cao áp:

11- ECU: 12-Kim phum: 13- Bơm điện: 14- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát:

15- Cảm biến vị trí trục khuỷu: 16- Cảm biến áp suất: 17- Cảm biến vị trí trục

cam: 18- Cảm biến vị trí bàn đạp ga: 19- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.

Nguyên lý:

Nhiên liệu có áp suất cao được bơm vào ống phân phối để từ đó cung cấp cho các kim phun. Nhiên liệu từ thùng chứa 1 được bơm qua bơm điện và đi vào bộ lọc 3 qua bơm chuyển 5 qua van điều áp 6 vào bơm cao áp 10 nhiên liệu áp suất cao được bơm vào ống dự trữ qua van điều chỉnh áp suất 7. Tại đường ống phân phối sẽ có các đường ống cao áp nối tới kim phun để phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ và quá trình phun nhiên liệu được điều khiển bởi ECU.

ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến (cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến áp suất…) sau khi xử lý các tín hiệu đầu vào này ECU sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển kim phun.

Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiệm môi trường và suất tiêu hao nhiên liệu. Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức tốt quá trình cháy nhằm giới hạn chất ô nhiệm. Các biện pháp được đưa ra nhằm giải quyết các vấn đề sau:

- Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu- không khí.

- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp .

- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm HC.

- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả ( ERG: Exhaust Gas Recirculation).

Hiện nay, các nhược điểm của HTNL diesel đã được khắc phục dần bằng cách cải tiến các bộ phận của hệ thống nhiên liệu như: Bơm cao áp, vòi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, các ứng dụng điều khiển tự động nhờ sự phát triển của công nghệ. Trong động cơ diesel hiện đại, áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong ống tích trữ hay còn gọi là “ ống phân phối ” và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. Đó là HTNL common rail diesel. Hệ thống Common Rail về cơ bản bao gồm các thành phần sau:

-Kim phun điều khiển bằng van điện từ (solenoid) được gắn vào nắp máy.

-Ống tích trữ nhiên liệu (ống phân phối áp lực cao).

- Bơm cao áp (bơm tạo áp suất cao)

Các thiết bị sau cũng cần cho sự hoạt động điều khiển của hệ thống :

- ECU : − Cảm biến tốc độ trục khuỷu : − Cảm biến tốc độ trục cam.

- Cảm biến bàn đạp ga.

Kim phun được nối với ống tích nhiên liệu áp suất cao (rail) bằng một đường ống ngắn. Kết hợp với đầu phun và van điện từ được cung cấp điện qua ECU. Khi van solenoid không được cấp điện thì kim ngừng phun. Nhờ áp suất phun không đổi, lượng nhiên liệu phun ra sẽ tỷ lệ với độ dài của xung điều khiển solenoid. Yêu cầu mở nhanh solenoid được đáp ứng bằng việc sử dụng điện áp cao và dòng lớn. Thời điểm phun được điều khiển bằng hệ thống điều khiển góc phun sớm. Hệ thống này dùng một cảm biến trên trục khuỷu để nhận biết tốc độ động cơ, và một cảm biến trên trục cam để nhận biết kỳ hoạt động. Lợi ích của vòi phun common rail là làm giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao đồng thời kết hợp hệ thống điều khiển điện tử để kiểm soát lượng phun, thời điểm phun một cách chính xác. Do đó làm hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu cao hơn

+ So với hệ thống cũ dẫn động bằng trục cam thì hệ thống nhiên liệu Common Rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ diesel như:

- Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch, khách,tải nhẹ, tải nặng, xe lửa và tàu thủy).

- Áp suất phun đạt đến 1350 bar.

- Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ.

- Có thể thay đổi thời điểm phun.

Phun nhiên liệu chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun chính và phun kết thúc.Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trễ và phun thứ cấp tạo cho quá trình cháy hoàn thiện. Với phương pháp này áp suất phun lên đến 1350 bar có thể thực hiện ở mọi thời điểm ngay cả lúc động cơ đang ở tốc độ thấp.

Qua đây ta thấy hệ thống nhiên liệu common rail có những ưu điểm sau

· Tiêu hao nhiên liệu thấp.

· Phát thải ô nhiễm thấp.

· Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn.

· Cải thiện tính năng động cơ

.Thiết kế phù hợp để thay thế cho các động cơ Diesel đang sử dụng .Tức việc bố trí các thành phần và lắp đặt chúng trên động cơ phù hợp với các động cơ đang tồn tại. Động cơ Diesel thế hệ “cũ”, trong quá trình làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu thì tạo ra tiếng ồn khá lớn. Khi khởi động và tăng tốc đột ngột lượng khói đen thải ra lớn. Vì vậy làm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm cao. Ở HTNL common rail áp suất phun lên đến 1350 bar, có thể phun ở mọi thời điểm, mọi chế độ làm việc và ngay cả động cơ lúc thấp tốc mà áp suất phun vẫn không thay đổi. Với áp suất cao, nhiên liệu được phun càng tơi nên quá trình cháy càng sạch hơn.

Ngoài những ưu điểm nổi trội như đã nêu trên thì hệ thống nhiên liệu common rail còn tồn tại một số nhược điểm sau:

· Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi có ngành công nghệ cao.

· Khó xác định và lắp đặt các chi tiết common rail trên động cơ cũ.

2. Sự hình thành hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong buồng cháy của động cơ Diezel

Tính kinh tế của động cơ Diesel, tiếng ồn và ứng suất của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền phụ thuộc nhiều vào tốc độ biến thiên hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng. Diễn biến thời gian cấp nhiên liệu, tính chất của nhiên liệu có ý nghĩa quyết định tới tốc độ phản ứng hóa học, quá trình tạo hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí . Vì vậy để quá trình cháy diễn ra 1 cách hiệu quả nhất thì ta cần điều chỉnh thật tốt chùm tia nhiên liệu trong buồng cháy. Diễn biến thời gian tạo hỗn hợp được điều khiển bởi kết cấu buồng cháy bằng cách phân chia nhiên liệu thành hạt nhỏ mịn kết hợp với xoáy lốc của không khí để tạo được sự tối ưu trong quá trình cháy của nhiên liệu trong buồng cháy của động cơ.

Quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ Diesel chỉ chiếm một thời gian nhỏ do đặc điểm kết cấu của động cơ và hình thành hỗn hợp nhiên liệu là hỗn hợp không đồng nhất. Vì vậy quá trình hình thành hỗn hợp là một quá trình rất phức tạp và diễn ra ở nhiều giai đoạn khác nhau.

Hơn nữa quá trình bay hơi của các hạt nhiên liệu rất phức tạp, điều kiện cho việc bay hơi của các hạt nhiên liệu ở mỗi vị trí của chùm tia là khác nhau do đó việc tính toán là rất phức tạp và chỉ mang tính gần đúng. Nhiên liệu phun vào buồng cháy có đường kính khác nhau mà sự sấy nóng và bay hơi của các hạt nhiên liệu lại phụ thuộc rất nhiều vào đường kính, nhiệt độ, áp suất của các hạt nhiên liệu phun vào. Ngoài ra còn phụ thuộc vào tính chất vật lý của nhiên liệu. Thời gian để bay hơi hoàn toàn các hạt nhiên liệu trong xy lanh động cơ phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ ở thời điểm phun. Khi tăng áp suất không khí nạp sẽ ảnh hưởng mạnh tới sự bay hơi bởi vì áp suất và nhiệt độ của không khí cuối quá trình nén sẽ tăng. Sự xoáy lốc mạnh của không khí nạp trong buông cháy cũng có tác dung nâng cao cường độ và tốc độ bay hơi của nhiên liệu.

Quá trình hình thành hoà khí tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nhưng chủ yếu là phụ thuộc vào kết cấu của buồng cháy trong động cơ.

Đối với động cơ diesel có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy trong động cơ, trong các yếu tố đó có nhiều yếu tố thuộc khâu kết cấu, thiết kế buồng cháy, kết cấu đường ống nạp... và có nhiều yếu tố phụ thuộc vào chế độ hoạt động của động cơ như : Số vòng quay, thời điểm phun, lượng phun....

Khả năng làm việc tối ưu của động cơ Diesel phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố điều chỉnh cơ bản là: Lượng nhiên liệu phun vào động cơ và thời điểm phun. Cả hai thông số điều chỉnh cơ bản này đều được điều chỉnh bởi bộ điều khiển điện tử trên cơ sở xử lý các thông tin đầu vào như . Số vòng quay, chế độ tải trọng động cơ, nhiệt độ nước làm mát... Nói chung có nhiều bộ xử lý điều khiển nhiều hệ thống khác nhau lắp trên ôtô. Tuy nhiên bộ xử lý nào cũng hoạt động theo nguyên lý thu thập thông tin vào điều kiện làm việc của hệ thống và trên cơ sở đó điều khiển các cơ cấu chấp hành theo cách mà người thiết kế mong muốn. Khuynh hướng hiện nay vẫn tập trung vào việc nghiên cứu quá trình tạo hỗn hợp cháy trong động cơ Diesel nhằm mục đích nâng cao công suất, tiết kiệm nhiên liệu, giảm chất độc hại trong khí thải.

II. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG DIESEL ĐIỆN TỬ

Ra đời sớm nhưng động cơ Diesel không phát triển như động cơ xăng do gây ra nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ, các vấn đề được giải quyết và Diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng hơn.

Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm môi trường. Động cơ Diesel với tình hiệu quả kinh tế hơn là động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề về tiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ Diesel.

Động cơ Diesel được phátminh vào năm 1892 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo nguyên lý tự cháy. Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927 Robert Bosh mới phát triển bơm cao áp ( bơm phun Bosh lắp cho động cơ Diesel trên ôtô thương mại và ô tô khách vào năm 1936).

Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhắm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu. Các nhà động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm. Các biện pháp chủ yếu tập chung vào giải quyết các vấn đề:

-Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu không khí.

- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp.

- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm HC.

- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả.

Hiện nay các nhược điểm đó đã được khắc phục bằng cách cải tiến một số bộ phận của hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử như:

- Bơm cao áp điều khiển điện tử.

- Vòi phun điện tử.

- Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao ( ống Rail).

Với các ứng dụng mạnh mẽ về điều khiển tự động trong hệ thống nhiên liệu Diesel nhờ sự phát triển về công nghệ . Năm 1986 Bosh đã đưa ra thị trường việc điều khiển điện tử cho hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel được gọi là hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel.Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail Diesel đã được hoàn thiện. Trong động cơ Diesel hiện đại áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong hộp chứa ( Rail) hay còn gọi là “ắcquy thủy lực” và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. So với các hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thông thường thì Common Rail Diesel đã đáp ứng và giải quyết được những vấn đề:

- Giảm tối đa mức độ tiếng ồn.

- Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, áp suất phun có thể đạt tới 184 MPa. Thời gian phun cực ngắn và tốc độ phun cực nhanh (khoảng 1,1 ms).

- Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc của động cơ.

Do đó làm tăng hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu được nâng cao hơn.


III.PHÂN LOẠI THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail , bơm cao áp cung cấp nhiên liệu áp suất cao (80-180Mpa) cho một dường chung ( Comon Rail) sau đó nhiên liệu được đưa tới các vòi phun , loại này viết tắt là TDCi ( Turbocharge Comon Rail inejction) . Hệ thống TDCi được sử dụng bắt đầu từ năm 1995 trên các động cơ diesel, cho đến nay hệ thống này không ngừng được hoàn thiện và phổ biến rộng rãi tên tất cả các ô tô đời mới .

PHẦN II : CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ


I . HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ VỚIBƠM CAO ÁP

1. LOẠI BƠM PE ( BƠM DÃY ) ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ BẰNG CƠ CẤU ĐIỀU GA ĐIỆN TỪ

Về cơ bản các chi tiết của bơm PE điện tử có cấu tạo và hoạt động giống như bơm PE thông thường, chỉ khác ở chỗ là:

- Đối với bơm PE thông thường cơ cấu điều chỉnh lượng phun nhiên liệu là : Bộ điều tốc

- Còn với bơm PE điện tử, để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu thì ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến sau đó sẽ gửi tín hiệu điều khiển cho cơ cấu điều ga điện từ để thay đổi vị trí thanh răng ( hay tốc độ động cơ).

1.1 Cấu tạo của cơ cấu điều ga điện từ

Hình4 : Cơ cấu điều ga của bơm PE điện tử

1. Trục cam

4. ECU

2. Cơ cấu điều ga điện từ

5. Cảm biến tốc độ

3. Lò xo hồi vị


Cấu tạo của cơ cấu điều ga gồm 1 cuộn dây được ECU điều khiển cấp điện từ theo mức độ bàn đạp chân ga ( hoặc theo tín hiệu của cảm biến chân ga)

1.2Công dụng

Khi ôtô máy kéo làm việc tải trọng trên động cơ luôn thay đổi. Nếu thanh răng của bơm cao áp hoặc bướm tiết lưu giữ nguyên một chỗ thì khi tăng tải trọng, số vòng quay của động cơ sẽ giảm xuống, còn khi tải trọng giảm thì số vòng quay tăng lên. Điều đó dẫn đến trước tiên làm thay đổi tốc độ tiến của ôtô máy kéo, thứ hai là động cơ buộc phải làm việc ở những chế độ không có lợi.

Để giữ cho số vòng quay trục khuỷu động cơ không thay đổi khi chế độ tải trọng khác nhau thì đồng thời với sự tăng tải cần phải tăng lượng nhiên liệu cấp vào xilanh, còn khi giảm tải thì giảm lượng nhiên liệu cấp vào xilanh.

Khi luôn luôn có sự thay đổi tải trọng thì không thể dùng tay mà điều điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp vào xilanh. Công việc ấy được thực hiện tự động nhờ một thiết bị đặc biệt trên bơm cao áp gọi là cơ cấu điều ga điện từ .

Nhiệm vụ :

Điều hoà tốc độ động cơ dù có tải hay không tải (giữ vững một tốc độ hay trong phạm vi cho phép tuỳ theo loại) có nghĩa là lúc có tải hay không tải đều phải giữ một tốc độ động cơ trong lúc cần ga đứng yên.

Đáp ứng được mọi vận tốc theo yêu cầu của động cơ.

Phải giới hạn được mức tải để tránh gây hư hỏng máy.

Phải tự động cúp dầu để tắt máy khi số vòng quay vượt quá mức ấn định.

1.3 Hoạt động

Khi muốn thay đổi công suất và tốc độ của động cơ thì người lái xe tác động lên bàn đạp ga và thông qua cảm biến chân ga gửi tín hiệu ( hay ý nguyện của người lái ) gửi về ECU và ECU nhận thêm một số tín hiệu khác như: Ne, THW, VG… Để xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ thường trực thay đổi cấp cho cuộn điều khiển của cơ cấu điều ga tạo nên từ trường lớn hay nhỏ tác động vào thanh răng làm cho thang răng tiến về chiều giảm hay tăng kéo theo tốc độ động cơ thay đổi.

2.LOẠI BƠM VE ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ BẰNG CƠ CẤU ĐIỀU GA ĐIỆN TỪ

2.1 Bơm cao áp

Bơm phun nhiên liệu đẩy nhiên liệu đến từng vòi phun. Bơm phun có chức năng kiểm soát lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu.

Hình5 : Bơm cao áp với cơ cấu điều ga điện từ

1. Van điện từ điều ga

4. Xi lanh bơm

2. Van điện từ cắt nhiên liệu

5. Piston

3. Bộ điều khiển phun sớm( van TCV)

6. Cơ cấu điều ga


Bơm nhiên liệu có áp suất cao cho xy lanh đợng cơ đúng thời điểm , đúng qui luật và với lượng phù hợp với chế độ làm việc của đông cơ.


2.2 Hoạt động

Hút nhiên liệu :Bơm cấp nhiên liệu hút nhiên liệu từ bình và nén trong thân bơm.

Bơm nhiên liệu cao áp : Sử dụng một piston để đưa nhiên liệu áp suất cao tới mỗi vòi phun bằng chuyển động tịnh tiến và quay.

Điều khiển lượng phun : Cơ cấu điều ga điều khiển lượng phun và công suất động cơ. Cơ cấu điều ga điện từ có chức năng kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ để ngăn động cơ chạy quá tốc độ và giữ ổn định tốc độ chạy không tải.

Điều khiển thời điểm phun :

Bộ định thời điểm phun theo tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ. Van TCV sẽ thực hiện chức năng này.

Hoạt động :

Khi bật khóa điện ON, van điện từ cắt nhiên liệu được kéo vào trong, đường thông giữa thân bơm và piston mở. Khi bơm cấp nhiên liệu quay, hút nhiên liệu từ bình nhiên liệu, qua bộ lắng đọng nước và bộ lọc nhiên liệu, đi vào thân bơm theo áp suất được điều chỉnh bởi van điều chỉnh. Piston hút nhiên liệu từ thân bơm vào buồng áp suất trong hành trình hút ( dịch chuyển sang trái ) và nén nhiên liệu ở mức cao để dẫn đến từng van phân phối trong hành trình nén ( di chuyển sang phải ).

Sau khi qua van phân phối, nhiên liệu được đưa vào các vòi phun qua các ống dẫn cao áp, từ đó nhiên liệu được phun vào các xylanh. Cùng lúc, các bộ phận bên trong bơm được nhiên liệu làm mát và bôi trơn. Một phần nhiên liệu quay trở về bình nhiên liệu từ vít tràn để kiểm soát mức độ tăng nhiệt độ của nhiên liệu trong bơm.





2.3Bơm cấp và van điều chỉnh

Hình6: Bơm cấp và van điều chỉnh


Bơm cấp nhiên liệu

Bơm cấp nhiên liệu kiểu cánh gạt bao gồm 4 cánh gạt và một roto. Trục dẫn động quay roto và nhờ có lực ly tâm mà các cánh gạt ép nhiên liệu lên thành trong của buồng áp suất. Do trọng tâm của roto lệch so với tâm của buồng nén nên nhiên liệu giữa các cánh gạt bị nén và đẩy ra ngoài.

Van điều chỉnh

Van điều chỉnh điều chỉnh áp suất xả của bơm cấp nhiên liệu phù hợp với tốc độ bơm.

Bộ định thời kiểm soát thời điểm phun nhiên liệu theo áp suất trong bơm.


2.4. Phân phối và phun nhiên liệu của bơm cao áp

Bơm cấp nhiên liệu, đĩa cam và piston được điều khiển bằng trục dẫn động và quay theo tỷ lệ bằng một nửa tốc độ của động cơ.

Hai lò xo piston đẩy piston và đĩa cam lên các con lăn.

Đĩa cam có số mặt cam bằng số xylanh ( động cơ 4 xylanh thì có 4 đĩa cam ). Đĩa cam quay trên con lăn cố định nó đẩy piston ra và vào. Do đó, piston theo sự dịch chuyển của mặt cam và chuyển động tịnh tiến ăn khớp với cam và quay. Ứng với một vòng quay của đĩa cam, piston sẽ quay một vòng và tịnh tiến 4 lần.

Việc cung cấp nhiên liệu cho mỗi xylanh được thực hiện bằng ¼ vòngquay đĩa cam và một lần chuyển động tịnh tiến của piston ( động cơ 4 xylanh ).

Piston có 4 rãnh hút, một cửa phân phối, một cửa tràn và một rãnh cân bằng áp suất. Cửa tràn và cửa phân phối đặt thẳng hàng với lỗ vào ở tâm piston.

Nhiên liệu được hút từ rãnh của piston. Sau đó nhiên liệu nén mạnh qua van phân phối từ cửa phân phối và bơm vào vòi phun.

Hút nhiên liệu:

Hình7 : Piston bơm


Khi piston đi xuống ( chuyển sang trái ), một trong 4 rãnh hút trong piston bơm sẽ thẳng hàng với cửa hút trong đầu phân phối.

Do vậy, nhiên liệu được hút vào buồng áp suất và đi vào trong piston.

Cung cấp nhiên liệu :

Khi đĩa cam và piston quay, cửa hút của đầu phân phối đóng, cửa phân phối của piston sẽ thẳng hàng với đường phân phối.

Khi đĩa cam chạy trên con lăn, piston đi lên ( chuyển sang phải ) và nén nhiên liệu.

Khi áp suất nhiên liệu đạt giá trị ấn định trước, nhiên liệu sẽ được phun ra qua vòi phun.

Kết thúc :

Khi đĩa cam quay tiếp và piston đi lên ( dịch chuyển sang phải), hai cửa tràn của piston bị đẩy ra ngoài vành tràn. Kết quả là áp suất nhiên liệu giảm đột ngột và kết thúc nạp nhiên liệu.

Hành trình hữu ích :

Hành trình hữu ích là khoảng cách piston dịch chuyển từ khi bắt đầu nén nhiên liệu tới khi kết thúc.

Vì các hành trình bơm là không đổi, nên sự thay đổi vị trí đặt vành tràn làm thay đổi hành trình hữu ích để tăng hoặc giảm lượng phun nhiên liệu.

Khi hành trình hữu ích kéo dài hơn thì hành trình nén sẽ lâu kết thúc hơn và lượng nhiên liệu nạp tăng. Ngược lại, nén kết thúc sớm hơn và lượng nhiên liệu nạp giảm khi hành trình hữu ích ngắn hơn.

2.5. Cơ cấu điều ga điện từ

2.5.1 Cấu tạo

Hình8: Cơ cấu điều ga điện từ ủa bơm VE


Cơ cấu điều ga điện từ gồm 1 cuộn điều khiển được cấp điện từ ECU động cơ theo mức đạp chân ga ( thông qua cảm biến chân ga).

2.5.2 Nguyên lý hoạt động

Lực từ trường do cuộn dây sinh ra sẽ tác động lên một trống lớn và để cân bằng với lực từ trường thì lò xo hồi vị được lắp đối diện ở phía kia của trống lớn. Trống lớn có một trục được lắp lệch tâm và trục này được lắp với một trống nhỏ, trên trống nhỏ lại có một chốt lệch tâm được cắm vào lỗ trên quả ga.

Khi người lái xe muốn thay đổi công suất và tốc độ của động cơ thì người lái xe tác động lên bàn đạp ga và thông qua cảm biến chân ga gửi tín hiệu ( hay ý nguyện của người lái ) gửi về ECU và ECU nhận thêm một số tín hiệu khác như: Ne, THW, VG… Để xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ thường trực thay đổi cấp cho cuộn điều khiển của cơ cấu điều ga tạo nên từ trường tác động vào trống lớn làm cho trống lớn xoay một góc, kéo theo trống nhỏ cũng bị xoay đi một góc.Khi đó chốt lệch tâm trên trống nhỏ sẽ gạt quả ga tiến lên hay lùi lại để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun.

ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến từ đó tính toán để đưa ra lượng phun phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ và tạo thời điểm phun sớm thích hợp nhất.

3. LOẠI BƠM VE ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ BẰNG VAN XẢ ÁP.

3.1 Đặc điểm và phân loại.

a b

Hình9 : a, Loại máy bơm piston hướng trục

b, máy bơm piston hướng kính


Loại bơm VE này phải có:

+ Bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam, vành cam lăn, cơ cấu điều khiển phun sớm.

+ Tuy nhiên không có quả ga và piston không có lỗ ngang.

+ Có thêm van xả áp và van điều khiển phun sớm, cảm biến tốc độ, các điện trở hiệu chỉnh…

3.2 Bơm VE điện tử một piston hướng trục

3.2.1 Đặc điểm và cấu trúc

Bơm VE điện tử kiểu mới một piston hướng trục do không có quả ga nên để điều khiển lượng nhiên liệu phun ( tức là muốn thay đổi tốc độ động cơ, công suất của động cơ) thì bơm sử dụng một khoang xả áp thông với khoang xylanh.

Hình 10 : Cấu trúc của bơm piston hướng trục

Hình 11: Các chi tiết của bơm piston hướng trục


3.2.2 Hoạt động

Khi động cơ làm việc thì một bơm sơ cấp loại cánh gạt được bố trí ở trong bơm VE sẽ hút dầu từ thùng dầu qua lọc và nén căng vào trong khoang bơm đến áp suất 2÷7(kg/cm2 ) và áp suất này gọi là áp suất sơ cấp P1. Dầu có áp suất P1 được đưa tới chờ sẵn tại cửa nạp và khi phần xẻ rãnh của piston trùng với cửa nạp thì dầu được nạp vào khoang xylanh. Tiếp đó khi piston quay lên phần không xẻ rãnhở đầu piston sẽ che lấp cửa nạp đồng thời lúc này phần lồi của cam đĩa chèo lên con lăn làm cho piston bị đẩy lên để nén dầu trong khoang xylanh. Dầu trong khoang xylanh bị nén gần tới áp suất phun thì cửa chia dầu trên piston trùng với một đường dẫn ra một vòi phun nào đó. Do vậy, khi dầu trong khoang xylanh đạt áp suất phun thì nó sẽ mở kim phun và phun vào trong buồng cháy động cơ lượng dầu phun vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào thời điểm mở van xả áp, tức là nếu vòi phun đang phun mà van xả áp được mở ra thì dầu trong khoang xylanh sẽ thông qua van xả áp về khoang bơm làm mất áp suất phun.

3.3. Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính

3.3.1. Cấu tạo

Loại bơm VE nhiều piston hướng kính trước hết vẫn phải có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào trong khoang bơm. Trục bơm được nối với Roto chia và ở Roto chia bố trí 4 piston hướng kính, ở giữa là một lỗ khoan dọc tâm lỗ khoan này thông với cửa nạp dầu và cửa chia dầu. Phía ngoài Roto chia là một vành có các con lăn và toàn bộ cụ này được đặt trong một vành cam.

Hình 12 : Cấu trúc bơm hướng kính

Hình 13 : Các chi tiết của bơm hướng kính

3.3.2 Hoạt động

Khi động cơ làm việc thì dầu áp suất sơ cấp P1 sẽ được chờ sẵn ở cửa nạp dầu và đến khi một lỗ xẻ rãnh ở trên Roto chia trùng với cửa nạp thì dầu sẽ được nạp vào trong khoang xylanh ( khoang giữa 4 piston và lỗ khoan dầu ), tiếp sau đó thì lỗ xẻ rãnh trên Roto chia sẽ che lấp cửa nạp dầu đồng thời các con lăn tròe lên phần lồi của vành cam nên các piston dập vào với nhau để nén dầu trong khoang xylanh.Và khi áp suất dầu gần đạt tới áp suất phun thì một lỗ xẻ rãnh khác trên Roto chia lại trùng với cửa chia dầu ra một vòi phun nào đó. Nên khi dầu trong xylanh đạt áp suất phun thì vòi phun sẽ phun dầu, còn muốn phun nhiều hay ít thì phụ thuộc vào việc mở van xả áp khi nào.

3.4. Van xả áp ( SPV )

Hình 14 : Van xả áp


Điện trở cuộn dây ở 20

C khoảng 1

Van xả áp để điều khiển lượng phun

Van xả áp gồm hai loại:

- SPV thông thường: Một piston hướng trục.

- SPV trực tiếp: Nhiều piston hướng kính.



3.4.1 SPV loại thông thường

a. Cấu tạo

Hình 15 : SPV loại thông thường

[

SPV loại thông thường bao gồm 2 van: Van chính và van điều khiển. Ngoài ra còn có thêm một cuộn dây, lò xa chính và lò xo điều khiển.

SPV áp dụng cho cả hai loại bơm khác nhau có cấu tạo và hoạt động khác nhau. Loại van xả áp thông thường áp dụng cho bơm một piston hướng trục có cấu tạo thành hai phần: Van chính và van điều khiển. Cuộn dây của van điều khiển được cấp dương và điều khiển mát. Nó điều khiển bằng điện áp nguồn cơ bản của xe. Ở van chính có một tiết lưu nhỏ để thông áp suất từ khoang xylanh lên mặt trên của khoang chính tạo ra sự cân bằng lực tác động vào van chính. Như vậy van điều khiển chỉ đóng vai trò xả phần áp suất phía trên của van chính, tạo điều điện cho áp suất ở khoang xylanh đảy van chính lên mở đường xả áp suất về khoang bơm và kết thức phun.

b. Hoạt động:

Khi khóa điện bật ON thì cuộn dây của van điều khiển cũng được cấp điện. Để nút (bịt) đường dầu hồi phía trên van chính và như vậy quá trình phun dầu xảy ra bình thường. Đến khi cần kết thúc phun thì ECU sẽ cắt điện ở cuộn dây van điều khiển, lò xo điều khiển sẽ đẩy lõi thép của van điều khiển và mở thông khoang trên của van chính với khoang xylanh.

Hình 16 : Hoạt động của SPV loại thông thường

3.4.2. SPV loại điều khiển trực tiếp

a. Cấu tạo:

Hình 17: SPV loại điều khiển trực tiếp


SPV loại trược tiếp gồm có: Một cuộn dây, một van điện từ và một lò xo

Trái ngược với SPV loại thông thường, lọa SPV hoạt động trực tiếp thích hợp dùng cho máy bơm có áp suất cao, với các đực điểm là mức độ thích ứng và lưu lượng phun cao.

Hơn nữa, các tín hiệu từ ECU được khuyếch đại bằng EDU để vận hành van ở mức điện áp cao khoảng 160 ÷ 190 (V) khi van đóng. Sau đó, van vẫn ở trạng thái đóng khi điện áp giảm thấp xuống.

b. Hoạt động

Khi khóa điện được bật ON thì EDU sẽ cấp cho cuộn dây của van điện một điện áp khoảng 160 ÷190 (V) và ngay sau đó nó duy trì điện áp trên cuộn dây khoảng 60 ÷ 80(V). Khi đó, lõi thép của van sẽ bị từ trường của cuộn dây hút mạnh và làm cho van đóng chặt cửa hồi dầu. Đảm bảo quá trình phun nhiên liệu xảy ra bình thường. Khi muốn kết thúc phun thì tín hiệu từ ECU thông qua EDU điều khiển cắt điện ở cuộn dây van xả áp, lò xo sẽ đẩy lõi thép đi lên, đồng thời áp lực dầu ở khoang xylanh đẩy phần van để mở đường dầu xả về khoang bơm làm mất áp suất phun.

Hình18 : Hoạt động của SPV loại trực tiếp


3.4.3. Máy bơm piston hướng trục và van xả áp SPV

Hình 19 : Van SPV ở máy bơm piston hướng trục


Hoạt động:

- Hành trình nạp: SPV đóng lại, piston chuyển động sang trái. Khí đó nhiên liệu được hút vào buồng bơm.

- Phun : SPV đóng lại. Piston chuyển động sang phải, áp suất nhiên liệu tăng lên và nhiên liệu được bơm đi.

- Kết thúc phun:SPV mở ra, do nhiên liệu giảm nên áp suất cũng giảm xuống. Quá trình phun kết thúc. Khi các điều kiện ngắt nhiên liệu được thực hiên, áp suất không tăng lên do SPV vẫn đang trong trạng thái mở.

3.4.4 Máy bơm piston hướng kính và van xả áp SPV:

Hình 20 : Van SPV ở máy bơm piston hướng kính

Hoạt động:

-Hành trình nạp:SPV mở ra, các con lăn và piston mở rộng, hút nhiên liệu vào trong buồng bơm.

- Áp suất tăng:SPV đóng lại. các con lăn và piston thu lại làm cho áp suất tăng.

- Phun : SPV đóng lại, Roto quay và nối với cổng bơm và cổng phân phối cảu Roto để bơm nhiên liệu đi.

- Kết thúc phun:SPV mở ra, do lượng nhiên liệu giảm nên áp suất cũng giảm xuống. Quá trình phun kết thúc. Khi các điều kiện thỏa mãn để cắt nhiên liệu, áp suất không tăng lê do SPV vẫn đang trong trạng thái mở.

3.5 Van điều khiển thời điểm phun TCV

3.5.1 Cấu tạo

Cấu tạo chính của TCV gồm : Lõi Stator, lò xo hồi vị và lõi chuyển động. Điện trở cuộn dây ở 20

là 10

Hình 21 : Van TCV

Hình22 : Cấu trúc bộ định thời điểm phun


3.5.2 Sự vận hành của bộ định thời của máy bơm Piston hướng trục

Van TCV được điều khiển bằng tỷ lệ hiệu dụng ( tỷ lệ theo chu kỳ làm việc ) thời gian tắt/ bật của dòng điện chạy qua cuộn dây. Khi điện bật, độ dài thời gian mở van sẽ điều khiển áp suất nhiên liệu trong piston của bộ định thời.

Hình 23 : Nguyên lý hoạt động TCV

Khi ECU cấp điện cho cuộn dây, dưới tác dụng của lực từ lõi bị hút về bên phải mở đường dầu thông giữa hai buồng áp lực của bộ định thời . Khi ECU ngừng cung cấp điện, dưới tác dụng của lực lò xo lõi dịch chuyển về bên trái đóng đường dầu thông giữa hai buồng áp lực.



a. Làm sớm thời điểm phun :

Khi độ dài thời gian mở van rút ngắn lại ( tỷ lệ của dòng điện đang sử dụng thấp ), thì lượng nhiên liệu đi tắt giảm xuống. Do đó, Piston của bộ định thời chuyển động sang trái làm xoay vòng con lăn theo chiều làm làm sớm thời điểm phun.

Hình 24 : Làm sớm thời điểm phun

b. Làm muộn thời điểm phun :

Khi độ dài thời gian mở van dài ( tỷ lệ của dòng điện đang được sử dụng cao), thì lượng nhiên liệu đi tắt tăng lên. Do đó, piston của bộ định thời chuyển sang phải do lực của lò xo để làm quay vành con lăn theo hướng làm muộn thời điểm phun.

Hình 25 : Làm muộn thời điểm phun




3.5.3. Sự vận hành của bộ định thời máy bơm piston hướng kính

Hình 26 : Bộ định thời của máy bơm piston hướng kính


Van TCV được điều khiển bằng tỷ lệ hiệu dụng ( tỷ lệ theo chu kỳ làm việc ) thời gian tắt/ bật của dòng điện chạy qua cuộn dây. Khi điện bật , độ dài thời gian mở van sẽ điều khiển áp suất nhiên liệu trong piston của bộ định thời.

a. Làm sớm thời điểm phun

Khi độ dài thời gian mở van rút ngắn lại ( tỷ lệ của dòng điện đang được sủ dụng thấp ), thì lượng nhiên liệu đi tắt giảm xuống. Do đó, piston của bộ định thời chuyển động sang trái làm quay vành con lăn theo chiêu làm sớm thời điểm phun.

b. Làm muộn thời điểm phun

Khi độ dài thời gian mở van dài ( tỷ lệ của dòng điện đang được sủ dụng cao ), thì lượng nhiên liệu đi tắt tăng lên. Do đó, piston của bộ định thời chuyển sang phải do lực của lò xo làm quay vành con lăn theo chiều làm muộn thời điểm phun.


II : HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ VỚI ỐNG PHÂN PHỐI

1 .KHÁI QUÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ VỚI ỐNG PHÂN PHỐI

1.1. Cấu tạo chung:

Hình 27 : Cấu tạo động cơ Diesel điện tử với ống phân phối

Hình 28:Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu chung của động cơ

Common Rail


Hệ thống Common Rail gồm các khối chức năng :

- Khối cấp dầu thấp áp : Thùng dầu, bơm tiếp dầu, bộ lọc dầu, ống dẫn dầu và đường dầu hồi.

- Khối cấp dầu cao áp : Bơm áp cao, Ống phân phối dầu cao áp đến các vòi phun ( ống rail, ống chia chung), các tyo cao áp, van an toàn và van xả áp, vòi phun.

- Khối cơ – điện tử : các cảm biến và tín hiệu, ECU và EDU ( nếu có), vòi phun, các van điều khiển nạp ( còn gọi là van điều khiển áp suất rail )



1.2. Nguyên lý hoạt động

Nhiên liệu được dẫn lên từ bơm tiếp dầu đặt trong bơm áp cao được nén tới áp suất cần thiết. Pittong trong bơm áp cao tạo ra áp suất phun cần thiết , áp suất này thay đổi theo tốc độ động cơ và điều kiện tải từ 20 Mpa ở chế độ không tải đến 135 Mpa ở chế độ tải cao và tốc độ vận hành cao ( trong các hệ thống Diesel điện tử thông thường thì áp suất này từ 10 đến 80 Mpa.

ECU điều khiển SCV ( van điều khiển nạp ) để điều chỉnh áp suất nhiên liệu, điều chỉnh lượng nhiên liệu đi vào bơm áp cao.

ECU luôn theo dõi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối bằng cảm biến áp suất nhiên liệu và thực hiện điều khiển phản hồi.

2. CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG

2.1. Bơm áp cao

2.1.1 Bơm áp cao loại 2 pittong ( HP3)

a. Cấu tạo

Hình 29 : Cấu tạo bơm áp cao loại 2 pitton

1. Van hút

2. Pittong

3. Cam không đồng trục

4. SCV ( Van điều khiển nạp )

5. Van phân phối

6. Bơm cấp liệu

b. Nguyên lý vận hành

Píttông B dẫn nhiên liệu vào trong khi pittông A bơm nhiên liệu ra. Do đó, píttông A và B lần lượt hút nhiên liệu từ bơm cấp liệu vào khoang cao áp và bơm nhiên liệu ra ống phân phối.

Việc quay của cam lệch tâm làm cho cam vòng quay với một trục lệch. Cam vòng quay và đẩy một trong hai pittông đi lên trong khi đẩy pittông kia đi xuống hoặc ngược lại đối với hướng đi xuống.

Piston B bị đẩy xuống để nén nhiên liệu và chuyển nó vào ống phân phối khi píttông A bị kéo xuống để hút nhiên liệu vào. Ngược lại, khi pittông A được đẩy lên để nén nhiên liệu và dẫn nó đến ống phân phối thì pittông B được kéo lên để hút nhiên liệu lên.

Hình 30: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 2 pitton





c. Bơm cấp liệu

Hình 31 : Bơm cấp liệu kiểu bánh răng lồng vào nhau

1. Rô to ngoài

2. Rô to trong

3. Bộ phận hút

4. Bộ phận xả

5. Dầu từ thùng dầu vào

6. Dầu đến bơm cao áp


2.1.2 Bơm áp cao loại 3 pitton

a. Cấu tạo

Hình 32 : Cấu tạo bơm áp cao loại 3 pitton

1. Trục lệch tâm

6. Bơm cấp liệu

2. Cam lệch tâm

7. PCV- Van ĐK nạp

3. Piston bơm

8. Đường dầu hồi

4. Van nạp

9.Dầu hồi về từ ống rail

5. Lò xo hồi vị

10.Đường dầu đến ống rail


b. Nguyên lý vận hành

Nguyên lý của bơm cao áp dùng có ba píttông như được mô tả và gửi nhiên liệu vào ống phân phối bằng cách lần lượt hút vào và bơm ra.

Bơm áp cao điều khiển lượng nhiên liệu dẫn vào pittông bằng PCV (van nam châm tỉ lệ), nó có các chức năng giống như của SCV (van điều khiển hút).

Hình 33 : Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 3 pittong


c. Bơm cấp liệu

Hình 34 : Bơm cấp liệu kiểu bánh răng ăn khớp

1. Đường dầu vào từ bình nhiên liệu

2.Đường dầu ra khoang cao áp

2.1.3 Bơm áp cao loại 4 pitton

a. Cấu tạo

Hình 35 : Cấu tạo bơm áp cao loại 4 pitton( Dùng cho động cơ 2KD-FTV)

1. SCV

4. Cam lệch tâm

2. Van một chiều

5. Van phân phối

3. Pittong



Nhiên liệu được nạp bởi bơm cấp liệu sẽ di chuyển qua SCV và van một chiều, và được nén bởi pítttông và được bơm qua van phân phối đến ống phân phối.

2.2 Ống phân phối

Ống phân phối chứa nhiên liệu sáp suất cao được tạo ra bởi bơm cao áp, và phân phối nhiên liệu đó qua các ống phun tới các vòi phun của xi lanh

Cảm biến áp suất nhiên liệu phát hiện áp suất trong ống phân phối và truyền tín hiệu tới ECU.

Trong trường hợp hệ thống bị trục trặc, trong đó áp suất trong ống phân phối lên cao tới mức không bình thường thì van này mở và xả áp suất. Nhiên liệu được hồi về bình nhiên liệu.

Hình 36 : Cấu tạo ống phân phối



2.2.1 Bộ hạn chế áp suất

Bộ hạn chế áp suất không hoạt động Bộ hạn chế áp suất hoạt động

Hình 37 : Hoạt động của bộ hạn chế áp suất


Bộ hạn chế áp suất được vận hành cơ khí thông thường để xả áp suất trong trường hợp áp suất trong ống phân phối lên cao tới mức không bình thường.




2.2.2 Van xả áp ( Bộ điều chỉnh áp suất )

Hình 38 : Hoạt động của bộ điều chỉnh áp suất.

ơ

Khi áp suất nhiên liệu của ống phân phối cao hơn áp suất phun mong muốn thì van xả áp suất nhận được một tín hiện từ ECU động cơ để mở van và hồi nhiên liệu ngược về bình nhiên liệu để cho áp suất nhiên liệu có thể trở lại áp suất phun mong muốn.

2.3 Van điều khiển hút . (SCV)

Có nhiều cách gọi van điều khiển hút tùy thuộc vào từng hãng :

Toyota : SCV ( )

Bosch : PCV ( Pressure control vale )

Delphi : IMV ( Inlet Metering Vale )

Nhiên liệu được nạp bởi bơm cấp liệu sẽ di chuyển qua SCV và van một chiều, và được nén bởi pítttông và được bơm qua van phân phối đến ống phân phối.

SCV hoạt động dưới sự điều khiển theo chu kỳ làm việc của ECU.

Đồng thời, việc điều khiển dòng điện được thực hiện để hạn chế dòng điện truyền trong quá trình bật lên “ON”, vì vậy ngăn ngừa cho cuộn dây trong SCV không bị hư hỏng.

Để điều chỉnh việc tạo áp ra suất nhiên liệu, thì lượng nhiên liệu đi vào bơm cao áp được điều chỉnh bằng cách thay đổi thời gian mở /đóng của SCV

Hình 39 : Hoạt động của SCV

2.4 Vòi phun

Các tín hiện từ ECU được khuếch đại bởi EDU để vận hành vòi phun. Điện áp cao được sử dụng đặc biệt khi van được mở để mở vòi phun.

Lượng phun và thời điểm phun được điều khiển bằng cách điều chỉnh thời điểm đóng và mở vòi phun tương tự như trong hệ thống EFI của động cơ xăng.

2.4.1 Cấu tạo

Vòi phun của Common rail khác với vòi phun của hệ thống nhiên liệu Diesel thông thường ở chỗ gồm 2 phần :

+ Phần trên là một van điện tử được điều khiển từ ECU hoặc EDU

+ Phần dưới là phần vòi phun cơ khí nhưng cũng rất khác vơí vòi phun thông thường: Đó là lò xo rất cứng của vòi phun thông thường được thay bằng một chốt tỳ khá dài ( dài nhất của vòi phun).

Để đóng chặt kim phun thì phải cấp áp suất rail vào khoang chốt tỳ . Khoang chốt tỳ có 2 van tiết lưu :

+ Tiết lưu số 1 : Thông với reco tyo cao áp từ ống phân phối đến

+ Tiết lưu số 2 : Thông với khoang của van điện ( để nếu van điện mở thì áp suất ở khoang chốt tỳ sẽ xả về đường dầu hồi ).

Hình40 : Cấu tạo vòi phun

1. Van ngoài

6. Van trong

2.Tiết lưu 2

7. Đường dầu hồi

3. Tiết lưu 1

8. Khoang chốt tỳ

4. Đường dầu từ ống phân phối

9.Lò xo hồi vị

5. Chốt tỳ

10.Kim phun


2.4.2Hoạt động

Khi động cơ khởi động bơm áp cao sẽ nén dầu đến áp suất rail cấp vào ống phân phối và từ ống phân phối thông qua các tyo cao áp cấp điện đến các vòi phun chờ sẵn. Ở đường vào của vòi phun thì dầu cao áp chia thành 2 hướng:

+ Hướng 1 : Cấp xuống khoang kim phun

+ Hướng 2 : Thông qua van tiết lưu 1 được cấp vào khoang chốt tỳ

Trường hợp không phun : Nếu lúc này ECU chưa cấp xung điều khiển vào van điện của vòi phun thì lò xo van điện đẩy van ngoài xuống đóng kín đường dầu hồi ở khoang chốt tỳ . Do đó áp suất rail phía trên chốt tỳ sẽ tạo áp lực đè chặt kim phun không cho vòi phun dầu.

Trường hợp phun : Nếu ECU cấp xung điều khiển vào van điện tạo từ trường hút van ngoài và mở đường hồi dầu làm mất áp suất đè chốt tỳ. Khi đó áp suất rail ở khoang kim phun sẽ đẩy kim phun cùng chốt tỳ đi lên để phun dầu vào buồng cháy động cơ

Khi kết thúc xung điều khiển phun thì lò xo ở van điện đẩy van ngoài đóng đường dầu hồi. Lúc này dầu ở áp suất rail lại thông qua tiết lưu 1 để cấp vào khoang chốt tỳ tạo áp lực đè chặt kim phun kết thúc hành trình phun.








2.4..3 Điện trở vòi phun

Hình 41 : Điện trở vòi phun

Với cùng một khoảng thời gian phun, sự không khớp cơ khí vẫn đang gây ra sự khác biệt về lượng phun của mỗi vòi phun.

Để đảm bảo cho ECU hiệu chỉnh những sự không khớp đó các vòi phun được bố trí một điện trở điều chỉnh đối với từng vòi phun

Trên cơ sở thông tin nhận được từ mỗi điện trở điều chỉnh ECU sẽ hiệu chỉnh sự không khớp về lượng phun giữa các vòi phun. Những điện trở điều chỉnh đó được cung cấp để tạo cho ECU khả năng nhận biết các vòi phun, và chúng không được nối vào mạch vòi phun.

III . HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ VỚIBƠM - VÒI PHUN KẾT HỢP

1.HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ EUI ( Electronic Unit Injection )

1.1 Khái quát

Hình 42: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EUI

1. Thùng dầu

4. Bầu lọc tinh

2. Bầu lọc thô

5. Các vòi phun

3. Bơm chuyển nhiên liệu

6. ECM


7. Các cảm biến


Mặc dù được giới thiệu vào cuối những năm 80, nhưng hệ thống nhiên liệu EUI đã đạt được những thành tựu nhất định về mặt cấu tạo, nâng cao tính năng làm việc và độ tin cậy. EUI còn là tiền đề cho hệ thống nhiên liệu HEUI – Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Injector – (Tác động thủy lực, điều khiển điện tử )sau này.

Hệ thống nhiên liệu EUI có 5 bộ phận cấu thành:

- Các vòi phun EUI: Tạo ra áp suất phun tới 207000 kPa (30.000 psi) và ở tốc độđịnh mức nó phun tới 19 lần/s;

- Bơm chuyển nhiên liệu: Cung cấp nhiên liệu cho các vòi phun bằng cách hút nhiên liệu từ thùng chứa và tạo ra một áp suất từ 60-125 psi;

- Mô-đun điều khiển điện tử (ECM – Electronic Control Module): Là một máy vi tính công suất lớn điều khiển các hoạt động chính của động cơ;

- Các cảm biến: Là những thiết bị điện tử kiểm soát các thông số của các động cơ: như nhiệt độ, áp suất, tốc độ… và cung cấp các thông tin cho ECM bằng một điện thế tín hiệu.

- Các thiết bị tác động: Là những thiết bị điện tử sử dụng các cường độ dòng điện từ ECM để làm việc hoặc thay đổi hoạt động của động cơ. Ví dụ thiết bị tác động vòi phun là công tắc điện từ.


1.2 Hệ thống dẫn động phun

Hình 43 : Sơ đồ dẫn động hệ thống nhiên liệu vòi phun điện tử

1. Ê cu điều chỉnh

4. Đũa đẩy

2. Cụm cò mổ

5. Trục cam

3. Vòi phun



Vòi phun tạo ra áp suất nhiên liệu. Lượng nhiên liệu thích hợp được phun vào xi lanh ở những thời điểm chính xác. Môdun điều khiển điện tử ECM (Electronic Control Module) xác định thời điểm phun và lượng nhiên liệu cần phun. Vòi phun được dẫn động bởi vấu cam và cơ cấu đòn gánh. Trục cam có ba vấu cam cho mỗi xi lanh. Hai vấu dẫn động van nạp và van xả, còn một vấu dẫn động cơ cấu vòi phun. Lực được truyền từ vấu cam dẫn động vòi phun trên trục cam qua con đội đến đũa đẩy. Lực của đũa đẩy được truyền qua cơ cấu cụm cò mổ và tới đỉnh vòi phun. Ecu điều chỉnh cho phép điều chỉnh vòi phun





1.3Cấu tạo của vòi phun

Hình 44 : Các bộ phận chính của vòi phun

1. Van ĐK điện từ

4. Xi lanh

2. Xi lanh ép

5. Cụm vòi phun

3. Pittong Lông giơ



1.4Hoạt động của vòi phun

Hoạt động của vòi phun điện tử EUI bao gồm 4 giai đoạn sau: Trước khi phun, Phun, Kết thúc phun và nạp nhiên liệu. Các vòi phun dùng pít tông lông-giơ và xi lanh để bơm nhiên liệu áp suất cao vào buồng đốt. Các bộ phận của vòi phun bao gồm công tắc điện từ, xi lanh ép, pít tông lông-giơ, xi lanh và cụm đầu vòi phun. Các chi tiết của cụm đầu phun gồm lò xo, kim phun và một đầu phun. Van ống bao gồm các bộ phận: Công tắc điện từ, phần ứng, van đĩa và lò xo van đĩa.

Vòi phun được lắp vào lỗ vòi phun trên mặt quy lát có đường cấp liệu thống nhất. Ống lót vòi phun cách ly nó với chất làm mát động cơ và áo nước. Một số động cơ sử dụng ống lót làm bằng thép không rỉ được ép nhẹ vào mặt quy lát

\Nạp nhiên liệu Phun nhiên liệu

Hình 45 : Các giai đoạn hoạt động của vòi phun


Trước khi phun: Việc tạo sương mù trước khi phun bắt đầu với pít tông lông-giơ và xi lanh ép của vòi phun ở trên đỉnh của hành trình phun nhiên liệu. Khi rãnh của pít tông lông-giơ đầy nhiên liệu, van trụ và van kim ở vị trí mở. Nhiên liệu ra khỏi rãnh của pít tông lông-giơ khi cơ cấu đòn gánh đẩy xi lanh ép và pít tông lông-giơ đi xuống. Dòng nhiên liệu bị van kim đóng chặn lại sẽ chảy qua van trụ mở về đường cấp nhiên liệu trong mặt quy lát. Nếu công tắc điện từ có điện, van trụ tiếp tục mở và nhiên liệu từ pít tông lông giơ tiếp tục chảy vào đường cấp nhiên liệu.

Phun: Để bắt đầu phun, ECM gửi một dòng điện tới công tắc điện từ trên van ống. Công tắc điện từ tạo ra từ trường để hút phần ứng. Khi công tắc điện từ hoạt động, bộ phần ứng sẽ nâng van trụ do đó van trụ tiếp xúc với đế van. Đây là vị trí đóng. Ngay khi van trụ đóng, đường dẫn nhiên liệu đi vào trong rãnh Pít tông long-giơ bị đóng. Pít tông long-giơ tiếp tục nén nhiên liệu từ rãnh Pít tông long-giơ và làm áp suất nhiên liệu tăng lên. Khi áp suất nhiên liệu đạt khoảng 34.500kPa (5000 psi), lực của nhiên liệu áp suất cao thắng được lực căng của lò xo. Lực căng này giữ vòi phun ở vị trí đóng. Kim phun di chuyển cùng đế van lên trên và nhiên liệu được phun ra ngoài. Đây là sự bắt đầu phun.

Kết thúc phun: Sự phun vẫn tiếp tục khi Pít tông long-giơ di chuyển xuống dưới và van trụ ở vị đóng. Khi áp suất không đạt tới mức quy định, ECM dừng dòng điện tới công tắc điện từ. khi dòng điện tới công tắc điện từ bị ngắt, van trụ mở. Van trụ được mở bởi lò xo và áp suất nhiên liệu. Khi đó, nhiên liệu áp suất cao có thể chảy qua van trụ mở và trở lại nguồn cung cấp nhiên liệu. Đó là kết quả sự giảm nhanh chóng áp suất trong vòi phun. Khi áp suất vòi phun giảm tới khoảng 24.000 kPa (3500 pis), vòi phun đóng và sự phun dừng lại. Đây là kết thúc phun.

Nạp:Khi Pít tông long-giơ đi xuống tới dưới của xi lanh, nhiên liệu không bị ép từ rãnh Pít tông long-giơ nữa. Pít tông long-giơ bị đẩy bởi bộ phận truyền động và lò xo hồi vị. Sự dịch chuyển lên phía trên của Pít tông long-giơ là do áp suất trong rãnh Pít tông long-giơ hạ thấp hơn áp suất nguồn cung cấp nhiên liệu. Nhiên liệu chảy từ nguồn cung cấp nhiên liệu qua van trụ mở và đi vào rãnh Pít tông long-giơ và làm Pít tông long-giơ di chuyển lên trên. Khi Pít tông long-giơ đi đến đỉnh của hành trình, khoang Pít tông long-giơ chứa đầy nhiên liệu và nhiên liệu chảy vào khoang Pít tông long-giơ dừng lại. Đây là bắt đầu của chuẩn bị phun

2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ HEUI (Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Injector)

2.1 Khái quát về hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI

Hệ thống nhiên liệu HEUI (Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Injector- Tác động thủy lực, điều khiển điện tử) là một trong những cải tiến lớn của động cơ điezen. Nó cũng là một bộ phận trong công nghệ ACERT của hãng Carterpillar. Sự ra đời của HEUI đã thiết lập những tiêu chuẩn mới đối với động cơ về tiêu hao nhiên liệu, độ bền cũng như các tiêu chuẩn về khí thải.

Hình 46 : Đặc tính áp suất phun của hệ thống nhiên liệu HEUI

Công nghệ phun nhiên liệu HEUI đang thay đổi cách nghĩ của cả nhà kỹ thuật lẫn người vận hành về hiệu suất của động cơ diezen. Vượt trội hơn hẳn công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trước đây, HEUI cho phép điều chỉnh chính xác nhiên liệu phun vào buồng cháy cả về thời gian, áp suất và lượng nhiên liệu phun mang lại hiệu suất cao cho động cơ.

Công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trước đây phụ thuộc vào tốc độ động cơ, khi tốc độ động cơ tăng thì áp suất phun cũng tăng lên, gây ảnh hưởng đến độ bền của động cơ và làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ. Áp suất phun đối với hệ thống nhiên liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơ, mà được điều khiển bằng điện. Vì vậy, động cơ trang bị hệ thống HEUI sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn và khí xả sạch hơn.Như vậy ứng dụng hệ thống nhiên liệu HEUI vào động cơ cho phép nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ, tiết kiệm nhiện liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng như tiếng ồn của động cơ.

Tuy nhiên, các thiết bị trong hệ thống nhiêu liệu HEUI có độ chính xác rất cao, nhiên liệu bẩn có thể gây mòn, thậm chí phá hỏng các chi tiết trong hệ thống. Hạt bẩn có đường kính chỉ bằng 1/5 đường kính sợi tóc đã có thể gây nguy hiểm cho hệ thống. Chính vì vậy bộ lọc giữ một vai trò rất lớn trong việc nâng cao độ bền của hệ thống.



2.2Sơ đồ hệ thống HEUI

Hình 47 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu HEUI

1. Bơm áp cao

4. Các cảm biến

2. Van điều khiển áp suất tác động phun

5. ECM

3. Cụm vòi phun










2.3 Vòi phun HEUI.

2.3.1 Cấu tạo

Hình 48: Vòi phun HEUI

Hình 49: Cấu tạo vòi phun HEUI

Hình50: Quá trình phun của vòi phun HEUI

2.3.2Nguyên lý làm việc

Bơm áp cao của hệ thống cấp một lượng dầu thủy lựctới van điện từ củavòi phun HEUI . Tại đây van điện từ sẽ được điều khiển mở cho dầu có áp suất cao này vào trong khoang phía dưới van hình nấm để tác động phun.

Một bơm cấp liệu ( bơm dầu Diesel ) nằm trong bơm áp cao đồng thời cấp một lượng nhiên liệu có áp suất nhất định vào đường biên của cụm kim phun . Tại đây nhiên liệucó áp suất nhất định sẽ chờ sẵn ở khoang của cụm phun nằm phía dưới cần đẩy. Một phần nhiên liệu cũng được đưa xuống cụm piston tăng cường áp suất .

Khi van điện từ mở, dầu áp cao sẽ được đưa vào trong khoang của van hình nấm, tạo nên một áp suất đẩy cần đẩy đi xuống. Cần đẩy ( Plunger ) đi xuống sẽ đồng thời tạo ra một áp suất thắng được sức căng của lò xo trong cụm tăng cường áp suất, đẩy nhiên liệu chờ sẵn dưới khoang cảu cần đẩy ra ngoài buồng đốt của động cơ. Khi van điện từ đóng lại, dầu cao áp ngừng cấp vào khoang van hình nấm, áp suất trên khoang van bị mất, đồng thời áp suất khoang bên dưới cần đẩy cũng giảm đột ngột, áp suất khoang phía dưới cần đẩy ko đủ để thắng sức căng của lò xo cụm tăng áp nữa, ngắt quá trình phun nhiên liệu.

Ở vòi phun HEUI thì quá trình phun có cả phun mồi ( Pilot Injection ).

Vòi phun là một thiết bị độc lập được điều khiển trực tiếp bởi mô dun điều khiển điện tử ECM. Dầu có áp suất từ 800 đến 3000 psi được bơm cao áp chuyển đến vòi phun. Bộ phận pít tông lông-giơ trong vòi phun hoạt động tương tự như xi lanh thuỷ lực có tác dụng nâng áp suất dầu vào vòi phun lên đến áp suất phun ( từ 3000 đến 21000 psi ) . Van điện từ ở phía trên vòi phun nhận tín hiệu điều khiển từ ECM, qua đó điều khiển dầu bôi trơn tác động tác động vào pít tông lông-giơ để điều khiển thời điểm và lượng nhiên liệu phun.


2.4 Mô đun điều khiển điện tử (ECM – Electronic Control Modul )

Hoạt động như một máy tính điều khiển toàn bộ động cơ. ECM nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, phân tích xử lý nhờ phần mềm đã cài đặt trong bộ nhớ của ECM và đưa tín hiệu điều khiển đến van điện từ của vòi phun (1) để điều khiển thời điểm, và lượng nhiên liệu phun. Đồng thời, ECM cũng gửi tín hiệu đến van điều khiển áp suất tác động phun (4) để điều khiển áp suất dầu chuyển đến vòi phun. Do áp suất này tỉ lệ với áp suất phun, nên qua đó ECM sẽ điều khiển được áp suất phun. Như vậy ECM sẽ điều khiển được toàn bộ quá trình phun nhiên liệu phù hợp với tín hiệu do các cảm biến gửi về.


2.5 Bơm cao áp

Là bơm pít tông hướng trục thay đổi lưu lượng. Dầu từ thùng dầu được hút qua các thiết bị lọc vào bơm, hoạt động của bơm sẽ làm cho áp suất dầu tăng lên đến áp suất yêu cầu và bơm dầu đến vòi phun HEUI.

Bơm cao áp ở hệ thống HEUI có nhiệm vụ tạo ra áp suất cao cho dầu thủy lực( chính là dầu bôi trơn ) tác động phun để đẩy xilanh ép. ECM sẽ điều khiển dòng dầu cao áp này vào khoang ép của xilanh ép trong vòi phun.


2.6 Van điều khiển áp suất tác động phun

Thông thường, áp suất do bơm cao áp tạo ra sẽ cao hơn áp suất phun, van điều khiển áp suất tác động phun sẽ xả một phần dầu trở về thùng để ổn định áp suất dầu bằng áp suất yêu cầu do tín hiệu ECM qui định.

[Nhiên liệu được nạp bởi bơm cấp liệu sẽ di chuyển qua SCV và van một chiều, và được nén bởi pítttông và được bơm qua van phân phối đến ống phân phối.

2.7 Ống phân phối
Ống phân phối chứa nhiên liệu sáp suất cao được tạo ra bởi bơm cao áp, và phân phối nhiên liệu đó qua các ống phun tới các vòi phun của xi lanh

Cảm biến áp suất nhiên liệu phát hiện áp suất trong ống phân phối và truyền tín hiệu tới ECU.

Trong trường hợp hệ thống bị trục trặc, trong đó áp suất trong ống phân phối lên cao tới mức không bình thường thì van này mở và xả áp suất. Nhiên liệu được hồi về bình nhiên liệu.

Hình 36 : Cấu tạo ống phân phối


IV. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC CẢM BIẾN TRONG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DISEL ĐIỆN TỬ

1.SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG DIESEL ĐIỆN TỬ

Hình 51 : Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử EFI- Diesel với bơm cao áp

Hình 53 : Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử EFI- Diesel ống phân phối

Hình 54:Sơ đồ mạch điều khiển Động cơ ECU 1KZ- TE

Hình 54 :Sơ đồ mạch điều khiển Động cơ ECU Toyota 2L TE89661



2. CÁC CẢM BIẾN

Hình 54 : Sơ đồ khối các cảm biến

2.1. Vị trí các cảm biến

Hình 55 : Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel với bơmcao áp

1. Cảm biến tốc độ

5. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

2. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

6. Cảm biến áp suất tuabin

3. Cảm biến vị trí bàn đạp ga

7. Cảm biến vị trí trục khuỷu

4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Hình 56 : Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel ống phân phối

1. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

6. Cảm biến vị trí trục cam

2. Cảm biến áp suất nhiên liệu

7. Cảm biến nhiệt độ nước

3. Cảm biến lưu lượng không khí nạp

8. Cảm biến áp suất tuabin

4. Cảm biến vị trí bàn đạp ga

9. Cảm biến vị trí trục khuỷu

5. Cảm biến nhiệt độ khí nạp


2.2Cấu tạo và hoạt động của các cảm biến

2.2.1 Cảm biến bàn đạp ga

Hình 57 : Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Có hai kiểu cảm biến bàn đạp ga :

- Cảm biến vị trí bàn đạp ga, nó tạo thành một cụm cùng với bàn đạp ga. Cảm biến này là loại có một phần tử Hall, nó phát hiện góc mở của bàn bàn đạp ga. Một điện áp tương ứng với góc mở của bàn đạp ga có thể phát hiện được tại cực tín hiện ra.

- Cảm biến vị trí bướm ga, nó được đặt tại họng khuyếch tán và là loại sử dụng một biến trở.

Hình 58 : Cảm biến vị trí bướm ga

2.2.2 Cảm biến tốc độ động cơ.

Hình 59 : Cảm biến tốc độ động cơ

Cảm biến tốc độ động cơ được lắp trong bơm cao áp. Nó gồm có một rôto được lắp ép lên một trục dẫn động, và một cảm biến( là 1 cuộn dây). Điện trở của cuộn dây ở

C là 205 – 255

. Các tín hiệu điện được tạo ra trong cảm biến (cuộn dây) phù hợp với sự quay của rôto.

Hình60 : Quan hệ giữa sự quay của rôto và dạng sóng sinh ra

- ECU sẽ đếm số lượng xung để phát hiện ra tốc độ động cơ.

- Rôto tạo nửa vòng quay đối với mỗi vòng quay của động cơ.

- ECU sẽ phát hiện góc tham khảo này từ phần răng sóng bị mất, mà răng này được bố trí trên chu vi của rôto.

2.2.3 Cảm biến vị trí trục khuỷu.

Hình 61 : Cảm biến vị trí trục khuỷu


Cảm biến vị trí trục khuỷu được lắp lên thân máy. Nó phát hiện vị trí tham khảo của góc trục khuỷu dưới dạng tín hiệu TDC.

Cảm biến vị trí trục khuỷu kiểu ống phân phối tạo ra các tín hiệu tốc độ động cơ (NE). Nó phát hiện góc trục khuỷu trên cơ sở các tín hiệu NE đó.

Hoạt động : Một xung được tạo ra khi phần nhô ra lắp trên trục khuỷu đi đến gần cảm biến do sự quay của trục khuỷu. Một xung được tạo ra đối với mỗi vòng quay của trục khuỷu và nó được phát hiện dưới dạng một tín hiệu vị trí tham khảo của góc trục khuỷu.

2.2.4 Cảm biến vị trí trục cam.

Hình 62: Cảm biến vị trí trục cam

Cảm biến vị trí trục cam sử dụng trên một số động cơ thay cho vị trí tham khảo góc quay của trục khuỷu được phát hiện dưới dạng một tín hiệu G. Cảm biến vị trí trục cam sử dụng một phần từ Hall.

Trigơ định giờ trên bánh răng phối khí sẽ phát hiện vị trí của trục cam bằng việc phát ra một tín hiệu đối với hai vòng quay của trục khuỷu.

2.2.5 Cảm biến áp suất tuabin.

Cảm biến áp suất tăng áp tua-bin được nối với đường ống nạp qua một ống mềm dẫn không khí và một VSV, và phát hiện áp suất đường ống nạp (lượng không khí nạp vào).

Hình 63 : Cảm biến áp suất tuabin

2.2.6 Cảm biến nhiệt độ.

Hình 64 : Cảm biến nhiệt độ

Có 3 kiểu cảm biến nhiệt độ được sử dụng để điều khiển EFI- Diesel:

- Cảm biến nhiệt độ nước được lắp trên thân máy để phát hiện nhiệt độ của nước làm mát động cơ.

- Cảm biến nhiệt độ khí nạp được lắp lên ống nạp của động cơ để phát hiện nhiệt độ của không khí nạp vào.

- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu được lắp lên bơm và phát hiện nhiệt độ của nhiên liệu.

ơ

Hình 65 : Cấu tạo và đặc tính của cảm biến nhiệt độ

Mỗi kiểu cảm biến nhiệt độ đều có một nhiệt điện trở lắp bên trong, giá trị điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ và đặc tính của nó được mô tả trong biểu đồ.

2.2.7 Cảm biến áp suất nhiên liệu.

Cảm biến áp suất nhiên liệu sử dụng trong điezen kiểu ống phân phối phát hiện áp suất của nhiên liệu trong ống phân phối.

Trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu, ECU sẽ điều khiển SCV (van điều khiển hút) để tạo ra áp suất quy định phù hợp với các điều kiện lái xe.

[

Hình 66 : Cảm biến áp suất nhiên liệu

2.2.8 Cảm biến lưu lượng khí nạp.

Hình 67 : Cảm biến lưu lượng khí nạp


Một cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy được sử dụng trong diezen EFI kiểu ống phân phối để phát hiện lượng không khí nạp vào.

3.BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM ECU( Electric Control Unit )

3.1Khái quát về ECU

Hình 68 : Khái quát ECU


Về mặt điều khiển điện tử, vai trò của ECU là xác định lượng phun nhiên liệu, định thời điểm phun nhiên liệu và lượng không khí nạp vào phù hợp với các điều kiện lái xe, dựa trên các tín hiện nhận được từ các cảm biến và công tắc khác nhau. Ngoài ra, ECU chuyển các tín hiệu để vận hành các bộ chấp hành. Đối với hệ thống EFI-diesel thông thường và hệ thống EFI-diesel ống phân phối.

3.1.1 Đối với hệ thống EFI – Diesel thông thường

Hình 69: Khi động cơ chưa làm việc

Hình70: ECU tiếp nhận các tín hiệu gửi từ các cảm biến và xử lý để điều khển lượng phun

Hình 71: ECU tiếp nhận các tín hiệu gửi từ các cảm biến và xử lý để điều khiển thời điểm phun


3.1.2 Đối với hệ thống EFI – Diesel ống phân phối

Hình 72: Khi động cơ chưa làm việc

Hình 73: ECU tiếp nhận các tín hiệu gửi từ các cảm biến và xử lý để điều khển lượng phun

[

Hình 74: ECU tiếp nhận các tín hiệu gửi từ các cảm biến và xử lý để điều khiển thời điểm phun

3.2 Xác định lượng phun

ECU thực hiện ba chức năng để xác định lượng phun :

- Tính toán lượng phun cơ bản.

- Tính toán lượng phun tối đa.

- Điều chỉnh lượng phun.

- So sánh lượng phun cơ bản và lượng phun tối đa.

3.2.1 Tính toán lượng phun cơ bản.

Việc tính toán lượng phun cơ bản được thực hiện trên cơ sở các tín hiệu tốc độ động cơ và lực bàn đạp tác động lên bàn đạp ga

Hình 75: ECU tính toán lượng phun cơ bản

3.2.2 Tính toán lượng phun tối đa.

Hình 76: ECU tính toán lượng phun tối đa

Việc tính toán lượng phun tối đa được thực hiện trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ ( Cảm biến NE ), cảm biến nhiệt độ nước, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu và áp suất tua-bin. Đối với EFI-diesel kiểu ống phân phối, các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu cũng được sử dụng.

ECU so sánh lượng phun cơ bản đã tính toán và lượng phun tối đa và xác định lượng nhỏ hơn làm lượng phun.

3.2.3 Điều chỉnh lượng phun.

Hình 77: ECU điều chỉnh áp suất và nhiệt độ khí nạp

Điều chỉnh áp suất không khí nạp vào:Lượng phun được điều chỉnh phù hợp với áp suất không khí nạp vào (lưu lượng).

Điều chỉnh nhiệt độ không khí nạp vàoTỉ trọng của không khí nạp vào (lượng không khí) thay đổi phù hợp với nhiệt độ không khí nạp vào.

(Nhiệt độ không khí nạp vào thấp → điều chỉnh tăng lượng phun)

Điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu: Nhiệt độ nhiên liệu cao → điều chỉnh tăng lượng phun

Điều chỉnh động cơ lạnh: Nhiệt độ nước làm mát thấp → điều chỉnh tăng lượng phun

Điều chỉnh áp suất nhiên liệu: Trong diezen kiểu ống phân phối những thay đổi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối được phát hiện trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu. Nếu áp suất nhiên liệu thấp hơn áp suất dự định thì thời gian mở vòi phun sẽ được kéo dài.

Hình 78: ECU hiệu chỉnh nhiệt độ nhiên liệu

3.2.4 So sánh lượng phun cơ bản và lượng phun tối đa.

Hình 79: ECU so sánh lượng phun cơ bản và lượng phun tối đa

[

So sánh lượng phun cơ bản và lượng phun tối đa : Sự khác biệt trong lượng phun thực tế của diezen EFI thông thường được tạo ra do sự không ăn khớp cơ khí xảy ra đối với các bơm, sẽ được điều chỉnh.


Xác định thời điểm phun.

ECU thực hiện các chức năng sau để xác định thời điểm phun:

Đối với EFI – Diesel thông thường:

- Xác định thời điểm phun mong muốn

- Xác định thời điểm phun thực tế

- So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế

Đối với EFI – Diesel ống phân phối:

- So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế

3.2.5 Xác định thời điểm phun mong muốn ( EFI – Diesel thông thường )

Thời điểm phun mong muốn được xác định bằng cách tính thời điểm phun cơ bản thông qua tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga và bằng cách thêm giá trị điều chỉnh trên cơ sở nhiệt độ nước, áp suất không khí nạp và nhiệt độ không khí nạp vào.

Hình80: ECU xác định thời điểm phun mong muốn

[

Thời điểm phun mong muốn được xác định bằng cách tính thời điểm phun cơ bản thông qua tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga và bằng cách thêm giá trị điều chỉnh trên cơ sở nhiệt độ nước, áp suất không khí nạp và nhiệt độ không khí nạp vào.

3.2.6 Xác định thời điểm phun thực tế ( EFI – Diesel thông thường )

Việc phát hiện thời điểm phun thực tế được thực hiện thông qua tính toán trên cơ sở các tín hiêụ tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu. Đối với việc điều khiển lượng phun, những sự không khớp suất hiện trong điều khiển thời điểm phun giữa các bơm sẽ được điều chỉnh thông qua sử dụng một điện trở hiệu chỉnh hoặc một ROM hiệu chỉnh.

Hình 81: ECU phát hiện thời điểm phun

Đĩa cam và rôto (tạo ra tín hiệu NE của cảm biến tốc độ động cơ) quay cùng với nhau. Do đó, ECU có thể phát hiện được thời điểm khi pittông chuyển động và sự phun thực tế xảy ra do vị trí của tín hiệu NE.

Về sự không khớp pha xảy ra giữa thời điểm phun thực tế và tín hiệu NE do những sai sót riêng của các bơm người ta sử dụng một điện trở điều chỉnh để hiệu chỉnh và nhận biết nó như một vị trí chuẩn.

So sánh tín hiệu NE và tín hiệu TDC của biến cảm góc quay của trục khuỷu và tính toán thời điểm phun liên quan đến góc của trục khuỷu động cơ cũng như thời điểm phun thực tế.



3.2.7 So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế ( EFI – Diesel thông thường )

Hình 82: ECU so sánh thời điểm phun

ECU so sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế và chuyển các tín hiệu thời điểm phun sớm và thời điểm phun muộn tới van điều khiển thời điểm phun sao cho thời điểm phun thực tế và thời điểm phun mong muốn khớp với nhau.

3.2.8. So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế ( EFI – Diesel ống phân phối )

Hình 83: ECU so sánh thời điểm phun

Như đối với EFI- diezen thông thường, thời điểm phun phun cơ bản của EFI-diesel kiểu ống phân phối được xác định thông qua tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga và bằng cách thêm một giá trị điều chỉnh dựa trên cơ sở nhiệt độ nước và áp suất không khí nạp (lưu lượng). ECU sẽ gửi các tín hiệu phun tới EDU và làm sớm hoặc làm muộn thời điểm phun để điều chỉnh thời điểm bắt đầu phun.

3.3 Điều khiển lượng phun khi khởi động.

Lượng phun khi khởi động được xác định bằng việc điều chỉnh lượng phun cơ bản phù hợp với các tín hiệu ON của máy khởi động (thời gian ON) và các tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Khi động cơ nguội, nhiệt độ nước làm mát sẽ thấp hơn và lượng phun sẽ lớn hơn.

Để xác định rằng thời điểm bắt đầu phun đã được điều chỉnh phù hợp với tín hiệu của máy khởi động, nhiệt độ nước và tốc độ động cơ.

Khi nhiệt độ nước thấp, nếu tốc độ động cơ cao thì điều chỉnh thời điểm phun sẽ sớm lên.

Hình 84: Điều chỉnh lượng phun



3.4 Điều khiển gián đoạn phun.
3.4.1 Phun ngắt quãng

Hình 85 : ECU điều khiển phun ngắt quãng

Một bơm pittông hướng kích thực hiện việc phun ngắt quãng (phun hai lần) khi khởi động, động cơ ở nhiệt độ quá thấp (dưới -100) để cải thiện khả năng khởi động và giảm sự sinh ra khói đen và khói trắng

3.4.2. Phun trước ( phun mồi )

Hình 86 : ECU điều khiển phun trước

EFI-diesel kiểu ống phân phối có sử dụng phun trước. Trong hệ thống phun trước một lượng nhỏ nhiên liệu được phun đầu tiên trước khi việc phun chính được thực hiện. Khi việc phun chính bắt đầu thì lượng nhiên liệu được bắt lửa làm cho nhiên liệu của quá trình phun chính được đốt đều và êm.

3.5 Điều khiển tốc độ không tải

Hình 87 : ECU điều khiển tốc độ không tải

Dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến, ECU tính tốc độ mong muốn phù hợp với tình trạng lái xe. Sau đó, ECU so sánh gía trị mong muốn với tín hiệu (tốc độ động cơ) từ cảm biến tốc độ động cơ và điều khiển bộ chấp hành (SPV/ vòi phun) để điều khiển lượng phun nhằm điều chỉnh tốc độ không tải.

ECU thực hiện điều khiển chạy không tải (để cải thiện hoạt động làm ấm động cơ) trong quá trình chạy không tải nhanh khi động cơ lạnh, hoặc trong quá trình hoạt động của điều hoà nhiệt độ/ bộ gia nhiệt. Ngoài ra, để ngăn ngừa sự giao động tốc độ không tải sinh ra do sự giảm tải động cơ khi công tắc A/C được tắt, và lượng phun được tự động điều chỉnh trước khi tốc độ động cơ dao động

4. EDU

EDU là một thiết bị phát điện cao áp. Được lắp giữa ECU và một bộ chấp hành, EDU khuếch đại điện áp của ắc quy và trên cơ sở các tín hiệu từ ECU sẽ kích hoạt SPV kiểu tác động trực tiếp trong EFI-diesel thông thường, hoặc phun trong hệ thống kiểu EFI-diesel có ống phân phối.

Hình 88 : Tổng quan về EDU

Hoạt động của EDU :

- ECU → (Tín hiệu) → mạch điều khiển EDU

- Mạch điều khiển EDU → (tín hiệu) → mạch tạo cao áp (khuếch đại)

- Mạch tạo cao áp (khuếch đại) → (Điện áp cao) → SPV → EDU → Tiếp mát

- SPV → (tín hiệu kiểm tra) → ECU

Hình 89: Hoạt động ECU

A. Mạch tạo ra điện áp cao

B. Mạch điều khiển


V. SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ HTNL DIESEL VỚI BƠM VE KIỂU CƠ KHÍ VÀ HTNL DIESEL ĐIỆN TỬ VỚI BƠM VE


Qua khảo sát hai hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển bằng cơ khí bơm VE và điều khiển điện tử - cụ thể bơm cao áp VE EDC, chúng ta nhận thấy chúng có những điểm giống và khác nhau khá rõ.

1. Về kết cấu của hệ thống:

1.1Giống nhau:

Hai hệ thống này có rất nhiều điểm giống nhau về kết cấu như:

+ Bơm tiếp vận: Cả hai đều dùng bơm tiếp vận có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng chứa qua các bình lọc dầu để cung cấp cho bơm cao áp.

+ Các bình lọc dầu: Cả hai hệ thống đầu sử dụng các bình lọc thô và lọc tinh gần như giống nhau.

+ Bơm cao áp: Bộ phận quan trọng của hai hệ thống có nhiệm vụ tạo áp lực cao cung cấp đến vòi phun có cấu tạo giống nhau – kiểu piston hướng trục vừa chuyển động tịnh tiến để tạo áp lực cao cho nhiên liệu, vừa chuyển động xoay tròn để phân phối nhiên liệu đển các vòi phun của từng xylanh. Cặp piston xylanh bơm cao áp được dẫn động bởi vành lăn, thông qua con đội để thực hiện chuyển động tịnh tiến, và bánh răng để thực hiện chuyển động quay tròn và được bôi trơn làm mát nhờ chính nhiên liệu diesel của hệ thống. Việc thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cũng như thời điểm phun nhiên liệu tùy theo chế độ làm việc động cơ đều được thực hiện nhờ van tiết lưu.

+ Các đường ống cao áp và thấp áp: Hai hệ thống hoàn toàn giống nhau

1.2 Khác nhau:

+ Bộ điều chỉnh phun sớm tự động: Đối với hệ thống nhiên liệu diesel cơ khí dùng bộ điều tốc thủy lực – áp lực dầu trong bơm cao áp thay đổi theo số vòng quay động cơ - trong khi hệ thống VE-EDC dùng cảm biến thông qua ECU.

+ Kim phun: Đặc biệt phần kim phun của hệ thống VE EDC sử dụng loại kim phun hai giai đoạn mang lại rất nhiều lợi ích.

+ Bộ điều tốc: Hệ thống nhiên liệu cơ khí dùng bộ điều tốc cơ khí kiểu quả văng ly tâm trong khi hệ thống nhiên liệu VE-EDC dùng cảm biến và ECU.

Ngoài ra hệ thống VE-EDC còn có các cảm biến để nhận tín hiệu từ các khu vực làm việc của động cơ để cung cấp cho ECU. Các cảm biến này về cấu tạo và nguyên lý làm việc tương tự như các cảm biến của động cơ xăng.

Với hệ thống VE-EDC có thể hệ thống hồi lưu khí xả để điều chỉnh tỉ lệ hòa trộn A/F nhằm giảm lượng khí NOx trong thành phần khí thải.

2. Về nguyên lý của hệ thống:

Qua tìm hiểu hệ thống VE- EDC ta thấy về mặt nguyên lý của hai hệ thống làm việc hoàn toàn giống nhau. Từ quá trình tạo áp lực cao đến phun nhiên liệu vào buồng đốt, từ điều khiển góc phun sớm đến điều chỉnh lưu lượng và thời điểm phun nhiên liệu… điểm khác biệt cơ bản đó là:

- Điều khiển van tiết lưu thay đổi lưu lượng nhiên liệu nhờ xung điện từ ECU thay vì dẫn động bằng cơ khí.

- Điều khiển vành lăn để thay đổi góc phun sớm do tín hiệu xung từ ECU thay cho bộ phun sớm điều khiển thủy lực.

- Bộ điều tốc được thay thể bởi ECU và các cảm biến.

Ngoài ra, nhờ các cảm biến thu nhận tín hiệu từ các khu vực làm việc của động cơ, giúp ECU phát xung điện điều khiển hệ thống hiệu quả hơn trong khi hệ thống nhiên liệu cơ khí bỏ qua các tín hiệu này.

3. Về tính công nghệ của hệ thống:

So sánh giữa hai hệ thống ta thấy rằng hệ thống VE-EDC có sử dụng ECU và các cảm biến để thu nhận các tín hiệu cần thiết từ đó điều khiển quá trình làm việc của hệ thống theo các chế độ động cơ, trong khi hệ thống nhiên liệu cơ khí hoàn toàn không có cảm biến hay ECU. Với đặc điểm công nghệ này, hệ thống VE-EDC làm việc sẽ linh hoạt, chính xác hơn.





4. Về đặc tính phun nhiên liệu:

A. Tốc độ phun

B. Tốc độ làm nóng

1. Vị trí trục khuỷu

2. Đốt 1 giai đoạn: nhiều (NOx) và tiếng ồn

3. Đốt 2 giai đoạn: ít (NOx) và tiếng ồn

5. Về quá trình cháy của hỗn hợp công tác:

Đối với hệ thống điều khiển điện tử, áp suất phun cao hơn và tỉ số nén của động cơ có thể cao hơn, quá trình phun có thể diễn ra gồm nhiều giai đoạn nên quá trình cháy diễn ra với áp suất đỉnh nhỏ hơn nên động cơ làm việc êm hơn, ít phát sinh tiếng ồn. Thời gian cháy rớt ngắn hơn, ít gây tổn thất công suất và ô nhiễm. Với áp suất đỉnh thấp hơn nên kết cấu động cơ không đòi hỏi kết cấu, vật liệu chịu bền cao như hệ thống điều khiển cơ khí, nhiệt độ cháy đỉnh cũng bé hơn, nhất là dùng vòi phun hai giai đoạn nên tổn thất nhiệt cũng ít hơn, các chi tiết chịu nhiệt độ thấp hơn nên sẽ bền hơn.

6. Về công tác kiểm tra sửa chữa, bảo dưỡng:

Đối với người thợ, công tác lắp ráp hệ thống cơ khí sẽ khó khăn hơn, vì không những phải lắp đúng về mặt vị trí mà còn phải điều chỉnh thật chính xác các cơ cấu lắp ghép, nhất là các cơ cấu điều chỉnh có ảnh hưởng đến tính năng làm việc của hệ thống. Trong quá trình làm việc, nếu hệ thống có hư hỏng, để phát hiện chính xác hư hỏng, đòi hỏi kinh nghiệm của người thợ nhiều hơn trong khi đối với hệ thống VE-EDC nhờ có ECU giúp thông báo mã lỗi.

7. Về vấn đề ô nhiễm môi trường:

Trong khí thải của động cơ diesel có những chất gây ô nhiễm môi trường như HC, CO, Co2, NOx, khói, muội than… quá trình hình thành các chất ô nhiễm này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố có thể kể ra như: Chất lượng nhiên liệu, quá trình hình thành hỗn hợp công tác, quá trình cháy, quá trình điều khiển hoạt động của động cơ…

Trong những yếu tố đó, bỏ qua những yếu tố khách quan ngoài phạm vi đề cập của chuyên đề như chất lượng nhiên liệu, kết cấu buồng đốt, kim phun, còn lại các yếu tố như quá trình điều khiển hoạt động của động cơ ta thấy rằng hệ thống điều khiển cơ khí dễ dẫn đến ô nhiễm môi trường hơn, vì điều khiển cơ khí mặc dù tin cậy, bền nhưng độ linh hoạt kém hơn so với điều khiển điện tử. Với hệ thống cảm biến, ECU sẽ thu thập dữ liệu và điều khiển quá trình cung cấp nhiên liệu tốt hơn từ đó hỗn hợp công tác sẽ được hòa trộn tốt hơn sẽ cháy tốt hơn và nhất là cảm khí khí xả có khả năng nhận biết mức độ ô nhiễm khí thải giúp ECU điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp…bên cạnh đó sự ô nhiễm về tiếng ồn ở hệ thống EDC sẽ ít hơn.



PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ


1.Kết luận

Hệ thống nhiên liệu Diesel Common Rail ngày nay được dùng rộng trên các phương tiện giao thông, góp phần tạo nên bước ngoặt mới cho ngành ôtô động cơ nhiệt.

Hệ thống nhiên liệu Common Rail có khả năng tạo hơi nhiên liệu tốt vì phun nhiên liệu với áp suất cao khoảng 1600 bar. Nhiên liệu cháy hoàn toàn, không tạo ra các sản phẩm phụ khác, ít tạo khói, ít tạo ra muội than nên vấn đề ô nhiễm không khí được cải thiện rất nhiều.

Lượng khí nạp được cảm biến lưu lượng khí nạp nhận giá trị và đưa về PCM, cùng với các giá trị từ các cảm biến khác gởi về PCM xử lí và cho ra một lượng nhiên liệu thích hợp cho từng chế độ tốc độ của động cơ. do lượng phun được điều khiển chính xác bằng PCM nên có thể phân phối đều đến từng xy lanh. nhiên liệu được điều khiển nhờ PCM bằng việc thay đổi thời gian hoạt động của việc phun, tạo ra được tỷ lệ tối ưu.

Về mức độ gây ô nhiễm, với đặc điểm phun hai lần là phun sơ khởi và phun chính, đặc tính của hệ thống phun được cải thiện có tác dụng không ồn và giảm được độ độc hại của khí thải. Ngoài ra còn có giai đoạn phun thứ cấp được thực hiện nhờ hệ thống luân hồi khí thải có tác dụng làm giảm nồng độ NOx trong khí thải.

Về suất tiêu hao nhiên liệu thì khi chân ga ở trạng thái tự do việc phun nhiên liệu bị loại bỏ trong động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail nên làm giảm tiêu hao nhiên liệu so với động cơ diesel nguyên thủy.

Tóm lại, quá trình cháy trong hệ thống Common Rail được cải thiện đáng kể, tăng tính kinh tế nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, tăng hiệu suất của động cơ. Ở từng tốc độ và tại mỗi chế độ tải trọng của động cơ, lượng nhiên liệu có thể được cung cấp chính xác và liên tục nhờ việc kiểm soát khí thải của PCM.

2. Kiến nghị

Với sự phát triển mạnh như vũ bão , vấn đề tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường là câu hỏi lớn đối với các nhà thiết kế và sản xuất ô tô hàng đầu trên thế giới .Và động cơ diesel điện tử ra đời đáp ứng được nhu cầu khắt khe của thị trường ô tô thế giới, không những thế nó không ngừng được hoàn thiện và được dánh giá là sự lựa trọn đầu tiên của các nước trên thế giới trong tương lai .Ở Việt Nam ,mặc dù chưa phát triển mạnh mẽ như các nước phát triển trên thế giới nhưng nó đã gây ảnh hưởng lớn đến thị trường ô tô trong nước , vì thế việc nghiên cứu và tìm hiểu các thế hệ động cơ diesel điện tử cũng trở lên vô cùng quan trọng .

Chính vì vậy việc đầu tư vào các trang thiết bị , tư liệu nghiên cứu , các mô hình để sinh viên có cập nhật thêm là rất cần thiết .


PHẦN IV: TÀI LIỆU THAM KHẢO.


[1] Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến. “Nguyên lý Động cơ đốt trong”. Nhà xuất bản giáo dục, năm 1994.

[2] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán Động cơ đốt trong, Tập 1”. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, năm 1979.

[3] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán Động cơ đốt trong, Tập 2”. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, năm 1979.

[4] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán Động cơ đốt trong, Tập 3”. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, năm 1979.

[5] Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng. “Ôtô và ô nhiễm môi trường”. Nhà xuất bản giáo dục, năm 1999.

[6] Các trang Web và các tai liệu liên quan

http://www.carviet.com/

http://www.vietnamcar.com/

http://www.autovietnam.wordpress.com/

http://www.oto.net.vn/

http://www.wikipedia.org/

http://www.oto-hui.com/




LỜI CẢM ƠN


Kết thúc gần 5 năm học tại trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội, em đã nhận được sự chăm lo, dạy dỗ của các thầy cô giáo, đặc biệt là các thầy cô giáo trong bộ môn Động lực – khoa Cơ điện. Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy cô giáo.

Trong quá trình thực hiện em đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của thầy PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế đã có những định hướng cho đồ án và tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này, đồng thời cũng nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa Cơ điện - Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội. Xin cảm ơn tập thể lớp Cơ khí Động lực 50 đã cùng chia sẻ với tôi trong suốt quá trình học tập.Tôi xin chân thành cảm ơn tới những người thân và ban bè đã chia sẻ những khó khăn ,động viên tạo đều kiện cho tôi hoàn thành đồ án .



Hà nội ngày 25 tháng 05 năm 2010

Sinh viên


Nguyễn Tuấn Đạt



MỤC LỤC


LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................1

PHÂN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ 2..................................................................................................................1

I. Tổng quan hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel……………….……...2

1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel………………………………………………………………………….2

1.1. Nhiệm vụ. 2

1.2 Yêu cầu. 2

1.3 Phân loại3

2.Sự hình thành hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong buồng cháy của động cơ Diezel………………………………………………………………………8

II. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG DIESEL ĐIỆN TỬ.. 10

III. PHÂN LOẠI THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ.12

PHẦN II : CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ.. 13

I . HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ VỚI BƠM CAO ÁP. 13

1.Loại bơm PE(bơm dãy) điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện từ...13

1.1Cấu tạo của cơ cấu điều ga điện từ……………………………………..13

1.2 Công dụng. 14

1.3 Hoạt động. 14

2. Loại bơm VE điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện từ….………...15

2.1 Bơm cao áp. 15

2.2 Hoạt động. 16

2.3 Bơm cấp và van điều chỉnh. 17

2.4. Phân phối và phun nhiên liệu của bơm cao áp. 18

2.5. Cơ cấu điều ga điện từ. 19

3. Loại bơm VE điều khiể điện tử bằng van xả áp……………………..……21

3.1 Đặc điểm và phân loại.21

3.2 Bơm VE điện tử một piston hướng trục. 21

3.3. Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính. 24

3.3.2 Hoạt động. 26

3.4. Van xả áp ( SPV )26

3.4.1 SPV loại thông thường. 27

3.4.2. SPV loại điều khiển trực tiếp. 28

3.5 Van điều khiển thời điểm phun TCV. 31

II : HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ VỚI ỐNG PHÂN PHỐI35

1. Khái quát hệ thống nhiên liệu DIESEL điện tử với ống phân phối……….35

1.1. Cấu tạo chung :35

1.2. Nguyên lý hoạt động. 37

2. Các chi tiết trong hệ thống………………………………………………..37

2.1. Bơm áp cao. 37

2.2 Ống phân phối42

2.3 Van điều khiển hút . (SCV)44

2.4 Vòi phun. 45

2.4.1 Cấu tạo. 45

III . HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ VỚI BƠM - VÒI PHUN KẾT HỢP 48

1. Hệ thống nhiên liệu DIESEL điện tử EUI (ELECTRONIC UNIT INJECTION)………………………………………………………………...48

1.1 Khái quát48

1.2 Hệ thống dẫn động phun. 50

1.3 Cấu tạo của vòi phun. 51

1.4 Hoạt động của vòi phun. 51

2. Hệ thống nhiên liệu DIESEL điện tử HEUI (HYDRAULICALLYACTUATED ELECTRONICALLY CONTROLLED UNIT ITJECTOR…………………53

2.1 Khái quát về hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI53

2.2 Sơ đồ hệ thống HEUI55

2.3 Vòi phun HEUI.56

2.4 Mô đun điều khiển điện tử (ECM – Electronic Control Modul )58

2.5 Bơm cao áp. 58

2.6 Van điều khiển áp suất tác động phun. 58

IV. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC CẢM BIẾN TRONG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DISEL ĐIỆN TỬ.. 60

1. Sơ đồ hệ thống điều khiển trong hệ thống DIESEL điện tử……………....60

2. Các cảm biến……………………………………………………………...63

2.1. Vị trí các cảm biến. 63

2.2. Cấu tạo và hoạt động của các cảm biến …………………………………………64

2.2.1 Cảm biến bàn đạp ga. 64

3. BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM ECU( Electric Control Unit )70

3.1 Khái quát về ECU.. 70

3.2 Xác định lượng phun. 73

3.3 Điều khiển lượng phun khi khởi động.81

3.5 Điều khiển tốc độ không tải84

4. EDU.. 84

V. SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ HTNL DIESEL VỚI BƠM VE KIỂU CƠ KHÍ VÀ HTNL DIESEL ĐIỆN TỬ VỚI BƠM VE. 86

1. Về kết cấu của hệ thống: ……………………………………………..…..86

1.1 Giống nhau:86

1.2 Khác nhau:86

2. Về nguyên lý của hệ thống: ..............................................................................87

3. Về tính công nghệ của hệ thống:...................................................................... 87

4. Về đặc tính phun nhiên liệu: .............................................................................88

5. Về quá trình cháy của hỗn hợp công tác: ………………………………….. 88

6. Về công tác kiểm tra sửa chữa, bảo dưỡng: ………………………………...88

7. Về vấn đề ô nhiễm môi trường: …………………………………………… 89

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ90

1.Kết luận ……………………………………………………………………..90

2. Kiến nghị …………………………………………………………………...90

PHẦN IV: TÀI LIỆU THAM KHẢO.92

 

[truyenminh705]

Cụ up file lên cho anh em tải về làm tài liệu được không cụ?

 

[vietdan71]

Cụ để cả bài như thế làm ae xem quá khó. Đề nghị upfile lên nhé. Thanks

 

[KingLove]

@hinhsu89 Chào cụ !
Cụ gửi file vào email cho em hoặc inbox vào hòm thư diễn đàn của em nhé.để em úp file lên cho các thành viên dễ dàng theo dõi và download !
Email : tiendung@oto-hui.com
tiendungcko09@gmail.com
Trong vòng 3 ngày, nếu em ko nhận được bất kỳ tài liều nào từ cụ !
Topic sẽ bị xóa !

Trân trọng !

 

[firefighter]

cho em xin tài liệu về chủ đề này với
Cơ quan em toàn xe máy dầu thôi, máy xăng bỏ hết rồi

 

[DENSO]

Cảm ơn bạn rất nhiều vì đã có một bài nghiên cứu về Hệ thống Common Rail.
Thực tế thì bạn mới chỉ dịch tài liệu để mô tả về nguyên lý của hệ thống.

Bằng kinh nghiệm thực tế của mình thì để sửa chữa về hệ thống Common Rail là rất phức tạp, cần nhiều máy móc hiện đại và đắt tiền mới sửa chữa chuẩn được. Hoặc các bạn có thể liên hệ với mình qua số điện thoại: 0976.199.260, mình là người của DENSO Việt Nam, phụ trách mạng lưới đại lý dịch vụ cho mảng Common Rail này.

Cho các bạn quan tâm hoặc các bạn sinh viên mới ra trường, một địa chỉ sửa chữa Common Rail tiêu chuẩn là Xưởng Nga Thúy(0913.582.439) ở bên Gia Lâm. Họ là đại lý chĩnh hãng của BOSCH, DENSO. Nhưng đồng thời cũng sửa cả Delphi nữa. Các bạn sinh viên có thể đến đây để tham quan quá trình sửa chữa của hệ thống này để hiểu hơn về thực tế.

 

[DENSO]

Chỗ bác có cho mượn đồ để thử, hoặc thiết bị để kiểm tra không, ạ

Ý bạn là muốn mượn máy về xưởng của bạn để kiểm tra à?
Cái máy cân bơm, cân kim nặng cả tấn nên không mượn được bạn ạ.
Bạn có nhu cầu thì cứ mang đến Nga Thúy họ kiểm tra cho bạn, sau đó họ sẽ thông báo cho bạn biết lỗi gì hay không. Nếu bạn đồng ý sửa thì họ sẽ sửa cho bạn, còn nếu không thì bạn chỉ mất phí kiểm tra thôi.

 

[kinhkha0109]

tài liệu của bạn rất bổ ích.ban cho mình xin vào gmil khatrangt@gmail.com nhé

 

[danhphuong]

cảm ơn tác giả về bài viết

 

[thuha13034]

thank !bài viết của bác nhé! bác xem lại hộ cái sao mà không thấy hình ảnh j hết vậy

 

[lyvanluan1]

thank

 

[nguyenvanmay1995]

Cảm ơn ạ

 

[duytuyenhaui2011]

up file đi bác

 

[thienlv]

Bài viết chi tiết quá, cám ơn bác.

 

[buiduytan115]

Cho em xin tài liệu này với: buiduytan115@gmail.com em xin cảm ơn

 

[doan_son]

cho em xin tài liệu này với , em đang làm tiểu luận tốt nghiệp về nó .
cadilakvn@gmail.com
em cám ơn .

 

[a2binhdinh]

Mấy hình ảnh trong bài viết em xem không được vậy ad

 

[hungkieu]

@@. ai có tài liệu nghành thì share e với. mail viethungk8b@gmail.com

 

[vungben]

ai nhận dc cho mk xin với vungben0312@gmail.com

 

[SoundMax]

cho e xin tài liệu với ạ.
nat95.cnot@gmail.com